JP2018084721A - 画像処理装置、画像投射装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】色画素ずれおよび輝度画素ずれを容易に補正可能な画像処理装置、画像投射装置およびプログラムを提供すること。【解決手段】複数の第１光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報に基づく第１の補正量を算出する第１の算出手段と、複数の第１光変調手段のそれぞれと第２光変調手段との間の画素ずれ情報に基づく第２の補正量を算出する第２の算出手段と、第１および第２の補正量に基づいて、入力された画像信号に対して画素ずれ補正を行う補正手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置、画像投射装置およびプログラムに関する。

高ダイナミックレンジのディスプレイ装置として、光源からの照明光を光路上に直列に配置された２つの光変調素子によって二重変調する、二重変調画像投射装置が提案されている。二重変調画像投射装置は、赤色照明光、緑色照明光および青色照明光を複数の第１光変調素子によって変調した後に合成し、合成光を第２光変調素子によってさらに変調する。二重変調画像投射装置は、光学系を構成する部品の色収差や製造ばらつきなどによって、複数の第１光変調素子の画素の表示位置のずれ（色画素ずれ）が発生する。また、照明光の熱によって各光変調素子の固定部材やリレーレンズが熱変形する場合があり、この場合、変調光の光路が移動し、結果として複数の第１光変調素子および第２光変調素子の画素の対応ずれ（輝度画素ずれ）が発生する。色画素ずれおよび輝度画素ずれは、投射画像の画質の低下を招くおそれがある。特許文献１では、第１光変調素子の駆動信号を色ごとに補正することでサブピクセル単位での色画素ずれを補正する方法が開示されている。また、特許文献２では、変調光の光路をシフトする光路シフト手段により機械的に輝度画素ずれを補正する方法が開示されている。

特許第５３２０９４０号公報 特開２００７−２６４３４０号公報

特許文献１では、第１光変調素子と第２光変調素子との画素対応を考慮しておらず、色画素ずれ補正の結果、輝度画素ずれ量が増大し、画質低下を招くおそれがある。特許文献２では、光路シフト機構を機械的に高精度に調整する必要があり、振動などの衝撃や熱によって調整位置がずれやすい。

このような課題に鑑みて、本発明は、色画素ずれおよび輝度画素ずれを容易に補正可能な画像処理装置、画像投射装置およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面としての画像処理装置は、複数の第１光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報に基づく第１の補正量を算出する第１の算出手段と、前記複数の第１光変調手段のそれぞれと第２光変調手段との間の画素ずれ情報に基づく第２の補正量を算出する第２の算出手段と、前記第１および第２の補正量に基づいて、入力された画像信号に対して画素ずれ補正を行う補正手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての画像投射装置は、光源装置から射出された照明光を変調する第１光変調手段と、前記第１光変調手段からの光を変調する第２光変調手段と、前記第２光変調手段からの光を投射する投射手段と、入力された画像信号に対して画像処理を行う画像処理手段と、を有し、前記第１および第２光変調手段の一方は、複数の光変調手段を備え、前記画像処理手段は、前記複数の光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報に基づく第１の補正量を算出する第１の算出手段と、前記複数の光変調手段のそれぞれと他方の光変調手段との間の画素ずれ情報に基づく第２の補正量を算出する第２の算出手段と、前記第１および第２の補正量に基づいて、前記画像信号に対して画素ずれ補正を行う補正手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としてのプログラムは、複数の第１光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報に基づく第１の補正量を算出するステップと、前記複数の第１光変調手段のそれぞれと第２光変調手段との間の画素ずれ情報に基づく第２の補正量を算出するステップと、前記第１および第２の補正量に基づいて、入力された画像信号に対して画素ずれ補正を行うステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、色画素ずれおよび輝度画素ずれを容易に補正可能な画像処理装置、画像投射装置およびプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る画像投射装置の構成図である。 補正回路の構成図である。 画素ずれ補正処理を示すフローチャートである。 色画素ずれの説明図である。 色画素ずれ補正の説明図である。 輝度画素ずれの説明図である。 輝度画素ずれ補正の説明図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像投射装置１００の構成について説明する。図１は、画像投射装置１００の構成図である。画像投射装置１００は、ランプユニット１０１、色変調パネル駆動回路１０２、色変調パネル１０３、輝度変調パネル駆動回路１０４、輝度変調パネル１０５、投射レンズ１０６、映像処理回路１０７、画像処理手段５００およびメモリ１１０を備える。画像投射装置１００は、色変調パネル１０３と、輝度変調パネル１０５と、を備える二重変調画像投射装置である。画像処理手段５００は、補正回路（補正手段）１０８および算出回路（算出手段）１０９を備える。なお、画像処理手段５００は、本実施形態では画像投射装置１００に内蔵されているが、画像投射装置１００とは異なる画像処理装置として構成されてもよい。

