JP2016148799A - 画像表示装置および画像表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像を形成するための光変調部に入射する光を、領域毎に独立して制御する画像表示装置において、適切な画像を得るためのフィルタを設定する技術を提供する。【解決手段】 画像表示装置であって、複数の調光要素をそれぞれ独立して制御するための調光データを、第１の画像データの特徴量に基づいて導出する調光データ導出部と、第１の画像データに対してフィルタ処理を施すためのフィルタ係数を、調光データに基づいて導出するフィルタ係数導出部と、第１の画像データに対してフィルタ処理を含む補正処理を施して、第２の画像データを生成する画像データ生成部と、第２の画像データに基づいて入射光を変調して画像を形成するための光変調部と、複数の調光要素により調光された光を光変調部へ射出する照明部であって、調光要素が１以上の光変調要素を含む照明領域毎に配置される照明部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

従来、プロジェクターにおいて、画像を形成するための光変調部として複数の画素がマトリクス状に配列された液晶パネルを用いる技術が知られている。このようなプロジェクターにおいて、液晶パネルの画素を複数の領域に分けて、液晶パネルに入射する光を、各領域毎に独立して制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）このような技術は、プロジェクターに限定されず、液晶テレビや携帯ディスプレイ等の画像表示装置においても提案されている（例えば、特許文献２参照。）

特開２００５−１９６０３４号公報 特開２０１３−２９５７３号公報

ところで、画像データに対して２次元的なフィルタをかけることによって、画像のシャープ化(鮮鋭化）、画像のぼかし（平滑化）等の効果を加える画像処理が知られている。上記のように画像形成用の液晶パネルに入射する光を、領域毎に独立して制御する画像表示装置において、全ての領域の画素に対応する画像データに対して、同一のフィルタをかけると、領域毎に入射光の明るさ(光量）が異なるため、例えば、明るい画像の領域にモアレが発生する等、好ましい画像が得られない可能性があった。

そこで、画像を形成するための液晶パネル等の光変調部に入射する光を、領域毎に独立して制御する画像表示装置において、適切な画像を得るためのフィルタを設定する技術が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、画像データに基づいて画像を表示する画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、複数の調光要素をそれぞれ独立して制御するための調光データを、第１の画像データの特徴量に基づいて導出する、調光データ導出部と、前記第１の画像データに対してフィルタ処理を施すためのフィルタのフィルタ係数を、前記調光データに基づいて導出するフィルタ係数導出部と、前記第１の画像データに対して前記フィルタ処理を含む補正処理を施して、第２の画像データを生成する画像データ生成部と、前記第２の画像データに基づいて入射光を変調する複数の光変調要素を備え、前記第２の画像データが表す画像を形成するための光変調部と、複数の調光要素を備える調光部を備え、前記調光要素により調光された光を前記光変調部へ射出する照明部であって、前記複数の調光要素が、１以上の前記光変調要素を含む照明領域毎に１対１で対応させて配置される照明部と、を備える。

この形態の画像表示装置によれば、フィルタ係数が、調光データに基づいて導出される。調光データは、照明領域に対応して導出される。そのため、第１の画像データに対して、照明領域毎に適したフィルタ係数を用いてフィルタ処理を施すことができる。

（２）上記形態の画像表示装置において、前記フィルタ係数導出部は、前記第１の画像データの階調範囲を伸張するための伸張係数を、前記調光データに基づいて導出し、前記伸張係数に基づいて前記フィルタ係数を導出し、前記画像データ生成部は、前記照明領域毎に対応する前記伸張係数を用いて、前記第１の画像データに対して、階調範囲の伸張処理を施した後、前記フィルタ処理を施して、前記第２の画像データを生成してもよい。このようにすると、フィルタ係数は、伸張係数に基づいて導出される。伸張係数は、調光データに基づいて導出されるため、上記実施形態と同様に、第１の画像データに対して、照明領域毎に適したフィルタ係数を用いてフィルタ処理を施すことができる。

（３）上記形態の画像表示装置において、前記フィルタ係数導出部は、前記調光データと前記フィルタ係数との関係との関係を規定したフィルタ係数テーブルを備えてもよい。このようにすると、容易にフィルタ係数を導出することができるため、回路を小さくしたり、処理負荷を抑制することができる。

（４）上記形態の画像表示装置において、前記フィルタ係数導出部は、前記伸張係数と前記フィルタ係数との関係を規定したフィルタ係数テーブルを備えてもよい。このようにすると、容易にフィルタ係数を導出することができるため、回路を小さくしたり、処理負荷を抑制することができる。

（５）上記形態の画像表示装置において、前記フィルタは、画像を鮮鋭化するシャープネスフィルタであってもよい。このようにすると、コントラストが向上され、コントラストのはっきりとした画像を表示することができる。

（６）上記形態の画像表示装置において、前記フィルタ係数導出部は、前記調光後の光量が小さいほど、前記フィルタの強度を上げるように構成してもよい。このようにすると、照明領域内の画像が暗い画像の場合に、強いフィルタをかけることになる。例えば、フィルタがシャープネスフィルタの場合に、照明領域内の画像が暗い画像のときに、強いフィルタをかけることによってコントラストを上げ、照明領域内の画像が明るい画像のときに、弱いフィルタをかけることによって、モアレ等好ましくない現象を抑制することによって、全体としてコントラストの高い、好ましい画像を表示することができる。

