JP5655271B2 - 画像処理装置、画像表示装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像表示装置及び画像処理方法等に関する。

近年、コンテンツ画像の高画質化によって、より一層広い色再現域を有する画像表示装置が望まれている。ところが、進歩した色再現技術が採用された画像表示装置であっても、照明等により明るい環境で使用される場合、照明等の映り込みによって色再現域が狭くなり、例えば全体的に淡い色の画像になってしまうことが多い。

そこで、画像表示装置の使用環境の明るさをセンサーで測定し、このセンサーの測定結果を用いて使用環境の明るさに応じて画像の彩度を強調する処理が行われる技術が開発され、この技術について例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１には、センサーにより画像表示装置に映り込む外部照明の明るさや色を測定し、その影響をキャンセルするように色補正テーブルを書き換え、書き換え後の色補正テーブルに従って画像信号に対する色補正を行う技術が開示されている。

特開２００２−９１４１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、画面全体に対して一律の補正を行うため、画像の明度や彩度のコントラストを改善させることができるものの、画像のディテールが潰れたまま表現されてしまうという問題がある。

また、画像表示装置が明室内に設定された場合、部屋の照明からの光が画像表示装置に映り込むことにより画像表示装置の色域が縮小し、見た目の明るさ（明度）や鮮やかさ（彩度）のレンジが圧縮されてしまう。この場合、たとえ特許文献１に開示された技術であっても、圧縮されたレンジ内で色を再現することができず、例えば画像のディテールの見えを改善できない場合がある。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、彩度のレンジが圧縮される場合であっても画像のディテールの見えを改善する画像処理装置、画像表示装置及び画像処理方法等を提供することにある。

本発明の一態様は、画像信号を補正する画像処理装置が、
前記画像信号の彩度成分に対して階調補正処理を行う階調補正部と、
所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の画像信号に対して、該画像信号の彩度成分の補正量を、前記階調補正処理の処理内容に応じて算出する彩度成分補正量算出部と、
前記彩度成分補正量算出部によって算出された前記補正量を用いて、前記階調補正部による前記階調補正処理後の前記画像信号の彩度成分を補正する彩度成分補正部とを含み、
前記階調補正部は、
補正前の彩度成分と補正後の彩度成分の関係を示す補正カーブに従って階調補正処理を行い、
前記彩度成分補正量算出部は、
前記階調補正処理における補正カーブの傾きに応じて前記補正量を算出する。

本態様によれば、所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の彩度成分を補正するようにしたので、画面全体に対して一律の補正を行うことなく、低彩度部と高彩度部とが混在している場合であっても、低彩度部と高彩度部の両方のディテールを表現できるように画像信号を補正できるようになる。しかも、階調補正処理を行い、階調補正処理の処理内容に応じて彩度成分の補正量を算出し、階調補正処理後の彩度成分に該補正量を用いて補正するようにしたので、彩度のレンジが圧縮される場合であっても画像のディテールの見えを改善する画像処理装置を提供できるようになる。

（２）本発明の他の態様に係る画像処理装置では、前記階調補正部は、補正前の輝度成分と補正後の輝度成分の関係を示す補正カーブに従って階調補正処理を行い、前記彩度成分補正量算出部は、前記補正カーブの傾きに応じて前記補正量を算出する。

本態様によれば、階調補正処理に用いられる補正カーブの傾きに応じて補正量を算出するようにしたので、例えば階調変化の小さい彩度領域と階調変化の大きい彩度領域とで補正強度を異ならせることができる。その結果、彩度のレンジが圧縮された領域のディテールのみを強調することができるようになる。

（３）本発明の他の態様に係る画像処理装置では、前記彩度成分補正量算出部は、前記補正カーブの傾きが小さい階調に対応する前記画像信号の彩度成分ほど大きくなり、かつ、前記補正カーブの傾きが大きい階調に対応する前記画像信号の彩度成分ほど小さくなるように、前記補正量を算出する。

本態様によれば、任意の補正カーブに従って階調補正処理を行って、高彩度領域及び低彩度領域のディテールの強調処理を行うことができるようになる。

（４）本発明の他の態様に係る画像処理装置では、前記彩度成分補正量算出部が、前記階調補正処理の処理内容及び視環境に応じて、前記補正量を算出する。

本態様によれば、更に、視環境に応じて彩度成分の補正量を算出するようにしたので、使用環境にかかわらず画像のディテールの見えを改善する画像処理装置を提供できるようになる。

（５）本発明の他の態様に係る画像処理装置では、前記彩度成分補正量算出部が、外光と前記画像表示部の出力光の輝度比を前記視環境として前記補正量を算出する。

本態様によれば、視環境として、外光と画像表示部の出力光の輝度比を採用するようにしたので、簡素な構成で使用環境にかかわらず画像のディテールの見えを改善する画像処理装置を提供できるようになる。

（６）本発明の他の態様に係る画像処理装置では、前記画像信号の彩度成分の空間周波数を解析する周波数解析部を含み、前記彩度成分補正量算出部が、前記画像信号の彩度成分の補正量を、少なくとも、前記周波数解析部の解析結果及び前記階調補正処理の処理内容に応じて算出する。

本態様によれば、画像信号の彩度成分の空間周波数を解析し、所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の画像信号に対してのみ、該画像信号の彩度成分を、少なくとも彩度成分の空間周波数の解析結果と階調補正処理の処理内容とに応じて補正量を算出し、該補正量を用いて彩度成分を補正するようにしたので、画面全体に対して一律の補正を行うことなく、低彩度部と高彩度部とが混在している場合であっても、低彩度部と高彩度部の両方のディテールを表現できるように画像信号を補正できるようになる。更に、画像の低彩度部のディテールと彩度ノイズとを区別することができるので、低彩度部のディテールと一緒に彩度ノイズを強調してしまう事態を回避できるようになる。

（７）本発明の他の態様に係る画像処理装置では、前記周波数解析部は、前記画像信号の彩度成分から所与の彩度ノイズ成分を除去する彩度ノイズ除去部を含み、前記彩度成分補正部は、前記補正量を用いて、前記彩度ノイズ除去部によって前記彩度ノイズ成分が除去された前記画像信号の彩度成分を補正する。

本態様によれば、彩度ノイズが除去された彩度成分に対して、彩度成分補正部により算出された補正量を用いて補正するようにしたので、上記の効果に加えて、低彩度部と高彩度部の両方のディテールを表現し、且つ、画像の低彩度部のディテールと彩度ノイズとを区別する画像信号の補正を高精度に行うことができるようになる。

（８）本発明の他の態様に係る画像処理装置では、前記画像信号を構成する色差成分を、該色差成分に対応する彩度成分及び色相成分に変換する変換回路を含み、前記変換回路によって変換された前記彩度成分を補正する。

本態様によれば、色相を変化させることなく、高彩度部及び低彩度部が混在していた場合であってもこれらのディテールを表現できるようになる。

（９）本発明の他の態様は、画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置が、前記画像信号を補正する上記のいずれか記載の画像処理装置と、前記画像処理装置によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部とを含む。

本態様によれば、彩度のレンジが圧縮される場合であっても画像のディテールの見えを改善する画像表示装置を提供できるようになる。

（１０）本発明の他の態様は、画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置が、前記画像信号を補正する上記記載の画像処理装置と、前記画像処理装置によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部の出力光の輝度と前記外光の輝度とを測定するためのセンサーとを含む。

本態様によれば、視環境にかかわらず彩度のレンジが圧縮される場合であっても画像のディテールの見えを改善する画像表示装置を提供できるようになる。

（１１）本発明の他の態様は、画像信号を補正する画像処理方法が、前記画像信号の彩度成分に対して階調補正処理を行う階調補正ステップと、所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の画像信号に対してのみ、該画像信号の彩度成分の補正量を、前記階調補正処理の処理内容に応じて算出する彩度成分補正量算出ステップと、前記彩度成分補正量算出ステップにおいて算出された前記補正量を用いて、前記階調補正ステップにおける前記階調補正処理後の前記画像信号の彩度成分を補正する彩度成分補正ステップとを含む。

本態様によれば、所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の画像信号に対してのみ該画像信号の彩度成分を補正するようにしたので、画面全体に対して一律の補正を行うことなく、低彩度部と高彩度部とが混在している場合であっても、低彩度部と高彩度部の両方のディテールを表現できるように画像信号を補正できるようになる。しかも、階調補正処理を行い、階調補正処理の処理内容に応じて彩度成分の補正量を算出し、階調補正処理後の彩度成分に該補正量を用いて補正するようにしたので、彩度のレンジが圧縮される場合であっても画像のディテールの見えを改善できるようになる。

（１２）本発明の他の態様に係る画像処理方法では、前記階調補正ステップは、補正前の輝度成分と補正後の輝度成分の関係を示す補正カーブに従って階調補正処理を行い、前記彩度成分補正量算出ステップは、前記補正カーブの傾きに応じて前記補正量を算出する。

本態様によれば、階調補正処理に用いられる補正カーブの傾きに応じて補正量を算出するようにしたので、例えば階調変化の小さい彩度領域と階調変化の大きい彩度領域とで補正強度を異ならせることができる。その結果、彩度のレンジが圧縮された領域のディテールのみを強調することができるようになる。

（１３）本発明の他の態様に係る画像処理方法では、前記彩度成分補正量算出ステップは、前記補正カーブの傾きが小さい階調に対応する前記画像信号の彩度成分ほど大きくなり、かつ、前記補正カーブの傾きが大きい階調に対応する前記画像信号の彩度成分ほど小さくなるように、前記補正量を算出する。

本態様によれば、任意の補正カーブに従って階調補正処理を行って、高彩度領域及び低彩度領域のディテールの強調処理を行うことができるようになる。

（１４）本発明の他の態様に係る画像処理方法では、前記彩度成分補正量算出ステップが、前記階調補正処理の処理内容及び視環境に応じて、前記補正量を算出する。

本態様によれば、更に、視環境に応じて彩度成分の補正量を算出するようにしたので、使用環境にかかわらず画像のディテールの見えを改善できるようになる。

（１５）本発明の他の態様に係る画像処理方法では、前記彩度成分補正量算出ステップが、外光と前記画像表示部の出力光の輝度比を前記視環境として前記補正量を算出する。

本態様によれば、視環境として、外光と画像表示部の出力光の輝度比を採用するようにしたので、簡素な方法で使用環境にかかわらず画像のディテールの見えを改善できるようになる。