ランプユニット（光源装置）１０１から射出された照明光は、色光分離光学系(不図示)によって赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光および青色（Ｂ）光に分離された後、色ごとに設けられた色変調パネル１０３によって変調される。本実施形態では、色変調パネル１０３として、ＬＣＯＳ(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ、反射型液晶パネル)が使用される。色変調パネル１０３により変調された変調光は、色光合成光学系(不図示)により合成される。色光合成光学系により合成された合成光は、リレーレンズにより輝度変調パネル１０５に導光される。導光された合成光は、輝度変調パネル１０５によってさらに変調される。輝度変調パネル１０５は、入射側偏光板、単板式の透過型液晶パネルおよび出射側偏光板により構成される。本実施形態では、色変調パネル１０３として使用される３つのＬＣＯＳおよび輝度変調パネル１０５の透過型液晶パネルは、マトリクス状に複数の画素が配置される、同じ解像度の液晶パネルである。複数の色変調パネル１０３の各画素と輝度変調パネル１０５の透過型液晶パネルの画素はそれぞれ１対１で対応している。輝度変調パネル１０５により変調された光は、投射レンズ１０６によりスクリーン（不図示）上にカラー画像（投射画像）として投射される。

なお、色変調パネル１０３として、透過型液晶パネルやＤＭＤ(デジタルミラーデバイス)を使用してもよい。また、輝度変調パネル１０５として、ＬＣＯＳやＤＭＤを使用してもよい。

映像処理回路１０７は、輝度変調パネル駆動回路１０４と補正回路１０８への入力信号を生成する。具体的には、映像処理回路１０７は、映像信号ＶＳを画像信号ＩＳおよび輝度信号ＹＳに変換し、輝度信号ＹＳを輝度変調パネル駆動回路１０４に出力し、画像信号ＩＳを補正回路１０８に出力する。映像信号ＶＳとは、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナなどの画像供給装置から出力されるＨＤＭＩ(登録商標）信号、ＤＶＩ信号、ＶＧＡ信号などの各種映像信号である。画像信号ＩＳおよび輝度信号ＹＳとは、映像信号ＶＳに基づいて解像度変換処理などの画像投射装置１００に適した信号処理が施された信号である。本実施形態では、画像信号ＩＳはＲ成分用の画像信号、Ｇ成分用の画像信号、およびＢ成分用の画像信号であり、輝度信号ＹＳは映像信号ＶＳの輝度成分の信号である。

補正回路１０８は、算出回路１０９により算出された補正量に基づいて、映像処理回路１０７から入力された画像信号ＩＳに対して色画素ずれおよび輝度画素ずれを補正する画像処理を行う。色画素ずれとは、光学部材の色収差や製造ばらつきなどに起因してＲＧＢごとの色変調パネル１０３の画素の表示位置がずれる現象である。また、輝度画素ずれとは、固定部材の劣化や光学部材の熱変形や製造ばらつきなどに起因して輝度変調パネル１０５の位置が光路に対してずれる現象である。色画素ずれおよび輝度画素ずれが補正された画像信号ＩＳは、色変調パネル駆動回路１０２に入力される。色変調パネル駆動回路１０２は、入力された画像信号に基づいて、色変調パネル１０３を駆動させる駆動信号を生成する。

補正回路１０８は、画像信号ＩＳに対して色画素ずれ補正を行う色画素ずれ補正回路（第１の補正手段）１１１と、画像信号ＩＳに対して輝度画素ずれ補正を行う輝度画素ずれ補正回路（第２の補正手段）１１２と、を備える。色画素ずれ補正回路１１１は、Ｒ成分補正回路１１１ａ、Ｇ成分補正回路１１１ｂおよびＢ成分補正回路１１１ｃを備える。Ｒ成分補正回路１１１ａ、Ｇ成分補正回路１１１ｂおよびＢ成分補正回路１１１ｃはそれぞれ、Ｒ成分用、Ｇ成分用、Ｂ成分用の画像信号ＩＳに対して色画素ずれ補正を行う。輝度画素ずれ補正回路１１２は、Ｒ成分補正回路１１２ａ、Ｇ成分補正回路１１２ｂおよびＢ成分補正回路１１２ｃを備える。Ｒ成分補正回路１１２ａ、Ｇ成分補正回路１１２ｂおよびＢ成分補正回路１１２ｃはそれぞれ、Ｒ成分用、Ｇ成分用、Ｂ成分用の画像信号ＩＳに対して輝度画素ずれ補正を行う。

