JP2022161139A - 画像処理装置、投写型表示装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造の調光部材を用いて複数の投写像の夫々の一部が重なる領域への投写光を調光する場合に、複数の投写像の境界部の輝度段差を軽減可能な画像処理装置を提供すること。【解決手段】画像処理装置は、夫々が投写像の一部がスクリーン上で重なるように投写像を投写する複数の投写型表示装置と、スクリーンと複数の投写型表示装置との間に配置され、投写光を調光する調光部とを含む投影システムに用いられる画像処理装置であって、投写型表示装置に入力された画像信号を補正する補正部を有し、投写像は、複数の投写像の夫々の一部が重なる第１領域、第１領域に隣接し、調光部の影響を受ける第２領域、及び第１領域と第２領域とは異なる第３領域とを含み、補正部は、第１領域と第３領域の少なくとも一方の輝度と色の少なくとも一方との差分が小さくなるように第２領域に対応する画像信号を補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の投写型表示装置を含む投影システムに用いられる画像処理装置に関する。

従来、複数の投写型表示装置を含む投影システムにおいて、複数の投写像を夫々の一部が重なるようにして１つの投写像として表示する方法が知られている。しかしながら、複数の投写像の夫々の一部が重なる領域（重畳領域）は他の領域と比べて輝度が上昇するため、境界部が明るく目立ってしまう。特許文献１では、重畳領域の光を調光部材により調光し、調光後の重畳領域の輝度に応じて画像信号を補正することにより、境界部の輝度段差を軽減する技術が提案されている。

特許第３９６５８１８号公報

調光部材として、一般的な遮光板や端部を鋸歯形状にした遮光板を使用した場合、光の回折により重畳領域に隣接する領域にも輝度段差が発生してしまう。調光部材を多層構造にすれば輝度段差を改善することができるが、調光部材の構造が複雑になってしまう。

特許文献１には、重畳領域に隣接する領域に発生する輝度段差を改善する方法については記載されていない。また、特許文献１の技術では、重畳領域の輝度の下限値に合わせるように投写像全体の輝度を画像処理で補正するため、重畳領域の輝度の下限値が小さい場合には投写像が全体的に暗くなってしまう。

本発明は、簡単な構造の調光部材を用いて複数の投写像の夫々の一部が重なる領域への投写光を調光する場合に、複数の投写像の境界部の輝度段差を軽減可能な画像処理装置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、夫々が投写像の一部がスクリーン上で重なるように投写像を投写する複数の投写型表示装置と、スクリーンと複数の投写型表示装置との間に配置され、投写光を調光する調光部とを含む投影システムに用いられる画像処理装置であって、投写型表示装置に入力された画像信号を補正する補正部を有し、投写像は、複数の投写像の夫々の一部が重なる第１領域、第１領域に隣接し、調光部の影響を受ける第２領域、及び第１領域と第２領域とは異なる第３領域とを含み、補正部は、第１領域と第３領域の少なくとも一方の輝度と色の少なくとも一方との差分が小さくなるように第２領域に対応する画像信号を補正することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構造の調光部材を用いて複数の投写像の夫々の一部が重なる領域への投写光を調光する場合に、複数の投写像の境界部の輝度段差を軽減可能な画像処理装置を提供することができる。

実施例１の画像処理装置を含む投影システムの概略図である。 実施例１の調光部による投写型表示装置の投写光の調光動作の説明図である。 実施例１の投影システムの配置図である。 実施例１の投写像の輝度断面を示す図である。 実施例１の投写像の輝度断面を示す図である。 実施例２の投影システムの配置図である。 実施例２の画像信号を調整する際の動作フローを示す図である。 実施例２の設定値の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、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は、本実施例の画像処理装置を含む投影システムの概略図である。投影システムは、複数の投写型表示装置、及び複数の調光部を有する。本実施例では、複数の投写型表示装置は投写型表示装置１００及び不図示の投写型表示装置２００を有し、複数の調光部は調光部１１０及び不図示の調光部２１０を有する。投写型表示装置１００は、画像信号入力部１０１、設定部１０２、画像信号補正部１０３、光源部１０７、表示デバイス部１０８、及び投写光学部１０９を有する。投写型表示装置２００は、投写型表示装置１００と同様の構成を有するため、本実施例では説明を省略する。また、調光部２１０は、調光部１１０と同様の構成を有するため、本実施例では説明を省略する。

