表示特性を較正する表示特性較正装置量、コンピュータプログラム、記憶媒体及び表示特性較正方法
【課題】表示装置の階調特性と色度を安価に精度を損なうことなく較正するシステムを提供する。
【解決手段】コンピュータ２０から出力される画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉをマトリックス１３、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを経由して表示パネル１１に入力し、表示パネル１１に表示された画像をセンサ３０で測定し、得られた表示特性（階調特性と色度）と予め決められた表示特性を比較し、差分を解消するようマトリックス１３、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを一旦設定した後、マトリックス１３の設定情報でＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを再設定する。
【解決手段】コンピュータ２０から出力される画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉをマトリックス１３、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを経由して表示パネル１１に入力し、表示パネル１１に表示された画像をセンサ３０で測定し、得られた表示特性（階調特性と色度）と予め決められた表示特性を比較し、差分を解消するようマトリックス１３、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを一旦設定した後、マトリックス１３の設定情報でＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを再設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置がその表示面に表示する色及び輝度に対する非線形特性の補正に関し、詳しくはセンサから得られる実測値と予め設定されている目標値を比較して得られる補正量でルックアップテーブルを設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、電子ペーパ等の表示デバイスを使用した表示装置に画像信号を入力して画像を表示した場合、入力画像信号のレベルと該表示装置の表示画像の出力レベル、例えば輝度との入出力関係（以下、階調特性）が図１０−（ａ）に示すように線形ならば、入力画像信号のレベル変化と相対して表示画像の輝度も変化する。しかし、表示装置等は種々の条件により図１０−（ｂ）に示すように歪みのある非線形の階調特性を持っているため、入力画像信号のレベル変化と相対するような表示画像の輝度が得られない。また、この非線形の階調特性は赤、緑及び青等の各色においても異なっている為、色再現においても同様の問題を含んでおり、色の再現性を重視するカラーマネジメントシステム等においては階調特性を目標の階調特性とするための較正作業（以下、キャリブレーション）を行っている。
【０００３】
キャリブレーションには、専用のソフトウェアのみで作業が完結するソフトウェアキャリブレーションと、専用のソフトウェアと表示装置とが連携して、または表示装置単独で作業するハードウェアキャリブレーションがある。更にハードウェアキャリブレーションには、簡易モードと高精度モードの２種類のモードを有するものがある。高精度モードは、階調特性、色再現性ともに表示装置前面に設置されたセンサで輝度、色度を測定しながらキャリブレーションするのに対し、簡易モードについては表示装置固有の階調特性についてはセンサで測定するものの、実際のキャリブレーションは予め決められた設定情報を用いて設定するのみである。このような高精度モードと簡易モードを有するハードウェアキャリブレーションを実現する表示装置のブロック図を図１１に示す。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは階調特性を変換するためのＬＵＴ（ルックアップテーブル）を示す。ＬＵＴとは、あるレベルの信号が入力されたとき、そのレベルに予め対応づけられたレベルを出力する、メモリー機能を持った変換部である。マトリックス１３は、演算処理により入力画像信号の各色配分を調整し目標の色度とする色変換部を示す。
【０００４】
高精度モードの処理について詳細に説明する。このモードでは、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは常時スルー状態とする。スルー状態とは、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃへの入力信号のレベルと出力信号のレベルが１：１に対応づけられた状態を言う。あるいは後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをバイパスして出力するようにしてもよい。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、マトリックス１３についてもスルー状態とし、この状態で表示装置１０の表示パネル１１から出力される輝度、色度をセンサ３０で測定する。この実測の入力レベルに対する輝度、つまり階調特性と予め設定してある目標の階調特性を比較し、その差分を解消するよう前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設定する。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの設定を図式化したものを図１２に示す。横軸は表示装置１０への入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉのレベルを示し、縦軸は表示パネル１１からの輝度値を示す。図１２中の点線の曲線は目標とする階調特性を示し、実線の曲線が実測した階調特性、つまり表示装置１０固有の階調特性を示す。前ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入力側に記憶する入力レベルを白丸で示してある。便宜上、図１２では９点しか図示していないが、実際に前ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入力側に記憶する値はより細かいものとなる。図示するように入力レベルが１１０の時、目標の出力レベルは１７０［ｃｄ／ｍ２］であるが、表示装置固有の階調特性が歪んでいるため、実際には図１２中の黒四角で示した５５［ｃｄ／ｍ２］しか表示パネル１１からは出力されない。実測の階調特性で１７０［ｃｄ／ｍ２］を出力できるのは入力レベルが２２０の時であるから、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃで入力レベル８５に対し出力レベル２２０を対応づけることで１３３［ｃｄ／ｍ２］の輝度を確保することができる。他の入力レベルについても同様、図１２中の矢印のように出力レベルを対応づけることで目標の階調特性が得られるようになる。
【０００５】
前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの設定後、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの補正処理を施した状態で表示パネル１１の表示色度をセンサ３０で測定する。測定結果が予め設定された目標色度からずれている場合は、その差分を解消するようマトリックス１３を設定する。マットリックス１３での補正処理は以下に示すような行列演算により行われる。
【数１】
式中Ｒｉｏ、Ｇｉｏ、Ｂｉｏはマトリックス１３への入力レベルであり、Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍはマトリックス１３が出力する出力レベルである。行列中のＲｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎを変えながら、実測色度と目標色度の差分を解消していく。なお、Ｒｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎの分母２５５は入力レベルの最大レベルである。行列は上記のように対角成分のみ値が入っているものに限らず、非対角成分に値が入っている場合もある。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及びマトリックス１３の設定完了で高精度モードでのキャリブレーション作業は終了する。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとマトリックス１３ともにセンサ３０で測定しながら設定するため、多少作業時間を要するが、精度よく目標の階調特性、色度に近づけることが可能となる。
【０００６】