算出回路１０９は、色画素ずれ算出回路（第１の算出手段）１１３と、輝度画素ずれ算出回路（第２の算出手段）１１４と、を備える。色画素ずれ算出回路１１３は、色画素ずれに関する情報に基づいて色画素ずれ補正回路１１１が色画素ずれを補正する際に使用する色画素ずれ補正量（第１の補正量）を算出する。また、輝度画素ずれ算出回路１１４は、輝度画素ずれに関する情報に基づいて輝度画素ずれ補正回路１１２が輝度画素ずれを補正する際に使用する輝度画素ずれ補正量（第２の補正量）を算出する。色画素ずれ算出回路１１３は、Ｒ成分算出回路１１３ａ、Ｇ成分算出回路１１３ｂおよびＢ成分算出回路１１３ｃを備える。Ｒ成分算出回路１１３ａ、Ｇ成分算出回路１１３ｂおよびＢ成分算出回路１１３ｃはそれぞれ、Ｒ成分補正回路１１１ａ、Ｇ成分補正回路１１１ｂ、およびＢ成分補正回路１１１ｃが色画素ずれを補正する際に使用する色画素ずれ補正量を算出する。輝度画素ずれ算出回路１１４は、Ｒ成分算出回路１１４ａ、Ｇ成分算出回路１１４ｂおよびＢ成分算出回路１１４ｃを備える。Ｒ成分算出回路１１４ａ、Ｇ成分算出回路１１４ｂおよびＢ成分算出回路１１４ｃはそれぞれ、Ｒ成分補正回路１１２ａ、Ｇ成分補正回路１１２ｂ、およびＢ成分補正回路１１２ｃが輝度画素ずれを補正する際に使用する輝度画素ずれ補正量を算出する。

メモリ（不揮発性メモリ）１１０は、色画素ずれに関する情報が記録されたデータテーブル１１５、および輝度画素ずれに関する情報が記録されたデータテーブル１１６を記憶している。本実施形態では、色画素ずれ算出回路１１３は、データテーブル１１５から色画素ずれに関する情報を読み出す。また、輝度画素ずれ算出回路１１４は、データテーブル１１６から輝度画素ずれに関する情報を読み出す。

データテーブル１１５、１１６にはそれぞれ、画素ごとの色画素ずれに関する情報および輝度画素ずれに関する情報が記録されることが望ましい。しかしながら、メモリ１１０の記憶容量の節約のために、複数の画素を備えるブロックの代表点ごとの色画素ずれに関する情報および輝度画素ずれに関する情報が記録されてもよい。

データテーブル１１５には、操作パネルやリモートコントローラを用いた、ユーザによる調整で設定された色画素ずれ量が記録されてもよい。また、データテーブル１１５には、画像投射装置１００によりテストパターンをスクリーンに投射して、画像投射装置１００に内蔵されたカメラ(不図示)により得られた投射像撮像データに基づく色画素ずれ量が記録されてもよい。なお、カメラは、画像投射装置１００に取り付けて使用されるものであってもよい。また、データテーブル１１５には、組み立て時に色収差情報が記録されてもよい。

データテーブル１１６には、操作パネルやリモートコントローラを用いた、ユーザによる調整で設定された輝度画素ずれ量が記録されてもよい。また、データテーブル１１６には、画像投射装置１００によりテストパターンをスクリーンに投射して、画像投射装置１００に内蔵されたカメラ(不図示)により得られた投射像撮像データに基づく輝度画素ずれ量が記録されてもよい。なお、カメラは、画像投射装置１００に取り付けて使用されるものであってもよい。また、データテーブル１１６には、組み立て時に輝度変調パネル１０５の光路ずれ情報が記録されてもよい。

補正回路１０８は、後述するように、画素ずれを補正するために画像信号ＩＳの信号レベルを補正する。なお、画素ずれとは、色画素ずれおよび輝度画素ずれの両方を含むずれのことである。二重変調画像投射装置では、色変調パネル１０３および輝度変調パネル１０５により光源からの光が二重に変調されるため、画像信号ＩＳの信号レベルと投射画像の輝度の関係が比例関係にならない。精度良く画素ずれを補正するためには、画素ずれ補正を行う前に画像信号ＩＳの信号レベルと投射画像の輝度とが比例関係となるように画像信号ＩＳを補正することが望ましい。また、画像信号ＩＳに対して画素ずれ補正による投射画像の画質劣化を抑制するための処理を行うことが望ましい。そこで、補正回路１０８は、図２に示されるように、色画素ずれ補正回路１１１の前段に、ガンマ補正回路１１７、色変調パネル特性補正回路１１８、輝度変調パネル特性補正回路１１９、ローパスフィルタ１２０を備えることが望ましい。図２は、補正回路１０８の構成図である。本実施形態では、色変調パネル特性補正回路（以下、第１特性補正回路という）１１８および輝度変調パネル特性補正回路（以下、第２特性補正回路という）１１９により特性補正手段が構成される。各手段の機能については、後述する。

本実施形態の画素ずれ補正処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。図３は、画素ずれ補正処理を示すフローチャートである。本実施形態の画素ずれ補正処理は、画像処理手段５００により、メモリから読み出した、コンピュータを処理装置として機能させるためのプログラムにしたがって実行される。プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録してもよい。

ステップＳ２０１では、算出回路１０９は、メモリ１１０から画素ずれに関する情報を読み出す。具体的には、色画素ずれ算出回路１１３は、データテーブル１１５から色画素ずれ補正を施す画素に応じて適切な色画素ずれに関する情報を読み出す。また、輝度画素ずれ算出回路１１４は、データテーブル１１６から輝度画素ずれ補正を施す画素に応じて適切な輝度画素ずれに関する情報を読み出す。また、算出回路１０９は、画像投射装置１００の状態に基づいてメモリ１１０から読み出す情報を選択することが好ましい。画像投射装置１００の状態とは、例えば、投射レンズ１０６のズームやシフトであり、この場合、算出回路１０９は、ズーム・シフト変化量に基づいて画像メモリから読み込む情報を選択する。なお、本実施形態では、算出回路１０９はメモリ１１０から画素ずれに関する情報を読み出しているが、画像投射装置１００とは異なる記憶装置から画素ずれに関する情報を取得してもよい。

