(57)【要約】【課題】スクリーン上で拡がる画像部分をキーストン歪み補正では映像のリニアリティを維持しながら圧縮または拡大する方向に形状補正するが、その圧縮率に応じ部分的にモアレなどの信号の折り返し成分に起因した画質低下が生じる。【解決手段】フィルタ処理部２ａにおいて、ＬＣＤパネル３に表示された画像を外部のスクリーン１０１に投射するときのスクリーンに対する当該投射の角度と、画像内位置情報とにもとづいて、映像信号として順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更し、フィルタ処理を行う。これにより画像内位置に応じて折り返し成分の抑制または除去される。【選択図】  図１
2005012561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示部に表示する画像を生成する画像処理装置であって、
前記画像表示部に表示された画像を外部の投射面に投射するときの前記投射面に対する当該投射の角度と、画像内位置情報とにもとづいて、順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更し、フィルタ処理を行うフィルタ処理部を
有する画像処理装置。
【請求項２】
前記フィルタ処理部が、
投射時に前記投射面上で画像が拡がる前記画像内位置ほど狭い通過帯域となるフィルタ係数を順次出力するフィルタ係数部と、
順次入力されるフィルタ係数に応じた通過帯域で、入力される複数の画素データにフィルタ演算を施すフィルタ演算部と、
を含む請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記フィルタ係数部は、通過帯域を変更するポイントとなる画素のフィルタ係数を画像の鉛直と水平の方向それぞれで所定の画素間隔で定め、当該画素間の他の画素に対応したフィルタ係数を鉛直と水平の方向それぞれで補間演算により求める
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記投射の角度と前記画像内位置情報に応じたパラメータとして前記投射面上の輝度値を用いる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記投射の角度と前記画像内位置情報に応じたパラメータの設定値と、前記投射の角度との関係を示すテーブルを有し、
前記フィルタ処理部は、前記投射の角度が設定されたときに、当該設定された投射の角度に対応した前記パラメータの設定値を前記テーブルから読み出し、読み出した前記パラメータの設定値に応じた通過帯域で前記フィルタ処理を行う
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記フィルタ処理部は、前記投射の角度が設定されたときに、前記投射の角度と前記画像内位置情報に応じたパラメータの設定値と、前記投射の角度との関係を示す関数により前記パラメータの設定値を求め、求めた前記パラメータの設定値に応じた通過帯域で前記フィルタ処理を行う
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
入力した画像に処理を施し、画像表示部に表示する画像を生成する画像処理方法であって、
前記画像表示部に表示された画像を外部の投射面に投射するときの前記投射面に対する当該投射の角度と、画像内位置情報とにもとづいて、順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更し、フィルタ処理を行うフィルタ処理ステップを
含む画像処理方法。
【請求項８】
前記フィルタ処理ステップが、
投射時に前記投射面上で画像が拡がる前記画像内位置ほど狭い通過帯域となるフィルタ係数を順次出力するステップと、
順次入力されるフィルタ係数に応じた通過帯域で、入力される複数の画素データにフィルタ演算を施すステップと、
を含む請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記フィルタ係数を出力するステップでは、通過帯域を変更するポイントとなる画素のフィルタ係数を画像の鉛直と水平の方向それぞれで所定の画素間隔で定め、当該画素間の他の画素に対応したフィルタ係数を鉛直と水平の方向それぞれで補間演算により求める
請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記投射の角度と前記画像内位置情報に応じたパラメータとして前記投射面上の輝度値を用いる
請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
前記投射の角度と前記画像内位置情報に応じたパラメータの設定値と、前記投射の角度との関係を示すテーブルを作成するステップと、
前記投射の角度を設定するステップと、をさらに含み、
前記フィルタ処理ステップでは、前記設定された投射の角度に対応した前記パラメータの設定値を前記テーブルから読み出し、読み出した前記パラメータの設定値に応じた通過帯域で前記フィルタ処理を行う
請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項１２】
前記投射の角度を設定するステップをさらに含み、
前記フィルタ処理ステップでは、前記設定された投射の角度と前記画像内位置情報に応じたパラメータの設定値と、前記投射の角度との関係を示す関数により前記パラメータの設定値を求め、求めた前記パラメータの設定値に応じた通過帯域で前記フィルタ処理を行う
請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項１３】
画像表示部と、前記画像表示部に表示された表示画像を、光を利用して外部の投射面に投射する投射手段と、を有する画像投射装置であって、
