JP4862354B2

JP4862354B2 - 画像表示装置、及び画像表示方法

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Publication number: JP4862354B2
Application number: JP2005311464A
Authority: JP
Inventors: 達彦昇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2007121541A

Description

本発明は、画像信号を入力し、当該画像信号に応じた画像を表示する画像表示装置、及
び画像表示方法に関する。

画像表示装置の一形態として、光源から射出された光を、光変調装置（液晶ライトバル
ブ等）で画像信号に応じて変調し、この変調光をスクリーン等に拡大投写して画像を表示
するプロジェクタが知られている。光変調装置は、複数の画素を備えており、画像信号が
表す階調情報に応じて、光の透過率を画素毎に制御することにより、画像信号に応じた画
像を形成している。

さらに、有効な階調範囲を伸張するために各画素の階調（透過率）を補正する伸張手段
を備えたプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１）。これによれば、例えば
、暗い画像を表示する際に、階調範囲を白側（明るい側）に伸張することにより、有効な
階調数を増やし（ダイナミックレンジを拡大し）、コントラスト感を向上させることが可
能になる。一方、伸張処理は、微妙な輝度変化を増幅することから、画像中の、輝度変化
が緩やかな領域に擬似輪郭を生じさせやすいという問題を有している。このため、特許文
献１に記載のプロジェクタでは、画像のヒストグラムを解析することによって、画像に占
める非自然画（擬似輪郭が生じやすい画像）の割合を判断し、割合が大きい場合には伸張
処理を行わないようになっている。

特開２００４−１０１５５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプロジェクタでは、実際には擬似輪郭が生じない場
合でも、画像のヒストグラムによっては、伸張処理が施されないでしまうことが生じ得る
ため、コントラスト感の向上が無駄に抑制されてしまうという問題を有している。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、階調範囲の伸張に伴って
生じる擬似輪郭を効率的に抑制することが可能な画像表示装置、及び画像表示方法を提供
することにある。

本発明の画像表示装置は、画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出す
る第１のエッジ検出部と、前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する特
徴量抽出部と、前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前記画
像データを補正する伸張処理部と、前記伸張処理部で補正された画像データに応じた画像
を表示する画像表示部と、前記伸張処理部で補正された画像データに基づいて輪郭を検出
する第２のエッジ検出部と、前記第１及び第２のエッジ検出部の検出結果を比較するエッ
ジ比較部と、前記エッジ比較部による比較結果に基づき、前記伸張処理部による補正量を
、前記階調範囲の伸張が抑制されるように調整する補正量調整部とを備えることを特徴と
する。

この画像表示装置によれば、補正量調整部が、エッジ比較部による比較結果に応じて、
画像データに対する補正量を調整するため、伸張処理に伴う擬似輪郭の発生状況に応じて
適切な補正を施すことが可能となり、擬似輪郭を効率的に抑制することが可能となる。

この画像表示装置において、前記エッジ比較部は、前記第１及び第２のエッジ検出部の
検出結果を比較することにより、前記伸張処理部による補正によって生じた輪郭を検知し
、前記補正量調整部は、前記エッジ比較部が前記補正によって生じた前記輪郭を検知した
場合にのみ、前記補正量を調整することが望ましい。

この画像表示装置によれば、エッジ比較部が、伸張処理に伴って発生した擬似輪郭を検
知した場合にのみ、補正量調整部が、補正量を調整するため、擬似輪郭が発生していない
にも拘わらず、階調範囲の伸張が抑制されることがなくなる。

本発明の画像表示装置は、画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出す
る第１のエッジ検出部と、前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する特
徴量抽出部と、前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前記画
像データを補正する伸張処理部と、前記伸張処理部で補正された画像データに基づいて輪
郭を検出する第２のエッジ検出部と、前記第１及び第２のエッジ検出部の検出結果を比較
するエッジ比較部と、前記エッジ比較部による比較結果に基づき、前記伸張処理部で補正
された画像データに対して、階調情報を平滑化するための調整を行う平滑処理部と、前記
平滑処理部で調整された画像データに応じた画像を表示する画像表示部とを備えたことを
特徴とする。

この画像表示装置によれば、平滑処理部が、エッジ比較部による比較結果に応じて、画
像データを調整するため、伸張処理に伴う擬似輪郭の発生状況に応じて適切な調整を施す
ことが可能となり、伸張処理に伴って生じる擬似輪郭を効率的に抑制することが可能とな
る。

