JP2005099150A - 画像表示装置の画像補正データ算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 観察位置に合わせて最適な画質の画像が観察できる画像表示装置の画像補正データ算出方法を提供する。
【解決手段】 画像表示装置のスクリーン上にテストパターンを投影して、その投影されたテストパターンを撮影手段により所定の撮影位置から撮影してテストパターン撮影データを得、そのテストパターン撮影データを、予め算出した変換関数に基づいて所定の撮影位置と異なる所定の観察位置からテストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換して、その特性データに基づいて画像表示装置の表示特性を補正するための画像補正データを算出する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像表示装置の画像補正データ算出方法に関するものである。

従来の画像表示装置として、例えば、図３８、図３９および図４０に示すようなものが知られている。

図３８に示す画像表示装置は、複数台（ここでは、４台）の画像表示装置１を上下に２台ずつ組み合わせて一つの画面を構成するマルチスクリーンディスプレイと称されるもので、各画像表示装置１は直方体状の筐体２内に配置されたプロジェクタ３と、その投影像を表示するように筐体２の前面に配置された平面状のスクリーン４とを有している。なお、図３８では、１台の画像表示装置１を他の３つの画像表示装置１から離して示してある。

図３９に示す画像表示装置は、複数台（ここでは、９台）のプロジェクタ３を上下に３台ずつ組み合わせて、平面状の共通のスクリーン４上に隣接するプロジェクタ３からの投影画像を一部分オーバーラップさせることでシームレスに表示して一つの画面を構成するマルチシームレスディスプレイと称されるもので、複数台のプロジェクタ３は直方体状の筐体２内に配置されており、その筐体２の全面にスクリーン４が配置されている。

図４０に示す画像表示装置は、複数台（ここでは、１０台）のプロジェクタ３を上下に５台ずつ組み合わせて、各プロジェクタ３からの投影画像をアーチ状の共通のスクリーン４上に表示して一つの画面を構成するアーチスクリーンディスプレイと称されるものである。その他にも、複数台のプロジェクタからの投影画像を共通のドーム状のスクリーンに表示して一つの画面を構成するドームスクリーンディスプレイと称されるものなど、種々のタイプのものが知られている。

この種の画像表示装置は、一つのプロジェクタで大画面を構成するディスプレイよりも奥行きを短くできると共に、表示画像の輝度を高くできることから、例えばイベント会場やショールームなどで広く使われている。

ところで、上述したように複数台のプロジェクタを用いる画像表示装置では、特に、各プロジェクタによる表示画面内での輝度むらおよび色むら（面内むら）、並びに異なるプロジェクタによる表示画面間での輝度むらおよび色むら（面間むら）があると画像品質が低下し、画像を観察する上で問題となる。

このばらつきの主な要因としては、各プロジェクタ内のカラーフィルタのばらつき、投影光源であるランプのばらつき、それらの経時変化等が挙げられ、さらにプロジェクタが液晶プロジェクタの場合には、液晶パネルのばらつき、その経時変化等が挙げられる。

従来、上記の面内むらおよび面間むらを補正する方法として、各プロジェクタに対応して、ディジタル変換した映像信号データを輝度むら補正された映像信号データに変換するデータ変換器と、データ変換器での変換処理内容を制御する画像補正装置とを設け、先ず、各プロジェクタにより所定の輝度レベルの映像をスクリーン上に投影表示してその画面をテレビカメラで撮影して輝度分布を検出し、その輝度分布に基づいて面内での輝度むらを補正した後、当該輝度レベルにおいてプロジェクタ間での輝度差がなくなるように面間での輝度むらを補正する操作を、複数の輝度レベル（例えば１００％、７５％、５０％、２５％）で繰り返し行って、全ての輝度レベルにおいて輝度むらおよび色むらを補正するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の補正方法として、先ず、複数のプロジェクタによりＲ，Ｇ，Ｂの各色をスクリーン上に投影表示し、その画面をビデオカメラで撮影することにより各色の光量データを検出して、その検出した光量データに基づいてプロジェクタごとに面内むらを補正し、次に、各プロジェクタの駆動電圧を制御してプロジェクタ間の白バランスを調整し、最後に、γ特性を調整することにより、面間むらを補正するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３２８７００７号公報 特開平７−３３３７６０号公報

しかしながら、上記の特許文献１，２に開示のように、スクリーンに表示された画像をカメラで撮影する場合には、スクリーンの拡散光が角度によって異なると共に、カメラの受光感度も撮影レンズの光学特性等の影響で角度によって異なるため、撮影角度が広角であればあるほど、中央部と周辺部とで感度が異なることになる。また、スクリーン上に表示される画像も、プロジェクタによる投影角度が広角であればあるほど、スクリーン中央部と周辺部とで輝度差が大きくなる。

このため、カメラから見た画像は、スクリーン中央部と周辺部とで異なる輝度として観測されることになるので、この状態で補正処理を行うと、カメラ位置から観察する場合には良好な画像を観察できるが、それ以外の位置で観察する場合には見苦しい画像として観察されることがある。以下、この点について、さらに詳細に説明する。

例えば、図４１（ａ）に示すように、プロジェクタ３によりスクリーン４に投影される画像をカメラ１１で撮影する場合には、プロジェクタ３からの光線が放射状に広がるため、スクリーン４に対して周辺ほど入射角度が大きくなる。ここで、スクリーン４で拡散される光線のうち、カメラ１１に向かう光線を符号ａ、スクリーン４の法線方向に向かう光線を符号ｂ、入射角と同じ出射角で光が直進する方向の光線を符号ｃとし、スクリーン４として光線ａ，ｂ，ｃの強度がａ＜ｂ＜ｃの関係にある特性のものを用いると、カメラ１１で撮影する画像の輝度分布は、図４１（ｂ）に示すようになり、周辺部ほど輝度が低下して暗くなる。

また、図４２（ａ）に示すように、スクリーン４として光線ｂの強度が一番高くなる特性のものを用いた場合にも、カメラ１１で撮影する画像の輝度分布は、図４２（ｂ）に示すようになり、やはり周辺部ほど輝度が低下して暗くなる。

さらに、図４３（ａ）に示すように、仮にスクリーン４としてカメラ１１に向かう光線ａの強度が全て均等な特性のものを用いた場合でも、カメラ１１が撮影レンズの光学特性等により周辺感度が低くなる特性を有していると、カメラ１１で撮影される画像の輝度分布は、図４３（ｂ）に示すようになり、やはり周辺部ほど輝度が低下して暗くなる。

このため、カメラ１１で撮影した画像データに基づいて、輝度、色、γ特性等を画面内で均一となるように画像補正すると、カメラ１１を通して見た画像は均一に補正されたとしても、観察者から見た画像は必ずしも最適とは言えなくなる。例えば、図４２（ａ）の場合において、カメラ１１に向かう光線ａの輝度が一定となるように補正すると、補正後には図４４（ａ）および（ｂ）に示すように、結果的にスクリーン４の法線方向に向かう光線ｂの輝度が周辺にいくほど高くなって、カメラ以外の位置から画像を観察する場合に、中央部と周辺部とに輝度差が生じることになる。

したがって、この補正方法を図３８に示したようなマルチスクリーンディスプレイに適用して、例えば図４５（ａ）に示すように、横２台の画像表示装置１の各スクリーン４に表示される画像をそれぞれカメラ１１で撮影して、面内むらおよび面間むらを補正すると、補正後の輝度分布は、図４５（ｂ）に示すように不均一となってしまう。