前記画像表示部に表示された画像を前記投射手段によって外部の投射面に投射するときの前記投射面に対する当該投射の角度と、画像内位置情報とにもとづいて、順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更し、フィルタ処理を行うフィルタ処理部を
有する画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルなどの画像表示部に表示する画像を生成する画像処理装置および画像処理方法、ならびに、画像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるプロジェクターと称される画像投射装置は、画像表示部、たとえばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）パネルを有している。画像表示部に画像を表示させ、その画像を外部のスクリーンなどの投射面に投影する。このとき、スクリーンに対するプロジェクターからの画像の投射角度が斜めであると、本来、矩形状であるはずの画像がスクリーン上で台形状に歪む。
このため、スクリーン上の画像の台形歪みを補正するいわゆるキーストン歪み補正機能を備えた液晶プロジェクターが知られている。
【０００３】
鉛直または水平のキーストン歪み補正では、スクリーン上の投影画像と逆方向に意図的に歪ませた画像を液晶パネル上で生成する。正矩形の入力画像を意図的に歪ませる画像変換は、通常、プロジェクターが有する画素数変換機能を利用して行う。たとえば、鉛直のキーストン歪み補正では、元画像の１フレーム内の単数または複数の水平ラインデータに対して、補間処理や間引き処理をディジタル的に施すことにより台形歪みの逆変換を実行する。
【０００４】
たとえば図１２（Ａ）に示すように、スクリーン１０１に向かって斜め左下にプロジェクター１を配置し、その位置からスクリーン１０１に画像を投射した場合、スクリーン１０１上では水平方向と鉛直方向の歪みが合成され投影画像が複雑に歪む。図１２（Ａ）では、この歪み画像の形状を、スクリーン１０１上の斜線を含む画像形状で表している。この歪み画像を正矩形の形状に補正するには、鉛直と水平の両方向でキーストン歪み補正を行う必要がある。このキーストン歪み補正では、歪みを表すアドレス群を生成し、生成したアドレス群にもとづいた位置に補間演算により新たな画素データを生成する処理を実行する方法がとられる。その結果、図１２（Ｂ）に示す入力画像を元に、ＬＣＤパネル上で図１２（Ｃ）に示すように変形された表示画像が生成される。
【０００５】
このような画素の補間演算では、画素データを生成すべきアドレス点（以下、補間アドレス点という）の周囲に存在する元画像の画素データを水平と鉛直でそれぞれ複数個用いる必要があり、２次元の補間演算が必要となる。この演算には、２次元の補間フィルタを用いることもできるが、一般的には、演算規模、メモリのビット幅の制約、設定の自由度などの理由から鉛直、水平に独立な２つの１次元の補間フィルタを用いる。たとえば、最初に鉛直の１次元の補間フィルタに元画像データを通し、これにより生成された補間データを、さらに水平の１次元の補間フィルタに通すことにより、新たな画素データを生成する。
【０００６】
図１３に、４タップのフィルタによる畳み込み演算で１つの画素データを生成する１次元の補間演算例を示す。
補関係数は補間位置と画素データとの距離で決まるので、このときのｘ軸方向の距離の関数ｈ（ｘ）により、それぞれの位相に対する補間係数（フィルタ係数）を表すことができる。よって、このときの図示した補間点Ｑの画素データｑは、元画素データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて式（１）に示す畳み込み演算で表すことができる。
【０００７】
【数１】
2005012561.tif 000003
実際には補間関数ｈ（ｘ）については様々なものが考えられ、補間フィルタの特性を変えることで画質も変えることができる。
【０００８】
ところで、このような補間処理によりキーストン歪み補正を行った画像に対し、プロジェクターの光学特性に起因した画質の部分的な品位低下を補償する技術として、キーストン歪み補正後の画像に、さらにフィルタ処理を施す技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００３−３２５８０号公報（第６頁、第６図など）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、画像データの補間処理を行う場合に、補間される画像データ信号が本来もっている信号帯域を考慮する必要がある。とくに画像表示部分の解像度が変わるような場合には、画像が本来もっている信号帯域を十分に表現できない場合がある。つまり、入出力の解像度の違いを考慮して補間フィルタの帯域制限を設定しなくては信号の折り返し成分が生じてしまう。これは画像上にジャギー（ｊａｇｇｙ）やモアレ（ｍｏｉｒｅ）を生じさせる原因となり、画質の劣化をもたらすことになる。
【００１１】
補間処理は通常、プロジェクターが本来もっている画素数変換機能を利用することは前にも述べたが、単に矩形画像の解像度を変換して新たな矩形画像を生成する解像度変換処理では、入出力の解像度が決まれば画像のどの部分でも縮小率や拡大率は一様なので、画像部位に関係なく画面全体に一定の帯域制限を行うだけでよかった。
【００１２】
しかし、キーストン歪み補正を行うときの補間処理では、スクリーン上で歪む画像と逆の歪み画像を生成するものであり、本来矩形であった画像を意図的に歪ませる処理である。そのため、画像の一部が圧縮され、あるいは拡大される処理となることから、ジャギーやモアレの生じ方が画面の場所によって異なる。以下、このキーストン歪み補正後の画像におけるモアレを例として、この現象を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１４は、スクリーンに向かって左斜め下から投射する場合のキーストン歪み画像を補正するために、ＬＣＤパネル上で意図的に歪ませた画像（以下、歪み補正画像という）を示す。