この画像表示装置において、前記エッジ比較部は、前記第１及び第２のエッジ検出部の
検出結果を比較することにより、前記伸張処理部による補正によって生じた輪郭を検知し
、前記平滑処理部は、前記エッジ比較部が前記補正によって生じた前記輪郭を検知した場
合にのみ、前記画像データに対して前記調整を施すことが望ましい。

この画像表示装置によれば、エッジ比較部が、伸張処理に伴って発生した擬似輪郭を検
知した場合にのみ、平滑処理部が画像データを調整（平滑化）するため、擬似輪郭が発生
していない場合に、不要な平滑処理によって画像がボケるのを抑制することが可能となる
。

この画像表示装置において、前記エッジ比較部は、前記第１及び第２のエッジ検出部の
検出結果を比較して、前記伸張処理部による補正によって生じた前記輪郭の位置を特定し
、前記平滑処理部は、特定された前記位置近傍の階調情報を調整することが望ましい。

この画像表示装置によれば、平滑処理部が、伸張処理により擬似輪郭が生じた位置近傍
に調整を施すため、当該位置近傍以外では、調整の影響を抑制することが可能となり、不
要な平滑処理によって画像がボケるのを抑制することが可能となる。

この画像表示装置において、前記画像表示部は、光源と、入力した前記画像データに基
づいて、前記光源が射出した光を変調する光変調装置と、前記光変調装置に入射する光、
及び前記光変調装置によって変調された光の少なくとも一方の光量を、前記伸張処理部に
おける補正量に応じて調整する調光手段とを備えることが望ましい。

この画像表示装置によれば、調光手段を備えているため、階調範囲の伸張に伴う輝度の
変化を、調光手段による調光によって抑制することが可能となる。

本発明の画像表示方法は、画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出す
る第１のエッジ検出工程と、前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する
特徴量抽出工程と、前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前
記画像データを補正する伸張処理工程と、前記伸張処理工程で補正された画像データに応
じた画像を表示する画像表示工程と、前記伸張処理工程で補正された画像データに基づい
て輪郭を検出する第２のエッジ検出工程と、前記第１及び第２のエッジ検出工程での検出
結果を比較するエッジ比較工程と、前記エッジ比較工程における比較結果に基づき、前記
伸張処理工程での前記画像データに対する補正量を、前記階調範囲の伸張が抑制されるよ
うに調整する補正量調整工程とを備えることを特徴とする。

この画像表示方法によれば、補正量調整工程において、エッジ比較工程での比較結果に
応じて画像データに対する補正量を調整するため、伸張処理に伴う擬似輪郭の発生状況に
応じて適切な補正を施すことが可能となり、擬似輪郭を効率的に抑制することが可能とな
る。

本発明の画像表示方法は、画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出す
る第１のエッジ検出工程と、前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する
特徴量抽出工程と、前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前
記画像データを補正する伸張処理工程と、前記伸張処理工程で補正された画像データに基
づいて輪郭を検出する第２のエッジ検出工程と、前記第１及び第２のエッジ検出工程での
検出結果を比較するエッジ比較工程と、前記エッジ比較工程での比較結果に基づき、前記
伸張処理工程で補正された画像データに対して、階調情報を平滑化するための調整を行う
平滑処理工程と、前記平滑処理工程で調整された画像データに応じた画像を表示する画像
表示工程とを備えたことを特徴とする。

この画像表示方法によれば、平滑処理工程において、エッジ比較工程での比較結果に応
じて画像データを調整するため、伸張処理に伴う擬似輪郭の発生状況に応じて適切な調整
を施すことが可能となり、擬似輪郭を効率的に抑制することが可能となる。

また、上述した画像表示装置及び画像表示方法が、画像表示装置に備えられたコンピュ
ータを用いて構築されている場合には、本発明は、その機能を実現するためのプログラム
、或いは当該プログラムを前記コンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体等の態様
で構成することも可能である。記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ
、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコード等の符
号が印刷された印刷物、プロジェクタの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ）、及
び外部記憶装置等、前記コンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用することができ
る。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置として、光源から射出された光を画像
信号に応じて変調し、この変調光をスクリーン等に拡大投写して画像を表示するプロジェ
クタについて説明する。本実施形態のプロジェクタは、暗い画像を表示する際に、画像の
階調範囲を明るい側（白側）に伸張（拡大）することが可能となっており、これにより有
効な階調数を増やし（ダイナミックレンジを拡大し）、コントラスト感を向上させること
ができるようになっている。また、光源からの光量を低減（調光）可能な調光手段を備え
ており、伸張処理に伴う輝度変化を抑制することが可能になっている。

