JP5504806B2

JP5504806B2 - 画像処理装置、プロジェクター、画像処理方法およびプログラム

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Publication number: JP5504806B2
Application number: JP2009229302A
Authority: JP
Inventors: 直樹鈴木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-10-01
Also published as: US8545025B2; US20110080523A1; JP2011077971A

Description

本発明は画像処理装置、プロジェクター、画像処理方法およびプログラムに係り、特に、プロジェクターによって投写される画像の辺縁部における鮮鋭度を高めることを可能とした画像処理装置、画像処理方法、プロジェクターおよびプログラムに関するものである。

一般に、画像情報に基づいて光源から入射された光を液晶パネルなどの光変調手段により変調し、その変調光を投写光学系を用いてスクリーン上に結像させて画像を表示するプロジェクターが用いられている。このようなプロジェクターにおいては、投射画像の中心と、投射画像の外縁部分とでは、スクリーンに対する投射光学系からの距離が異なることから、投射画像の中心に焦点を合わせた場合に、辺縁部分では焦点が合わずに先鋭度の低い画像となってしまうという問題を有している。

そのため、従来から、例えば、超音波測距装置を用いて、投射装置とスクリーンとの距離を測定し、投影レンズの自動焦点を行うことにより、焦点調整を行うようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、その他の従来の技術として、例えば、光学変調素子の傾斜角度を適宜増減させることにより、スクリーン全体に投射されるフォーカス確認用のパターンを利用して、スクリーンの上下端でも焦点が合うように調整可能とした技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−３３８７０６号公報特開２００６−３５２５１４号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、スクリーンの光軸付近では、焦点が合っていても、やはり、投射領域の辺縁部では、焦点が合わず、先鋭度の低い画像となってしまうという問題を有している。また、前記特許文献２に記載の技術では、スクリーンの全域においてある程度焦点を合わせることは可能であるが、構造が極めて複雑となってしまい、製造が困難で、製造コストも高くなってしまうという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、プロジェクターにより投写される画像の全域にわたって鮮鋭度を高めることができ、製造コストも低減することのできる画像処理装置、画像処理方法、プロジェクターおよびプログラムを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明に係る画像処理装置は、プロジェクターに供給される画像データを生成する画像処理装置であって、原画像情報の入力を受け付ける画像情報入力部と、前記原画像情報に基づく画面を複数の領域に分割し、この分割領域ごとにシャープネス調整の調整値を設定し、この調整値に基づいて各分割領域のシャープネス調整を行うシャープネス調整部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、原画像情報に基づく画面を複数の領域に分割し、この分割領域ごとにシャープネス調整の調整値を設定し、この調整値に基づいて各分割画面のシャープネス調整を行うようにしているので、簡単な処理で画像の辺縁部分における鮮鋭度を高めることができる。

また、上記画像処理装置において、前記シャープネス調整部は、前記各領域ごとにあらかじめ定められた１つの調整値によりシャープネス調整を行うものであることを特徴とする。

本発明によれば、シャープネス調整部により、各領域ごとにあらかじめ定められた１つの調整値によりシャープネス調整を行うようにしているので、シャープネス調整の調整値が少なくて済み、より簡単な処理で画像の辺縁部分における鮮鋭度を高めることができる。

また、上記画像処理装置において、前記シャープネス調整部によりシャープネス調整された画像情報を台形補正する台形補正部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、シャープネス調整部によりシャープネス調整された画像情報を台形補正する台形補正部を設け、シャープネス調整を行った後に、台形の補正を行うようにしているので、台形補正を行った後にシャープネス調整を行うと、画素の適正な判別が困難となってしまうおそれがあるが、このようなことを防止して、適正な画素に対して台形補正を行うことができる。

また、上記画像処理装置において、前記原画像情報を拡大または縮小処理し前記シャープネス調整部に出力する拡大・縮小調整部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、原画像情報を拡大または縮小処理しシャープネス調整部に出力する拡大・縮小調整部を設け、画像情報の拡大または縮小処理を行った後にシャープネス調整を行うようにしているので、画像の大きさが定まった画像情報に対して効率よくシャープネス調整を行うことができる。