前述した図１２（Ａ）のように画像を投射した場合、キーストン歪み補正を行わない場合、スクリーン１０１に投射された投影画像は、プロジェクター１からの距離にしたがって光が拡がっていくために、「補正前の投影画像範囲」に示すようにスクリーン上の位置によって映像の拡がり具合が異なっている。このようなキーストン歪みを補正するためのＬＣＤパネル上の歪み補正画像は、図１４に示すように逆に歪ませた画像となり、投射時にスクリーンまでの距離の違いによって補正する量も異なっている。このように変形されたキーストン歪み補正画像は、スクリーンに対して右上の向きに投射するものであるため、画像右上部がもっとも縮小され、左下部があまり縮小されないことになる。つまり画像内位置によって縮小率が異なっている。
【００１４】
図１５（Ｃ）に、図１２（Ａ）と同じようにスクリーンに向かって斜め左下の位置から投射した場合のスクリーン上の投影画像を示す。なお、ここでは図１５（Ａ）に示すような、水平方向の間隔が順次異なる縦のラインパターンを有する入力画像を用いている。
キーストン歪み補正処理は、補間関数を用いたフィルタ処理によって画像を変形し所望の形状を作り出す処理であるが、そこで用いるフィルタの帯域制限は一定であるために、このように画像位置の違いによって縮小率が異なるものに対しては、投影画像内で信号成分の周波数特性のバランスが崩れてしまう。
【００１５】
一方、スクリーンに向かって斜め右下位置から同じ画像を投射した場合の投影画像を図１５（Ｂ）に示す。この場合のＬＣＤパネル上の表示画像はとくに図示しないが、左上の隅側がもっとも圧縮率が高い。
この図１５（Ｂ）と図１５（Ｃ）とを比較すると、映像信号の折り返し成分が異なって表れていることがわかる。つまり、左右対称で同じ角度の投射を行った場合では、それぞれでモアレの程度が異なっている。
【００１６】
また、信号の折り返しがないようにすべての領域で一様に十分強いローパスフィルタをかけて帯域を落とすことも考えられるが、この場合、必要以上に帯域制限を行ってしまうことになり、画質という面から考えると好ましくない。
【００１７】
なお、前記した特許文献１には、このようなモアレなどの信号の折り返し成分に起因した画質低下には言及されていない。特許文献１には、光学系の焦点ずれ量が異なることが原因でスクリーン上の位置によってピントボケが生じ、これを補正するためキーストン歪み補正後の画像信号をハイパスフィルタに通すことによってシャープネスの調整を行う技術が開示されている。
【００１８】
本発明の目的は、モアレなどの信号の折り返し成分に起因した画質低下を防止するために、ＬＣＤパネルなどの画像表示部に表示する画像を補正することができる画像処理装置およびその方法、ならびに、画像投射装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理装置は、画像表示部に表示する画像を生成する画像処理装置であって、前記画像表示部に表示された画像を外部の投射面に投射するときの前記投射面に対する当該投射の角度と、画像内位置情報とにもとづいて、順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更し、フィルタ処理を行うフィルタ処理部を有する。
前記フィルタ処理部が、好適に、投射時に前記投射面上で画像が拡がる前記画像内位置ほど狭い通過帯域となるフィルタ係数を順次出力するフィルタ係数部と、順次入力されるフィルタ係数に応じた通過帯域で、入力される複数の画素データにフィルタ演算を施すフィルタ演算部と、を含む。
さらに好適に、前記フィルタ係数部は、通過帯域を変更するポイントとなる画素のフィルタ係数を画像の鉛直と水平の方向それぞれで所定の画素間隔で定め、当該画素間の他の画素に対応したフィルタ係数を鉛直と水平の方向それぞれで補間演算により求める。
【００２０】
本発明に係る画像処理方法は、入力した画像に処理を施し、画像表示部に表示する画像を生成する画像処理方法であって、前記画像表示部に表示された画像を外部の投射面に投射するときの前記投射面に対する当該投射の角度と、画像内位置情報とにもとづいて、順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更し、フィルタ処理を行うフィルタ処理ステップを含む。
前記フィルタ処理ステップが、好適に、投射時に前記投射面上で画像が拡がる前記画像内位置ほど狭い通過帯域となるフィルタ係数を順次出力するステップと、順次入力されるフィルタ係数に応じた通過帯域で、入力される複数の画素データにフィルタ演算を施すステップと、を含む。
さらに好適に、前記フィルタ係数を出力するステップでは、通過帯域を変更するポイントとなる画素のフィルタ係数を画像の鉛直と水平の方向それぞれで所定の画素間隔で定め、当該画素間の他の画素に対応したフィルタ係数を鉛直と水平の方向それぞれで補間演算により求める。
【００２１】
