(57)【要約】【課題】全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止する。【解決手段】照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、上記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを上記映像信号から単位時間毎に抽出する第１ステップと、上記画像パラメータの時間変化に依存して上記調光処理と上記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて上記調光処理及び上記伸張処理を徐々に行う第２ステップとを備え、上記映像信号の階調数を目標階調まで伸張する間、映像変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないように上記映像信号の階調特性を修正する修正ステップを有する。【選択図】図２
2010250334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを前記映像信号から単位時間毎に抽出する第１ステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて前記調光処理及び前記伸張処理を徐々に行う第２ステップとを備え、
前記映像信号の階調数を目標階調まで伸張する間、前記表示画像における映像変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないように前記映像信号の階調特性を修正する修正ステップを有することを特徴とする画像表示方法。
【請求項２】
前記修正ステップにおいて、前記階調特性を、当該階調特性の途中部位から曲線にすることを特徴とする請求項１記載の画像表示方法。
【請求項３】
前記修正ステップにおいて、前記階調特性の傾きを、当該階調特性の途中部位から変化させることを特徴とする請求項１記載の画像表示方法。
【請求項４】
前記表示画像において白とびが検出された場合に、前記修正ステップを行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像表示方法。
【請求項５】
前記表示画像を複数領域に分割し、当該複数領域のいずれかにおいて白とびが検出された場合に、白とびが検出された領域において前記修正ステップを行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像表示方法。
【請求項６】
照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを前記映像信号から単位時間毎に抽出する第１ステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて前記調光処理及び前記伸張処理を徐々に行う第２ステップとを備え、
前記画像領域を複数領域に分割し、当該複数領域のいずれかにおいて白とびが検出された場合に、白とびが検出された領域における前記映像信号に対する伸張係数を他の領域の前記映像信号に対する伸張係数よりも小さくすることを特徴とする画像表示方法。
【請求項７】
白とびが検出された領域の周囲の領域における前記映像信号に対する伸張係数を、白とびが検出された領域における前記映像信号に対する伸張係数より大きくし、かつ、これらの領域以外の領域における前記映像信号に対する伸張係数より小さくすることを特徴とする請求項６記載の画像表示方法。
【請求項８】
照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを映像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて前記調光処理及び前記伸張処理を徐々に行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記映像信号の階調数を目標階調まで伸張する間、前記表示画像における映像変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないように前記映像信号の階調特性を修正することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記階調特性が、当該階調特性の途中部位から曲線となるように修正することを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記階調特性の傾きが、当該階調特性の途中部位から変化するように前記階調特性を修正することを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記画像における白とびを検出する白とび検出手段を備え、
当該白とび検出手段において前記白とびが検出された場合に、前記制御手段は、前記映像信号の階調特性を修正することを特徴とする請求項８〜１０いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記白とび検出手段は、前記表示画像を複数領域に分割し、各領域毎に白とびを検出し、
前記制御手段は、白とびが検出された領域における前記映像信号の階調特性を修正することを特徴とする請求項８〜１０いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１３】
照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを映像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて前記調光処理及び前記伸張処理を徐々に行う制御手段と、前記表示画像を複数領域に分割して各領域毎に白とびを検出する白とび検出手段とを備え、
