JP4950031B2 - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示方法に関し、特に、外光の影響を排して視認性を高めるように階調を補正する技術に関する。
従来、ディジタル信号処理技術が幅広い分野に適用されており、プロジェクタ装置等の画像表示装置もその例外ではない。例えば、ヒストグラム変換法は、画像の階調を補正する技術であるが、プロジェクタ装置が投影する画像のコントラストを改善するのに役立っており、プロジェクタ装置分野の特質に鑑みて更なる改良が進められている。
特許文献１においては、かかる技術改良の一例を見ることができる。すなわち、元来、すべての輝度範囲について行なわれていたヒストグラム変換が、映像輝度信号の有効映像期間中の最小値から最大値までの範囲について、この最大値と最小値との差に応じた階調補正の係数を用いて行なわれる。
図１は、当該従来技術に係る画像処理装置の構成を示す機能ブロック図である。図１に示されるように、画像処理装置２０は、最小値検出回路２００１、最大値検出回路２００２、差分器２００３、補正係数算出回路２００４及び補正回路２００５を備えている。画像処理装置２０は入力映像輝度信号を受け付けると、その有効映像期間中の最小値を最小値検出回路２００１にて検出し、その最大値を最大値検出回路２００２にて検出する。そして、これら最大値と最小値との差分を差分器２００３にて求め、当該差分に応じて補正係数算出回路２００４が補正係数を決定する。当該補正係数に応じて補正回路２００５は入力映像輝度信号を補正し、出力映像輝度信号として出力する。これによって、画像のコントラストが更に改善される。
特許第３５４９３５６号公報
しかしながら、プロジェクタ装置の使用環境を省みれば、映画館のように遮光が行き届いているとは限らないので、上記従来技術のように映像輝度信号の特性のみを考慮して階調補正を行っても、投影された映像の見易さが必ずしも最適にはならない。例えば、部屋の照明や日光等が視環境に影響を与えることは珍しくなく、そのような場合に映像が見難くなるのは誰しも知るところである。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、視環境の変化に関わらず見易い画像を表示する画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る画像表示装置は、多階調の画像を表示する画像表示装置であって、外光の強さを検出する測光手段（例えば、図２の外光検出器３０４。）と、外光が強いほど、狭い輝度範囲内に輝度が分布するように階調補正する補正手段（例えば、図２の輝度レベル調整回路３０３。）と、を備え、前記輝度範囲は最も高い輝度を含む（例えば、図４のオフセットレベル調整回路３０５。）ことを特徴とする。
このようにすれば、外光の強さに応じて輝度を高めるので、視環境の変化に関わらず見易い画像を表示することができる。
本発明に係る画像表示装置は、補正手段は、前記輝度範囲内で輝度の分布が多いところ程、補正係数を上げる階調補正をする（例えば、図４の係数算出回路３０２。）ことを特徴とする。このようにすれば、輝度の下限を高めたことに起因するコントラストの低下を抑えて視認性を高めることができる。なお、輝度の分布が多いところとは度数が高い輝度をいう。
本発明に係る画像表示装置は、肌色の画素の輝度又は色相を検出する手段（例えば、図９の肌色検出回路８０６。）を備え、補正手段は、肌色の画素については輝度を調整しないことを特徴とする。このようにすれば、肌色部分については輝度を補正しないので色調の変化を抑えて自然な画像を表示することができる。
この場合において、補正手段は、画素ごとの輝度及び色相が肌色に近いほど、輝度の変化が小さくなるように調整すればなお好適である。また、補正手段が肌色画素の輝度を調整しないのは、肌色画素の周辺に肌色画素があるときとしても良い。
本発明に係る画像表示装置は、画像を構成するすべての画素に亘る平均輝度Ｍ０を求める手段（例えば、図１１の平均輝度算出回路１１０６。）と、補正手段にて調整した後の平均輝度Ｍ１と平均輝度Ｍ０との差が所定値を超える場合には、この差が所定値以下となるように、補正係数の値を変更する手段（例えば、図１１の輝度レベル調整回路１１０３。）と、を備えることを特徴とする。このようにすれば、平均輝度の大変動を抑えることができるので、階調の過剰な変化を抑えて自然な画像を表示することができる。
本発明に係る画像表示装置は、補正手段にて調整した後に最も低い輝度を含む所定の輝度範囲内の輝度が所定輝度よりも高いときに、当該範囲内の輝度を下げる手段（例えば、図１７の黒レベル補正回路１７０６。）を備えることを特徴とする。このようにすれば、低輝度部分が明るく浮き上がるのを防止して、引き締まった画像を表示することができる。