また、図３９に示したようなマルチシームレスディスプレイに適用して、例えば図４６（ａ）に示すように、横３台のプロジェクタ３によってスクリーン４上に表示される画像を一つのカメラ１１で撮影して、面内むらおよび面間むらを補正すると、補正後の輝度分布は、図４６（ｂ）に示すように、周辺部の輝度が高くなって不均一となってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、観察位置に合わせて最適な画質の画像が観察できる画像表示装置の画像補正データ算出方法を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る画像表示装置の画像補正データ算出方法の発明は、画像表示装置のスクリーン上にテストパターンを投影する第１ステップと、投影されたテストパターンを撮影手段により所定の撮影位置から撮影してテストパターン撮影データを得る第２ステップと、上記テストパターン撮影データを、予め算出した変換関数に基づいて上記撮影位置と異なる所定の観察位置から上記テストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換する第３ステップと、上記特性データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための画像補正データを算出する第４ステップと、を有することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記第３ステップで用いる上記変換関数は、上記スクリーンに、直交するｘ，ｙ方向に複数の測定ポイントを設定してテストパターンを投影し、そのテストパターンを基準位置から第１測定手段により測定して全ての測定ポイントの表示特性を求めると共に、上記基準位置と異なる位置から第２測定手段により測定して各測定ポイントの表示特性を求め、上記基準位置から求めた全ての測定ポイントの表示特性と上記基準位置と異なる位置から求めた各測定ポイントの表示特性とに基づいて算出することを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記基準位置は、上記所定の撮影位置またはそれと等価な位置であることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記基準位置と異なる位置は、上記各測定ポイントと正対する位置であることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項２または３に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記基準位置と異なる位置は、上記スクリーンから所定距離隔てた位置であり、該所定位置から上記第２測定手段を各測定ポイントに順次向けてその表示特性を測定することを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項２または３に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記基準位置と異なる位置は、上記スクリーンから所定距離隔てたｘ方向またはｙ方向に平行な直線位置であり、該直線位置に沿って上記第２測定手段を移動させながらｙ方向またはｘ方向に回動させて、上記各測定ポイントの表示特性を測定することを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項２〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記第２ステップでは上記撮影手段として撮像素子を有するカメラを用い、上記第１測定手段および上記第２測定手段としては上記カメラまたはそれとほぼ同じ受光特性の撮像素子を有するカメラを用い、上記第２測定手段としてのカメラにより上記各測定ポイントの表示特性を測定する際は、その撮像素子のほぼ中央部分で各測定ポイントを順次撮影することを特徴とするものである。

請求項８に係る発明は、請求項４に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記第２ステップでは上記撮影手段として撮像素子を有するカメラを用い、上記第１測定手段としては上記カメラまたはそれとほぼ同じ受光特性の撮像素子を有するカメラを用い、上記第２測定手段としては測色計、光電センサ等の測定素子を用いて、該測定素子を上記各測定ポイントに順次正対させてその表示特性を測定することを特徴とするものである。

請求項９に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記第２ステップでは、上記所定の撮影位置として複数の撮影位置を設定し、これら撮影位置からそれぞれ撮影手段によりテストパターンが投影された上記スクリーンを互いに一部分オーバーラップして撮影して上記テストパターン撮影データを得、上記第３ステップで用いる上記変換関数は、上記スクリーンに、直交するｘ，ｙ方向に複数の測定ポイントを設定してテストパターンを投影し、そのテストパターンを上記複数の撮影位置からそれぞれ上記撮影手段により互いに一部分オーバーラップして撮影して全ての測定ポイントの表示特性を求めると共に、上記複数の撮影位置と異なる位置から第２測定手段により測定して各測定ポイントの表示特性を求め、上記基準位置から求めた全ての測定ポイントの表示特性と上記基準位置と異なる位置から求めた各測定ポイントの表示特性とに基づいて算出することを特徴とするものである。

請求項１０に係る発明は、請求項１に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記第４ステップでは、上記スクリーンを無限遠から観察したときに表示特性が最適となるように画像補正データを算出することを特徴とするものである。

請求項１１に係る発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法において、上記表示特性は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の輝度、色合い、γ特性、ホワイトバランス、オフセットの少なくとも１つであることを特徴とするものである。

本発明によれば、スクリーンに投影表示されたテストパターンを所定の撮影位置から撮影してテストパターン撮影データを得、そのテストパターン撮影データを、予め算出した変換関数に基づいて撮影位置と異なる所定の観察位置からテストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換して、その変換された特性データに基づいて画像補正データを算出するので、所定の観察位置に合わせて最適な画質の画像が観察できる画像補正データを算出することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１〜図２２は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１は作用を説明するためのマルチスクリーンディスプレイの概略平面図、図２はマルチスクリーンディスプレイの使用態様を示す図、図３は図２に示す画像補正装置の構成を示すブロック図、図４は画像補正データ取得方法の概略を説明するためのフローチャート、図５は画像補正データを取得するための概略構成を示す図、図６は画像補正データを取得する際の構成を示す図、図７は変換関数を算出する際のスクリーン表示エリアのブロック分割例を示す図、図８は変換関数を算出する際のテストパターンの一例の撮影方法を説明するための図、図９は変換関数を算出する際のブロック内の測定ポイントの他の二つの例を示す図、図１０は図８に示した撮影方法によって得られる測定ポイントでの輝度の測定結果の一例を示す図、図１１は図１０の測定結果から算出されるｘ方向の変換関数ｆ（ｘ）を示す図、図１２はＲの各輝度のテストパターンによる変換関数ｆ（ｒ，ｘ，ｙ）を示す図、図１３は変換関数ｆ（ｒ，ｘ，ｙ）から得られる任意のスクリーン位置（ｐ，ｑ）の変換関数を示す図、図１４は変換関数取得方法のフローチャート、図１５は変換関数を算出する際のテストパターンの他の例の撮影方法を説明するための図、図１６は図８に示した撮影方法によってカメラの感度特性の不均一が補正される様子を説明するための図、図１７は特性データを取得する際のスクリーン表示エリアのブロック分割例を示す図、図１８は特性データの一例を示す図、図１９は画像補正データ算出方法の具体例を説明するためのフローチャート、図２０は補正データの算出過程における補正特性データの一例を示す図、図２１は本実施の形態による補正効果を説明するための図、図２２は同じく補正結果を説明するための図である。

本実施の形態は、図３８に示したようなマルチスクリーンディスプレイにおいて、図１に示すようにスクリーン４上に表示される画像を、ほぼ無限遠から観察したときに最適な画質となるように、各画像表示装置１の面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを算出する。

各画像表示装置１には、図２に示すように、パソコンやビデオプレーヤ等の映像出力機器１６から出力される映像信号を、上記のように補正処理してプロジェクタ３に供給する画像補正装置１５を設ける。

また、各画像補正装置１５には、図３に示すように、画像補正データ記憶部２２、映像信号補正処理部２３、制御部（ＣＰＵ）２４、通信部２５、映像信号入力部２６、および映像信号出力部２７を設ける。画像補正データ記憶部２２は、制御部２４および通信部２５を介して後述する演算処理装置とデータのリード・ライトを可能として、当該画像表示装置１の画像補正データを格納する。

このようにして、映像出力機器１６から映像信号入力部２６を経て入力される入力映像信号を、映像信号補正処理部２３において画像補正データ記憶部２２に格納されている画像補正データに基づいてリアルタイムで補正処理して、その補正された映像信号を映像信号出力部２７から対応するプロジェクタ３に供給してスクリーン４に投影表示する。

なお、画像補正データ記憶部２２は、不揮発メモリ（例えば、フラッシュメモリ）で構成したり、あるいは揮発性メモリ（ＳＤＲＡＭ）を用いて電源が切られてもデータが失われないように電池でバックアップするように構成したりすることができるが、映像信号補正処理部２３において画像補正データを参照して入力映像信号をリアルタイムで補正処理することから、好ましくは、不揮発性メモリと揮発性メモリとを用い、常時は処理速度が比較的遅い不揮発性メモリに画像補正データを格納しておき、電源投入により不揮発性メモリから処理速度が比較的速い揮発性メモリに画像補正データをダウンロードして用いるようにする。