このように構成された画像処理装置および画像処理方法によれば、フィルタ処理部に（あるいは、フィルタ処理ステップで）、投射の角度と画像内位置情報とがあらかじめ入力され、あるいは、あらかじめ保持されている。画像表示部に出力すべき画像が当該フィルタ処理部に入力されると、この画像に対しフィルタ処理が実行される。このとき、上記投射の角度と画像内位置情報とにもとづいて、順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更する。通過帯域の変更は、投射時に前記投射面上で画像が拡がる前記画像内位置ほど狭い通過帯域となるフィルタ係数の選択により行う。この通過帯域を変更する画像内位置としては、すべての画素としてもよいが、より望ましい方法としては、画像の鉛直と水平の方向それぞれで所定の画素数の間隔でフィルタ係数を定め、その間の他の画素に対応したフィルタ係数を鉛直と水平のそれぞれで補間演算により求める。これにより、当該フィルタ処理部からは、投射時に前記投射面上で画像が拡がる前記画像内位置ほど狭い通過帯域となるようにフィルタリングされた画像が、画像表示部に表示されるべく出力される。この表示画像の投射時に余り拡がらず、圧縮などがほとんど施されない部分については、ほとんどフィルタリングされていない。また、投射時に大きく拡がり、たとえば圧縮が強くかけられる部分については帯域が狭くなるようなフィルタリングがかけられ、その結果、モアレまたはジャギーを起こすような高域の成分が除去されたものとなる。
【００２２】
本発明に係る画像投射装置は、画像表示部と、前記画像表示部に表示された表示画像を、光を利用して外部の投射面に投射する投射手段と、を有する画像投射装置であって、前記画像表示部に表示された画像を前記投射手段によって外部の投射面に投射するときの前記投射面に対する当該投射の角度と、画像内位置情報とにもとづいて、順次入力される画素データの通過帯域を当該画素データに対応する画像内位置ごとに変更し、フィルタ処理を行うフィルタ処理部を有する。
【００２３】
このように構成された画像投射装置では、上述した画像処理装置と同様にして部分的に帯域補正がされた画像が画像表示部に出力され、その表示面に表示される。その後、光を利用した投射によって、この表示画像が外部の投射面、たとえばスクリーンの面に投影される。上記帯域補正の結果、投射面上では輝度差がある細かなパターンが存在してもモアレやジャギーのない投影画像が表示される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像処理装置、画像処理方法および画像投射装置の実施の形態を、フロントプロジェクション型の液晶プロジェクターを例に、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１に、プロジェクターの基本構成を示す。
プロジェクター１は、映像信号（入力画像信号）に種々の信号処理を施す回路および各種駆動系の回路を含む回路部２を有する。回路部２は、信号処理回路内の一部に、入力した映像信号の信号帯域を画像内位置に応じて補正するフィルタ処理部２ａと、画素数変換の機能を利用した画素データの補間により投影画像の歪み補正を行う歪み補正回路２ｂとを有する。
プロジェクター１は、歪み補正回路２ｂから出力された表示画像３ａを表示する画像表示部３、たとえばＬＣＤパネルを有する。また、プロジェクター１は、表示画像３ａを外部に投射するための光源を含む投光部４と、各種レンズを含む光学部５とを有する。ＬＣＤパネル３は透過型と反射型のいずれでもよいが、いずれにしても表示画像３ａが、光学部５を通ってほぼ鉛直の投射面、たとえばスクリーン１０１に投影画像１０１ａとして映し出される。ＬＣＤパネル３はＲＧＢの色ごとに３つ設け、色ごとの画像が光学部５で合成される。
【００２６】
プロジェクター１は、さらに、ＬＣＤパネル３とスクリーン１０１との相対的な関係を示す相対関係データを取得する手段（以下、相対関係取得部）６を有する。相対関係取得部６は、外部から相対関係データを入力する入力部、ボタンなどの外部操作手段、想定される相対関係データをあらかじめ記憶したＲＯＭなどの記憶手段、あるいは、相対関係を自ら検出する手段など、種々の形態がある。相対関係取得部６は、たとえば、少なくとも画像のスクリーン１０１までの距離、および、光学部５の光軸とスクリーン面とのなす角度を取得する。相対関係データは、フィルタ処理部２ａのフィルタ係数部２ｄと、歪み補正回路２ｂとに供給される。
【００２７】
歪み補正回路２ｂは、入力される相対関係データにもとづいて歪み画像のアドレス（補間アドレス）を生成し、この補間アドレスと所望の正矩形の画像のアドレスとの対応関係にもとづいて、補間処理により新たな画素データを生成する。このとき１つの画素データの生成に用いるべき元画像の複数Ｎ個の画素データが上記対応関係から求まり、また、フィルタ係数セットを生成して、これら元画像のＮ個の画素データとフィルタ係数セットを、Ｎタップのフィルタに入力する。これにより投射面上で歪みがキャンセルされるように逆方向に歪んだ画像が、当該歪み補正回路２ｂから出力される。
【００２８】
本実施の形態では、歪み補正回路２ｂを行うフィルタのほかに、その前置フィルタ（後置フィルタでも可）としてフィルタ処理部２ａが設けられている。フィルタ処理部２ａは、投射時にスクリーン１０１上で投影画像が拡がる画像内位置ほど狭い通過帯域となるフィルタ係数を順次出力するフィルタ係数部２ｄと、順次入力されるフィルタ係数に応じた通過帯域で、入力される複数の画素データにフィルタ演算を施すフィルタ演算部２ｃとを有する。このフィルタ処理の目的は、画像の圧縮率または拡大率が大きな部分ほど映像信号の通過帯域を狭くすることにより、モアレあるいはジャギーなどの高周波の折り返し成分の影響を低減または防止することである。この帯域補正の詳細は後述する。
【００２９】
上記フィルタ係数部２ｄとしては、ＣＰＵまたはマイクロコンピュータなどの手段によりその都度フィルタ係数を演算により求める手段であってもよい。また、フィルタ係数部２ｄとして、あらかじめ演算されたフィルタ係数を、相対関係データに対応させて保持した記憶手段であってもよい。フィルタ係数を求める際に画像の圧縮率または拡大率に比例または反比例したパラメータが必要になる。このパラメータとして、たとえば歪み補正まえの画像をＬＣＤパネルに表示させて投射したときのスクリーン上での輝度値を用いることができる。歪み補正をしない場合にスクリーン上で拡がる画像部分ほど、歪み補正をする場合に画像が補正される程度（この場合、圧縮率）が高いことを勘案すると、このような輝度値を、画像の圧縮率に対応するパラメータとして用いることができる。
