JP5760793B2 - 画像処理装置、表示装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、４色のサブ画素によって色表示を行う場合の画像処理に関する。

３原色を用いた表示装置における画素の配置には、ストライプ配列やデルタ配列がある（例えば、特許文献１参照）。このような表示装置においては、３個のサブ画素によって１画素が構成される。また、ベイヤー（Bayer）配列は、色数は３色であるが、４個のサブ画素によって１画素を構成するものであり、Ｇ（緑）のサブ画素を２個、Ｒ（赤）、Ｂ（青）のサブ画素をそれぞれ１個用い、これらのサブ画素を縦方向及び横方向に２個ずつ配置したものである。

画素がベイヤー配列によって構成された表示装置においては、一般に、入力された画像データの画素数の１／４の画素数の画像データによって色表示が行われる。この場合、入力された画像データの解像度よりも実際に用いられる画像データの解像度の方が低くなるため、画像信号の周波数帯域を制限するフィルター処理を実行し、折り返し雑音に起因するモアレを抑制することが行われる。例えば、ＲやＢの画像信号の場合、高周波成分に起因するモアレを防ぐためには、縦方向及び横方向のいずれの周波数帯域も半分（すなわち１／２）に制限する必要がある。なお、Ｇの画像信号は、サブ画素の数がＲやＢのサブ画素に比べて２倍であるため、帯域の制限幅はこれらよりも少なくて済む。

一方、色再現性や明るさの向上を目的に、４原色（ないしそれ以上の原色）を用いて色表示を行う場合がある。例えば、特許文献２には、ベイヤー配列におけるＧのサブ画素の一方をＷ（白）やＣ（シアン）に置き換え、４色のサブ画素によって色表示を行う画像表示装置が開示されている。また、特許文献３には、４原色以上のカラー画像表示手段を有する場合において各色のカラー画像信号を算出するための技術が開示されている。なお、ここでいう「原色」は、（加法）混色の元となる色のことであり、光の３原色に限定されるものではない。

特開平０７−００６７０３号公報 特開２００６−２６７５４１号公報 特開２０００−３３８９５０号公報

４色のサブ画素によって色表示を行う場合において、それぞれの色毎に独立に画像信号の帯域を制限すると、いずれのサブ画素の画像信号も縦方向及び横方向双方の周波数帯域が半分に制限される。しかし、このような帯域制限を行うと、元の画像から失われてしまう情報が多くなってしまう。
そこで、本発明は、４色のサブ画素によって色表示を行う場合において、白色に対応するサブ画素の色及び位置を利用して視感上の画質の向上を図ることを目的の一つとする。

本発明の一態様に係る画像処理装置は、第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とに２個ずつ並んだ４個のサブ画素によって構成される各画素をマトリクス状に配置し、１画素を構成するサブ画素の１個が白色に対応する表示装置に画像信号を供給するための画像処理装置であって、白色に対応する第１サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向及び前記第２方向の周波数帯域を、前記第１サブ画素及び前記第１サブ画素に対して対角線方向に位置する第２サブ画素の配置に応じた態様で制限するフィルター処理を実行する第１フィルター処理部と、前記第２サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向及び前記第２方向の周波数帯域を、前記第１サブ画素及び前記第２サブ画素の配置に応じた態様で制限するフィルター処理を実行する第２フィルター処理部と、前記第１サブ画素と前記第１方向に隣り合う第３サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第２方向の周波数帯域を当該第３サブ画素の当該第２方向の間隔に応じた態様で制限するフィルター処理を実行する第３フィルター処理部と、前記第１サブ画素と前記第２方向に隣り合う第４サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域を当該第４サブ画素の当該第１方向の間隔に応じた態様で制限するフィルター処理を実行する第４フィルター処理部とを備える。
この画像処理装置によれば、白色表示に対応する第１サブ画素と他のサブ画素との配置に応じて画像信号の周波数帯域が制限され、視感上の画質の向上を図ることが可能である。

好ましい態様において、前記第３フィルター処理部及び前記第４フィルター処理部の少なくとも一方は、入力される画像信号の周波数帯域のうちの通過させる帯域以外の帯域であって、かつ前記第１フィルタ処理部が通過させる帯域を、位相を反転させて通過させる。
この態様によれば、第１サブ画素の表示に起因するモアレや偽色を抑制することが可能である。