一方、簡易モードのキャリブレーションでは、高精度モード同様、まず前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、マトリックス１３、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをスルー状態とし、センサ３０で表示パネル１１の階調特性を測定する。実測の階調特性と予め設定された階調特性を比較し、その差分を解消するよう後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する。簡易モードでは、センサ３０による測定はこの処理のみとなる。通常、ここで設定される階調特性は、直線または指数曲線のような、演算を容易とする線形特性を持った階調特性が設定される。後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃと表示パネル１１との組み合わせで線形の階調特性となるため、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃでの階調特性の設定や、マトリックス１３での色成分の設定は、線形の階調特性を加味した演算で自由に設定することが可能となる。例えば、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃと表示パネル１１でガンマ係数２．２の指数曲線を階調特性に設定したうえで、ガンマ係数１．８の指数曲線を階調特性に設定したい場合、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入力レベルをＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉとすると、これに対応づける出力レベルはＲｉ１．８／２．２、Ｇｉ１．８／２．２、Ｂｉ１．８／２．２と算出により容易に設定することができる。マトリックス１３についても、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定により、マトリックス１３から後段が線形の階調特性となっていることから、予め決められているＲｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎをマトリックス１３に与えるだけで、目標の色度に補正することが可能となる。図１３に予め決められるＲｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎの一例を示す。センサ３０により測定を行わない分、キャリブレーション処理は高速となる。ただし、実測により前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、マトリックス１３を設定するわけではないので、前述の高精度モードと比較して精度の低いキャリブレーションとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０９６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、高精度モードと簡易モード双方のキャリブレーションを実現するために、ＬＵＴをマトリックスの前段と後段に設ける必要があり、表示装置のコストを増大させていた。特許文献１のシステムにあっては、各色１個のＬＵＴを用いてキャリブレーションを実現している。しかし、マトリックスに相当する手段がないため、ＬＵＴには階調特性の補正ばかりでなく色成分の補正も担わせることになる。前述の従来技術における高精度モードでは、センサで表示パネルの色度を測定しながらマトリックスを設定していた。特許文献１で高精度モードのようなキャリブレーションを実行させた場合、各入力レベル毎かつ各色毎に書き込みと色度及び輝度測定を繰り返すことになる。マトリックスは前述のとおり演算手段であり、前述の行列を変更するだけで全入力レベルに対し色成分が変換されるため、その処理は高速である。一方、ＬＵＴへの書き込み速度は一般的に低速であり、各入力レベル各色毎に書き込みを繰り返す特許文献１にあっては、処理が完了するまでに長時間を要することになる。
【０００９】
本発明は、前記の不具合を解決するために成されたものであり、各色１個のＬＵＴと１個のマトリックスのみで、長時間を要することなく、表示装置のキャリブレーションを実現する表示特性の較正方法、表示特性較正装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る表示特性較正装置は、複数色の画像信号の色配分を所定の演算で補正する第１の補正手段と、第１の補正手段の後段に複数色毎に設けられ、入力レベルと出力レベルを対応づけて記憶し、入力レベルに対応づけられた出力レベルを参照し出力することで画像信号の入出力関係を補正する第２の補正手段と、第２の補正手段の後段から出力される複数色毎の出力レベルに応じた画像表示を行う表示部と、表示部の表示特性を測定する測定手段とを備える表示部の表示特性を較正する表示特性較正装置において、前記測定手段で測定された表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう前記第１の補正手段を設定する第１の過程と、前記測定手段で測定された表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、前記第１の過程で前記第１の補正手段に設定された設定値に基づき、第２の補正手段の設定値を設定する第２の過程との処理を制御する構成としてあることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る表示特性較正装置は、第１の発明において、前記第２の過程が、前記第１の過程の補正が施された状態で、前記測定手段により測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段に設定するべき設定値を取得する設定値取得過程と、前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、前記設定値取得過程で取得した設定値を再計算し、再計算した設定値を前記第２の補正手段に設定する過程と、前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係る表示特性較正装置は、第１の発明において、前記第２の過程が、前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程と、前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、第２の補正手段の設定値を設定する設定過程と、前記第１の過程の補正を停止させ、前記設定過程で第２の補正手段が設定された状態で、前記測定手段で測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段を再設定する過程とから構成としてあることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係る表示特性較正装置は、第１発明乃至第３発明において、予め記憶された画像信号の入出力関係に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第２の補正手段に設定する第３の過程と、予め記憶された画像信号の色配分に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第１の補正手段に設定する第４の過程と処理を制御する構成を更に備え、前記第１の過程から前記第２の過程までの処理と前記第３の過程から前記第４の過程までの処理とを選択的に実行する構成としてあることを特徴とする。
【００１４】
第５発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性を較正させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、前記表示部の表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、第１の過程の補正情報に基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程との処理させることを特徴とする。
【００１５】
第６発明に係るコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体は、第５発明に係るコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００１６】
第５発明に係る表示特性較正方法は、複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性較正方法において、前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、第１の過程の補正情報に基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マトリックス前段のＬＵＴが不要となるため、表示装置のコスト増大を招くことなく、精度の高いキャリブレーションが可能となる。
【００１８】
また、色度のキャリブレーションは、処理が高速なマトリックスに担わせるため、キャリブレーション処理時間の増大を招くことなく、精度の高いキャリブレーションが可能となる。
【００１９】
また、表示パネル前段にＬＵＴを設けたため、実測することなく、予め記憶した設定値のみで補正することで短時間で処理が終了する簡易的なキャリブレーションが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に係る表示装置のキャリブレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係るＬＵＴで設定される階調特性の問題点を示すグラフである。
【図３】本実施の形態に係る高精度モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係るＬＵＴで設定される階調特性を示すグラフである。
【図５】本実施の形態に係るＬＵＴに設定される階調特性を示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係る簡易モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係る簡易モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図８】本実施の形態２に係る高精度モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図９】本実施の形態２に係るＬＵＴに設定される階調特性を示すグラフである。
【図１０】表示装置の階調特性を説明するグラフである。
【図１１】従来ある表示装置の較正システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】ＬＵＴによる階調特性の補正を説明するグラフである。
【図１３】マトリックスに設定される設定値の一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１
図１は本発明に係る表示装置のキャリブレーションシステムの概略ブロック図であり、以下、図に従って説明する。
【００２２】