実施形態１における画像表示システムの構成例のブロック図。 図１の画像処理部において行われる補正処理の説明図。 図１の画像処理部の動作説明図。 図１の画像処理部のハードウェア構成例のブロック図。 図４の周波数解析回路の構成例のブロック図。 図５のＨＰＦ回路、ＬＰＦ回路のフィルター特性の一例を示す図。 重み付け算出回路の動作説明図。 重み付け算出回路が出力する重み付け係数の説明図。 図４の多段フィルター回路の構成例のブロック図。 図４の階調補正回路の構成例のブロック図。 図１０のＬＵＴ記憶回路に記憶される補正データの説明図。 図４の彩度信号補正量算出回路の構成例のブロック図。 図１２の重み付け算出回路の動作説明図。 図１２の彩度ゲイン算出回路の動作説明図。 実施形態１における画像処理部の彩度信号の補正処理例のフロー図。 図１の投射部の構成例の図。 実施形態１の第１の変形例における彩度信号補正量算出回路の構成例のブロック図。 図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）は図１７の第１〜第３のＬＵＴの動作説明図。 実施形態１の第２の変形例における彩度信号補正量算出回路の構成例のブロック図。 図１９のＬＵＴの動作説明図。 実施形態２における画像表示システムの構成例のブロック図。 図２１のセンサー及び補正強度算出部の説明図。 図２１の補正強度算出部の動作説明図。 図２１の画像処理部のハードウェア構成例のブロック図。 図２４の階調補正回路の構成例のブロック図。 ＬＵＴ生成回路の動作例の説明図。 実施形態２における画像処理部の彩度信号の補正処理例のフロー図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、本発明に係る画像表示装置としてプロジェクターを例に説明するが、本発明に係る画像表示装置がプロジェクターに限定されるものではない。

〔実施形態１〕
図１に、本発明に係る実施形態１における画像表示システムの構成例のブロック図を示す。

画像表示システム１０は、プロジェクター（広義には画像表示装置）２０と、スクリーンＳＣＲとを含む。プロジェクター２０は、入力画像信号に基づいて図示しない光源からの光を変調し、変調後の光をスクリーンＳＣＲに投射することで画像を表示する。

このプロジェクター２０は、画像処理部３０（広義には画像処理装置）と、投射部１００（広義には画像表示部）とを含む。画像処理部３０は、補正対象外の彩度領域に影響を与えることなく表示画像の低彩度部や高彩度部のディテールを表現できるように入力画像信号を補正し、補正後の画像信号を投射部１００に出力する。投射部１００は、画像処理部３０からの画像信号に基づいて変調した光をスクリーンＳＣＲに投射する。このとき、画像処理部３０は、特定の彩度領域の再現性を維持できるように階調補正処理を行い、その階調補正処理の処理内容に応じてディテールが強調されるように画像信号を補正する。

図２に、図１の画像処理部３０において行われる補正処理の説明図を示す。図２では、補正処理中の各画像信号により表される画像の特性として、横軸に画像の水平方向の位置、縦軸に彩度レベルを模式的に表している。

入力画像ＩＭＧｉｎは、例えば左側が低彩度で、右側が高彩度の画像であり、低彩度領域においても微小な階調変化を有し、高彩度領域においても微小な階調変化を有する。信号抽出手段Ｌ１は、この入力画像ＩＭＧｉｎの画像信号の彩度成分のうち、所与の空間周波数帯域の彩度成分の信号Ｃ_Ｈを抽出する。図２では、空間周波数に対応してゲインが設定されており、信号抽出手段Ｌ１はこのゲインが大きい空間周波数帯域の彩度成分の信号Ｃ_Ｈを抽出している。

また、階調補正手段Ｈ１は、補正前の輝度成分と補正後の輝度成分の関係を示す所与の補正カーブ（ガンマカーブ）に従って、入力画像の画像信号の彩度成分を補正し、補正後の彩度成分の信号Ｃｃｏｒを出力する。図２では、階調補正手段Ｈ１が、上に凸の補正カーブに従って彩度成分の階調補正を行う例を示している。階調補正手段Ｈ１によって行われる階調補正処理後の彩度成分は、加算器Ａ１に供給される。また、階調補正手段Ｈ１によって行われる階調補正処理の内容（階調補正処理の内容を特定するための情報（補正カーブ情報）、階調補正処理後の彩度成分でも可）は、彩度ゲイン算出手段Ｇ１に供給される。

彩度ゲイン算出手段Ｇ１は、階調補正手段Ｈ１によって行われた階調補正後の彩度成分のレベルに対応したゲイン係数ｇ（彩度ゲイン係数。広義には彩度ゲイン。以下同様）を算出する。図２では、彩度ゲイン算出手段Ｇ１が、彩度成分のレベルが低い領域で大きくなり、彩度成分のレベルが高い領域でほぼ０となるゲイン係数ｇを算出する。

この結果、乗算器Ｍ１は、信号抽出手段Ｌ１によって抽出された信号Ｃ_Ｈに彩度ゲイン算出手段Ｇ１によって算出されたゲイン係数ｇを掛け合わせた信号ｇＣ_Ｈを生成する。信号ｇＣ_Ｈが、入力画像信号の彩度成分の補正量に対応した信号である。加算器Ａ１は、入力画像信号の彩度信号Ｃｉｎと信号ｇＣ_Ｈとを加算して、補正後の画像信号を構成する彩度信号Ｃｏｕｔを出力する。

図３に、図１の画像処理部３０の動作説明図を示す。図３では、３次元の座標系において、入力画像信号の彩度成分、該彩度成分の空間周波数、該彩度成分の高周波成分の信号Ｃ_ＨＰＦを模式的に表している。

画像処理部３０は、画像信号の彩度成分の空間周波数を解析し、空間周波数帯域Ｆａｒ（所与の空間周波数帯域）のみにおいて画像信号の彩度成分の補正量を、階調補正処理の処理内容に応じて算出し、該補正量を用いて画像信号の彩度成分を補正する。より具体的には、画像処理部３０は、信号抽出手段Ｌ１によって抽出された画像信号の彩度成分の空間周波数帯域Ｆａｒにおいて、彩度ゲイン算出手段Ｇ１によって算出された入力画像信号の彩度信号Ｃｉｎの所与のレベル範囲Ｃａｒの信号（図３では、範囲Ｓａｒ）に対して、階調補正を行う。このとき、彩度ゲイン算出手段Ｇ１は、特定の彩度領域の再現性を維持できるように階調補正処理の処理内容に応じて彩度ゲインＧ１が算出されるため、階調の補正強度を異ならせることができる。

更に、例えば、階調補正後の彩度成分の高周波成分が多いとき、所望の信号成分が多く彩度ノイズが少ないと判断して補正強度を強くし、階調補正後の彩度成分の高周波成分が少ないとき、所望の信号成分が少なく彩度ノイズが多いと判断して、補正強度を弱くする。これにより、特定の彩度領域について再現性を維持させて画像の彩度ノイズを強調してしまうことなく全体的な彩度の傾向を変化させずに、信号抽出手段Ｌ１によって抽出された空間周波数帯域Ｆａｒであって、彩度ゲイン算出手段Ｇ１によって算出された入力画像信号を構成する彩度信号Ｃｉｎの所与のレベル範囲Ｃａｒのみ、彩度成分を変化させることができるようになる。

なお、実施形態１では、高周波成分のレベルが小さくなって彩度ノイズが多くなるに従って空間周波数帯域が狭くなるように抽出された彩度信号に対して、低彩度でゲインが大きくなるように彩度ゲインを与えることで、低彩度部のディテールのみを増幅することができるようになっている。

信号抽出手段Ｌ１によって抽出される空間周波数帯域、彩度ゲイン算出手段Ｇ１によってゲイン係数ｇが算出される彩度成分のレベル範囲、彩度成分の高周波帯域や階調補正処理の内容は、それぞれ指定可能であるため、指定した空間周波数帯域の指定した彩度成分のレベル範囲のみ、入力画像信号の彩度変化を、彩度ノイズ量に合わせて増幅させることができる。

しかも、画面全体に対して一律の補正を行わないので、低彩度部と高彩度部とが混在している場合であっても、例えば一律に低彩度部の彩度も上げたり、或いは一律に高彩度部の彩度も下げたりすることもなく、低彩度部と高彩度部の両方のディテールを表現できるようになる。例えば、図３に示す場合には、入力画像信号の彩度の中周波数帯域から高周波数帯域に対して補正するため、入力画像の全体的な鮮やかさを変化させずに、ディテールのみを強調できるようになる。更に、画像の低彩度部のディテールと彩度ノイズとを区別することができるので、低彩度部のディテールと一緒に彩度ノイズを強調してしまう事態を回避できるようになる。

図４に、図１の画像処理部３０のハードウェア構成例のブロック図を示す。

画像処理部３０は、ラインメモリー３２、３４、多段フィルター回路（信号抽出回路）４０、彩度信号補正量算出回路（彩度成分補正量算出部）５０、彩度信号補正回路（彩度成分補正部）６０、周波数解析回路７０、ＵＶ−ＣＨ変換回路（広義には変換回路）８０、ＣＨ−ＵＶ変換回路９０、階調補正回路（階調補正部）２００を含む。

ラインメモリー３２は、入力画像信号を構成する輝度信号Ｙ（入力画像信号の輝度成分）を格納する。ラインメモリー３２に格納された輝度信号Ｙは、そのまま輝度信号Ｙ１として出力される。

また、ラインメモリー３４には、ラインメモリー３２に輝度信号Ｙが格納されるタイミングに同期して、該輝度信号に対応した色差信号Ｕ、Ｖ（入力画像信号の色差成分）に対応した彩度信号Ｃｉｎ及び色相信号Ｈｉｎが格納される。この彩度信号Ｃｉｎ及び色相信号Ｈｉｎは、色差信号Ｕ、ＶをＵＶ−ＣＨ変換回路８０により変換することで得られる。

ＵＶ−ＣＨ変換回路８０は、例えば以下の式に従って、色差信号Ｕ、Ｖを彩度信号Ｃｉｎ及び色相信号Ｈｉｎに変換し、ラインメモリー３４に格納する。ラインメモリー３４には、多段フィルター回路４０で必要なライン数分の彩度信号Ｃｉｎが格納される。