図１は、本実施形態に係るプロジェクタの回路構成を説明するためのブロック図である
。
図１に示すように、プロジェクタ１は、画像信号処理部７０、特徴量抽出部７１、補正
量計算部７２、伸張処理部７３、第１のエッジ検出部７４、第２のエッジ検出部７５、エ
ッジ比較部７６、ライトバルブ駆動部７７、調光素子駆動部７８、光学装置８０等を備え
ている。なお、プロジェクタ１は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータを備
えており、上記各部７０〜７６は、前記ＣＰＵが前記ＲＯＭに記憶されている制御プログ
ラムに従って動作することにより実現されている。

まず、光学装置８０について、図面を用いて詳述する。
図２は、光学装置８０の概略構成を示す構成図であり、光源から射出された光がスクリ
ーンに至るまでの光路を示している。
図２に示すように、光学装置８０は、照明光学系１０と、色光分離光学系２０と、リレ
ー光学系３０と、光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂと
、クロスダイクロイックプリズム５０と、投写レンズ６０とを備えている。

照明光学系１０は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電型光源ランプか
らなる光源１１と、第１のレンズアレイ１２と、第２のレンズアレイ１３と、偏光変換素
子１４と、重畳レンズ１５と、調光素子１６とを備えている。光源１１から射出された光
線束は、微小なレンズ１２ａがマトリクス状に配置された第１のレンズアレイ１２によっ
て多数の微小な光線束に分割される。第２のレンズアレイ１３及び重畳レンズ１５は、分
割された光線束のそれぞれが、照明対象である３つの液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，
４０Ｂの全体を照射するように備えられている。このため、各光線束が液晶ライトバルブ
４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂで重畳され、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの全体が
ほぼ均一に照明される。

ここで、第１及び第２のレンズアレイ１２，１３間の光路には、調光素子１６が備えら
れている。調光素子１６は、ルーバー１６ａの回動により第１のレンズアレイ１２から射
出される光を絞ることが可能となっており、第１のレンズアレイ１２によって分割された
光線束の一部を遮ることができる。このため、調光素子１６の絞り量に応じて、液晶ライ
トバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを照明する光の量が略一様に制限される。

偏光変換素子１４は、光源１１からの光を液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂで
効率よく利用可能とするため、特定の偏光方向を有する偏光光に揃える機能を有している
。照明光学系１０を射出した偏光光は、色光分離光学系２０に入射する。

色光分離光学系２０は、第１のダイクロイックミラー２１と、第１の反射ミラー２２と
、第２のダイクロイックミラー２３とを備えており、照明光学系１０から射出された光を
、波長域の異なる３色の光に分離する。第１のダイクロイックミラー２１は、略赤色の光
を透過させるとともに、透過する光よりも短波長の光を反射する。第１のダイクロイック
ミラー２１を透過した赤色光Ｒは、第１の反射ミラー２２で反射されて赤色光用の液晶ラ
イトバルブ４０Ｒを照明する。

第１のダイクロイックミラー２１で反射された光のうち、緑色光Ｇは、第２のダイクロ
イックミラー２３によって反射されて緑色光用の液晶ライトバルブ４０Ｇを照明する。ま
た、青色光Ｂは、第２のダイクロイックミラー２３を透過し、リレー光学系３０を通過し
て、青色光用の液晶ライトバルブ４０Ｂを照明する。

なお、青色光Ｂの経路は、他の色光の経路に比べて長くなってしまうことから、光線束
の発散によって液晶ライトバルブ４０Ｂへの照明効率が低下するのを抑制するために、青
色光Ｂの経路には、リレー光学系３０が設けられている。リレー光学系３０は、入射側レ
ンズ３１と、第２の反射ミラー３２と、リレーレンズ３３と、第３の反射ミラー３４と、
射出側レンズ３５とを備えている。色光分離光学系２０から射出した青色光Ｂは、入射側
レンズ３１によってリレーレンズ３３の近傍で収束し、射出側レンズ３５に向けて発散す
る。