【００３０】
輝度値は、実測により求めたものでもよいし、計算により求めたものでもよい。実測による場合、たとえば当該プロジェクターの出荷時に、スクリーンに対する投射方向の角度を種々変えながら、たとえば推奨の観賞位置（通常、スクリーンに向かって正面位置）から輝度を実測する。輝度測定は、輝度計を用いてもよいし、リファレンスとなる高精度カメラから画像を取り込んで、その撮像データの解析により行ってもよい。
計算による場合は、投射角度に対する輝度値（または輝度値をパラメータとして含む補正係数）を関数化してプログラム中の関数演算により、与えられた投射角度に対する輝度値（または補正係数）を逐次出力する形式でもよい。また、投影画像の所定の箇所ごとの画素における広がり面積を計算し、その逆数の相対値を輝度測定値の代わりに用いてもよい。
【００３１】
前述したキーストン歪み補正時の画素数変換はスケーリングとも呼ばれるが、この処理では画素の補間演算が行われる。補間演算は、たとえば、イメージプロセッサと称される画像処理回路内に、スケーラと呼ばれる回路ブロックを内蔵させることにより実現される。したがって、スケーラを有する場合、画像の圧縮率または拡大率に応じたフィルタ処理の機能もスケーラ内にあらかじめもたせておくことが望ましい。
【００３２】
図２は、回路部に含まれる画像処理回路、すなわちイメージプロセッサとその周辺の回路ブロックの一構成例を示す図である。
図解した画像処理回路は、コムフィルタ（Ｃｏｍｂ  Ｆｉｌｔｅｒ）２１、クロマデコーダ（Ｃｈｒｏｍａ  Ｄｅｃｏｄｅｒ）２２、セレクトスイッチ（ＳＷ）２３、アナログ−ディジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ）２４、イメージプロセッサ（Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２５、ＳＤＲＡＭなどからなる画像メモリ２６、および、ＣＰＵ２７を有する。このうち、イメージプロセッサ２５とＣＰＵ２７が、画像変換の機能を実現するための具体的構成例に該当する。なお、これらの画像メモリ２６やＣＰＵ２７の機能をイメージプロセッサ２５内に内蔵させてもよい。
【００３３】
図解した画像処理回路は、コンポジットビデオ信号（以下、Ｖｉｄｅｏ信号）、Ｙ／Ｃ信号、ＲＧＢ信号のいずれの映像信号にも対応している。Ｖｉｄｅｏ信号はコムフィルタ２１に、Ｙ／Ｃ信号はクロマデコーダ２２に、ＲＧＢ信号はセレクトスイッチ２３に、それぞれ入力される。いま、Ｖｉｄｅｏ信号が入力されている場合を考えると、コムフィルタ２１でＹ／Ｃ信号に変換され、続くクロマデコーダ２２でＹＵＶ信号に変換される。セレクトスイッチ２３によって選択された信号がＡ／Ｄ２４により変換されてディジタル信号になる。この信号がイメージプロセッサ２５に入力され、所望の信号処理が行われる。このとき、イメージプロセッサ２５の処理がＣＰＵ２７により制御され、処理中に、適宜画像メモリ２６が使用される。所望の信号処理が行われたあとは、処理後の信号が画像表示部、たとえばＬＣＤパネル３に送られ、この信号にもとづいてＬＣＤパネル３に、投射する画像が表示される。
【００３４】
図３に、イメージプロセッサ内部の回路ブロックの一構成例を示す。
イメージプロセッサ２５は、前述したフィルタ処理部２ａ、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｌａｃｅ−Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ）変換部２５１、スケーラ２５２、ＣＰＵインターフェース２５３、メモリ制御部２５４、および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２５５を有する。フィルタ処理部２ａは、図１に示すフィルタ演算部２ｃを構成する水平方向（Ｈ）フィルタ２ｃｈと垂直方向（Ｖ）フィルタ２ｃｖ、ならびに、輝度値などの帯域の程度を表すパラメータを式内に含む所定の補正係数の設定値（および補間値）Ｌをもとにフィルタ係数を生成または保持するフィルタ係数部２ｄを有する。また、スケーラ２５２は、図１に示す歪み補正回路２ｂを構成するフィルタ演算部２５６、係数発生部２５７、および、アドレス発生部２５８を有する。
【００３５】
なお、本構成例では、フィルタ処理部２ａを歪み補正回路２ｂの前置フィルタとして配置しているが、フィルタ処理部２ａとスケーラ２５２との位置を入れ替えて、後置フィルタとしてもよい。また、フィルタ演算部を水平と垂直の２つのフィルタ２ｃｈ，２ｃｖで構成しているが、１つのフィルタから構成してもよい。また、フィルタ係数部２ｄをハードウエアとして用いているように図示しているが、フィルタ係数部２ｄをＣＰＵ２７（図２）に格納されたプログラムによりソフトウエアとして実現することもできる。もちろん、水平と垂直の２つのフィルタ２ｃｈ，２ｃｖを含めてフィルタ処理部２ａ全体をソフトウエアで実現することも可能である。なお、ＣＰＵ２７は、フィルタ処理部２ａを含め当該イメージプロセッサ２５内のすべての構成を制御するものとする。
【００３６】
イメージプロセッサ２５に入力された映像信号はＩＰ変換部２５１に送られ、ここでインターレース信号がプログレッシブ化される。この処理では画像メモリ２６を用いるが、メモリインターフェースとしてのメモリ制御部２５４にＩＰ変換部２５１が接続されることによって、ＩＰ変換部２５１は画像メモリ２６との間で画像データのやり取りを行う。
プログレッシブ化された信号は、まず、フィルタ処理部２ａに送られ、ここで帯域補正が施されたのち、スケーリング処理を行うためにスケーラ２５２に送られる。スケーラ２５２の内部では、歪み補正に必要なアドレスをアドレス発生部２５８で生成する。フィルタ係数を係数発生部２５７で発生させ、発生させたフィルタ係数をフィルタ演算部２５６に供給する。フィルタ演算部２５６が、与えられたフィルタ係数を用いた補間演算を行い、入力した映像信号が示す元画像が、所定の大きさと形状を有したＬＣＤパネルの画像に変換される。この変換後の画像の信号がＬＣＤパネル３に送られ、スクリーンに投射される。