ラインメモリー３４に格納された色相信号Ｈｉｎは、そのまま色相信号Ｈｏｕｔとして出力される。一方、ラインメモリー３４に格納された彩度信号Ｃｉｎは、下記のディテール強調処理に供される。

多段フィルター回路４０は、ラインメモリー３４に格納された彩度信号Ｃｉｎ（画像信号の彩度成分）から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する。この多段フィルター回路４０は、図２の信号抽出手段Ｌ１の機能を実現することができる。

周波数解析回路７０は、ラインメモリー３４に格納されている彩度信号の空間周波数を解析する。より具体的には、周波数解析回路７０は、彩度信号の高周波成分を抽出すると共に、ラインメモリー３４からの彩度信号から彩度ノイズを除去することができる。周波数解析回路７０によって抽出された彩度信号の高周波成分の絶対値である出力ｈｉｇｈＣは、周波数解析回路７０の解析結果として彩度信号補正量算出回路５０に供給される。周波数解析回路７０によって彩度ノイズが除去された彩度信号は、彩度信号ＮＲとして階調補正回路２００に供給される。

階調補正回路２００は、補正前の輝度成分と補正後の輝度成分の関係を示す所与の補正カーブに従って、彩度信号ＮＲを補正し、補正後の彩度信号を彩度信号補正回路６０に出力すると共に、この補正処理に対応した信号ＧＲを彩度信号補正量算出回路５０に出力する。信号ＧＲは、階調補正回路２００によって行われた階調補正処理の内容に対応した信号である。この階調補正回路２００による階調補正処理によって、彩度レンジが圧縮された場合でも所望の彩度領域のみ再現性を維持できるようになる。階調補正回路２００は、図２の階調補正手段Ｈ１の機能を実現することができる。

彩度信号補正量算出回路５０は、多段フィルター回路４０の出力と、ラインメモリー３４に格納されている彩度信号と、周波数解析回路７０の解析結果と、階調補正回路２００によって行われた階調補正処理の処理内容とに基づいて、彩度信号の補正量に対応する補正信号ＶＡを算出する。即ち、彩度信号補正量算出回路５０は、出力ｈｉｇｈＣ（周波数解析回路７０の解析結果）及び階調補正処理の処理内容に応じて、多段フィルター回路４０によって抽出された所与の空間周波数帯域の彩度信号のうち所与の彩度レベル範囲の彩度信号に対する補正量を算出することができる。この彩度信号補正量算出回路５０は、図２の彩度ゲイン算出手段Ｇ１の機能を実現することができる。

彩度信号補正回路６０は、彩度信号補正量算出回路５０によって算出された補正量を用いて、階調補正回路２００によって階調補正された彩度信号を補正し、補正後の彩度信号Ｃｏｕｔとして出力する。

ＣＨ−ＵＶ変換回路９０は、彩度信号補正回路６０からの彩度信号Ｃｏｕｔと、ラインメモリー３４からの色相信号Ｈｏｕｔとを、色差信号Ｕ１、Ｖ１に変換する。ＣＨ−ＵＶ変換回路９０は、例えば以下の式に従って、彩度信号Ｃｏｕｔ及び色相信号Ｈｏｕｔを色差信号Ｕ１、Ｖ１に変換する。

こうして画像処理部３０は、輝度信号Ｙ１、及び色相信号Ｈｏｕｔとディテール強調処理された彩度信号Ｃｏｕｔとから変換された色差信号Ｕ１、Ｖ１からなる画像信号を投射部１００に出力する。

このように画像処理部３０は、所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベルの彩度信号に対してのみ、階調補正処理の処理内容に応じて彩度信号を補正することができる。この際、画像処理部３０は、ＵＶ−ＣＨ変換回路８０を含み、入力画像信号を構成する色差信号（色差成分）を、該色差信号に対応する彩度信号Ｃｉｎ及び色相信号Ｈｉｎに変換し、該彩度信号Ｃｉｎに対してディテール強調処理を行うようにしている。これにより、色相を変化させることなく、高彩度部及び低彩度部が混在していた場合であってもこれらのディテールを表現できるようになる。

次に、画像処理部３０を構成する各ブロックについて説明する。

図５に、図４の周波数解析回路７０の構成例のブロック図を示す。図５において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。なお、図５では、周波数解析回路７０に加えて、図４のラインメモリー３４についても図示している。

周波数解析回路７０は、高周波成分抽出回路（高周波成分抽出部）７２と、彩度ノイズ除去回路（彩度ノイズ除去部）７４とを含む。高周波成分抽出回路７２は、ラインメモリー３４に蓄積された彩度信号から、画像の低彩度部のディテールと彩度ノイズが含まれる所与の高周波成分を抽出して、その絶対値を出力ｈｉｇｈＣとして出力する。彩度ノイズ除去回路７４は、ラインメモリー３４に蓄積された彩度信号から、彩度ノイズを除去した彩度信号ＮＲを生成する。ここで、彩度ノイズ除去回路７４は、高周波成分抽出回路７２によって抽出された高周波成分を用いて、彩度信号ＮＲを生成する。

高周波成分抽出回路７２は、ＨＰＦ（High Pass Filter)回路７３を含む。ＨＰＦ回路７３には、ラインメモリー３４から彩度信号が入力され、該彩度信号の高周波成分の絶対値を出力ｈｉｇｈＣとして、彩度信号補正量算出回路５０や彩度ノイズ除去回路７４に出力する。このようなＨＰＦ回路７３は、公知のＨＰＦ処理により、次式に従って出力ｈｉｇｈＣを、高周波成分の絶対値として出力する。

ここで、ｈｉｇｈＣはＨＰＦ回路７３の出力、Ｃは入力彩度信号、（ｘ，ｙ）は対象画素の座標であり、ａ_ＨＰＦはフィルター係数、（ｕ，ｖ）は対象画素を中心とした相対座標系で上記の範囲をとり、ｓはフィルターのサイズを表す。ｓは、例えば「３」とすることができるが、「３」以外であってもよい。

彩度ノイズ除去回路７４は、ＬＰＦ（Low Pass Filter）回路７５、重み付け算出回路７６、乗算器７７、７８、加算器７９を含む。ＬＰＦ回路７５には、ラインメモリー３４から彩度信号が入力され、該彩度信号の低周波成分を通す。このようなＬＰＦ回路７５は、公知のＬＰＦ処理により、次式に従って出力ｌｏｗＹを出力する。

ここで、ｌｏｗＣはＬＰＦ回路７５の出力、Ｃは入力彩度信号、（ｘ，ｙ）は対象画素の座標であり、ａ_ＬＰＦはフィルター係数、（ｕ，ｖ）は対象画素を中心とした相対座標系で上記の範囲をとり、ｓはフィルターのサイズを表す。ｓは、例えば「５」とすることができるが、「５」以外であってもよく、ＨＰＦ回路７３のフィルターサイズより大きいことが望ましい。

図６に、図５のＨＰＦ回路７３、ＬＰＦ回路７５のフィルター特性の一例を示す。図６は、横軸に彩度信号の周波数、縦軸にゲインを表す。

ＨＰＦ回路７３の出力は、彩度信号の空間周波数が低い領域では小さくなり、彩度信号の空間周波数が高い領域では大きくなる（図６のＴ１）。このＨＰＦ回路７３のカットオフ周波数は、ω_ＨＰＦである。一方、ＬＰＦ回路７５の出力は、彩度信号の空間周波数が低い領域では大きくなり、彩度信号の空間周波数が高い領域では小さくなる（図６のＴ２）。このＬＰＦ回路７５のカットオフ周波数は、ω_ＬＰＦである。ここで、ＨＰＦ回路７３のカットオフ周波数とＬＰＦ回路７５のカットオフ周波数とは等しいことが望ましい（ω_ＨＰＦ＝ω_ＬＰＦ＝ω_ｃｕｔ）。これにより、元の彩度信号の情報を欠落させることなく、彩度信号を補正することができるようになる。

図５において、重み付け算出回路７６は、高周波成分抽出回路７２からの出力に応じて、重み付け量を算出する。重み付け算出回路７６は、ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣに対応した重み付け量をルックアップテーブル（LookUp Table：以下、ＬＵＴと略す）形式で保存しており、ＨＰＦ回路７３からの出力に対応した値を読み出したり、ＨＰＦ回路７３からの出力に対応した複数の値を補間して出力したりできるようになっている。

図７に、重み付け算出回路７６の動作説明図を示す。

重み付け算出回路７６は、ＨＰＦ回路７３の出力に応じて、乗算器７７に対して重み付け係数α_ＬＰＦを出力すると共に、乗算器７８に対して重み付け係数α_ＨＰＦを出力する。より具体的には、重み付け算出回路７６は、ＨＰＦ回路７３からの出力に対応した重み付け係数α_ＨＰＦ、α_ＬＰＦを予めＬＵＴ形式により記憶されている。すなわち、重み付け算出回路７６には、予めＨＰＦ回路７３の出力に対応した重み付け係数（α_ＨＰＦａ，α_ＬＰＦａ）、（α_ＨＰＦｂ，α_ＬＰＦｂ）、（α_ＨＰＦｃ，α_ＬＰＦｃ）、・・・が記憶されており、ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣが入力されたとき、これに対応した重み付け係数α_ＨＰＦ、α_ＬＰＦを出力するようになっている。

図８に、重み付け算出回路７６が出力する重み付け係数α_ＨＰＦ、α_ＬＰＦの説明図を示す。図８は、横軸にＨＰＦ回路７３の出力、縦軸に重み付け算出回路７６が出力する重み付け量としての重み付け係数α_ＨＰＦ、α_ＬＰＦを表す。

重み付け算出回路７６には、ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣが大きくなるに従って、値が大きくなる重み付け係数α_ＨＰＦを記憶する（図８のＴ１０）と共に、ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣが大きくなるに従って、値が小さくなる重み付け係数α_ＬＰＦを記憶する（図８のＴ１１）。なお、図８では、ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣに応じて重み付け係数α_ＨＰＦ、α_ＬＰＦがリニアに増加又は減少しているが、所与の関数に従って重み付け係数α_ＨＰＦ、α_ＬＰＦが増加又は減少していてもよい。