液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂのそれぞれは、一対の透明基板間に液晶が封
入された液晶パネル４１を備えており、液晶パネル４１の内面には、液晶に対して微小領
域（画素）毎に駆動電圧を印加可能な透明電極（画素電極）がマトリクス状に形成されて
いる。液晶パネル４１の入射側表面及び射出側表面には、それぞれ入射側偏光板４２及び
射出側偏光板４３が貼り付けられている。入射側偏光板４２及び射出側偏光板４３は、そ
れぞれ特定の偏光方向の偏光光のみを透過可能であり、入射側偏光板４２は、偏光変換素
子１４によって揃えられた偏光方向の偏光光を透過可能となっている。このため、各液晶
ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂに入射する各色光の大部分は入射側偏光板４２を透
過して、液晶パネル４１に入射する。

ここで、液晶パネル４１の各画素に、画像信号に応じた駆動電圧が印加されると、液晶
パネル４１に入射した光は、駆動電圧に応じて変調され、画素毎に異なる偏光方向を有し
た偏光光となる。この偏光光のうち、射出側偏光板４３を透過可能な偏光成分のみが液晶
ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから射出される。つまり、液晶ライトバルブ４０Ｒ
，４０Ｇ，４０Ｂが、画像信号に応じて、画素毎に異なる透過率で入射光を透過させるこ
とによって、階調を有する光学像が色光毎に形成される。液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０
Ｇ，４０Ｂから射出した各色光からなる光学像は、クロスダイクロイックプリズム５０に
入射する。

クロスダイクロイックプリズム５０は、各液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂか
ら射出された各色の光学像を、画素毎に合成してカラー画像を表す光学像を形成する。ク
ロスダイクロイックプリズム５０によって合成された光学像は、投写レンズ６０によって
スクリーンＳＣに拡大投写され、画像として表示される。

図１に戻って、画像信号処理部７０は、外部から各種形式の画像信号を入力可能になっ
ており、入力した画像信号を、液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各画素の輝度
値（階調情報）からなるデジタルの画像データに変換する。変換された画像データは、特
徴量抽出部７１、伸張処理部７３、第１のエッジ検出部７４に出力される。

特徴量抽出部７１は、入力した画像データから、画像の明るさ、つまり、各画素の輝度
値に基づいた各種特徴量を１フレーム（１画面）毎に抽出する。特徴量としては、１フレ
ーム内の最大輝度値（白ピーク値）、及び１フレーム内の平均輝度を表すＡＰＬ（Averag
e Picture Level：平均画像レベル）等が抽出又は導出され、補正量計算部７２に出力さ
れる。

補正量計算部７２は、特徴量抽出部７１で抽出された白ピーク値とＡＰＬを入力すると
ともに、後述する伸張調整値をエッジ比較部７６から入力し、画像データを補正するため
の補正量を導く（詳しくは後述する）。補正量としては、画像データの各輝度値を伸張す
る際の倍率（伸張率）、及び調光素子１６による調光量（減光量）がフレーム毎に算出さ
れ、それぞれ伸張処理部７３、調光素子駆動部７８に出力される。なお、本実施形態では
、伸張率は、１倍〜２倍の範囲内となるように決定される。

伸張処理部７３は、画像信号処理部７０から入力した画像データに対して、各画素の輝
度値を補正量計算部７２で算出された伸張率で伸張する伸張処理を施し、処理後の画像デ
ータを第２のエッジ検出部７５及びライトバルブ駆動部７７に出力する。

第１及び第２のエッジ検出部７４、７５は、例えばラプラシアンフィルタとして機能す
るデジタルフィルタで構成されており、入力した画像データに基づいて、画像中に含まれ
る輪郭を検出し、輪郭情報としてのエッジ画像データを生成する。エッジ画像データは、
エッジの強さを画素毎に表したデータであり、第１のエッジ検出部７４は、画像信号処理
部７０から入力した画像データ、即ち、伸張処理前の画像データに基づいてエッジ画像デ
ータを生成し、このエッジ画像データをエッジ比較部７６に出力する。また、第２のエッ
ジ検出部７５は、伸張処理部７３から伸張処理後の画像データを入力してエッジ画像デー
タを生成し、このエッジ画像データをエッジ比較部７６に出力する。

