JP6201358B2 - 画像処理装置、プロジェクター及び画像処理方法 - Google Patents

画像処理装置、プロジェクター及び画像処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、画像処理装置、プロジェクター及び画像処理方法に関する。
画像処理装置において、光源から照射される光量を調整する処理と、画像データの輝度の分布の範囲を伸張する処理とを組み合わせて、画像のコントラストを高める技術が知られている。特許文献１には、遮光板をステッピングモーターで回転させて、光源から照射された光量を調整する技術が記載されている。特許文献１には、また、伸張係数を画像信号に乗じて画像データの輝度の分布の範囲を伸張する技術が記載されている。
特開２００４−３６１７０３号公報
特許文献１において、遮光板の移動には有限の時間がかかる。したがって、遮光板の移動の途中においては、画像処理で伸張された輝度と、遮光板の移動により変化する光量とが整合しない場合があった。
本発明は、遮光部材の位置に適した伸張率で、画像データの輝度の分布の範囲を伸張することを目的の一つとする。
上述の課題を解決するため、本発明は、光源から照射される光を遮光する遮光部材が、前記光を透過させる割合を示す透過率に関して、画像データに含まれる階調値に基づいて算出された目標値となる第１透過率と、前記遮光部材の位置に基づいて検出された第２透過率との差に基づいて、前記遮光部材を駆動する駆動手段に対する駆動信号を生成する信号生成部と、前記第１透過率と前記第２透過率とに基づいて、伸張率を算出する伸張率算出部と、前記伸張率算出部により算出された伸張率に基づいて、前記階調値を補正し、前記画像データの輝度の分布の範囲を伸張する伸張部と、入射した光を変調する光変調部を駆動する駆動部に対して、前記伸張部により前記階調値が補正された前記画像データを出力する出力部とを有する画像処理装置を提供する。この画像処理装置によれば、第１透過率のみに基づいて伸張率が算出される場合に比べて、遮光部材の位置に適した伸張率で、画像データの輝度の分布の範囲が伸張される。
別の好ましい態様において、前記信号生成部により生成された駆動信号は、前記駆動手段を決められた速度で変位させることを特徴とする。この画像処理装置によれば、駆動信号が駆動手段を決められた速度で変位させない場合に比べて、駆動手段の駆動音が抑制される。
また、別の好ましい態様において、前記伸張率算出部は、前記第１透過率と前記第２透過率とが等しい場合には、前記第１透過率に基づいて前記伸張率を算出し、前記第１透過率と前記第２透過率とが異なる場合には、前記第１透過率と前記第２透過率とに基づいて前記伸張率を算出することを特徴とする。この画像処理装置によれば、第１透過率と第２透過率とが等しい場合と異なる場合とで、異なる伸張率で、画像データの輝度の分布の範囲が伸張される。
また、別の好ましい態様において、前記伸張率算出部は、次式（１）により前記伸張率を算出することを特徴とする。
Figure 0006201358
 ここで、ｋｇは伸張率、ｋａ１は第１透過率、ｋａ２は第２透過率、γは予め決められた係数をそれぞれ示す。この画像処理装置によれば、画像データにより示される画像の明るさの変化が抑制させる。
また、別の好ましい態様において、前記階調値から算出された輝度の最大値および平均値に基づいて前記第１透過率を算出する透過率算出部を有する。この画像処理装置によれば、画像データの輝度の最大値および平均値に応じて、遮光部材が駆動される。
また、別の好ましい態様において、前記駆動手段は、ステッピングモーターであることを特徴とする。この画像処理装置によれば、駆動信号に基づいて遮光部材の位置が検出される。
また、本発明は、光源から照射される光を遮光する遮光部材と、前記遮光部材を駆動する駆動手段と、前記光を変調する光変調部と、前記遮光部材が前記光を透過させる割合を示す透過率に関して、画像データに含まれる階調値に基づいて算出された目標値となる第１透過率と、前記遮光部材の位置に基づいて検出された第２透過率との差に基づいて、前記駆動手段に対する駆動信号を生成する信号生成部と、前記第１透過率と前記第２透過率とに基づいて、伸張率を算出する伸張率算出部と、前記伸張率算出部により算出された伸張率に基づいて、前記階調値を補正し、前記画像データの輝度の分布の範囲を伸張する伸張部と、前記伸張部により前記階調値が補正された前記画像データに基づいて前記光変調部を駆動する駆動部とを有するプロジェクターを提供する。このプロジェクターによれば、第１透過率のみに基づいて伸張率が算出される場合に比べて、遮光部材の位置に適した伸張率で、画像データの輝度の分布の範囲が伸張される。