（７）上記形態の画像表示装置において、前記照明部は、光源を備え、前記調光部は、液晶ライトバルブを備え、さらに、前記光変調部によって形成された前記画像を、被投写面に投写させる投写部を備えてもよい。このようにすると、形成された画像を拡大投写することが可能になる。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、画像表示装置の制御方法、その制御方法を実現するためのコンピュータプログラム、画像表示装置を構築するためのコンピュータプログラム、また、それらのプログラムを記憶した記憶媒体等の形態で実現することができる。記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスクやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ、光磁気ディスク、不揮発性メモリーカード、画像表示装置の内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ等の半導体メモリー）、および外部記憶装置（ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリー等）等、コンピューターが読み取り可能な種々の媒体とすることができる。

第１実施形態の画像表示装置としてのプロジェクターの光学ユニットを示す概略構成図である。 表示液晶ライトバルブと調光液晶ライトバルブとの関係を説明するための説明図である。 第１実施形態のプロジェクターの機能的な構成を示すブロック図である。 第１実施形態のプロジェクターにおけるフィルタ係数の導出処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態のプロジェクターの機能的な構成を示すブロック図である。 第２実施形態のプロジェクターにおけるフィルタ係数の導出処理の流れを示すフローチャートである。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．プロジェクターの構成：
Ａ１−１．光学ユニットの構成：
図１は、第１実施形態の画像表示装置としてのプロジェクターの光学ユニットを示す概略構成図である。図１に示すように、プロジェクター１００は、光源装置１１と、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光変換装置１３と、ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂと、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２と、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１と、クロスダイクロイックプリズム１８と、投写レンズ１９とを、主に備えている。

表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１を、それぞれ区別する必要がない場合等は、まとめて「表示液晶ライトバルブ１７１」とも称する。同様に、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２を、それぞれ区別する必要がない場合等は、まとめて「調光液晶ライトバルブ１７２」とも称する。

本実施形態における表示液晶ライトバルブ１７１が、請求項における光変調部に、調光液晶ライトバルブ１７２が、請求項における調光部に、それぞれ相当する。また、光源装置１１と、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光変換装置１３と、ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂと、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、調光液晶ライトバルブ１７２とが、請求項における照明部に相当する。

光源装置１１は、光源ランプ１１ａと光源ランプ１１ａの光を反射するリフレクター１１ｂとを備える。本実施形態では、光源ランプ１１ａとして、高圧水銀ランプを用いているが、超高圧水銀ランプ等の他の放電型のランプを用いてもよい。また、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザー（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の固体光源や、その他の光源を用いてもよい。

フライアイレンズ１２ａ，１２ｂは、それぞれ、複数のレンズから構成されており、光源装置１１側からフライアイレンズ１２ａ、フライアイレンズ１２ｂの順に設置されている。フライアイレンズ１２ａ，１２ｂは、光源装置１１から射出された光の照度分布を被照明領域において均一化させるための均一照明手段として機能する。光源装置１１から射出された光は、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂを通過して偏光変換装置１３に入射される。

偏光変換装置１３は、フライアイレンズ１２ｂとダイクロイックミラー１４ａとの間に設けられ、フライアイレンズ１２ｂ側に設けられた偏光ビームスプリッタアレイ（図示しない）と、ダイクロイックミラー１４ａ側に設けられた１／２波長板アレイ（図示しない）とを備える。

ダイクロイックミラー１４ａは、光源装置１１からの光束のうちの赤色光ＬＲを透過させるとともに、青色光ＬＢと緑色光ＬＧとを反射させる。ダイクロイックミラー１４ａを透過した赤色光ＬＲは、反射ミラー１５ｃで反射され、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２に入射し、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２によって光量が調節された後、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１に入射する。

ダイクロイックミラー１４ｂは、ダイクロイックミラー１４ａで反射した色光のうち、青色光ＬＢを透過させるとともに、緑色光を反射させる。緑色光反射用のダイクロイックミラー１４ｂによって反射された緑色光ＬＧは、調光液晶ライトバルブ１７Ｇ２に入射し、調光液晶ライトバルブ１７Ｇ２によって光量が調節された後、表示液晶ライトバルブ１７Ｇ１に入射する。

一方、ダイクロイックミラー１４ｂを透過した青色光ＬＢは、リレー系Ｒ１（リレーレンズ１６ａ、反射ミラー１５ａ、リレーレンズ１６ｂ、反射ミラー１５ｂ、リレーレンズ１６ｃを備える）を経て、調光液晶ライトバルブ１７Ｂ２に入射し、調光液晶ライトバルブ１７Ｂ２によって光量が調節された後、表示液晶ライトバルブ１７Ｂ１に入射する。

本実施形態において、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２と表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１とは、それぞれ、所定の距離を設けて配置されている。

調光液晶ライトバルブ１７２は、入射された光の光量を調整して、表示液晶ライトバルブ１７１に対して射出する。調光液晶ライトバルブ１７２は、一対のガラス基板（光透過性基板）間に液晶層が挟持され、これら一対のガラス基板の液晶層側の面にそれぞれ光透過性電極が形成され、さらにこれら光透過性電極の液晶層側の面に配向膜がそれぞれ形成されてなる液晶パネルと、この液晶パネルの両側に積層された偏光板から概略構成されている。

