(57)【要約】【課題】他の輝度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及び画像表示方法を提供する。【解決手段】画像信号を補正する画像処理装置は、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分の補正量を算出する輝度成分補正量算出部と、前記輝度成分補正量算出部によって算出された前記補正量を用いて、前記画像信号の輝度成分を補正する輝度成分補正部とを含む。【選択図】図１
2010063064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を補正する画像処理装置であって、
所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分の補正量を算出する輝度成分補正量算出部と、
前記輝度成分補正量算出部によって算出された前記補正量を用いて、前記画像信号の輝度成分を補正する輝度成分補正部とを含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記輝度成分補正部による補正前後においてｘｙ色度の値が変化しないように前記画像信号の色差成分を補正する色差成分補正部を含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記輝度成分補正部による補正前後の前記画像信号の輝度成分に基づいて、ｘｙ色度の値が変化しないように該画像信号の色差成分の補正量を算出する色差成分補正量算出部を含み、
前記色差成分補正部が、
前記色差成分補正量算出部によって算出された前記色差成分の補正量を用いて、前記画像信号の色差成分を補正することを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記色差成分の調整パラメータを記憶する調整パラメータ記憶部を含み、
補正前の前記輝度成分をＹｉｎ、補正後の前記輝度成分をＹｏｕｔ、前記調整パラメータをｂとしたとき、
前記色差成分補正部は、
（１−ｂ×（１−Ｙｏｕｔ／Ｙｉｎ））を色差ゲインとして、前記画像信号の色差成分に前記色差ゲインを乗算することで前記色差成分を補正することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記画像信号の輝度成分から前記空間周波数帯域の信号を抽出する信号抽出回路を含み、
前記輝度成分補正量算出部は、
前記画像信号の輝度成分のレベルに対応した輝度ゲインを算出する輝度ゲイン算出回路を含み、
前記信号抽出回路によって抽出された前記空間周波数帯域の信号と、前記輝度ゲイン算出回路によって算出された前記輝度ゲインとに基づいて、前記輝度成分の補正量を算出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記画像信号の輝度成分から前記空間周波数帯域の信号を抽出する多段フィルタ回路を含み、
前記輝度成分補正量算出部は、
前記多段フィルタ回路の出力ごとに設けられ補正前の前記輝度成分のレベルに対応したゲインを出力する複数のテーブルと、
前記多段フィルタ回路の出力ごとに設けられ、前記多段フィルタ回路の出力と前記複数のテーブルを構成する各テーブルの出力とを乗算する複数の乗算器と、
前記複数の乗算器を構成する各乗算器の乗算結果を加算する加算器とを含み、
前記加算器の出力を前記輝度成分の補正量として算出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記画像信号の輝度成分から前記空間周波数帯域の信号を抽出する信号抽出回路を含み、
前記輝度成分補正量算出部は、
前記信号抽出回路の出力と補正前の前記輝度成分のレベルとに対応した前記輝度成分の補正量を出力するテーブルを含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
前記画像信号を補正する請求項１乃至７のいずれか記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部とを含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
画像の第１の方向に空間周波数が変化すると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に前記画像信号の輝度成分のレベルが変化し、且つ前記輝度成分の交流成分が全体に均一な画像の画像信号を補正する画像処理部と、
前記画像処理部によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部とを含み、
前記画像表示部が、
所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
画像信号を補正する画像処理方法であって、
所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分の補正量を算出する輝度成分補正量算出ステップと、
前記輝度成分補正量算出ステップにおいて算出された前記補正量を用いて、前記画像信号の輝度成分を補正する輝度成分補正ステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記輝度成分補正ステップにおける補正前後においてｘｙ色度の値が変化しないように前記画像信号の色差成分を補正する色差成分補正ステップを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記輝度成分補正ステップにおける補正前後の前記画像信号の輝度成分に基づいて、ｘｙ色度の値が変化しないように該画像信号の色差成分の補正量を算出する色差成分補正量算出ステップを含み、
前記色差成分補正ステップが、
前記色差成分補正量算出ステップにおいて算出された前記色差成分の補正量を用いて、前記画像信号の色差成分を補正することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれかにおいて、
前記画像信号の輝度成分から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する信号抽出ステップを含み、
前記輝度成分補正量算出ステップは、
前記画像信号の輝度成分のレベルに対応した輝度ゲインを算出する輝度ゲイン算出ステップとを含み、
前記信号抽出ステップにおいて抽出された前記空間周波数帯域の信号と、前記輝度ゲイン算出ステップにおいて算出された前記輝度ゲインとに基づいて、前記輝度成分の補正量を算出することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法であって、
所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分の補正量を算出する輝度成分補正量算出ステップと、
前記輝度成分補正量算出ステップにおいて算出された前記補正量を用いて、前記画像信号の輝度成分を補正する輝度成分補正ステップと、
前記輝度成分補正ステップにおいて補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示ステップとを含むことを特徴とする画像表示方法。
【請求項１５】
画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法であって、
画像の第１の方向に空間周波数が変化すると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に前記画像信号の輝度成分のレベルが変化し、且つ前記輝度成分の交流成分が全体に均一な画像の画像信号を補正する画像処理ステップと、
前記画像処理ステップにおいて補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示ステップとを含み、
前記画像表示ステップが、
所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示することを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像コンテンツの階調数やダイナミックレンジが増加し、表示された映像の暗部や明部が、表示機器のコントラスト不足によって表現できず、暗部や明部のディテールを完全に再現できないことが多くなっている。このような暗部や明部のディテールを表現するために、白黒伸張と呼ばれる画像適応型の階調補正処理が行われる。
【０００３】
図１９に、上記の階調補正処理の説明図を示す。図１９では、階調補正処理中の各画像信号により表される画像の特性として、横軸に画像の水平方向の位置、縦軸に輝度レベルを模式的に表している。
【０００４】