本発明に係る画像表示装置は、画像を構成するすべての画素に亘る輝度の最大値と最小値とを求める手段（例えば、図１４の最大値検出回路１４０６と最小値検出回路１４０７。）と、前記最小値から最大値までの範囲内に分布している輝度の度数を０から最大階調数までの範囲に比例配分して輝度分布とする手段（例えば、輝度分布検出回路１４０１。）と、を備え、補正手段は、比例配分された輝度分布について輝度を調整することを特徴とする。このようにすれば、画像のコントラストを強調して、視認性を向上させることができる。
本発明に係る画像表示方法は、多階調の画像を表示する画像表示装置が実行する画像表示方法であって、外光の強さを検出する測光ステップ（例えば、図７のＳ６０４。）と、外光が強いほど、狭い輝度範囲内に輝度が分布するように階調補正する補正ステップ（例えば、図７のＳ６０６。）と、を含み、前記輝度範囲は最も高い輝度を含むこと（例えば、図７のＳ６０７。）を特徴とする。このようにすれば、外光の強さに応じて輝度を高めるので、視環境の変化に関わらず見易い画像を表示することができる。
本発明に係る画像表示方法は、補正ステップは、前記輝度範囲内で輝度の分布が多いところ程補正係数を上げる階調補正をすること（例えば、図７のＳ６０３。）を特徴とする。このようにすれば、輝度の下限を高めたことに起因するコントラストの低下を抑えて視認性を高めることができる。
本発明に係る画像表示方法は、肌色の画素の輝度又は色相を検出するステップ（例えば、図１０のＳ９０２。）を備え、補正ステップは、肌色の画素については輝度を調整しないことを特徴とする。このようにすれば、肌色部分については輝度を補正しないので色調の変化を抑えて自然な画像を表示することができる。
この場合において、補正ステップは、画素ごとの輝度及び色相が肌色に近いほど、輝度の変化が小さくなるように調整すればなお好適である。また、補正ステップが肌色画素の輝度を調整しないのは、肌色画素の周辺に肌色画素があるときであるとしても良い。
本発明に係る画像表示方法は、画像を構成するすべての画素に亘る平均輝度Ｍ０を求めるステップ（例えば、図１２のＳ１２０２。）と、補正ステップにて調整した後の平均輝度Ｍ１と平均輝度Ｍ０との差が所定値を超える場合には、この差が所定値以下となるように、補正係数の値を変更するステップ（例えば、図１２のＳ１２０６。）と、を含むことを特徴とする。このようにすれば、平均輝度の大変動を抑えることができるので、階調の過剰な変化を抑えて自然な画像を表示することができる。
本発明に係る画像表示方法は、補正ステップにて調整した後に最も低い輝度を含む所定の範囲内の輝度が所定輝度よりも高いときに、当該範囲内の輝度を下げるステップ（例えば、図１８のＳ１８０７。）を含むことを特徴とする。このようにすれば、低輝度部分が明るく浮き上がるのを防止して、引き締まった画像を表示することができる。
本発明に係る画像表示方法は、画像を構成するすべての画素に亘る輝度の最大値と最小値とを求めるステップ（例えば、図１５のＳ１５０２、Ｓ１５０３）と、前記最小値から最大値までの範囲内に分布している輝度の度数を０から最大階調数までの範囲に比例配分して輝度分布とするステップ（例えば、図１５のＳ１５０４。）と、を備え、補正ステップは、比例配分された輝度分布について輝度を調整することを特徴とする。このようにすれば、画像のコントラストを強調して、視認性を向上させることができる。
以下、本発明に係る画像表示装置及び画像表示方法の実施の形態について、プロジェクタ装置を例にとり、図面を参照しながら説明する。
［１］ 第１の実施の形態
先ず、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置について説明する。
（１） プロジェクタ装置の構成
図２は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置の利用形態を示す図である。図２に示されるように、プロジェクタ装置１はパーソナルコンピュータ１０１から映像輝度信号を受け付けて、これを信号処理し、内蔵する液晶パネルに展開して、スクリーン１０２に投影する。
図３は、プロジェクタ装置１の外観図である。図３に示されるように、プロジェクタ１は、ビデオ入力端子２０１、Ｓビデオ入力端子２０２、ＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ入力端子２０３、リモコン受光部２０４、レンズ２０５、方向キー２０６、決定ボタン２０７及び外光センサ２０８を備えている。ビデオ入力端子２０１、Ｓビデオ入力端子２０２及びＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ入力端子２０３は筐体の側面に配され、リモコン受光部２０４とレンズ２０５とは筐体の全面に配されている。方向キー２０６、決定ボタン２０７及び外光センサ２０８は筐体の上面に配されている。この外光センサ２０８はプロジェクタ装置１の周囲の明るさを検出するセンサである。