図５において、乗算器７７は、ＬＰＦ回路７５の出力と重み付け算出回路７６からの重み付け係数α_ＬＰＦとの乗算結果を出力し、加算器７９に出力する。乗算器７８は、ＨＰＦ回路７３の出力と重み付け算出回路７６からの重み付け係数α_ＨＰＦとの乗算結果を出力し、加算器７９に出力する。加算器７９は、乗算器７７の乗算結果と乗算器７８の乗算結果とを加算し、彩度ノイズを除去した後の彩度信号ＮＲとして出力する。即ち、彩度ノイズ除去回路７４は、次の式に従って彩度信号ＮＲを出力する。

上式において、ｈｉｇｈＣはＨＰＦ回路７３の出力であり、ｌｏｗＣはＬＰＦ回路７５の出力である。

重み付け算出回路７６が、図８に示したように重み付け係数α_ＨＰＦ、α_ＬＰＦを出力するため、彩度信号ＮＲは、高周波の彩度ノイズが除去された信号となる。即ち、ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣが小さい領域は、主として低周波数帯域に分布する彩度信号に対応しており、重み付け係数α_ＨＰＦを小さくし、重み付け係数α_ＬＰＦを大きくすることで、彩度ノイズを強調させることなく、所望の彩度信号ＮＲを得ることができる。一方、ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣが大きい領域は、主として高周波数帯域に分布する彩度信号に対応しており、重み付け係数α_ＨＰＦを大きくし、重み付け係数α_ＬＰＦを小さくすることで、所望の彩度信号ＮＲを得ることができる。

なお、図５では、周波数解析回路７０が、高周波成分抽出回路７２及び彩度ノイズ除去回路７４を含む構成を有しているものとして説明したが、周波数解析回路７０が高周波成分抽出回路７２のみを含む構成を有し、ラインメモリー３４に蓄積された彩度信号がそのまま彩度信号ＮＲとして階調補正回路２００に供給されてもよい。

図９に、図４の多段フィルター回路４０の構成例のブロック図を示す。図９において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

多段フィルター回路４０は、互いにフィルターサイズが異なる第１〜第３のフィルター回路４２、４４、４６を含む。図９では、多段フィルター回路４０が、３種類のフィルター回路でフィルター処理を行う例を説明するが、フィルター回路の数に本発明が限定されるものではない。

多段フィルター回路４０は、それぞれが抽出する信号の周波数帯域が異なる複数のフィルター回路を有し、各フィルター回路は、画像の水平方向及び垂直方向に並ぶ画素の画素値と、フィルター係数行列との畳み込み演算結果を出力する。

第１のフィルター回路４２は、次の式に従ってフィルター処理された結果を出力することができる。

上式において、第１のフィルター回路４２の出力をＦＯ１、座標（ｘ，ｙ）の彩度信号をＣ（ｘ，ｙ）、フィルター係数をａ、（ｉ，ｊ）は対象画素を中心とした相対座標で上式の範囲をとり、フィルターサイズをｓとする。各フィルター回路には、フィルターサイズに対応したライン数（垂直走査ライン数）の彩度信号が入力される。

上式では、第１のフィルター回路４２の出力について示したが、第２及び第３のフィルター回路４４、４６も、上式と同様のフィルター処理結果を出力することができる（出力ＦＯ２、ＦＯ３）。

図９では、第１のフィルター回路４２のフィルターサイズを「３」、第２のフィルター回路４４のフィルターサイズを「５」、第３のフィルター回路４６のフィルターサイズを「７」とするが、フィルターサイズに本発明が限定されるものではない。

図１０に、図４の階調補正回路２００の構成例のブロック図を示す。図１０において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。また、図１０では、彩度信号補正量算出回路５０、彩度信号補正回路６０及び周波数解析回路７０も併せて図示している。

階調補正回路２００は、ＬＵＴ記憶回路２１０、階調補正処理回路２２０、微分算出回路２３０を含む。ＬＵＴ記憶回路２１０には、補正前の輝度成分と補正後の輝度成分の関係を示す補正カーブに対応した補正データがＬＵＴ形式で記憶される。階調補正処理回路２２０は、ＬＵＴ記憶回路２１０に記憶された補正データに基づいて、周波数解析回路７０からの彩度信号ＮＲを補正する。

図１１に、図１０のＬＵＴ記憶回路２１０に記憶される補正データの説明図を示す。図１１は、横軸に補正データに基づく階調補正前の彩度信号を表し、縦軸に該補正データに基づく階調補正後の彩度信号を表す。

例えば、ＬＵＴ記憶回路２１０は、低彩度側ほど傾きが大きくなる補正カーブＦ１に対応した補正データを記憶する。より具体的には、ＬＵＴ記憶回路２１０は、彩度信号が「０」のときに傾きが最大となり、変曲点から離れるほど傾きが小さくなる補正カーブに対応した補正データを記憶している。

このような補正カーブに従って階調補正処理を行う場合、例えば補正カーブの傾きが小さい彩度信号ほどディテールの強調度合いを大きくすることで、見えを改善させることができる。

或いは、ＬＵＴ記憶回路２１０は、階調補正前の彩度信号が階調補正後の彩度信号とほぼ等しい直線状の補正カーブＦ２に対応した補正データを記憶してもよい。このような補正カーブに従って階調補正処理を行う場合、どの階調でもディテールの強調度合いを一定にすることができる。

例えば、明室では補正カーブＦ１に従って階調補正を行い、暗室では補正カーブＦ２に従って階調補正を行うことが望ましい。

このような補正データは、階調補正処理回路２２０及び微分算出回路２３０に供給される。そのため、階調補正処理回路２２０は、該補正データにより特定される補正カーブに従って、彩度信号ＮＲを補正することができる。階調補正処理回路２２０によって補正された彩度信号は、彩度信号補正回路６０に供給される。

一方、微分算出回路２３０は、ＬＵＴ記憶回路２１０からの補正データに基づいて、周波数解析回路７０からの彩度信号ＮＲにおける補正カーブの傾きを算出する。微分算出回路２３０によって算出された補正カーブの傾きに対応した信号ＧＲは、彩度信号補正量算出回路５０に供給される。これにより、彩度信号補正量算出回路５０は、補正カーブの傾きに応じて、彩度信号の補正量を算出することができるようになり、階調補正処理に応じた補正量の算出が可能となる。

図１２に、図４の彩度信号補正量算出回路５０の構成例のブロック図を示す。図１２において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図１２では、周波数解析回路７０及び階調補正回路２００についても併せて図示している。
図１３に、図１２の重み付け算出回路５２の動作説明図を示す。
図１４に、図１２の彩度ゲイン算出回路５６の動作説明図を示す。

彩度信号補正量算出回路５０は、重み付け算出回路５２、乗算器５３_１〜５３_３、加算器５４、乗算器５５、彩度ゲイン算出回路５６を含む。

重み付け算出回路５２には、周波数解析回路７０の高周波成分抽出回路７２のＨＰＦ回路７３によって生成された出力ｈｉｇｈＣが入力される。そして、重み付け算出回路５２は、図１３に示すように、ＨＰＦ回路７３からの出力ｈｉｇｈＣに応じて、重み付け係数ｇ_１〜ｇ_３を算出する。

このような重み付け算出回路５２は、入力をＨＰＦ回路７３からの出力ｈｉｇｈＣとし、出力を重み付け係数ｇ_１〜ｇ_３とするＬＵＴにより実現される。そのため、重み付け算出回路５２には、予めＨＰＦ回路７３からの出力ｈｉｇｈＣに対応した重み付け係数（ｇ_１ａ，ｇ_２ａ，ｇ_３ａ）、（ｇ_１ｂ，ｇ_２ｂ，ｇ_３ｂ）、（ｇ_１ｃ，ｇ_２ｃ，ｇ_３ｃ）、・・・が記憶されており、ＨＰＦ回路７３から出力ｈｉｇｈＣが入力されたとき、これに対応した重み付け係数を出力するようになっている。

加算器５４は、乗算器５３_１〜５３_３の各乗算結果を加算し、その加算結果を乗算器５５に出力する。この乗算器５５には、更に、彩度ゲイン算出回路５６によって算出された彩度ゲイン係数ｈが入力されている。

彩度ゲイン算出回路５６には、階調補正回路２００からの信号ＧＲが入力される。そして、彩度ゲイン算出回路５６は、図１４に示すように、階調補正回路２００からの信号ＧＲに応じて、彩度ゲインｈを算出する。

このような彩度ゲイン算出回路５６は、入力を階調補正回路２００からの信号ＧＲとし、出力を彩度ゲインｈとするＬＵＴにより実現される。そのため、彩度ゲイン算出回路５６には、予め階調補正回路２００からの信号ＧＲに対応した彩度ゲインｈａ、ｈｂ、ｈｃ、・・・が記憶されており、階調補正回路２００から信号ＧＲが入力されたとき、これに対応した彩度ゲインを出力するようになっている。

図１２の乗算器５５は、加算器５４の加算結果に、彩度ゲイン算出回路５６からの彩度ゲインｈを乗算し、その乗算結果を、彩度信号の補正量に対応した補正信号ＶＡとして出力する。この補正信号ＶＡは、彩度信号補正回路６０に入力される。

このように、彩度信号補正量算出回路５０は、多段フィルター回路４０（広義には信号抽出回路）によって抽出された所与の空間周波数帯域の信号と、階調補正回路２００による階調補正処理の処理内容に対応して彩度ゲイン算出回路５６によって算出された彩度ゲイン係数とに基づいて、彩度信号の補正量を算出することができる。或いは、彩度信号補正量算出回路５０は、少なくとも、高周波成分抽出回路７２によって抽出された高周波成分に対応して、多段フィルター回路４０からの所与の空間周波数帯域の信号を重み付けした信号と、階調補正処理の処理内容とに基づいて、彩度信号の補正量を算出するということができる。

ここで、彩度信号補正量算出回路５０は、補正カーブの傾きに対応した信号ＧＲを用いて補正量を算出することができる。そのため、例えば図１１に示す補正カーブに従って補正量を算出する場合、彩度信号補正量算出回路５０は、補正カーブの傾きが小さい階調に対応する彩度成分ほど大きくなり、かつ、該補正カーブの傾きが大きい階調に対応する彩度成分ほど小さくなる補正量を算出することができる。

なお、彩度信号補正量算出回路５０は、図１２に示す構成に限定されるものではない。例えば、図１２において、重み付け算出回路５２に多段フィルター回路４０からのＦＯ１〜ＦＯ３を入力させるようにしてもよい。