前記制御手段は、白とびが検出された領域における前記映像信号に対する伸張係数を他の領域の前記映像信号に対する伸張係数よりも小さくすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、白とびが検出された領域の周囲の領域における前記映像信号に対する伸張係数を、白とびが検出された領域における前記映像信号に対する伸張係数より大きくし、かつ、これらの領域以外の領域における前記映像信号に対する伸張係数より小さくすることを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項１５】
請求項８〜１４いずれかの画像表示装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示方法及び装置並びにプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の発達はめざましく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の画像表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射出される表示画像を投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する液晶プロジェクタが知られている。
液晶プロジェクタは光変調器として液晶ライトバルブを用いたものであるが、プロジェクタには、液晶ライトバルブの他、デジタルミラーデバイスを光変調器としたものも実用化されている。ところが、この種の従来のプロジェクタは以下のような問題点を有している。
【０００３】
（１）光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得られない。そのため、表示できる階調範囲（ダイナミックレンジ）が狭く、陰極線管（ＣＲＴ）を用いた既存のテレビ受像機に比較すると、表示画像の品質や迫力の点で劣ってしまう。
（２）各種の映像信号処理により表示画像の品質向上を図ろうとしても、ダイナミックレンジが固定されているために、充分な効果を発揮することができない。
このようなプロジェクタの問題点に対する解決策、つまりダイナミックレンジを拡張する方法としては、映像信号に応じて光変調器（ライトバルブ）に入射させる光の量を変化させることが考えられる。それを実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強度を変化させることである。プロジェクタにおいて、メタルハライドランプの出力光の制御を行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６６５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロジェクタに用いるランプとしては高圧水銀ランプが現在主流となっているが、高圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極めて困難な状況である。このことから、ランプの光出力強度自体は変化させなくても、光変調手段への入射光量を映像信号に応じて変化させることのできる方法が求められている。
さらに上記の問題点に加えて、現行のプロジェクタでは光源の明るさが固定されているため、例えば暗めの鑑賞環境においては表示画像が明るくなりすぎたり、また、投射距離や投射レンズのズーミングにより投射スクリーンサイズを変化させた際に、それに応じて表示画像の明るさが変化してしまうという問題点もあった。
【０００６】
このような課題を解決するために、近年、プロジェクタの照明装置として、上述のメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の光源に調光用のルーバ（遮光板）を組み合わせた構造のものが提案されている。具体的には、光源から射出された光の光軸上に遮光板を配置し、これをその主面に平行な回動軸の回りに回動させることで光源光を一部遮光する。この種の照明装置に関する発明は、本出願人も既に多数出願している。
【０００７】
この構成によれば、光源とは別体に設けられた調光手段によって、光源から射出された光の光量調整を任意に行なうことができる。このため、照明光を例えば映像信号に基づいて調節することで、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域（光変調装置）において表示画像に応じた明るさの光を得ることができ、プロジェクタのダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。同様に、投射拡大率，使用環境下における明るさの状況、若しくは、使用者の好み等に応じた明るさの光を得ることができる。
【０００８】
ところが、調光及び伸張処理によって黒レベルが変化するという原理上、映像信号に同期して調光処理及び伸張処理を行うことは、映像中に不用意な明るさ変化を生じさせることとなり、それは視聴者にとって表示画像上のちらつきとして認識される。このため、従来のプロジェクタにおいては、映像信号の切り替わりとは一致させずに、比較的低速度で調光処理及び伸張処理を行うことによって、表示画像のちらつきを防止している。しかしながら、映像信号に対する調光及び伸張処理の遅れは、例えば、暗いシーンから明るいシーンに表示画像が切り替わった際に、表示画像に白とびが生じるという問題を生じる。