図４は、プロジェクタ装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。図４に示されるように、プロジェクタ装置１は輝度分布検出回路３０１、係数算出回路３０２、輝度レベル調整回路３０３、外光検出器３０４及びオフセットレベル調整回路３０５を備えている。
輝度分布検出回路３０１は入力された映像輝度信号の有効映像期間における輝度分布を検出する。図５は、映像輝度信号の有効映像期間における輝度分布を例示するグラフであって、図５（ａ）は映像輝度信号の有効映像期間における輝度分布を示し、図５（ｂ）はかかる輝度分布を有する映像輝度信号が入力された場合に輝度分布検出回路３０１が検出する輝度分布を示している。
すなわち、図５（ａ）に示されるように、輝度分布検出回路３０１には８ｂｉｔ：２５６階調の輝度分布を有する映像輝度信号が入力されるのだが、輝度分布検出回路３０１はこの２５６階調を０から６３まで、６４から１２７まで、１２８から１９１まで、及び１９２から２５５までの４段階に分けた輝度分布を検出する（図５（ｂ））。
係数算出回路３０２は、輝度分布検出回路３０１から４段階の輝度分布を受け付けると、次式を用いて階調を補正するために４段階の輝度分布の段階毎の補正係数Ｃｉ（ｉ＝１〜４）を算出する（図６（ａ））。
Figure 0004950031
ここで、Ｐは画像中のすべての画素数であり、Ｆｉ（ｉ＝１〜４）は４段階の輝度分布の段階毎の度数を表わす。すなわち、
Figure 0004950031
である。このように、補正係数Ｃｉは輝度分布を用いて算出される。なお、補正係数Ｃｉは図６（ａ）に示されるグラフの各部分の傾きを表わしている。
外光検出器３０４は、前述の外光センサ２０８を用いてプロジェクタ装置１の周囲の明るさを検出し、検出した明るさを指標する明るさ信号を輝度レベル調整回路３０３に入力する。
輝度レベル調整回路３０３は、外光検出器３０４から受け付けた明るさ信号に基づいて、係数算出回路３０２から受け付けた補正係数Ｃｉを調整する。すなわち、輝度レベル調整回路３０３は明るさ信号にて示される補正係数Ｑを用いて、次式により補正係数Ｃｉを調整する。
Figure 0004950031
図６（ｂ）は調整中の補正係数Ｃｉ´（ｉ＝１〜４）を示すグラフである。図６（ｂ）に示されるように、輝度レベル調整回路３０３が補正係数を調整することによって、補正係数は調整前には０から２５５までの範囲内にあったのが０から２５５−Ｑまでの範囲内に比例配分される。
次に、すべての画素の輝度が補正係数Ｑだけ引き上げられる。すなわち、次式によって補正後の輝度が求められる。
Figure 0004950031
ここで、ＤIは補正前の輝度であって、４段階の輝度分布のｎ段階目（ｎ＝１〜４）に属する。また、ＤOは補正後の輝度である。これによって、最も入力輝度が低い画素であっても、明るさ信号に応じて輝度が輝度Ｑに引き上げられる。このように、オフセットレベル調整回路３０５は、輝度レベル調整回路３０３にて求められた補正係数Ｃｉ´を用いて映像輝度信号の有効映像期間に属する各画素の輝度を調整する。
（２） プロジェクタ装置の動作
次に、プロジェクタ装置１の動作、特に階調を補正するための処理について説明する。図７は、プロジェクタ装置１が実行する階調補正処理を示すフローチャートである。図７に示されるように、プロジェクタ装置１は、映像輝度信号を受け付けると（Ｓ６０１）、輝度分布検出回路３０１にて映像輝度信号の有効映像期間における輝度分布を検出し（Ｓ６０２）、係数算出回路３０２にて４段階の輝度分布の段階毎の補正係数Ｃｉを算出する（Ｓ６０３）。
次に、プロジェクタ装置１は外光検出器３０４にて周囲の明るさを指標する明るさ信号を生成し（Ｓ６０４）、輝度レベル調整回路３０３にて当該明るさ信号を用いて補正係数Ｃｉから補正係数Ｃｉ´を求め（Ｓ６０５）、画像の階調を補正する（Ｓ６０６）。最後に、プロジェクタ装置１はオフセットレベル調整回路３０５にてオフセットレベルを調整する（Ｓ６０７）。
（３） 従来の階調補正方法との比較
次に、従来技術に係る階調補正方法と本実施の形態に係る階調補正方法とを比較する。図８は、従来技術に係る階調補正方法の補正係数と本実施の形態に係る階調補正方法の補正係数とを示すグラフである。
先ず、図８（ａ）に示されるように、単純にヒストグラムから求められた補正係数を用いると、映像輝度信号の有効映像期間中の最も高い輝度が輝度２５５に補正され、最も低い輝度が輝度ゼロに補正されるので、画像全体のコントラストは向上するものの、低輝度部分については視認性が低下する。
また、この視認性を補うために単に輝度を増加させると、図８（ｂ）に示されるように、輝度を２５５よりも大きくすることができないので、高輝度部分において輝度が飽和し、所謂白あたりが発生して、やはり視認性が低下する。