また、上記画像処理装置において、前記拡大・縮小調整部と前記シャープネス調整部とを一体に構成し、前記原画像情報の拡大または縮小処理とシャープネス処理とを同時に行うことを特徴とする。

本発明によれば、拡大・縮小調整部とシャープネス調整部とを一体に構成し、原画像情報の拡大または縮小処理とシャープネス処理とを同時に行うようにしているので、さらに画像処理を簡単に行うことができ、画像の辺縁部分における鮮鋭度を高めることができる。

本発明に係るプロジェクターは、上記の画像処理装置と、前記画像処理装置により処理された画像情報に基づいて、照明光を変調する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された変調光を、スクリーン上に画像として投射する投射光学系と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、原画像情報に基づく画面を複数の領域に分割し、この分割領域ごとにシャープネス調整の調整値を設定し、この調整値に基づいて各分割画面のシャープネス調整を行うようにしているので、簡単な処理で画像の辺縁部分における鮮鋭度を高めることができ、スクリーン上の投写領域の全域に亘ってボケの少ない画像を投写することができるプロジェクターを得ることが可能となる。しかも、従来のように光学変調素子の傾斜角度を増減させる機構などが不要となり、構造が簡単で、製造が容易となり、製造コストも低減させることができる。

なお、本発明は上記した態様に限ることなく、画像処理方法としての態様や、その画像処理方法を上記画像処理装置に実行させるためのコンピュータープログラムとしての態様、さらに、そのコンピュータープログラムを記憶する情報記憶媒体など、種々の態様で実現することも可能であり、上記した作用効果と同様の効果を得ることができる。

本発明に係る画像処理装置を適用したプロジェクターの実施形態を示す構成図である。本発明の画像処理における画像の分割例を示す説明図である。本発明の画像処理における画像の分割の他の例を示す説明図である。本発明の画像処理おける線形補間手段の例を示す説明図である。本発明の画像処理おける輪郭強調手段の例を示す説明図である。本発明の画像処理の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る画像処理装置を適用したプロジェクターの実施形態を示す概略構成図である。本実施形態においては、プロジェクター１は、画像情報入力部２を備えている。画像情報入力部２には、デジタル信号による原画像情報または、アナログ信号による原画像情報が図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されて入力されるものである。

また、プロジェクター１は、画像情報入力部２から入力された原画像情報に対して種々の画像処理することにより、プロジェクター１によって投写される画像に対応する画像情報を生成するための画像処理回路を備えている。なお、画像処理回路は種々の態様が可能であるが、本実施形態においては、拡大・縮小調整部３と、シャープネス調整部４と、台形補正部５とが１つのチップに集積化された画像処理用集積回路６を採用する。

拡大・縮小調整部３は、ユーザーの設定に従って原画像の拡大または縮小処理を実行するように構成されている。

シャープネス調整部４は、原画像情報に基づく画面を複数の領域に分割し、各分割領域ごとにシャープネスの調整を行うように構成されている。本実施形態においては、図２に示すように、画面を格子状に９つの領域に分割するものであり、分割された各領域ごとに、シャープネスの調整を行うものである。この場合に、投射画像の中心と、投射画像の辺縁部分とでは、スクリーンに対する投射光学系からの距離が異なることから、投射画像の中心に焦点を合わせた場合に、外縁部分では焦点が合わずに鮮鋭度の低い画像となってしまうことから、本実施形態においては、画像の中心部分に対して辺縁部分における鮮鋭度が高くなるようにシャープネス調整を行うものである。シャープネスの調整としては、例えば、線形補間によりシャープネスの調整を行うようになっている。