コンピュータ２０から赤色の画像信号Ｒｉ、緑色の画像信号Ｇｉ、青色の画像信号Ｂｉを、表示装置１０内の色変換回路であるマトリックス１３に入力する。マトリックス１３から出力された各色画像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍは各色毎に設けられた階調補正回路であるＲ用ＬＵＴ１２ａ、Ｇ用ＬＵＴ１２ｂ、Ｂ用ＬＵＴ１２ｃに入力される。Ｒ用ＬＵＴ１２ａ、Ｇ用ＬＵＴ１２ｂ、Ｂ用ＬＵＴ１２ｃから出力された各色画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏは表示パネル１１に出力され、該画像信号レベルに対応した濃度の画像が表示パネル１１に表示される。該表示された表示画像をセンサ３０で測定して得られた色度及び輝度データＳｉをコンピュータ２０に入力し、コンピュータ２０に予め記憶されている目標階調特性と目標色度と比較する。コンピュータ２０は該比較して発生した差分を解消するよう、制御信号Ｃｏを表示装置１０内のマイクロコンピュータＭＰＵ１４に出力する。制御信号Ｃｏに従いＭＰＵ１４は、マトリックス１３の設定値を変更して色特性を補正し、Ｒ用ＬＵＴ１２ａ、Ｇ用ＬＵＴ１２ｂ、Ｂ用ＬＵＴ１２ｃの設定値を変更して階調特性を補正する。ＭＰＵ１４には、各種設定情報を記憶するメモリ１５と、ユーザが操作可能な入力手段１６が更に接続されている。
【００２３】
図１に示すように本発明では、階調特性を補正するためのＬＵＴはマトリックス１３の後段に設けられた各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのみとなる。これにより表示装置１０のコスト増大は回避できるが、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが持つ回路能力を十分に活用できないという問題が発生する。この問題をグラフ化したものを図２に示す。横軸は各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃへ入力する画像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍのレベルを示し、縦軸は表示パネル１１から出力される輝度値を示す。マトリックス１３、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃともにスルー状態とし、その状態でセンサ３０により測定された階調特性を実線と黒丸で示し、目標とする階調特性を点線と白丸で示す。従来どおり、特定の輝度値において、これを発する目標の階調特性上の入力レベル（白丸）と、実測の階調特性上の入力レベル（黒丸）とを対応付け、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに記憶する。マトリックス１３は各色入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの配分率を変えることで、目標とする色度に合わせるものである。つまり、各色入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大レベルが２５５とすると、マトリックス１３から出力される各色Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍの最大レベルが２５５を下回る場合がある。図２にはマトリックス１３により入力画像信号の最大レベルが２５５から１１０に補正された場合を示している。この場合、コンピュータ２０からは入力レベル０から２５５の範囲の画像信号が出力されるにもかかわらず、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃでは入力レベル１１０を超える部分（斜線部分）が利用されないことになる。この問題はＬＵＴによる補正の分解能を低下させ、忠実な階調表現を阻害する要因となり、前段ＬＵＴで階調変換を行っていた従来技術では起こりえなかった問題である。
【００２４】
上記問題を回避するため、本発明では図３に示す手順で高精度モードのキャリブレーションを実行する。表示装置１０は、外部からの指示あるいは自発的にキャリブレーションを開始し、表示装置１０内のＭＰＵ１４は各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとマトリックス１３をスルー状態にする（Ｓ１１）。次にセンサ３０にて、表示パネル１１に表示される色度を測定する（Ｓ１２）。コンピュータ２０は、Ｓ１２で得られた表示パネル固有の色度と予め定めた目標の色度を比較し、その差分を解消するようマトリックス１３を設定する（Ｓ１３）。前述の通りマトリックスは行列演算により色配分を補正するものであり、行列の書き換えとセンサ３０による測定を繰り返しながら、目標色度へ近づけていく。マトリックス１３の設定が完了した後、色度が目標値になった状態で表示パネル１１の階調特性をセンサ３０で測定する（Ｓ１４）。具体的にはコンピュータ２０から出力される各色画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの入力レベルを徐々に変化させながら、表示パネル１１の輝度値を入力レベル毎に測定していく。各色画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを同時に変化させてもいいし、各色個別に変化させ測定するようにしてもよい。各色画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを同時に変化させる場合は、センサ３０あるいはコンピュータ２０に測定値を各色毎に分離する機能を持たせる必要がある。コンピュータ２０は、Ｓ１４で得られた表示パネル固有の階調特性と予め定めた目標の階調特性を比較し、その差分を解消する各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値を算出する（Ｓ１５）。前述の通りＬＵＴは入力レベルと出力レベルを対応づけることで階調特性を補正するものである。
【００２５】
Ｓ１５での算出方法について図４にもとづいて詳しく説明する。図４はＬＵＴ内で対応づけられる入力レベルと出力レベルを図式化したもので、横軸はＬＵＴへの入力レベル、縦軸はＬＵＴ内で入力レベルに対応づけられた出力レベルを表している。ＬＵＴに設定される最大値は、想定される入力画像信号の最大値が一般的に割り当てられ、図４にあっては２５５がその最大値となっている。図４中の黒丸は最大入力レベルが２５５の時、目標階調特性に補正するためＬＵＴに設定されるべき設定値である。便宜上、黒丸は９点のみ記してあるが、実際は入出力レベルに対する対応関係はより細かく設定される。前述の通り各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃはマトリックス１３の後段に設置するため、マトリックス１３で補正された範囲でしかＬＵＴを活用できなくなる。例えばマトリックス１３により最大レベルが２５５から１１０に抑えられた場合、図４の斜線に示す範囲が利用されないことになる。その結果、Ｓ１５で算出される設定値は、入出力レベル１１０内の黒丸及び点線を入出力レベルの最大値が１１０となるよう伸張した図４中の黒四角及び実線で示したものとなる。
【００２６】
Ｓ１６では、Ｓ１３とＳ１５で求めた設定値に基づき各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する。Ｓ１３で求めた設定値とはマトリックス１３に設定される行列である。例えば、マトリックス１３で最大レベルをＲｉは２５５、Ｇｉは２００、Ｂｉは１１０に補正する場合、設定される行列式は以下のようになる。
【数２】
上記行列を例えば青色の画像信号Ｂｉについて演算すると、マトリックスの出力Ｂｍは以下のように算出される。
【数３】
この演算式に従いＳ１５で求めた設定値を変換する。これを図式化したものが図５である。出力レベルの範囲に変化はなく、入力レベルの範囲がＳ１３の行列式に基づき０〜１１０から０〜２５５に伸張されている。この結果、前記斜線領域までＬＵＴを活用できるため、分解能の高い階調補正が可能となる。他色のＬＵＴについても同様の処理を行う。便宜上、マトリックスに設定する行列式を対角成分にのみ値が入っているものとしたが、これに限らず非対角成分に値を設定し色補正するようにしてもよい。
【００２７】
各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが完了した後、マトリックス１３をスルー状態にする（Ｓ１７）。Ｓ１６で色配分を加味してＬＵＴが設定されるため、マトリックス１３での補正は不要となる。本発明においてマトリックス１３は、最適な色配分を迅速に取得することにのみ利用され、実際の色補正は各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが担うことになる。以上が本発明における高精度モードキャリブレーションの処理手順となる。
【００２８】
本発明における簡易モードキャリブレーションの処理手順について、図６、図７に基づいて説明する。図６は表示装置１０の製造工程における処理手順であり、図７はユーザが簡易モードのキャリブレーションを指示した際の処理手順となる。まず、高精度モード同様、マトリックス１３、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをスルー状態にする（Ｓ２１）。次に表示パネル１１の階調特性をセンサ３０で測定する（Ｓ２２）。実測された階調特性を任意の階調特性にするよう各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する（Ｓ２３）。ＬＵＴの設定方法は従来通りである。設定された各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定情報は表示装置１０内のメモリ１５に記憶される（Ｓ２４）。製造工程では、ガンマ係数１、１．８、２．２のように複数の階調特性について各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する。設定すべき階調特性すべてが設定したか否かを判別し（Ｓ２５）、他に設定すべき階調特性があればＳ２３に戻り、なければＳ２６に進む。表示パネル１１の色度をセンサ３０で測定し（Ｓ２６）、実測の色度が任意の色度となるようマトリックス１３を設定する（Ｓ２８）。色度についても製造工程では、４５００［Ｋ］、５０００［Ｋ］、５５００［Ｋ］、６０００［Ｋ］と複数の色度についてマトリックス１３を設定する。設定すべき色度すべてが設定したか否かを判別し（Ｓ２９）、他に設定すべき色度があればＳ２７に戻り、なければ処理を終了する。なお、上記処理は製造工程ばかりでなく、ユーザが定期的に行うようにしてもよい。