これに対して、本実施の形態では図８（ｃ）に示されるように、視環境に応じて輝度の最小値をＱにまで引き上げると共に、Ｑから２５５までの範囲内に補正係数を比例配分するので、低輝度部分と高輝度部分との双方について同時に視認性を向上させることができる。
［２］ 第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るプロジェクタ装置は前記第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置と概ね同様の構成を備える一方、画像中の肌色の画素を検出し補正を禁止する点において相違している。以下、専ら相違点について説明する。
（１） プロジェクタ装置の構成
図９は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。図９に示されるように、プロジェクタ装置８は、輝度分布検出回路８０１、係数算出回路８０２、輝度レベル調整回路８０３、外光検出器８０４、オフセットレベル調整回路８０５及び肌色検出回路８０６を備えている。
肌色検出回路８０６は映像輝度信号の有効映像期間中の肌色の画素を検出して、輝度レベル調整回路８０３とオフセットレベル調整回路８０５とに通知する。輝度レベル調整回路８０３は肌色の画素については階調補正を行わないようにし、オフセットレベル調整回路８０５は肌色の画素についてはオフセットを調整しない。
（２） プロジェクタ装置の動作
図１０は、プロジェクタ装置８の動作を示すフローチャートである。図１０に示されるように、プロジェクタ装置８は、映像輝度信号を受け付けると（Ｓ９０１）、先ず、肌色検出回路８０６にて肌色の画素を検出すると共に（Ｓ９０２）、輝度分布検出回路８０１にて輝度分布を検出し（Ｓ９０３）、係数算出回路８０２にて補正係数Ｃｉを算出する（Ｓ９０４）。
次に、プロジェクタ装置８は外光検出器８０４にて明るさ信号を生成し（Ｓ９０５）、輝度レベル調整回路８０３にて当該明るさ信号を用いて補正係数Ｃｉ´を求め（Ｓ９０６）、画像の階調を補正する（Ｓ９０７）。最後に、プロジェクタ装置８はオフセットレベル調整回路８０５にてオフセットレベルを調整する（Ｓ９０８）。
一般的に、中間の色相である肌色等は人間の記憶に残り易く、色調の微妙な違いが認識され易い。これに対して、本実施の形態においては肌色部分については階調補正を行わないように画素毎に補正を禁止する。すなわち、肌色の画素については輝度を補正せず、そのまま出力する。従って、画像中の肌色部分の色調を損なうことなく階調を補正することができる。
なお、上述に代えて、色調を損なわない範囲内で肌色部分の階調を補正しても良い。すなわち、周辺の画素が肌色以外の色の画素であって、輝度の補正量が大きい場合には、肌色の画素の輝度をまったく変化させないと、肌色部分が浮き上がってしまうので、そのような場合には、肌色の画素の輝度を補正しても良い。
ただし、この場合においても、周辺の画素よりも補正量が小さくなるように肌色の画素の輝度を補正するのが望ましい。このようにすれば、肌色部分が浮き上がることのない自然な画像表示を実現することができる。
また、周辺の画素が肌色である場合には肌色の画素の輝度を補正しないとしても良い。肌色の変化は人物の肌部分において敏感に認識されるので、周辺の画素が肌色であるか否かで人物の肌部分か否かを判別し、周辺の画素が肌色ならば輝度の補正をしないことにすれば、人物の肌部分の色の変調を避けて自然な人物像を表示することができる。
なお、黄色人では、肌色とは赤色と黄色の中間の色であって、その輝度がもっと明るい輝度である最大輝度の５０％から６０％ぐらいの範囲内にある色をいう。ＲＧＢの３原色を０から２５５までの２５６階調で混合して肌色を表現すると、例えば、赤色２５５、緑色２３２、青色１９２である。また、白人では、例えば、赤色２５５、緑色２０８、青色１９２である。黒人では、例えば、赤色１０５、緑色５２、青色４４である。ただし、輝度０が最も暗く、２２５が最も明るいものとする。
［３］ 第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るプロジェクタ装置は前記第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置と概ね同様の構成を備える一方、画像の平均輝度を検出して補正係数を調整する点において相違している。以下、専ら相違点について説明する。
（１） プロジェクタ装置の構成
図１１は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、プロジェクタ装置１１は、輝度分布検出回路１１０１、係数算出回路１１０２、輝度レベル調整回路１１０３、外光検出器１１０４、オフセットレベル調整回路１１０５及び平均輝度算出回路１１０６を備えている。