別の好ましい態様において、前記画像処理装置は、位相が反転されて通過される前記帯域の周波数応答が、前記第１サブ画素、前記第２サブ画素、前記第３サブ画素及び前記第４サブ画素の輝度に応じて定まる。
この態様によれば、モアレや偽色の抑制をサブ画素の特性に応じて行うことが可能である。

さらに別の好ましい態様において、前記第２フィルター処理部は、緑色に対応する画像信号に対してフィルター処理を実行し、前記第３フィルター処理部及び前記第４フィルター処理部は、各々が赤色又は青色に対応する画像信号に対してフィルター処理を実行する。
この態様によれば、（人間の目の分光感度が高い）緑色の画像の解像度を赤色や青色よりも高めることが可能である。

本発明の他の態様に係る表示装置は、前記第１サブ画素、前記第２サブ画素、前記第３サブ画素及び前記第４サブ画素によって構成され、マトリクス状に配置される複数の画素を有する表示パネルと、前記画像処理装置とを備える。
この表示装置によれば、白色表示に対応する第１サブ画素と他のサブ画素との配置に応じて画像信号の周波数帯域が制限され、視感上の画質の向上を図ることが可能である。

本発明の他の態様に係る画像処理方法は、第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とに２個ずつ並んだ４個のサブ画素によって構成される各画素をマトリクス状に配置し、１画素を構成するサブ画素の１個が白色に対応する表示装置に供給される画像信号に対して、白色に対応する第１サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向及び前記第２方向の周波数帯域を、前記第１サブ画素及び前記第１サブ画素に対して対角線方向に位置する第２サブ画素の双方の配置に応じた態様で制限するフィルター処理と、前記第２サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向及び前記第２方向の周波数帯域を、前記第１サブ画素及び前記第２サブ画素の配置に応じた態様で制限するフィルター処理と、前記第１サブ画素と前記第１方向に隣り合う第３サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第２方向の周波数帯域を当該第３サブ画素の当該第２方向の間隔に応じた態様で制限するフィルター処理と、前記第１サブ画素と前記第２方向に隣り合う第４サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域を当該第４サブ画素の当該第１方向の間隔に応じた態様で制限するフィルター処理と実行する。
この画像処理方法によれば、白色表示に対応する第１サブ画素と他のサブ画素との配置に応じて画像信号の周波数帯域が制限され、視感上の画質の向上を図ることが可能である。

表示システムの構成を示すブロック図。 液晶パネルの画素の配置を示す図。 画像処理部の構成を示すブロック図。 各色のフィルターの特性を示す図。 比較例として示すフィルターの特性を示す図。 比較例として示すフィルターの特性を示す図。 ベイヤー配列のサブ画素によって形成される格子を示す図。 モアレの原因となる周波数帯域を説明するための図。 Ｒ及びＢのフィルターとその周波数特性とを説明するための図。 Ｒ及びＢのフィルターを例示する図。 サブ画素の配置を例示する図。

［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態である表示システム１０の構成を示すブロック図である。同図に示す表示システム１０は、画像処理装置１００と、プロジェクター２００と、スクリーン３００とを備え、外部装置から供給された画像データに応じた画像をスクリーン３００に投写するものである。外部装置は、例えばパーソナルコンピューターであるが、デジタルスチルカメラなどであってもよい。なお、外部装置が供給する画像データは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の色成分の画像信号によって各画素が表現されたデータである。

プロジェクター２００は、単板型のプロジェクターであって、光源２１０と、１つの液晶パネル２２０と、投写レンズ２３０とを備える。液晶パネル２２０は、入射する光を変調する光変調器として機能し、画像処理装置１００から供給される画像データに応じた態様で光の透過状態を変化させることによって、光源２１０から照射された光の透過の度合いを制御する。投写レンズ２３０は、液晶パネル２２０を透過した光をスクリーン３００に投写する。