画像信号入力部１０１は、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、及びＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ等の画像信号の入力端子である。画像信号入力部１０１は、パーソナルコンピュータやビデオプレイヤー等の画像信号出力機器と接続される。画像信号入力部１０１は、画像信号出力機器により出力される画像信号を受信し、受信した画像信号を画像信号補正部１０３に出力する。

設定部１０２は、画像信号補正部１０３が画像信号を補正する際の補正パラメータである設定値を取得する。設定値は、例えば各投写像の複数の領域に関する座標や幅等の情報や、各領域の画像信号のＲＧＢ信号ごとの補正量等を含んでいてもよい。設定情報は、ユーザ（使用者）によりリモコンやマウス等の外部ユーザインタフェースや、投写型表示装置１００に設けられた表示機器等の操作部を介して設定されてもよいし、外部機器により設定されてもよい。

画像信号補正部１０３は、第１領域補正部１０４、第２領域補正部１０５、及び第３領域補正部１０６を有する。画像信号補正部１０３は、画像信号入力部１０１に入力された画像信号を各投写像の複数の領域ごとに分け、複数の投写像の夫々の一部が重なる領域（重畳領域）を目立たなくするように複数の領域の画像信号を補正する。画像信号補正部１０３は、補正後の画像信号を表示デバイス部１０８に出力する。なお、画像信号補正部１０３は、本実施例では投写型表示装置１００内に搭載されているが、投写型表示装置１００とは別の画像処理装置として構成されてもよい。

画像信号補正部１０３は、本実施例では、設定部１０２が取得した設定値に含まれる補正量を用いて画像信号を補正する。また、画像信号補正部１０３は、設定部１０２が取得した設定値に含まれる複数の領域に関する情報を用いて補正量を算出し、算出した補正量を用いて画像信号を補正してもよい。なお、外部機器や画像信号補正部１０３は、複数の領域間の輝度や色の差分の少なくとも一方が所定値より小さくなるように補正量を算出してもよい。

光源部１０７は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザー等の発光体を有し、表示デバイス部１０８に光を出力する。

表示デバイス部１０８は、液晶パネルやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等の多数の画素を有する光変調デバイス（光変調素子）を含む。表示デバイス部１０８は、３板式である場合、光源部１０７から出力される光を３色（ＲＧＢ）に色分離し、各色の画像信号に応じて分離した光の夫々を光変調デバイスで変調する。また、表示デバイス部１０８は、単板式である場合、光源部１０７から出力される色順次式の光を各色の画像信号に応じて光変調デバイスで変調する。更に、表示デバイス部１０８は、変調後の光を合成し、合成後の光を投写光学部１０９に出力する。

投写光学部１０９は、投写レンズを有し、表示デバイス部１０８で変調された光を、投写レンズを介してスクリーン１１１に投写すると共に、フォーカス制御やズーム制御等を行う。

調光部１１０は、投写型表示装置１００とスクリーン１１１との間に配置され、投写光を光学的に調光する。調光部１１０は、例えば遮光板等の調光デバイスであり、重畳領域への投写光を減光することで重畳領域が明るく目立つことを改善する。領域１０は、投写型表示装置１００がスクリーン１１１に投写する投写像の領域である。領域１１は、領域１０のうち調光部１１０が減光する領域である。

図２は、調光部１１０による投写型表示装置１００の投写光の調光動作の説明図である。第１領域は、図２（Ａ）に示されるようにスクリーン１１１上の投写型表示装置１００の投写像に対応する領域１０とスクリーン１１１上の投写型表示装置２００の投写像に対応する領域２１とが重なる領域（重畳領域）である。投写光の一部の光を遮るように調光部１１０を図１に示されるように配置すると、光の回折の影響により調光部１１０の位置に応じて減光量が変化する。