エッジ比較部７６は、第１及び第２のエッジ検出部７４、７５からそれぞれ入力した２
つのエッジ画像データを比較することにより、伸張処理に伴って発生した擬似輪郭を検知
する。具体的には、２つのエッジ画像データについて、画素毎にエッジの強さの差をとり
、その差が所定値（閾値）を超える領域（画素群）で擬似輪郭が発生していると判断する
。その後、擬似輪郭を構成する画素の数に応じた伸張調整値αをＬＵＴ（Look Up Table
）等によって導出し、補正量計算部７２に出力する。ここで、伸張調整値αは、０〜１の
範囲で定められ、擬似輪郭が生じていない場合には１となり、擬似輪郭が生じた場合には
、擬似輪郭を構成する画素の数が多いほど小さな値をとるようになっている。

ここで、補正量計算部７２が補正量（伸張率、調光量）を導く方法について詳述する。
まず、補正量計算部７２は、対象となるフレームの特徴量を特徴量抽出部７１から入力
し、これに基づいて暫定の伸張率Ｇ₀を導出する。なお、輝度値を白側に伸張する際に、
過度に伸張してしまうと白飛びが生じ画像を劣化させることになってしまうが、白ピーク
値が小さければ、白飛びを発生させずに輝度値を大きく伸張することが可能である。この
ため、白ピーク値が小さいフレームほど、伸張率Ｇ₀を大きくするのが望ましい。また、
ＡＰＬの値が小さく白ピーク値から離れているほど、伸張処理により白飛びが発生する画
素が限られることから、ＡＰＬが小さいフレームほど、伸張率Ｇ₀が大きくなるよう加味
するのが望ましい。

次いで、補正量計算部７２は、エッジ比較部７６から入力した１フレーム前の伸張調整
値αを用い、次式（１）によって伸張率Ｇ₀を調整することにより、最終的な伸張率Ｇ_New
を決定する。
Ｇ_New＝１＋α（Ｇ₀−１） …（１）
式（１）に示すように、伸張調整値αが１のとき、つまり、擬似輪郭が生じていないと
きには、Ｇ_New＝Ｇ₀となり、特徴量に基づいた暫定の伸張率Ｇ₀がそのまま最終的な伸張
率Ｇ_Newとなる。また、最終的な伸張率Ｇ_Newは、伸張調整値αの値が小さいほど（擬似輪
郭を構成する画素の数が多いほど）、暫定の伸張率Ｇ₀よりも小さくなるため、伸張処理
が抑制され、伸張調整値αが０のときには、Ｇ_New＝１となって伸張処理が施されないこ
とになる。なお、最初の１フレーム目の伸張率Ｇ_Newを算出する際には、伸張調整値αが
未定のため、当該フレームの特徴量のみから最終的な伸張率Ｇ_Newを決定する（Ｇ_New＝Ｇ
₀）。このように、補正量計算部７２は、特徴量に基づいた暫定の伸張率Ｇ₀に対して、エ
ッジ比較部７６による比較結果に応じた調整を施すことから、本発明の補正量調整部とし
て機能する。

その後、補正量計算部７２は、調光素子１６による調光量を導く。ここで、導出すべき
調光量は、伸張率Ｇ_Newに応じて変化する（伸張率Ｇ_Newが大きいほど光量を減らす必要が
ある）ため、伸張率Ｇ_Newに基づいて調光量を導出するようにしてもよいし、伸張率Ｇ_New
と同様、特徴量と伸張調整値αとに基づいて導くようにしてもよい。

伸張処理部７３が、画像データに含まれる各画素の輝度値に対して、補正量計算部７２
で算出された伸張率Ｇ_Newを乗じる補正を施し、補正後の画像データをライトバルブ駆動
部７７に出力すると、ライトバルブ駆動部７７は、この画像データに応じて液晶ライトバ
ルブ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを駆動する。また、調光素子駆動部７８は、調光素子１６が
補正量計算部７２で算出された調光量だけ光量を減じるように調光素子１６のルーバー１
６ａを駆動する。
以上の動作により、スクリーンＳＣには、階調範囲が伸張されてコントラスト感が向上
した画像が適度な輝度で表示される。なお、光学装置８０、ライトバルブ駆動部７７、及
び調光素子駆動部７８は、本発明の画像表示部として機能する。

