(57)【要約】【課題】  明るさのレベルが低い画素によって構成される領域や明るさのレベルが高い画素によって構成される領域の視認性を向上させることを可能とする表示装置を提供する。【解決手段】  設定部２２０は、映像入力信号を変換する第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を映像フレーム毎に設定する。補正部２３０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低い場合に、映像出力信号の輝度YＯＵＴが高輝度となるように第１変曲点Q１をシフトする。一方で、補正部２３０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高い場合に、映像出力信号の輝度YＯＵＴが低輝度となるように第２変曲点Q２をシフトする。【選択図】  図８
2010010754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像入力信号を変換する第１コントラスト強調関数を設定する設定部と、
前記映像入力信号から求められる明るさのレベルに基づいて前記第１コントラスト強調関数を補正して、第２コントラスト強調関数を取得する補正部と、
前記第２コントラスト強調関数によって前記映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する変換部とを備え、
前記第１コントラスト強調関数は、第１変曲点又は第２変曲点を有しており、
前記第１変曲点は、前記映像出力信号の明るさのレベルが前記映像入力信号の明るさのレベルよりも低くなるように前記映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点であり、
前記第２変曲点は、前記映像出力信号の明るさのレベルが前記映像入力信号の明るさのレベルよりも高くなるように前記映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも低い場合に、前記映像出力信号の明るさのレベルが高くなるように前記第１変曲点をシフトして、前記第２コントラスト強調関数を取得することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも高い場合に、前記映像出力信号の明るさのレベルが低くなるように前記第２変曲点をシフトして、前記第２コントラスト強調関数を取得することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記映像入力信号の明るさのレベルが前記所定の明るさよりも低いほど、前記第１コントラスト強調関数によって前記映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、前記補正部によって前記第１コントラスト強調関数を補正する補正量を大きくする制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記映像入力信号の明るさのレベルが前記所定の明るさよりも高いほど、前記第１コントラスト強調関数によって前記映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、前記補正部によって前記第１コントラスト強調関数を補正する補正量を大きくする制御部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記設定部は、前記映像入力信号の明るさのレベルに基づいて、前記第１変曲点又は前記第２変曲点を設定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１に、コントラストを強調するために、コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する表示装置が知られている。コントラスト強調関数は、明るさのレベルが低い映像入力信号の明るさのレベルをさらに低く変換し、明るさのレベルが高い映像入力信号の明るさのレベルをさらに高く変換する関数である。例えば、縦軸を映像出力信号とし、横軸を映像入力信号とした場合に、縦軸及び横軸によって定義される領域（以下、入力／出力座標領域）において、コントラスト強調関数は、低レベル側に設けられた第１変曲点及び高レベル側に設けられた第２変曲点を有する。すなわち、コントラスト強調関数は、入力／出力座標領域においてＳ字を描く形状を有する。
【０００３】
ここで、第１変曲点は、映像入力信号及び映像出力信号を１対１で定義する線形基準関数ｇ(YＩＮ)よりも下方に設けられる。一方で、第２変曲点は、線形基準関数ｇ(YＩＮ)よりも上方に設けられる。これによって、コントラストを強調することが可能である。以下、このような技術をコントラスト強調技術と称する。
【０００４】
第２に、映像フレームを構成する複数の画素の平均値（ＡＰＬ；Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）に応じて映像入力信号を補正して映像出力信号を取得する表示装置も知られている。表示装置は、ＡＰＬ補正関数によって映像入力信号を補正する。ＡＰＬ補正関数は、映像入力信号を一律に低レベル側又は高レベル側に補正する関数である。以下、このような技術をＡＰＬ補正技術と称する。
【０００５】
ここで、コントラスト強調技術やＡＰＬ補正技術では、明るさのレベルが低い画素の階調が無くなってしまう状態（いわゆる“黒つぶれ”）、明るさのレベルが高い画素の階調が無くなってしまう状態（いわゆる“白とび”）が課題である。
【０００６】
ＡＰＬ補正技術では、“黒つぶれ”及び“白とび”を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。具体的には、“黒つぶれ”を抑制するために、明るさのレベルが低い映像入力信号に対しては、ＡＰＬ補正関数ではなくて低レベル補正関数が適用される。低レベル補正関数は、入力／出力座標領域において一律の傾きを有する。一方で、“白とび”を抑制するために、明るさのレベルが高い映像入力信号に対しては、ＡＰＬ補正関数ではなくて高レベル補正関数が適用される。高レベル補正関数は、入力／出力座標領域において一律の傾きを有する。