なお、画面の分割は、９つの領域に分割することに限定されるものではなく、複数の分割領域であれば、いくつの領域に分割するようにしてもよい。また、図２に示す以外にも、例えば、図３に示すように、画面を同心状に複数の領域に分割するようにしてもよいし、領域の分け方は任意に設定することが可能である。

線形補間は、例えば、以下のように行われる。図４に示すように、１つの分割領域における横方向の長さがＫＰＬ、縦方向の長さがＬＰＬであり、４隅の値がそれぞれＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈである場合において、まず、補正するポイントＺの位置座標をＸＰＳ，ＹＰＳとした場合、ＳＥ，ＳＦ，ＳＧ，ＳＨの面積比を以下の式により求める。
ＳＥ＝（ＫＰＬ−ＸＰＳ）×（ＬＰＬ−ＹＰＳ）／（ＫＰＬ×ＬＰＬ）
ＳＦ＝ＸＰＳ×（ＬＰＬ−ＹＰＳ）／（ＫＰＬ×ＬＰＬ）
ＳＧ＝（ＫＰＬ−ＸＰＳ）×ＹＰＳ／（ＫＰＬ×ＬＰＬ）
ＳＨ＝ＸＰＳ×ＹＰＳ／（ＫＰＬ×ＬＰＬ）
ここで、ＳＥ＋ＳＦ＋ＳＧ＋ＳＨ＝１０２４となるように正規化する。
その後、以下の式により補間演算を行う。
Ｚ＝（Ｅ×ＳＥ＋Ｆ×ＳＦ＋Ｇ×ＳＧ＋Ｈ×ＳＨ）／１０２４

その後、図５に示すような係数を用いたラプラシアンフィルターに基づいて、シャープネス調整を行うものである。なお、本実施形態においては、３×３の係数を用いているが、その他、５×５などの他の係数を用いるようにしてもよい。

そして、本実施形態においては、前述のシャープネス調整による調整値をあらかじめ分割された各領域ごとに定めておき、メモリー７に保存しておく。なお、本実施形態においては、各領域ごとにあらかじめ定められた１つの調整値によりシャープネス調整を行うようにしているが、１つの領域について複数の調整値を設定するようにしてもよい。

なお、前記実施形態においては、拡大・縮小調整部３と、シャープネス調整部４とを別個に設けるようにしているが、拡大・縮小調整部３とシャープネス調整部４とを一体的に設け、拡大または縮小処理を行う際に、同時に、各領域のシャープネス調整を行うようにしてもよい。ここでは、バイキュービック補間を用いてシャープネス調整を行う場合について説明する。

バイキュービック補間を行う場合は、以下の式により行われる。
Ｗ（ｘ）＝１（ｘ＝０のとき）
Ｗ（ｘ）＝（ａ＋２）｜ｘ｜＾３−（ａ−３）｜ｘ｜＾２＋１（０≦｜ｘ｜＜１のとき）
Ｗ（ｘ）＝ａ｜ｘ｜＾３−５ａ｜ｘ｜＾８ａ｜ｘ｜−４ａ（１≦｜ｘ｜＜２のとき）
Ｗ（ｘ）＝０（２≦｜ｘ｜のとき）
ただし、ｘは、注目画素からの距離を示している。
そして、ａの値を小さくすると、画像のシャープ感を増大させることができるものであり、本実施形態においては、分割された各領域ごとにａの値をあらかじめ設定しておき、メモリー７に保存しておくようにすればよい。

また、台形補正部５は、プロジェクター１によりあおり投写がなされるときに生じる台形歪みを画像処理によって補正するように構成されている。なお、台形補正部５における処理は、周知であるため詳細な説明は省略する。

また、プロジェクター１は、台形補正部５により処理された画像の色調整などの画質調整を行う画質調整部８を備えている。前述の画像情報入力部２、拡大・縮小調整部３、シャープネス調整部４、台形補正部５および画質調整部８が本発明の画像処理装置に相当する。