【０００９】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像表示方法は、照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、上記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを上記映像信号から単位時間毎に抽出する第１ステップと、上記画像パラメータの時間変化に依存して上記調光処理と上記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて上記調光処理及び上記伸張処理を徐々に行う第２ステップとを備え、上記映像信号の階調数を目標階調まで伸張する間、表示画像における映像変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないように上記映像信号の階調特性を修正する修正ステップを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る画像表示装置は、照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、上記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを映像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、上記画像パラメータの時間変化に依存して上記調光処理と上記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて上記調光処理及び上記伸張処理を徐々に行う制御手段とを備え、上記制御手段は、上記映像信号の階調数を目標階調まで伸張する間、表示画像における映像変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないように上記映像信号の階調特性を修正することを特徴とする。
【００１２】
このような特徴を有する本発明に係る画像表示方法及び装置によれば、映像信号の階調数が目標階調まで伸張される間、映像変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないようにその階調特性が修正される。
従来の画像処理方法及び装置では、調光処理及び伸張処理を徐々に行うため、上述のように表示画像のちらつきを防止できるものの、例えば、表示画像が暗い状態から明るい状態となった場合に、表示画像に白とびが生じる。このため、本発明に係る画像表示方法及び装置のように、映像変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないように上記映像信号の階調特性を修正することによって、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することが可能となる。
【００１３】
階調特性の修正の具体的方法としては、階調特性を当該階調特性の途中部位から曲線とする方法や、階調特性の傾きを当該階調特性の途中部位から変化させるという方法を採用することができる。
本発明のように、階調特性を当該階調特性の途中部位から曲線にしたり、階調特性の傾きを当該階調特性の途中部位から変化させることによって、階調特性の高階調側（白とびが生じる側）の階調特性のみを表示画像に白とびが生じないように補正することができる。そして、低階調側（白とびが生じない側）の階調特性をそのままにすることで、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る画像表示方法及び装置は、表示画像において白とびが検出された場合に、階調特性の修正を行うこととすることができる。このように、表示画像において白とびが検出された場合に階調特性の修正を行うことは、白とびのない状態での不用意な階調変化を抑止することとなり、表示画像により自然な印象を持たせることが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る画像表示方法及び装置は、表示画像を複数領域に分割し、当該複数領域のいずれかにおいて白とびが検出された場合に、白とびが検出された領域の階調特性を修正するようにしても良い。このように、白とびが検出された領域の階調特性のみを修正することによって、例えば、画像表示装置における制御手段の負担をさらに軽減させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る画像表示方法は、照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、上記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを上記映像信号から単位時間毎に抽出する第１ステップと、上記画像パラメータの時間変化に依存して上記調光処理と上記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて上記調光処理及び上記伸張処理を徐々に行う第２ステップとを備え、上記画像領域を複数領域に分割し、当該複数領域のいずれかにおいて白とびが検出された場合に、白とびが検出された領域における上記映像信号に対する伸張係数を他の領域の上記映像信号に対する伸張係数よりも小さくすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る画像表示装置は、照明光の調光処理と映像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、上記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを映像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、上記画像パラメータの時間変化に依存して上記調光処理と上記伸張処理とに係るシステム制御パラメータを決定し当該システム制御パラメータに基づいて上記調光処理及び上記伸張処理を徐々に行う制御手段と、上記表示画像を複数領域に分割して各領域毎に白とびを検出する白とび検出手段とを備え、上記制御手段は、白とびが検出された領域における上記映像信号に対する伸張係数を他の領域の上記映像信号に対する伸張係数よりも小さくすることを特徴とする。
【００１８】
このような特徴を有する本発明に係る画像表示方法及び装置によれば、白とびが検出された領域における上記映像信号に対する伸張係数が他の領域の上記映像信号に対する伸張係数よりも小さくされる。すなわち、白とびが検出された領域における映像信号に対する伸張処理が他の領域における映像信号に対する伸張処理よりも強く行われる。