【特許文献１】特開２００６−３１１１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、コントラスト強調技術では、例えば、明るさのレベルを示す一指標として輝度を用い、映像フレームを構成する映像入力信号の平均輝度や中央輝度に応じて、第１変曲点及び第２変曲点の位置を変更することが考えられる。これによれば、低輝度の画素の階調が全く無くなる“完全な黒つぶれ”や高輝度の画素の階調が全く無くなる“完全な白とび”が発生しないように、コントラスト強調関数を設定することは可能である。一方で、低輝度の画素の階調が縮小する“黒つぶれ”や高輝度の画素の階調が縮小する“白とび”が生じる可能性がある。
【０００８】
このように、上述したコントラスト強調技術では、映像フレームを構成する複数の画素の平均輝度が低い場合に、低輝度の画素の階調が縮小する“黒つぶれ”によって、低輝度の画素によって構成される領域の視認性が低下してしまうという問題がある。一方で、映像フレームを構成する複数の画素の平均輝度が高い場合に、高輝度の画素の階調が縮小する“白とび”によって、高輝度の画素によって構成される領域の視認性が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
なお、このような問題は、色相（H）、彩度（S）、明度（V）によって定義されるHSV色空間の明度を明るさのレベルを示す指標とする場合においても生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、明るさのレベルが低い画素によって構成される領域や明るさのレベルが高い画素によって構成される領域の視認性を向上させることを可能とする表示装置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】
【００１１】
第１の特徴に係る表示装置は、映像入力信号を変換する第１コントラスト強調関数を設定する設定部と、映像入力信号から求められる明るさのレベルに基づいて第１コントラスト強調関数を補正して、第２コントラスト強調関数を取得する補正部と、第２コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する変換部とを備える。第１コントラスト強調関数は、第１変曲点又は第２変曲点を有する。第１変曲点は、映像出力信号の明るさのレベルが映像入力信号の明るさのレベルよりも低くなるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。第２変曲点は、映像出力信号の明るさのレベルが映像入力信号の明るさのレベルよりも高くなるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。
【００１２】
かかる特徴によれば、第１変曲点又は第２変曲点を有する第１コントラスト強調関数は、映像入力信号の明るさのレベルに基づいて補正される。従って、映像フレームのコントラストを強調するとともに、明るさのレベルが低い画素によって構成される領域又は明るさのレベルが高い画素によって構成される領域における視認性の低下を抑制できる。
【００１３】
第１の特徴に係る補正部は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも低い場合に、映像出力信号の明るさのレベルが高くなるように第１変曲点をシフトして、第２コントラスト強調関数を取得する。
【００１４】
第１の特徴に係る補正部は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも高い場合に、映像出力信号の明るさのレベルが低くなるように第２変曲点をシフトして、第２コントラスト強調関数を取得する。
【００１５】
第１の特徴に係る表示装置は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも低いほど、第１コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、補正部によって第１コントラスト強調関数を補正する補正量を大きくする制御部をさらに備える。
【００１６】
第１の特徴に係る表示装置は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも高いほど、第１コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、補正部によって第１コントラスト強調関数を補正する補正量を大きくする制御部をさらに備える。
【００１７】
第１の特徴に係る設定部は、映像入力信号の明るさのレベルに基づいて、第１変曲点又は第２変曲点を設定する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、明るさのレベルが低い画素によって構成される領域や明るさのレベルが高い画素によって構成される領域の視認性を向上させることを可能とする表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００２０】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２１】
［第１実施形態］
（投写型映像表示装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、投写型映像表示装置１００は、光源１０と、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０と、フライアイレンズユニット３０と、ＰＢＳアレイ４０と、複数の液晶パネル５０（液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ、液晶パネル５０Ｂ）と、クロスダイクロイックプリズム６０と、投写レンズユニット７０とを有する。