なお、ＲＯＭ２５５は、この補間演算に用いるフィルタ係数などのデータを保持するが、前記した帯域補正のフィルタ係数を保持する手段として活用してもよい。この場合、フィルタ係数部２ｄは、フィルタ係数のパラメータ（たとえば補正係数の設定値Ｌ）を算出または照合する手段として機能する。なお、補正係数の設定値Ｌごとのフィルタ係数をテーブルでもつ場合は、このＲＯＭ２５５でフィルタ係数部２ｄを置き換えることが可能である。
これら一連の処理を含むイメージプロセッシングを制御するＣＰＵ２７のインターフェース２５３がＩＰ変換部２５１、スケーラ２５２およびＲＯＭ２５５に接続されている。
【００３７】
つぎに、帯域補正の詳細を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
図３に示すフィルタ処理部２ａに画素データが映像信号として入力されると（ステップＳＴ１）、つぎのステップＳＴ２で通過帯域の補正係数Ｌを設定する。このステップは説明の便宜上、この処理フロー内に記載しているが、実際は、処理フローが始まる前にあらかじめ行われる。すなわち、補正係数が参照テーブルに記憶されている場合、補正係数の書き込みが、この補正係数の設定に該当する。この場合、補正係数の書き込みは製品出荷時になされる。また、補正係数がプログラムの手順にしたがって関数パラメータから求められる場合、その算出処理が補正係数の設定に該当する。
【００３８】
いずれの場合でも、補正係数の設定の仕方自体は共通する。この補正係数の設定方法を、つぎに説明する。
ここでは、画面内の部分によって異なる帯域制限を行うために、垂直方向、水平方向に対して任意の間隔で所望の帯域の程度を表す補正係数Ｌの設定を行う。この補正係数Ｌの設定では、帯域の程度とほぼ比例、あるいは、ほぼ反比例、または、多少なりとも相関があるパラメータを用いる。このパラメータは任意であるが、ここでは帯域の程度とほぼ反比例する輝度値を用いる。
ここで、もっとも簡単に、通過帯域の補正係数の設定値Ｌを画像の四隅に設定し、その設定ポイント間の補正係数を補間処理により求める。設定ポイントの間隔は後述しているように、より精密な帯域補正を行うためにもっと細かくしてもよい。
【００３９】
図５に、補正係数の設定ポイントを示す。図５において符号「Ｌ００」、「Ｌ１０」、「Ｌ０１」および「Ｌ１１」は、画像の四隅の画素での通過帯域の程度を表す補正係数である。これらの補正係数は、投射角度（鉛直方向α度、水平方向β度）に対応する固有の値を有し、投射角度の少なくとも一方の角度αまたはβが異なるたびに、新たな値が設定される。これらの補正係数は、測定により求める場合、たとえば、輝度の実測値「ＳＬ００」、「ＳＬ１０」、「ＳＬ０１」および「ＳＬ１１」と、調整係数ｋとを用いてつぎの４つの式（２）で定義される。この補正係数の定義は、画素の圧縮率を大きくすべきスクリーン上で投影画像が拡がる画素ほどスクリーン面での面積が拡大し、その分、輝度が下がるという反比例の関係を利用したものである。
【００４０】
【数２】
2005012561.tif 000004
【００４１】
ここで、輝度の実測値「ＳＬ００」、「ＳＬ１０」、「ＳＬ０１」および「ＳＬ１１」を求める輝度測定では、パネル上で均一の輝度を表示したプロジェクターを所定の角度で投射させる。
このときスクリーン上の投射映像イメージを図６に示す。設定する位置（通常、スクリーン正面の推奨の観賞位置）でスクリーン上の投射映像の輝度値を輝度計またはカメラで測定する。これにより、スクリーン上の投射映像の場所により輝度の相対値が大まかにわかる。上記したように、その輝度相対値の逆数比を各部位の補正係数とする。
【００４２】
つぎに、４ポイントでの補正係数の設定値Ｌ００〜Ｌ１１から、設定ポイント間の画素の通過帯域の補正係数を補間処理により算出する。この補間演算は、図２に示すフィルタ係数部２ｄまたはＣＰＵ２７により実行され、必要に応じて、投射角度ごとにあらかじめＲＯＭ２５５内に格納されるか、そのつど演算される。
【００４３】
通過帯域の補正係数の補間演算方法を図７に示す。ここではもっとも単純に４点の設定値から目的の画素までの距離に応じて線形補間で通過帯域の補正係数を与えている。図７に記載したように、４点の通過帯域の補正係数の設定値を「Ｌ００」、「Ｌ１０」、「Ｌ０１」および「Ｌ１１」とすると、所望位置での補間演算値Ｌ（ｘ，ｚ）は式（３）により与えられる。
【００４４】
【数３】
2005012561.tif 000005
【００４５】
ここで、符号Ｈｄｉｖは水平方向の設定値間隔、Ｖｄｉｖは垂直方向の設定値間隔、ｘはＬＣＤパネルの水平座標、ｚはその垂直座標を示す。
【００４６】
この補間値は、フィルタ処理部が水平と垂直の２方向に同時にフィルタ処理を行う前提であれば式（３）から求まる１種類でよいが、ここでは、フィルタ処理（ローパスフィルタリング）を水平方向と垂直方向について独立して行うことを前提としているため、通過帯域の補正係数の補間値を垂直方向用と水平方向用の２種類を用意する。水平方向の補間値を添え字に「ｈ」をつけてＬｈ００，Ｌｈ０１，Ｌｈ１０，Ｌｈ１１で表すと、座標（ｘ，ｚ）での設定値Ｌｈ（ｘ，ｚ）は式（４）のようになる。また、垂直方向の補間値を添え字に「ｖ」をつけてＬｖ００，Ｌｖ０１，Ｌｖ１０，Ｌｖ１１で表すと、座標（ｘ，ｚ）での設定値Ｌｖ（ｘ，ｚ）は式（５）のようになる。
【００４７】
【数４】
2005012561.tif 000006
【００４８】
【数５】
2005012561.tif 000007
【００４９】