調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２は、光透過性電極に印加する電圧を変更することにより、赤色光の透過率を０％に近い値〜１００％の範囲で変更する。印加電圧が高いほど、光の透過率が低くなり、赤色光の光量が小さくなる。同様にして、調光液晶ライトバルブ１７Ｇ２は、緑色光の光量を調整し、調光液晶ライトバルブ１７Ｂ２は、青色光の光量を調整する。

表示液晶ライトバルブ１７１は、調光液晶ライトバルブ１７２と同様の構成を備え、画像データに基づいて印加電圧を変更することにより、調光液晶ライトバルブ１７２から入射した光を変調して、画像データが表す画像光を形成する。表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１には、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２にて調光された赤色光が入射され、画像データのＲ（赤）成分に基づく画像が形成される。同様に、表示液晶ライトバルブ１７Ｇ１には、調光液晶ライトバルブ１７Ｇ２にて調光された緑色光が入射され、画像データのＧ（緑）成分に基づく画像が形成され、表示液晶ライトバルブ１７Ｂ１には、調光液晶ライトバルブ１７Ｂ２にて調光された青色光が入射され、画像データのＢ（青）成分に基づく画像が形成される。

クロスダイクロイックプリズム１８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ており、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１によってそれぞれ変調された３色の光が、合成されてカラー画像を表す光が形成される。

投写レンズ１９は、クロスダイクロイックプリズム１８にて合成されたカラー画像光を、被投写面としてのスクリーンＳＣ上に拡大投写する。その結果、スクリーンＳＣ上に画像が表示される。本実施形態において、投写レンズ１９は、上記画像光を拡大投写する際の拡大率を変化させるズーム機能を備えるが、ズーム機能を備えない構成としてもよい。

Ａ１−２．表示液晶ライトバルブと調光液晶ライトバルブとの配置関係：
図２は、表示液晶ライトバルブと調光液晶ライトバルブとの関係を説明するための説明図である。図２（ａ）は、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１、図２（ｂ）は、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２を示す。表示液晶ライトバルブ１７Ｇ１，１７Ｂ１、および、調光液晶ライトバルブ１７Ｇ２，１７Ｂ２も同様な構成であり、各対応関係も同様であるため、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１、および調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２について説明し、他の液晶ライトバルブについての説明は省略する。

本実施形態では、説明の簡易化のために、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１は、表示画素Ｐ１が１２行×１６列のマトリクス状に配列された構成としたが、表示画素Ｐ１の数および配列は、本実施形態に限定されず、適宜設定可能である。表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１の各表示画素Ｐ１の座標を、（ｉ，ｊ）とすると、ｉ＝１〜１２，ｊ＝１〜１６である。図２（ａ）において、表示画素Ｐ１（１，１），（１，２），（１，３），（５，９），（８，１２），（１２，１４），（１２，１５），（１２，１６）については、それぞれ符号を付しているが、他の表示画素Ｐ１については、視認性を考慮して、符号の表示を省略した。なお、表示画素Ｐ１（１，１），（１，２），（１，３），（１２，１４），（１２，１５）については、表示画素上に「Ｐ１」の符号を付して表示している。

表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１において、全ての表示画素Ｐ１は、３行×４列の照明領域ＳＡに分けられて、各照明領域ＳＡ毎に調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２にて調光された光が入射される。照明領域ＳＡについて、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１は、照明領域ＳＡを備えるとも表現する。図２（ａ）では、照明領域ＳＡを太線枠で囲んで示している。照明領域ＳＡの行列番号を（ｋ，ｈ）とすると、ｋ＝１〜３，ｈ＝１〜４である。図示するように照明領域ＳＡは、４行×４列の表示画素Ｐ１を含む。例えば、照明領域ＳＡ（１，１）は、表示画素Ｐ１（ｍ，ｎ）（ただし、ｍ＝１〜４，ｎ＝１〜４）を含む。なお、照明領域ＳＡに含まれる表示画素Ｐ１の数は、本実施形態に限定されず、１以上含めばよい。

また、本実施形態において、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２は、調光画素Ｐ２が３行×４列のマトリクス状に配列された構成としたが、調光画素Ｐ２の数および配列は、本実施形態に限定されず、適宜設定可能である。各調光画素Ｐ２の座標を（ｍ，ｎ）とすると、ｍ＝１〜３，ｎ＝１〜４である。調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２の１つの調光画素Ｐ２は、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１の表示画素Ｐ１を４行×４例に配列したのと同一のサイズである。調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２の調光画素Ｐ２は、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１の照明領域ＳＡに対して１対１で対応して配置されている。すなわち、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２の１つの調光画素Ｐ２で調光された光が、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１の１つの照明領域ＳＡに含まれる４行×４例の表示画素Ｐ１に入射する。例えば、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２の調光画素Ｐ２（２，３）（図２（ｂ）中、斜線ハッチングを付して示す。）を透過した光は、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１の照明領域ＳＡ（２，３）（図２（ａ）中、斜線ハッチングを付して示す。）を照射する。すなわち、表示画素Ｐ１（ｍ，ｎ）（ただし、ｍ＝５〜８，ｎ＝９〜１２）には、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２の調光画素Ｐ２（２，３）によって光量を調整された光が照射される。