以上説明したように、本実施形態のプロジェクタ１によれば、以下の効果を得ることが
できる。

（１）本実施形態のプロジェクタ１によれば、補正量計算部７２は、伸張処理によって
生じた擬似輪郭を構成する画素が多いほど、次フレームにおける伸張率Ｇ_Newを小さくし
て、伸張処理部７３による伸張処理を抑制するようにしている。つまり、擬似輪郭の発生
状況に応じて適切な補正を施していることから、擬似輪郭を効率的に抑制することが可能
となる。
（２）本実施形態のプロジェクタ１によれば、補正量計算部７２は、エッジ比較部７６
が伸張処理前後のエッジ画像データを比較して、擬似輪郭が発生していると判断した場合
にのみ、伸張処理部７３による伸張処理を抑制するようにしている。このため、擬似輪郭
が発生していない場合には、伸張処理によるコントラスト感の向上が抑制されずに済む。

（３）本実施形態のプロジェクタ１によれば、調光手段（調光素子１６及びこれを駆動
する調光素子駆動部７８）を備えているため、階調範囲の伸張に伴う輝度の変化を、調光
手段による調光によって抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置（プロジェクタ）について説明する。
図３は、本実施形態のプロジェクタの回路構成を説明するためのブロック図である。
図３に示すように、本実施形態のプロジェクタ１は、第１実施形態のプロジェクタの構
成要素に加えて、平滑処理部７９を備えている。平滑処理部７９は、ローパスフィルタと
して機能するデジタルフィルタ等で構成されており、画像データに含まれる各画素の輝度
値を平滑化することによって、伸張処理により生じる擬似輪郭を抑制することが可能にな
っている。

補正量計算部７２は、特徴量抽出部７１で抽出された特徴量に基づいて伸張率、調光量
を算出し、それぞれを伸張処理部７３、調光素子駆動部７８に出力する。伸張処理部７３
は、入力した伸張率を用いて画像データに伸張処理を施し、処理後の画像データを第２の
エッジ検出部７５及び平滑処理部７９に出力する。

エッジ比較部７６は、第１実施形態と同様、第１及び第２のエッジ検出部７４、７５か
ら入力した伸張処理前後のエッジ画像データを比較して、伸張処理による擬似輪郭の発生
の有無を検知する。具体的には、２つのエッジ画像データについて、画素毎にエッジの強
さの差をとり、その差が所定値（閾値）を超える領域で擬似輪郭が発生していると判断す
る。エッジ比較部７６は、各画素の位置に基づいて擬似輪郭が生じた領域の位置を特定す
るとともに、平滑処理部７９のフィルタ定数を、ＬＵＴ等を用いて、擬似輪郭を構成する
画素の数に応じて導出し、当該位置情報とフィルタ定数とを平滑処理部７９に出力する。
ここで、フィルタ定数は、擬似輪郭を構成する画素の数が多いほど、ローパスフィルタの
カットオフ周波数が小さくなるように決定される。つまり、擬似輪郭が多く発生するほど
、強い平滑処理が行われる。また、擬似輪郭が発生していないと判断した場合には、実質
的には平滑処理がなされないようなフィルタ定数に決定される。

平滑処理部７９は、エッジ比較部７６から入力した位置情報及びフィルタ定数に基づき
、伸張処理部７３から入力する画像データに対して、擬似輪郭が生じている領域近傍にロ
ーパルフィルタによるフィルタ処理（平滑化処理）を施すことにより、輝度値を平滑化し
て擬似輪郭を抑制する（目立たなくする）。処理後の画像データは、ライトバルブ駆動部
７７に出力され、画像として投写される。

（１）本実施形態のプロジェクタ１によれば、平滑処理部７９は、伸張処理によって生
じた擬似輪郭を構成する画素が多いほど、強い平滑処理を行っている。つまり、擬似輪郭
の発生状況に応じて適切な平滑処理を施していることから、擬似輪郭を効率的に抑制する
ことが可能となる。
（２）本実施形態のプロジェクタ１によれば、エッジ比較部７６が伸張処理前後のエッ
ジ画像データを比較して、擬似輪郭が発生していると判断した場合にのみ、平滑処理部７
９による平滑処理を施している。このため、擬似輪郭が発生していない場合に、不要な平
滑処理によって画像がボケるのを抑制することが可能となる。