実施形態１における画像処理部３０の処理は、ソフトウェア処理によって実現することもできる。この場合、画像処理部３０は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：以下、ＣＰＵと略す）、読み出し専用メモリー（Read Only Memory：以下、ＲＯＭと略す）又はランダムアクセスメモリー（Random Access Memory：以下、ＲＡＭと略す）を有し、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納されたプログラムを読み込んだＣＰＵが、該プログラムに対応した処理を実行することで乗算器や加算器等のハードウェアを制御して、上記の彩度成分の補正処理を行う。

図１５に、実施形態１における画像処理部３０の彩度信号の補正処理例のフロー図を示す。図１５の処理をソフトウェアで実現する場合、画像処理部３０が内蔵するＲＯＭ又はＲＡＭに図１５に示す処理を実現するプログラムが格納される。

まず、画像処理部３０は、入力彩度信号蓄積ステップとして、入力画像信号を構成する彩度信号（入力彩度信号）を蓄積する（ステップＳ１０）。この場合、彩度信号は、ラインメモリー３４、又はラインメモリー３４の機能を実現するＲＡＭに格納される。

次に、画像処理部３０は、信号抽出ステップとして、彩度信号の特定の空間周波数帯域を抽出する（ステップＳ１２）。例えば、多段フィルター回路４０により所与の空間周波数帯域の彩度信号を抽出する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが多段フィルター回路４０の機能を実現する乗算器や加算器を制御して上記の空間周波数帯域の彩度信号を抽出する。

その後、画像処理部３０は、周波数解析ステップとして、彩度信号の空間周波数を解析する（ステップＳ１４、ステップＳ１６）。より具体的には、ステップＳ１４では、高周波成分抽出ステップとして、入力画像信号を構成する彩度信号から所与の高周波成分の彩度信号が抽出される。そして、ステップＳ１６では、彩度ノイズ除去ステップとして、ラインメモリー３４等に蓄積された彩度信号から彩度ノイズ成分が除去される。

そして、画像処理部３０は、階調補正ステップとして、ステップＳ１６において彩度ノイズが除去された彩度信号に対して、図１０及び図１１で説明したように階調補正処理を行う（ステップＳ１８）。このステップＳ１８において、画像処理部３０は、階調補正処理で用いられる補正カーブのうち当該彩度信号における傾きを、階調補正処理の処理内容として算出する。

続いて、画像処理部３０は、彩度成分補正量算出ステップとして、彩度信号の補正量を算出する（ステップＳ２０、ステップＳ２２）。より具体的には、ステップＳ２０において、彩度ゲイン算出ステップとして、ステップＳ１８における階調補正処理の処理内容に対応した彩度ゲインが算出される。ここでは、ステップＳ１８で算出された階調補正処理で用いられる補正カーブのうち当該彩度信号における傾きに対応した彩度ゲインが算出される。そして、ステップＳ２２では、多段フィルター回路４０で抽出された信号に対して、ステップＳ１４で抽出された高周波成分の彩度信号（ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣ）に応じた係数で重み付けされた後、ステップＳ２０で算出された彩度ゲインが乗算されて補正信号ＶＡとして出力される。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、信号抽出処理により抽出した信号に対して、ステップＳ１４で抽出された高周波成分の彩度信号に応じた係数で重み付けした後、ステップＳ２０で算出された彩度ゲインが乗算されて補正信号ＶＡとして出力する。

そして、画像処理部３０は、彩度成分補正ステップとして、ステップＳ２４で算出された補正量を用いて、ステップＳ１８における階調補正処理後の彩度信号を補正し（ステップＳ２４）、補正後の彩度信号を出力して（ステップＳ２６）、一連の処理を終了する（エンド）。即ち、ステップＳ２４では、彩度信号補正回路６０が、階調補正処理後の彩度信号に、補正信号ＶＡを加算して、補正後の彩度信号を生成する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、階調補正処理後の彩度信号に、補正信号ＶＡを加算して、補正後の彩度信号を生成する。

なお、図１５に示す処理において、各ステップの順序を適宜入れ替えても、同様の処理を実現できる。

輝度信号Ｙ１、色差信号Ｕ１、Ｖ１は、投射部１００に出力される。投射部１００は、輝度信号Ｙ１及び色差信号Ｕ１、Ｖ１に基づいて、光源からの光を変調し、変調後の光をスクリーンＳＣＲに投射することができる。

図１６に、図１の投射部１００の構成例の図を示す。図１６では、実施形態１における投射部１００が、いわゆる３板式の液晶プロジェクターにより構成されるものとして説明するが、本発明に係る画像表示装置の投射部がいわゆる３板式の液晶プロジェクターにより構成されるものに限定されるものではない。即ち、以下では、１画素がＲ成分のサブ画素、Ｇ成分のサブ画素、及びＢ成分のサブ画素により構成されるものとして説明するが、１画素を構成するサブ画素数（色成分数）に限定されるものではない。

また、図１６では、画像処理部３０から入力される輝度信号Ｙ１、色差信号Ｕ１、Ｖ１が、ＲＧＢの各色成分の画像信号に変換された後、色成分毎に光源からの光を変調するものとする。この場合、ＲＧＢ信号への変換回路は、画像処理部３０が備えていてもよいし、投射部１００が備えていてもよい。

実施形態１における投射部１００は、光源１１０、インテグレーターレンズ１１２、１１４、偏光変換素子１１６、重畳レンズ１１８、Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒ、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇ、反射ミラー１２２、Ｒ用フィールドレンズ１２４Ｒ、Ｇ用フィールドレンズ１２４Ｇ、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ（第１の光変調素子）、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ（第２の光変調素子）、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂ（第３の光変調素子）、リレー光学系１４０、クロスダイクロイックプリズム１６０、投射レンズ１７０を含む。Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ及びＢ用液晶パネル１３０Ｂとして用いられる液晶パネルは、透過型の液晶表示装置である。リレー光学系１４０は、リレーレンズ１４２、１４４、１４６、反射ミラー１４８、１５０を含む。

光源１１０は、例えば超高圧水銀ランプにより構成され、少なくともＲ成分の光、Ｇ成分の光、Ｂ成分の光を含む光を射出する。インテグレーターレンズ１１２は、光源１１０からの光を複数の部分光に分割するための複数の小レンズを有する。インテグレーターレンズ１１４は、インテグレーターレンズ１１２の複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する。重畳レンズ１１８は、インテグレーターレンズ１１２の複数の小レンズから射出される部分光を液晶パネル上で重畳する。

また偏光変換素子１１６は、偏光ビームスプリッターレイとλ／２板とを有し、光源１１０からの光を略一種類の偏光光に変換する。偏光ビームスプリッターレイは、インテグレーターレンズ１１２により分割された部分光をｐ偏光とｓ偏光に分離する偏光分離膜と、偏光分離膜からの光の向きを変える反射膜とを、交互に配列した構造を有する。偏光分離膜で分離された２種類の偏光光は、λ／２板によって偏光方向が揃えられる。この偏光変換素子１１６によって略一種類の偏光光に変換された光が、重畳レンズ１１８に照射される。

重畳レンズ１１８からの光は、Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒに入射される。Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒは、Ｒ成分の光を反射して、Ｇ成分及びＢ成分の光を透過させる機能を有する。Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒを透過した光は、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇに照射され、Ｒ用ダイクロイックミラー１２０Ｒにより反射した光は反射ミラー１２２により反射されてＲ用フィールドレンズ１２４Ｒに導かれる。

Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇは、Ｇ成分の光を反射して、Ｂ成分の光を透過させる機能を有する。Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇを透過した光は、リレー光学系１４０に入射され、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇにより反射した光はＧ用フィールドレンズ１２４Ｇに導かれる。

リレー光学系１４０では、Ｇ用ダイクロイックミラー１２０Ｇを透過したＢ成分の光の光路長と他のＲ成分及びＧ成分の光の光路長との違いをできるだけ小さくするために、リレーレンズ１４２、１４４、１４６を用いて光路長の違いを補正する。リレーレンズ１４２を透過した光は、反射ミラー１４８によりリレーレンズ１４４に導かれる。リレーレンズ１４４を透過した光は、反射ミラー１５０によりリレーレンズ１４６に導かれる。リレーレンズ１４６を透過した光は、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂに照射される。

Ｒ用フィールドレンズ１２４Ｒに照射された光は、平行光に変換されてＲ用液晶パネル１３０Ｒに入射される。Ｒ用液晶パネル１３０Ｒは、光変調素子（光変調部）として機能し、Ｒ用画像信号に基づいて透過率（通過率、変調率）が変化するようになっている。従って、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒに入射された光（第１の色成分の光）は、Ｒ用画像信号に基づいて変調され、変調後の光がクロスダイクロイックプリズム１６０に入射される。

Ｇ用フィールドレンズ１２４Ｇに照射された光は、平行光に変換されてＧ用液晶パネル１３０Ｇに入射される。Ｇ用液晶パネル１３０Ｇは、光変調素子（光変調部）として機能し、Ｇ用画像信号に基づいて透過率（通過率、変調率）が変化するようになっている。従って、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇに入射された光（第２の色成分の光）は、Ｇ用画像信号に基づいて変調され、変調後の光がクロスダイクロイックプリズム１６０に入射される。

リレーレンズ１４２、１４４、１４６で平行光に変換された光が照射されるＢ用液晶パネル１３０Ｂは、光変調素子（光変調部）として機能し、Ｂ用画像信号に基づいて透過率（通過率、変調率）が変化するようになっている。従って、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂに入射された光（第３の色成分の光）は、Ｂ用画像信号に基づいて変調され、変調後の光がクロスダイクロイックプリズム１６０に入射される。

Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂは、それぞれ同様の構成を有している。各液晶パネルは、電気光学物質である液晶を一対の透明なガラス基板に密閉封入したものであり、例えばポリシリコン薄膜トランジスターをスイッチング素子として、各サブ画素の画像信号に対応して各色光の通過率を変調する。

実施形態１では、１画素を構成する色成分毎に光変調素子としての液晶パネルが設けられ、各液晶パネルの透過率がサブ画素に対応した画像信号により制御される。即ち、Ｒ成分のサブ画素用の画像信号が、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒの透過率（通過率、変調率）の制御に用いられ、Ｇ成分のサブ画素用の画像信号が、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇの透過率の制御に用いられ、Ｂ成分のサブ画素用の画像信号が、Ｂ用液晶パネル１３０Ｂの透過率の制御に用いられる。