【００２９】
図７に従ってユーザによる簡易モードキャリブレーションの処理手順を説明する。入力手段１６を介してユーザによる簡易モードキャリブレーションの実行指示をＭＰＵ１４が受信する（Ｓ３１）。具体的には、複数の階調特性と色度をメニュー化したＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）を表示装置１０に表示させ、ユーザが表示装置１０に設けられた入力手段１６を操作し、選択させるようにする。あるいは、ユーザがコンピュータ２０を操作し、コンピュータ２０からＭＰＵ14に指示するようにしてもよい。実行指示にはユーザ所望の階調特性と色度の情報が含まれ、ＭＰＵ１４はこれを取得する（Ｓ３２）。ユーザ所望の階調特性を実現する各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値を、製造工程でメモリ１５に記憶した設定情報の中から読み出し（Ｓ３３）、読み出した設定値をＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに書き込む（Ｓ３４）。この時点でマトリックス１３から後段の階調特性は、表示パネル１１固有の歪んだ階調特性ではなく、ガンマ係数等で表される線形の階調特性となる。次にユーザ所望の色度を実現するマトリックス１３の設定値を製造工程でメモリ１５に記憶した設定情報の中から読み出し（Ｓ３５）、読み出した設定値をマトリックス１３に書き込む（Ｓ３６）。マトリックス１３から後段の階調特性はＳ３４の時点で線形の階調特性となっているから、歪んだ階調特性に対し色変換した時に発生する色ずれは回避される。また、一連の処理ではセンサ３０による測定が一切行われず、予め設定した情報のみで調整が行われているため、高速に任意の階調特性、任意の色度を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２
図８は実施の形態２に係る高精度モードのキャリブレーションの処理フローである。キャリブレーションシステムの構成については、図１に示す実施の形態1の構成と同一となる。また実施の形態1に係る高精度モードのキャリブレーションの処理フローを示す図3と同一の符号を振った図8中のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３については、実施の形態1と同一であるため説明を省略する。
【００３１】
実施の形態２では、Ｓ１３でマトリックス13が設定された後、マトリックス13をスルー状態とする（Ｓ１４ｂ）。次にＳ１３で設定された設定情報に基づき、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの入力レベルを設定する（Ｓ１５ｂ）。Ｓ１５ｂでの処理を図９に従って説明する。Ｓ１１でＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃはスルー状態としているため、Ｓ１５ｂ前のＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値は図９中の黒四角及び点線で示したものになる。Ｓ１４ｂではマトリックス１３により入力信号のレベルは補正が施される。例えば最大入力レベルが１１０に補正された場合、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの入力レベルが０〜１１０の範囲にのみ利用され、実施の形態１と同様、図９中の斜線領域は利用されないことになる。そこでＳ１５ｂでは、出力レベルはそのままに、Ｓ１４ｂで０〜１１０の範囲に縮小した入力レベルを０〜２５５に伸張する。その結果、図９中に黒四角及び点線で示すＳ１１で設定したＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値は、黒菱形及び実線で示した設定値に変換されることになる。Ｓ１５bでＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値が変換された状態で表示パネル１１の階調特性をセンサ３０で測定し（Ｓ１６ｂ）、予め定めた目標の階調特性と比較して、その差分が解消されるよう各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する（Ｓ１７b）。Ｓ１６ｂ、Ｓ１７ｂについては、実施の形態１のＳ１４、Ｓ１５と同様の処理となるため説明は省略する。
【００３２】
実施の形態２では、Ｓ１５ｂでＬＵＴの入力レベルが２５５まで伸張されるため、図９に図示した斜線領域までＬＵＴを活用でき、分解能の高い階調補正が可能となる。なお、マトリックス１３をスルー状態にするステップ（Ｓ１４ｂ）をマトリックス１３設定直後としたが、これに限定されずセンサ３０で表示画像の階調特性を測定（Ｓ１６ｂ）する前であってもよい。
【００３３】
上述の実施形態では、コンピュータと表示装置が連動してキャリブレーション処理を実行するようにしたが、これに限定されるものではなく、コンピュータでの処理を表示装置内のＭＰＵに担わせ、表示装置単独でキャリブレーション処理を実行するようにしてもよい。あるいはコンピュータでの処理の一部分、例えば測定値と目標値の比較は表示装置内のＭＰＵに担わせるようにしてもよい。逆に表示装置内での処理をコンピュータに担わせるようにしてもよい。
【００３４】
上述の実施形態では、色補正の手段として行列演算を行うマトリックスを用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、画像信号を相対的に伸縮させる増幅回路を用いるようにしてもよい。
【００３５】
上述の実施形態では、ＲＧＢ三色の画像信号を入力する構成としたが、これに限定されるものではなく、二色以上の画像信号を入力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：表示装置
１１：表示パネル
１２ａ：赤画像信号用ＬＵＴ
１２ｂ：緑画像信号用ＬＵＴ
１２ｃ：青画像信号用ＬＵＴ
１３：マトリックス
１４：ＭＰＵ
１５：メモリ
１６：入力手段
２０：コンピュータ
３０：センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置がその表示面に表示する色及び輝度に対する非線形特性の補正に関し、詳しくはセンサから得られる実測値と予め設定されている目標値を比較して得られる補正量でルックアップテーブルを設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、電子ペーパ等の表示デバイスを使用した表示装置に画像信号を入力して画像を表示した場合、入力画像信号のレベルと該表示装置の表示画像の出力レベル、例えば輝度との入出力関係（以下、階調特性）が図１０−（ａ）に示すように線形ならば、入力画像信号のレベル変化と相対して表示画像の輝度も変化する。しかし、表示装置等は種々の条件により図１０−（ｂ）に示すように歪みのある非線形の階調特性を持っているため、入力画像信号のレベル変化と相対するような表示画像の輝度が得られない。また、この非線形の階調特性は赤、緑及び青等の各色においても異なっている為、色再現においても同様の問題を含んでおり、色の再現性を重視するカラーマネジメントシステム等においては階調特性を目標の階調特性とするための較正作業（以下、キャリブレーション）を行っている。
【０００３】
キャリブレーションには、専用のソフトウェアのみで作業が完結するソフトウェアキャリブレーションと、専用のソフトウェアと表示装置とが連携して、または表示装置単独で作業するハードウェアキャリブレーションがある。更にハードウェアキャリブレーションには、簡易モードと高精度モードの２種類のモードを有するものがある。高精度モードは、階調特性、色再現性ともに表示装置前面に設置されたセンサで輝度、色度を測定しながらキャリブレーションするのに対し、簡易モードについては表示装置固有の階調特性についてはセンサで測定するものの、実際のキャリブレーションは予め決められた設定情報を用いて設定するのみである。このような高精度モードと簡易モードを有するハードウェアキャリブレーションを実現する表示装置のブロック図を図１１に示す。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは階調特性を変換するためのＬＵＴ（ルックアップテーブル）を示す。ＬＵＴとは、あるレベルの信号が入力されたとき、そのレベルに予め対応づけられたレベルを出力する、メモリー機能を持った変換部である。マトリックス１３は、演算処理により入力画像信号の各色配分を調整し目標の色度とする色変換部を示す。
【０００４】