このような場合であっても、白とびが検出されない領域における映像信号に対する伸張処理は、徐々に行われるため、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することが可能となる。
【００１９】
なお、白とびが検出された領域の周囲の領域における上記映像信号に対する伸張係数を、白とびが検出された領域における上記映像信号に対する伸張係数より大きくし、かつ、これらの領域以外の領域における上記映像信号に対する伸張係数より小さくすることが好ましい。これによって、白とびが検出された領域と、その周囲の領域との表示画像を滑らかに繋ぐことができるため、表示特性を向上させることが可能となる。
【００２０】
次に、本発明に係るプロジェクタは、本発明に係る画像表示装置を備えることを特徴とする。本発明に係る画像表示装置によれば、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することができるため、コントラストが向上されたプロジェクタを提供することが可能となる。  
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成図である。
【図２】同、プロジェクタの制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】映像信号の階調数分布を示したヒストグラムである。
【図４】映像信号の階調数分布を示したヒストグラムである。
【図５】表示画像を複数領域に分割した様子を示した図である。
【図６】映像信号の階調特性を示した図である。
【図７】映像信号の階調数分布を示したヒストグラムである。
【図８】映像信号の階調特性を示した図である。
【図９】映像信号の階調特性を示した図である。
【図１０】映像信号の階調特性を示した図である。
【図１１】映像信号の階調特性を示した図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る画像表示方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る画像表示方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明に係る画像表示方法及び装置並びにプロジェクタの一実施形態について説明する。
なお、本発明の画像表示方法を用いる画像表示装置の一例として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に液晶ライトバルブを備えた３板式のプロジェクタを用いて説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、プロジェクタの一例を示した概略構成図である。本実施の形態のプロジェクタは、図１に示すように、光源５１０、調光素子２６、ダイクロイックミラー５１３、５１４、反射ミラー５１５、５１６、５１７、リレーレンズ５１８、５１９、５２０、赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３、青色光用液晶ライトバルブ５２４、クロスダイクロイックプリズム５２５、投射レンズ系５２６を備えている。
調光素子２６としては、例えば、透過率が可変とされた液晶パネルを用いても良いし、可動式の遮光板などを用いても良い。液晶パネルを用いた調光素子は応答速度が比較的速いものである一方、可動式遮光板などを用いた機械的な調光素子は応答速度が比較的遅いものである。いずれにしても、これら調光素子と液晶ライトバルブとの応答速度は異なるものである。
【００２４】
光源５１０は、超高圧水銀灯等のランプ５１１とランプ５１１の光を反射するリフレクタ５１２とから構成されている。この光源５１０とダイクロイックミラー５１３との間には、光源５１０からの光量を調節する調光素子２６が配置されている。
青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー５１３は、光源５１０からの白色光のうちの赤色光ＬＲを透過させるとともに、青色光ＬＢと緑色光ＬＧとを反射する。透過した赤色光ＬＲは反射ミラー５１７で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ５２２に入射される。
一方、ダイクロイックミラー５１３で反射された緑色光ＬＧは、緑色光反射用のダイクロイックミラー５１４によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ５２３に入射される。
また、ダイクロイックミラー５１３で反射された青色光ＬＢは、ダイクロイックミラー５１４も透過し、リレーレンズ５１８、反射ミラー５１５、リレーレンズ５１９、反射ミラー５１６、リレーレンズ５２０からなるリレー系５２１を経て、青色光用液晶ライトバルブ５２４に入射される。
【００２５】
各液晶ライトバルブ５２２、５２３、５２４により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５２５に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ系５２６によってスクリーン５２７上に投射され、画像が拡大されて表示される。各液晶ライトバルブ５２２、５２３、５２４には、映像信号に基づいて、各色光に所定の画像処理を施す画像処理部（図１では図示を省略）が接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態のプロジェクタの駆動方法について説明する。
図２は本実施形態のプロジェクタの駆動回路の構成を示すブロック図である。調光機能を持たないプロジェクタの場合、入力された映像信号は適当な補正処理を経て、そのまま液晶パネルドライバに供給されるが、調光機能を有し、かつそれを映像信号に基づいて制御する本実施形態の場合、基本的な構成として、以下に説明するようにデジタル信号処理ブロックであるＤＳＰ（１）〜ＤＳＰ（３）などの回路が必要となる。