液晶パネル２２０は、４個のサブ画素によって１画素を構成し、カラーフィルターなどによって各サブ画素の光の透過状態が異なる平板状の表示パネルである。それぞれのサブ画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４色の表示に対応する。液晶パネル２２０の画素の配置は、ベイヤー配列における２個のＧのサブ画素のうちの１個をＷのサブ画素に置き換えたものである。なお、ここでいう白（白色）とは、Ｒ、Ｇ、Ｂのすべての色成分を適当な割合で含むものであれば、多少黄色がかっていたりグレーがかっていたりしてもよい。ただし、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗのサブ画素の輝度をそれぞれＹ_R、Ｙ_G、Ｙ_B、Ｙ_Wとした場合に、これらがＹ_W＝Ｙ_R＋Ｙ_G＋Ｙ_Bという関係を満たすのが理想的であるため、本実施形態においてはこのような関係が満たされているものとする。

図２は、液晶パネル２２０の画素の配置を示す図である。液晶パネル２２０は、図中のＸ方向と、これに直交するＹ方向とにサブ画素が並んで配置されており、Ｘ方向に隣り合う２個のサブ画素と、この２個のサブ画素とＹ方向に隣り合う２個のサブ画素とによって１画素が構成されるものである。液晶パネル２２０は、Ｘ方向に沿った奇数行にはＧとＢに対応するサブ画素が順番に並んでおり、Ｘ方向に沿った偶数行にはＲとＷに対応するサブ画素が順番に並んでいる。また、液晶パネル２２０は、Ｙ方向に沿った奇数列にはＧとＲに対応するサブ画素が順番に並んでおり、Ｙ方向に沿った偶数列にはＢとＷに対応するサブ画素が順番に並んでいる。なお、ここにおいて、Ｘ方向が本発明における第１方向に相当し、Ｙ方向が本発明における第２方向に相当する。

ここでは、各サブ画素は同サイズの正方形であり、それぞれの間隔がＸ方向及びＹ方向のいずれにも等しいとする。このようにすると、１画素を構成する４個のサブ画素は、正方形状に配置されていることになる。液晶パネル２２０は、このような正方形状の画素がＸ方向及びＹ方向にマトリクス状に配置されて構成される。ここにおいて、Ｇのサブ画素は、Ｗのサブ画素からみて対角線方向に位置し、Ｂのサブ画素とＸ方向に隣り合うとともに、Ｒのサブ画素とＹ方向に隣り合う。また、Ｒのサブ画素は、Ｗのサブ画素とＸ方向に隣り合うとともに、Ｇのサブ画素とＹ方向に隣り合う。また、Ｂのサブ画素は、Ｗのサブ画素とＹ方向に隣り合うとともに、Ｇのサブ画素とＸ方向に隣り合う。

Ｗのサブ画素は、白色表示に対応するサブ画素であり、白色表示に対応する画像信号に応じて光の透過状態を変化させる。同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブ画素は、それぞれ赤色表示、緑色表示、青色表示に対応するサブ画素であり、それぞれの色の表示に対応する画像信号に応じて光の透過状態を変化させる。液晶パネル２２０のこれらのサブ画素は、図示せぬ駆動回路によって駆動されて光の透過状態を変化させる。

以下においては、白色表示に対応するサブ画素のことを「サブ画素Ｗ」、サブ画素Ｗを表示させる画像信号のことを「Ｗ信号」、というように、対応する色を付記することによって各色に対応するサブ画素及び画像信号を区別するものとする。ここにおいて、サブ画素Ｗは、第１サブ画素に相当し、サブ画素Ｇは、第２サブ画素に相当する。また、サブ画素Ｒは、第３サブ画素に相当し、サブ画素Ｂは、第４サブ画素に相当する。

画像処理装置１００は、外部装置から画像データを取得し、これをプロジェクター２００での表示に適した画像データに変換して供給する。すなわち、画像処理装置１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の画像信号を含んだ画像データからＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色の画像信号を含んだ画像データを生成し、これをプロジェクター２００に供給する。

画像処理装置１００は、より詳細には、入力部１１０と、画像処理部１２０と、出力部１３０とを備える。入力部１１０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の画像信号を含む画像データを外部装置から取得し、画像処理部１２０に入力する。画像処理部１２０は、画像信号に対して後述する画像処理を実行することによってＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色の画像信号を生成し、これを画像データとして出力部１３０に供給する。出力部１３０は、画像処理部１２０によって生成された画像データをプロジェクター２００に供給する。