【００２３】
光源１０は、白色光を発するＵＨＰランプなどである。光源１０が発する光は、赤成分光、緑成分光及び青成分光を含む。
【００２４】
ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、可視光成分（赤成分光、緑成分光及び青成分光）を透過する。一方、ＵＶ／ＩＲカットフィルタ２０は、視外光成分（例えば、赤外成分や紫外成分）を遮光する。
【００２５】
フライアイレンズユニット３０は、光源１０が発する光を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット３０は、フライアイレンズ３０ａ及びフライアイレンズ３０ｂによって構成される。
【００２６】
フライアイレンズ３０ａ及びフライアイレンズ３０ｂは、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源１０が発する光が液晶パネル５０の全面に照射されるように、光源１０が発する光を集光する。
【００２７】
ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光の偏光状態を揃える。例えば、ＰＢＳアレイ４０は、フライアイレンズユニット３０から出射された光をＳ偏光に揃える。
【００２８】
液晶パネル５０Ｒは、赤成分光の偏光方向を回転させることによって赤成分光を変調する。液晶パネル５０Ｒの光入射面側には、光の拡散を抑えて、コントラスト比や透過率を向上させる補償板５１Ｒが設けられている。
【００２９】
補償板５１Ｒの光入射面側には、一の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を透過して、他の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を遮光する入射側偏光板５２Ｒが設けられている。入射側偏光板５２Ｒの光入射面側には、入射側偏光板５２Ｒに入射する光の光量や熱負担を軽減させる入射側プリ偏光板５３Ｒが設けられている。
【００３０】
一方、液晶パネル５０Ｒの光出射面側には、後述する出射側偏光板５５Ｒに入射する光の光量や熱負担を軽減させる出射側プリ偏光板５４Ｒが設けられている。出射側プリ偏光板５４Ｒの光出射面側には、一の偏光方向（例えば、Ｐ偏光）を有する光を遮光して、他の偏光方向（例えば、Ｓ偏光）を有する光を透過する出射側偏光板５５Ｒが設けられている。
【００３１】
同様に、液晶パネル５０Ｇは、緑成分光の偏光方向を回転させることによって緑成分光を変調する。液晶パネル５０Ｇの光入射面側には、補償板５１Ｇ、入射側偏光板５２Ｇ及び入射側プリ偏光板５３Ｇが設けられている。一方、液晶パネル５０Ｇの光出射面側には、出射側プリ偏光板５４Ｇ及び出射側偏光板５５Ｇが設けられている。
【００３２】
同様に、液晶パネル５０Ｂは、青成分光の偏光方向を回転させることによって青成分光を変調する。液晶パネル５０Ｂの光入射面側には、補償板５１Ｂ、入射側偏光板５２Ｂ及び入射側プリ偏光板５３Ｂが設けられている。一方、液晶パネル５０Ｂの光出射面側には、出射側プリ偏光板５４Ｂ及び出射側偏光板５５Ｂが設けられている。
【００３３】
クロスダイクロイックプリズム６０は、液晶パネル５０Ｒ、液晶パネル５０Ｇ及び液晶パネル５０Ｂから出射された光を合成する。クロスダイクロイックプリズム６０は、投写レンズユニット７０側に合成光を出射する。
【００３４】
投写レンズユニット７０は、クロスダイクロイックプリズム６０から出射された合成光（映像光）をスクリーン上などに投写する。
【００３５】
また、投写型映像表示装置１００は、ミラー群（ダイクロイックミラー１１１、ダイクロイックミラー１１２、反射ミラー１２１〜反射ミラー１２３）と、レンズ群（コンデンサレンズ１３１〜コンデンサレンズ１３３、コンデンサレンズ１４０Ｒ、コンデンサレンズ１４０Ｇ、コンデンサレンズ１４０Ｂ、リレーレンズ１５１〜リレーレンズ１５３）とを有する。
【００３６】
ダイクロイックミラー１１１は、ＰＢＳアレイ４０から出射された光のうち、赤成分光を透過する。ダイクロイックミラー１１１は、ＰＢＳアレイ４０から出射された光のうち、緑成分光及び青成分光を反射する。
【００３７】
ダイクロイックミラー１１２は、ダイクロイックミラー１１１で反射された光のうち、青成分光を透過する。ダイクロイックミラー１１２は、ダイクロイックミラー１１１で反射された光のうち、緑成分光を反射する。
【００３８】
反射ミラー１２１は、赤成分光を反射して赤成分光を液晶パネル５０Ｒ側に導く。反射ミラー１２２及び反射ミラー１２３は、青成分光を反射して青成分光を液晶パネル５０Ｂ側に導く。
【００３９】
コンデンサレンズ１３１は、光源１０が発する白色光を集光するレンズである。コンデンサレンズ１３２は、ダイクロイックミラー１１１を透過した赤成分光を集光する。コンデンサレンズ１３３は、ダイクロイックミラー１１１で反射された緑成分光及び青成分光を集光する。
【００４０】
コンデンサレンズ１４０Ｒは、液晶パネル５０Ｒに赤成分光が照射されるように、赤成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ１４０Ｇは、液晶パネル５０Ｇに緑成分光が照射されるように、緑成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ１４０Ｂは、液晶パネル５０Ｂに青成分光が照射されるように、青成分光を略平行光化する。コンデンサレンズの光出射面側には、紫外成分を遮光するＵＶカットフィルタ２１が設けられる。
【００４１】
リレーレンズ１５１〜リレーレンズ１５３は、青成分光の拡大を抑制しながら、液晶パネル５０Ｂ上に青成分光を略結像する。
【００４２】