【００２７】
本実施形態では、図２に示すように、アナログ信号として入力された映像信号がＡＤコンバータ８１を経て第１のデジタル信号処理回路であるＤＳＰ（１）８２（制御信号決定手段）に入力される。ＤＳＰ（１）８２では、映像信号から明るさ制御信号が決定される。ＤＳＰ（２）８３（調光制御手段）では、明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ８４を制御し、最終的には調光素子ドライバ８４が調光素子２６を実際に駆動する。
【００２８】
一方、ＤＳＰ（１）８２で決定された明るさ制御信号は、映像信号とともにＤＳＰ（３）８６（映像信号伸張手段）にも入力される。ＤＳＰ（３）８６では明るさ制御信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲に伸張する。伸張処理後の映像信号はＤＡコンバータ８７により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ８８に入力され、パネルドライバ８８から赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３、青色光用液晶ライトバルブ５２４のそれぞれに供給される。
【００２９】
ここで、調光素子２６の制御方法について説明する。
【００３０】
表示映像適応型の制御
表示映像適応型の制御、すなわち明るい映像シーンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくなるような表示映像に適応した明るさ制御を行なう場合について考える。この場合、上記で説明したように、ＤＳＰ（１）８２で映像信号に基づいて明るさ制御信号が決定されるが、その方法には例えば次の３通りが考えられる。
【００３１】
（ａ）注目しているフレームに含まれている画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の１フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）が、図３のようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１５０であるので、この階調数１５０を明るさ制御信号とする。この方法は、入力される映像信号に対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
【００３２】
（ｂ）注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）より、最大の明るさから出現数について一定の割合（例えば１０％）となる階調数を明るさ制御信号とする方法。
例えば映像信号の出現数分布が図４のようであった場合、ヒストグラムより明るい側から１０％の領域をとる。１０％に相当するところの階調数が２３０であったとすると、この階調数２３０を明るさ制御信号とする。図４に示したヒストグラムのように、階調数２５５の近傍に突発的なピークがあった場合、上記（ａ）の方法を採用すれば、階調数２５５が明るさ制御信号となる。しかしながら、この突発的なピーク部分は表示画像全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数２３０を明るさ制御信号とする本方法は、表示画像全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、上記の割合は２〜５０％程度の範囲で変化させてもよい。
【００３３】
（ｃ）表示画像を複数のブロックに分割して、ブロック毎、含まれている画素の階調数の平均値を求め、最大のものを明るさ制御信号とする方法。
例えば図５に示すように、表示画像をｍ×ｎ個のブロックに分割し、それぞれのブロックＡ１１，…，Ａｍｎ毎の明るさ（階調数）の平均値を算出し、そのうちで最大のものを明るさ制御信号とする。なお、表示画像の分割数は６〜２００程度とすることが望ましい。この方法は、表示画像全体の雰囲気を損なうことなく、明るさを制御できる方法である。
上記（ａ）〜（ｃ）の方法について、明るさ制御信号の判定を、表示領域全体に対して行う他に、例えば表示領域の中央部分など、特定の部分だけに上記方法を適用することもできる。この場合、視聴者が注目している部分から明るさを決定するような制御の仕方が可能となる。
【００３４】
次にＤＳＰ（２）８３において、上記の方法で決定した明るさ制御信号に基づいて調光素子ドライバ８４を制御するが、この方法にも例えば次の２通りが考えられる。
【００３５】
（ａ）出力された明るさ制御信号に対して、調光素子による単位時間（例えば１／３０秒）あたりの明るさ変化が既定値を超えないように制御する方法。
この場合は、予め用意されたＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）に明るさ制御信号を照らし合わせることで、明るさに応じた素子制御を行う。調光素子を比較的低速で動作させれば、細かい時間の変化に素子が追従しないため、短い周期での明暗の変化を避けることができる。
【００３６】
（ｂ）出力された明るさ制御信号にＬＰＦ（ローパスフィルター）をかけ、その出力で制御する方法。
例えばＬＰＦによって１〜３０秒以下の明るさ制御信号の変化分をカットし、その出力によって制御する。この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされるため、上記のような短い周期での明暗の変化を避けることができる。
【００３７】
このようにして、例えば階調数１９０が明るさ制御信号に決定された場合、最大明るさ（階調数２５５）の光量を１００％とすると、１９０／２５５＝７５％の光量が得られるように調光素子２６を駆動する。本実施形態の場合、調光素子２６は具体的には遮光板３１，３２であるから、透過率が７５％（遮光率が２５％）となるように遮光板３１，３２を回動させる。同様に、階調数２３０が明るさ制御信号である場合、２３０／２５５＝９０％の光量が得られるように調光素子２６を駆動する。