図３は、画像処理部１２０の構成を示すブロック図である。画像処理部１２０は、同図に示すように、色変換処理部１２１と、フィルター処理部１２２と、間引き処理部１２３とを備える。また、フィルター処理部１２２は、より詳細には、フィルター処理部１２２Ｒ、フィルター処理部１２２Ｇ、フィルター処理部１２２Ｂ及びフィルター処理部１２２Ｗを含んで構成される。

色変換処理部１２１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の画像信号をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色の画像信号に変換する。色変換処理部１２１は、周知の方法（例えば、特許文献３に開示された方法）で画像信号を変換することが可能である。画像信号は、例えば、輝度（すなわち明るさ）を２５６階調で表現する８ビットのデータであるが、階調数がこれに限定されるわけではない。

フィルター処理部１２２は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色の画像信号に対してフィルター処理を実行する。フィルター処理部１２２は、より詳細には、フィルター処理部１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ及び１２２Ｗを含む。フィルター処理部１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ及び１２２Ｗは、それぞれ、符号に対応する画像信号に対してフィルター処理を実行する。例えば、フィルター処理部１２２Ｒは、Ｒ信号に対してフィルター処理を実行する。フィルター処理部１２２Ｗは、第１フィルター処理部に相当し、フィルター処理部１２２Ｇは、第２フィルター処理部に相当する。また、フィルター処理部１２２Ｒは、第３フィルター処理部に相当し、フィルター処理部１２２Ｂは、第４フィルター処理部に相当する。

フィルター処理部１２２は、輝度リニアな信号（信号の値の変化に対して実際の輝度の変化が線形な信号）に対してフィルター処理を実行する。入力される画像信号が輝度リニアでない場合、フィルター処理部１２２は、画像信号が輝度リニアになるようにこれを変換してからフィルター処理を実行し、フィルター処理の実行後に逆変換を行ってガンマ値を元に戻す。例えば、画像信号の色空間がｓＲＧＢで定義されている場合、そのガンマ値は「２．２」であるため、画像信号が輝度リニアではない。この場合、フィルター処理部１２２は、画像信号のガンマ値が「２．２」から「１．０」になるようにガンマ変換を実行し、その後、フィルター処理を実行した画像信号に対して、ガンマ値が「１．０」から「２．２」になるようにガンマ変換を再度実行する。

間引き処理部１２３は、フィルター処理部１２２によって帯域制限された各色の画像信号の画素数を減じる間引き処理を実行する。間引き処理部１２３は、各色の画像信号の画素数を、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれについて１／４に減じる。すなわち、間引き処理部１２３は、１面が４Ｍ×４Ｎ画素の画像データをＭ×Ｎ画素の画像データに変換する。ただし、間引き処理部１２３による変換後の画像データは、１画素が４個のサブ画素によって構成されるデータである。つまり、変換前の画像データの画素数と変換後の画像データのサブ画素の総数とを比較すると、前者は後者の４倍（Ｘ方向に２倍、Ｙ方向に２倍）である。

表示システム１０の構成は、以上のとおりである。表示システム１０は、この構成のもと、画像処理装置１００によって３色（ＲＧＢ）の４Ｍ×４Ｎ画素の画像データを４色（ＲＧＢＷ）のＭ×Ｎ画素の画像データに変換し、プロジェクター２００によって画像データに応じた画像をスクリーン３００に表示する。このとき、フィルター処理部１２２は、プロジェクター２００における液晶パネル２２０の構成に基づいてフィルター処理を実行する。

フィルター処理部１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ及び１２２Ｗにより実行されるフィルター処理は、サブ画素の配置に応じて決められている。具体的には、各色のフィルター処理は、当該色のサブ画素のＸ方向及びＹ方向の間隔に応じた態様で、それぞれの方向の周波数帯域を制限し、制限されるべき帯域においてゲインを０にするものである。なお、ここでいう周波数とは、画像の空間周波数のことである。本実施形態のフィルター処理は、特に、サブ画素Ｗによる表示（すなわち白色表示）がＲＧＢ各色の色成分を含んでいることを利用している点に特徴を有する。