（投写型映像表示装置の機能）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の機能について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（信号処理装置２００）の構成を示すブロック図である。
【００４３】
信号処理装置２００は、赤入力信号Ｒｉｎ、緑入力信号Ｇｉｎ及び青入力信号Ｂｉｎを含む映像入力信号を取得する。信号処理装置２００は、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔを含む映像出力信号を出力する。なお、赤入力信号Ｒｉｎ、緑入力信号Ｇｉｎ及び青入力信号Ｂｉｎの信号値は、それぞれ、最小値ＲｉｎＭＩＮ、ＧｉｎＭＩＮ、ＢｉｎＭＩＮ（例えば、“０”）〜最大値ＲｉｎＭＡＸ、ＧｉｎＭＡＸ、ＢｉｎＭＡＸ（例えば、“２５５”）の範囲の値である。同様に、赤出力信号Ｒｏｕｔ、緑出力信号Ｇｏｕｔ及び青出力信号Ｂｏｕｔの信号値は、それぞれ、最小値ＲｏｕｔＭＩＮ、ＧｏｕｔＭＩＮ、ＢｏｕｔＭＩＮ（例えば、“０”）〜最大値ＲｏｕｔＭＡＸ、ＧｏｕｔＭＡＸ、ＢｏｕｔＭＡＸ（例えば、“２５５”）の範囲の値である。
【００４４】
なお、第１実施形態では、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「明るさのレベル」を示す一指標として、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「輝度」を用いて説明する。ここで、輝度とは、Ｒｉｎ、Ｇｉｎ、Ｂｉｎの信号値をある比率でかけ合わせた値であり、最低輝度YＭＩＮ（例えば、“０”）〜最高輝度YＭＡＸ（例えば、“２５５”）の範囲の値である。
【００４５】
図２に示すように、信号処理装置２００は、ＧＡＩＮ取得部２１０と、設定部２２０と、補正部２３０と、変換部２４０とを有する。
【００４６】
ＧＡＩＮ取得部２１０は、図３に示すように、映像入力信号から求められる輝度YＩＮの頻度を度数分布化する。これにより、ＧＡＩＮ取得部２１０は、映像入力信号の平均輝度YＡＶＧ、中央輝度YＣＥＮＴＥＲ、第１基準輝度Y１及び第２基準輝度Y２を取得する。ＧＡＩＮ取得部２１０は、例えば、平均輝度YＡＶＧを中心に所定数（例えば、総画素数の８０％）の画素を含む領域Ｐを算出することによって、第１基準輝度Y１及び第２基準輝度Y２を設定する。これによって、映像入力信号の輝度YＩＮは、低輝度域YＭＩＮ〜Y１、中間輝度域Y１〜Y２、及び高輝度域Y２〜YＭＡＸに区分される。
【００４７】
ここで、ＧＡＩＮ取得部２１０は、後述する第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)によって映像入力信号を変換する変換量を設定する。具体的には、ＧＡＩＮ取得部２１０は、図４に示すように、中間輝度域Y１〜Y２における輝度の分散値Ｓに応じて、第１変換利得ＧＡＩＮ１及び第２変換利得ＧＡＩＮ２を取得する。第１変換利得ＧＡＩＮ１は、負の値であり、分散値Ｓが大きいほど大きい値となる。第１変換利得ＧＡＩＮ１は、分散値Ｓが閾値Ｔｈ１を超えると、最大値（＝０）で保たれる。第２変換利得ＧＡＩＮ２は、正の値であり、分散値Ｓが大きいほど小さい値となる。第２変換利得ＧＡＩＮ２は、分散値Ｓが閾値Ｔｈ１を超えると、最小値（＝０）で保たれる。
【００４８】
また、ＧＡＩＮ取得部２１０は、後述する第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を補正する補正量を設定する。具体的には、ＧＡＩＮ取得部２１０は、図５に示すように、平均輝度YＡＶＧに応じて、補正利得ＧＡＩＮＨを取得する。補正利得ＧＡＩＮＨは、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲと等しい場合に０となる。補正利得ＧＡＩＮＨは、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低いほど大きい値となる。この場合、補正利得ＧＡＩＮＨは、０〜最大値（＞０）の範囲の値である。補正利得ＧＡＩＮＨは、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高いほど小さい値となる。この場合、補正利得ＧＡＩＮＨは、０〜最小値（＜０）の範囲の値である。このように、補正利得ＧＡＩＮＨの絶対値は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲから離れるほど大きくなる。なお、第１実施形態では、図３に示すように、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低いため、補正利得ＧＡＩＮＨは正の値である。
【００４９】
設定部２２０は、映像入力信号を変換する第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を映像フレーム毎に設定する。図６は、入力／出力座標領域における第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を示す図である。なお、入力／出力座標領域は、映像入力信号の輝度YＩＮを示す横軸と、映像出力信号の輝度YＯＵＴを示す縦軸とによって定義される。
【００５０】
設定部２２０は、図６に示すように、S字形状を有する第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を設定する。具体的には、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)は、入力／出力座標領域において第１変曲点Q１及び第２変曲点Q２を有する２点折れ線グラフである。第１変曲点Q１は、映像出力信号が映像入力信号よりも低輝度となるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。第２変曲点Q２は、映像出力信号が映像入力信号よりも高輝度となるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。このように、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)は、低輝度の映像入力信号をさらに低輝度側に変換し、高輝度の映像入力信号をさらに高輝度側に変換する。