【００３８】
一方、ＤＳＰ（３）８６では、ＤＳＰ（１）８２で決定された明るさ制御信号と映像信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲まで伸張する。例えば最大階調範囲にまで伸張する場合、上記の例では表示可能な最大階調数が２５５であるから、図３の例で明るさ制御信号が階調数１５０の場合、階調数０〜１５０までの映像信号を図６に示すように階調数０〜２５５まで、調光素子２６の動作と同期して徐々に伸張する。このような照明光量の制御と映像信号の伸張処理によって、映像のダイナミックレンジを拡張しつつ、滑らかな階調数表現を実現することができる。
なお、本実施形態において、本発明に係る階調特性とは、図６に示すような、横軸を入力階調数、縦軸を出力階調数とした座標上で表される関数の特性である。
【００３９】
次に、表示画像のシーンが暗いシーンから明るいシーンに切り替わった場合におけるＤＳＰ（３）８６の動作について説明する。なお、以下の説明において、ＤＳＰ（３）は、入力された映像信号の階調数を最大階調範囲（０〜２５５）にまで伸張するものとして説明する。
上述のように、ＤＳＰ（３）は、映像信号を調光素子２６の動作と同期させて徐々に伸張する。このため、例えば、図３に示した表示画像から図７に示すような映像信号に変わった場合には、高階調側に白とび（階調潰れ）が生じる。すなわち、ＤＳＰ（３）は、図３のヒストグラムにおいて示したような明るさを有する映像信号の階調数を１５０から２５５に伸張処理しているため、この状態で、図７のヒストグラムにおいて示したような明るさを有する映像信号が入力されると、このうち１５０以上の階調数が２５５以上となるように伸張処理してしまうため、白とびが生じる（図８参照）。ＤＳＰ（３）は、徐々に図７に示す映像信号の階調数０〜２００を図９に示すように最大階調範囲０〜２５５（目標階調）まで伸張する。したがって、ＤＳＰ（３）に示す映像信号が目標階調まで、伸張する間、表示画像に白とびが生じる。
【００４０】
そこで、本実施形態に係るＤＳＰ（３）は、映像信号の階調数を目標階調まで伸張する間、映像の変化が知覚されないようにかつ白とびが生じないように映像信号の階調特性を修正する。
具体的には、図１０に示すように、階調特性を途中部位から曲線としたり、図１１に示すように、階調特性の傾きを途中部位から変化させることによって、階調特性を修正する。このように階調特性を修正することによって、白とびが生じる側（高階調側）の階調特性を白とびが生じないように（階調数が２５５以下となるように）修正される。そして白とびが生じない側（低階調側）を目標階調に向けて徐々に伸張処理することによって、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することが可能となる。
なお、図１０に示すように、階調特性を途中部位から曲線となるように修正した場合には、階調特性の低階調側と高階調側とが滑らかに繋がるように低階調側も、図１０の低調側の階調特性に沿うような曲線となるように修正しても良い。
その後、調光素子の動作と同期させて映像信号を図９に示すような目標階調まで徐々に伸張することによって、急激な明るさ変化から生じる表示映像のちらつきを防止すると共に、表示画面の白とびを防止することが可能となる。
【００４１】
なお、ＤＳＰ（１）８２において、表示画像の白とびを検出し、この検出結果が入力された場合にのみ、ＤＳＰ（３）８６が階調特性を修正するようにしても良い。これによって、ＤＳＰ（３）８６にかかる負担を軽減させることが可能となる。
また、ＤＳＰ（１）８２において、表示画像を複数領域に分割して各領域における白とびを検出し、この検出結果が入力された場合に、ＤＳＰ（３）８６が白とびが検出された領域における階調特性を修正するようにしても良い。これによって、ＤＳＰ（３）における負担をさらに軽減させることが可能となる。
なお、このようにＤＳＰ（１）８２において白とびを検出する場合には、ＤＳＰ（１）は、本発明の画像処理装置に係る白とび検出手段の機能を有している。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、図１２及び図１３を参照して、本第２実施形態に係る画像処理方法について説明する。本第２実施形態に係る画像処理方法と、上記第１実施形態に係る画像処理方法とにおいて異なる点は、表示画像のシーンが暗いシーンから明るいシーンに切り替わった場合におけるＤＳＰ（３）８６の動作である。なお、本第２実施形態においては、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。また、図１２及び図１３において、縦軸は階調数を示し、横軸は表示画像内位置を示す。
【００４３】
図１２（ａ）は、表示画像が暗いシーンの場合を示す映像信号のヒストグラムである。この図に示すように、例えば、暗いシーンを示す映像信号の最大階調数が１８０であった場合には、ＤＳＰ（３）８６は、図１２（ｂ）に示すように、映像信号に伸張係数ｋをかけることによって、階調数１８０を２５５まで伸張する。
【００４４】
続いて、この状態において、明るいシーンの映像信号（最大階調数１９０）がＤＳＰ（３）８６に入力されると、図１３（ａ）に示すように、暗いシーンの最大階調数である１８０以上の階調数が伸張係数ｋをかけることによって階調数２５５以上に伸張されてしまい、その領域において白とびが生じる。
【００４５】
そこで、ＤＳＰ（１）８２において、表示画面の白とびが生じた領域を検出し、この検出結果をＤＳＰ（３）に入力する。そして、ＤＳＰ（３）８６は、ＤＳＰ（１）８２の検出結果に基づき、白とびが検出された領域の伸張係数ｋを小さくする。具体的には、ＤＳＰ（３）８６は、予め記憶されたテーブルから、入力された最大階調数（１９０）が２５５以下となるような伸張係数ｋ’を選択し、白とびが検出された領域の伸張係数として用いる。また、ＤＳＰ（３）８６は、白とびが検出された領域の周囲の領域における映像信号に対する伸張係数を、白とびが検出された領域における映像信号に対する伸張係数より大きくし、かつ、これらの領域以外の領域における映像信号に対する伸張係数より小さくする。