入力画像ＩＭＧ１は、左側が低輝度（低階調）で、右側が高輝度（高階調）の画像であり、輝度が低い領域においても微小な階調変化を有し、輝度が高い領域においても微小な階調変化を有する。このような入力画像ＩＭＧ１に対して上記の階調補正処理を行う場合、図１９に示すように、全体的に輝度を上げるように上に凸のガンマ補正曲線に従って階調補正が行われる。その結果、階調補正後の出力画像ＩＭＧ２では、画面全体に輝度が上がり、左側の低輝度の領域では輝度が伸張されるものの、低輝度の領域において平均的な輝度も上昇してしまう。
【０００５】
このように、従来の階調補正処理では、例えば画像に暗部が含まれるときには低階調側の輝度が上がるように全体的に輝度を上げることで、暗部の微小な階調変化を表現できるようにする。その一方、例えば画像に明部が含まれるときには高階調側の輝度が下がるように全体的に輝度を下げることで、明部の微小な階調変化を表現できるようにする。
【０００６】
このような階調補正処理に関する技術については、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、入力画像の平均輝度に応じたガンマ補正曲線を算出し、該ガンマ補正曲線に従って入力画像の輝度補正を行う技術が開示されている。この特許文献１に開示された技術では、入力画像の平均輝度が低いほど、補正後の輝度の増幅率が上昇する。また、入力画像が動画のとき、画面の平均輝度を前フレームの平均輝度との線形和に基づいてガンマ補正曲線を求めることで、補正後の動画のちらつきを抑える。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２６６７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、画面全体に対して一律の輝度補正を行うため、暗部のディテールだけでなく、暗部全体や他の輝度領域も明るく表現されてしまうという問題がある。そのため、暗部と明部とが混在している場合には、例えば暗部のディテールを表現できるようになる一方で、明部のディテールを表現できなくなることがある。
【０００９】
また、特許文献１に開示された技術では、輝度成分のみを補正するため、各画素の色度が変化し、画面全体の色の傾向が変化してしまう。この場合、輝度成分の補正のみでは画質を劣化させてしまう可能性もあり、画像のディテールを表現する場合に画面全体の色の傾向を維持できることが望ましい。
【００１０】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、他の輝度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及び画像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、画像信号を補正する画像処理装置であって、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分の補正量を算出する輝度成分補正量算出部と、前記輝度成分補正量算出部によって算出された前記補正量を用いて、前記画像信号の輝度成分を補正する輝度成分補正部とを含む画像処理装置に関係する。
【００１２】
本発明によれば、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正するようにしたので、画面全体に対して一律の補正を行うことなく、暗部と明部とが混在している場合であっても、暗部と明部の両方のディテールを表現できるように画像信号を補正できるようになる。
【００１３】
また本発明に係る画像処理装置では、前記輝度成分補正部による補正前後においてｘｙ色度の値が変化しないように前記画像信号の色差成分を補正する色差成分補正部を含むことができる。
【００１４】
本発明によれば、輝度成分の補正前後におけるｘｙ色度の値が変化しないように輝度成分の補正と連動して色差成分を補正するようにしたので、上記の効果に加えて、各画素の色度が変化して画面の全体的な色の傾向が変化するという事態を回避でき、画像のディテールを表現する場合に画面全体の色の傾向を維持できるようになる。
【００１５】
また本発明に係る画像処理装置では、前記輝度成分補正部による補正前後の前記画像信号の輝度成分に基づいて、ｘｙ色度の値が変化しないように該画像信号の色差成分の補正量を算出する色差成分補正量算出部を含み、前記色差成分補正部が、前記色差成分補正量算出部によって算出された前記色差成分の補正量を用いて、前記画像信号の色差成分を補正することができる。
【００１６】
本発明によれば、画像信号の輝度成分の補正と連動して、輝度成分の補正量に応じて色差成分を補正するようにしたので、輝度成分の補正前後におけるｘｙ色度の値を変化させることなく、画像の暗部や明部のディテールを表現可能な画像信号の補正が可能となる。
【００１７】
また本発明に係る画像処理装置では、前記色差成分の調整パラメータを記憶する調整パラメータ記憶部を含み、補正前の前記輝度成分をＹｉｎ、補正後の前記輝度成分をＹｏｕｔ、前記調整パラメータをｂとしたとき、前記色差成分補正部は、（１−ｂ×（１−Ｙｏｕｔ／Ｙｉｎ））を色差ゲインとして、前記画像信号の色差成分に前記色差ゲインを乗算することで前記色差成分を補正することができる。
【００１８】
本発明によれば、画像信号の輝度成分の補正に連動した色差成分の補正を簡素な処理で実現できるようになる。
【００１９】
また本発明に係る画像処理装置では、前記画像信号の輝度成分から前記空間周波数帯域の信号を抽出する信号抽出回路を含み、前記輝度成分補正量算出部は、前記画像信号の輝度成分のレベルに対応した輝度ゲインを算出する輝度ゲイン算出回路を含み、前記信号抽出回路によって抽出された前記空間周波数帯域の信号と、前記輝度ゲイン算出回路によって算出された前記輝度ゲインとに基づいて、前記輝度成分の補正量を算出することができる。
【００２０】
本発明によれば、信号抽出回路により所与の空間周波数帯域の信号を抽出し、輝度ゲイン算出回路により所与の輝度成分のレベル範囲の信号を特定することができるので、簡素な構成により、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正することができるようになる。
【００２１】
また本発明に係る画像処理装置では、前記画像信号の輝度成分から前記空間周波数帯域の信号を抽出する多段フィルタ回路を含み、前記輝度成分補正量算出部は、前記多段フィルタ回路の出力ごとに設けられ補正前の前記輝度成分のレベルに対応したゲインを出力する複数のテーブルと、前記多段フィルタ回路の出力ごとに設けられ、前記多段フィルタ回路の出力と前記複数のテーブルを構成する各テーブルの出力とを乗算する複数の乗算器と、前記複数の乗算器を構成する各乗算器の乗算結果を加算する加算器とを含み、前記加算器の出力を前記輝度成分の補正量として算出することができる。
【００２２】
本発明によれば、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正する場合に、多段フィルタ回路の出力ごとに設けられた複数のテーブルによりゲインを出力するようにしたので、乗算器の数を減らすことができ、低消費電力化及び低コスト化が可能となる。
【００２３】
また本発明に係る画像処理装置では、前記画像信号の輝度成分から前記空間周波数帯域の信号を抽出する信号抽出回路を含み、前記輝度成分補正量算出部は、前記信号抽出回路の出力と補正前の前記輝度成分のレベルとに対応した前記輝度成分の補正量を出力するテーブルを含むことができる。
【００２４】
本発明によれば、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正する場合に、テーブルにより輝度成分の補正量を出力するようにしたので、乗算器を無くすことができ、大幅な低消費電力化及び低コスト化が可能となる。
【００２５】
また本発明は、画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、前記画像信号を補正する上記のいずれか記載の画像処理装置と、前記画像処理装置によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部とを含む画像表示装置に関係する。
【００２６】
本発明によれば、他の輝度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像表示装置を提供できるようになる。
【００２７】
また本発明は、画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、画像の第１の方向に空間周波数が変化すると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に前記画像信号の輝度成分のレベルが変化し、且つ前記輝度成分の交流成分が全体に均一な画像の画像信号を補正する画像処理部と、前記画像処理部によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部とを含み、前記画像表示部が、所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示する画像表示装置に関係する。