ステップＳ２０２では、算出回路１０９は、画素ずれに関する情報に基づいて補正回路１０８が画素ずれ補正を行う際に使用する画素ずれ補正量を算出する。具体的には、色画素ずれ算出回路１１３は、色画素ずれに関する情報に基づいて色画素ずれ補正回路１１１が色画素ずれを補正する際に使用する色画素ずれ補正量を算出する。より具体的には、Ｒ成分算出回路１１３ａ、Ｇ成分算出回路１１３ｂおよびＢ成分算出回路１１３ｃはそれぞれ、色成分ごとの色画素ずれ補正量を算出する。また、輝度画素ずれ算出回路１１４は、輝度画素ずれに関する情報に基づいて輝度画素ずれ補正回路１１２が輝度画素ずれを補正する際に使用する輝度画素ずれ補正量を算出する。より具体的には、Ｒ成分算出回路１１４ａ、Ｇ成分算出回路１１４ｂおよびＢ成分算出回路１１４ｃはそれぞれ、色成分ごとの輝度画素ずれ補正量を算出する。また、算出回路１０９は、前述したように、画像投射装置１００の状態に基づいてメモリ１１０から読む出した情報に基づいて画素ずれ情報を算出することが好ましい。

ステップＳ２０３では、補正回路１０８は、映像処理回路１０７から色成分ごとの画像信号ＩＳを取得する。

ステップＳ２０４では、ガンマ補正回路１１７は、色成分ごとの画像信号ＩＳに対して、画像信号ＩＳのガンマ値が所定のガンマ値、例えば２．２となるようにガンマ補正を行う。

ステップＳ２０５では、第１特性補正回路１１８は、色変調パネル１０３の特性に基づいて、ガンマ補正回路１１７から出力された画像信号ＩＳを、入力された画像信号ＩＳの信号レベルと色変調パネル１０３における輝度が比例関係となるように補正する。色変調パネル１０３の特性として、例えば、電圧‐反射率(Ｖ−Ｒ)特性や電圧−透過率（Ｖ−Ｔ）特性などを使用すればよい。

ステップＳ２０６では、第２特性補正回路１１９は、輝度変調パネル１０５の特性に基づいて、第１特性補正回路１１８から出力された画像信号ＩＳを、入力された画像信号ＩＳの信号レベルと輝度変調パネル１０５における輝度が比例関係となるように補正する。輝度変調パネル１０５の特性として、例えば、電圧−透過率(Ｖ−Ｔ)特性や電圧−透過率（Ｖ−Ｔ）特性などを使用すればよい。ステップＳ２０４からステップＳ２０６の処理により、画像信号ＩＳの信号レベルと投射画像の輝度とが比例関係となるように補正することができる。

ステップＳ２０７では、ローパスフィルタ１２０は、第２特性補正回路１１９から出力された画像信号ＩＳに対してローパスフィルタ処理を行う。このような処理を行うことで、画素ずれ補正を行う際、画像信号ＩＳの高周波成分に起因して生じるモアレ等の発生を防止することができるため、投射画像の画質劣化を抑制することができる。

本実施形態では、画素ずれ補正を行う前に、ステップＳ２０４からステップＳ２０７の処理を実行することで、精度良く画素ずれを補正することが可能となるとともに、投射画像の画質劣化を抑制することが可能となる。本実施形態では画像信号に対して第１特性補正回路１１８および第２特性補正回路１１９から構成される特性補正手段による補正やローパスフィルタ１２０によるローパスフィルタ処理を行ったが、本発明はこの構成には限定されない。

ステップＳ２０８では、補正回路１０８は、算出回路１０９により算出された色画素ずれ補正量に基づいて、画像信号ＩＳに対して色画素ずれ補正を行う。具体的には、色画素ずれ補正回路１１１が、色画素ずれ算出回路１１３により算出された色画素ずれ補正量に基づいて、ローパスフィルタ１２０から出力された画像信号ＩＳに対して色画素ずれ補正を行う。