【００５１】
設定部２２０は、映像入力信号から求められる輝度YＩＮに基づいて、第１変曲点Q１と、第２変曲点Q２とを設定する。具体的には、設定部２２０は、ＧＡＩＮ取得部２１０によって取得された第１変換利得ＧＡＩＮ１及び第２変換利得ＧＡＩＮ２に基づいて、第１変曲点Q１の座標（Y１,ｆ１（Y１））と、第２変曲点Q２の座標（Y２,ｆ１（Y２））とを設定する。ここで、第１変曲点Q１の縦軸座標ｆ１（Y１）は、第１基準輝度Y１と第１変換利得ＧＡＩＮ１（＜０）との和である。また、第２変曲点Q２の縦軸座標ｆ１（Y２）は、第２基準輝度Y２と第２変換利得ＧＡＩＮ２（＞０）との和である。従って、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)の中間輝度域Y１〜Y２における傾きは、第１変換利得ＧＡＩＮ１及び第２変換利得ＧＡＩＮ２の絶対値が大きいほど１（線形基準関数ｇ(YＩＮ)の傾き）よりも大きくなる。
【００５２】
このように、第１変曲点Q１は、線形基準関数ｇ(YＩＮ)よりも下方に位置する。一方で、第２変曲点Q２は、線形基準関数ｇ(YＩＮ)よりも上方に位置する。従って、映像フレームのうち中間輝度域Y１〜Y２の画素によって構成される領域の階調は、ｆ１（Y１）〜ｆ１（Y２）に伸張される。その結果、中間輝度域Y１〜Y２の画素によって構成される領域の視認性が向上される。一方で、低輝度域YＭＩＮ〜Y１の画素によって構成される領域の階調は、YＭＩＮ〜ｆ１（Y１）に圧縮され、高輝度域Y２〜YＭＡＸの画素によって構成される領域の階調は、ｆ１（Y２）〜YＭＡＸに圧縮される。その結果、低輝度域YＭＩＮ〜Y１の画素、及び高輝度域Y２〜YＭＡＸの画素によって構成される領域の視認性は低下する。なお、第１実施形態では、図３に示すように、映像フレームを構成する画素の平均輝度YＡＶＧが低輝度側に偏っているため、低輝度域YＭＩＮ〜Y１の画素によって構成される領域に“黒つぶれ”が発生しやすい。
【００５３】
補正部２３０は、映像入力信号から求められる輝度YＩＮに基づいて第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を補正して、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を取得する。具体的には、補正部２３０は、補正利得ＧＡＩＮＨに基づいて補正関数ｈ(YＩＮ)を設定する。図７は、入力／出力座標領域における補正関数ｈ(YＩＮ)を示す図である。図７に示すように、補正関数ｈ(YＩＮ)は、入力／出力座標領域において補正変曲点Ｒを有する１点折れ線グラフである。
【００５４】
補正部２３０は、平均輝度YＡＶＧ及び補正利得ＧＡＩＮＨに基づいて、補正変曲点Ｒの座標（YＡＶＧ,ｈ（YＡＶＧ））を設定する。補正変曲点Ｒの縦軸座標ｈ（YＡＶＧ）は、平均輝度YＡＶＧと補正利得ＧＡＩＮＨとの和である。なお、第１実施形態では、図５に示すように、補正利得ＧＡＩＮＨが正の値であるため、補正変曲点Ｒは、線形基準関数ｇ(YＩＮ)よりも上方に位置する。
【００５５】
次に、補正部２３０は、補正関数ｈ(YＩＮ)に基づいて第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を補正する。具体的には、補正部２３０は、以下の式（１）に従って、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を取得する。
ｆ２(YＩＮ)＝ｆ１(YＩＮ)×ｈ(YＩＮ)×YＩＮ    ・・・式（１）
【００５６】
ここで、上述のように、補正関数ｈ(YＩＮ)は、補正利得ＧＡＩＮＨに基づいて設定される。補正利得ＧＡＩＮＨは、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低いと正の値となり、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高いと負の値となる。従って、補正部２３０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低い場合に、映像出力信号が高輝度となるように第１変曲点Q１をシフトする。すなわち、補正部２３０は、入力／出力座標領域において、第１変曲点Q１を上方にシフトする。一方で、補正部２３０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高い場合に、映像出力信号が低輝度となるように第２変曲点Q２をシフトする。すなわち、補正部２３０は、入力／出力座標領域において、第２変曲点Q２を下方にシフトする。
【００５７】
図８は、入力／出力座標領域における第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を示す図である。第１実施形態では、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低いため、補正部２３０は、図８に示すように、第１変曲点Q１を上方にシフトする。
【００５８】
変換部２４０は、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する。すなわち、変換部２４０は、映像入力信号の輝度YＩＮを第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)によって変換することによって、映像出力信号の輝度YＯＵＴを算出する。
【００５９】
（投写型映像表示装置の動作）
以下において、第１実施形態に係る投写型映像表示装置の動作について、図面を参照しながら説明する。図９は、第１実施形態に係る投写型映像表示装置１００（信号処理装置２００）の動作を示すフロー図である。