【００２８】
本発明によれば、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正することで、他の輝度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像表示装置を提供できるようになる。
【００２９】
また本発明は、画像信号を補正する画像処理方法であって、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分の補正量を算出する輝度成分補正量算出ステップと、前記輝度成分補正量算出ステップにおいて算出された前記補正量を用いて、前記画像信号の輝度成分を補正する輝度成分補正ステップとを含む画像処理方法に関係する。
【００３０】
本発明によれば、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正するようにしたので、画面全体に対して一律の補正を行うことなく、暗部と明部とが混在している場合であっても、暗部と明部の両方のディテールを表現できるように画像信号を補正できるようになる。
【００３１】
また本発明に係る画像処理方法では、前記輝度成分補正ステップにおける補正前後においてｘｙ色度の値が変化しないように前記画像信号の色差成分を補正する色差成分補正ステップを含むことができる。
【００３２】
本発明によれば、輝度成分の補正前後におけるｘｙ色度の値が変化しないように輝度成分の補正と連動して色差成分を補正するようにしたので、上記の効果に加えて、各画素の色度が変化して画面の全体的な色の傾向が変化するという事態を回避でき、画像のディテールを表現する場合に画面全体の色の傾向を維持できるようになる。
【００３３】
また本発明に係る画像処理方法では、前記輝度成分補正ステップにおける補正前後の前記画像信号の輝度成分に基づいて、ｘｙ色度の値が変化しないように該画像信号の色差成分の補正量を算出する色差成分補正量算出ステップを含み、前記色差成分補正ステップが、前記色差成分補正量算出ステップにおいて算出された前記色差成分の補正量を用いて、前記画像信号の色差成分を補正することができる。
【００３４】
本発明によれば、画像信号の輝度成分の補正と連動して、輝度成分の補正量に応じて色差成分を補正するようにしたので、輝度成分の補正前後におけるｘｙ色度の値を変化させることなく、画像の暗部や明部のディテールを表現可能な画像信号の補正が可能となる。
【００３５】
また本発明に係る画像処理方法では、前記画像信号の輝度成分から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する信号抽出ステップを含み、前記輝度成分補正量算出ステップは、前記画像信号の輝度成分のレベルに対応した輝度ゲインを算出する輝度ゲイン算出ステップとを含み、前記信号抽出ステップにおいて抽出された前記空間周波数帯域の信号と、前記輝度ゲイン算出ステップにおいて算出された前記輝度ゲインとに基づいて、前記輝度成分の補正量を算出することができる。
【００３６】
本発明によれば、信号抽出ステップにおいて所与の空間周波数帯域の信号を抽出し、輝度ゲイン算出ステップにおいて所与の輝度成分のレベル範囲の信号を特定することができるので、簡素な処理により、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正することができるようになる。
【００３７】
また本発明は、画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法であって、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分の補正量を算出する輝度成分補正量算出ステップと、前記輝度成分補正量算出ステップにおいて算出された前記補正量を用いて、前記画像信号の輝度成分を補正する輝度成分補正ステップと、前記輝度成分補正ステップにおいて補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示ステップとを含む画像表示方法に関係する。
【００３８】
本発明によれば、他の輝度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像表示方法を提供できるようになる。
【００３９】
また本発明は、画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法であって、画像の第１の方向に空間周波数が変化すると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に前記画像信号の輝度成分のレベルが変化し、且つ前記輝度成分の交流成分が全体に均一な画像の画像信号を補正する画像処理ステップと、前記画像処理ステップにおいて補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示ステップとを含み、前記画像表示ステップが、所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示する画像表示方法に関係する。
【００４０】
本発明によれば、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の輝度成分を補正することで、他の輝度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像表示方法を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００４２】
以下では、本発明に係る画像表示装置としてプロジェクタを例に説明するが、本発明に係る画像表示装置がプロジェクタに限定されるものではない。
【００４３】
〔実施形態１〕
図１に、本発明に係る実施形態１における画像表示システムの構成例のブロック図を示す。
【００４４】
画像表示システム１０は、プロジェクタ２０と、スクリーンＳＣＲとを含む。プロジェクタ２０は、入力画像信号に基づいて図示しない光源からの光を変調し、変調後の光をスクリーンＳＣＲに投射することで画像を表示する。
【００４５】
このプロジェクタ２０は、画像処理部３０（広義には画像処理装置）と、投射部１００（広義には画像表示部）とを含む。画像処理部３０は、他の輝度領域に影響を与えることなく表示画像の暗部や明部のディテールを表現できるように入力画像信号を補正し、補正後の画像信号を投射部１００に出力する。投射部１００は、画像処理部３０からの画像信号に基づいて変調した光をスクリーンＳＣＲに投射する。
【００４６】
図２に、図１の画像処理部３０において行われる階調補正処理の説明図を示す。図２では、階調補正処理中の各画像信号により表される画像の特性として、横軸に画像の水平方向の位置、縦軸に輝度レベルを模式的に表している。
【００４７】
入力画像ＩＭＧｉｎは、例えば左側が低輝度（低階調）で、右側が高輝度（高階調）の画像であり、輝度が低い領域においても微小な階調変化を有し、輝度が高い領域においても微小な階調変化を有する。信号抽出手段Ｌ１は、この入力画像ＩＭＧｉｎの画像信号の輝度成分から所与の空間周波数帯域の輝度成分の信号ＹＨを抽出する。図２では、信号抽出手段Ｌ１が、空間周波数に対応してゲインが設定され、このゲインが大きい空間周波数帯域の輝度成分の信号ＹＨを抽出している。
【００４８】
また、輝度ゲイン算出手段Ｇ１は、該入力画像の画像信号の輝度成分のレベルに対応したゲイン係数ｇを算出する。図２では、輝度ゲイン算出手段Ｇ１が、輝度成分のレベルが低い領域ではゲイン係数ｇが大きくなり、輝度成分のレベルが高い領域ではゲイン係数ｇがほぼ０となるように算出する。
【００４９】
この結果、乗算器Ｍ１は、信号抽出手段Ｌ１によって抽出された信号ＹＨに輝度ゲイン算出手段Ｇ１によって算出されたゲイン係数ｇを掛け合わせた信号ｇＹＨを生成する。信号ｇＹＨが、入力画像信号の輝度成分の補正量に対応した信号であり、加算器Ａ１が、入力画像信号の輝度成分Ｙｉｎと信号ｇＹＨとを加算して、階調補正後の画像信号の輝度成分Ｙｏｕｔを出力する。
【００５０】
図３に、図１の画像処理部３０の動作説明図を示す。図３では、縦軸に入力画像信号の輝度成分、横軸に該輝度成分の空間周波数を表している。
【００５１】
図１の画像処理部３０は、空間周波数帯域Ｆａｒ（所与の空間周波数帯域）のみにおいて画像信号の輝度成分の補正量を算出し、該補正量を用いて画像信号の輝度成分を補正する。より具体的には、画像処理部３０は、信号抽出手段Ｌ１によって抽出された空間周波数帯域Ｆａｒにおいて、輝度ゲイン算出手段Ｇ１によって算出された入力画像信号の輝度成分Ｙｉｎの所与のレベル範囲Ｙａｒの信号（図３では、範囲Ｓａｒ）に対して、階調補正を行う。これにより、全体的な輝度の傾向を変化させることなく、信号抽出手段Ｌ１によって抽出された空間周波数帯域Ｆａｒであって、輝度ゲイン算出手段Ｇ１によって算出された入力画像信号の輝度成分Ｙｉｎの所与のレベル範囲Ｙａｒのみ、輝度成分を変化させることができるようになる。