Ａ１−３．プロジェクターの機能的構成：
図３は、第１実施形態のプロジェクターの機能的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、プロジェクター１００は、操作受付部２１と、制御部２０と、画像データ入力部３１と、画像処理部３２と、統計データ取得部４１と、調光データ導出部４２と、画像データ生成部５０と、フィルタ係数導出部６０と、表示液晶制御部７０と、調光液晶制御部８０と、照明部１７０と、表示液晶ライトバルブ１７１と、投写レンズ１９と、を主に備える。

操作受付部２１は、ユーザーがプロジェクター１００に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備え、操作キーに対応する制御信号を制御部２０に出力する。本実施形態では、操作キーとして、電源のオン・オフを切り替えるための電源キー、入力された画像信号を切り替えるための入力切替キー、各種設定用のメニュー画像を表示させるメニューキー、メニュー画像における項目の選択等に用いられる方向キー、選択した項目を確定させるための決定キーを備える。操作キーは、本実施形態に限定されず、種々の操作キーを備えることができる。また、操作キーに限定されず、タッチパネル等であってもよい。また、操作受付部２１が、リモートコントローラーを介して、ユーザーからの指示を受付ける構成としてもよい。

制御部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ、および不揮発性のＲＯＭ等を備えており、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従ってＣＰＵが動作することによりプロジェクター１００の動作を統括制御する。制御部２０は、操作受付部２１から入力された制御信号に基づいて、プロジェクター１００の各部を制御する。

画像データ入力部３１は、複数の入力端子を備えており、制御部２０からの指示に基づいて、一の入力端子から入力された画像データを選択して、画像処理部３２に出力する。本実施形態において、入力端子には、ビデオ再生装置、パーソナルコンピューター等、図示せざる外部の画像供給装置から各種形式の画像データが入力される。

画像処理部３２は、画像データ入力部３１から入力された画像データを、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各成分に分解して、各色の表示画素の階調値を表す画像データに変換する。さらに、画像処理部３２は、制御部２０の指示に基づいて、各成分に分解された画像データに対して、明るさ、コントラスト、シャープネス、色合い等、ユーザーからの指示に応じた補正処理を施す。また、画像処理部３２は、メニュー画像等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を、入力された画像に重畳することもできる。画像処理部３２は、処理した画像データ（以下、「第１の画像データ」と称する。）を、画像データ生成部５０、および統計データ取得部４１に出力する。

統計データ取得部４１は、入力された第１の画像データに基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ各成分の統計データを取得して、調光データ導出部４２に出力する。本実施形態において、第１の画像データについて、表示液晶ライトバルブ１７１における照明領域ＳＡ毎に、統計データとして、階調値の最大値を取得する。統計データは、本実施形態に限定されず、例えば、階調値のヒストグラム、最小値、平均値でもよい。また、階調値の最大値の○○％（例えば、９０％等）、最大値から〇番目（例えば、３番目等）の階調値としてもよい。また、Ｒ，Ｇ，Ｂ各成分毎に取得するのではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂデータから輝度値（Ｙ）を算出し、輝度値のヒストグラム、最大値、最小値、平均値のいずれかを、統計データとして用いてもよい。この場合、各色成分について、同一の統計データを用いることになる。本実施形態における統計データが、請求項における特徴量に相当する。

調光データ導出部４２は、入力された統計データに基づいて、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２を制御するための調光データを導出して、調光液晶制御部８０およびフィルタ係数導出部６０に出力する。本実施形態において、調光データは、調光液晶ライトバルブ１７２の各調光画素の開口率（光の透過率）を示すデータである。調光データは、本実施形態に限定されず、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２を制御するためのデータであればよく、例えば、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２に印加される電圧の電圧値（絶対値）であってもよい。

フィルタ係数導出部６０は、ゲイン導出部６１と、フィルタ係数テーブル６３とを備え、入力された調光データに基づいて、画像データに対してフィルタ処理を施すためのフィルタ係数を導出する。本実施形態では、フィルタとして、シャープネスフィルタ（鮮鋭化フィルタ）を用いた。ゲイン導出部６１は、ゲインテーブル６２を備え、入力された調光データに基づいて、ゲインテーブル６２を参照して、ゲインデータを導出する。フィルタ係数テーブル６３は、ゲインデータとフィルタ係数との関係を示し、フィルタ係数導出部６０は、導出されたゲインデータに基づいて、フィルタ係数テーブル６３を参照して、フィルタ係数を導出する。調光データは、表示液晶ライトバルブ１７１の照明領域ＳＡ毎に導出されているため、ゲインデータおよびフィルタ係数も、表示液晶ライトバルブ１７１の照明領域ＳＡ毎に導出される。

詳しくは、ゲインテーブル６２は、階調範囲を伸張するためのゲインに関するゲインデータと、調光データとの関係を示す。本実施形態において、ゲインデータは、１〜２００に設定されているが、ゲインデータは、適宜設定することができる。ゲインデータが大きいほど、階調範囲を広げることができる。ゲインテーブル６２では、調光データが小さいほど、すなわち、調光液晶ライトバルブ１７２の調光画素Ｐ２の開口率（光の透過率）が小さく、調光後の光量が小さい（暗い）ほど、ゲインデータが大きくなるように設定している。