【００６０】
図９に示すように、ステップ１０において、信号処理装置２００は、映像入力信号から求められる輝度YＩＮを変換する第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を設定する。
【００６１】
ステップ１１において、信号処理装置２００は、映像入力信号から求められる輝度YＩＮに基づいて補正関数ｈ(YＩＮ)を設定する。
【００６２】
ステップ１２において、信号処理装置２００は、補正関数ｈ(YＩＮ)によって第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を補正して、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を取得する。
【００６３】
ステップ１３において、信号処理装置２００は、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する。
【００６４】
（作用及び効果）
第１実施形態では、設定部２２０は、映像入力信号を変換する第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を映像フレーム毎に設定する。これにより、映像フレームのうち中間輝度域Y１〜Y２の画素によって構成される領域の視認性を向上することができる。
【００６５】
ここで、補正部２３０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低い場合に、映像出力信号の輝度YＯＵＴが高輝度となるように第１変曲点Q１をシフトする。そのため、低輝度域YＭＩＮ〜Y１の画素の階調が縮小する“黒つぶれ”によって、低輝度域YＭＩＮ〜Y１の画素によって構成される領域の視認性が低下することを抑制できる。
【００６６】
一方で、補正部２３０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高い場合に、映像出力信号の輝度YＯＵＴが低輝度となるように第２変曲点Q２をシフトする。そのため、高輝度域Y２〜YＭＡＸの階調が縮小する“白とび”によって、高輝度域Y２〜YＭＡＸの画素によって構成される領域の視認性が低下することを抑制できる。
【００６７】
従って、中間輝度域Y１〜Y２の画素によって構成される領域の視認性を向上するとともに、低輝度域YＭＩＮ〜Y１の画素によって構成される領域や高輝度域Y２〜YＭＡＸの画素によって構成される領域の視認性を向上させることができる。
【００６８】
［第２実施形態］
以下において、第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第１実施形態と第２実施形態との相違点について主として説明する。
【００６９】
具体的には、第２実施形態では、信号処理装置２００は、制御部２５０をさらに備える。制御部２０は、映像入力信号が有数する輝度YＩＮに基づいて、変換利得寄与度（α）及び補正利得寄与度（１−α）を設定する。
【００７０】
（投写型映像表示装置の機能）
ＧＡＩＮ取得部２１０は、図１０に示すように、映像入力信号から求められる輝度YＩＮの頻度を度数分布化する。ＧＡＩＮ取得部２１０は、上述した第１実施形態と同様に、映像入力信号の平均輝度YＡＶＧ、中央輝度YＣＥＮＴＥＲ、第１基準輝度Y１、及び第２基準輝度Y２を取得する。なお、第２実施形態では、平均輝度YＡＶＧは、高輝度側に偏っている。
【００７１】
次に、ＧＡＩＮ取得部２１０は、中間輝度域Y１〜Y２における輝度の分散値Ｓに応じて、第１変換利得ＧＡＩＮ１及び第２変換利得ＧＡＩＮ２を取得する（図４参照）。
【００７２】
また、ＧＡＩＮ取得部２１０は、平均輝度YＡＶＧに応じて、補正利得ＧＡＩＮＨを取得する（図５参照）。なお、第２実施形態では、図１１に示すように、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高いため、補正利得ＧＡＩＮＨは負の値である。
【００７３】
制御部２１０は、平均輝度YＡＶＧに応じて、変換利得寄与度（α）及び補正利得寄与度（１−α）を設定する。具体的には、制御部２１０は、図１２に示すように、平均輝度YＡＶＧに応じて、変換利得寄与度（α）を設定する。変換利得寄与度（α）は、図１１に示すように、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲと等しい場合に最大値（＝１）となる。変換利得寄与度（α）は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低いほど小さい値となり、最低輝度YＭＩＮで最小値（＝０）となる。一方で、変換利得寄与度（α）は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高いほど小さい値となり、最高輝度YＭＡＸで最小値（＝０）となる。
【００７４】
換言すれば、制御部２１０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより低いほど、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を補正する補正量を大きくする。同様に、制御部２１０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高いほど、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を補正する補正量を大きくする。
【００７５】
設定部２２０は、図１３に示すように、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を映像フレーム毎に設定する。具体的には、設定部２２０は、変換利得寄与度（α）、第１変換利得ＧＡＩＮ１及び第２変換利得ＧＡＩＮ２に基づいて、第１変曲点Q１の座標（Y１,ｆ１（Y１））と第２変曲点Q２の座標（Y２,ｆ１（Y２））とを設定する。
【００７６】