【００５２】
信号抽出手段Ｌ１によって抽出される空間周波数帯域や、輝度ゲイン算出手段Ｇ１によってゲイン係数ｇが算出される輝度成分のレベル範囲は、それぞれ指定可能であるため、指定した空間周波数帯域の指定した輝度成分のレベル範囲のみ、入力画像信号の輝度変化を増幅させることができる。このため、例えば輝度ゲイン算出手段Ｇ１において、暗部である低輝度の輝度成分に対して輝度ゲイン係数を大きくすることで、他の階調の輝度レンジを縮めることなく暗部のディテールを表現できるようになる。しかも、画面全体に対して一律の補正を行わないので、暗部と明部とが混在している場合であっても、例えば一律に暗部の輝度も上げたり、或いは一律に明度の輝度も下げたりすることもなく、暗部と明部の両方のディテールを表現できるようになる。
【００５３】
以下、このような階調補正を実現する実施形態１におけるプロジェクタ２０の構成例について詳細に説明する。以下では、画像信号が、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ、Ｖにより構成される例について説明するが、本発明に係る画像信号は、これに限定されるものではない。
【００５４】
図４に、図１の画像処理部３０のハードウェア構成例のブロック図を示す。
【００５５】
画像処理部３０は、ラインメモリ３２、多段フィルタ回路（信号抽出回路）４０、輝度信号補正量算出回路（輝度成分補正量算出部）５０、輝度信号補正回路（輝度成分補正部）６０を含む。更に、画像処理部３０は、ラインメモリ７０、色差ゲイン算出回路（色差成分補正量算出部）８０、色差信号補正回路（色差成分補正部）９０を含む。
【００５６】
ラインメモリ３２は、入力画像信号を構成する輝度信号Ｙ（入力画像信号の輝度成分）を格納する。ラインメモリ３２は、多段フィルタ回路４０で必要なライン数分だけ輝度信号Ｙを格納する。
【００５７】
多段フィルタ回路４０は、ラインメモリ３２に格納された輝度信号Ｙ（画像信号の輝度成分）から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する。この多段フィルタ回路４０は、図２の信号抽出手段Ｌ１の機能を実現することができる。
【００５８】
輝度信号補正量算出回路５０は、多段フィルタ回路４０の出力と、ラインメモリ３２に格納されている輝度信号とに基づいて、輝度信号の補正量を算出する。この輝度信号補正量算出回路５０は、多段フィルタ回路４０によって抽出された所与の空間周波数帯域の輝度信号のうち所与の輝度レベル範囲の輝度信号に対する補正量を算出することができる。この輝度信号補正量算出回路５０は、図２の輝度ゲイン算出手段Ｇ１の機能を実現することができる。
【００５９】
輝度信号補正回路６０は、輝度信号補正量算出回路５０によって算出された補正量を用いて、ラインメモリ３２に格納された輝度信号を補正し、補正後の輝度信号Ｙ１として出力する。
【００６０】
また、画像処理部３０は、輝度信号の補正と連動して色差信号を補正することができるようになっている。このため、ラインメモリ７０には、ラインメモリ３２に輝度信号Ｙが格納されるタイミングに同期して、該輝度信号に対応した色差信号Ｕ、Ｖ（入力画像信号の色差成分）が格納される。
【００６１】
色差ゲイン算出回路８０は、輝度信号補正回路６０による補正前後の輝度信号Ｙ、Ｙ１に基づいて、例えばＸＹＺ表色系（CIE 1931 standard colorimetric system）のｘｙ色度の値が変化しないように、色差信号Ｕ、Ｖの補正量を算出する。ここでは、色差ゲイン算出回路８０は、色差信号の補正量に対応したゲイン係数を算出する。
【００６２】
色差信号補正回路９０は、色差ゲイン算出回路８０によって算出された補正量を用いて、ラインメモリ７０に格納された色差信号Ｕ、Ｖを補正し、補正後の色差信号Ｕ１、Ｖ１として出力する。これにより、色差信号補正回路９０は、輝度信号補正回路６０による補正前後においてｘｙ色度の値が変化しないように色差信号Ｕ、Ｖを補正することができる。
【００６３】
このように画像処理部３０は、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベルの輝度信号に対してのみ、輝度信号を補正することができる。また、画像処理部３０は、該輝度信号の補正と連動して、輝度信号の補正量に応じて色差信号を補正することができる。
【００６４】
次に、画像処理部３０を構成する各ブロックについて説明する。
【００６５】
図５に、図４の多段フィルタ回路４０の構成例のブロック図を示す。図５において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６６】
多段フィルタ回路４０は、互いにフィルタサイズが異なる第１〜第３のフィルタ回路４２、４４、４６を含む。図５では、多段フィルタ回路４０が、３種類のフィルタ回路でフィルタ処理を行う例を説明するが、フィルタ回路の数に本発明が限定されるものではない。
【００６７】
多段フィルタ回路４０は、それぞれが抽出する信号の周波数帯域が異なる複数のフィルタ回路を有し、各フィルタ回路は、画像の水平方向及び垂直方向に並ぶ画素の画素値と、フィルタ係数行列との畳み込み演算結果を出力する。
【００６８】
第１のフィルタ回路４２は、次の式に従ってフィルタ処理された結果を出力することができる。
【数１】
2010063064.tif 000003
【００６９】
上式において、第１のフィルタ回路４２の出力をＦＯ１、座標（ｘ，ｙ）の輝度信号をＹ（ｘ，ｙ）、フィルタ係数をａ、（ｉ，ｊ）は対象画素を中心とした相対座標で上式の範囲をとり、フィルタサイズをｓとする。各フィルタ回路には、フィルタサイズに対応したライン数（垂直走査ライン数）の輝度信号が入力される。
【００７０】
上式では、第１のフィルタ回路４２の出力について示したが、第２及び第３のフィルタ回路４４、４６も、上式と同様のフィルタ処理結果を出力することができる（出力ＦＯ２、ＦＯ３）。
【００７１】
図５では、第１のフィルタ回路４２のフィルタサイズを「３」、第２のフィルタ回路４４のフィルタサイズを「５」、第３のフィルタ回路４６のフィルタサイズを「７」とするが、フィルタサイズに本発明が限定されるものではない。
【００７２】
図６に、図４の輝度信号補正量算出回路５０の構成例のブロック図を示す。図６において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図７に、図６の重み付け算出回路５２の動作説明図を示す。
図８に、図６の輝度ゲイン算出回路５６の動作説明図を示す。
【００７３】
輝度信号補正量算出回路５０は、重み付け算出回路５２、乗算器５４１〜５４３、加算器５５、輝度ゲイン算出回路５６、乗算器５８を含む。
【００７４】
重み付け算出回路５２には、多段フィルタ回路４０を構成する第１〜第３のフィルタ回路４２〜４６の各フィルタ回路の出力が入力される。そして、重み付け算出回路５２は、図７に示すように、第１〜第３のフィルタ回路４２〜４６の各フィルタ回路の出力の組み合わせに応じて、重み付け係数ｇ１〜ｇ３を算出する。
【００７５】
このような重み付け算出回路５２は、入力を第１〜第３のフィルタ回路４２〜４６の各フィルタ回路の出力とし、出力を重み付け係数ｇ１〜ｇ３とするルックアップテーブル（Look Up Table：以下、ＬＵＴと略す）により実現される。そのため、重み付け算出回路５２には、予め第１〜第３のフィルタ回路４２〜４６の各フィルタ回路の出力の組み合わせに対応した重み付け係数（ｇ１ａ，ｇ２ａ，ｇ３ａ）、（ｇ１ｂ，ｇ２ｂ，ｇ３ｂ）、（ｇ１ｃ，ｇ２ｃ，ｇ３ｃ）、・・・が記憶されており、第１〜第３のフィルタ回路４２〜４６の各フィルタ回路の出力ＦＯ１〜ＦＯ３が入力されたとき、これらの組み合わせに対応した重み付け係数を出力するようになっている。
【００７６】
重み付け係数ｇ１は、第１のフィルタ回路４２の出力ＦＯ１が入力される乗算器５４１に入力される。乗算器５４１は、第１のフィルタ回路４２の出力ＦＯ１に重み付け係数ｇ１を乗算した結果を加算器５５に出力する。
【００７７】
重み付け係数ｇ２は、第２のフィルタ回路４４の出力ＦＯ２が入力される乗算器５４２に入力される。乗算器５４２は、第２のフィルタ回路４４の出力ＦＯ２に重み付け係数ｇ２を乗算した結果を加算器５５に出力する。
【００７８】
重み付け係数ｇ３は、第３のフィルタ回路４６の出力ＦＯ３が入力される乗算器５４３に入力される。乗算器５４３は、第３のフィルタ回路４６の出力ＦＯ３に重み付け係数ｇ３を乗算した結果を加算器５５に出力する。
【００７９】
加算器５５は、乗算器５４１〜５４３の各乗算結果を加算し、その加算結果を乗算器５８に出力する。乗算器５８には、輝度ゲイン算出回路５６によって算出された輝度ゲイン係数ｈが入力されている。
【００８０】
輝度ゲイン算出回路５６には、入力画像信号を構成する輝度信号が入力される。そして、輝度ゲイン算出回路５６は、図８に示すように、輝度信号のレベル（画像信号の輝度成分のレベル）に対応した輝度ゲイン係数ｈ（輝度ゲイン）を算出する。