図４は、色画素ずれの説明図である。図４には、スクリーン上に投射レンズ１０６が投射画像を投射する領域（投射領域）が示されている。点線は、投射領域上での色変調パネル１０３の画素を仮想的に表している。画素４０１ａ〜４０１ｄは、Ｇ用の色変調パネル１０３の画素を表している。画素４０２は、画素４０１ａに対応するＲ用の色変調パネル１０３の画素を表している。Ｇ（ｉ、ｊ）、Ｇ（ｉ＋１、ｊ）、Ｇ（ｉ、ｊ＋１）、Ｇ（ｉ＋１、ｊ＋１）（ｉ、ｊは整数）はそれぞれ、画素４０１ａ〜４０１ｄの重心位置である。Ｒ（ｉ、ｊ）は、画素４０２の重心位置である。重心位置Ｇ（ｉ、ｊ）、Ｒ（ｉ、ｊ）は、光学部材の色収差に起因して水平方向へΔｘ、垂直方向へΔｙだけずれている。３板式プロジェクタでは、重心位置Ｇ（ｉ、ｊ）、Ｒ（ｉ、ｊ）と画素４０１ａ、４０２に対応するＢ成分の画素の重心位置Ｂ（ｉ、ｊ）（不図示）の表示位置を重ね合わせることでＲＧＢカラー画像を表現する。そのため、重心位置Ｇ（ｉ、ｊ）、Ｒ（ｉ、ｊ）は一致していることが望ましい。重心位置のずれ（色画素ずれ）は、投射画像において偽色や疑似輪郭の原因となり画質低下を招く。そこで、ＲＧＢ用の色変調パネル１０３の画素の重心位置を合わせ込むことで、色画素ずれを補正する必要がある。図４では、重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）、Ｇ（ｉ、ｊ）の一方の重心位置を他方の重心位置に対して水平方向へΔｘ、垂直方向へΔｙだけずれがなくなる方向へ移動させればよい。

以下、図５を参照して、本実施形態の色画素ずれ補正について説明する。図５は、色画素ずれ補正の説明図である。本実施形態では、Ｒ用およびＧ用の色変調パネル１０３の画素の色画素ずれを補正する場合について説明する。本実施形態では、Ｒ用の色変調パネル１０３の画素をＧ用の色変調パネル１０３の画素に合わせ込むことで色画素ずれを補正する。

図５（ａ）は、Ｒ用およびＧ用の色変調パネル１０３の画素に色画素ずれが生じている状態を示している。点線は、投射領域上での色変調パネル１０３の画素を仮想的に表している。画素５０１ａ〜５０１ｉは、Ｒ用の色変調パネル１０３の画素を表している。画素５０２は、画素５０１ｅに対応するＧ用の色変調パネル１０３の画素を表している。

Ｒ成分算出回路１１３ａは、データテーブル１１５から図５（ｂ）に示される画素５０１ａ〜５０１ｉに対応する色画素ずれに関する情報を読み出す。図５（ｂ）は、Ｇ用の色変調パネル１０３の画素の重心位置を基準とした場合の画素５０１ａ〜５０１ｉの重心位置の色画素ずれ量を示している。水平方向および垂直方向へ１画素だけ色画素ずれが生じている場合の色画素ずれ量を（１．０、１．０）とする。図５（ｂ）では、画素５０１ｅの重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）の色画素ずれ量は、（０．５、０．２）である。すなわち、画素５０１ｅの重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）は、画素５０２の重心位置Ｇ（ｉ、ｊ）に対して水平方向へ０．５画素、垂直方向へ０．２画素だけずれている。本実施例では、図５(ｂ)に示すように画素毎に異なる色画素ずれ量を記録している。例えば、重心位置Ｒ（ｉ−１、ｊ−１）と重心位置Ｇ(ｉ−１、ｊ−１)の色画素ずれ量は(０．６、０．３)である。これは、光学部材の色収差の度合いは光学部材の中央領域と周辺領域とで異なるため、このように画素、または複数画素領域毎に異なる色画素ずれ量を記録することで精度良く色画素ずれを補正できる。

Ｒ成分補正回路１１１ａは、重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）をずらすことで色ずれ画素補正を行う。本実施形態では、Ｒ成分補正回路１１１ａは、Ｒ成分算出回路１１３ａが算出した色ずれ画素補正量に基づいてＲ成分用の画像信号ＩＳを補正することで、重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）をずらす。具体的には、Ｒ成分補正回路１１１ａは、画素５０１ｅに近接する画素の輝度成分を補正することで、重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）を見かけ上ずらす。

図５（ｃ）は、色画素ずれ補正前の画素５０１ａ〜５０１ｉの輝度を示している。図５（ｄ）は、色画素ずれ補正後の画素５０１ａ〜５０１ｉの輝度を示している。色画素ずれ補正前の画素５０１ｅの輝度をＲ_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）、色画素ずれ補正後の画素５０１ｅの輝度をＲ’_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）、Ｒ成分算出回路１１３ａにより算出された色画素ずれ補正量をａ（ｉ、ｊ）とする。Ｒ成分補正回路１１１ａは、色画素ずれ補正量ａ（ｉ、ｊ）と画素５０１ｅに近接する画素の輝度Ｒ_ｌｕｍＮ（ｉ、ｊ）に基づく以下の式（１）を用いて輝度Ｒ’_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）を算出する。

ただし、

Ｒ成分算出回路１１３ａは、本実施形態では以下の式を用いて色画素ずれ補正量ａ（ｉ、ｊ）を算出する。

図５（ｂ）の値を参照すると、色画素ずれ補正量ａ（ｉ、ｊ）は、（０．４ ０．４８ ０．１５ ０．１８）と算出される。また、図５（ｃ）の値を参照すると、画素５０１ｅに近接する画素の輝度Ｒ_ｌｕｍＮ（ｉ、ｊ）は、以下のように表される。