クロスダイクロイックプリズム１６０は、Ｒ用液晶パネル１３０Ｒ、Ｇ用液晶パネル１３０Ｇ及びＢ用液晶パネル１３０Ｂからの入射光を合成した合成光を出射光として出力する機能を有する。投射レンズ１７０は、出力画像をスクリーンＳＣＲ上に拡大して結像させるレンズである。

実施形態１における階調補正処理を行った後に、画像表示ステップとしてこのような投射部１００を制御して、上記の階調補正処理において補正された画像信号に基づいて画像を表示することで、補正対象外の彩度領域に影響を与えることなく画像のディテールの表現を改善する画像表示方法を提供できる。

〔実施形態１の第１の変形例〕
実施形態１における画像処理部３０では、彩度信号補正量算出回路５０が、図１２に示すように、重み付け算出回路５２と彩度ゲイン算出回路５６とを有し、重み付け係数や彩度ゲイン係数を乗算する乗算器により補正信号ＶＡを生成する構成となっていたが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１７に、実施形態１の第１の変形例における彩度信号補正量算出回路の構成例のブロック図を示す。例えば実施形態１における彩度信号補正量算出回路５０に代えて、図１７に示す彩度信号補正量算出回路が図４の画像処理部３０に内蔵される。

彩度信号補正量算出回路３００は、第１〜第３のＬＵＴ３０２_１〜３０２_３、乗算器３０４_１〜３０４_３、加算器３０６を含む。この彩度信号補正量算出回路３００は、第１〜第３のＬＵＴ３０２_１〜３０２_３の各ＬＵＴからの彩度ゲイン係数を、多段フィルター回路４０の各出力に乗算した後、各乗算結果を加算して補正信号ＶＡとして出力する。

図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）に、図１７の第１〜第３のＬＵＴ３０２_１〜３０２_３の動作説明図を示す。

第１のＬＵＴ３０２_１には、階調補正回路２００からの信号ＧＲ及び入力画像信号を構成する彩度信号が入力され、信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数ｊ_１を出力する。そのため、第１のＬＵＴ３０２_１には、予め信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数ｊ_１ａ、ｊ_１ｂ、ｊ_１ｃ・・・が記憶されており、信号ＧＲ及び彩度信号が入力されたとき該信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数を彩度ゲイン係数ｊ_１として出力するようになっている。

第２のＬＵＴ３０２_２には、階調補正回路２００からの信号ＧＲ及び入力画像信号を構成する彩度信号が入力され、信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数ｊ_２を出力する。そのため、第２のＬＵＴ３０２_２には、予め信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数ｊ_２ａ、ｊ_２ｂ、ｊ_２ｃ・・・が記憶されており、信号ＧＲ及び彩度信号が入力されたとき該信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数を彩度ゲイン係数ｊ_２として出力するようになっている。

第３のＬＵＴ３０２_３には、階調補正回路２００からの信号ＧＲ及び入力画像信号を構成する彩度信号が入力され、信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数ｊ_３を出力する。そのため、第３のＬＵＴ３０２_３には、予め信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数ｊ_３ａ、ｊ_３ｂ、ｊ_３ｃ・・・が記憶されており、信号ＧＲ及び彩度信号が入力されたとき該信号ＧＲ及び彩度信号に対応した彩度ゲイン係数を彩度ゲイン係数ｊ_３として出力するようになっている。

図１７において、乗算器３０４_１は、多段フィルター回路４０を構成する第１のフィルター回路４２の出力ＦＯ１と第１のＬＵＴ３０２_１からの彩度ゲイン係数ｊ_１とを乗算し、乗算結果を加算器３０６に出力する。乗算器３０４_２は、多段フィルター回路４０を構成する第２のフィルター回路４４の出力ＦＯ２と第２のＬＵＴ３０２_２からの彩度ゲイン係数ｊ_２とを乗算し、乗算結果を加算器３０６に出力する。乗算器３０４_３は、多段フィルター回路４０を構成する第３のフィルター回路４６の出力ＦＯ３と第３のＬＵＴ３０２_３からの彩度ゲイン係数ｊ_３とを乗算し、乗算結果を加算器３０６に出力する。

加算器３０６は、乗算器３０４_１〜３０４_３の各乗算結果を加算し、加算結果を補正信号ＶＡとして出力する。

以上のように、実施形態１の第１の変形例における画像処理部は、画像信号の彩度成分から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する多段フィルター回路４０を含み、彩度信号補正量算出回路３００は、多段フィルター回路４０の出力ごとに設けられ、信号ＧＲ及び補正前の彩度成分のレベルに対応したゲインを出力する複数のテーブルと、多段フィルター回路４０の出力ごとに設けられ多段フィルター回路４０の出力と上記の複数のテーブルを構成する各テーブルの出力とを乗算する複数の乗算器と、複数の乗算器の乗算結果を加算する加算器とを含み、加算器の出力を彩度成分の補正量として算出することができる。

このような実施形態１の第１の変形例では、実施形態１と同様に、所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の彩度信号のみを、階調補正回路２００の階調補正処理の処理内容に応じて補正できる。

また、実施形態１の第１の変形例によれば、実施形態１と比較して、彩度信号補正量算出回路に内蔵される乗算器の数を減らすことができるので、低消費電力化及び低コスト化が可能となる。

〔実施形態１の第２の変形例〕
実施形態１の第１の変形例における彩度信号補正量算出回路３００は、図１７に示すように、第１〜第３のＬＵＴ３０２_１〜３０２_３と、乗算器３０４_１〜３０４_３と、加算器３０６とを有し、第１〜第３のＬＵＴ３０２_１〜３０２_３からの彩度ゲイン係数を用いた乗算器の乗算結果を加算する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１９に、実施形態１の第２の変形例における彩度信号補正量算出回路の構成例のブロック図を示す。例えば実施形態１における彩度信号補正量算出回路５０に代えて、図１９に示す彩度信号補正量算出回路３５０が図４の画像処理部３０に内蔵される。

彩度信号補正量算出回路３５０は、ＬＵＴ３５２を含む。この彩度信号補正量算出回路３５０は、ＬＵＴ３５２からの出力を補正信号ＶＡとして出力する。

図２０に、図１９のＬＵＴ３５２の動作説明図を示す。

ＬＵＴ３５２には、階調補正回路２００からの信号ＧＲ及び入力画像信号を構成する彩度信号と、多段フィルター回路４０を構成する第１〜第３のフィルター回路４２〜４４の各フィルター回路の出力ＦＯ１〜ＦＯ３が入力され、信号ＧＲ、彩度信号及び各フィルター回路の出力との組み合わせに対応した補正量を出力する。この補正量が、補正信号ＶＡとして出力される。そのため、ＬＵＴ３５２には、予め信号ＧＲ、彩度信号及び各フィルター回路の出力ＦＯ１〜ＦＯ３との組み合わせに対応した補正量ＶＡａ、ＶＡｂ、・・・、ＶＡｃ、ＶＡｄ、・・・、ＶＡｅ、ＶＡｆ、・・・、ＶＡｊ・・・が記憶されており、信号ＧＲ、彩度信号及び各フィルター回路の出力が入力されたとき、これらの組み合わせに対応した補正量を出力するようになっている。

以上のように、実施形態１の第２の変形例における画像処理部は、画像信号の彩度成分から所与の空間周波数帯域の信号を抽出する多段フィルター回路（広義には信号抽出回路）４０を含み、彩度信号補正量算出回路３５０は、多段フィルター回路４０の出力と信号ＧＲと補正前の彩度成分のレベルとに対応した彩度成分の補正量を出力するテーブルを含むことができる。そして、このテーブルが出力する補正量を補正信号ＶＡとして出力する。

実施形態１の第２の変形例では、実施形態１又は実施形態１の第１の変形例と同様に、所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の彩度信号のみを、階調補正回路２００における階調補正処理の処理内容に応じて補正できる。

また、実施形態１の第２の変形例によれば、実施形態１又は実施形態１の第１の変形例と比較して、彩度信号補正量算出回路に内蔵される乗算器及び加算器を無くすことができるので、大幅な低消費電力化及び低コスト化が可能となる。

〔実施形態２〕
実施形態１又はその変形例では、視環境（使用環境）にかかわらず、入力彩度信号に対して階調補正処理を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る実施形態２では、視環境に応じて階調補正処理を行い、その階調補正処理の処理内容に応じて補正強度を異ならせることで、視環境に応じてレンジが異なる場合であっても階調補正によって潰れてしまうディテールの見えを改善する。

図２１に、本発明に係る実施形態２における画像表示システムの構成例のブロック図を示す。図２１において、図１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

画像表示システム５１０は、プロジェクター（広義には画像表示装置）５２０と、スクリーンＳＣＲとを含む。プロジェクター５２０は、プロジェクター２０と同様に、入力画像信号に基づいて図示しない光源からの光を変調し、変調後の光をスクリーンＳＣＲに投射することで画像を表示する。

プロジェクター５２０は、画像処理部５３０（広義には画像処理装置）と、投射部１００（広義には画像表示部）と、センサー６００と、補正強度算出部６１０とを含む。図２１では、センサー６００及び補正強度算出部６１０がプロジェクター５２０に内蔵されているものとして示しているが、センサー６００及び補正強度算出部６１０の少なくとも１つがプロジェクター５２０の外部に設けられてもよい。或いは、センサー６００及び補正強度算出部６１０の少なくとも１つが、画像処理部５３０又は投射部１００に内蔵されていてもよい。

センサー６００は、プロジェクター５２０の使用環境（周辺光、外光）の投射領域における輝度と投射部１００の最大出力輝度とを測定する。このようなセンサー６００の機能は、いわゆるイメージセンサーや輝度計等の公知の測定機器によって実現される。センサー６００によって測定された輝度に基づいて、補正強度算出部６１０は、画像処理部５３０による入力画像信号の補正強度ＨＳを算出し、該補正強度ＨＳを画像処理部５３０に出力する。

画像処理部５３０は、補正強度算出部６１０からの補正強度ＨＳを用いて、補正対象外の彩度領域に影響を与えることなく表示画像の低彩度部や高彩度部のディテールを表現できるように入力画像信号を補正し、補正後の画像信号を投射部１００に出力する。投射部１００は、画像処理部３０からの画像信号に基づいて変調した光をスクリーンＳＣＲに投射する。