（３）本実施形態のプロジェクタ１によれば、エッジ比較部７６が伸張処理前後のエッ
ジ画像データを比較して、擬似輪郭が発生していると判断した場合に、平滑処理部７９は
、擬似輪郭が生じている領域近傍に平滑化処理を施すため、この領域近傍以外の領域では
、平滑化の影響を抑制することが可能となり、不要な平滑処理によって画像がボケるのを
抑制することが可能となる。

（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・前記第１実施形態では、対象フレームでの特徴量から導いた暫定の伸張率Ｇ₀と、１
つ前のフレームで得られたエッジ画像データを元に導出された伸張調整値αとから式（１
）によって伸張率Ｇ_Newを決定しているが、１つのフレームに対して、伸張率Ｇ_Newを決定
するために暫定の伸張率Ｇ₀で行う伸張処理と、決定した伸張率Ｇ_Newを用いた伸張処理の
２回の伸張処理を行い、２回目の処理が済んだ画像データをライトバルブ駆動部７７に出
力するようにしてもよい。これによれば、１フレーム分遅れることなく擬似輪郭を抑制す
ることが可能となる。

・前記実施形態では、擬似輪郭を構成する画素の数に応じて、伸張率Ｇ_Newやローパス
フィルタのカットオフ周波数を変更しているが、伸張処理後のエッジの強さに応じてこれ
らを変更するようにしてもよい。

・前記第２実施形態において、擬似輪郭を構成する画素の数に応じて、ローパスフィル
タのフィルタサイズを変更するようにしてもよい。また、擬似輪郭を構成する画素の数に
応じて、フィルタのカットオフ周波数が小さくするのに代えて、フィルタの減衰率を大き
くするようにしてもよい。

・前記実施形態では、ラプラシアンフィルタを用いてエッジ検出を行っているが、フー
リエ変換やウェーブレット変換等、他の方法を用いて検出するようにしてもよい。

・前記実施形態では、伸張率や調光量を導出するための特徴量として、白ピーク値とＡ
ＰＬとを用いているが、利用する特徴量は前記に限定されず、例えば、１フレーム内の最
小輝度値（黒ピーク値）や、最頻輝度値、分散等の各種統計値を用いることも可能である
。

・前記実施形態では、階調範囲を白側（明るい側）に伸張する構成を説明しているが、
黒側（暗い側）への伸張や、白黒両側に伸張可能な構成としてもよい。なお、黒側への伸
張のみを行う場合には、調光素子１６による調光の必要はない。

・前記実施形態では、光源１１として超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放
電型光源ランプを用いているが、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなるＬＥＤ光源等、他の
光源を用いてもよい。

・前記実施形態では、画像表示装置として、外部のスクリーン等に画像を投写するプロ
ジェクタを例に説明しているが、透過型のスクリーンが一体的に備えられ、その背面側に
画像を投写するリアプロジェクタにも適用可能である。また、液晶表示装置等、他の画像
表示装置にも適用することができる。

・前記実施形態では、光源１１の光を調光するために、ルーバー１６ａにより光量を絞
る調光素子１６を用いているが、絞り羽根等の他の絞り機構、或いは、光源やバックライ
トの発光光量を制御可能な制御回路を用いることもできる。また、印加する電圧に応じて
光の透過率を変更可能な液晶素子やエレクトロクロミックガラス等を用い、光源１１から
透過型スクリーンＳＣに至る光路の途中、或いは、スクリーンＳＣが透過型である場合に
は、その前面に備えるようにしてもよい。

・前記実施形態では、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ４０Ｒ，４０Ｇ，
４０Ｂを用いているが、反射型の光変調装置であるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silico
n）等を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向を、マイクロミラー毎に
制御することにより、光源から射出した光を変調するＤＭＤ（テキサスインスツルメンツ
社の登録商標）（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等を用いることもできる。

第１実施形態に係るプロジェクタの回路構成を説明するためのブロック図。光学装置の概略構成を示す構成図。第２実施形態に係るプロジェクタの回路構成を説明するためのブロック図。