フィルタ係数テーブル６３では、ゲインデータが大きいほど、シャープネスフィルタの強度が強くなるように、フィルタ係数を設定している。本実施形態では、フィルタ係数テーブル６３は、データ量を抑制するために、ゲインテーブル６２に記載された全てのゲインデータから抽出された一部の離散的なゲインデータに対するフィルタ係数の関係を示す。ゲイン導出部６１において導出されたゲインデータが、フィルタ係数テーブル６３にない場合には、フィルタ係数導出部６０は、補間によりゲインデータに対応するフィルタ係数を算出する。

ゲイン導出部６１は、入力された調光データに基づいて、ゲインテーブル６２を参照して、ゲインデータを導出する。フィルタ係数導出部６０は、導出されたゲインデータに基づいて、フィルタ係数テーブル６３を参照して、フィルタ係数を導出する。調光データは、表示液晶ライトバルブ１７１の照明領域ＳＡ毎に導出されているため、ゲインデータおよびフィルタ係数も、表示液晶ライトバルブ１７１の照明領域ＳＡ毎に導出される。

画像データ生成部５０は、入力される第１の画像データに対して、フィルタ処理（フィルタ演算）を含む補正処理を施して、第２の画像データを生成し、表示液晶制御部７０に出力する。画像データ生成部５０は、ゲイン補正部５１と、フィルタ演算部５２とを備える。ゲイン補正部５１は、入力されたゲインデータに基づいて、第１の画像データの各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）成分に対して、ゲイン補正処理を施す。すなわち、照明領域ＳＡ毎に、対応するゲインデータを用いてゲイン補正が行われる。第１の画像データに対してゲイン補正処理が施された画像データを、以下、「第３の画像データ」と称する。フィルタ演算部５２は、入力されたフィルタ係数を用いて、第３の画像データに対して、シャープネスフィルタ処理を施す。すなわち、照明領域ＳＡ毎に、対応するフィルタ係数を用いてシャープネスフィルタ処理が施されるため、照明領域ＳＡ毎に異なる強度のシャープネスフィルタ処理が施される。上述の通り、表示液晶ライトバルブ１７１において、照射される光量が少ない（すなわち、暗い）照明領域ＳＡに含まれる表示画素Ｐ１に対応する画像データに対しては、大きいゲインデータを用いたゲイン補正が施され、その後、強度の強いシャープネスフィルタが施される。

表示液晶制御部７０は、第２の画像データに基づいて、表示液晶ライトバルブ１７１を制御する。具体的には、第２の画像データの各色成分に基づいて、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１それぞれに印加する電圧を制御する。

表示液晶ライトバルブ１７１は、上述の表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１を備え、各表示画素Ｐ１の開口率（光透過率）を制御して、第２の画像データの各色成分が表す各色の画像を、それぞれ形成する。

調光液晶制御部８０は、調光データに基づいて、調光液晶ライトバルブ１７２を制御する。具体的には、調光データに基づいて、調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２それぞれに印加する電圧を制御する。

照明部１７０は、光源１７３と、調光液晶ライトバルブ１７２とを主に備える。光源１７３は、上述の光源装置１１と、フライアイレンズ１２ａ，１２ｂと、偏光変換装置１３と、ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂと、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、を備える。調光液晶ライトバルブ１７２は、上述の調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２を備え、各調光画素Ｐ２の開口率（光透過率）を制御して、光源１７３から射出された光の光量を調光画素Ｐ２毎に調整して、表示液晶ライトバルブ１７１に対して照射する。

投写レンズ１９は、表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１で形成された各色の画像光が、色合成光学系（図２では図示せず）によって合成されたカラーの画像光を、拡大して被投写面としてのスクリーンＳＣに投写する。

Ａ２．フィルタ係数の導出処理：
図４は、第１実施形態のプロジェクターにおけるフィルタ係数の導出処理の流れを示すフローチャートである。このフィルタ係数の導出処理は、第１の画像データが統計データ取得部４１に入力されると、開始される。

統計データ取得部４１は、第１の画像データの各色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ成分）について、表示液晶ライトバルブ１７１における照明領域ＳＡ毎に、階調値の最大値を取得して、統計データとして、調光データ導出部４２に出力する（ステップＳ２２）。調光データ導出部４２は、統計データに基づいて、調光液晶ライトバルブ１７２の各調光画素の開口率を示す調光データを導出して、ゲイン導出部６１に出力する（ステップＳ２４）。ゲイン導出部６１は、調光データに基づいて、ゲインテーブル６２を参照して、表示液晶ライトバルブ１７１における照明領域ＳＡ毎に、第１の画像データの階調範囲を伸張するためのゲインデータを導出する（ステップＳ２６）。フィルタ係数導出部６０は、ゲインデータに基づいて、フィルタ係数テーブル６３を参照してフィルタ係数を導出して、画像データ生成部５０に出力し（ステップＳ２８）、フィルタ係数の導出処理を終了する。