次に、各画像補正装置１５の画像補正データ記憶部２２に格納する画像補正データの算出方法について説明する。

本実施の形態では、図４に全体の概略フローチャートを示すように、先ず、各画像表示装置１においてスクリーン４上にテストパターンを投影し（ステップＳ１）、そのテストパターンが表示されたスクリーン全体を所定の撮影位置（本実施の形態では、スクリーン中心から所定距離隔てた位置）から撮影手段、例えばＣＣＤ等の撮像素子を有するカメラやビデオカメラ等（以下、単にカメラと言う）で撮影する（ステップＳ２）。次に、撮影して得たテストパターン撮影データを、予め算出した変換関数に基づいてテストパターンをほぼ無限遠から撮影したときに得られる特性データに変換する（ステップＳ３）。その後、全ての画像表示装置１の特性データに基づいて各画像表示装置１の面内むらおよび画像表示装置１間の面間むらを補正するための画像補正データを算出して（ステップＳ４）、その算出した画像補正データを対応する画像補正装置１５の画像補正データ記憶部２２に格納する（ステップＳ５）。

このため、図５に概略図を示すように、組み合わせる全ての画像表示装置１に対して共通の演算処理装置３１を設ける。演算処理装置３１には、テストパターン送出部３２、変換関数格納部３３、特性データ算出部３４、特性データ格納部３５および画像補正データ算出部３６を設け、テストパターン送出部３２を各画像補正装置１５の映像信号入力部２６に切り替えて接続し、画像補正データ算出部３６を、ハブ（ＨＵＢ）３７を介して各画像補正装置１５の通信部２５に接続し、さらに特性データ算出部３４には後述するようにカメラからのテストパターン撮影データを入力するようにする。この演算処理装置３１は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）をもって構成する。

このようにして、各画像表示装置１の画像補正データを取得するにあたっては、図６に示すように、演算処理装置３１から画像補正装置１５にスルーモード指令信号を与えると共に、演算処理装置３１のテストパターン送出部３２から画像補正装置１５の映像信号入力部２６にテストパターン信号を送出して、図４に示したフローチャートに従って画像補正データを取得する。

すなわち、各画像表示装置１では、演算処理装置３１からのテストパターン信号を映像信号補正処理部２３で補正処理することなくスルーモードでプロジェクタ３に供給してスクリーン４の全面に投影表示し、そのテストパターンを、暗室内であるいはフード４０により外光を遮光してカメラ４１により基準位置から撮影して、そのテストパターン撮影データを演算処理装置３１の特性データ算出部３４に取り込む。なお、フード４０を用いる場合には、その内面を光が反射しない材質で形成して、スクリーン４の映像がフード４０に反射しないように構成する。

特性データ算出部３４では、入力されたテストパターン撮影データを、変換関数格納部３３に格納されている当該画像表示装置１に対応する変換関数に基づいて、テストパターンをほぼ無限遠から撮影したときに得られる特性データに変換して特性データ格納部３５に格納する。その後、全ての画像表示装置１の特性データが特性データ格納部３５に格納されたら、それらの特性データに基づいて画像補正データ算出部３６で各画像表示装置１の面内むらおよび画像表示装置１間の面間むらを補正するための画像補正データを算出して、その算出した画像補正データをハブ３７を介して対応する画像補正装置１５の画像補正データ記憶部２２に格納する。

以下、演算処理装置３１の変換関数格納部３３に、各画像表示装置１に対応して格納する変換関数の取得方法の一例について説明する。

本実施の形態では、上述したようにスクリーン４上に表示される画像を、ほぼ無限遠から観察したときに最適な画質となるように、画像表示装置１の面内むらおよび面間むらを補正する。このため、各画像表示装置１において、そのスクリーン４上に、図７に示すように複数の測定ポイントを設定する。ここでは、スクリーン４上の表示領域を直交するｘ、ｙ座標上でほぼ等間隔にｘ＝０，１，２，３，４、ｙ＝０，１，２，３，４の合計２５ブロックに格子状に分割し、その各ブロックの中心部分の所定領域を測定ポイントとして設定して、その表示特性を測定する。

以下、図７のｘ方向の一点鎖線で示す部分を例にとって説明する。なお、測定する表示特性は、輝度（ｃｄ／ｍ^２）や色味（ｘ、ｙ、ｚ値、Ｌ、ａ、ｂ値等）等があるが、ここでは説明を簡単にするために輝度についてのみ記載する。また、最終的に補正する対象も、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の輝度、色合い、γ特性、ホワイトバランス、オフセット等があるが、これも代表してＲの輝度について説明する。

先ず、図８に示すように、第１測定手段として、画像補正データを取得する際に使用するカメラ、あるいはそれと等しい受光特性を有するカメラ５１で、テストパターンが投影されたスクリーン４の全体の表示画像を基準位置から撮影して、各測定ポイントから基準位置に入射する光線（実線で示す）の輝度を測定する。ここで、基準位置は、スクリーン４の中心（ｘ，ｙ）＝（２，２）から所定距離隔てた位置で、画像補正データを取得する際にスクリーン４に投影されたテストパターンを撮影する所定の撮影位置と同じまたは等価な位置とする。

また、カメラ５１を第２測定手段としても用いて、これを基準位置を含むスクリーン４と平行なｘ、ｙ平面内で移動させて、破線で示す各ブロックの正面から順次テストパターンを撮影し、その撮影素子の中央部分の撮影データから各測定ポイントにおけるスクリーン法線方向の光線（破線で示す）の輝度を測定する。なお、スクリーン４の中央の測定ポイントにおける法線方向の輝度は、基準位置での撮影データから得ることもできる。

ここで、各測定ポイントにおけるスクリーン法線方向の輝度を測定する第２測定手段は、基準位置で撮影するカメラ５１と等しい受光特性を有する別のカメラを用いることもできるし、カメラ５１と受光特性が等しければ、測色計や光電センサ等の測定素子を用いることもできる。また、スクリーン４上の各ブロックの測定ポイントは、図７に示したようにブロックの中央部分の所定領域に限らず、図９（ａ）に示すようにブロック中心の局所的領域としたり、図９（ｂ）に示すようにブロック内全域として、その平均輝度を測定したりすることもできる。

上記の基準位置における各測定ポイントの輝度および各測定ポイントにおけるスクリーン法線方向の輝度は、Ｒのテストパターンとして、例えば２５６段階（８ビット）で表わされる信号値ｒ＝０（黒）からｒ＝２５５（真っ赤）まで、すなわち輝度を０％から１００％まで段階的に、例えば０％（ｒ＝０）、２５％（ｒ＝６４）、５０％（ｒ＝１２８）、７５％（ｒ＝１９２）、１００％（ｒ＝２５５）の５段階に順次変化させて、その各輝度のテストパターンについて測定する。

このようにして、Ｒの各輝度のテストパターンを基準位置および各測定ポイントと正対する位置でそれぞれ撮影すると、例えば輝度１００％のテストパターンでは、図１０に示すような輝度データが得られる。なお、図１０において、○印は基準位置での各測定ポイントの輝度を示しており、×印は各測定ポイントの正対位置での輝度を示している。

図１０から明らかなように、基準位置で測定した各測定ポイントの輝度は、スクリーン４の拡散光が角度によって異なると共に、カメラ５１の受光感度も撮影レンズの光学特性等の影響で角度によって異なるため、撮影角度が広角であればあるほど、中央部と周辺部とで感度が異なり、また、スクリーン４上に表示されるテストパターンも、プロジェクタによる投影角度が広角であればあるほど、スクリーン中央部と周辺部とで輝度差が大きくなることから、スクリーン４の周辺ほど輝度が低下する。