平均輝度算出回路１１０６は映像輝度信号の有効映像期間中の平均輝度を算出して、輝度レベル調整回路１１０３に通知する。輝度レベル調整回路１１０３は、係数算出回路１１０２で求めた補正係数が、暗い階調レベルや明るい階調レベルにおいて、極端に過補正されないよう平均輝度算出回路１１０６の結果に基づき補正値が所定値以下となるように、補正係数を調整する。
（２） プロジェクタ装置１１の動作
図１２は、プロジェクタ装置１１の動作を示すフローチャートである。図１２に示されるように、プロジェクタ装置１１は、映像輝度信号を受け付けると（Ｓ１２０１）、先ず、平均輝度算出回路１１０６にて平均輝度を算出すると共に（Ｓ１２０２）、輝度分布検出回路１１０１にて輝度分布を検出し（Ｓ１２０３）、係数算出回路１１０２にて補正係数Ｃｉを算出する（Ｓ１２０４）。
次に、プロジェクタ装置１１は外光検出器１１０４にて明るさ信号を生成し（Ｓ
１２０５）、輝度レベル調整回路１１０３にて当該明るさ信号を用いて補正係数Ｃｉ´を求める。この場合において、度数が偏ったような画像で極端な過補正が生じないように補正係数を求める（Ｓ１２０６）。そして、画像の階調を補正する（Ｓ１２０７）。最後に、プロジェクタ装置１１はオフセットレベル調整回路１１０５にてオフセットレベルを調整する（Ｓ１２０８）。
このようにすれば、例えば、背景が黒く、前景もカラスのように黒い物体が表わされた画像について、単純にヒストグラムに基づいて階調を補正すると、補正過剰となって、前景のカラスの輝度が明るくなり過ぎる場合がある。これに対して、本実施の形態によれば、予め画像の平均輝度を検出しておいて、当該平均輝度から大きく逸脱しないように階調を補正する。
図１３は、プロジェクタ装置１１によって補正係数が調整される様子を例示するグラフである。まず、係数算出回路１１０２が補正係数を算出する（図１３（ａ））。図１３（ａ）中、Ｍ０は補正前の輝度分布から得られる平均輝度である。これに対して、外光がある場合に前記第１の実施の形態に従って補正係数を調整しても、例えば、平均輝度Ｍ０が小さい場合（暗い映像シーン）でありながら、入力輝度レベルが低いところの補正係数が非常に大きくなり、わずかに入力輝度レベルの高い信号が入力されても明るく表示されてしまう。これに対し、平均輝度Ｍ０が小さい場合（暗い映像シーン）は、所定の補正係数より大きくならないよう補正を行って画像が不自然になる弊害を無くすことができる（図１３（ｂ））。
［４］ 第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るプロジェクタ装置は前記第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置と概ね同様の構成を備える一方、映像輝度信号の有効映像期間中の輝度の最小値と最大値とを検出して輝度分布を補正する点において相違している。以下、専ら相違点について説明する。
（１） プロジェクタ装置の構成
図１４は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、プロジェクタ装置１４は、輝度分布検出回路１４０１、係数算出回路１４０２、輝度レベル調整回路１４０３、外光検出器１４０４、オフセットレベル調整回路１４０５、最大値検出回路１４０６及び最小値検出回路１４０７を備えている。
最大値検出回路１４０６は映像輝度信号の有効映像期間中の輝度の最大値を検出する。また、最小値検出回路１４０７は同最小値を検出する。これら最大値と最小値は輝度分布検出回路１４０１に通知される。輝度分布検出回路１４０１は前記最小値から最大値までの範囲内に分布している輝度の度数を０から２５５までの範囲に比例配分して輝度分布とする。
（２） プロジェクタ装置１４の動作
図１５は、プロジェクタ装置１４の動作を示すフローチャートである。図１５に示されるように、プロジェクタ装置１４は、映像輝度信号を受け付けると（Ｓ１５０１）、先ず、最大値検出回路１４０６にて輝度の最大値を算出すると共に（Ｓ１５０２）、最小値検出回路１４０７にて輝度の最小値を算出する（Ｓ１５０３）。そして、輝度分布検出回路１４０１にて輝度分布を検出し（Ｓ１５０４）、係数算出回路１４０２にて補正係数Ｃｉを算出する（Ｓ１５０５）。
次に、プロジェクタ装置１４は外光検出器１４０４にて明るさ信号を生成し（Ｓ１５０６）、輝度レベル調整回路１４０３にて当該明るさ信号を用いて補正係数を調整する。この場合において、前記最小値から最大値までの範囲内に分布している輝度の度数を０から２５５までの範囲に比例配分するように補正係数Ｃｉ´を求め（Ｓ１５０７）、画像の階調を補正する（Ｓ１５０８）。最後に、プロジェクタ装置１４はオフセットレベル調整回路１４０５にてオフセットレベルを調整する（Ｓ１５０９）。