【００８１】
このような輝度ゲイン算出回路５６は、入力を輝度信号（画像信号の輝度成分）とし、出力を輝度ゲイン係数ｈとするＬＵＴにより実現される。そのため、輝度ゲイン算出回路５６には、予め入力画像信号を構成する輝度信号（入力輝度信号）に対応した輝度ゲイン係数ｈａ、ｈｂ、ｈｃ、・・・が記憶されており、入力画像信号を構成する輝度信号が入力されたとき、該輝度信号に対応した輝度ゲイン係数を出力するようになっている。この輝度ゲイン算出回路５６では、所望の輝度信号に対応した輝度ゲイン係数を指定できるので、指定した階調に対してのみ補正量を生成することができる。
【００８２】
乗算器５８は、加算器５５の加算結果に、輝度ゲイン算出回路５６からの輝度ゲイン係数ｈを乗算することで、輝度信号の補正量に対応した補正信号ＶＡを出力する。この補正信号ＶＡは、輝度信号補正回路６０に入力される。
【００８３】
このように、輝度信号補正量算出回路５０は、多段フィルタ回路４０（広義には信号抽出回路）によって抽出された所与の空間周波数帯域の信号と、輝度ゲイン算出回路５６によって算出された輝度ゲイン係数とに基づいて、輝度信号の補正量を算出することができる。そして、輝度信号補正回路６０は、例えば入力画像信号を構成する輝度信号に、輝度信号補正量算出回路５０からの補正信号ＶＡを加算することで、補正後の輝度信号Ｙ１を出力する。
【００８４】
また、輝度信号の補正と連動した、輝度信号の補正量に応じた色差信号の補正処理は、次のような構成で実現できる。
【００８５】
図９に、図４の色差ゲイン算出回路８０の構成例のブロック図を示す。図９において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８６】
色差ゲイン算出回路８０は、色差信号調整回路８２と、調整パラメータ記憶部８４とを含む。色差信号調整回路８２には、入力画像信号を構成する輝度信号（入力画像信号の輝度成分）Ｙｉｎと、輝度信号Ｙｉｎを上記のように補正した輝度信号Ｙｏｕｔと、調整パラメータ記憶部８４に記憶された調整パラメータｂとが入力される。そして、色差信号調整回路８２は、輝度信号Ｙｉｎ、Ｙｏｕｔ、調整パラメータｂを用いて、色差ゲイン係数（色差ゲイン）ｇｃを算出する。
【００８７】
より具体的には、色差ゲイン算出回路８０は、次式に従って色差ゲイン係数ｇｃを算出する。
【数２】
2010063064.tif 000004
【００８８】
上式において、調整パラメータｂは、色度を調整するためのパラメータである。調整パラメータｂが「０」のとき、入力画像信号を構成する色差信号（色差成分）は補正されることなくそのまま出力される。一方、調整パラメータｂが「１」のとき、入力画像信号の輝度信号の補正前後において色度が変化しないように、輝度信号の補正量に応じて色差信号も補正される。調整パラメータｂは、「０」より大きく「１」より小さい値とすることもできるが、実施形態１では、調整パラメータｂが「１」であることが望ましい。
【００８９】
図１０に、図９の色差ゲイン算出回路８０の動作例の説明図を示す。図１０では、調整パラメータｂが「１」であるものとする。
【００９０】
縦軸に輝度信号、横軸に色差信号を示す色空間を表すと、ＲＧＢのＲ成分とＧ成分及びＢ成分とは図１０に示す方向に定義される。ここで、領域ＤＩＳＰは、表示機器で再現可能な色域を表す。このとき、入力画像信号の色が座標Ｐ０のとき、座標Ｐ０を通る等値線ＳＶ上では、ｘｙ色度図の値が等しい。
【００９１】
ところが、入力画像信号を構成する輝度信号を上記のように補正すると、座標Ｐ１に移動してしまう。そのため、等値線ＳＶ上に座標Ｐ１が存在しなくなり、輝度信号を補正した後の色の傾向が変化してしまう。
【００９２】
そこで、色差ゲイン算出回路８０では、座標Ｐ０の入力信号の色を等値線ＳＶ上の座標Ｐ２に変換するように輝度信号の補正量に応じて色差信号を補正するために、色差ゲイン係数ｇｃを算出する。これにより、輝度信号を補正したとしても、補正後の輝度レベルを変えることなく、画面全体の色の傾向を維持させることができる。従って、補正前後で各画素の色度が変化することなく、見た目に自然な補正を実現できるようになる。
【００９３】
このように算出された色差ゲイン係数ｇｃは、色差信号補正回路９０に入力される。色差信号補正回路９０は、色差ゲイン係数ｇｃをラインメモリ７０からの色差信号Ｕに乗算すると共に、該色差ゲイン係数ｇｃをラインメモリ７０からの色差信号Ｖに乗算する。こうして補正された色差信号Ｕ、Ｖは、投射部１００に入力される。
【００９４】
このように、画像処理部３０は、輝度信号のみならず、該輝度信号に連動して色差信号を補正することができる。これにより、輝度信号の補正量に応じて各画素の色度が変化して画面の全体的な色の傾向が変化するという事態を回避でき、画像のディテールを表現する場合に画面全体の色の傾向を維持できるようになる。
【００９５】
実施形態１における画像処理部３０の処理は、ソフトウェア処理によって実現することもできる。この場合、画像処理部３０は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：以下、ＣＰＵと略す）、読み出し専用メモリ（Read Only Memory：以下、ＲＯＭと略す）又はランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：以下、ＲＡＭと略す）を有し、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納されたプログラムを読み込んだＣＰＵが、該プログラムに対応した処理を実行することで乗算器や加算器等のハードウェアを制御して、上記の輝度成分及び色差成分の補正処理を行う。
【００９６】
図１１に、実施形態１における画像処理部３０の輝度信号の補正処理例のフロー図を示す。図１１の処理をソフトウェアで実現する場合、画像処理部３０が内蔵するＲＯＭ又はＲＡＭに図１１に示す処理を実現するプログラムが格納される。
【００９７】
まず、画像処理部３０は、入力輝度信号蓄積ステップとして、入力画像信号を構成する輝度信号（入力輝度信号）を蓄積する（ステップＳ１０）。この場合、輝度信号は、ラインメモリ３２、又はラインメモリ３２の機能を実現するＲＡＭに格納される。
【００９８】
次に、画像処理部３０は、信号抽出ステップとして、輝度信号の特定の空間周波数帯域を抽出する（ステップＳ１２）。例えば、多段フィルタ回路４０により所与の空間周波数帯域の輝度信号を抽出する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが多段フィルタ回路４０の機能を実現する乗算器や加算器を制御して上記の空間周波数帯域の輝度信号を抽出する。
【００９９】
続いて、画像処理部３０は、輝度成分補正量算出ステップとして、輝度信号の補正量を算出する（ステップＳ１４）。即ち、輝度信号補正量算出回路５０が、多段フィルタ回路４０で抽出された信号に応じて重み付けされた後、入力画像信号を構成する輝度信号の輝度レベルに応じた係数で乗算された補正信号ＶＡを出力する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、信号抽出処理により抽出した信号に応じて重み付けした後、入力画像信号を構成する輝度信号の輝度レベルに応じた係数で乗算した補正信号ＶＡを生成する。即ち、ステップＳ１４では、輝度ゲイン算出ステップとして、画像信号の輝度成分のレベルに対応した輝度ゲインが算出される。そして、ステップＳ１２において抽出された空間周波数帯域の信号と、ステップＳ１４において算出された輝度ゲインとに基づいて、輝度成分の補正量が算出される。
【０１００】
そして、画像処理部３０は、輝度成分補正ステップとして、ステップＳ１４で算出された補正量を用いて、入力画像信号を構成する輝度信号を補正し（ステップＳ１６）、補正後の輝度信号を出力して（ステップＳ１８）、一連の処理を終了する（エンド）。即ち、ステップＳ１６では、輝度信号補正回路６０が、入力画像信号を構成する輝度信号に、補正信号ＶＡを加算して、補正後の輝度信号を生成する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、入力画像信号を構成する輝度信号に、補正信号ＶＡを加算して、補正後の輝度信号を生成する。
【０１０１】
図１２に、実施形態１における画像処理部３０の色差信号の補正処理例のフロー図を示す。図１２の処理をソフトウェアで実現する場合、画像処理部３０が内蔵するＲＯＭ又はＲＡＭに図１２に示す処理を実現するプログラムが格納される。
【０１０２】
まず、画像処理部３０は、入力色差信号蓄積ステップとして、入力画像信号を構成する色差信号（入力色差信号）を蓄積する（ステップＳ２０）。この場合、色差信号は、ラインメモリ３２、又はラインメモリ３２の機能を実現するＲＡＭに格納される。
【０１０３】