符号の説明

１…プロジェクタ、１１…光源、１６…調光素子、４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ…液晶ライ
トバルブ、７０…画像信号処理部、７１…特徴量抽出部、７２…補正量計算部、７３…伸
張処理部、７４…第１のエッジ検出部、７５…第２のエッジ検出部、７６…エッジ比較部
、７７…ライトバルブ駆動部、７８…調光素子駆動部、７９…平滑処理部、８０…光学装
置。

Claims

画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出する第１のエッジ検出部と、
前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前記画像データを補
正する伸張処理部と、
前記伸張処理部で補正された画像データに応じた画像を表示する画像表示部と、
前記伸張処理部で補正された画像データに基づいて輪郭を検出する第２のエッジ検出部
と、
前記第１及び第２のエッジ検出部の検出結果を比較するエッジ比較部と、
前記エッジ比較部による比較結果に基づき、前記伸張処理部による補正量を、前記階調
範囲の伸張が抑制されるように調整する補正量調整部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
請求項１に記載の画像表示装置であって、前記エッジ比較部は、前記第１及び第２のエ
ッジ検出部の検出結果を比較することにより、前記伸張処理部による補正によって生じた
輪郭を検知し、前記補正量調整部は、前記エッジ比較部が前記補正によって生じた前記輪
郭を検知した場合にのみ、前記補正量を調整することを特徴とする画像表示装置。
画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出する第１のエッジ検出部と、
前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前記画像データを補
正する伸張処理部と、
前記伸張処理部で補正された画像データに基づいて輪郭を検出する第２のエッジ検出部
と、
前記第１及び第２のエッジ検出部の検出結果を比較するエッジ比較部と、
前記エッジ比較部による比較結果に基づき、前記伸張処理部で補正された画像データに
対して、階調情報を平滑化するための調整を行う平滑処理部と、
前記平滑処理部で調整された画像データに応じた画像を表示する画像表示部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
請求項３に記載の画像表示装置であって、前記エッジ比較部は、前記第１及び第２のエ
ッジ検出部の検出結果を比較することにより、前記伸張処理部による補正によって生じた
輪郭を検知し、前記平滑処理部は、前記エッジ比較部が前記補正によって生じた前記輪郭
を検知した場合にのみ、前記画像データに対して前記調整を施すことを特徴とする画像表
示装置。
請求項３又は４に記載の画像表示装置であって、前記エッジ比較部は、前記第１及び第
２のエッジ検出部の検出結果を比較して、前記伸張処理部による補正によって生じた前記
輪郭の位置を特定し、前記平滑処理部は、特定された前記位置近傍の階調情報を調整する
ことを特徴とする画像表示装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記画像表示部は、
光源と、
入力した前記画像データに基づいて、前記光源が射出した光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置に入射する光、及び前記光変調装置によって変調された光の少なくとも
一方の光量を、前記伸張処理部における補正量に応じて調整する調光手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出する第１のエッジ検出工程と
、
前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する特徴量抽出工程と、
前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前記画像データを補
正する伸張処理工程と、
前記伸張処理工程で補正された画像データに応じた画像を表示する画像表示工程と、
前記伸張処理工程で補正された画像データに基づいて輪郭を検出する第２のエッジ検出
工程と、
前記第１及び第２のエッジ検出工程での検出結果を比較するエッジ比較工程と、
前記エッジ比較工程における比較結果に基づき、前記伸張処理工程での前記画像データ
に対する補正量を、前記階調範囲の伸張が抑制されるように調整する補正量調整工程と、
を備えることを特徴とする画像表示方法。
画素毎の階調情報を表す画像データに基づいて輪郭を検出する第１のエッジ検出工程と
、
前記画像データから前記階調情報に応じた特徴量を抽出する特徴量抽出工程と、
前記階調情報の階調範囲を伸張するために、前記特徴量に基づいて前記画像データを補
正する伸張処理工程と、
前記伸張処理工程で補正された画像データに基づいて輪郭を検出する第２のエッジ検出
工程と、
前記第１及び第２のエッジ検出工程での検出結果を比較するエッジ比較工程と、
前記エッジ比較工程での比較結果に基づき、前記伸張処理工程で補正された画像データ
に対して、階調情報を平滑化するための調整を行う平滑処理工程と、
前記平滑処理工程で調整された画像データに応じた画像を表示する画像表示工程と、
を備えたことを特徴とする画像表示方法。