図４は、本実施形態の各色のフィルターの特性を示す図である。また、図５及び図６は、本実施形態の比較例として示すフィルターの特性であり、図５がベイヤー配列（本実施形態のサブ画素Ｗをサブ画素Ｇに置き換えたもの）において想定される一般的なフィルターの特性を示し、図６が本実施形態と同様の配置のサブ画素を用いた場合の他のフィルターの特性を示すものである。なお、同図において、横軸（ｆ_x）は、Ｘ方向の周波数を表し、縦軸（ｆ_y）は、Ｙ方向の周波数を表している。また、同図において、実線で示される正方形は、入力される画像信号の周波数帯域を表し、ハッチングで示された部分は、フィルターが通過させる帯域を表している。

図５に示すように、ベイヤー配列においては、サブ画素Ｒとサブ画素ＢについてはＸ方向とＹ方向の双方の帯域が低域側の半分に制限されるのが一般的である。なぜならば、サブ画素Ｒとサブ画素Ｂは、いずれも、Ｘ方向とＹ方向のいずれにも１個おきに配置されており、入力された画像信号の半分の解像度でしか画像を表現できないからである。一方、サブ画素Ｇに対するフィルターは、サブ画素Ｇが１画素内に２個あるため、制限する帯域をサブ画素Ｒ又はサブ画素Ｂの半分にすることができる。具体的には、Ｇ信号に対して適用されるフィルターは、Ｘ方向とＹ方向の双方の周波数が高くなる領域をカットするように構成される。

図７は、ベイヤー配列のサブ画素によって形成される格子を示す図である。同図に示すように、サブ画素Ｇにより構成される格子は、サブ画素Ｒ（又はサブ画素Ｂ）により構成される格子よりも１辺が短い正方形となり、かつ、サブ画素Ｒ（又はサブ画素Ｂ）により構成される格子に対して４５°傾いた形状となる。また、各格子の辺の長さを、サブ画素Ｇの場合とサブ画素Ｒ（又はサブ画素Ｂ）の場合とで比較すると、前者は後者の√２／２（２の平方根を２で除した数）倍である。したがって、ベイヤー配列においては、Ｇ信号ではより高解像度の表示が可能であり、Ｇ信号の通過帯域をＲ信号又はＢ信号の通過帯域よりも広くすることが可能である。

一方、本実施形態においては、図４に示すように、Ｇ信号及びＷ信号に対して適用されるフィルターを図７のベイヤー配列におけるＧ信号に対して適用されるフィルターと同一のものとしている。このような帯域制限を行う理由は、サブ画素Ｗによる表示がＧ成分を含んでいるためである。本実施形態においては、サブ画素Ｗをサブ画素Ｇとみなして、Ｇ信号及びＷ信号に対して適用されるフィルターが決められている。

同様に、サブ画素Ｗによる表示は、Ｒ成分やＢ成分をも含んでいる。本実施形態においては、Ｒ信号及びＢ信号に対して適用されるフィルターの特性についても、このことを利用して決められている。具体的には、サブ画素Ｗをサブ画素Ｒとみなした場合、サブ画素ＲはＸ方向には隙間なく（他のサブ画素を挟むことなく）配置されることになり、入力された画像信号と同様の解像度で再現可能であるため、当該方向の帯域制限を行わないようにフィルターが構成されている。一方、サブ画素Ｗをサブ画素Ｒとみなした場合であっても、サブ画素ＲはＹ方向には１画素おきに配置されるため、当該方向の帯域は図５の場合と同様に制限される。

なお、サブ画素Ｗをサブ画素Ｂとみなした場合のサブ画素Ｂの配置は、サブ画素Ｗをサブ画素Ｒとみなした場合のサブ画素Ｒの配置を９０°回転させたものと同様になる。そのため、本実施形態においてＢ信号に対して適用されるフィルターは、Ｒ信号に対して適用されるフィルターの特性のＸ方向とＹ方向を入れ替えた特性となっている。