また、本発明は、光源から照射される光を遮光する遮光部材が、前記光を透過させる割合を示す透過率に関して、画像データに含まれる階調値に基づいて算出された目標値となる第１透過率と、前記遮光部材の位置に基づいて検出された第２透過率との差に基づいて、前記遮光部材を駆動する駆動手段に対する駆動信号を生成する工程と、前記第１透過率と前記第２透過率とに基づいて、伸張率を算出する工程と、前記伸張率に基づいて、前記階調値を補正し、前記画像データの輝度の分布の範囲を伸張する工程と、入射した光を変調する光変調部を駆動する駆動部に対して、前記階調値が補正された前記画像データを出力する工程とを有する画像処理方法を提供する。この画像処理方法によれば、第１透過率のみに基づいて伸張率が算出される場合に比べて、遮光部材の位置に適した伸張率で、画像データの輝度の分布の範囲が伸張される。
プロジェクターの内部構成を示すブロック図。 調光部の構成を主として示す図。 遮光板の回転量に対する光量の変化を説明する図。 ＣＰＵにより実現される機能を主として示すブロック図。 一実施形態に係るプロジェクターが行う処理を示すフローチャート。 ある画像データに関する輝度のヒストグラムを例示する図。 透過率ルックアップテーブルのモデルを示す図。 駆動信号の例を示す図。 ある画像データに関する輝度のヒストグラムの変化を例示する図。
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクター１の内部構成を示すブロック図である。プロジェクター１は、画像をスクリーンＳＣに投射する装置である。コントローラーＲＣは、赤外線通信等の無線でプロジェクター１を制御するための装置、いわゆるリモートコントローラーである。スクリーンＳＣは、プロジェクター１から投射される画像を映し出す平面である。
プロジェクター１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０、ＩＦ（インターフェース）部４０、画像処理回路５０、投射ユニット６０、受光部７０、操作パネル８０、および入力処理部９０を有する。ＣＰＵ１０は、制御プログラム２０Ａを実行することによりプロジェクター１の各部を制御する制御装置である。ＲＯＭ２０は、各種プログラムおよびデータを記憶した不揮発性の記憶装置である。ＲＯＭ２０は、ＣＰＵ１０が実行する制御プログラム２０Ａを記憶する。ＲＡＭ３０は、データを記憶する揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ３０は、フレームメモリー３０ａおよび３０ｂを有する。フレームメモリー３０ａは、映像信号により示される映像のうち、１フレーム分の画像データを記憶する領域である。フレームメモリー３０ｂは、スクリーンＳＣに投射される画像データを記憶する領域である。
ＩＦ部４０は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤー又はパーソナルコンピューターなどの外部装置から映像信号を取得する。ＩＦ部４０は、外部装置と接続するための各種端子（例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子、ＬＡＮ（Local Area Network）端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子、Ｄ−sub（D-subminiature）端子、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface：登録商標）端子など）を備える。ＩＦ部４０は、また、取得した映像信号から、垂直・水平の同期信号を抽出する。画像処理回路５０は、映像信号により示される画像に画像処理を施す。画像処理回路５０は、画像処理後の画像を示す画像データを１フレームごとにフレームメモリー３０ａに書き込む。
投射ユニット６０は、光源６０１と、調光部６０２と、液晶パネル６０３と、光学系６０４と、光源駆動回路６０５と、パネル駆動回路６０６と、光学系駆動回路６０７とを有する。光源６０１は、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、若しくはメタルハライドランプなどのランプ、又はその他の発光体を有し、液晶パネル６０３に光を照射する。