つぎに、これら補間演算による補正係数と前記設定による補正係数をもとにフィルタ係数を算出し、必要に応じて保存し（ステップＳＴ３）、算出したフィルタ係数を用いたフィルタ演算を実行する（ステップＳＴ４）。
【００５０】
以下、フィルタ処理部の構成例とともに、その処理内容を説明する。
図８にＨフィルタ２ｃｈの構成例を、図９にＶフィルタ２ｃｖの構成例を示す。ここで、通過帯域の補正を行う対象の画素データをＤａｔａ（ｘ，ｚ）で表記し、その画素データに対応した補正係数をＬ（ｘ，ｚ）で表記している。
Ｈフィルタ２ｃｈとＶフィルタ２ｃｖのそれぞれが、２つの画素データの遅延器２０１ａおよび２０１ｂと、３つのフィルタ係数の乗算器２０２ａ〜２０２ｃと、乗算結果の加算器２０３とを有する。なお、図８に示す遅延器２０１ａと２０１ｂは画素単位で入力データを遅延させるのに対し、図９に示す遅延器２０１ａと２０１ｂはライン単位で入力データを遅延させることに注意を要する。
【００５１】
まず、入力される映像信号に対し水平方向の帯域補正が施される。
Ｈフィルタ２ｃｈにおいて、補正対象の画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ）が遅延器２０２ａから出力されて乗算器２０２ｂに入力されるタイミングで、映像信号上での位相が水平方向（ｘ方向）に１画素分遅れた隣接画素データＤａｔａ（ｘ＋１，ｚ）が遅延器２０１ａの入力側から乗算器２０２ａに入力され、同じタイミングで、位相がｘ方向に１画素分進んだ隣接画素データＤａｔａ（ｘ−１，ｚ）が遅延器２０１ｂの出力側から乗算器２０２ｃに入力される。
ここで、符号ｘはスクリーンに向かって投影画像の左上側の隅を原点とした水平軸上の座標に対応したＬＣＤパネル上の座標であり、符号ｚはスクリーンに向かって投影画像の左上側の隅を原点とした鉛直軸上の座標に対応したＬＣＤパネル上の座標である。したがって、ＬＣＤパネルの表示面に左から右に画素データが順次表示される場合、１画素分位相が進んだＬＣＤパネル上のｘ座標はスクリーン上の座標系では「ｘ−１」と表記され、１画素分位相が遅れたＬＣＤパネル上のｘ座標はスクリーン上の座標系では「ｘ＋１」と表記されることに注意を要する。
【００５２】
乗算器２０２ｂにより、画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ）にフィルタ係数「１−２＊Ｌ（ｘ，ｚ）」がかけられる。乗算器２０２ａにより画素データＤａｔａ（ｘ＋１，ｚ）にフィルタ係数として補正係数Ｌ（ｘ，ｚ）がかけられ、同様に、乗算器２０２ｃにより画素データＤａｔａ（ｘ−１，ｚ）に補正係数Ｌ（ｘ，ｚ）がかけられる。これらの乗算結果は加算器２０３において加算され出力「Ｏｕｔｐｕｔ」としてつぎのＶフィルタ２ｃｖに入力される。
このフィルタ処理は順次入力される画素データに対し順次実行され、これにより映像信号に水平方向の帯域補正が施される。
【００５３】
Ｖフィルタ２ｃｖにおいては、補正対象の画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ）が遅延器２０２ａから出力されて乗算器２０２ｂに入力されるタイミングで、映像信号上での位相が垂直方向（ｚ方向）に１画素分遅れた隣接画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ＋１）が遅延器２０１ａの入力側から乗算器２０２ａに入力され、同じタイミングで、位相がｚ方向に１画素分進んだ隣接画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ−１）が遅延器２０１ｂの出力側から乗算器２０２ｃに入力される。
前記したＨフィルタの場合と同様、このＶフィルタにおいても、乗算器２０２ｂにより画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ）にフィルタ係数「１−２＊Ｌ（ｘ，ｚ）」がかけられ、乗算器２０２ａにより画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ＋１）にフィルタ係数「Ｌ（ｘ，ｚ）」がかけられ、乗算器２０２ｃにより画素データＤａｔａ（ｘ，ｚ−１）にフィルタ係数「Ｌ（ｘ，ｚ）」がかけられる。これらの乗算結果は加算器２０３により加算され、出力「Ｏｕｔｐｕｔ」が得られる。このフィルタ処理は順次入力される画素データに対し順次実行され、その結果、加算器２０３の出力信号は、当該フィルタ処理部に入力された映像信号に水平と垂直の双方向で帯域補正が施されたものとなる。
【００５４】
以上の帯域補正のためのフィルタ演算を式で表すと、水平方向のフィルタ演算が次式（６）、垂直方向のフィルタ演算が式（７）のようになる。ただし、水平と垂直のフィルタ演算は、その順序を入れ替えてもよい。そのため、式（６）と（７）では、それぞれのフィルタに入力される画素データは、画像入力データもしくは垂直フィルタ処理後の画素データ、水平フィルタ処理後の画素データのいずれでもよい。
【００５５】
【数６】
2005012561.tif 000008
【００５６】
つぎのステップＳＴ５で帯域補正後の画素データを、図１および図３に示す歪み補正回路２ｂに順次出力させる。
これら一連の処理ステップＳＴ１〜ＳＴ５は、プロジェクターが起動状態にあり映像信号の入力がある場合にステップＳＴ６の判断が「Ｎｏ」となっている限り、繰り返される。プロジェクターの起動が停止され、あるいは、処理すべき映像信号が入力されなくなると、ステップＳＴ６の判断が「Ｙｅｓ」となり当該処理全体が終了する。
【００５７】
このような帯域補正を所定の間隔の画素ごとに実行させることによって、図６に示すように、歪み補正まえの投影画像で拡がりの程度が大きく画面が暗くなっている部分ほど、通過帯域を狭くしたローパスフィルタを通すことによって帯域を制限し、モアレやジャギーの原因となる高周波の折り返し成分を抑制または除去することができる。