上記のようにＲの各輝度のテストパターンについて、基準位置における各測定ポイントの輝度および各測定ポイントにおけるスクリーン法線方向の輝度を測定したら、各輝度のテストパターンについて、各測定ポイントの基準位置における輝度を、スクリーン法線方向の輝度で除算して、基準位置から撮影して得られるテストパターン撮影データをほぼ無限遠からテストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換するための変換係数ｆを求めると共に、測定ポイント間の変換係数ｆを最小自乗法等で近似補間して、図１１に示すようなｘ方向における変換関数ｆ（ｘ）を求める。なお、図１１は、図１０の場合の変換関数ｆ（ｘ）を示している。同様にして、ｙ方向における変換関数ｆ（ｙ）を求める。

このようにして、Ｒの各輝度のテストパターンについて、変換関数ｆ（ｘ，ｙ）を求めると、図１２に示すように、ｘ，ｙ面で５×５＝２５（ポイント）、さらに５段階の輝度（ｒ）で２５×５＝１２５（ポイント）の係数が得られるので、それらの輝度間も最小自乗法等で近似補間してＲの全輝度における変換関数ｆ（ｒ，ｘ，ｙ）を求め、これを演算処理装置３１の変換関数格納部３３に格納する。これにより、スクリーン４上の任意の位置（ｐ，ｑ）における変換関数は、図１３に示すように表わすことができるので、この変換関数を用いて画像補正データの算出過程において、基準位置から撮影して得られるテストパターン撮影データを、ほぼ無限遠からテストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換することができる。

同様にして、ＧおよびＢの全輝度における変換関数を求めて変換関数格納部３３に格納する。マルチスクリーンディスプレイを構成する他の画像表示装置１についても、同様にしてＲ，Ｇ，Ｂの全輝度の変換関数ｆ（color）（ｒ，ｘ，ｙ）を求めて、演算処理装置３１の変換関数格納部３３に格納する。

図１４は、上記の変換関数取得方法のフローチャートを示すもので、その詳細については上述した通りであるので、ここではその説明を省略する。

上記の変換関数は、一度算出して演算処理装置３１の変換関数格納部３３に格納すれば、その後は算出し直す必要がないので、例えば画像表示装置１を設置した際に一度行うか、あるいは、工場出荷時に算出し、そのデータをＣＤ−Ｒ等の可搬性の記録媒体に記録して記録媒体から読み取ったり、ネットワークに接続可能なデータベースに格納してネットワークを介して取り込んだりすることもできる。

なお、上記の説明では、基準位置での各測定ポイントの輝度を、画像補正データを取得する際に使用するカメラ、あるいはそれと等しい受光特性を有するカメラ５１で測定し、各測定ポイントにおけるスクリーン法線方向の輝度は、基準位置で撮影するカメラ５１、またはそれと等しい受光特性を有する別のカメラ、あるいはカメラ５１と受光特性が等しい測色計や光電センサ等の測定素子を用いて測定するようにしたので、スクリーン４の中央の測定ポイント（ｘ，ｙ）＝（２，２）における基準位置での測定輝度と、スクリーン法線方向の測定輝度とは一致することになる。したがって、スクリーン４の中央の測定ポイントにおける法線方向の輝度は、独立して測定することなく、基準位置での撮影データから得ることもできる。

しかし、基準位置から各測定ポイントの輝度を測定するカメラと、各測定ポイントに正対してスクリーン法線方向の輝度を測定するカメラや輝度測定器の受光特性が異なる場合には、中央の測定ポイントにおける法線方向の輝度も、他の測定ポイントにおける法線方向の輝度測定と同様に測定する必要がある。この場合には、例えば図１５に示すように、中央の測定ポイントの測定輝度がＬ１，Ｌ２と異なることになるので、中央の測定ポイントにおける輝度が同じになるように、基準位置でスクリーン全体を撮影して得られる測定値にＬ２／Ｌ１を乗じて、中央の測定ポイントの輝度で正規化すればよい。

なお、従来のようにテストパターンを一台のカメラで撮影して画像補正データを求める場合には、ＣＣＤ等の撮像素子の面内での感度特性の不均一さが画像補正データに反映されることになる。例えば、撮像素子の一部分の感度特性が低いと、逆にその部分を明るくするように画像補正データが算出されるため、入力画像はその部分が明るく補正されてしまうことになる。

これに対し、上述したように、基準位置でスクリーン全体を撮影して各測定ポイントの輝度を測定するカメラ５１を用い、これを各測定ポイントに順次正対させてその法線方向の輝度を撮影素子の中央部分の撮影データから測定する場合には、常にカメラ５１内の撮像素子のほぼ同一ポイントで測定することになるので、撮像素子の面内での感度特性が不均一であっても、その影響を受けることはない。しかも、画像補正データを取得する際は、常に撮像素子の中央部分で測定した結果に基づいて算出された変換関数に従って撮影画像が変換されるので、その変換によって撮像素子の面内での感度特性の不均一さも同時に補正されるという長所がある。

図１６（ａ）〜（ｃ）は、その様子を示すものである。図１６（ａ）は、基準位置での各測定ポイントの測定輝度（○印）と、各測定ポイントの正対位置での測定輝度（×印）とを示すもので、わかり易くするために各測定ポイントの正対位置での測定輝度は均一に示している。ここでは、スクリーン全体を基準位置から撮影した際に、撮像素子の面内バラツキによって、図の左から２番目の測定ポイントに対応する部分の撮像素子の感度が他の部分よりも低いために、その測定輝度が図の曲線から下側にずれている場合を示している。

この場合には、図１６（ｂ）に示すように、ｘ方向の変換関数ｆ（ｘ）の値は、その部分だけが逆に大きくなるので、画像補正データを取得する際に基準位置から同じカメラ５１で撮影したテストパターンは、この関数で変換される結果、図１６（ｃ）に示すように均一な画像ｇ（ｘ）に補正され、撮像素子の面内ばらつきが補正されることになる。

次に、本実施の形態による画像補正データ算出方法の具体例について、さらに詳細に説明する。

各画像表示装置１において、先ずスルーモードとして、Ｒのみのテストパターンを、例えば２５６段階（８ビット）で表わされる信号値ｒ＝０（黒）からｒ＝２５５（真っ赤）まで、すなわち輝度を０％から１００％まで段階的に明るくしてスクリーン４に順次投影し、その都度、変換関数を求めた際の基準位置と対応する所定の撮影位置からカメラ４１によりスクリーン全体を撮影して、そのテストパターン撮影データを演算処理装置３１の特性データ算出部３４に取り込む。

ここで、テストパターンの階調の段階は、例えば、０、１６、３２、４８、・・・、２４０、２５５と１６階調おきにすることもできるし、あるいは、実際の入力映像のγ係数が０．４５の場合には、黒映像の階調が重視され、白映像は比較的ラフでも良い傾向があるので、例えば、０、４、８、１２、１６、２４、３２、４０、４８、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５、というように黒映像はきめ細かく、白映像はやや荒くすることもできる。ここでは、説明の便宜上、テストパターンの輝度を、変換関数を取得する場合と同様に、０％（ｒ＝０）、２５％（ｒ＝６４）、５０％（ｒ＝１２８）、７５％（ｒ＝１９２）、１００％（ｒ＝２５５）の６４階調毎に５段階に順次変化させるものとする。

特性データ算出部３４では、図１７に示すように、スクリーン４の表示エリアをほぼ等間隔に複数のブロックに格子状に分割して、階調ごとにそのテストパターンの撮影データを、変換関数格納部３３に格納されている対応する位置の変換関数ｆ（ｒ，ｘ，ｙ）に基づいてほぼ無限遠から撮影したときに得られる輝度の特性データに変換する。すなわち、カメラ４１で基準位置から撮影したテストパターンの（ｐ，ｑ）点での輝度をＬとするとき、この点の輝度をＬ′＝ｆ（Ｌ，ｐ，ｑ）に変換する。