したがって、Ｒ成分補正回路１１１ａは、式（１）を用いて輝度Ｒ’_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）を以下のように０．４と算出する。

Ｒ成分補正回路１１１ａは、同様に、輝度Ｒ’（ｉ＋１、ｊ）、Ｒ’（ｉ、ｊ＋１）、Ｒ’（ｉ＋１、ｊ＋１）を以下のように０．４、０．１、０．１と算出する。

以上のように、Ｒ成分補正回路１１１ａは、入力された画像信号ＩＳの信号レベルと算出された色画素ずれ補正量とを用いて式（１）により算出された輝度成分となるように、Ｒ成分の画像信号ＩＳの画素ごとの輝度成分を補正する。このような補正により、輝度Ｒ_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）は、図５（ｄ）に示されるように、水平方向へ０．５、垂直方向へ０．２だけずれている。すなわち、画素５０１ｅの重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）が見かけ上、水平方向へ０．５画素、垂直方向へ０．２画素ずれている。Ｂ成分用の画素信号ＩＳについても同様の色画素ずれ補正処理を行うことで、色画素ずれを補正することができる。

なお、本実施形態では、Ｇ成分用の色変調パネル１０３の画素の重心位置を基準としてＲ成分用およびＢ成分用の色変調パネル１０３の画素の重心位置を合わせ込むことで色画素ずれを補正しているが、本発明はこれに限定されない。Ｒ成分用またはＢ成分用の色変調パネル１０３の画素の重心位置を基準としてもよい。

ステップＳ２０９では、補正回路１０８は、算出回路１０９により算出された輝度画素ずれ補正量に基づいて、画像信号ＩＳに対して輝度画素ずれ補正を行う。具体的には、輝度画素ずれ補正回路１１２が、輝度画素ずれ算出回路１１４により算出された輝度画素ずれ補正量に基づいて、色画素ずれ算出回路１１３から出力された画像信号ＩＳに対して輝度画素ずれ補正を行う。

図６は、輝度画素ずれの説明図である。図６には、投射領域が示されている。実線および点線は、投射領域上での色変調パネル１０３および輝度変調パネル１０５の画素を仮想的に表している。図６（ａ）は色画素ずれ補正前の状態、図６（ｂ）は色画素ずれ補正後の状態を示している。画素６０１〜６０３はそれぞれ、Ｒ用、Ｇ用およびＢ用の色変調パネル１０３の画素を表している。画素６０４ａ〜６０４ｄはそれぞれ、輝度変調パネル１０５の画素を表している。画素６０１〜６０３、６０４ａはそれぞれ、１対１で対応している。図６（ａ）に示されるように、色画素ずれ補正前では、画素６０１〜６０３の重心位置は一致していない。また、これらの画素のいずれも画素６０４ａの重心位置Ｙ（ｉ，ｊ）と一致していない。図６（ｂ）に示されるように、色画素ずれ補正後では、補正後の画素６０１〜６０３の重心位置Ｗ（ｉ、ｊ）は一致しているが、重心位置Ｙ（ｉ，ｊ）に対して水平方向へΔｘ、垂直方向へΔｙだけずれている。すなわち、輝度画素ずれが生じている。輝度画素ずれが生じると輝度変調パネル１０５による正確な変調ができず、投射画像にモアレなどが発生し、画質低下を招く。そこで、重心位置Ｙ（ｉ，ｊ）、Ｗ（ｉ、ｊ）を合わせ込むことで輝度画素ずれを補正する必要がある。図６（ｂ）では、重心位置Ｗ（ｉ，ｊ）を重心位置Ｙ（ｉ，ｊ）に対して水平方向へΔｘ、垂直方向へΔｙだけずれがなくなる方向へ移動させればよい。

以下、図７を参照して、本実施形態の輝度画素ずれ補正について説明する。図７は、輝度画素ずれの説明図である。本実施形態では、Ｒ用の色変調パネル１０３の画素と輝度変調パネル１０５の画素との輝度画素ずれを補正する場合について説明する。本実施形態では、Ｒ用の色変調パネル１０３の画素を輝度変調パネル１０５の画素に合わせ込むことで輝度画素ずれを補正する。

図７（ａ）は、色画素ずれ補正後のＲ用の色変調パネル１０３の画素と輝度変調パネル１０５の画素に輝度画素ずれが生じている状態を示している。実線および点線は、投射領域上での色変調パネル１０３および輝度変調パネル１０５の画素を仮想的に表している。画素７０１ａ〜７０１ｉは、色画素ずれ補正後のＲ用の色変調パネル１０３の画素を表している。画素７０２は、画素７０１ｅに対応する輝度変調パネル１０５の画素を表している。