さらに、プロジェクター１は、画質調整部８から出力される画像情報に基づいて所定の画像を形成する液晶パネル９と、液晶パネル９を照明するための照明装置１０と、液晶パネル９を透過した透過光をスクリーン１１上に投射する投射光学系１２とを備えている。

液晶パネル９は、透過型の液晶パネルであり、画質調整部８から出力される画像情報に基づいて駆動されることで、照明装置１０から液晶パネル９に入射される照明光を変調する光変調装置として使用されている。また、照明装置１０としては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプが用いられる。

なお、図示は省略しているが、このプロジェクター１は、ＲＧＢの３色分の３枚の液晶パネル９を有しており、画像処理装置は、３色分の画像情報を処理する機能を有している。さらに、照明装置１０は、白色光を３色の光に分離する色光分離光学系を有している。また、投写光学系は、３色の画像光を合成してカラー画像を表す画像光を生成する合成光学系を有している。なお、このようなプロジェクター１の光学系の構成については、例えば、本出願人により開示された特願平８−３５２００３号公報に詳述されているので、ここではその説明は省略する。

次に、前述の画像処理装置を用いた本発明に係る画像処理方法およびプロジェクター１の動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、画像情報入力部２に原画像情報が入力されると（ステップＳ１）、この原画像情報は、画像情報入力部２から拡大・縮小調整部３に出力される。次に、拡大・縮小調整部３により、原画像データの拡大または縮小処理が行われる（ステップＳ２）。拡大または縮小処理が行われた画像情報は、シャープネス調整部４に出力され、シャープネス調整部４により、画像情報の複数の領域に分割する。そして、分割した領域ごとにシャープネスの調整値をメモリー７から読み出し、各分割領域ごとにシャープネスの調整処理を行う（ステップＳ３）。その後、すべての領域についてシャープネスの調整処理が完了したら、シャープネス調整後の画像情報は、台形補正部５に出力される（ステップＳ４：ＹＥＳ）。シャープネスの調整処理が完了していない場合は、完了するまで、調整処理を継続する（ステップＳ４：ＮＯ）。

そして、シャープネス調整後の画像情報について、台形補正部５により、投射する際におけるあおり角に応じて台形補正処理が行われる（ステップＳ５）。そして、台形補正処理が行われた画像情報は、画質調整部８に出力され、画質調整部８により、色調整などの画質調整が行われる（ステップＳ６）。

このように画像処理が行われた画像情報に基づいて、液晶パネル９を駆動することにより、照明装置１０から液晶パネル９に入射される照明光を変調して、投射光学系１２を介してスクリーン１１に画像が投射される。

以上述べたように、本実施形態においては、拡大または縮小された画像情報を複数の領域に分割し、各領域ごとにあらかじめ定められた調整値に基づいてシャープネス調整を行うようにしているので、簡単な処理で画像の辺縁部分における鮮鋭度を高めることができ、スクリーン１１に投射された投射画像の全域に亘って焦点を合わせることができる。しかも、従来のように光学変調素子の傾斜角度を増減させる機構などが不要となり、構造が簡単で、製造が容易となり、製造コストも低減させることができる。

また、本実施形態においては、シャープネス調整を行った後に、台形補正を行うようにしているので、台形補正を行った後にシャープネス調整を行うと、画素の適正な判別が困難となってしまうおそれがあるが、このようなことを防止して、適正な画素に対して台形補正を行うことができる。

また、前述の画像処理動作は、原画像情報の入力を受け付ける処理と、シャープネス調整部４により各分割領域のシャープネス調整を行うシャープネス調整処理と、をコンピューターにより処理するものであることから、本発明は、この処理を実現するためのプログラムとしての実施形態とすることも可能である。

なお、前記実施形態においては、透過型の液晶パネル９を用いたプロジェクター１について説明したが、本発明は、反射型の液晶パネル９を用いたプロジェクター１にも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル９が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶パネル９が光を反射するタイプであることを意味している。

また、プロジェクター１としては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクター１と、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクター１とがあるが、図１に示すプロジェクター１の構成は、いずれにも適用可能である。