図２は、調光部６０２の構成を主として示す図である。調光部６０２は、光源６０１により照射された光を調光する。調光部６０２は、一対のフライアイレンズ６０２１と、遮光板６０２２と、ステッピングモーター６０２３とを有する。フライアイレンズ６０２１は、光源６０１により照射された光を均一にするレンズであり、複数の微小レンズ６０２１ａが平面状に配置されている。遮光板６０２２（遮光部材の一例）は、光源６０１から照射された光を遮光する。図２において、遮光板６０２２は、一対のフライアイレンズ６０２１の間に配置されている。遮光板６０２２は、回転軸６０２２ａを有する。ステッピングモーター６０２３は、ＣＰＵ１０からの駆動信号に従って遮光板６０２２を回転させ、その回転量に応じて光の透過率を調節する。ステッピングモーター６０２３（駆動手段の一例）は、回転軸６０２２ａを中心に遮光板６０２２を矢印Ａの方向に回転させる。
再び図１を参照する。液晶パネル６０３は、調光部６０２により調光された光を画像データに応じて変調する光変調装置である。この例で液晶パネル６０３は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。液晶パネル６０３は、例えば、ＸＧＡ（eXtended Graphics Array）の解像度を有し、１０２４×７６８個の画素により構成される表示領域を有
する。この例で、液晶パネル６０３は透過型の液晶パネルであり、各画素の透過率が画像データに応じて制御される。プロジェクター１は、ＲＧＢの三原色に対応した３枚の液晶パネル６０３を有する。光源６０１からの光はＲＧＢの３色の色光に分離され、各色光は対応する液晶パネル６０３に入射する。各液晶パネルを通過して変調された色光はクロスダイクロイックプリズム等によって合成され、光学系６０４に射出される。光学系６０４は、液晶パネル６０３により画像光へと変調された光を拡大してスクリーンＳＣに投射するレンズ、投射する画像の拡大・縮小及び焦点の調整を行うズームレンズ、ズームの度合いを調整するズーム調整用のモーター、フォーカスの調整を行うフォーカス調整用のモーター等を有する。光源駆動回路６０５は、ＣＰＵ１０の制御に従って光源６０１を駆動する。パネル駆動回路６０６（駆動部の一例）は、ＣＰＵ１０から出力された画像データに応じて液晶パネル６０３を駆動する。光学系駆動回路６０７は、ＣＰＵ１０の制御に従って光学系６０４が有する各モーターを駆動する。
受光部７０は、コントローラーＲＣから送信される赤外線信号を受光し、受光した赤外線信号をデコードして入力処理部９０に出力する。操作パネル８０は、プロジェクター１の電源のオン／オフまたは各種操作を行うためのボタンおよびスイッチを有する。入力処理部９０は、コントローラーＲＣまたは操作パネル８０による操作内容を示す情報を生成し、ＣＰＵ１０に出力する。
図３は、遮光板６０２２の回転量に対する光量の変化を説明する図である。図３は、光の伝播方向に対して平行な向きから垂直な向きへと遮光板６０２２を回転させた場合における光量の変化を示している。横軸は、遮光板６０２２の回転量を表す。この例で、遮光板６０２２の回転量は、「０」から「２５５」までの２５６の段階で表現されている。回転量が「０」であることは、遮光板６０２２が光の伝播方向に対して平行な位置にあることを表す。回転量が「２５５」であることは、遮光板６０２２が光の伝播方向に対して垂直な位置にあることを表す。縦軸は、調光部６０２を透過する光量を表す。図３に示す通り、遮光板６０２２の回転量が大きくなると、調光部６０２を透過する光量は少なくなる。理想的には、遮光板６０２２の回転量に対して光量が線形に変化することが望ましい。しかし、実際には、図２で説明したような調光部６０２の構造（例えば、フライアイレンズ６０２１が単一の均質な構造体ではなく、微小レンズ６０２１ａを複数組み合わせたものであること）に起因して、光量は遮光板６０２２の回転量に対して非線形に変化する。そのため、決められた時間（例えば１フレーム内）に目標の光量に合わせるには、回転量−光量の特性に応じてステッピングモーター６０２３の駆動周波数を変える必要がある。しかし、駆動周波数を変えるとステッピングモーター６０２３の駆動音が騒音と認識されてしまう場合があるし、そもそも回転量が多い場合には、決められた時間内に目標の回転量まで回転できない場合もある。目標の回転量まで回転できないと、光源６０１の調光が、画像処理によって調整された画像データの輝度の変化と整合しない状態になってしまう場合がある。光源６０１の調光と画像データの輝度の変化とが整合していないと、投射された画像の明るさが変化してしまい、それが表示不具合として認識されてしまう場合がある。プロジェクター１は、ステッピングモーター６０２３による騒音、および表示不具合を抑制する。