次に、画像処理部３０は、色差成分補正量算出ステップとして、図１１の輝度信号の補正処理における補正前後の輝度信号に応じて、色差信号を調整する色差ゲイン係数を算出する（ステップＳ２２）。例えば、色差信号調整回路８２が、補正前後の輝度信号と予め指定された調整パラメータとに対応した色差ゲイン係数ｇｃを出力する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、予め決められた調整パラメータｂを用いて上記の（２）式に従って色差ゲイン係数ｇｃを出力する。このように、ステップＳ２２では、輝度成分補正ステップにおける補正前後においてｘｙ色度の値が変化しないように画像信号の色差成分の補正量が算出される。
【０１０４】
続いて、画像処理部３０は、色差成分補正ステップとして、ステップＳ２２で算出された色差成分の補正量（色差ゲイン係数）を用いて、入力画像信号を構成する色差信号を補正し（ステップＳ２４）、補正後の色差信号を出力して（ステップＳ２６）、一連の処理を終了する（エンド）。即ち、ステップＳ２４では、色差信号補正回路９０が、入力画像信号を構成する色差信号に、ステップＳ２２で算出された色差ゲイン係数を乗算して、補正後の色差信号を生成する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、入力画像信号を構成する色差信号に、上記の色差ゲイン係数を乗算して補正後の色差信号を生成する。このように、ステップＳ２４では、輝度成分補正ステップにおける補正前後においてｘｙ色度の値が変化しないように画像信号の色差成分が補正される。
【０１０５】
画像処理部３０によって補正された輝度信号Ｙ１、色差信号Ｕ１、Ｖ１は、投射部１００に出力される。投射部１００は、輝度信号Ｙ１及び色差信号Ｕ１、Ｖ１に基づいて、光源からの光を変調し、変調後の光をスクリーンＳＣＲに投射することができる。
【０１０６】
図１３に、図１の投射部１００の構成例の図を示す。図１３では、実施形態１における投射部１００が、いわゆる３板式の液晶プロジェクタにより構成されるものとして説明するが、本発明に係る画像表示装置の投射部がいわゆる３板式の液晶プロジェクタにより構成されるものに限定されるものではない。即ち、以下では、１画素がＲ成分のサブ画素、Ｇ成分のサブ画素、及びＢ成分のサブ画素により構成されるものとして説明するが、１画素を構成するサブ画素数（色成分数）に限定されるものではない。
【０１０７】
また、図１３では、画像処理部３０から入力される輝度信号Ｙ１、色差信号Ｕ１、Ｖ１が、ＲＧＢの各色成分の画像信号に変換された後、色成分毎に光源からの光を変調するものとする。この場合、ＲＧＢ信号への変換回路は、画像処理部３０が備えていてもよいし、投射部１００が備えていてもよい。
【０１０８】
実施形態１における投射部１００は、光源１１０、インテグレータレンズ１１２、１１４、偏光変換素子１１６、重畳レンズ１１８、Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒ、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇ、反射ミラー１２２、Ｒ用フィールドレンズ１２４Ｒ、Ｇ用フィールドレンズ１２４Ｇ、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ（第１の光変調素子）、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ（第２の光変調素子）、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂ（第３の光変調素子）、リレー光学系１４０、クロスダイクロイックプリズム１６０、投射レンズ１７０を含む。Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ及びＢ用液晶パネル１３０Ｂとして用いられる液晶パネルは、透過型の液晶表示装置である。リレー光学系１４０は、リレーレンズ１４２、１４４、１４６、反射ミラー１４８、１５０を含む。
【０１０９】
光源１１０は、例えば超高圧水銀ランプにより構成され、少なくともＲ成分の光、Ｇ成分の光、Ｂ成分の光を含む光を射出する。インテグレータレンズ１１２は、光源１１０からの光を複数の部分光に分割するための複数の小レンズを有する。インテグレータレンズ１１４は、インテグレータレンズ１１２の複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する。重畳レンズ１１８は、インテグレータレンズ１１２の複数の小レンズから射出される部分光を液晶パネル上で重畳する。
【０１１０】
また偏光変換素子１１６は、偏光ビームスプリッタアレイとλ／２板とを有し、光源１１０からの光を略一種類の偏光光に変換する。偏光ビームスプリッタアレイは、インテグレータレンズ１１２により分割された部分光をｐ偏光とｓ偏光に分離する偏光分離膜と、偏光分離膜からの光の向きを変える反射膜とを、交互に配列した構造を有する。偏光分離膜で分離された２種類の偏光光は、λ／２板によって偏光方向が揃えられる。この偏光変換素子１１６によって略一種類の偏光光に変換された光が、重畳レンズ１１８に照射される。
【０１１１】
重畳レンズ１１８からの光は、Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒに入射される。Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒは、Ｒ成分の光を反射して、Ｇ成分及びＢ成分の光を透過させる機能を有する。Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒを透過した光は、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇに照射され、Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒにより反射した光は反射ミラー１２２により反射されてＲ用フィールドレンズ１２４Ｒに導かれる。
【０１１２】
Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇは、Ｇ成分の光を反射して、Ｂ成分の光を透過させる機能を有する。Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇを透過した光は、リレー光学系１４０に入射され、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇにより反射した光はＧ用フィールドレンズ１２４Ｇに導かれる。
【０１１３】
リレー光学系１４０では、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇを透過したＢ成分の光の光路長と他のＲ成分及びＧ成分の光の光路長との違いをできるだけ小さくするために、リレーレンズ１４２、１４４、１４６を用いて光路長の違いを補正する。リレーレンズ１４２を透過した光は、反射ミラー１４８によりリレーレンズ１４４に導かれる。リレーレンズ１４４を透過した光は、反射ミラー１５０によりリレーレンズ１４６に導かれる。リレーレンズ１４６を透過した光は、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂに照射される。
【０１１４】
Ｒ用フィールドレンズ１２４Ｒに照射された光は、平行光に変換されてＲ用液晶パネル１３０Ｒに入射される。Ｒ用液晶パネル１３０Ｒは、光変調素子（光変調部）として機能し、Ｒ用画像信号に基づいて透過率（通過率、変調率）が変化するようになっている。従って、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒに入射された光（第１の色成分の光）は、Ｒ用画像信号に基づいて変調され、変調後の光がクロスダイクロイックプリズム１６０に入射される。
【０１１５】
Ｇ用フィールドレンズ１２４Ｇに照射された光は、平行光に変換されてＧ用液晶パネル１３０Ｇに入射される。Ｇ用液晶パネル１３０Ｇは、光変調素子（光変調部）として機能し、Ｇ用画像信号に基づいて透過率（通過率、変調率）が変化するようになっている。従って、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇに入射された光（第２の色成分の光）は、Ｇ用画像信号に基づいて変調され、変調後の光がクロスダイクロイックプリズム１６０に入射される。
【０１１６】
リレーレンズ１４２、１４４、１４６で平行光に変換された光が照射されるＢ用液晶パネル１３０Ｂは、光変調素子（光変調部）として機能し、Ｂ用画像信号に基づいて透過率（通過率、変調率）が変化するようになっている。従って、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂに入射された光（第３の色成分の光）は、Ｂ用画像信号に基づいて変調され、変調後の光がクロスダイクロイックプリズム１６０に入射される。
【０１１７】
Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂは、それぞれ同様の構成を有している。各液晶パネルは、電気光学物質である液晶を一対の透明なガラス基板に密閉封入したものであり、例えばポリシリコン薄膜トランジスタをスイッチング素子として、各サブ画素の画像信号に対応して各色光の通過率を変調する。
【０１１８】
実施形態１では、１画素を構成する色成分毎に光変調素子としての液晶パネルが設けられ、各液晶パネルの透過率がサブ画素に対応した画像信号により制御される。即ち、Ｒ成分のサブ画素用の画像信号が、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒの透過率（通過率、変調率）の制御に用いられ、Ｇ成分のサブ画素用の画像信号が、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇの透過率の制御に用いられ、Ｂ成分のサブ画素用の画像信号が、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂの透過率の制御に用いられる。実施形態１では、各色成分用の画像信号に対してコントラスト処理が行われ、コントラスト処理後の画像信号がＲＧＢの各色成分の画素値に対応した信号に変換されて、色成分毎に設けられた各液晶パネルの透過率が制御される。
【０１１９】
クロスダイクロイックプリズム１６０は、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ及びＢ用液晶パネル１３０Ｂからの入射光を合成した合成光を出射光として出力する機能を有する。投射レンズ１７０は、出力画像をスクリーンＳＣＲ上に拡大して結像させるレンズである。
【０１２０】
実施形態１における階調補正処理を行った後に、画像表示ステップとしてこのような投射部１００を制御して、上記の階調補正処理において補正された画像信号に基づいて画像を表示することで、他の輝度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像表示方法を提供できる。
【０１２１】
以上のように、実施形態１によれば、輝度信号のみならず、該輝度信号に連動して色差信号を補正する。このとき、輝度信号については、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲のみ補正される。従って、画像の第１の方向に空間周波数が変化すると共に第１の方向と交差する第２の方向に画像信号の輝度成分のレベルが変化し、且つ輝度成分の交流成分が全体に均一なテスト画像を入力したとき、プロジェクタ２０は、次のような画像を表示する。
【０１２２】
図１４に、実施形態１におけるテスト画像を模式的に示す。
【０１２３】
このテスト画像は、画像の垂直方向（第１の方向）に空間周波数が次第に変化（例えば第１の方向に高い周波数から低い周波数に変化）すると共に該画像の水平方向（第１の方向と交差する第２の方向）に画像信号の輝度成分のレベルが次第に変化（例えば第２の方向に低輝度から高輝度に変化）し、且つ輝度成分の交流成分が全体に均一な画像である。このようなテスト画像をプロジェクタ２０に入力したとき、画像処理部３０は、所与の空間周波数帯域において所与の輝度レベル範囲のみ輝度信号を補正する。このため、図１４に示すテスト画像が入力されたプロジェクタ２０は、所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示する。
【０１２４】
即ち、画像処理ステップとして、上記のテスト画像の画像信号を実施形態１における階調補正処理により補正した後、画像表示ステップとして、この階調補正処理後の画像信号に基づいて画像を表示したとき、所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示する。
【０１２５】
従って、抽出される空間周波数帯域を所望の帯域に設定し、且つ輝度レベル範囲を所望の範囲に設定することで、画像の暗部や明部のディテールを表現できるプロジェクタ２０を提供できるようになる。
【０１２６】
なお、図１４では、第１の方向を画像の垂直方向、第２の方向を該画像の水平方向として説明したが、第１の方向を画像の水平方向、第２の方向を該画像の垂直方向としても同様である。
【０１２７】
〔実施形態２〕
実施形態１における画像処理部３０では、輝度信号補正量算出回路５０が、図６に示すように、重み付け算出回路５２と輝度ゲイン算出回路５６とを有し、重み付け係数や輝度ゲイン係数を乗算する乗算器により補正信号ＶＡを生成する構成となっていたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１２８】
図１５に、本発明に係る実施形態２における輝度信号補正量算出回路２００の構成例のブロック図を示す。例えば実施形態１における輝度信号補正量算出回路５０に代えて、図１５に示す輝度信号補正量算出回路２００が図４の画像処理部３０に内蔵される。
【０１２９】
輝度信号補正量算出回路２００は、第１〜第３のＬＵＴ２０２１〜２０２３、乗算器２０４１〜２０４３、加算器２０６を含む。この輝度信号補正量算出回路２００は、第１〜第３のＬＵＴ２０２１〜２０２３の各ＬＵＴからの輝度ゲイン係数を、多段フィルタ回路４０の各出力に乗算した後、各乗算結果を加算して補正信号ＶＡとして出力する。
【０１３０】
図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）、図１６（Ｃ）に、図１５の第１〜第３のＬＵＴ２０２１〜２０２３の動作説明図を示す。
【０１３１】
第１のＬＵＴ２０２１には、入力画像信号を構成する輝度信号が入力され、該輝度信号に対応した輝度ゲイン係数ｊ１を出力する。そのため、第１のＬＵＴ２０２１には、予め輝度信号に対応した輝度ゲイン係数ｊ１ａ、ｊ１ｂ、ｊ１ｃ・・・が記憶されており、輝度信号が入力されたとき該輝度信号に対応した輝度ゲイン係数を輝度ゲイン係数ｊ１として出力するようになっている。
【０１３２】
第２のＬＵＴ２０２２には、入力画像信号を構成する輝度信号が入力され、該輝度信号に対応した輝度ゲイン係数ｊ２を出力する。そのため、第２のＬＵＴ２０２２には、予め輝度信号に対応した輝度ゲイン係数ｊ２ａ、ｊ２ｂ、ｊ２ｃ・・・が記憶されており、輝度信号が入力されたとき該輝度信号に対応した輝度ゲイン係数を輝度ゲイン係数ｊ２として出力するようになっている。
【０１３３】
第３のＬＵＴ２０２３には、入力画像信号を構成する輝度信号が入力され、該輝度信号に対応した輝度ゲイン係数ｊ３を出力する。そのため、第３のＬＵＴ２０２３には、予め輝度信号に対応した輝度ゲイン係数ｊ３ａ、ｊ３ｂ、ｊ３ｃ・・・が記憶されており、輝度信号が入力されたとき該輝度信号に対応した輝度ゲイン係数を輝度ゲイン係数ｊ３として出力するようになっている。
【０１３４】
図１５において、乗算器２０４１は、多段フィルタ回路４０を構成する第１のフィルタ回路４２の出力ＦＯ１と第１のＬＵＴ２０２１からの輝度ゲイン係数ｊ１とを乗算し、乗算結果を加算器２０６に出力する。乗算器２０４２は、多段フィルタ回路４０を構成する第２のフィルタ回路４４の出力ＦＯ２と第２のＬＵＴ２０２２からの輝度ゲイン係数ｊ２とを乗算し、乗算結果を加算器２０６に出力する。乗算器２０４３は、多段フィルタ回路４０を構成する第３のフィルタ回路４６の出力ＦＯ３と第３のＬＵＴ２０２３からの輝度ゲイン係数ｊ３とを乗算し、乗算結果を加算器２０６に出力する。
【０１３５】
加算器２０６は、乗算器２０４１〜２０４３の各乗算結果を加算し、加算結果を補正信号ＶＡとして出力する。
【０１３６】
以上のように、実施形態２における画像処理部は、画像信号の輝度成分から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する多段フィルタ回路４０を含み、輝度信号補正量算出回路２００は、多段フィルタ回路４０の出力ごとに設けられ補正前の輝度成分のレベルに対応したゲインを出力する複数のテーブルと、多段フィルタ回路４０の出力ごとに設けられ多段フィルタ回路４０の出力と上記の複数のテーブルを構成する各テーブルの出力とを乗算する複数の乗算器と、複数の乗算器の乗算結果を加算する加算器とを含み、加算器の出力を輝度成分の補正量として算出することができる。
【０１３７】
このような実施形態２によれば、実施形態１と同様に、輝度信号のみならず、該輝度信号に連動して色差信号を補正することができる。これにより、輝度信号の補正量に応じて各画素の色度が変化して画面の全体的な色の傾向が変化するという事態を回避でき、画像のディテールを表現する場合に画面全体の色の傾向を維持できるようになる。また、図１４に示すテスト画像を入力した場合、実施形態１と同様に、所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示することになる。
【０１３８】