図２（Ｂ）は、投写型表示装置１００の投写光が調光部１１０により調光された場合の投写像の複数の領域を示している。第１領域は、複数の投写像の夫々の一部が重なる領域であり、調光部１１０により減光されている領域である。第２領域は、第１領域に隣接し、複数の投写像が重なっていないが、調光部１１０の影響を受ける領域である。第３領域は、複数の投写型表示装置から投写される投写像が重ならず、調光部１１０の影響を受けない領域である。

図２（Ｃ）は、投写型表示装置１００の投写光が調光部１１０により調光された場合の投写像の複数の領域の輝度を示している。横軸は図２（Ｂ）の横方向の位置であり、縦軸は輝度である。破線２２は調光部１１０により調光される前の輝度、実線２３は調光部１１０により調光された場合の輝度を示している。実線２３において、第１領域では、中側から外側にかけて輝度が減少する（減光量が大きくなる）。すなわち、第１領域は、左端は暗くならず、右端に近づくにつれて暗くなる。第２領域は、光の回折の影響により第３領域よりも明るくなり、縦線のように見えてしまう。

以下、図３及び図４を参照して、画像信号補正部１０３の動作について説明する。図３は、投影システムの配置図である。図３では、投写型表示装置１００の投写像と投写型表示装置２００の投写像は、一部が重なった状態で、スクリーン上で１つの投写像を形成している。調光部１１０は投写型表示装置１００の投写像の右側の領域を減光し、調光部２１０は投写型表示装置２００の投写像の左側の領域を減光している。

ここで、図３の投影システムにおいて、投写型表示装置１００，２００が共に白画像を表示する場合について説明する。

図４（Ａ）は、各投写型表示装置に設けられた画像信号補正部により画像信号が補正される前のスクリーン上の投写像の図３の横方向の輝度断面を示している。図４（Ｂ）は、各投写型表示装置に設けられた画像信号補正部により画像信号が補正された後のスクリーン上の投写像の図３の横方向の輝度断面を示している。

図４（Ａ）において、第１領域のうち投写型表示装置１００の投写像は、調光部１１０により減光され、破線３１に示される輝度分布になる。また、第１領域のうち投写型表示装置２００の投写像は、調光部２１０により減光され、破線３２に示される輝度分布になる。実線３３は、調光部により調光された後の投写像の輝度分布である。実線３３において、第１領域の輝度分布は、破線３１と破線３２を重ね合わせた輝度分布となる。調光部１１０の影響を受ける第２領域の輝度は、調光部１１０の影響を受けない第３領域の輝度よりも高くなっている。

図４（Ｂ）において、実線３４は、画像信号が補正された後のスクリーン上の投写像の輝度分布を示している。第１領域補正部１０４は、実線３４に示されるように、第１領域の輝度が第３領域の輝度Ｙ１に近づくように画像信号のレベルを上昇させる処理を行う。仮に、画像信号が既に最大値になっている場合、第１領域補正部１０４は第１領域の輝度が輝度Ｙ１に近づくように画像信号のレベルを上昇させることができないため、破線３５に示されるように輝度は補正されない。第２領域補正部１０５は、実線３４に示されるように、第２領域に隣接する第１領域及び第３領域との輝度段差が小さくなるように画像信号のレベルを下げる処理を行う。第３領域補正部１０６は、図４（Ｂ）の例では画像信号を補正する処理は行わないが、第２領域との境界に輝度段差が生じる場合、第３領域のうち第２領域に近い領域と第２領域との輝度段差が少なくなるように画像信号を補正してもよい。投写型表示装置２００に設けられた画像処理部は、同様の処理を行う。結果として、スクリーン上の投写像の輝度分布は実線３４、又は破線３５に示される輝度分布となり、境界部の輝度段差が軽減される。