【００４６】
このように、ＤＳＰ（３）８６において、白とびが検出された領域の伸張係数ｋを小さくし、さらに、白とびが検出された領域の周囲の領域における映像信号に対する伸張係数を、白とびが検出された領域における映像信号に対する伸張係数より大きくし、かつ、これらの領域以外の領域における映像信号に対する伸張係数より小さくすることによって、図１３（ｂ）に示すように、白とびが生じることを防止すると共に、白とびが検出された領域とその周囲の領域との表示画像を滑らかに繋ぐことができる。また、通常、白とびが生じる領域は、表示画面のごく一部であるため、本第２実施形態に係る画像表示方法によれば、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することが可能となる。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る画像表示方法及び装置並びにプロジェクタの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４８】
例えば、上記各実施形態では、調光手段として調光素子２６を用いたものを例示した。この調光素子２６は例えば、機械式のシャッター及び液晶シャッターなどが考えられる。
また、本発明の技術範囲はこのような調光手段に限定されず、例えば高圧水銀ランプやＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源の出力強度を直接的に変化させる調光手段を用いたプロジェクタに対して本発明を適用することも可能である。
【００４９】
また、上記実施形態では、プロジェクタとして透過型の液晶装置を光変調手段として用いたものを例示した。しかし、本発明の技術範囲はこのような透過型のものに限定されず、例えばＬＣＯＳ等の反射型のプロジェクタ、或いは、ＭＥＭＳ技術に基づくミラー方式の空間光変調器を用いたプロジェクタに対して本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
２６……調光素子、８２……ＤＳＰ（１）、８３……ＤＳＰ（２）、８６……ＤＳＰ（３）、５１０……光源
【図１】
2010250334.tif 000003
【図２】
2010250334.tif 000004
【図３】
2010250334.tif 000005
【図４】
2010250334.tif 000006
【図５】
2010250334.tif 000007
【図６】
2010250334.tif 000008
【図７】
2010250334.tif 000009
【図８】
2010250334.tif 000010
【図９】
2010250334.tif 000011
【図１０】
2010250334.tif 000012
【図１１】
2010250334.tif 000013
【図１２】
2010250334.tif 000014
【図１３】
2010250334.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月30日(2010.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源部と、前記光源部から射出された光を映像信号に基づいて変調する光変調部とを備える画像表示装置における画像表示方法であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを前記映像信号から単位時間毎に抽出する第１ステップと、
前記画像パラメータの時間変化に依存して、前記光源部から前記光変調部に入射する光の光量を調整する調光処理、及び前記映像信号の階調範囲を伸張する伸張処理を前記画像の変化に遅れて徐々に行う第２ステップとを備え、
前記第２ステップにおいて、前記画像が第１の画像から第２の画像に変化した場合に、前記映像信号の伸張状態を前記第１の画像に対応した第１の伸張状態から前記第２の画像に対応した第２の伸張状態に変化させる間、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする画像表示方法。
【請求項２】
前記修正ステップにおいて、前記映像信号の階調特性を、当該階調特性の途中部位から曲線にすることを特徴とする請求項１記載の画像表示方法。
【請求項３】
前記修正ステップにおいて、前記映像信号の階調特性の傾きを、当該階調特性の途中部位から変化させることを特徴とする請求項１記載の画像表示方法。
【請求項４】
前記表示画像において白とびが検出された場合に、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像表示方法。
【請求項５】
前記表示画像を複数領域に分割し、当該複数領域のいずれかにおいて白とびが検出された場合に、白とびが検出された領域において高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像表示方法。
【請求項６】
光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された光を映像信号に基づいて変調する光変調部と、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを前記映像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、