高精度モードの処理について詳細に説明する。このモードでは、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは常時スルー状態とする。スルー状態とは、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃへの入力信号のレベルと出力信号のレベルが１：１に対応づけられた状態を言う。あるいは後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをバイパスして出力するようにしてもよい。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、マトリックス１３についてもスルー状態とし、この状態で表示装置１０の表示パネル１１から出力される輝度、色度をセンサ３０で測定する。この実測の入力レベルに対する輝度、つまり階調特性と予め設定してある目標の階調特性を比較し、その差分を解消するよう前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設定する。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの設定を図式化したものを図１２に示す。横軸は表示装置１０への入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉのレベルを示し、縦軸は表示パネル１１からの輝度値を示す。図１２中の点線の曲線は目標とする階調特性を示し、実線の曲線が実測した階調特性、つまり表示装置１０固有の階調特性を示す。前ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入力側に記憶する入力レベルを白丸で示してある。便宜上、図１２では９点しか図示していないが、実際に前ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入力側に記憶する値はより細かいものとなる。図示するように入力レベルが１１０の時、目標の出力レベルは１７０［ｃｄ／ｍ２］であるが、表示装置固有の階調特性が歪んでいるため、実際には図１２中の黒四角で示した５５［ｃｄ／ｍ２］しか表示パネル１１からは出力されない。実測の階調特性で１７０［ｃｄ／ｍ２］を出力できるのは入力レベルが２２０の時であるから、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃで入力レベル８５に対し出力レベル２２０を対応づけることで１３３［ｃｄ／ｍ２］の輝度を確保することができる。他の入力レベルについても同様、図１２中の矢印のように出力レベルを対応づけることで目標の階調特性が得られるようになる。
【０００５】
前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの設定後、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの補正処理を施した状態で表示パネル１１の表示色度をセンサ３０で測定する。測定結果が予め設定された目標色度からずれている場合は、その差分を解消するようマトリックス１３を設定する。マットリックス１３での補正処理は以下に示すような行列演算により行われる。
【数１】
式中Ｒｉｏ、Ｇｉｏ、Ｂｉｏはマトリックス１３への入力レベルであり、Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍはマトリックス１３が出力する出力レベルである。行列中のＲｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎを変えながら、実測色度と目標色度の差分を解消していく。なお、Ｒｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎの分母２５５は入力レベルの最大レベルである。行列は上記のように対角成分のみ値が入っているものに限らず、非対角成分に値が入っている場合もある。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及びマトリックス１３の設定完了で高精度モードでのキャリブレーション作業は終了する。前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとマトリックス１３ともにセンサ３０で測定しながら設定するため、多少作業時間を要するが、精度よく目標の階調特性、色度に近づけることが可能となる。
【０００６】
一方、簡易モードのキャリブレーションでは、高精度モード同様、まず前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、マトリックス１３、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをスルー状態とし、センサ３０で表示パネル１１の階調特性を測定する。実測の階調特性と予め設定された階調特性を比較し、その差分を解消するよう後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する。簡易モードでは、センサ３０による測定はこの処理のみとなる。通常、ここで設定される階調特性は、直線または指数曲線のような、演算を容易とする線形特性を持った階調特性が設定される。後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃと表示パネル１１との組み合わせで線形の階調特性となるため、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃでの階調特性の設定や、マトリックス１３での色成分の設定は、線形の階調特性を加味した演算で自由に設定することが可能となる。例えば、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃと表示パネル１１でガンマ係数２．２の指数曲線を階調特性に設定したうえで、ガンマ係数１．８の指数曲線を階調特性に設定したい場合、前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの入力レベルをＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉとすると、これに対応づける出力レベルはＲｉ１．８／２．２、Ｇｉ１．８／２．２、Ｂｉ１．８／２．２と算出により容易に設定することができる。マトリックス１３についても、後段ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定により、マトリックス１３から後段が線形の階調特性となっていることから、予め決められているＲｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎをマトリックス１３に与えるだけで、目標の色度に補正することが可能となる。図１３に予め決められるＲｇａｉｎ、Ｇｇａｉｎ、Ｂｇａｉｎの一例を示す。センサ３０により測定を行わない分、キャリブレーション処理は高速となる。ただし、実測により前段ＬＵＴ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、マトリックス１３を設定するわけではないので、前述の高精度モードと比較して精度の低いキャリブレーションとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０９６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、高精度モードと簡易モード双方のキャリブレーションを実現するために、ＬＵＴをマトリックスの前段と後段に設ける必要があり、表示装置のコストを増大させていた。特許文献１のシステムにあっては、各色１個のＬＵＴを用いてキャリブレーションを実現している。しかし、マトリックスに相当する手段がないため、ＬＵＴには階調特性の補正ばかりでなく色成分の補正も担わせることになる。前述の従来技術における高精度モードでは、センサで表示パネルの色度を測定しながらマトリックスを設定していた。特許文献１で高精度モードのようなキャリブレーションを実行させた場合、各入力レベル毎かつ各色毎に書き込みと色度及び輝度測定を繰り返すことになる。マトリックスは前述のとおり演算手段であり、前述の行列を変更するだけで全入力レベルに対し色成分が変換されるため、その処理は高速である。一方、ＬＵＴへの書き込み速度は一般的に低速であり、各入力レベル各色毎に書き込みを繰り返す特許文献１にあっては、処理が完了するまでに長時間を要することになる。
【０００９】
本発明は、前記の不具合を解決するために成されたものであり、各色１個のＬＵＴと１個のマトリックスのみで、長時間を要することなく、表示装置のキャリブレーションを実現する表示特性の較正方法、表示特性較正装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る表示特性較正装置は、複数色の画像信号の色配分を所定の演算で補正する第１の補正手段と、第１の補正手段の後段に複数色毎に設けられ、入力レベルと出力レベルを対応づけて記憶し、入力レベルに対応づけられた出力レベルを参照し出力することで画像信号の入出力関係を補正する第２の補正手段と、第２の補正手段の後段から出力される複数色毎の出力レベルに応じた画像表示を行う表示部と、表示部の表示特性を測定する測定手段とを備える表示部の表示特性を較正する表示特性較正装置において、前記測定手段で測定された表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう前記第１の補正手段を設定する第１の過程と、前記測定手段で測定された表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、前記第１の過程で前記第１の補正手段に設定された設定値に基づき、第２の補正手段の設定値を設定する第２の過程との処理を制御する構成としてあることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る表示特性較正装置は、第１の発明において、前記第２の過程が、前記第１の過程の補正が施された状態で、前記測定手段により測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段に設定するべき設定値を取得する設定値取得過程と、前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、前記設定値取得過程で取得した設定値を再計算し、再計算した設定値を前記第２の補正手段に設定する過程と、前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係る表示特性較正装置は、第１の発明において、前記第２の過程が、前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程と、前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、第２の補正手段の設定値を設定する設定過程と、前記第１の過程の補正を停止させ、前記設定過程で第２の補正手段が設定された状態で、前記測定手段で測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段を再設定する過程とから構成としてあることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係る表示特性較正装置は、第１発明乃至第３発明において、予め記憶された画像信号の入出力関係に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第２の補正手段に設定する第３の過程と、予め記憶された画像信号の色配分に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第１の補正手段に設定する第４の過程と処理を制御する構成を更に備え、前記第１の過程から前記第２の過程までの処理と前記第３の過程から前記第４の過程までの処理とを選択的に実行する構成としてあることを特徴とする。