図５（Ａ）は、重畳領域が明るくなる場合の、各投写型表示装置に設けられた画像信号補正部により画像信号が補正される前のスクリーン上の投写像の図３の横方向の輝度断面を示している。図５（Ｂ）は、重畳領域が明るくなる場合の、各投写型表示装置に設けられた画像信号補正部により画像信号が補正された後のスクリーン上の投写像の図３の横方向の輝度断面を示している。

図５（Ａ）において、第１領域のうち投写型表示装置１００の投写像は、調光部１１０により減光され、破線３６に示される輝度分布になる。また、第１領域のうち投写型表示装置２００の投写像は、調光部２１０により減光され、破線３７に示される輝度分布になる。実線３８は、調光部により調光された後の投写像の輝度分布である。

図５（Ｂ）において、実線３９は、画像信号が補正された後のスクリーン上の投写像の輝度分布を示している。第１領域補正部１０４は、実線３９に示されるように、第１領域の輝度が第３領域の輝度Ｙ１に近づくように画像信号のレベルを下げる処理を行う。第２領域補正部１０５は、実線３９に示されるように、第２領域に隣接する第１領域及び第３領域との輝度段差が小さくなるように画像信号のレベルを下げる処理を行う。第３領域補正部１０６は、図５（Ｂ）の例では画像信号を補正する処理は行わない。投写型表示装置２００に設けられた画像処理部は、同様の処理を行う。結果として、スクリーン上の投写像の輝度分布は実線３９に示される輝度分布となり、境界部の輝度段差が軽減される。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、画像信号を用いて調光部の影響により重畳領域に隣接する領域に発生する輝度段差が補正されることで、複数の投写像の境界部の輝度差を軽減することができる。また、第１領域と第３領域との輝度段差が小さくなるように補正が行われるため、調光部の影響を受けない第３領域の明るさは維持される。そのため、投写像が重ならない領域を明るいまま表示することができる。なお、本実施例では、投写型表示装置１００，２００が共に白色の画像を表示している例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えばグレーや黒を表示する場合も白画像を表示する場合と同様に、第１乃至第３領域に対応する画像信号を補正することで複数の投写像の境界部の段差を軽減することができる。

本実施例では、ユーザの指示に基づいて画像信号補正部１０３による画像信号の補正量が調整される例について説明する。本実施例の投影システムは、実施例１の投影システムと基本的な構成は同一である。本実施例では、実施例１と異なる構成を中心に説明し、実施例１と同様の構成については説明を省略する。

図６は、投影システムの配置図である。図６では、投写型表示装置１００の投写像６０と投写型表示装置２００の投写像は、一部が重なった状態で、スクリーン上で１つの投写像を形成している。調光部１１０は投写型表示装置１００の投写像６０の右側の領域を減光し、調光部２１０は投写型表示装置２００の投写像の左側の領域を減光している。

投写型表示装置１００の投写像６０は、第１領域、第２領域、及び第３領域を有する。第１領域は、投写型表示装置２００の投写像と重なる領域であり、調光部１１０により減光されている領域である。第２領域は、第１領域に隣接し、投写型表示装置１００の投写像６０と投写型表示装置２００の投写像とが重なっていないが、調光部１１０の影響を受ける領域である。第３領域は、投写型表示装置１００の投写像６０と投写型表示装置２００の投写像とが重ならず、調光部１１０の影響を受けない領域である。

図７は、各領域の境界部の輝度段差が小さくなるようにユーザが各領域に対応する画像信号を調整する際の動作フローを示す図である。

ステップＳ１では、設定部１０２は、ユーザによりリモコン等を介して設定された第１乃至第３領域の位置と幅を取得する。位置は例えば、各領域の左上の点の横位置（ｄｏｔ）である。図８は、設定部１０２が取得した設定値の一例を示している。本実施例では、第１乃至第３領域の位置は夫々、Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃ、第１乃至第３領域の幅は夫々、Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃとなっている。