以下では、実施形態２におけるプロジェクター５２０の詳細な構成例について説明するが、実施形態１と共通のブロックについては図示及び説明を省略する。

図２２に、図２１のセンサー６００及び補正強度算出部６１０の説明図を示す。図２２は、図２１の画像表示システム５１０においてプロジェクター５２０がスクリーンＳＣＲに画像を投射する様子を横方向から見た図を模式的に表す。図２２において、図２１と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

例えば、外部照明６５０による照明の下で、プロジェクター５２０が、スクリーンＳＣＲに画像を投射するものとする。このとき、外部照明６５０がスクリーンＳＣＲに映り込むことで、スクリーンＳＣＲの投射画像の見え方が大きく異なってしまう。そこで、センサー６００は、外部照明６５０による外光の輝度Ｙｉ、プロジェクター５２０の投射部１００の出力光の最大輝度Ｙｄを取得し、補正強度算出部６１０は、輝度Ｙｉ、Ｙｄに基づいて、補正強度ＨＳを算出する。

実施形態２では、センサー６００をプロジェクター５２０の投射領域の方向に向けておき、プロジェクター５２０に黒画像と白画像とを表示させる。黒画像を投射したとき、プロジェクター５２０からの漏れ光を無視して、センサー６００の測定結果を外部照明６５０の輝度Ｙｉに相当する輝度Ｙｓ１（Ｙｓ１≒Ｙｉ）と判断する。一方、白画像を投射したとき、センサー６００の測定結果をプロジェクター２０（投射部１００）の出力光の最大輝度Ｙｄに外部照明６５０の輝度Ｙｉが加算された輝度Ｙｓ２（Ｙｓ２≒Ｙｉ＋Ｙｄ）と判断する。従って、輝度Ｙｓ２から輝度Ｙｓ１を差し引くことによって、プロジェクター５２０（投射部１００）の出力光の最大輝度Ｙｄを求めることができる。補正強度算出部６１０は、外光の輝度Ｙｉと投射部１００の出力光の輝度Ｙｄの輝度比Ｒ（＝Ｙｉ／Ｙｄ）に対応した補正強度を算出する。

図２３に、図２１の補正強度算出部６１０の動作説明図を示す。

補正強度算出部６１０は、入力を輝度比Ｒとして、出力を補正強度ＨＳとするＬＵＴにより実現される。そのため、補正強度算出部６１０には、予め輝度比Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、・・・に対応した補正強度ＨＳａ、ＨＳｂ、ＨＳｃ、・・・が記憶されており、輝度比Ｒが入力されたとき、この輝度比Ｒに対応した補正強度を出力するようになっている。

この補正強度算出部６１０は、輝度比が大きくなるほど（外光が明るくなるほど）補正強度が強くなるように、輝度比Ｒに対応した補正強度ＨＳを記憶することが望ましい。こうすることで、使用環境が明るいとき（輝度Ｙｉが大きいとき）の彩度コントラストの低下等の影響を確実に防ぐことができるようになる。

なお、輝度比Ｒは、センサー６００が、自身の測定結果（輝度Ｙｉ、Ｙｄ）に基づいて算出してから補正強度算出部６１０に出力してもよいし、補正強度算出部６１０が、センサー６００からの測定結果（輝度Ｙｉ、Ｙｄ）に基づいて輝度比Ｒを算出してから、この輝度比Ｒに対応した補正強度ＨＳを出力するようにしてもよい。

図２４に、図２１の画像処理部５３０のハードウェア構成例のブロック図を示す。図２４において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図２４では、画像処理部５３０の外部に設けられる補正強度算出部６１０についても併せて図示している。

画像処理部５３０は、ラインメモリー３２、３４、多段フィルター回路４０、彩度信号補正量算出回路５０、彩度信号補正回路６０、周波数解析回路７０、ＵＶ−ＣＨ変換回路８０、ＣＨ−ＵＶ変換回路９０、階調補正回路７００を含む。画像処理部５３０が図４の画像処理部３０と異なる点は、階調補正回路７００が階調補正回路２００に代えて設けられており、階調補正回路７００が補正強度算出部６１０からの補正強度ＨＳを受けて、階調補正処理を行うと共に信号ＧＲを彩度信号補正量算出回路５０に出力する点である。

ここで、階調補正回路７００は、補正強度算出部６１０からの補正強度ＨＳに基づいて補正カーブを生成し、この補正カーブに従って、彩度信号ＮＲを補正し、補正後の彩度信号を彩度信号補正回路６０に出力すると共に、この補正処理に対応した信号ＧＲを彩度信号補正量算出回路５０に出力する。そのため、彩度信号補正量算出回路５０は、階調補正処理の処理内容及び視環境に応じて補正量を算出することができる。即ち、彩度信号補正量算出回路５０は、多段フィルター回路４０の出力と、ラインメモリー３２に格納されている彩度信号と、補正強度算出部６１０からの補正強度ＨＳと、階調補正回路２００によって行われた階調補正処理の処理内容とに基づいて、彩度信号の補正量を算出することができる。そして、彩度信号補正回路６０は、彩度信号補正量算出回路５０によって算出された補正量を用いて、ラインメモリー３４に格納された彩度信号を補正し、補正後の彩度信号Ｃｏｕｔとして出力する。

図２５に、図２４の階調補正回路７００の構成例のブロック図を示す。図２５において、図１０と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。また、図２５では、彩度信号補正量算出回路５０、彩度信号補正回路６０、周波数解析回路７０及び補正強度算出部６１０も併せて図示している。

階調補正回路７００は、ＬＵＴ生成回路７１０、階調補正処理回路２２０、微分算出回路２３０を含む。ＬＵＴ生成回路７１０は、補正強度算出部６１０からの補正強度ＨＳを受け、補正強度ＨＳに基づいて補正カーブを生成し、該補正カーブに対応した補正データを階調補正処理回路２２０及び微分算出回路２３０に出力する。階調補正処理回路２２０は、ＬＵＴ生成回路７１０からの補正データに基づいて、周波数解析回路７０からの彩度信号ＮＲを補正する。微分算出回路２３０は、ＬＵＴ生成回路７１０からの補正データに基づいて、周波数解析回路７０からの彩度信号ＮＲにおける補正カーブの傾きを算出する。微分算出回路２３０によって算出された補正カーブの傾きに対応した信号ＧＲは、彩度信号補正量算出回路５０に供給される。

ＬＵＴ生成回路７１０は、公知の補正カーブ生成処理に従って、補正強度ＨＳに基づいて補正カーブを生成するようにしてもよいし、予め複数種類の補正カーブのそれぞれに対応した補正データ群を複数種類記憶しておき、補正強度ＨＳに基づいていずれか１つの補正データ群を選択することで補正カーブを生成するようにしてもよい。

図２６に、ＬＵＴ生成回路７１０の動作例の説明図を示す。

ＬＵＴ生成回路７１０は、例えば補正強度ＨＳａ、ＨＳｂ、ＨＳｃ、・・・のそれぞれに対応して、補正カーブを規定する補正データ群ＡＤａ、ＡＤｂ、ＡＤｃ、・・・を記憶する。そして、補正強度算出部６１０から補正強度ＨＳがＬＵＴ生成回路７１０に入力されたとき、ＬＵＴ生成回路７１０は、補正強度ＨＳに対応した補正データ群、又は補正強度ＨＳに対応した２つの補正データ群を補間して求めた補正データ群を階調補正処理回路２２０及び微分算出回路２３０に出力する。

例えばＬＵＴ生成回路７１０は、視環境が明るい環境であるほど低彩度側の傾きが大きくなる、いわゆる上に凸の補正カーブを生成することが望ましい。そのため、実施形態２では、補正強度ＨＳにより、暗室ほど例えば図１１の補正カーブＦ２に近づき、明室ほど例えば図１１の補正カーブＦ１のように低彩度側の傾きが大きくなる補正カーブを生成することが望ましい。

これにより、彩度信号補正量算出回路５０は、補正強度ＨＳに対応した補正カーブの傾きに応じて、彩度信号の補正量を算出することができるようになり、階調補正処理に応じた補正量の算出が可能となる。

実施形態２における画像処理部５３０の処理は、ソフトウェア処理によって実現することもできる。この場合、画像処理部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ又はＲＡＭを有し、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納されたプログラムを読み込んだＣＰＵが、該プログラムに対応した処理を実行することで乗算器や加算器等のハードウェアを制御して、上記の彩度成分の補正処理を行う。

図２７に、実施形態２における画像処理部５３０の彩度信号の補正処理例のフロー図を示す。図２７の処理をソフトウェアで実現する場合、画像処理部５３０が内蔵するＲＯＭ又はＲＡＭに図２７に示す処理を実現するプログラムが格納される。

まず、画像処理部５３０は、入力彩度信号蓄積ステップとして、入力画像信号を構成する彩度信号（入力彩度信号）を蓄積する（ステップＳ４０）。この場合、彩度信号は、ラインメモリー３４、又はラインメモリー３４の機能を実現するＲＡＭに格納される。

次に、画像処理部５３０は、使用環境情報取得ステップとして、センサー６００によって測定された外部照明の輝度と投射部１００の出力光の最大輝度とに基づいて算出された輝度比（広義には使用環境情報、視環境）を取得する（ステップＳ４２）。例えば、上述したように、プロジェクター５２０の投射部１００が黒画像を表示したときの輝度と投射部１００が白画像を表示したときの輝度とに基づいて、輝度比Ｒを算出することができる。

続いて、画像処理部５３０は、信号抽出ステップとして、彩度信号の特定の空間周波数帯域を抽出する（ステップＳ４４）。例えば、多段フィルター回路４０により所与の空間周波数帯域の彩度信号を抽出する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが多段フィルター回路４０の機能を実現する乗算器や加算器を制御して上記の空間周波数帯域の彩度信号を抽出する。

その後、画像処理部５３０は、周波数解析ステップとして、彩度信号の空間周波数を解析する（ステップＳ４６、ステップＳ４８）。より具体的には、ステップＳ４６では、高周波成分抽出ステップとして、入力画像信号を構成する彩度信号から所与の高周波成分の彩度信号が抽出される。そして、ステップＳ４８では、彩度ノイズ除去ステップとして、ラインメモリー３４等に蓄積された彩度信号から彩度ノイズ成分が除去される。