ここで、第２実施形態では、第１変曲点Q１の縦軸座標ｆ１（Y１）は、変換利得寄与度（α）と第１変換利得ＧＡＩＮ１（＜０）の積と、第１基準輝度Y１との和である。また、第２変曲点Q２の縦軸座標ｆ１（Y２）は、変換利得寄与度（α）と第２変換利得ＧＡＩＮ２（＞０）の積と、第２基準輝度Y２と和である。なお、第２実施形態では、平均輝度YＡＶＧが高輝度側に偏っているため、高輝度域Y２〜YＭＡＸの画素によって構成される領域に“白とび”が発生しやすい。
【００７７】
補正部２３０は、図１４に示すように、補正関数ｈ(YＩＮ)を設定する。具体的には、補正部２３０は、補正利得寄与度（１−α）及び補正利得ＧＡＩＮＨに基づいて、補正変曲点Ｒの座標（YＡＶＧ,ｈ（YＡＶＧ））を設定する。補正変曲点Ｒの縦軸座標ｈ（YＡＶＧ）は、補正利得寄与度（１−α）と補正利得ＧＡＩＮＨの積と、平均輝度YＡＶＧとの和である。なお、第２実施形態では、補正利得ＧＡＩＮＨが負の値であるため、補正変曲点Ｒは、線形基準関数ｇ(YＩＮ)よりも下方に位置する。
【００７８】
次に、補正部２３０は、図１５に示すように、上記式（１）に従って、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を取得する。第２実施形態では、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲより高いため、補正部２３０は、図１５に示すように、映像出力信号が低輝度となるように第２変曲点Q２をシフトする。すなわち、補正部２３０は、入力／出力座標領域において、第２変曲点Q２を下方にシフトする。
【００７９】
変換部２４０は、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する。
【００８０】
（作用及び効果）
第２実施形態では、制御部２１０は、平均輝度YＡＶＧに応じて、変換利得寄与度（α）及び補正利得寄与度（１−α）を設定する。具体的には、制御部２１０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲから離れるほど、変換利得寄与度（α）を小さくするとともに、補正利得寄与度（１−α）を大きくする。
【００８１】
このように、制御部２１０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲに近いほど変換利得寄与度（α）を大きくする。そのため、映像フレームのうち中間輝度域Y１〜Y２の画素によって構成される領域における視認性をさらに向上することができる。
【００８２】
一方で、制御部２１０は、平均輝度YＡＶＧが中央輝度YＣＥＮＴＥＲから離れるほど補正利得寄与度（１−α）を大きくする。そのため、低輝度域YＭＩＮ〜Y１及び高輝度域Y２〜YＭＡＸの画素によって構成される領域における視認性の低下をさらに抑制できる。
【００８３】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８４】
上述した実施形態では、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)は、２つの変曲点を有することとしたが、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)は少なくとも１つの変曲点を有していればよい。例えば、図１６に示すように、映像入力信号の輝度YＩＮが最低輝度YＭＩＮ付近に集中している場合には、制御部２１０は、１つの基準輝度Y０を設定することができる。この場合、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)は、図１７に示すように、１つの変曲点Ｑ０を有する1点折れ線グラフとなる。一方、図示しないが、制御部２１０が３つ以上の基準輝度Y０を設定した場合には、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)は３つ以上の変曲点を有することとなる。
【００８５】
上述した実施形態では、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)による変換量、及び第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)の補正量は、映像入力信号の平均輝度YＡＶＧに基づいて制御されることとしたが、これに限定されるものではない。変換量及び補正量は、例えば、映像フレームを構成する複数の画素の最高輝度と最低輝度との中央値に基づいて制御されてもよい。
【００８６】
上述した実施形態では、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「明るさのレベル」を示す一指標として、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「輝度」を用いて説明したが、これに限られるものではない。例えば、「明るさのレベル」を示す指標として、色相（H）、彩度（S）、明度（V）によって定義されるHSV色空間の「明度」を用いてもよい。具体的には、補正部２３０は、明度分布、平均明度、中央明度などに基づいて、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を補正して、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を取得することができる。
【００８７】
上述した実施形態では、投写型映像表示装置１００（例えば、プロジェクタ）について説明したが、これに限られるものではない。本発明は、一般的に用いられるディスプレイに適用することができる。
【００８８】