このように、本実施形態の各色のフィルターは、Ｒ信号についてはＹ方向の帯域のみをサブ画素Ｒの間隔に応じた態様で制限し、Ｂ信号についてはＸ方向の帯域のみをサブ画素Ｂの間隔に応じた態様で制限する。また、Ｇ信号及びＷ信号に対するフィルターは、サブ画素Ｇ及びサブ画素Ｗの双方を同一視して組み合わせた場合のサブ画素の配置に応じた態様で各信号の帯域を制限する。つまり、本実施形態においては、サブ画素Ｗがサブ画素Ｒ、サブ画素Ｇ及びサブ画素Ｂのいずれとも光学的性質を共通にする要素が含まれることを利用し、各色の画像信号の周波数帯域を図５や図６の比較例の場合よりも広く確保できるようにしているのである。

本実施形態のフィルターを図６のフィルターと比較すると、帯域の制限幅に相違がある。具体的には、Ｒ信号とＢ信号は、サブ画素Ｗをサブ画素Ｒ又はサブ画素Ｂとみなすことによって、Ｘ方向又はＹ方向のいずれかの制限が不要になるため、通過する帯域幅が２倍になる。また、Ｇ信号とＷ信号は、サブ画素Ｗをサブ画素Ｇとみなすことによって、それぞれを別のサブ画素として扱わなくてもよくなるため、図５のベイヤー配列の場合と同様の帯域制限にすることができる。

したがって、本実施形態の表示システム１０によれば、各色の画像信号に対して独立に（すなわち、他色のサブ画素の位置を考慮せずに）帯域制限を施す場合に比べ、帯域の制限幅を少なくすることが可能であるとともに、サブ画素Ｗに代えてサブ画素Ｇを用いる場合に比べ、投写される画像の輝度を向上させることが可能である。よって、表示システム１０によれば、図５及び図６のいずれの比較例の場合よりも視感上の画質を向上させることが可能である。

［第２実施形態］
本実施形態は、画像信号に対するフィルター処理が異なる点を除き、上述した第１実施形態と共通の構成を有するものである。そこで、本実施形態においては、第１実施形態と共通する構成要素については第１実施形態で用いた符号を用いることとし、重複する説明を適宜省略するものとする。

本実施形態は、第１実施形態の構成において発生する可能性があるモアレや偽色を抑制することによって、いわゆる解像感を向上させ、視感上の画質をさらに向上させるものである。第１実施形態の構成においてモアレや偽色が発生する原理は、具体的には以下のとおりである。

フィルター処理後のＲ信号又はＢ信号は、Ｗ信号において制限されていない周波数帯域の情報が失われていたり、あるいはＷ信号において制限されている周波数帯域の情報が含まれていたり、というように、情報として含まれている周波数帯域がＷ信号と相違している。Ｗ信号に含まれ、Ｒ信号又はＢ信号に含まれない周波数帯域の情報は、ある観点からみれば余分な情報ともいえる。かかる情報は、その周波数帯域がナイキスト周波数（サンプリング周波数の１／２）を超えているため、折り返し雑音となってモアレを生じさせる。ここにおいて、サンプリング周波数は、入力された画像信号の１画素のサイズを基準にして定められる。なお、フィルター処理後のＧ信号は、情報として含まれている周波数帯域がＷ信号と同様であるため、モアレの原因にはならない。

また、第１実施形態の構成において、このようなモアレは、Ｒ又はＢの色成分のみに発生する。すなわち、第１実施形態の構成において生じるモアレは、色付きのモアレである。それゆえ、第１実施形態の構成において、特に高周波成分を含む画像を表示させようとした場合には、いわゆるエッジ（輪郭）部分などにおいて、画像に本来ある色とは異なる色、すなわち偽色が発生する。

図８は、モアレの原因となる周波数帯域を説明するための図である。なお、同図においては、Ｗ信号において制限されずにＲ信号又はＢ信号において制限されている帯域をハッチングで示し、フィルターによる通過帯域（図４参照）は破線で示している。

図８に示すように、Ｒのフィルターの特性とＷのフィルターの特性とを比較すると、Ｙ方向の高周波側（具体的には、入力される画像信号の周波数帯域の半分よりも高周波側）に、Ｗ信号においては通過し、Ｒ信号においては通過しない帯域が存在する。一方、Ｂのフィルターの特性とＷのフィルターの特性とを比較すると、Ｘ方向の高周波側に、Ｗ信号においては通過し、Ｂ信号においては通過しない帯域が存在する。