Ａ３．第１実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態のプロジェクター１００によれば、フィルタ係数導出部６０を備え、フィルタ係数導出部６０は、ゲインデータに基づいてシャープネスフィルタのフィルタ係数を導出する。ゲインデータは、調光データに基づいて導出される。本実施形態では、ゲインテーブル６２において、調光液晶ライトバルブ１７２による調光後の光量が少ない（暗い）ほど、ゲインデータが大きくなるように設定されているため、第１の画像データの表す画像において、照明領域ＳＡ内の画像が暗い画像の場合は、ゲインデータとして大きい値が導出される。したがって、階調範囲が大きく伸張される。また、フィルタ係数テーブル６３において、ゲインデータが大きいほど、強いシャープネスフィルタとなるように、フィルタ係数が設定されているため、第１の画像データの表す画像において、照明領域ＳＡ内の画像が暗い画像の場合は、強く鮮鋭化され、コントラストのはっきりした画像が形成される。一方、第１の画像データの表す画像において、照明領域ＳＡ内の画像が明るい画像の場合は、ゲインデータとして小さい値が導出され、また、フィルタ係数は、弱いシャープネスフィルタとなるような値が導出される。

表示液晶ライトバルブ１７１の全照明領域ＳＡに対応する第１の画像データに対して、同一のシャープネスフィルタを施す際に、強いシャープネスフィルタを用いると、照明領域ＳＡ内の画像が明るい画像の場合に、例えば、モアレが発生する等、好ましくない画像になる恐れがあり、強いシャープネスフィルタをかけることができず、コントラストの高い画像を得ることが難しい。これに対して、本実施形態では、照明領域ＳＡ内の画像が明るい画像の場合には弱いシャープネスフィルタを用い、照明領域ＳＡ内の画像が暗い画像の場合には、高いゲインデータを用いて階調範囲を大きく伸張すると共に、強いシャープネスフィルタをかけているので、全体としてコントラストの高い好ましい画像を得ることができる。

Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．プロジェクターの構成：
第２実施形態のプロジェクターは、機能的構成が第１実施形態のプロジェクターと異なるものの、光学ユニットの構成は同一であるため、光学ユニットの説明を省略し、以下に機能的構成について説明する。図５は、第２実施形態のプロジェクターの機能的な構成を示すブロック図である。図５に示すように、プロジェクター１００Ａは、画像データ生成部５０Ａと、フィルタ係数導出部６０Ａの構成が第１実施形態のプロジェクター１００と異なるものの、他の構成は第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付して、その説明を省略する。

フィルタ係数導出部６０Ａは、フィルタ係数テーブル６３Ａを備え、入力された調光データに基づいて、画像データに対してフィルタ処理を施すためのフィルタ係数を導出する。本実施形態では、フィルタとして、ゲイン補正を含むシャープネスフィルタを用いた。すなわち、画像データに対して本実施形態のシャープネスフィルタを用いてフィルタ処理を行うと、ゲイン補正を施した後にシャープネスフィルタ処理を施したのと同様の効果を画像に加えることができる。フィルタ係数テーブル６３Ａは、第１実施形態と異なり、調光データとフィルタ係数との関係を示す。フィルタ係数テーブル６３Ａでは、調光データが小さいほど、すなわち、調光液晶ライトバルブ１７２の調光画素Ｐ２の開口率（光の透過率）が小さく、調光後の光量が小さい（暗い）ほど、階調範囲が大きく伸張され、シャープネスフィルタの強度が強くなるように、フィルタ係数を設定している。調光データは、表示液晶ライトバルブ１７１の照明領域ＳＡ毎に導出されているため、フィルタ係数も、表示液晶ライトバルブ１７１の照明領域ＳＡ毎に導出される。

画像データ生成部５０Ａは、フィルタ演算部５２Ａを備え、入力される第１の画像データに対して、フィルタ処理（フィルタ演算）を施して、第２の画像データを生成し、表示液晶制御部７０に出力する。画像データ生成部５０Ａのフィルタ演算部５２Ａは、入力されたフィルタ係数に基づいて、第１の画像データの各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）成分に対して、フィルタ演算（シャープネスフィルタ処理）を施す。すなわち、第１の画像データに対して、照明領域ＳＡ毎に、対応するフィルタ係数を用いてシャープネスフィルタ処理が施されるため、照明領域ＳＡ毎に対応する強度のシャープネスフィルタ処理が施される。上述の通り、照射される光量が少ない（すなわち、暗い）照明領域ＳＡの表示画素Ｐ１に対応する画像データに対して、フィルタ係数導出部６０Ａから入力されたフィルタ係数を用いてフィルタ演算を行うと、大きいゲインデータを用いたゲイン補正が施された後、強度の強いシャープネスフィルタが施されたのと同様の補正効果が得られる。

Ｂ２．フィルタ係数の導出処理：
図６は、第２実施形態のプロジェクターにおけるフィルタ係数の導出処理の流れを示すフローチャートである。このフィルタ係数の導出処理は、第１の画像データが統計データ取得部４１に入力されると、開始される。

統計データ取得部４１は、第１の画像データの各色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ成分）について、表示液晶ライトバルブ１７１における照明領域ＳＡ毎に、階調値の最大値を取得して、統計データとして、調光データ導出部４２に出力する（ステップＳ３２）。調光データ導出部４２は、統計データに基づいて、調光液晶ライトバルブ１７２の各調光画素Ｐ２の開口率を示す調光データを導出して、フィルタ係数導出部６０Ａに出力する（ステップＳ３４）。フィルタ係数導出部６０Ａは、調光データに基づいて、フィルタ係数テーブル６３Ａを参照して、表示液晶ライトバルブ１７１における照明領域ＳＡ毎に、フィルタ係数を導出して、画像データ生成部５０Ａに出力し（ステップＳ３８）、フィルタ係数の導出処理を終了する。