【００１４】
第５発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性を較正させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、前記表示部の表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、第１の過程の補正情報に基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程との処理させることを特徴とする。
【００１５】
第６発明に係るコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体は、第５発明に係るコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００１６】
第５発明に係る表示特性較正方法は、複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性較正方法において、前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、第１の過程の補正情報に基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マトリックス前段のＬＵＴが不要となるため、表示装置のコスト増大を招くことなく、精度の高いキャリブレーションが可能となる。
【００１８】
また、色度のキャリブレーションは、処理が高速なマトリックスに担わせるため、キャリブレーション処理時間の増大を招くことなく、精度の高いキャリブレーションが可能となる。
【００１９】
また、表示パネル前段にＬＵＴを設けたため、実測することなく、予め記憶した設定値のみで補正することで短時間で処理が終了する簡易的なキャリブレーションが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に係る表示装置のキャリブレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態に係るＬＵＴで設定される階調特性の問題点を示すグラフである。
【図３】本実施の形態に係る高精度モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係るＬＵＴで設定される階調特性を示すグラフである。
【図５】本実施の形態に係るＬＵＴに設定される階調特性を示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係る簡易モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係る簡易モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図８】本実施の形態２に係る高精度モードキャリブレーションを実行するフローチャートである。
【図９】本実施の形態２に係るＬＵＴに設定される階調特性を示すグラフである。
【図１０】表示装置の階調特性を説明するグラフである。
【図１１】従来ある表示装置の較正システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】ＬＵＴによる階調特性の補正を説明するグラフである。
【図１３】マトリックスに設定される設定値の一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１
図１は本発明に係る表示装置のキャリブレーションシステムの概略ブロック図であり、以下、図に従って説明する。
【００２２】
コンピュータ２０から赤色の画像信号Ｒｉ、緑色の画像信号Ｇｉ、青色の画像信号Ｂｉを、表示装置１０内の色変換回路であるマトリックス１３に入力する。マトリックス１３から出力された各色画像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍは各色毎に設けられた階調補正回路であるＲ用ＬＵＴ１２ａ、Ｇ用ＬＵＴ１２ｂ、Ｂ用ＬＵＴ１２ｃに入力される。Ｒ用ＬＵＴ１２ａ、Ｇ用ＬＵＴ１２ｂ、Ｂ用ＬＵＴ１２ｃから出力された各色画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏは表示パネル１１に出力され、該画像信号レベルに対応した濃度の画像が表示パネル１１に表示される。該表示された表示画像をセンサ３０で測定して得られた色度及び輝度データＳｉをコンピュータ２０に入力し、コンピュータ２０に予め記憶されている目標階調特性と目標色度と比較する。コンピュータ２０は該比較して発生した差分を解消するよう、制御信号Ｃｏを表示装置１０内のマイクロコンピュータＭＰＵ１４に出力する。制御信号Ｃｏに従いＭＰＵ１４は、マトリックス１３の設定値を変更して色特性を補正し、Ｒ用ＬＵＴ１２ａ、Ｇ用ＬＵＴ１２ｂ、Ｂ用ＬＵＴ１２ｃの設定値を変更して階調特性を補正する。ＭＰＵ１４には、各種設定情報を記憶するメモリ１５と、ユーザが操作可能な入力手段１６が更に接続されている。
【００２３】
図１に示すように本発明では、階調特性を補正するためのＬＵＴはマトリックス１３の後段に設けられた各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃのみとなる。これにより表示装置１０のコスト増大は回避できるが、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが持つ回路能力を十分に活用できないという問題が発生する。この問題をグラフ化したものを図２に示す。横軸は各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃへ入力する画像信号Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍのレベルを示し、縦軸は表示パネル１１から出力される輝度値を示す。マトリックス１３、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃともにスルー状態とし、その状態でセンサ３０により測定された階調特性を実線と黒丸で示し、目標とする階調特性を点線と白丸で示す。従来どおり、特定の輝度値において、これを発する目標の階調特性上の入力レベル（白丸）と、実測の階調特性上の入力レベル（黒丸）とを対応付け、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに記憶する。マトリックス１３は各色入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの配分率を変えることで、目標とする色度に合わせるものである。つまり、各色入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大レベルが２５５とすると、マトリックス１３から出力される各色Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍの最大レベルが２５５を下回る場合がある。図２にはマトリックス１３により入力画像信号の最大レベルが２５５から１１０に補正された場合を示している。この場合、コンピュータ２０からは入力レベル０から２５５の範囲の画像信号が出力されるにもかかわらず、各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃでは入力レベル１１０を超える部分（斜線部分）が利用されないことになる。この問題はＬＵＴによる補正の分解能を低下させ、忠実な階調表現を阻害する要因となり、前段ＬＵＴで階調変換を行っていた従来技術では起こりえなかった問題である。
【００２４】
上記問題を回避するため、本発明では図３に示す手順で高精度モードのキャリブレーションを実行する。表示装置１０は、外部からの指示あるいは自発的にキャリブレーションを開始し、表示装置１０内のＭＰＵ１４は各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとマトリックス１３をスルー状態にする（Ｓ１１）。次にセンサ３０にて、表示パネル１１に表示される色度を測定する（Ｓ１２）。コンピュータ２０は、Ｓ１２で得られた表示パネル固有の色度と予め定めた目標の色度を比較し、その差分を解消するようマトリックス１３を設定する（Ｓ１３）。前述の通りマトリックスは行列演算により色配分を補正するものであり、行列の書き換えとセンサ３０による測定を繰り返しながら、目標色度へ近づけていく。マトリックス１３の設定が完了した後、色度が目標値になった状態で表示パネル１１の階調特性をセンサ３０で測定する（Ｓ１４）。具体的にはコンピュータ２０から出力される各色画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの入力レベルを徐々に変化させながら、表示パネル１１の輝度値を入力レベル毎に測定していく。各色画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを同時に変化させてもいいし、各色個別に変化させ測定するようにしてもよい。各色画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを同時に変化させる場合は、センサ３０あるいはコンピュータ２０に測定値を各色毎に分離する機能を持たせる必要がある。コンピュータ２０は、Ｓ１４で得られた表示パネル固有の階調特性と予め定めた目標の階調特性を比較し、その差分を解消する各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値を算出する（Ｓ１５）。前述の通りＬＵＴは入力レベルと出力レベルを対応づけることで階調特性を補正するものである。