なお、図１７では表示エリアを、変換関数を求める場合と同様に、ｘ＝５、ｙ＝５の合計２５ブロックに分割した場合を示しているが、ブロックの分割数は、画質の要求レベルに合わせて設定すればよい。例えば、プロジェクタ３がＳＶＧＡの場合には、最大で横８００、縦６００の合計４８０，０００ブロックに画素ごとに分割することもできるし、ＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）の場合には、１６×１６を１ブロックとして、横８０、縦６４の合計５，１２０ブロックに分割することもできる。

図１８は、上記の処理により得られるＲの特性データの一例を示すもので、図１８（ｂ）は図１８（ａ）をグラフ化したものである。図１８において、Ｒ１は１番目のブロックの輝度（ｃｄ／ｍ^２）、Ｒ２は２番目のブロックの輝度、Ｒ３は３番目のブロックの輝度を示しており、他のブロックの輝度については図示を省略してある。

ＧおよびＢについても、同様にして特性データを算出し、これらのＲ，Ｇ，Ｂの各色の特性データを演算処理装置３１の特性データ格納部３５に格納する。このようにして、マルチスクリーンディスプレイを構成するＮ台（ここでは４台）の画像表示装置１のそれぞれのＲ、Ｇ、Ｂの各色の特性データを算出して特性データ格納部３５に格納する。

その後は、特性データ格納部３５に格納された特性データに基づいて、画像補正データ算出部３６において面内むらおよび面間むらを補正する画像補正データを算出し、その算出した画像補正データをハブ３７を介して対応する画像補正装置１５の画像補正データ記憶部２２に格納する。

すなわち、図１９にフローチャートを示すように、先ず、特性データ格納部３６に格納されているＮ台の画像表示装置１の特性データを画像補正データ算出部３６に取り込む（ステップＳ１１）。その後、画像補正データ算出部３６において、ｋ（ｋ＝１〜Ｎ）番目の画像表示装置１のＲ，Ｇ，Ｂの各色について特性データを比較して、１００％輝度画像の撮影における輝度の最低値Ｗ（ｋ）と、０％輝度画像の撮影における輝度の最大値Ｂ（ｋ）とを抽出する（ステップＳ１２）。次に、Ｗ（ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）のうちの最小値である上限の基準データＷminと、Ｂ（ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）のうちの最大値である下限の基準データＢmaxとを抽出する（ステップＳ１３）。

つまり、ステップＳ１２において、ｋ（ｋ＝１〜４）番目の画像表示装置１における各色の１００％輝度時の最小値Ｒ-White（ｋ）、Ｇ-White（ｋ）、Ｂ-White（ｋ）と、０％輝度時の最大値Ｒ-Black（ｋ）、Ｇ-Black（ｋ）、Ｂ-Black（ｋ）とを抽出し、ステップＳ１３では、Ｒ-White（ｋ）、Ｇ-White（ｋ）、Ｂ-White（ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）のうちの最小値である上限の基準データＷmin（Ｒ-Whitemin、Ｇ-Whitemin、Ｂ-Whitemin）と、Ｒ-Black（ｋ）、Ｇ-Black（ｋ）、Ｂ-Black（ｋ）（ｋ＝１〜Ｎ）のうちの最大値である下限の基準データＢmax（Ｒ-Blackmax、Ｇ-Blackmax、Ｂ-Blackmax）とを抽出する。

その後、各画像表示装置１の全てのブロックについて、各色の１００％輝度が上限の基準データＷminとなり、０％輝度が下限の基準データＢmaxとなり、かつ所定のγ特性カーブとなるように画像補正データを算出して、その画像補正データを対応する画像表示装置１の画像補正装置１５に設定する（ステップＳ１４）。

すなわち、ステップＳ１４では、先ず、上記のＲ-Whitemin、Ｇ-Whitemin、Ｂ-WhiteminおよびＲ-Blackmax、Ｇ-Blackmax、Ｂ-Blackmaxをそれぞれ上限の基準データおよび下限の基準データとして、他の特性データを基準データに一致するように補正係数を算出し、その補正係数で各ブロックの輝度を補正する。つまり、全てのブロックについて、０％輝度画像の輝度と、１００％輝度画像の輝度とをそれぞれの基準データに一致させるように特性データを補正する。

図２０は、上記の特性データの補正処理により得られるＲの補正特性データの一例を示すもので、図２０（ｂ）は図２０（ａ）をグラフ化したものである。図２０においても図１８の場合と同様に、１番目から３番目のブロックについて示し、他のブロックについては図示を省略してある。

このようにすれば、例えば図２１（ａ）に示すように、各画像表示装置１の水平方向あるいは垂直方向における黒レベル（階調０）および最大輝度レベル（階調２５５）が異なる輝度分布を有していても、これらを図２１（ｂ）に示すように等しくすることができる。なお、図２１は２台の画像表示装置の黒レベルおよび最大輝度レベルを示している。

ところが、図２０から明らかなように、全てのブロックについて、階調０および階調２５５のそれぞれの輝度を、抽出した基準データに一致させるように特性データを補正しても、各ブロックのγ係数が異なると、中間調での輝度は必ずしも一致しない。

そこで、ステップＳ１４では、さらに、全てのブロックについて、γ係数も一致するような画像補正データを算出する。具体的には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色ごとに、γ特性カーブの平均を算出して、ブロックごとにその平均のγ特性カーブ（所定のγ特性カーブ）となるような補正係数、すなわち画像補正データを算出する。

このようにすれば、図２２に示すように、全てのブロックについて各階調での輝度を一致させることができる。なお、図２２はＲの補正結果Ｒaveを示しており、図２２（ｂ）は図２２（ａ）をグラフ化したものを示している。

以上説明した輝度およびγ特性カーブを一致させるための画像補正データは、一度の演算処理で算出し、これにより得られた各画像表示装置１の画像補正データは対応する画像補正装置１５に配信して、画像補正データ記憶部２２にブロックと画像補正データとを対応させたルックアップテーブル（ＬＵＴ）方式で格納する。

その後は、各画像補正装置１５の映像信号入力部２６に、図２に示したように映像出力機器１６を接続し、該映像出力機器１６からの入力映像信号を、画像補正データ記憶部２２に格納されている画像補正データに基づいて映像信号補正処理部２３で補正処理してプロジェクタ３によりスクリーン４に投影表示して、４台の画像表示装置１で一つの画面を表示させる。

本実施の形態では、各画像表示装置１のスクリーン４に投影表示されたテストパターンを所定の撮影位置から撮影してテストパターン撮影データを得、そのテストパターン撮影データを、予め算出した変換関数に基づいてほぼ無限遠からテストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換して、その変換された特性データに基づいて面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを算出するようにしたので、図１に示したように、ほぼ無限遠から観察したときにスクリーン４上の各点での輝度を均一にでき、中央の観察者は勿論のこと、左右の観察者においても、ほぼ同等の均一な画質、例えば輝度、色等の画像を観察することができる。なお、図１において、右側の観察者は画面左部分がやや暗く、また左側の観察者は画面右部分がやや暗く見える点については同じではあるが、暗さ加減は、図４１〜図４６で説明した従来の場合よりもましであり、大型画面を大勢の観察者で様々な観察位置から観察する場合には、本実施の形態の方が全ての観察者がほぼ均一な映像を見ることができる。