図４は、ＣＰＵ１０により実現される機能を主として示すブロック図である。ＣＰＵ１０は、機能要素として、特徴量算出部１０１と、透過率算出部１０２と、透過率検出部１０３と、駆動信号生成部１０４と、伸張率算出部１０５と、伸張処理部１０６と、出力部１０７とを有する。特徴量算出部１０１は、画像データの輝度に基づいて特徴量を算出する。特徴量とは、画像データの輝度の分布の特徴を示す値である。この例で、特徴量は、画像データに含まれる輝度の平均値（以下、「ＡＰＬ（Average Picture Level）値」という）、および、画像データに含まれる輝度の最大値（以下、「ＷＰ（White Peak）値」という）である。画像データは、複数の色成分（例えば、ＲＧＢの三原色）の各々の階調値を含ん
でおり、輝度は、当該階調値から算出される。透過率算出部１０２は、特徴量算出部１０１により算出された特徴量に基づいて、第１透過率を算出する。第１透過率は、遮光板６０２２が光源６０１から照射される光を透過させる割合を示す値の目標値である。透過率検出部１０３は、遮光板６０２２の回転量に基づいて、第２透過率を検出する。第２透過率は、遮光板６０２２が光源６０１から照射される光を透過させる割合を示す値の推測値である。駆動信号生成部１０４は、透過率算出部１０２により算出された第１透過率と、透過率検出部１０３により検出された第２透過率との差に基づいて、ステッピングモーター６０２３に対する駆動信号を生成する。伸張率算出部１０５は、第１透過率と第２透過率とに基づいて、伸張率を算出する。伸張処理部１０６は、伸張率算出部１０５により算出された伸張率に基づいて、画像データに含まれる階調値を補正し、輝度範囲を伸張する。出力部１０７は、パネル駆動回路６０６に対して、伸張処理部１０６により階調値が補正された画像データを出力する。
図５は、プロジェクター１が行う処理を示すフローチャートである。以下の処理は、例えば、プロジェクター１に映像信号が入力されたことを契機として開始される。プロジェクター１に映像信号が入力されると、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ２０から制御プログラム２０Ａを読み出して以下の処理を実行する。図５に示す処理は、画像データの１フレームごとに行われる。
ステップＳ１において、ＣＰＵ１０は、画像データのＡＰＬ値およびＷＰ値を算出する。具体的には、ＣＰＵ１０は、フレームメモリー３０ａから画像データを読み出して、以下の処理によりＡＰＬ値およびＷＰ値を算出する。まず、ＣＰＵ１０は、画像データに含まれる階調値に基づいて各画素の輝度Ｙ１を算出する。輝度Ｙ１は、例えば、以下の式（２）により算出される。
Figure 0006201358
 （Ｙ１：処理対象の画素の輝度、Ｒ，Ｇ，Ｂ：その画素のＲＧＢ各成分の階調値）
次に、ＣＰＵ１０は、画像データが示す画像を所定の数（例えば４８×６４個）の小領域Ｄｉに分割する。この例で、小領域Ｄｉには、２５６（１６×１６）個の画素が含まれている。ＣＰＵ１０は、各小領域Ｄｉについて、２５６個の画素の輝度Ｙ１の平均値（以下、「平均輝度Ｙ２ｉ」という）をそれぞれ算出する。次に、ＣＰＵ１０は、複数の平均輝度Ｙ２ｉの平均値を、ＡＰＬ値として算出する。ＣＰＵ１０は、また、複数の平均輝度Ｙ２ｉの最大値を、ＷＰ値として算出する。ＣＰＵ１０は、算出されたＡＰＬ値およびＷＰ値をＲＡＭ３０に記憶する。
図６は、ある画像データに関する輝度のヒストグラムを例示する図である。図６は、平均輝度Ｙ２ｉのヒストグラムを示している。図６において、横軸は、平均輝度Ｙ２ｉを表す。この例で、平均輝度Ｙ２ｉは、１０ビットで表現されている。縦軸は、小領域Ｄｉの度数を表す。図６に示す例では、ＡＰＬ値がＹａｖｅ１であり、ＷＰ値がＹｍａｘ１である。また、小領域Ｄｉの度数の最大値は、Ｎ１である。定義から明らかなように、ＡＰＬ値は、ＷＰ値以下の値となる。