上述した実施形態では特に触れていないが、信号処理装置２００は、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を取得した映像フレームと異なる映像フレームに第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を適用してもよい。具体的には、信号処理装置２００は、第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を取得した映像フレーム内において処理を完了できない場合には、次の映像フレームに第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を適用してもよい。
【００８９】
上述した実施形態では特に触れていないが、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)による変位量が各映像フレーム間において大きく異なる場合、映像が不自然に見えるときがある。そのため、第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)による変位量が各映像フレーム間において大きく異なってしまうことを抑制するために、変位量を時間軸方向において平滑化する処理を行ってもよい。
【００９０】
上述した実施形態では、表示装置として液晶パネル３０が用いられるが、これに限定されるものではない。表示装置としては、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）やＤＭＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などが用いられてもよい。
【００９１】
上述した実施形態では、光源として固体光源を用いるが、これに限定されるものではない。光源としては、白色光を発するＵＨＰランプが用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る信号処理装置２００の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る映像入力信号から求められる輝度YＩＮの頻度を示す度数分布図である。
【図４】第１実施形態に係る第１変換利得ＧＡＩＮ１及び第２変換利得ＧＡＩＮ２を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る補正利得ＧＡＩＮＨを示す図である。
【図６】第１実施形態に係る第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る補正関数ｈ(YＩＮ)を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る信号処理装置２００の動作を示すフロー図である。
【図１０】第２実施形態に係る信号処理装置２００の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施形態に係る映像入力信号から求められる輝度YＩＮの頻度を示す度数分布図である。
【図１２】第２実施形態に係る変換利得寄与度（α）を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を示す図である。
【図１４】第２実施形態に係る補正関数ｈ(YＩＮ)を示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る第２コントラスト強調関数ｆ２(YＩＮ)を示す図である。
【図１６】実施形態に係る映像入力信号から求められる輝度YＩＮの頻度を示すヒストグラムである。
【図１７】実施形態に係る第１コントラスト強調関数ｆ１(YＩＮ)を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…光源、２０…カットフィルタ、２１…ＵＶカットフィルタ、３０…フライアイレンズユニット、３０ａ…フライアイレンズ、３０ｂ…フライアイレンズ、４０…ＰＢＳアレイ、５０…液晶パネル、５０Ｂ…液晶パネル、５０Ｇ…液晶パネル、５０Ｒ…液晶パネル、５１Ｂ…補償板、５１Ｇ…補償板、５１Ｒ…補償板、５２Ｂ…入射側偏光板、５２Ｇ…入射側偏光板、５２Ｒ…入射側偏光板、５３Ｂ…入射側プリ偏光板、５３Ｇ…入射側プリ偏光板、５３Ｒ…入射側プリ偏光板、５４Ｂ…出射側プリ偏光板、５４Ｇ…出射側プリ偏光板、５４Ｒ…出射側プリ偏光板、５５Ｂ…出射側偏光板、５５Ｇ…出射側偏光板、５５Ｒ…出射側偏光板、６０…クロスダイクロイックプリズム、７０…投写レンズユニット、１００…投写型映像表示装置、１１１…ダイクロイックミラー、１１２…ダイクロイックミラー、１２１〜１２３…反射ミラー、１３１〜１３３…コンデンサレンズ、１４０Ｂ…コンデンサレンズ、１４０Ｇ…コンデンサレンズ、１４０Ｒ…コンデンサレンズ、１５１〜１５３…リレーレンズ、２００…信号処理装置、２１０…ＧＡＩＮ取得部、２２０…設定部、２３０…補正部、２４０…変換部、２５０…制御部、ｇ(YＩＮ)…線形基準関数、ｆ１(YＩＮ)…第１コントラスト強調関数、ｆ２(YＩＮ)…第２コントラスト強調関数、ｈ(YＩＮ)…補正関数
【図１】
2010010754.tif 000003
【図２】
2010010754.tif 000004
【図３】
2010010754.tif 000005
【図４】
2010010754.tif 000006
【図５】
2010010754.tif 000007
【図６】
2010010754.tif 000008
【図７】
2010010754.tif 000009
【図８】
2010010754.tif 000010
【図９】
2010010754.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010010754.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2010010754.tif 000015
【図１４】
2010010754.tif 000016
【図１５】
2010010754.tif 000017
【図１６】
2010010754.tif 000018
【図１７】
2010010754.tif 000019