図１６は、プロジェクタ装置１４によって補正係数が調整される様子を示すグラフである。図１６に示されるように、先ず、映像輝度信号の有効映像期間中の輝度の最小値から最大値までの範囲内の入力輝度を前記最小値よりも高い輝度Ｑから最大値までの範囲内の出力輝度に階調補正するように、補正係数が調整される。次に、入力輝度の最大値が輝度２５５に変換されるように、補正係数が調整される。このようにすれば、画像のコントラストを更に強調して、視認性を向上させることができる。
［５］ 第５の実施の形態
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態に係るプロジェクタ装置は前記第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置と概ね同様の構成を備える一方、階調を補正した後、更に画像の黒レベルを補正する点において相違する。
（１） プロジェクタ装置の構成
図１７は、本実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。図１７に示されるように、プロジェクタ装置１７は、輝度分布検出回路１７０１、係数算出回路１７０２、輝度レベル調整回路１７０３、外光検出器１７０４、オフセットレベル調整回路１７０５及び黒レベル補正回路１７０６を備えている。黒レベル補正回路１７０６は低輝度部分の輝度を低下させる。
（２） プロジェクタ装置１７の動作
図１８は、プロジェクタ装置１７の動作を示すフローチャートである。図１８に示されるように、プロジェクタ装置１７は、映像輝度信号を受け付けると（Ｓ１８０１）、輝度分布検出回路１７０１にて輝度分布を検出し（Ｓ１８０２）、係数算出回路１７０２にて補正係数Ｃｉを算出する（Ｓ１８０３）。
次に、プロジェクタ装置１７は外光検出器１７０４にて明るさ信号を生成し（Ｓ１８０４）、輝度レベル調整回路１７０３にて補正係数Ｃｉ´を求め（Ｓ１８０５）、画像の階調を補正する（Ｓ１８０６）。そして、プロジェクタ装置１７はオフセットレベル調整回路１７０５にてオフセットレベルを調整する（Ｓ１８０７）。最後に、プロジェクタ装置１７は、黒レベル補正回路１７０６にて低輝度部分の輝度を低下させる（Ｓ１８０８）。
第５の実施の形態によれば、外光が強い等に起因して補正係数Ｑが大きい場合には、補正後に最も輝度が低い部分の輝度が高くなり過ぎる場合がある。これに対して、黒レベル補正回路１７０６は低輝度部分の輝度を下げるので、黒さをくっきりとさせ、映像を引き締めることができる。図１９は、黒レベル補正回路１７０６が低輝度部分の輝度を低下させる様子を示すグラフである。図１９に示されるように、黒レベル補正回路１７０６は入力輝度０に対応する出力輝度Ｑ０を出力輝度Ｑ１に調整することによって、低輝度部分の出力輝度を低下させる。
［６］ 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１） 上記実施の形態においては、専らプロジェクタ装置を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、プロジェクタ装置以外の画像表示装置に本発明を適用しても良い。特に、外光等の影響を受けて画面が見難くなるような画像表示装置に適用すると好適である。
（２） 上記実施の形態においては、専ら外光センサをプロジェクタ装置本体に一体として取り付ける場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、外光センサをプロジェクタ装置本体と一体としなくても本発明の効果を得ることができる。例えば、スクリーンに入射する外光の強さを測るべく、スクリーン前面に外光センサを取り付けても良い。プロジェクタ装置が使用される環境に応じた適当な位置で明るさを測ることができるように、外光センサをプロジェクタ装置から取り外して使用できるようにしても良い。
（３） 上記実施の形態においては、専ら２５６階調の輝度を４段階に分けて補正係数を決定する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、４以外の複数段階に分けて補正係数を決定しても良い。また、１０ｂｉｔ：１０２４階調など８ｂｉｔ：２５６階調以外の階調数を用いても本発明の効果に変わりは無い。
（４） 上記実施の形態においては特に言及しなかったが、本発明に係る画像処理装置は、外光の強さを指標する信号を受け付けて、上述のような階調補正を実行するプログラムであっても良いし、専用のＬＳＩ（LargeScale Integration）であるとしても良い。
（５） 上記実施の形態においては、すべての補正係数Ｃｉ（ｉ＝１〜４）を調整して補正係数Ｃｉ´を求める場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、低輝度部分についてのみ補正係数Ｃｉを調整しても良い。この場合において、調整する係数は最も低輝度である部分の補正係数Ｃ１のみとしても良いし、Ｃ１とＣ２、或いはＣ１からＣ３を調整しても良い。