再び図５を参照する。ステップＳ２において、ＣＰＵ１０は、第１透過率を算出する。ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ３０から読み出した画像データのＡＰＬ値およびＷＰ値に基づいて、第１透過率を算出する。第１透過率の算出は、透過率ルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」という）を参照することにより行われる。ＬＵＴは、ＲＯＭ２０に記憶されている。ＣＰＵ１０は、算出された第１透過率をＲＡＭ３０に記憶する。
図７はＬＵＴのモデルを示す図である。図７に示すモデルにおいて、ＬＵＴは、格子状
に示されており、横軸はＡＰＬ値を、縦軸はＷＰ値をそれぞれ表す。なお、図７に示すＡＰＬ値およびＷＰ値は、あくまで一例であり、図７とは異なる任意の値がＬＵＴに記録されていてもよい。各格子が交わる箇所（以下、格子点という）には、第１透過率ｋａ１（１≧ｋａ１≧０）が記憶されている。第１透過率ｋａ１は、ＡＰＬ値とＷＰ値との組み合わせに基づいて算出される。例えば、ＡＰＬ値が６４９、ＷＰ値が８９４である場合における第１透過率ｋａ１はｋａ１１であり、ＡＰＬ値が５５１、ＷＰ値が６４９である場合における第１透過率ｋａ１はｋａ１２である。ＡＰＬ値とＷＰ値との組み合わせが、格子点上にない場合には、補間法により第１透過率ｋａ１が算出される。具体的には、ＡＰＬ値とＷＰ値との組み合わせが示す位置の周囲にある複数の格子点が示す第１透過率ｋａ１に基づいて、当該組み合わせにおける第１透過率ｋａ１が補間される。なお、上述の通り、ＡＰＬ値はＷＰ値以下であるため、ＬＵＴの右下半分については、第１透過率ｋａ１は記録されていない。ＣＰＵ１０は、算出された第１透過率ｋａ１をＲＡＭ３０に記憶する。
再び図５を参照する。ステップＳ３において、ＣＰＵ１０は、第２透過率を検出する。ＣＰＵ１０は、遮光板６０２２の回転量に基づいて、第２透過率を検出する。具体的には、ステッピングモーター６０２３に出力される駆動信号には、１フレームあたりに決められた数のパルス信号が含まれており、ＣＰＵ１０はステッピングモーター６０２３に出力されたパルス信号の総数をＲＡＭ３０に記憶している。ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ３０に記憶されたパルス信号の総数に基づいて、遮光板６０２２の回転量を検出する。また、ＲＯＭ２０には、遮光板６０２２の回転量と第２透過率ｋａ２（１≧ｋａ２≧０）との対応関係を示す２５６個のデータが記憶されている。ＣＰＵ１０は、当該データを参照し、遮光板６０２２の回転量から第２透過率ｋａ２を検出する。ＣＰＵ１０は、検出された第２透過率ｋａ２をＲＡＭ３０に記憶する。
ステップＳ４において、ＣＰＵ１０は、第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とが等しいか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ３０から第１透過率ｋａ１および第２透過率ｋａ２を読み出して、これらの値を比較する。第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とが等しいと判断された場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、処理をステップＳ８に移行する。第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とが等しくないと判断された場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、処理をステップＳ５に移行する。
ステップＳ５において、ＣＰＵ１０は、第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２との差に基づいて駆動信号を生成する。具体的には、ＣＰＵ１０は、第２透過率ｋａ２が第１透過率ｋａ１よりも大きい場合には、調光部６０２を透過する光量が減少するように、遮光板６０２２の回転量を大きくする（ここではステッピングモーター６０２３を正転させる）駆動信号を生成する。ＣＰＵ１０は、また、第２透過率ｋａ２が第１透過率ｋａ１よりも小さい場合には、調光部６０２を透過する光量が増加するように、遮光板６０２２の回転量を小さくする（ここではステッピングモーター６０２３を逆転させる）駆動信号を生成する。ステッピングモーター６０２３の正転および逆転は、駆動手段の「変位」の一例である。ＣＰＵ１０は、生成した駆動信号をステッピングモーター６０２３に出力する。