【００２５】
Ｓ１５での算出方法について図４にもとづいて詳しく説明する。図４はＬＵＴ内で対応づけられる入力レベルと出力レベルを図式化したもので、横軸はＬＵＴへの入力レベル、縦軸はＬＵＴ内で入力レベルに対応づけられた出力レベルを表している。ＬＵＴに設定される最大値は、想定される入力画像信号の最大値が一般的に割り当てられ、図４にあっては２５５がその最大値となっている。図４中の黒丸は最大入力レベルが２５５の時、目標階調特性に補正するためＬＵＴに設定されるべき設定値である。便宜上、黒丸は９点のみ記してあるが、実際は入出力レベルに対する対応関係はより細かく設定される。前述の通り各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃはマトリックス１３の後段に設置するため、マトリックス１３で補正された範囲でしかＬＵＴを活用できなくなる。例えばマトリックス１３により最大レベルが２５５から１１０に抑えられた場合、図４の斜線に示す範囲が利用されないことになる。その結果、Ｓ１５で算出される設定値は、入出力レベル１１０内の黒丸及び点線を入出力レベルの最大値が１１０となるよう伸張した図４中の黒四角及び実線で示したものとなる。
【００２６】
Ｓ１６では、Ｓ１３とＳ１５で求めた設定値に基づき各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する。Ｓ１３で求めた設定値とはマトリックス１３に設定される行列である。例えば、マトリックス１３で最大レベルをＲｉは２５５、Ｇｉは２００、Ｂｉは１１０に補正する場合、設定される行列式は以下のようになる。
【数２】
上記行列を例えば青色の画像信号Ｂｉについて演算すると、マトリックスの出力Ｂｍは以下のように算出される。
【数３】
この演算式に従いＳ１５で求めた設定値を変換する。これを図式化したものが図５である。出力レベルの範囲に変化はなく、入力レベルの範囲がＳ１３の行列式に基づき０〜１１０から０〜２５５に伸張されている。この結果、前記斜線領域までＬＵＴを活用できるため、分解能の高い階調補正が可能となる。他色のＬＵＴについても同様の処理を行う。便宜上、マトリックスに設定する行列式を対角成分にのみ値が入っているものとしたが、これに限らず非対角成分に値を設定し色補正するようにしてもよい。
【００２７】
各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが完了した後、マトリックス１３をスルー状態にする（Ｓ１７）。Ｓ１６で色配分を加味してＬＵＴが設定されるため、マトリックス１３での補正は不要となる。本発明においてマトリックス１３は、最適な色配分を迅速に取得することにのみ利用され、実際の色補正は各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが担うことになる。以上が本発明における高精度モードキャリブレーションの処理手順となる。
【００２８】
本発明における簡易モードキャリブレーションの処理手順について、図６、図７に基づいて説明する。図６は表示装置１０の製造工程における処理手順であり、図７はユーザが簡易モードのキャリブレーションを指示した際の処理手順となる。まず、高精度モード同様、マトリックス１３、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃをスルー状態にする（Ｓ２１）。次に表示パネル１１の階調特性をセンサ３０で測定する（Ｓ２２）。実測された階調特性を任意の階調特性にするよう各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する（Ｓ２３）。ＬＵＴの設定方法は従来通りである。設定された各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定情報は表示装置１０内のメモリ１５に記憶される（Ｓ２４）。製造工程では、ガンマ係数１、１．８、２．２のように複数の階調特性について各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する。設定すべき階調特性すべてが設定したか否かを判別し（Ｓ２５）、他に設定すべき階調特性があればＳ２３に戻り、なければＳ２６に進む。表示パネル１１の色度をセンサ３０で測定し（Ｓ２６）、実測の色度が任意の色度となるようマトリックス１３を設定する（Ｓ２８）。色度についても製造工程では、４５００［Ｋ］、５０００［Ｋ］、５５００［Ｋ］、６０００［Ｋ］と複数の色度についてマトリックス１３を設定する。設定すべき色度すべてが設定したか否かを判別し（Ｓ２９）、他に設定すべき色度があればＳ２７に戻り、なければ処理を終了する。なお、上記処理は製造工程ばかりでなく、ユーザが定期的に行うようにしてもよい。
【００２９】
図７に従ってユーザによる簡易モードキャリブレーションの処理手順を説明する。入力手段１６を介してユーザによる簡易モードキャリブレーションの実行指示をＭＰＵ１４が受信する（Ｓ３１）。具体的には、複数の階調特性と色度をメニュー化したＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）を表示装置１０に表示させ、ユーザが表示装置１０に設けられた入力手段１６を操作し、選択させるようにする。あるいは、ユーザがコンピュータ２０を操作し、コンピュータ２０からＭＰＵ14に指示するようにしてもよい。実行指示にはユーザ所望の階調特性と色度の情報が含まれ、ＭＰＵ１４はこれを取得する（Ｓ３２）。ユーザ所望の階調特性を実現する各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値を、製造工程でメモリ１５に記憶した設定情報の中から読み出し（Ｓ３３）、読み出した設定値をＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃに書き込む（Ｓ３４）。この時点でマトリックス１３から後段の階調特性は、表示パネル１１固有の歪んだ階調特性ではなく、ガンマ係数等で表される線形の階調特性となる。次にユーザ所望の色度を実現するマトリックス１３の設定値を製造工程でメモリ１５に記憶した設定情報の中から読み出し（Ｓ３５）、読み出した設定値をマトリックス１３に書き込む（Ｓ３６）。マトリックス１３から後段の階調特性はＳ３４の時点で線形の階調特性となっているから、歪んだ階調特性に対し色変換した時に発生する色ずれは回避される。また、一連の処理ではセンサ３０による測定が一切行われず、予め設定した情報のみで調整が行われているため、高速に任意の階調特性、任意の色度を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２
図８は実施の形態２に係る高精度モードのキャリブレーションの処理フローである。キャリブレーションシステムの構成については、図１に示す実施の形態1の構成と同一となる。また実施の形態1に係る高精度モードのキャリブレーションの処理フローを示す図3と同一の符号を振った図8中のステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３については、実施の形態1と同一であるため説明を省略する。
【００３１】
実施の形態２では、Ｓ１３でマトリックス13が設定された後、マトリックス13をスルー状態とする（Ｓ１４ｂ）。次にＳ１３で設定された設定情報に基づき、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの入力レベルを設定する（Ｓ１５ｂ）。Ｓ１５ｂでの処理を図９に従って説明する。Ｓ１１でＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃはスルー状態としているため、Ｓ１５ｂ前のＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値は図９中の黒四角及び点線で示したものになる。Ｓ１４ｂではマトリックス１３により入力信号のレベルは補正が施される。例えば最大入力レベルが１１０に補正された場合、ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの入力レベルが０〜１１０の範囲にのみ利用され、実施の形態１と同様、図９中の斜線領域は利用されないことになる。そこでＳ１５ｂでは、出力レベルはそのままに、Ｓ１４ｂで０〜１１０の範囲に縮小した入力レベルを０〜２５５に伸張する。その結果、図９中に黒四角及び点線で示すＳ１１で設定したＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値は、黒菱形及び実線で示した設定値に変換されることになる。Ｓ１５bでＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの設定値が変換された状態で表示パネル１１の階調特性をセンサ３０で測定し（Ｓ１６ｂ）、予め定めた目標の階調特性と比較して、その差分が解消されるよう各色ＬＵＴ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設定する（Ｓ１７b）。Ｓ１６ｂ、Ｓ１７ｂについては、実施の形態１のＳ１４、Ｓ１５と同様の処理となるため説明は省略する。
【００３２】
実施の形態２では、Ｓ１５ｂでＬＵＴの入力レベルが２５５まで伸張されるため、図９に図示した斜線領域までＬＵＴを活用でき、分解能の高い階調補正が可能となる。なお、マトリックス１３をスルー状態にするステップ（Ｓ１４ｂ）をマトリックス１３設定直後としたが、これに限定されずセンサ３０で表示画像の階調特性を測定（Ｓ１６ｂ）する前であってもよい。
【００３３】
上述の実施形態では、コンピュータと表示装置が連動してキャリブレーション処理を実行するようにしたが、これに限定されるものではなく、コンピュータでの処理を表示装置内のＭＰＵに担わせ、表示装置単独でキャリブレーション処理を実行するようにしてもよい。あるいはコンピュータでの処理の一部分、例えば測定値と目標値の比較は表示装置内のＭＰＵに担わせるようにしてもよい。逆に表示装置内での処理をコンピュータに担わせるようにしてもよい。