（６） 上記実施の形態においては特に言及しなかったが、第１の実施の形態の補正係数Ｑの値は２５６階調の場合には高々８０ぐらいまでとしても良い。また、５１２階調の場合には高々１６０ぐらいまでとしても良い。このようにすれば、出力輝度の範囲が狭まることに起因するコントラストの低下等の問題を最小限に留めることができる。
（７） 上記実施の形態において画像の平均輝度レベルを求めるに際し画像の全画素をサンプリングしているが、２画素置きや４画素置きなど間引きサンプリングしてもよい。このようにすれば回路規模を小さくすることができる。
本発明に係る画像表示装置及び画像表示方法は、画像表示装置において外光の影響を排して視認性を高めるように階調を補正する技術として有用である。
従来技術に係る画像処理装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置の利用形態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の外観図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。 映像輝度信号の有効映像期間における輝度分布を例示するグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１が補正係数を調整する様子を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１が実行する階調補正処理を示すフローチャートである。 従来技術に係る階調補正方法の補正係数と本実施の形態に係る階調補正方法の補正係数とを示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置８の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタ装置１１の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタ装置１１によって補正係数が調整される様子を例示するグラフである。 本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタ装置１４の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタ装置１４によって補正係数が調整される様子を示すグラフである。 本発明の第５の実施の形態に係るプロジェクタ装置の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態に係るプロジェクタ装置１７の動作を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態に係る黒レベル補正回路１７０６が低輝度部分の輝度を低下させる様子を示すグラフである。
符号の説明
１、８、１１、１４、１７……………………………プロジェクタ装置
２０………………………………………………………画像処理装置
１０１……………………………………………………パーソナルコンピュータ
１０２……………………………………………………スクリーン
２０１……………………………………………………ビデオ入力端子
２０２……………………………………………………Ｓビデオ入力端子
２０３……………………………………………………ＲＧＢ／ＹＰｂＰｒ入力端子
２０４……………………………………………………リモコン受光部
２０５……………………………………………………レンズ
２０６……………………………………………………方向キー
２０７……………………………………………………決定ボタン
２０８……………………………………………………外光センサ
３０１、８０１、１１０１、１４０１、１７０１…輝度分布検出回路
３０２、８０２、１１０２、１４０２、１７０２…係数算出回路
３０３、８０３、１１０３、１４０３、１７０３…輝度レベル調整回路
３０４、８０４、１１０４、１４０４、１７０４…外光検出器
３０５、８０５、１１０５、１４０５、１７０５…オフセットレベル調整回路
８０６……………………………………………………肌色検出回路
１１０６…………………………………………………平均輝度算回路
１４０６、２００１……………………………………最大値検出回路
１４０７、２００２……………………………………最小値検出回路
１７０６…………………………………………………黒レベル補正回路
２００３…………………………………………………差分器
２００４…………………………………………………補正係数算出回路
２００５…………………………………………………補正回路

Claims (16)

  1. 多階調の画像を表示する画像表示装置であって、
    外光の強さを検出する測光手段と、
    外光が強いほど、狭い輝度範囲内に輝度が分布するように階調補正する補正手段と、を備え、