図８は、ＣＰＵ１０が生成する駆動信号の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は駆動信号の大きさを表す。期間ｔａは、１フレームに相当する期間を表す。上述の通り、駆動信号には、１フレームあたりに決められた数のパルス信号が含まれている。図８の例では、１フレームあたり２つのパルス信号が、駆動信号に含まれている。このように、一定の駆動周波数によりステッピングモーター６０２３が駆動されると、ステッピングモーター６０２３は決められた速度で回転し、ステッピングモーター６０２３の駆動音が騒音として認識され難い。
再び図５を参照する。ステップＳ６において、ＣＰＵ１０は、再び第２透過率ｋａ２を検出する。ステップＳ７において、ＣＰＵ１０は、第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とが等しいか否かを判断する。第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とが等しいと判断された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、処理をステップＳ８に移行する。第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とが等しくないと判断された場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、処理をステップＳ９に移行する。
ステップＳ８において、ＣＰＵ１０は、第１透過率ｋａ１を用いて伸張率を算出する。ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ３０から第１透過率ｋａ１を読み出して、以下の式（３）により伸張率ｋｇ１（≧１）を算出する。
Figure 0006201358
 ここでγは、液晶パネル６０３のガンマ値であり、例えばγ＝２．２である。ＣＰＵ１０は、算出された伸張率ｋｇ１をＲＡＭ３０に記憶する。
ステップＳ９において、ＣＰＵ１０は、第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とを用いて伸張率を算出する。ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ３０から第１透過率ｋａ１と第２透過率ｋａ２とを読み出して、以下の式（４）により伸張率ｋｇ２（＞０）を算出する。
Figure 0006201358
 ＣＰＵ１０は、算出された伸張率ｋｇ２をＲＡＭ３０に記憶する。なお、式（４）は、以下の式（５）に変形される。
Figure 0006201358
 式（５）から明らかなように、伸張率ｋｇ２は、伸張率ｋｇ１に（ｋａ１2/γ・ｋａ２-2/γ）を乗じることにより算出される。この（ｋａ１2/γ・ｋａ２-2/γ）は、伸張率ｋｇ１を修正するための係数である。
ステップＳ１０において、ＣＰＵ１０は、伸張率ｋｇ（ｋｇ１またはｋｇ２、以下同様）を用いて画像データの輝度範囲を伸張する。ＣＰＵ１０は、フレームメモリー３０ａから画像データを、ＲＡＭ３０から伸張率ｋｇをそれぞれ読み出して、以下の式（６）により輝度範囲を伸張する。
Figure 0006201358
 （Ｒｎｅｗ，Ｇｎｅｗ，Ｂｎｅｗ：輝度範囲が伸張された後の、処理対象の画素のＲＧＢ各成分の階調値、Ｒｏｌｄ，Ｇｏｌｄ，Ｂｏｌｄ：輝度範囲が伸張される前のその画素のＲＧＢ各成分の階調値）
なお、ここでいう輝度範囲の「伸張」には、伸張率ｋｇ２が１よりも小さい場合であって、輝度範囲が収縮されることも含まれる。ＣＰＵ１０は、輝度範囲が伸張された画像データをフレームメモリー３０ｂに書き込む。伸張率ｋｇが１よりも大きい場合に輝度範囲が伸張されると、画像のコントラストは向上する。