【００３４】
上述の実施形態では、色補正の手段として行列演算を行うマトリックスを用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、画像信号を相対的に伸縮させる増幅回路を用いるようにしてもよい。
【００３５】
上述の実施形態では、ＲＧＢ三色の画像信号を入力する構成としたが、これに限定されるものではなく、二色以上の画像信号を入力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：表示装置
１１：表示パネル
１２ａ：赤画像信号用ＬＵＴ
１２ｂ：緑画像信号用ＬＵＴ
１２ｃ：青画像信号用ＬＵＴ
１３：マトリックス
１４：ＭＰＵ
１５：メモリ
１６：入力手段
２０：コンピュータ
３０：センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の画像信号の色配分を所定の演算で補正する第１の補正手段と、
第１の補正手段の後段に複数色毎に設けられ、入力レベルと出力レベルを対応づけて記憶し、入力レベルに対応づけられた出力レベルを参照し出力することで画像信号の入出力関係を補正する第２の補正手段と、
第２の補正手段の後段から出力される複数色毎の出力レベルに応じた画像表示を行う表示部と，
表示部の表示特性を測定する測定手段と
を備える表示部の表示特性を較正する表示特性較正装置において、
前記測定手段で測定された表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう前記第１の補正手段を設定する第１の過程と、
前記測定手段で測定された表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、前記第１の過程で前記第１の補正手段に設定された設定値とに基づき、第２の補正手段の設定値を設定する第２の過程との処理を制御する構成としてあることを特徴とする表示特性較正装置。
【請求項２】
前記第２の過程は、
前記第１の過程の補正が施された状態で、前記測定手段により測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段に設定するべき設定値を取得する設定値取得過程と、
前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、前記設定値取得過程で取得した設定値を再計算し、再計算した設定値を前記第２の補正手段に設定する過程と、
前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示特性較正装置。
【請求項３】
前記第２の過程は、
前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程と、
前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、第２の補正手段の設定値を設定する設定過程と、
前記第１の過程の補正を停止させ、前記設定過程で第２の補正手段が設定された状態で、前記測定手段で測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段を再設定する過程とから構成としてあることを特徴とする請求項１に記載の表示特性較正装置。
【請求項４】
予め記憶された画像信号の入出力関係に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第２の補正手段に設定する第３の過程と、
予め記憶された画像信号の色配分に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第１の補正手段に設定する第４の過程と処理を制御する構成を更に備え、
前記第１の過程から前記第２の過程までの処理と前記第３の過程から前記第４の過程までの処理とを選択的に実行する構成としてあることを特徴とする請求項１乃至３に記載の表示特性較正装置。
【請求項５】
コンピュータに、複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性を較正させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、
前記表示部の表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、第１の過程の補正情報とに基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程との処理させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体。
【請求項７】
複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性較正方法において、
前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、
前記表示部の表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、第１の過程の補正情報とに基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程とを含むことを特徴とする表示特性較正方法。
【請求項１】
複数色の画像信号の色配分を所定の演算で補正する第１の補正手段と、
第１の補正手段の後段に複数色毎に設けられ、入力レベルと出力レベルを対応づけて記憶し、入力レベルに対応づけられた出力レベルを参照し出力することで画像信号の入出力関係を補正する第２の補正手段と、
第２の補正手段の後段から出力される複数色毎の出力レベルに応じた画像表示を行う表示部と，
表示部の表示特性を測定する測定手段と
を備える表示部の表示特性を較正する表示特性較正装置において、
前記測定手段で測定された表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう前記第１の補正手段を設定する第１の過程と、
前記測定手段で測定された表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、前記第１の過程で前記第１の補正手段に設定された設定値とに基づき、第２の補正手段の設定値を設定する第２の過程との処理を制御する構成としてあることを特徴とする表示特性較正装置。
【請求項２】
前記第２の過程は、
前記第１の過程の補正が施された状態で、前記測定手段により測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段に設定するべき設定値を取得する設定値取得過程と、
前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、前記設定値取得過程で取得した設定値を再計算し、再計算した設定値を前記第２の補正手段に設定する過程と、
前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示特性較正装置。
【請求項３】
前記第２の過程は、
前記第１の補正手段の補正処理を停止させる過程と、
前記第１の過程で設定された前記第１の補正手段の設定値に基づき、第２の補正手段の設定値を設定する設定過程と、
前記第１の過程の補正を停止させ、前記設定過程で第２の補正手段が設定された状態で、前記測定手段で測定される前記表示特性から得られる画像信号の入出力関係が、目標とする入出力関係になるよう第２の補正手段を再設定する過程とから構成としてあることを特徴とする請求項１に記載の表示特性較正装置。
【請求項４】
予め記憶された画像信号の入出力関係に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第２の補正手段に設定する第３の過程と、
予め記憶された画像信号の色配分に補正するための設定値から、特定の設定値を取得し、該設定値を前記第１の補正手段に設定する第４の過程と処理を制御する構成を更に備え、
前記第１の過程から前記第２の過程までの処理と前記第３の過程から前記第４の過程までの処理とを選択的に実行する構成としてあることを特徴とする請求項１乃至３に記載の表示特性較正装置。
【請求項５】
コンピュータに、複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性を較正させるためのコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、
前記表示部の表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、第１の過程の補正情報とに基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程との処理させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体。
【請求項７】
複数色の画像信号に応じた画像を表示する表示部の表示特性較正方法において、
前記表示部の表示特性から得られる色配分が目標とする色配分になるよう補正する第１の過程と、
前記表示部の表示特性から得られる画像信号の入出力関係と、第１の過程の補正情報とに基づき、目標とする入出力関係になるよう補正する第２の過程とを含むことを特徴とする表示特性較正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−９５２８５（Ｐ２０１１−９５２８５Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６０２３（Ｐ２００９−２４６０２３）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（３９１０１０１１６）株式会社ナナオ (160)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（３９１０１０１１６）株式会社ナナオ (160)
【Ｆターム（参考）】
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