なお、本実施の形態では、演算処理装置３２にテストパターン送出部３２を設けて、演算処理装置３２から各画像表示装置１の画像補正装置１５にテストパターン信号を配信して表示させるようにしたが、各画像補正装置１５にテストパターン送出部を設けて、該テストパターン送出部からのテストパターン信号と、外部の映像出力機器１６からの映像信号とのいずれか一方をセレクタで選択して表示させるようにすることもできる。また、本実施の形態では、画像表示装置１毎にスクリーン４を撮影して変換関数を算出するようにしたが、マルチスクリーンディスプレイの全体の画面を一つのスクリーンとして、同様にして変換関数を算出することもできる。

（第２実施の形態）
図２３〜図２８は本発明の第２実施の形態を示すもので、図２３は作用を説明するためのアーチスクリーンディスプレイの概略平面図、図２４は変換関数を算出する際のテストパターンの撮影方法の一例を説明するための図、図２５は変換関数を算出する際のスクリーン表示エリアのブロック分割例を示す図、図２６は図２４に示した撮影方法によって得られる測定ポイントでの輝度の測定結果の一例を示す図、図２７は図２６の測定結果から算出されるｘ方向の変換関数ｆ（ｘ）を示す図、図２８は変換関数取得方法のフローチャートである。

本実施の形態は、図４０に示したようなアーチスクリーンディスプレイにおいて、図２３に示すようにアーチ状の共通のスクリーン４上に表示される画像を、観客席の最後列中央から観察したときに最適な画質となるように各プロジェクタ３による表示画面の面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを算出する。

このようなアーチスクリーンディスプレイにおいては、スクリーン４が比較的大きく、また、観客席の最後列中央に画像補正データ算出用のカメラを配置すると、観客に邪魔になることから、例えば図２４に示すように、観客席５５から外れた前方の両側の位置に第１撮影位置および第２撮影位置を設定し、これら各撮影位置にそれぞれカメラ５６，５７を配置して、２台のカメラ５６，５７で撮影領域を一部分オーバーラップさせてスクリーン全体を撮影するようにする。なお、第１撮影位置および第２撮影位置は、スクリーン４に対して左右対称位置に限らず、任意の位置に設定する。

本実施の形態では、画像補正データを算出するのに先立って、第１撮影位置を第１基準位置とし、第２撮影位置を第２基準位置として、これら第１基準位置および第２基準位置にある２台のカメラ５６，５７を第１測定手段として用いて、これらカメラ５６，５７から得られる撮影データを、観客席５５の最後列中央の所定の観察位置から撮影したときに得られる特性データに変換するための変換関数を取得する。

このため、第１実施の形態の場合と同様に、スクリーン４の表示領域を複数のブロックに分割して測定ポイントを設定し、その各測定ポイントの表示特性を測定する。本実施の形態では、図２５にスクリーン４を展開して示すように、横（ｘ方向）６、縦（ｙ方向）５の合計３０ブロックに分割する。

このようにして、スクリーン４にＲ，Ｇ，Ｂの各色について異なる輝度（ｒ＝０、６４、１２８、１９２、２５５）のテストパターンを順次投影して、その各輝度のテストパターンが表示されたスクリーン全体を２台のカメラ５６，５７で撮影して、各測定ポイントの輝度を測定する。すなわち、図２４において、左側の第１基準位置に配置したカメラ５６でスクリーン４の右側部分を撮影し、右側の第２基準位置に配置したカメラ５７でスクリーン４の左側部分を互いに一部分オーバーラップして撮影して、各測定ポイントの輝度を測定する。

また、観客席５５の最後列中央の所定の観察位置には第２測定手段であるカメラ５８をｘおよびｙ方向に回動自在に配置し、このカメラ５８を回動させながら、その撮像素子の中央の領域で各測定ポイントの輝度を測定する。

図２６は、この場合の測定結果の一例を示すもので、図２５の一点鎖線で示すｘ方向の測定結果を示している。なお、図２６において、○印は第１基準位置でのカメラ５６によるスクリーン４の右側領域にある各測定ポイントの測定輝度を示しており、●印は第２基準位置でのカメラ５７によるスクリーン４の左側領域にある各測定ポイントの測定輝度を示しており、×印は所定位置でのカメラ５８による各測定ポイントの測定輝度を示している。また、中央部の測定ポイントにおいて、カメラ５６，５７による測定輝度が異なっているが、これは２台のカメラ５６，５７の特性、撮影角度、スクリーン４の特性、プロジェクタの投影角度等の種々の原因による。

その後、各測定ポイントのカメラ５８での測定輝度を、カメラ５６あるいはカメラ５７での測定輝度で除算して、第１，第２基準位置から撮影して得られるテストパターン撮影データを、所定の観察位置からテストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換するための変換係数ｆを求めると共に、測定ポイント間の変換係数ｆを最小自乗法等で近似補間して、図２７に示すようなｘ方向における変換関数ｆ（ｘ）を求める。同様にして、ｙ方向における変換関数ｆ（ｙ）を求める。

以上の処理を、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色について、各輝度のテストパターンで行ってそれぞれ変換関数ｆ（ｘ，ｙ）を求め、その変換関数ｆ（ｘ，ｙ）の輝度間を最小自乗法等で近似補間して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の全輝度についての変換関数ｆ（color）（ｒ，ｘ，ｙ）を求める。このようにして求めた変換関数ｆ（color）（ｒ，ｘ，ｙ）は、図示しないが、アーチスクリーンディスプレイを構成するプロジェクタを制御する第１実施の形態で示したと同様の演算処理装置の変換関数格納部に格納する。

図２８は、上記の第２実施の形態における変換関数取得方法のフローチャートを示すもので、その詳細については上述した通りであるので、ここではその説明を省略する。

以後、画像補正データを算出するにあたっては、第１実施の形態と同様に、第１，第２撮影位置のカメラ５６，５７で撮影したＲ，Ｇ，Ｂの各輝度のテストパターン撮影データを各色の変換関数で変換して特性データを得、その特性データに基づいて観客席５５の最後列中央の所定の観察位置から観察したときに、最適な画質となるように各プロジェクタ３による表示画面の面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを求めて、各プロジェクタ３に対応する画像補正装置に格納する。

本実施の形態によれば、キャリブレーション時のみに使用され、普段は使用されない画像補正データ算出用のカメラ５６，５７（撮影手段）を、観客席５５の最後列中央の所定の観察位置から離れた邪魔にならない任意の位置に配置して、所定の観察位置から観察した場合の画像補正を行うことができ、これにより観客席５５の全員が平均的に比較的良好な画像を楽しむことができる。

なお、本実施の形態では、所定の観察位置を観客席５５の最後列中央として画像補正データを算出するようにしたが、この所定の観察位置はスクリーン形状や観客席の配置等に応じて適宜設定することができる。また、二つのカメラ５６，５７でスクリーン全体を撮影するようにしたが、一つのカメラでスクリーン全体を撮影できれば、基準位置（撮影位置）は一つでよいし、カメラを三つ以上用いないとスクリーン全体を撮影できない場合には、それに応じて基準位置（撮影位置）を三つ以上設定すればよい。さらに、本実施の形態は、アーチスクリーンディスプレイに限らず、ドームスクリーンディスプレイにおいて画像補正データを算出する場合にも有効に適用することができる。

（第３実施の形態）
図２９〜図３４は本発明の第３実施の形態を示すもので、図２９は作用を説明するためのマルチシームレスディスプレイの概略平面図、図３０は変換関数を算出する際のテストパターンの撮影方法の一例を説明するための図、図３１は基準位置のカメラで撮影されるスクリーンの画面形状を示す図、図３２は図３１のスクリーン撮影画面を矩形状に補正した状態を示す図、図３３は図３０に示した撮影方法によって得られる測定ポイントでの輝度の測定結果の一例を示す図、図３４は図３３の測定結果から算出されるｘ方向の変換関数ｆ（ｘ）を示す図である。