図９は、ある画像データについて、輝度範囲が伸張される前と後の輝度のヒストグラムの変化を例示する図である。図９は、図６と同様に、平均輝度Ｙ２ｉのヒストグラムを示している。図９において、実線は、伸張率ｋｇ１を用いて輝度範囲が伸張された場合のヒストグラムを表している。一点鎖線は、伸張率ｋｇ２を用いて輝度範囲が伸張された場合のヒストグラムを表している。破線は、輝度範囲が伸張される前の画像データのヒストグラムを表している。図９は、ｋａ１≠ｋａ２（特にｋａ１＞ｋａ２）であって、ｋｇ２＞ｋｇ１となる場合の例を示している。この場合、ステップＳ７の判断の結果、処理はステップＳ９に進み、伸張率ｋｇ２を用いて画像データの輝度範囲が伸張される。したがって、第１透過率に対する第２透過率の変化の遅れ（すなわち、遮光板６０２２の回転量の不足）に応じた伸張率で輝度範囲が伸張されるので、スクリーンＳＣに投射される画像の明るさの変化は抑制される。また、ｋａ２＞ｋａ１である場合には、ｋｇ１＞ｋｇ２となり、この場合にも伸張率ｋｇ２を用いて画像データの輝度範囲が伸張され、スクリーンＳＣに投射される画像の明るさの変化は抑制される。なお、ｋａ１＝ｋａ２である場合には、伸張率ｋｇ１を用いて輝度範囲が伸張される。この場合、図５に示した処理の前後でスクリーンＳＣに投射される画像の明るさ自体は変化せず、且つ、画像のコントラストが向上する。
再び図５を参照する。ステップＳ１１において、ＣＰＵ１０は、フレームメモリー３０ｂから画像データを読み出して、パネル駆動回路６０６に出力する。画像データがパネル駆動回路６０６に出力されると、画像データに応じて液晶パネル６０３が駆動される。
＜変形例＞
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下で説明する変形例のうち、２つ以上のものが組み合わされて用いられても良い。
（１）変形例１
画像データの特徴量は、ＡＰＬ値およびＷＰ値に限らない。例えば、ＡＰＬ値およびＷＰ値に加えて、画像データに含まれる輝度の最低値が特徴量として用いられてもよい。別の例で、ＡＰＬ値またはＷＰ値のみが特徴量として用いられてもよい。
（２）変形例２
画像データのＡＰＬ値およびＷＰ値が算出される方法は、実施形態に示した方法に限らない。例えば、画像を小領域Ｄｉに分割することなく、ＡＰＬ値およびＷＰ値が算出されてもよい。また、上述の実施形態において、ＷＰ値は平均輝度Ｙ２ｉの最大値を求めることにより算出されたが、ＷＰ値は輝度Ｙ１の最大値を求めることにより算出されてもよい。別の例で、画像の一部の領域からＡＰＬ値およびＷＰ値が算出されてもよい。
（３）変形例３
上述の実施形態では、ＬＵＴに第１透過率ｋａ１が記憶されている例を説明したが、ＬＵＴには、第１透過率ｋａ１の算出に用いられる係数が記憶されていてもよい。
（４）変形例４
画像データは、階調値に加えて、各画素の透過度を示すアルファ値を含んでいてもよい。この場合、アルファ値に対しては、式（６）に相当する計算は行われない。
（５）変形例５
上述の式（１）乃至（６）はあくまで一例であり、これらの式とは異なる式により、輝度Ｙ１、若しくは伸張率ｋｇが算出され、または輝度範囲が伸張されてもよい。例えば、ステップＳ８において、伸張率ｋｇ１は、式（３）に代えて、式（４）（または式（５）
）により算出されてもよい。
（６）変形例６
図５に示す処理は、１フレームごとに行われる場合に限らない。図５に示す処理は、例えば、数フレームごとに、決められた時間ごと、または画像が示すシーンが変わるごとに開始されてもよい。この場合、ステップＳ１で画像データのＡＰＬ値およびＷＰ値が新たに算出されるまでの間は、ステップＳ３以降の処理が繰り返し行われる。
（７）変形例７
ステッピングモーター６０２３が、遮光板６０２２を駆動する態様は、遮光板６０２２を回転させる態様に限らない。例えば、ステッピングモーター６０２３は、駆動信号に従って遮光板６０２２をスライドさせ、その移動量に応じて光の透過率を調節してもよい。
また、駆動手段は、ステッピングモーター６０２３に限定されない。例えば、ステッピングモーター６０２３に代えて、ソレノイドが用いられてもよい。
なお、上述の点以外に関しても、プロジェクター１の内部構成は、図１で説明したものに限定されない。図５に示した各ステップの処理を実行できれば、プロジェクター１はどのような内部構成を有していてもよい。
１…プロジェクター、１０…ＣＰＵ、２０…ＲＯＭ、２０Ａ…制御プログラム、３０…ＲＡＭ、４０…ＩＦ部、５０…画像処理回路、６０…投射ユニット、７０…受光部、８０…操作パネル、９０…入力処理部、ＲＣ…コントローラー、ＳＣ…スクリーン、６０１…光源、６０２…調光部、６０３…液晶パネル、６０４…光学系、６０５…光源駆動回路、６０６…パネル駆動回路、６０７…光学系駆動回路、６０２１…フライアイレンズ、６０２１ａ…微小レンズ、６０２２…遮光板、６０２２ａ…回転軸、６０２３…ステッピングモーター、１０１…特徴量算出部、１０２…透過率算出部、１０３…透過率検出部、１０４…駆動信号生成部、１０５…伸張率算出部、１０６…伸張処理部、１０７…出力部。