また、前記実施形態では、白色の照明装置１０からの光を色光分離光学系を用いて各色の光変調を行うものであるが、例えば、照明装置１０として、ＬＥＤを用いるようにしてもよいし、液晶パネル９に代えて照明装置１０によって照明されるカラーホイールと、マイクロミラーの画素によって構成されカラーホイールの透過光が照射されるデバイス（光変調部）とを組合せたものを用いることによって、カラーの光変調および合成を行うようにしてもよい。

また、前記実施形態では、画像処理装置をプロジェクターに内蔵されるように構成する例を示して発明を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明に係る画像処理装置を、プロジェクターに画像データを供給する画像出力装置に内蔵されるように構成することもできる。この場合、複雑な画像処理を行なう画像処理回路をプロジェクターに搭載しなくてもよいため、プロジェクター本体を安価に提供することが可能となる。また、パーソナルコンピューターなどの画像出力装置に、本発明に係る画像処理装置の機能を持たせることにより、容易に性能を向上させることのできる画像投射システムを構築することが可能となる。

さらに、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

１プロジェクター、２画像情報入力部、３拡大・縮小調整部、４シャープネス調整部、５台形補正部、８画質調整部、９液晶パネル、１０照明装置、１１スクリーン、１２投射光学系

Claims

プロジェクターに供給される画像データを生成する画像処理装置であって、
原画像情報の入力を受け付ける画像情報入力部と、
前記原画像情報に基づく画面を複数の領域に分割し、この分割領域ごとにシャープネス調整の調整値を設定し、この調整値に基づいて各分割領域のシャープネス調整を行うシャープネス調整部と、
を備え、
前記分割領域は、前記画面の中心を含む第１の領域、及び前記画面の辺縁部分を含む第２の領域を含み、
前記第１の領域に対して前記第２の領域における鮮鋭度が高くなるように前記シャープネス調整を行うことを特徴とする画像処理装置。
前記シャープネス調整部は、前記各領域ごとにあらかじめ定められた１つの調整値によりシャープネス調整を行うものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記シャープネス調整部によりシャープネス調整された画像情報を台形補正する台形補正部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
前記原画像情報を拡大または縮小処理し前記シャープネス調整部に出力する拡大・縮小調整部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
前記拡大・縮小調整部と前記シャープネス調整部とを一体に構成し、前記原画像情報の拡大または縮小処理とシャープネス処理とを同時に行うことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
前記第１の領域は、前記第２の領域よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
前記請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置により処理された画像情報に基づいて、照明光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって変調された変調光を、スクリーン上に画像として投射する投射光学系と、を備えていることを特徴とするプロジェクター。
プロジェクターに供給される画像データを生成する画像処理方法であって、
原画像情報の入力を受け付ける画像情報入力処理と、
前記原画像情報に基づく画面を複数の領域に分割し、この分割領域ごとにシャープネス調整の調整値を設定し、この調整値に基づいて各分割領域のシャープネス調整を行うシャープネス調整処理と、
を備え、
前記分割領域は、前記画面の中心を含む第１の領域、及び前記画面の辺縁部分を含む第２の領域を含み、
前記第１の領域に対して前記第２の領域における鮮鋭度が高くなるように前記シャープネス調整を行うことを特徴とする画像処理方法。
プロジェクターに供給される画像データを生成するプログラムであって、
原画像情報の入力を受け付ける機能と、
前記原画像情報に基づく画面を複数の領域に分割し、この分割領域ごとにシャープネス調整の調整値を設定し、この調整値に基づいて各分割領域のシャープネス調整を行うシャープネス調整機能と、
をコンピューターに実現させ、
前記分割領域は、前記画面の中心を含む第１の領域、及び前記画面の辺縁部分を含む第２の領域を含み、
前記第１の領域に対して前記第２の領域における鮮鋭度が高くなるように前記シャープネス調整をコンピューターに行わせる、プログラム。