ステップＳ２では、設定部１０２は、ユーザによりリモコン等を介して設定された複数の投写像が重ならず、調光部１１０の影響を受けない第３領域に対応する画像信号のＲＧＢごとの補正量を取得する。本実施例では、第３領域は調光部１１０の影響を受けないため、図８に示されるように第３領域に対応する画像信号のＲＧＢごとの補正量は何れも“０”とする。

ステップＳ３では、設定部１０２は、ユーザによりリモコン等を介して設定された複数の投写像が重ならないが、調光部１１０の影響を受ける第２領域に対応する画像信号のＲＧＢごとの補正量（Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ）を取得する。例えば調光部１１０の影響により第２領域が第３領域よりも明るい場合、補正量（Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ）は第３領域との輝度段差が小さくなるように設定される。また、調光部１１０の影響により第２領域に色づきが生じる場合、補正量（Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ）は、第３領域との境界部の色差が目立たなくなるように（第２領域と第３領域の色が合うように）設定される。

ステップＳ４では、設定部１０２は、ユーザによりリモコン等を介して設定された複数の投写像の夫々の一部が重なる第１領域に対応する画像信号のＲＧＢごとの補正量（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ）を取得する。例えば、第１領域が第２領域よりも明るい場合、補正量（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ）は第２領域との輝度段差が小さくなるように設定される。また、調光部１１０の影響により第１領域に色づきが生じる場合、補正量（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ）は第２領域との境界部の色差が目立たなくなるように設定される。

以上説明したように、本実施形例の構成によれば、ユーザが設定値を設定することで調光部により重畳領域に隣接する領域に発生する輝度や色の差を軽減することが可能となる。なお、本実施例では、ユーザがリモコンを介して設定値を設定するが、本発明はこれに限定されない。例えば、カメラでスクリーン上の投写像を撮影し、撮影画像を用いて設定値が設定されてもよい。
［その他の実施例］
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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組合せ、変形及び変更が可能である。

１００ 投写型表示装置
１０３ 画像信号補正部（画像処理装置、補正部）
１１０ 調光部
１１１ スクリーン
２００ 投写型表示装置
２１０ 調光部

Claims (8)

1. 夫々が投写像の一部がスクリーン上で重なるように前記投写像を投写する複数の投写型表示装置と、前記スクリーンと前記複数の投写型表示装置との間に配置され、投写光を調光する調光部とを含む投影システムに用いられる画像処理装置であって、
   前記投写型表示装置に入力された画像信号を補正する補正部を有し、
   前記投写像は、複数の投写像の夫々の一部が重なる第１領域、前記第１領域に隣接し、前記調光部の影響を受ける第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域とは異なる第３領域とを含み、
   前記補正部は、前記第１領域と前記第３領域の少なくとも一方の輝度と色の少なくとも一方との差分が小さくなるように前記第２領域に対応する前記画像信号を補正することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正部は、前記第２領域に対応する前記画像信号に対する補正量を取得すると共に、前記補正量を用いて前記第２領域に対応する前記画像信号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. 前記補正量は、使用者により設定されることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正部は、前記第１領域と前記第３領域の少なくとも一方の輝度と色の少なくとも一方との差分が小さくなるように前記第２領域に対応する前記画像信号を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
5. 前記補正部は、前記第３領域に対応する画像信号を補正しないことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像処理装置。
6. 光源からの光を変調する光変調素子と、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像処理装置とを有することを投写型表示装置。
7. 夫々が投写像の一部がスクリーン上で重なるように前記投写像を投写する複数の投写型表示装置と、前記スクリーンと前記複数の投写型表示装置との間に配置され、投写光を調光する調光部とを含む投影システムに用いられる画像処理方法であって、
   前記投写型表示装置に入力された画像信号を補正する補正ステップを有し、
   前記投写像は、複数の投写像の夫々の一部が重なる第１領域、前記第１領域に隣接し、前記調光部の影響を受ける第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域とは異なる第３領域とを含み、
   前記補正ステップでは、前記第１領域と前記第３領域の少なくとも一方の輝度と色の少なくとも一方との差分が小さくなるように前記第２領域に対応する前記画像信号が補正されることを特徴とする画像処理方法。
8. 請求項７に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。

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