Ｂ３．第２実施形態の効果：
第２実施形態のプロジェクター１００Ａは、フィルタ係数導出部６０Ａを備え、調光データに基づいてフィルタ係数を導出するため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。第２実施形態のプロジェクター１００Ａでは、上述の通り、フィルタとして、ゲイン補正を含むシャープネスフィルタを用いた。そのため、フィルタ係数導出部、および画像データ生成部を回路として構成する場合に、第１実施形態に比較して、回路を小さくすることができるため好ましい。また、ソフトウェアとして構成する場合にも、第１実施形態に比較して処理負荷が抑制されるため、好ましい。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、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。

（１）上記実施形態では、画像表示装置として、プロジェクターを例示しているが、画像表示装置は、上記実施形態のプロジェクターに限定されない。例えば、透過型のスクリーンを一体的に備えたリアプロジェクターでもよい。また、液晶パネル、有機ＥＬパネル、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の画像表示部に画像を表示させるディスプレイ等であってもよい。例えば、テレビ、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の携帯移動端末として構成してもよい。

（２）上記実施形態では、照明部は、光源１７３および調光液晶ライトバルブ１７２を備える構成としたが、照明部の構成は、上記実施形態に限定されず、種々の構成を採用することができる。例えば、発光部としての複数のＬＥＤがマトリクス状に配置されて形成されたＬＥＤアレイを、表示液晶ライトバルブ１７１の後方（プロジェクター１００において調光液晶ライトバルブ１７２が配置されている位置）に配置する構成にしてもよい。この場合、ＬＥＤの調光は、パルス幅変調や電流値の調整等によって行われるため、調光液晶ライトバルブ１７２は不要である。すなわち、ＬＥＤアレイが請求項における照明部に相当し、ＬＥＤが調光要素に相当する。なお、画像表示装置がＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等である場合には、ＦＰＤの液晶パネル等の背面側に、照明部として上述のＬＥＤアレイ配置した構成とすると、薄型化の点で好ましい。

（３）上記実施形態では、調光液晶ライトバルブ１７２と表示液晶ライトバルブ１７１とは、所定の距離を設けて設置されるものとしたが、調光液晶ライトバルブ１７２と表示液晶ライトバルブ１７１との間隔（距離）は、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に異なっていてもよい。また、調光液晶ライトバルブと表示液晶ライトバルブの間に、光学素子（リレーレンズ）等を備えていてもよい。

（４）上記実施形態では、光変調部として、透過型の表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１、調光部として透過型の調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２を例示したが、上記実施形態に限定されない。例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ（登録商標）：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や、反射型の液晶パネル（ＬＣＯＳ（登録商標）：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等を用いてもよい。

（５）上記実施形態において、フィルタとしてシャープネスフィルタを例示したが、上記実施形態に限定されず、例えば、ローパスフィルタ等の他のフィルタを用いてもよい。他のフィルタを用いる場合にも、調光データに基づいて、照明領域ＳＡ毎に照射される光量に応じて異なる係数を用いて異なる強さのフィルタをかけることにより、各表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１にて形成される画像光を好ましい画像光にすることができる。その結果、被投写面としてのスクリーンＳＣに、好ましい画像を表示させることができる。

（６）ゲインデータとフィルタ係数との関係、調光データとフィルタ係数との関係は上記実施形態に限定されない。各表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１にて形成される画像光を好ましい画像光にできるように、適宜設定すればよい。

（７）上記実施形態の構成の一部または全部は、ソフトウェアまたはハードウェアによって実現可能である。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせたモジュールを利用可能である。

（８）上記実施形態において、光変調部として各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎の表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１を備え、調光部として各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎の調光液晶ライトバルブ１７Ｒ２，１７Ｇ２，１７Ｂ２を備える構成を例示したが、上記実施形態に限定されない。例えば、光変調部として各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎の表示液晶ライトバルブ１７Ｒ１，１７Ｇ１，１７Ｂ１を備え、調光部としては一枚の調光液晶ライトバルブを備える構成としてもよい。このようにする場合には、偏光変換装置１３とダイクロイックミラー１４ａとの間に調光液晶ライトバルブを備える構成とし、第１の画像データの輝度値（Ｙ）に応じて調光データを導出する構成にすることができる。また、光変調部として一枚の表示液晶ライトバルブを備え、調光部として一枚の調光液晶ライトバルブを備える構成としてもよい。この場合、プロジェクターは、光を各色光に分光するための構成（ダイクロイックミラー１４ａ，１４ｂ、反射ミラー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、リレーレンズ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）を備えず、表示液晶ライトバルブが各色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のカラーフィルタを備える構成とすると共に、第１の画像データの輝度値（Ｙ）に応じて調光データを導出する構成にすることができる。このような構成は、例えば、液晶ディスプレイ（液晶テレビ）等のフラットパネルディスプレイの場合に好適である。