Ｒ成分算出回路１１４ａは、データテーブル１１６から図７（ｂ）に示される画素７０１ａ〜７０１ｉに対応する輝度画素ずれに関する情報を読み出す。図７（ｂ）は、輝度変調パネル１０５の画素の重心位置を基準とした場合の画素７０１ａ〜７０１ｉの重心位置の輝度画素ずれ量を示している。水平方向および垂直方向へ１画素だけ輝度画素ずれが生じている場合の輝度画素ずれ量を（１．０、１．０）とする。図７（ｂ）では、画素７０１ｅの重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）の輝度画素ずれ量は、（０．２、０．２）である。すなわち、画素７０１ｅの重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）は、画素７０２の重心位置Ｙ（ｉ，ｊ）に対して水平方向へ０．２画素、垂直方向へ０．２画素だけずれている。本実施例では、図７(ｂ)に示すように画素毎に異なる輝度画素ずれ量を記録している。例えば、重心位置Ｒ（ｉ−１、ｊ−１）と重心位置Ｙ(ｉ−１、ｊ−１)の輝度画素ずれ量は(０．３、０．３)である。これは、光学部材の照明光の熱による影響や色収差の度合いは光学部材の中央領域と周辺領域とで異なるため、このように画素、または複数画素領域毎に異なる輝度画素ずれ量を記録することで精度良く輝度画素ずれを補正できる。

なお、データテーブル１１６は、輝度変調パネル１０５の画素の重心位置を基準とした場合の色画素ずれ補正後のＲＧＢ用の色変調パネル１０３の画素の重心位置の輝度画素ずれ補正量を記録していてもよい。しかしながら、データテーブル１１６は、メモリ１１０の記憶容量の節約のために、色画素ずれ補正において基準とした色の色変調パネル１０３の画素の重心位置の輝度画素ずれ補正量だけを記録しておくことが好ましい。本実施形態では、色画素ずれ補正においてＧ用の色変調パネル１０３の画素の重心位置を基準としているため、色画素ずれ補正後のＲ用およびＢ用の色変調パネル１０３の画素は、Ｇ用の色変調パネル１０３の画素の重心位置と一致する。そのため、データテーブル１１６にＧ用の色変調パネル１０３の画素の重心位置の輝度画素ずれ補正量が記録されていれば、他の色用の色変調パネル１０３の画素の重心位置の輝度画素ずれ補正量としても使用することができる。

Ｒ成分補正回路１１２ａは、重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）をずらすことで輝度画素ずれ補正を行う。本実施形態では、Ｒ成分算出回路１１４ａが算出した輝度画素ずれ量に基づいてＲ成分用の画素信号ＩＳを補正することで、重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）をずらす。具体的には、Ｒ成分補正回路１１２ａは、画素７０１ｅに近接する画素の輝度成分を補正することで、重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）を見かけ上ずらす。

図７（ｃ）は、輝度画素ずれ補正前の画素７０１ａ〜７０１ｉの輝度を示している。図７（ｄ）は、輝度画素ずれ補正後の画素７０１ａ〜７０１ｉの輝度を示している。輝度画素ずれ補正前の画素７０１ｅの輝度をＲ’_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）、輝度画素ずれ補正後の画素７０１ｅの輝度をＲ”_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）、Ｒ成分算出回路１１４ａにより算出された色画素ずれ補正量をｂ（ｉ、ｊ）とする。Ｒ成分補正回路１１２ａは、輝度画素ずれ補正量ｂ（ｉ、ｊ）と画素７０１ｅに近接する画素の輝度Ｒ’_ｌｕｍＮ（ｉ、ｊ）に基づく以下の式（２）を用いて輝度Ｒ”_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）を算出する。

ただし、

Ｒ成分算出回路１１４ａは、本実施形態では以下の式を用いて輝度画素ずれ補正量ｂ（ｉ、ｊ）を算出する。

図７（ｂ）の値を参照すると、輝度画素ずれ補正量ｂ（ｉ、ｊ）は、（０．６４ ０．２４ ０．２４ ０．０９）と算出される。また、図７（ｃ）の値を参照すると、画素７０１ｅに近接する画素の輝度Ｒ’_ｌｕｍＮ（ｉ、ｊ）は、以下のように表される。

したがって、Ｒ成分補正回路１１２ａは、式（２）を用いて輝度Ｒ”_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）を以下のように０．２５６と算出する。

Ｒ成分補正回路１１２ａは、同様に、輝度Ｒ”_ｌｕｍ（ｉ＋１、ｊ）Ｒ”_ｌｕｍ（ｉ、ｊ＋１）Ｒ”_ｌｕｍ（ｉ、ｊ）を以下のように０．３５２、０．１３６、０．１８７と算出する。

以上のように、Ｒ成分補正回路１１１ａは、入力された色画素ずれ補正後のＲ成分用の画像信号ＩＳの輝度成分と算出された輝度画素ずれ補正量とを用いて式（２）により算出された輝度成分となるように、Ｒ成分の画像信号ＩＳの画素ごとの輝度成分を補正する。このような補正により、輝度Ｒ_ｌｕｍ’（ｉ、ｊ）は、図７（ｄ）に示されるように、水平方向へ０．２、垂直方向へ０．２だけずれている。すなわち、画素７０１ｅの重心位置Ｒ（ｉ、ｊ）が見かけ上、水平方向へ０．２画素、垂直方向へ０．２画素ずれている。Ｇ成分用およびＢ成分用の画像信号ＩＳについても同様の輝度画素ずれ補正処理を行うことで、輝度画素ずれを補正することができる。