そこで、本実施形態においては、Ｒ及びＢの少なくとも一方（望ましくは双方）のフィルターにおいて、かかる帯域の影響を相殺するように周波数応答が調整される。具体的には、フィルター処理部１２２Ｒ及び１２２Ｂは、自らが通過させる帯域以外の帯域であって、かつフィルター処理部１２２Ｗが通過させる帯域の位相が反転するようにフィルター処理を実行することにより、Ｗ信号による影響を打ち消す。なお、ここでいう「相殺」とは、互いが完全に打ち消し合うことのみを指すものではなく、一方によって他方の影響が低減されることをいうものである。

図９は、本実施形態のＲ及びＢのフィルターとその周波数特性とを説明するための図である。本実施形態のＲ及びＢのフィルターは、通過帯域Ｂ１と位相反転帯域Ｂ２とが設定される。通過帯域Ｂ１は、画像信号を通過させる帯域であり、第１実施形態のそれと同様のものである。一方、位相反転帯域Ｂ２は、画像信号の位相を反転させて通過させる帯域であり、Ｗのフィルターの特性に応じて定まる。具体的には、位相反転帯域Ｂ２は、入力される画像信号の周波数帯域の高周波側の半分の帯域であって、フィルター処理部１２２Ｗが通過させる帯域を少なくとも含む帯域である。通過帯域Ｂ１は、第１帯域に相当し、位相反転帯域Ｂ２は、第２帯域に相当する。

Ｒ信号の場合、位相反転帯域Ｂ２は、Ｙ方向の周波数帯域の高周波側にある。一方、Ｂ信号の場合、位相反転帯域Ｂ２は、Ｘ方向の周波数帯域の高周波側にある。つまり、本実施形態のＲ及びＢのフィルターも、第１実施形態と同様、Ｘ方向とＹ方向を逆転させた関係にある。また、通過帯域Ｂ１の周波数応答は「１」であるが、位相反転帯域Ｂ２の周波数応答は、図９の例では「−１」である。周波数応答が負であるということは、画像信号は位相反転帯域Ｂ２の位相が反転されて出力されるということを意味する。

本実施形態のフィルター処理によれば、有彩色のモアレや偽色を抑制することが可能である。また、モアレや偽色を抑制する効果は、有彩色の画像よりも無彩色の画像においてより顕著となる（人間の視覚的にも、無彩色の画像の中に生じる有彩色の偽色の方が、有彩色の画像の中に生じる有彩色の偽色よりも知覚しやすいといえる。）。

なお、モアレや偽色は、発生しているもののすべてが人間の目に知覚されるわけではない。それゆえ、フィルター処理部１２２Ｒ及び１２２Ｂによるフィルター処理は、人間が視覚的に認識できない（あるいは認識しにくい）程度にＷ信号の影響を抑制できれば、一定の効果を奏するといえる。したがって、フィルター処理部１２２Ｒ及び１２２Ｂが位相を反転させる場合の周波数応答は、負の値であればよく、必ずしも「−１」である必要はない。

また、位相反転帯域Ｂ２は、フィルター処理部１２２Ｗが通過させる帯域を含んでいればよいため、必ずしも図９に示した帯域に限定されるわけではない。
図１０は、本実施形態のＲ及びＢのフィルターの他の例を示す図である。同図に示すフィルターは、図９に示すフィルターよりも位相反転帯域Ｂ２が少なくなっているが、当該帯域はフィルター処理部１２２Ｗが通過させる帯域を含んでいるため、モアレや偽色を抑制する作用を奏する。

［変形例］
本発明は、上述した実施形態に限らず、以下に例示するさまざまな形態でも実施可能である。なお、以下に示す変形例は、必要に応じて、各々を適宜組み合わせてもよいものである。

（１）本発明の画素の配置は、上述した実施形態のように正方形状でなくてもよい。例えば、サブ画素が長方形である場合には、画素全体の配置も長方形状になる。また、第１方向と第２方向は、必ずしも直交する関係になくてもよく、交差する関係にあれば十分である。すなわち、本発明の画素は、２行２列の４個のサブ画素が四辺形状に並んだ形状で構成されるものであれば、その具体的な形状は問わないものである。