（９）上記実施形態では、調光液晶ライトバルブ１７２が、光の入射方向（進行方向）に対して表示液晶ライトバルブ１７１の後方に配置され、調光液晶ライトバルブ１７２によって調光された光が表示液晶ライトバルブ１７１に入射する構成を例示したが、例えば、調光液晶ライトバルブ１７２が、光の入射方向（進行方向）に対して表示液晶ライトバルブ１７１の前方に配置され、表示液晶ライトバルブ１７１にて形成された画像光を調光液晶ライトバルブ１７２によって照明領域ＳＡ毎に調光する構成としてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１１…光源装置
１１ａ…光源ランプ
１１ｂ…リフレクター
１２ａ、１２ｂ…フライアイレンズ
１３…偏光変換装置
１４ａ、１４ｂ…ダイクロイックミラー
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…反射ミラー
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…リレーレンズ
１７Ｂ１、１７Ｇ１、１７Ｒ１…表示液晶ライトバルブ
１７Ｂ２、１７Ｇ２、１７Ｒ２…調光液晶ライトバルブ
１８…クロスダイクロイックプリズム
１９…投写レンズ
２０…制御部
２１…操作受付部
３１…画像データ入力部
３２…画像処理部
４１…統計データ取得部
４２…調光データ導出部
５０、５０Ａ…画像データ生成部
５１…ゲイン補正部
５２、５２Ａ…フィルタ演算部
６０、６０Ａ…フィルタ係数導出部
６１…ゲイン導出部
６２…ゲインテーブル
６３、６３Ａ…フィルタ係数テーブル
７０…表示液晶制御部
８０…調光液晶制御部
１００、１００Ａ…プロジェクター
１７０…照明部
１７１…表示液晶ライトバルブ
１７２…調光液晶ライトバルブ
１７３…光源
Ｒ１…リレー系
Ｐ１…表示画素
Ｐ２…調光画素
ＳＡ…照明領域
ＬＢ…青色光
ＳＣ…スクリーン
ＬＧ…緑色光
ＬＲ…赤色光

Claims (8)

1. 画像データに基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
   複数の調光要素をそれぞれ独立して制御するための調光データを、第１の画像データの特徴量に基づいて導出する、調光データ導出部と、
   前記第１の画像データに対してフィルタ処理を施すためのフィルタのフィルタ係数を、前記調光データに基づいて導出するフィルタ係数導出部と、
   前記第１の画像データに対して前記フィルタ処理を含む補正処理を施して、第２の画像データを生成する画像データ生成部と、
   前記第２の画像データに基づいて入射光を変調する複数の光変調要素を備え、前記第２の画像データが表す画像を形成するための光変調部と、
   前記複数の調光要素を備える調光部を備え、前記調光要素により調光された光を前記光変調部へ射出する照明部であって、前記複数の調光要素が、１以上の前記光変調要素を含む照明領域毎に１対１で対応させて配置される照明部と、
   を備える、画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記フィルタ係数導出部は、
   前記第１の画像データの階調範囲を伸張するための伸張係数を、前記調光データに基づいて導出し、前記伸張係数に基づいて前記フィルタ係数を導出し、
   前記画像データ生成部は、
   前記伸張係数を用いて、前記第１の画像データに対して、階調範囲の伸張処理を施した後、前記フィルタ処理を施して、前記第２の画像データを生成する、
   画像表示装置。
3. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記フィルタ係数導出部は、
   前記調光データと前記フィルタ係数との関係を規定したフィルタ係数テーブルを備える、
   画像表示装置。
4. 請求項２に記載の画像表示装置において、
   前記フィルタ係数導出部は、
   前記伸張係数と前記フィルタ係数との関係を規定したフィルタ係数テーブルを備える、
   画像表示装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の画像表示装置において、
   前記フィルタは、画像を鮮鋭化するシャープネスフィルタである、
   画像表示装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の画像表示装置において、
   前記フィルタ係数導出部は、
   前記調光後の光量が小さいほど、前記フィルタの強度を上げる、
   画像表示装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の画像表示装置において、
   前記照明部は、光源を備えると共に、前記調光部は、液晶ライトバルブを備え、
   前記光変調部は、液晶ライトバルブを備え、
   さらに、
   前記光変調部によって形成された前記画像を、被投写面に投写させる投写部
   を備える、画像表示装置。
8. 画像データに基づいて画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
   前記画像表示装置は、
   所定の画像データに基づいて入射光を変調する複数の光変調要素を備え、前記所定の画像データが表す画像を形成するための光変調部と、
   複数の調光要素を備える調光部を備え、前記調光要素により調光された光を前記光変調部へ射出する照明部であって、前記複数の調光要素が、１以上の前記光変調要素を含む照明領域毎に１対１で対応させて配置される照明部と、
   を備え、
   (ａ)前記複数の調光要素をそれぞれ独立して制御するための調光データを、第１の画像データの特徴量に基づいて導出する工程と、
   (ｂ)前記第１の画像データに対してフィルタ処理を施すためのフィルタのフィルタ係数を、前記調光データに基づいて導出する工程と、
   （ｃ）前記第１の画像データに対して前記フィルタ係数を用いたフィルタ処理を含む補正処理を施して、前記所定の画像データを生成する工程と、
   を備える、画像表示装置の制御方法。

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