本実施の形態は、図３９に示したようなマルチシームレスディスプレイにおいて、図２９に示すように平面状の共通のスクリーン４上にテストパターンを投影して、そのテストパターンが表示されたスクリーン全体を天井の所定の撮影位置に常設された撮影手段であるカメラ６１で斜めから撮影し、そのテストパターン撮影データに基づいて、スクリーン４上に表示される画像を、ほぼ無限遠から観察したときに最適な画質となるように各プロジェクタ３による表示画面の面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを算出する。

このため、画像補正データを算出するのに先立って、所定の撮影位置にあるカメラ６１から得られる撮影データを、ほぼ無限遠から観察したときの特性データに変換するための変換関数を取得する。

この変換関数の取得にあたっては、スクリーン４の表示領域をｘ，ｙ方向に複数、例えば５×５のブロックに分割して測定ポイントを設定し、スクリーン４にＲ，Ｇ，Ｂの各色について異なる輝度のテストパターンを順次投影して、その各輝度のテストパターンが表示されたスクリーン全体を、図３０に示すように所定の撮影位置を基準位置として、その位置にあるカメラ６１を第１測定手段として用いて撮影して、各測定ポイントの輝度を測定する。また、各輝度のテストパターンについて、第２測定手段としてカメラ６２をスクリーン４と平行に移動しながら、その撮像素子の中央部で各測定ポイントの法線方向の輝度を測定する。なお、カメラ６２に代えて、測色計や光電センサ等の測定素子を用いて輝度を測定することもできる。

なお、本実施の形態では、カメラ６１でスクリーン全体を斜め上方から撮影するため、撮影画面が図３１に示すように不定形となるが、この画像は別途幾何学補正を行って、図３２に示すように矩形に変換する。

図３３は、この場合の測定結果の一例を示すもので、図３２の一点鎖線で示すｘ方向の測定結果を示している。なお、図３２において、○印は基準位置でのカメラ６１による各測定ポイントの測定輝度を示しており、×印はカメラ６２による各測定ポイントの法線方向の測定輝度を示している。

その後、各測定ポイントのカメラ６２での測定輝度を、カメラ６１での測定輝度で除算して、基準位置から撮影して得られるテストパターン撮影データを、スクリーン法線方向における特性データに変換するための変換係数ｆを求めると共に、測定ポイント間の変換係数ｆを最小自乗法等で近似補間して、図３４に示すようなｘ方向における変換関数ｆ（ｘ）を求める。同様にして、ｙ方向における変換関数ｆ（ｙ）を求めて、第１実施の形態と同様にして、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の全輝度についての変換関数ｆ（color）（ｒ，ｘ，ｙ）を求め、この変換関数ｆ（color）（ｒ，ｘ，ｙ）を、図示しないが、マルチシームレスディスプレイを構成するプロジェクタ３を制御する第１実施の形態で示したと同様の演算処理装置の変換関数格納部に格納する。

以後、画像補正データを算出するにあたっては、第１実施の形態と同様にして、所定の撮影位置（基準位置）のカメラ６１で撮影したＲ，Ｇ，Ｂの各輝度のテストパターン撮影データを各色の変換関数で変換して特性データを得、その特性データに基づいてほぼ無限遠から観察したときに、最適な画質となるように各プロジェクタ３による表示画面の面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを求めて、対応する画像補正装置に格納する。

本実施の形態によれば、キャリブレーション時のみに使用され、普段は使用されない画像補正データ算出用のカメラ６１（撮影手段）を、スクリーン４の中央に向かって正対するのではなく、観察者の邪魔にならない天井に配置して斜めから撮影することで、スクリーン正面から見たときに画面全体の輝度を揃えて良好な画像に補正することができるので、第１実施の形態と同様に、中央の観察者は勿論のこと、左右の観察者においても、ほぼ同等の均一な画質、例えば輝度、色等の画像を観察することができる。

（第４実施の形態）
図３５〜図３７は本発明の第４実施の形態を示すもので、図３５は作用を説明するためのマルチシームレスディスプレイの概略側面図、図３６は変換関数を算出する際のテストパターンの撮影方法の一例を説明するための図、図３７は所定列からのスクリーンの観察状態を示す図である。

本実施の形態は、図３９に示したようなマルチシームレスディスプレイにおいて、図３５に示すように平面状の共通のスクリーン４上にテストパターンを投影して、そのテストパターンが表示されたスクリーン全体を天井の所定の撮影位置に常設された撮影手段であるカメラ６５で斜めから撮影し、そのテストパターン撮影データに基づいて、スクリーン４上に表示される画像を、所定の観察位置である観客席の横方向の所定列からスクリーン４を下から見上げて観察したときに、最適な画質となるように各プロジェクタ３による表示画面の面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを算出する。

このため、画像補正データを算出するのに先立って、所定の撮影位置にあるカメラ６５から得られる撮影データを、所定列で観察したときの特性データに変換するための変換関数を取得する。

この変換関数の取得にあたっては、第３実施の形態の場合と同様に、スクリーン４の表示領域をｘ，ｙ方向に複数のブロックに分割して測定ポイントを設定し、スクリーン４にＲ，Ｇ，Ｂの各色について異なる輝度のテストパターンを順次投影して、その各輝度のテストパターンが表示されたスクリーン全体を、図３６に示すように所定の撮影位置にあるカメラ６５を基準位置にある第１測定手段として用いて撮影し、その撮影画面を矩形状に幾何学補正して各測定ポイントの輝度を測定する。また、各輝度のテストパターンについて、観客席の所定列から第２測定手段であるカメラ６６を、ｘ方向については平行移動させ、ｙ方向については上下方向に回動させながら、その撮像素子の中央部で各測定ポイントの輝度を測定する。

これにより、上述した実施の形態と同様に、各測定ポイントのカメラ６６での測定輝度を、基準位置のカメラ６５での測定輝度で除算し、測定ポイント間および輝度間を最小自乗法等で近似補間して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の全輝度についての変換関数ｆ（color）（ｒ，ｘ，ｙ）を求め、この変換関数ｆ（color）（ｒ，ｘ，ｙ）を、図示しないが、マルチシームレスディスプレイを構成するプロジェクタ３を制御する第１実施の形態で示したと同様の演算処理装置の変換関数格納部に格納する。

以後、画像補正データを算出するにあたっては、上述した実施の形態の場合と同様に、所定の撮影位置（基準位置）のカメラ６５で撮影したＲ，Ｇ，Ｂの各輝度のテストパターン撮影データを各色の変換関数で変換して特性データを得、その特性データに基づいて、図３７に示すように、観客席の所定列に着座してスクリーン４を下から見上げて観察したときに、最適な画質となるように各プロジェクタ３による表示画面の面内むらおよび面間むらを補正するための画像補正データを算出して、各プロジェクタ３に対応する画像補正装置に格納する。

したがって、本実施の形態によれば、普段は使用されない画像補正データ算出用のカメラ６５（撮影手段）を、観察者の邪魔にならない天井に配置して斜めから撮影することで、スクリーン４を所定列から見上げて観察したときに画面全体の輝度を揃えて良好な画像に補正することができる。

なお、本発明は、プロジェクタを用いて画像を投影するものに限らず、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ、ＬＣＤ表示パネル、ペーパーディスプレイ等に画像を表示する場合にも有効に適用することができる。また、複数の画像表示装置で１画面のディスプレイを構成するものに限らず、１台の大画面の画像表示装置における表示特性の補正にも有効に適用することができる。