また、実施形態２によれば、実施形態１と比較して、輝度信号補正量算出回路に内蔵される乗算器の数を減らすことができるので、低消費電力化及び低コスト化が可能となる。
【０１３９】
〔実施形態３〕
実施形態２における輝度信号補正量算出回路２００が、図１５に示すように、第１〜第３のＬＵＴ２０２１〜２０２３と、乗算器２０４１〜２０４３と、加算器２０６とを有し、第１〜第３のＬＵＴ２０２１〜２０２３からの輝度ゲイン係数を用いた乗算器の乗算結果を加算する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１４０】
図１７に、本発明に係る実施形態３における輝度信号補正量算出回路２５０の構成例のブロック図を示す。例えば実施形態１における輝度信号補正量算出回路５０に代えて、図１７に示す輝度信号補正量算出回路２５０が図４の画像処理部３０に内蔵される。
【０１４１】
輝度信号補正量算出回路２５０は、ＬＵＴ２５２を含む。この輝度信号補正量算出回路２５０は、ＬＵＴ２５２からの出力を補正信号ＶＡとして出力する。
【０１４２】
図１８に、図１７のＬＵＴ２５２の動作説明図を示す。
【０１４３】
ＬＵＴ２５２には、入力画像信号を構成する輝度信号と、多段フィルタ回路４０を構成する第１〜第３のフィルタ回路４２〜４４の各フィルタ回路の出力ＦＯ１〜ＦＯ３が入力され、輝度信号と各フィルタ回路の出力との組み合わせに対応した補正量を出力する。この補正量が、補正信号ＶＡとして出力される。そのため、ＬＵＴ２５２には、予め輝度信号と各フィルタ回路の出力ＦＯ１〜ＦＯ３との組み合わせに対応した補正量ＶＡａ、ＶＡｂ、・・・、ＶＡｃ、ＶＡｄ、ＶＡｅ、・・・が記憶されており、輝度信号及び各フィルタ回路の出力が入力されたとき、これらの組み合わせに対応した補正量を出力するようになっている。
【０１４４】
以上のように、実施形態３における画像処理部は、画像信号の輝度成分から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する多段フィルタ回路（広義には信号抽出回路）４０を含み、輝度信号補正量算出回路２５０は、多段フィルタ回路４０の出力と補正前の輝度成分のレベルとに対応した輝度成分の補正量を出力するテーブルを含むことができる。そして、このテーブルが出力する補正量を補正信号ＶＡとして出力する。
【０１４５】
実施形態３によれば、実施形態１又は実施形態２と同様に、輝度信号のみならず、該輝度信号に連動して色差信号を補正することができる。これにより、輝度信号の補正量に応じて各画素の色度が変化して画面の全体的な色の傾向が変化するという事態を回避でき、画像のディテールを表現する場合に画面全体の色の傾向を維持できるようになる。また、図１４に示すテスト画像を入力した場合、実施形態１又は実施形態２と同様に、所与の空間周波数帯域の所与の輝度レベル範囲において輝度の交流成分が不均一である画像を表示することになる。
【０１４６】
また、実施形態３によれば、実施形態１又は実施形態２と比較して、輝度信号補正量算出回路に内蔵される乗算器及び加算器を無くすことができるので、大幅な低消費電力化及び低コスト化が可能となる。
【０１４７】
以上、本発明に係る画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及び画像表示方法を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１４８】
（１）上記の各実施形態では、画像表示装置としてプロジェクタを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る画像表示装置は、液晶表示装置やプラズマディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置等の画像表示を行う装置全般に適用できる。
【０１４９】
（２）上記の各実施形態では、光変調素子として透過型の液晶パネルを用いたライトバルブを用いるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調素子として、例えばＤＬＰ（Digital Light Processing)（登録商標）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon)等を採用してもよい。
【０１５０】
（３）上記の各実施形態では、光変調素子として、いわゆる３板式の透過型の液晶パネルを用いたライトバルブを例に説明したが、単板式の液晶パネルや２板又は４板式以上の透過型の液晶パネルを用いたライトバルブを採用してもよい。
【０１５１】
（４）上記の各実施形態では、１画素を３つの色成分のサブ画素で構成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１画素を構成する色成分数が２、又は４以上であってもよい。
【０１５２】
（５）上記の各実施形態において、本発明を、画像処理装置、画像表示装置、画像処理方法及び画像表示方法として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記の画像処理装置や画像表示装置を含む画像表示システムであってもよい。或いは、例えば、本発明を実現するための画像処理装置の処理方法（画像処理方法）、又は本発明を実現するための画像表示装置の処理方法（画像表示方法）の処理手順が記述されたプログラムや、該プログラムが記録された記録媒体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明に係る実施形態１における画像表示システムの構成例のブロック図。
【図２】図１の画像処理部において行われる階調補正処理の説明図。
【図３】図１の画像処理部の動作説明図。
【図４】図１の画像処理部のハードウェア構成例のブロック図。
【図５】図４の多段フィルタ回路の構成例のブロック図。
【図６】図４の輝度信号補正量算出回路の構成例のブロック図。
【図７】図６の重み付け算出回路の動作説明図。
【図８】図６の輝度ゲイン算出回路の動作説明図。
【図９】図４の色差ゲイン算出回路の構成例のブロック図。
【図１０】図９の色差ゲイン算出回路の動作例の説明図。
【図１１】実施形態１における画像処理部の輝度信号の補正処理例のフロー図。
【図１２】実施形態１における画像処理部の色差信号の補正処理例のフロー図。
【図１３】図１の投射部の構成例の図。
【図１４】実施形態１におけるテスト画像を模式的に示す図。
【図１５】本発明に係る実施形態２における輝度信号補正量算出回路の構成例のブロック図。
【図１６】図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）、図１６（Ｃ）は図１５の第１〜第３のＬＵＴの動作説明図。
【図１７】本発明に係る実施形態３における輝度信号補正量算出回路の構成例のブロック図。
【図１８】図１７のＬＵＴの動作説明図。
【図１９】従来の階調補正処理の説明図。
【符号の説明】
【０１５４】
１０…画像表示システム、  ２０…プロジェクタ、  ３０…画像処理部、
３２，７０…ラインメモリ、  ４０…多段フィルタ回路、  ４２…第１のフィルタ回路、
４４…第２のフィルタ回路、  ４６…第３のフィルタ回路、
５０，２００，２５０…輝度信号補正量算出回路、  ５２…重み付け算出回路、
５４１〜５４３，５８，２０４１〜２０４３，Ｍ１…乗算器、
５５，２０６，Ａ１…加算器、  ５６…輝度ゲイン算出回路、
６０…輝度信号補正回路、  ８０…色差ゲイン算出回路、  ８２…色差信号調整回路、
８４…調整パラメータ記憶部、  ９０…色差信号補正回路、  １００…投射部、
１１０…光源、  １１２，１１４…インテグレータレンズ、
１１６…偏光変換素子、  １１８…重畳レンズ、
１２０Ｒ…Ｒ用ダイクロイックミラー、  １２０Ｇ…Ｇ用ダイクロイックミラー、
１２２，１４８，１５０…反射ミラー、  １２４Ｒ…Ｒ用フィールドレンズ、
１２４Ｇ…Ｇ用フィールドレンズ、  １３０Ｒ…Ｒ用液晶パネル、
１３０Ｇ…Ｇ用液晶パネル、  １３０Ｂ…Ｂ用液晶パネル、
１４０…リレー光学系、  １４２，１４４，１４６…リレーレンズ、
１６０…クロスダイクロイックプリズム、  １７０…投射レンズ、
２０２１…第１のＬＵＴ、  ２０２２…第２のＬＵＴ、  ２０２３…第３のＬＵＴ、
２５２…ＬＵＴ、  ＦＯ１〜ＦＯ３…フィルタ回路の出力、
Ｇ１…輝度ゲイン算出手段、  Ｌ１…信号抽出手段、  ＳＣＲ…スクリーン、
Ｙ，Ｙ１…輝度信号、  Ｕ，Ｕ１，Ｖ，Ｖ１…色差信号
【図１】
2010063064.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２】
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【図１４】
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【図１９】
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