言い換えると、これまで斜め投射時のキーストン歪み補正を行うと、画像のもつ信号帯域のバランスが不均一になってしまう問題が生じていたが、本実施の形態では、信号帯域バランスを取り戻すことができ、ひいては斜めから投射した投影画像の品位を従来よりも上げることができる。
また、従来では投射方向に依存して異なっていた信号の折り返し成分に起因した画質のアンバランスも適切に補正することができる。
さらに、補正値の設定を投射角度に依存させることによって、スクリーンとプロジェクターの距離という複雑な要素を含まず、簡単にキーストン歪み補正量に応じた信号帯域の補正が可能となる。
【００５８】
以下、幾つかの変形例を説明する。
図４に示すステップＳＴ２において、設定ポイントを４点より増やすことができる。図１０では、水平方向に６ポイントの補正係数を設定し、鉛直方向に３ポイントの補正係数を設定している。この場合、局所的に補正する量を変えることができる。また、設定ポイントを増やしただけ、より正確な帯域補正が可能になる。
【００５９】
このような細かな帯域補正を行うと、たとえば図１１（Ａ）に示すように、筒型スクリーン１０２などのようにさまざまに変形した面に投射する場合、その投射面に対応した形状補正を行っている処理に対しても帯域補正が可能である。この場合のＬＣＤパネル上の表示画像を図１１（Ｂ）に示す。このほか、球状スクリーンへの投射も可能となる。
これらの平面でないスクリーンへの投射であっても、その投射角度およびスクリーンの非平面度に応じて補正係数を設定すれば、帯域の補正係数の精度がスクリーンの平面度に依存して画面内位置によって低下することを有効に防止できる。その結果、画面内位置ごとに適切な帯域制限を行うことができ、スクリーン上での画像信号の折り返し成分が原因で画質が低下することを、さらに有効に防止できる。
【００６０】
なお、このようにスクリーンの特性や入射角度などのパラメータが増えると、用意する補正係数が多くなるが、そのような場合、画像投射装置に輝度測定手段を付属させ、所望のプロジェクター位置からの投射映像を所望の観賞位置で輝度測定して、その測定値に応じて補正係数を変える構成でもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、モアレなどの信号の折り返し成分に起因した画質低下を防止するために、ＬＣＤパネルなどの画像表示部に表示する画像を補正することができる画像処理装置およびその方法、ならびに、画像投射装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプロジェクターの基本構成を示す図である。
【図２】回路部に含まれる、イメージプロセッサとその周辺の一構成例を示すブロック図である。
【図３】イメージプロセッサ内部の一構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像処理方法（帯域補正方法）の手順を示すフローチャートである。
【図５】補正係数の設定ポイントを示す図である。
【図６】スクリーン上の投射映像で輝度測定点を示す図である。
【図７】補正係数の補間演算方法を示す図である。
【図８】Ｈフィルタの構成例を示すブロック図である。
【図９】Ｖフィルタの構成例を示すブロック図である。
【図１０】設定ポイントを細かくした変形例を示す図である。
【図１１】（Ａ）は斜め投射時の円筒型スクリーン上の投影画像を示す図、（Ｂ）はＬＣＤのパネル面上での画像イメージを示す図である。
【図１２】（Ａ）は斜め投射時のスクリーン上の投影画像を示す図、（Ｂ）は入力画像イメージを示す図、（Ｃ）はＬＣＤのパネル面上での画像イメージを示す図である。
【図１３】４タップフィルタにより画素変換を示す図である。
【図１４】スクリーンに向かって左斜め下から投射する場合のＬＣＤパネル上の歪み補正画像を示す図である。
【図１５】（Ａ）は縦のラインパターンを有する入力画像を示す図、（Ｂ）は（Ａ）に示す入力画像をキーストン歪み補正後にスクリーンに対し向かって右下から投射したときの投影画像を示す図、（Ｃ）は同じようにしてスクリーンに対し左下から投射したときの投影画像を示す図である。
【符号の説明】
１…画像投射装置（プロジェクター）、２…回路部、２ａ…フィルタ処理部、２ｂ…歪み補正回路、２ｃ…フィルタ演算部、２ｃｈ…Ｈフィルタ、２ｃｖ…Ｖフィルタ、２ｄ…フィルタ係数部、３…画像表示部（ＬＣＤパネル）、３ａ…表示画像、４…投光部、５…光学部、６…相対関係取得部、２１…コムフィルタ、２２…クロマデコーダ、２３…セレクトスイッチ、２４…アナログ−ディジタル・コンバータ、２５…イメージプロセッサ、２６…画像メモリ、２７…ＣＰＵ、１０１…スクリーン、１０１ａ…投影画像、２５１…ＩＰ変換部、２５２…スケーラ、２５３…ＣＰＵインターフェース、２５４…メモリ制御部、２５５…ＲＯＭ、２５６…フィルタ演算部、２５７…係数発生部、２５８…アドレス発生部、Ｌ…帯域の補正係数、ＳＬ…輝度の実測値、α，β…投射角度
【図１】
2005012561.tif 000009
【図２】
2005012561.tif 000010
【図３】
2005012561.tif 000011
【図４】
2005012561.tif 000012
【図５】
2005012561.tif 000013
【図６】
2005012561.tif 000014
【図７】
2005012561.tif 000015
【図８】
2005012561.tif 000016
【図９】
2005012561.tif 000017
【図１０】
2005012561.tif 000018
【図１１】
2005012561.tif 000019
【図１２】
2005012561.tif 000020
【図１３】
2005012561.tif 000021
【図１４】
2005012561.tif 000022
【図１５】
2005012561.tif 000023