    前記輝度範囲は最も高い輝度を含む
    ことを特徴とする画像表示装置。
  2. 補正手段は、前記輝度範囲内で輝度の分布が多いところ程、補正係数Ｃｉを上げる階調補正する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 輝度及び色相が肌色の画素である肌色画素を検出する手段を備え、
    補正手段は、肌色画素については輝度を調整しない
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  4. 補正手段は、画素ごとの輝度及び色相が肌色に近いほど、輝度の変化が小さくなるように調整する
    ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
  5. 補正手段が肌色画素の輝度を調整しないのは、肌色画素の周辺に肌色画素があるときである
    ことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
  6. 画像を構成するすべての画素に亘る平均輝度Ｍ０を求める手段と、
    補正手段にて調整した後の平均輝度Ｍ１と平均輝度Ｍ０との差が所定値を超える場合には、この差が所定値以下となるように、補正係数Ｃｉ´の値を変更する手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  7. 補正手段にて調整した後に最も低い輝度を含む所定の輝度範囲内の輝度が所定輝度よりも高いときに、当該範囲内の輝度を下げる手段
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  8. 画像を構成するすべての画素に亘る輝度の最大値と最小値とを求める手段と、
    前記最小値から最大値までの範囲内に分布している輝度の度数を０から最大階調数までの範囲に比例配分して輝度分布とする手段と、を備え、
    補正手段は、比例配分された輝度分布について輝度を調整する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  9. 多階調の画像を表示する画像表示装置が実行する画像表示方法であって、
    外光の強さを検出する測光ステップと、
    外光が強いほど、狭い輝度範囲内に輝度が分布するように階調補正する補正ステップと、を含み、
    前記輝度範囲は最も高い輝度を含む
    ことを特徴とする画像表示方法。
  10. 補正ステップは、前記輝度範囲内で輝度の分布が多いところ程、補正係数Ｃｉを平坦化するように階調補正する
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示方法。
  11. 肌色の画素の輝度又は色相を検出するステップを備え、
    補正ステップは、肌色の画素については輝度を調整しない
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示方法。
  12. 補正ステップは、画素ごとの輝度及び色相が肌色に近いほど、輝度の変化が小さくなるように調整する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像表示方法。
  13. 補正ステップが肌色画素の輝度を調整しないのは、肌色画素の周辺に肌色画素があるときである
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像表示方法。
  14. 画像を構成するすべての画素に亘る平均輝度Ｍ０を求めるステップと、
    補正ステップにて調整した後の平均輝度Ｍ１と平均輝度Ｍ０との差が所定値を超える場合には、この差が所定値以下となるように、補正係数Ｃｉ´の値を変更するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の画像表示方法。
  15. 補正ステップにて調整した後に最も低い輝度を含む所定の範囲内の輝度が所定輝度よりも高いときに、当該範囲内の輝度を下げるステップ
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の画像表示方法。
  16. 画像を構成するすべての画素に亘る輝度の最大値と最小値とを求めるステップと、
    前記最小値から最大値までの範囲内に分布している輝度の度数を０から最大階調数までの範囲に比例配分して輝度分布とするステップと、を備え、
    補正ステップは、比例配分された輝度分布について輝度を調整する
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示方法。
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