Claims (8)

  1. 光源から照射される光を遮光する遮光部材が、前記光を透過させる割合を示す透過率に関して、画像データに含まれる階調値に基づいて算出された目標値となる第１透過率と、前記遮光部材の位置に基づいて検出された第２透過率との差に基づいて、前記遮光部材を駆動する駆動手段に対する駆動信号を生成する信号生成部と、
    前記第１透過率と前記駆動信号による駆動後の前記遮光部材の位置に基づいて検出された前記第２透過率とに基づいて、伸張率を算出する伸張率算出部と、
    前記伸張率算出部により算出された伸張率に基づいて、前記階調値を補正し、前記画像データの輝度の分布の範囲を伸張する伸張部と、
    入射した光を変調する光変調部を駆動する駆動部に対して、前記伸張部により前記階調値が補正された前記画像データを出力する出力部と
    を有する画像処理装置。
  2. 前記信号生成部により生成された駆動信号は、前記駆動手段を決められた速度で変位させる
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記伸張率算出部は、前記第１透過率と前記駆動信号による駆動後の前記遮光部材の位置に基づいて検出された前記第２透過率とが等しい場合には、前記第１透過率に基づいて前記伸張率を算出し、前記第１透過率と前記駆動信号による駆動後の前記遮光部材の位置に基づいて検出された前記第２透過率とが異なる場合には、前記第１透過率と前記駆動信号による駆動後の前記遮光部材の位置に基づいて検出された前記第２透過率とに基づいて前記伸張率を算出する
    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. 前記伸張率算出部は、次式（１）により前記伸張率を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
    Figure 0006201358
     ここで、ｋｇは伸張率、ｋａ１は第１透過率、ｋａ２は前記駆動信号による駆動後の前記遮光部材の位置に基づいて検出された第２透過率、γは予め決められた係数をそれぞれ示す。
  5. 前記階調値から算出された輝度の最大値および平均値に基づいて前記第１透過率を算出する透過率算出部
    を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  6. 前記駆動手段は、ステッピングモーターである
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  7. 光源から照射される光を遮光する遮光部材と、
    前記遮光部材を駆動する駆動手段と、
    前記光を変調する光変調部と、
    前記遮光部材が前記光を透過させる割合を示す透過率に関して、画像データに含まれる階調値に基づいて算出された目標値となる第１透過率と、前記遮光部材の位置に基づいて検出された第２透過率との差に基づいて、前記駆動手段に対する駆動信号を生成する信号生成部と、
    前記第１透過率と前記駆動信号による駆動後の前記遮光部材の位置に基づいて検出された前記第２透過率とに基づいて、伸張率を算出する伸張率算出部と、
    前記伸張率算出部により算出された伸張率に基づいて、前記階調値を補正し、前記画像データの輝度の分布の範囲を伸張する伸張部と、
    前記伸張部により前記階調値が補正された前記画像データに基づいて前記光変調部を駆動する駆動部と
    を有するプロジェクター。
  8. 光源から照射される光を遮光する遮光部材が、前記光を透過させる割合を示す透過率に関して、画像データに含まれる階調値に基づいて算出された目標値となる第１透過率と、前記遮光部材の位置に基づいて検出された第２透過率との差に基づいて、前記遮光部材を駆動する駆動手段に対する駆動信号を生成する工程と、
    前記第１透過率と前記駆動信号による駆動後の前記遮光部材の位置に基づいて検出された前記第２透過率とに基づいて、伸張率を算出する工程と、
    前記伸張率に基づいて、前記階調値を補正し、前記画像データの輝度の分布の範囲を伸張する工程と、
    入射した光を変調する光変調部を駆動する駆動部に対して、前記階調値が補正された前記画像データを出力する工程と
    を有する画像処理方法。
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