以上説明したように、本実施形態の画像投射装置は、色画素ずれおよび輝度画素ずれを外部から影響を受けることなく容易に補正することが可能である。

なお、本実施形態では、補正回路１０８は、画像信号ＩＳに対して色画素ずれおよび輝度画素ずれを別々に補正する画像処理を行っているが、これらの画素ずれをまとめて補正する補正処理を行ってもよい。

また、本実施形態では、色変調パネル１０３が前段に輝度変調パネル１０５が後段に配置されているが、輝度変調パネル１０５が前段に色変調パネル１０３が後段に配置されてもよい。この場合、照明光を輝度変調パネル１０５によって変調した後に色光分離光学系により分離し、分離されたＲＧＢ光を色変調パネル１０３によってさらに変調する。

また、色変調パネル１０３と輝度変調パネル１０５の解像度が異なる場合、データテーブル１１５、１１６に記録されている色画素ずれ量および輝度画素ずれ量を適切な値に変更してもよい。例えば、輝度変調パネル１０５が色変調パネル１０３の解像度より高い場合、データテーブル１１６は、輝度変調パネル１０５の複数の画素の重心位置と色変調パネル１０３の画素の重心位置とのずれを記録してもよい。また、輝度変調パネル１０５の駆動信号に輝度画素ずれ補正処理を施してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０３ 色変調パネル(第１光変調素子)
１０５ 輝度変調パネル（第２光変調素子）
１０８ 補正回路（補正手段）
１１３ 色画素ずれ算出回路（第１の算出手段）
１１４ 輝度画素ずれ算出回路（第２の算出手段）
５００ 画像処理手段（画像処理装置）

Claims (11)

1. 複数の第１光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報に基づく第１の補正量を算出する第１の算出手段と、
   前記複数の第１光変調手段のそれぞれと第２光変調手段との間の画素ずれ情報に基づく第２の補正量を算出する第２の算出手段と、
   前記第１および第２の補正量に基づいて、入力された画像信号に対して画素ずれ補正を行う補正手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正手段は、前記第１および第２の補正量に基づいて、前記画像信号の信号レベルを補正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正手段は、前記第１の補正量に基づいて前記画像信号を補正する第１の補正手段と、前記第２の補正量に基づいて前記第１の補正手段により補正された前記画像信号を補正する第２の補正手段と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正手段は、第１および第２光変調手段の特性に基づいて前記画像信号を補正する特性補正手段と、前記画像信号にローパスフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、を有し、前記特性補正手段および前記フィルタ処理手段により処理された前記画像信号に対して画素ずれ補正を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記第１の補正量は、前記複数の第１光変調手段のうち１つの第１光変調手段と他の第１光変調手段との間の画素ずれ情報に基づいて算出され、
   前記第２の補正量は、前記１つの第１光変調手段と前記第２光変調手段との間の画素ずれ情報に基づいて算出されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記複数の第１光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報、および前記複数の第１光変調手段のそれぞれと前記２光変調手段との間の画素ずれ情報を記憶する記憶手段と、を更に有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記記憶手段は、前記複数の第１光変調手段のそれぞれの解像度および前記第２光変調手段の解像度に基づく前記複数の第１光変調手段のそれぞれと前記２光変調手段との間の画素ずれ情報を記憶することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 光源装置から射出された照明光を変調する第１光変調手段と、
   前記第１光変調手段からの光を変調する第２光変調手段と、
   前記第２光変調手段からの光を投射する投射手段と、
   入力された画像信号に対して画像処理を行う画像処理手段と、を有し、
   前記第１および第２光変調手段の一方は、複数の光変調手段を備え、
   前記画像処理手段は、
   前記複数の光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報に基づく第１の補正量を算出する第１の算出手段と、
   前記複数の光変調手段のそれぞれと他方の光変調手段との間の画素ずれ情報に基づく第２の補正量を算出する第２の算出手段と、
   前記第１および第２の補正量に基づいて、前記画像信号に対して画素ずれ補正を行う補正手段と、を備えることを特徴とする画像投射装置。
9. 前記第１の算出手段は、前記画像投射装置の状態に基づいて前記第１の補正量を算出することを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
10. 前記第２の算出手段は、前記画像投射装置の状態に基づいて前記第２の補正量を算出することを特徴とする請求項８または９に記載の画像投射装置。
11. 複数の第１光変調手段のそれぞれの間の画素ずれ情報に基づく第１の補正量を算出するステップと、
    前記複数の第１光変調手段のそれぞれと第２光変調手段との間の画素ずれ情報に基づく第２の補正量を算出するステップと、
    前記第１および第２の補正量に基づいて、入力された画像信号に対して画素ずれ補正を行うステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。