第１実施の形態の作用を説明するためのマルチスクリーンディスプレイの概略平面図である。 マルチスクリーンディスプレイの使用態様を示す図である。 図２に示す画像補正装置の構成を示すブロック図である。 第１実施の形態による画像補正データ取得方法の概略を説明するためのフローチャートである。 同じく、画像補正データを取得するための概略構成を示す図である。 同じく、画像補正データを取得する際の構成を示す図である。 第１実施の形態で用いる変換関数を算出する際のスクリーン表示エリアのブロック分割例を示す図である。 同じく、変換関数を算出する際のテストパターンの一例の撮影方法を説明するための図である。 同じく、変換関数を算出する際のブロック内の測定ポイントの他の二つの例を示す図である。 図８に示した撮影方法によって得られる測定ポイントでの輝度の測定結果の一例を示す図である。 図１０の測定結果から算出されるｘ方向の変換関数ｆ（ｘ）を示す図である。 Ｒの各輝度のテストパターンによる変換関数ｆ（ｒ，ｘ，ｙ）を示す図である。 図１２に示した変換関数から得られる任意のスクリーン位置（ｐ，ｑ）の変換関数を示す図である。 変換関数取得方法のフローチャートである。 変換関数を算出する際のテストパターンの他の例の撮影方法を説明するための図である。 図８に示した撮影方法によって、カメラの感度特性の不均一が補正される様子を説明するための図である。 特性データを取得する際のスクリーン表示エリアのブロック分割例を示す図である。 特性データの一例を示す図である。 第１実施の形態による補正データ算出方法の具体例を説明するためのフローチャートである。 同じく、補正データの算出過程における補正特性データの一例を示す図である。 第１実施の形態による補正効果を説明するための図である。 同じく、補正結果を説明するための図である。 第２実施の形態の作用を説明するためのアーチスクリーンディスプレイの概略平面図である。 第２実施の形態による変換関数を算出する際のテストパターンの一例の撮影方法を説明するための図である。 同じく、変換関数を算出する際のスクリーン表示エリアのブロック分割例を示す図である。 図２４に示した撮影方法によって得られる測定ポイントでの輝度の測定結果の一例を示す図である。 図２６の測定結果から算出されるｘ方向の変換関数ｆ（ｘ）を示す図である。 第２実施の形態による変換関数取得方法のフローチャートである。 第３実施の形態の作用を説明するためのマルチシームレスディスプレイの概略平面図である。 第３実施の形態による変換関数を算出する際のテストパターンの撮影方法の一例を説明するための図である。 第３実施の形態において、基準位置のカメラで撮影されるスクリーンの画面形状を示す図である。 図３１のスクリーン撮影画面を矩形状に補正した状態を示す図である。 図３０に示した撮影方法によって得られる測定ポイントでの輝度の測定結果の一例を示す図である。 図３３の測定結果から算出されるｘ方向の変換関数ｆ（ｘ）を示す図である。 第４実施の形態の作用を説明するためのマルチシームレスディスプレイの概略側面図である。 第４実施の形態による変換関数を算出する際のテストパターンの撮影方法の一例を説明するための図である。 第４実施の形態による所定列からのスクリーンの観察状態を示す図である。 本発明を実施し得るマルチスクリーンディスプレイの概略構成を一部分解して示す斜視図である。 同じく、マルチシームレスディスプレイの概略構成を示す斜視図である。 同じく、アーチスクリーンディスプレイの概略構成を示す斜視図である。 従来の問題点を説明するための図である。 同じく、問題点を説明するための図である。 同じく、問題点を説明するための図である。 同じく、問題点を説明するための図である。 同じく、問題点を説明するための図である。 同じく、問題点を説明するための図である。

符号の説明

１ 画像表示装置
２ 筐体
３ プロジェクタ
４ スクリーン
１５ 画像補正装置
１６ 映像出力機器
２２ 画像補正データ記憶部
２３ 映像信号補正処理部
２４ 制御部（ＣＰＵ）
２５ 通信部
２６ 映像信号入力部
２７ 映像信号出力部
３１ 演算処理装置
２２ テストパターン送出部
３３ 変換関数格納部
３４ 特性データ算出部
３５ 特性データ格納部
３６ 画層補正データ算出部
３７ ハブ
４０ フード
４１，５１，５６，５７，５８，６１，６２，６５，６６ カメラ

Claims (11)

1. 画像表示装置のスクリーン上にテストパターンを投影する第１ステップと、
   投影されたテストパターンを撮影手段により所定の撮影位置から撮影してテストパターン撮影データを得る第２ステップと、
   上記テストパターン撮影データを、予め算出した変換関数に基づいて上記撮影位置と異なる所定の観察位置から上記テストパターンを撮影したときに得られる特性データに変換する第３ステップと、
   上記特性データに基づいて上記画像表示装置の表示特性を補正するための画像補正データを算出する第４ステップと、
   を有することを特徴とする画像表示装置の画像補正データ算出方法。
2. 上記第３ステップで用いる上記変換関数は、上記スクリーンに、直交するｘ，ｙ方向に複数の測定ポイントを設定してテストパターンを投影し、そのテストパターンを基準位置から第１測定手段により測定して全ての測定ポイントの表示特性を求めると共に、上記基準位置と異なる位置から第２測定手段により測定して各測定ポイントの表示特性を求め、上記基準位置から求めた全ての測定ポイントの表示特性と上記基準位置と異なる位置から求めた各測定ポイントの表示特性とに基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
3. 上記基準位置は、上記所定の撮影位置またはそれと等価な位置であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
4. 上記基準位置と異なる位置は、上記各測定ポイントと正対する位置であることを特徴とする請求項２または３に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
5. 上記基準位置と異なる位置は、上記スクリーンから所定距離隔てた位置であり、該所定位置から上記第２測定手段を各測定ポイントに順次向けてその表示特性を測定することを特徴とする請求項２または３に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
6. 上記基準位置と異なる位置は、上記スクリーンから所定距離隔てたｘ方向またはｙ方向に平行な直線位置であり、該直線位置に沿って上記第２測定手段を移動させながらｙ方向またはｘ方向に回動させて、上記各測定ポイントの表示特性を測定することを特徴とする請求項２または３に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
7. 上記第２ステップでは上記撮影手段として撮像素子を有するカメラを用い、上記第１測定手段および上記第２測定手段としては上記カメラまたはそれとほぼ同じ受光特性の撮像素子を有するカメラを用い、上記第２測定手段としてのカメラにより上記各測定ポイントの表示特性を測定する際は、その撮像素子のほぼ中央部分で各測定ポイントを順次撮影することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
8. 上記第２ステップでは上記撮影手段として撮像素子を有するカメラを用い、上記第１測定手段としては上記カメラまたはそれとほぼ同じ受光特性の撮像素子を有するカメラを用い、上記第２測定手段としては測色計、光電センサ等の測定素子を用いて、該測定素子を上記各測定ポイントに順次正対させてその表示特性を測定することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
9. 上記第２ステップでは、上記所定の撮影位置として複数の撮影位置を設定し、これら撮影位置からそれぞれ撮影手段によりテストパターンが投影された上記スクリーンを互いに一部分オーバーラップして撮影して上記テストパターン撮影データを得、
   上記第３ステップで用いる上記変換関数は、上記スクリーンに、直交するｘ，ｙ方向に複数の測定ポイントを設定してテストパターンを投影し、そのテストパターンを上記複数の撮影位置からそれぞれ上記撮影手段により互いに一部分オーバーラップして撮影して全ての測定ポイントの表示特性を求めると共に、上記複数の撮影位置と異なる位置から第２測定手段により測定して各測定ポイントの表示特性を求め、上記基準位置から求めた全ての測定ポイントの表示特性と上記基準位置と異なる位置から求めた各測定ポイントの表示特性とに基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
10. 上記第４ステップでは、上記スクリーンを無限遠から観察したときに表示特性が最適となるように画像補正データを算出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。
11. 上記表示特性は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の輝度、色合い、γ特性、ホワイトバランス、オフセットの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像表示装置の画像補正データ算出方法。

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