そして、画像処理部５３０は、階調補正ステップとして、ステップＳ４８において彩度ノイズが除去された彩度信号に対して、実施形態１と同様に、階調補正処理を行う（ステップＳ５０）。なお、ステップＳ５０に先立って、補正カーブ生成ステップとして、ステップＳ４２で取得された輝度比に基づいて補正強度を求め、該補正強度に対応した階調補正処理の補正カーブが算出される。また、このステップＳ５０において、画像処理部５３０は、階調補正処理で用いられる補正カーブのうち当該彩度信号における傾きを、階調補正処理の処理内容として算出する。

続いて、画像処理部５３０は、彩度成分補正量算出ステップとして、彩度信号の補正量を算出する（ステップＳ５２、ステップＳ５４）。より具体的には、ステップＳ５２において、彩度ゲイン算出ステップとして、ステップＳ５０における階調補正処理の処理内容に対応した彩度ゲインが算出される。ここでは、ステップＳ５０で算出された階調補正処理で用いられる補正カーブのうち当該彩度信号における傾きに対応した彩度ゲインが算出される。そして、ステップＳ５４では、多段フィルター回路４０で抽出された信号に対して、ステップＳ４６で抽出された高周波成分の彩度信号（ＨＰＦ回路７３の出力ｈｉｇｈＣ）に応じた係数で重み付けされた後、ステップＳ５２で算出された彩度ゲインが乗算されて補正信号ＶＡとして出力される。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、信号抽出処理により抽出した信号に対して、ステップＳ４６で抽出された高周波成分の彩度信号に応じた係数で重み付けした後、ステップＳ５２で算出された彩度ゲインが乗算されて補正信号ＶＡとして出力する。

そして、画像処理部５３０は、彩度成分補正ステップとして、ステップＳ５４で算出された補正量を用いて、ステップＳ５０における階調補正処理後の彩度信号を補正し（ステップＳ５６）、補正後の彩度信号を出力して（ステップＳ５８）、一連の処理を終了する（エンド）。即ち、ステップＳ５６では、彩度信号補正回路６０が、階調補正処理後の彩度信号に、補正信号ＶＡを加算して、補正後の彩度信号を生成する。或いは、ソフトウェア処理で実現する場合には、ＣＰＵが、階調補正処理後の彩度信号に、補正信号ＶＡを加算して、補正後の彩度信号を生成する。

なお、図２７に示す処理において、各ステップの順序を適宜入れ替えても、同様の処理を実現できる。

なお、実施形態２においても、実施形態１の各変形例をそれぞれ適用して、実施形態１の各変形例と同様の効果を得ることができる。

以上のように、実施形態２では、実施形態１の効果に加えて、プロジェクター５２０の使用環境の明るさを測定し、それに応じて階調補正を行うことで、使用環境の照明の映り込みによるコントラストや色域の低下で失われるディテールの見えを改善することができる。

以上、本発明に係る画像処理装置、画像表示装置、及び画像処理方法を上記の実施形態又はその変形例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態又はその変形例に限定されるものではなく、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）上記の各実施形態又はその変形例では、画像表示装置としてプロジェクターを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る画像表示装置は、液晶表示装置やプラズマディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置等の画像表示を行う装置全般に適用できる。

（２）上記の各実施形態又はその変形例では、光変調素子として透過型の液晶パネルを用いたライトバルブを用いるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調素子として、例えばＤＬＰ（Digital Light Processing)（登録商標）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon)等を採用してもよい。

（３）上記の各実施形態又はその変形例では、光変調素子として、いわゆる３板式の透過型の液晶パネルを用いたライトバルブを例に説明したが、単板式の液晶パネルや２板又は４板式以上の透過型の液晶パネルを用いたライトバルブを採用してもよい。

（４）上記の各実施形態では、１画素を３つの色成分のサブ画素で構成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１画素を構成する色成分数が２、又は４以上であってもよい。

（５）上記の各実施形態又はその変形例では、周波数解析回路７０によって彩度ノイズを除去してから階調補正処理を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４又は図２４において周波数解析回路７０を省略した構成を採用し、彩度ノイズを除去することなく階調補正処理を行うようにしてもよい。

（６）上記の各実施形態又はその変形例において、本発明を、画像処理装置、画像表示装置及び画像処理方法として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記の画像処理装置や画像表示装置を含む画像表示システムであってもよい。或いは、例えば、本発明を実現するための画像処理装置の処理方法（画像処理方法）、又は本発明を実現するための画像表示装置の処理方法（画像表示方法）の処理手順が記述されたプログラムや、該プログラムが記録された記録媒体であってもよい。

１０，５１０…画像表示システム、 ２０，５２０…プロジェクター、
３０，５３０…画像処理部、 ３２，３４…ラインメモリー、
４０…多段フィルター回路、 ４２…第１のフィルター回路、
４４…第２のフィルター回路、 ４６…第３のフィルター回路、
５０，３００，３５０…彩度信号補正量算出回路、 ５２，７６…重み付け算出回路、
５３_１〜５３_３，５５，７７，７８，３０４_１〜３０４_３，Ｍ１…乗算器、
５４，７９，３０６，Ａ１…加算器、 ５６…彩度ゲイン算出回路、
６０…彩度信号補正回路、 ７０…周波数解析回路、 ７２…高周波成分抽出回路、
７３…ＨＰＦ回路、 ７４…彩度ノイズ除去回路、 ７５…ＬＰＦ回路、
１００…投射部、 １１０…光源、 １１２，１１４…インテグレーターレンズ、
１１６…偏光変換素子、 １１８…重畳レンズ、
１２０Ｒ…Ｒ用ダイクロイックミラー、 １２０Ｇ…Ｇ用ダイクロイックミラー、
１２２，１４８，１５０…反射ミラー、 １２４Ｒ…Ｒ用フィールドレンズ、
１２４Ｇ…Ｇ用フィールドレンズ、 １３０Ｒ…Ｒ用液晶パネル、
１３０Ｇ…Ｇ用液晶パネル、 １３０Ｂ…Ｂ用液晶パネル、 １４０…リレー光学系、
１４２，１４４，１４６…リレーレンズ、 １６０…クロスダイクロイックプリズム、
１７０…投射レンズ、 ２００，７００…階調補正回路、 ２１０…ＬＵＴ記憶回路、
２２０…階調補正処理回路、 ２３０…微分算出回路、 ３０２_１…第１のＬＵＴ、
３０２_２…第２のＬＵＴ、 ３０２_３…第３のＬＵＴ、 ３５２…ＬＵＴ、
６００…センサー、 ６１０…補正強度算出部、 ６５０…外部照明、
７１０…ＬＵＴ生成回路、 Ｇ１…彩度ゲイン算出手段、 Ｈ１…階調補正手段、
Ｌ１…信号抽出手段、 ＳＣＲ…スクリーン

Claims (10)

1. 画像信号を補正する画像処理装置であって、
   前記画像信号の彩度成分に対して階調補正処理を行う階調補正部と、
   所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の画像信号に対して、該画像信号の彩度成分の補正量を、前記階調補正処理の処理内容に応じて算出する彩度成分補正量算出部と、
   前記彩度成分補正量算出部によって算出された前記補正量を用いて、前記階調補正部による前記階調補正処理後の前記画像信号の彩度成分を補正する彩度成分補正部とを含み、
   前記階調補正部は、
   補正前の彩度成分と補正後の彩度成分の関係を示す補正カーブに従って階調補正処理を行い、
   前記彩度成分補正量算出部は、
   前記階調補正処理における補正カーブの傾きに応じて前記補正量を算出することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１において、
   前記彩度成分補正量算出部は、
   前記補正カーブの傾きが小さい階調に対応する前記画像信号の彩度成分ほど大きくなり、かつ、前記補正カーブの傾きが大きい階調に対応する前記画像信号の彩度成分ほど小さくなるように、前記補正量を算出することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１乃至２のいずれかにおいて、
   前記彩度成分補正量算出部が、
   前記階調補正処理の処理内容及び視環境に応じて、前記補正量を算出することを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項３において、
   前記彩度成分補正量算出部が、
   外光と前記画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部の出力光の輝度比を前記視環境として前記補正量を算出することを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記画像信号の彩度成分の空間周波数を解析する周波数解析部を含み、
   前記彩度成分補正量算出部が、
   前記画像信号の彩度成分の補正量を、少なくとも、前記周波数解析部の解析結果及び前記階調補正処理の処理内容に応じて算出することを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項５において、
   前記周波数解析部は、
   前記画像信号の彩度成分から所与の彩度ノイズ成分を除去する彩度ノイズ除去部を含み、
   前記彩度成分補正部は、
   前記補正量を用いて、前記彩度ノイズ除去部によって前記彩度ノイズ成分が除去された前記画像信号の彩度成分を補正することを特徴とする画像処理装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記画像信号を構成する色差成分を、該色差成分に対応する彩度成分及び色相成分に変換する変換回路を含み、
   前記変換回路によって変換された前記彩度成分を補正することを特徴とする画像処理装置。
8. 画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
   前記画像信号を補正する請求項１乃至７のいずれか記載の画像処理装置と、
   前記画像処理装置によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部とを含むことを特徴とする画像表示装置。
9. 画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
   前記画像信号を補正する請求項４に記載の画像処理装置と、
   前記画像処理装置によって補正された画像信号に基づいて画像を表示する画像表示部と、
   前記画像表示部の出力光の輝度と前記外光の輝度とを測定するためのセンサーとを含むことを特徴とする画像表示装置。
10. 画像信号を補正する画像処理方法であって、
    前記画像信号の彩度成分に対して階調補正処理を行う階調補正ステップと、
    所与の空間周波数帯域において所与の彩度レベル範囲の画像信号に対して、該画像信号の彩度成分の補正量を、前記階調補正処理の処理内容に応じて算出する彩度成分補正量算出ステップと、
    前記彩度成分補正量算出ステップにおいて算出された前記補正量を用いて、前記階調補正ステップにおける前記階調補正処理後の前記画像信号の彩度成分を補正する彩度成分補正ステップとを含み、
    前記階調補正ステップは、
    補正前の彩度成分と補正後の彩度成分の関係を示す補正カーブに従って階調補正処理を行い、
    前記彩度成分補正量算出ステップは、
    前記階調補正処理における補正カーブの傾きに応じて前記補正量を算出することを特徴とする画像処理方法。