前記画像パラメータの時間変化に依存して、前記光源部から前記光変調部に入射する光の光量を調整する調光処理、及び前記映像信号の階調範囲を伸張する伸張処理を前記画像の変化に遅れて徐々に行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記画像が第１の画像から第２の画像に変化した場合に、前記映像信号の伸張状態を第１の画像に対応した第１の伸張状態から前記第２の画像に対応した第２の伸張状態に変化させる間、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記映像信号の階調特性が、当該階調特性の途中部位から曲線となるように修正することを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記映像信号の階調特性の傾きが、当該階調特性の途中部位から変化するように前記階調特性を修正することを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記画像における白とびを検出する白とび検出手段を備え、
当該白とび検出手段において前記白とびが検出された場合に、前記制御手段は、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項６〜８いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記白とび検出手段は、前記表示画像を複数領域に分割し、各領域毎に白とびを検出し、
前記制御手段は、白とびが検出された領域における高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項６〜８いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０いずれかの画像表示装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月29日(2010.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する光源部と、前記光源部から射出された光を映像信号に基づいて変調する光変調部とを備える画像表示装置における画像表示方法であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを前記映像信号から単位時間毎に抽出する第１ステップと、
前記画像パラメータの時間変化に依存して、前記光源部から前記光変調部に入射する光の光量を調整する調光処理、及び前記映像信号の階調範囲を伸張する伸張処理を前記画像の変化に遅れて徐々に行う第２ステップとを備え、
前記第２ステップにおいて、前記画像が第１の画像から第２の画像に変化した場合に、前記映像信号の伸張状態を前記第１の画像に対応した第１の伸張状態から前記第２の画像に対応した第２の伸張状態に変化させる間、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする画像表示方法。
【請求項２】
前記第２ステップにおいて、前記映像信号の階調特性を、当該階調特性の途中部位から曲線にすることを特徴とする請求項１記載の画像表示方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて、前記映像信号の階調特性の傾きを、当該階調特性の途中部位から変化させることを特徴とする請求項１記載の画像表示方法。
【請求項４】
前記表示画像において白とびが検出された場合に、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像表示方法。
【請求項５】
前記表示画像を複数領域に分割し、当該複数領域のいずれかにおいて白とびが検出された場合に、白とびが検出された領域において高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像表示方法。
【請求項６】
光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された光を映像信号に基づいて変調する光変調部と、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを前記映像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、
前記画像パラメータの時間変化に依存して、前記光源部から前記光変調部に入射する光の光量を調整する調光処理、及び前記映像信号の階調範囲を伸張する伸張処理を前記画像の変化に遅れて徐々に行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記画像が第１の画像から第２の画像に変化した場合に、前記映像信号の伸張状態を第１の画像に対応した第１の伸張状態から前記第２の画像に対応した第２の伸張状態に変化させる間、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記映像信号の階調特性が、当該階調特性の途中部位から曲線となるように修正することを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記映像信号の階調特性の傾きが、当該階調特性の途中部位から変化するように前記階調特性を修正することを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記画像における白とびを検出する白とび検出手段を備え、
当該白とび検出手段において前記白とびが検出された場合に、前記制御手段は、高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項６〜８いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記白とび検出手段は、前記表示画像を複数領域に分割し、各領域毎に白とびを検出し、
前記制御手段は、白とびが検出された領域における高階調側の伸張係数を低階調側の伸張係数よりも小さくすることを特徴とする請求項６〜８いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０いずれかの画像表示装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。