また、画素内のサブ画素の位置関係も、上述した実施形態のものに限定されない。本発明の画素は、サブ画素Ｗと同様の帯域制限を施すサブ画素（実施形態ではサブ画素Ｗ）がサブ画素Ｗからみて四辺形の対角線方向に位置していれば、隣り合うサブ画素が実施形態と異なっていてもよい。

図１１は、サブ画素の配置の他の例を示す図である。図１１（ａ）に示す配置は、上述した実施形態（図２参照）の配置からサブ画素Ｒとサブ画素Ｂの位置を入れ替えたものである。この場合、Ｒ信号に対するフィルター処理は、実施形態においてＢ信号に対して実行したフィルター処理と同様のものとし、Ｂ信号に対するフィルター処理は、実施形態においてＲ信号に対して実行したフィルター処理と同様のものとすればよい。また、図１１（ｂ）に示す配置は、上述した実施形態の配置からサブ画素Ｇとサブ画素Ｗの位置を入れ替えたものである。この場合、各色の画像信号に対するフィルター処理は、実施形態のものと同様である。加えて、サブ画素の配置は、図１１（ｃ）や図１１（ｄ）に示す例のように、各々の配置を点対称又は線対称に回転させた配置であってもよい。

さらに、各色のサブ画素の位置関係は、サブ画素Ｗとサブ画素Ｇとが対角線方向に対向する配置でなくてもよい場合がある。例えば、表示装置が赤味の強い画像や赤色を多く含む画像を表示する場合や、赤色を他色よりも見やすく表示させたい場合などにおいては、サブ画素Ｗと対角線方向に対向するサブ画素をサブ画素Ｒとしてもよい。すなわち、サブ画素の配置は、表示装置が表示する画像や表示装置に要求される画質を考慮して決められてもよい。

（２）上述した実施形態は、Ｙ_W＝Ｙ_R＋Ｙ_G＋Ｙ_Bという関係を満たす場合の例である。しかし、実際の液晶パネルは、このような関係を必ずしも満たさず、Ｙ_WがＹ_R、Ｙ_G、Ｙ_Bの総和と等しくならない場合もある。このような場合において、Ｒ信号又はＢ信号に対するフィルター処理によって位相を反転させるときには、位相反転領域Ｂ２の周波数応答をサブ画素の実際の輝度に応じて定め、各色のサブ画素の輝度とのバランスを取るようにすることも可能である。すなわち、フィルター処理部１２２によるフィルター処理は、実際に使用する液晶パネル２２０の特性に基づいて決められてもよい。それゆえ、フィルター処理部１２２は、ユーザーが液晶パネル２２０の特性を考慮してフィルターの特性を調整できるように構成されてもよい。

（３）本発明は、上述した実施形態のように、光変調器が透過型の画素で構成されていることを必要とするものではなく、上述した実施形態と同様の画素配列を有するものであれば、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイやプラズマディスプレイなどのような自発光型の画素を有する表示パネルに対しても適用可能である。したがって、本発明に係る表示装置は、プロジェクターに限定されることもない。また、光変調器が液晶パネルである場合においても、これが透過型に限定されることはなく、反射型であってもよい。

また、本発明に係る画像処理装置は、表示装置に内蔵された画像処理回路によって実現されてもよいし、パーソナルコンピューターなどのコンピューター装置が実行するソフトウェア処理によって実現されてもよい。さらに、本発明は、４色のそれぞれに応じた画像処理を実行する画像処理方法、かかる画像処理をコンピューター装置に実行させるためのプログラム、かかるプログラムを記録した記録媒体といった態様での提供も可能である。

１０…表示システム、１００…画像処理装置、１１０…入力部、１２０…画像処理部、１２１…色変換処理部、１２２、１２２Ｒ、１２２Ｇ、１２２Ｂ、１２２Ｗ…フィルター処理部、１２３…間引き処理部、１３０…出力部、２００…プロジェクター、２１０…光源、２２０…液晶パネル、２３０…投写レンズ、３００…スクリーン、Ｂ１…通過帯域、Ｂ２…位相反転帯域

Claims (6)

1. 第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とに２個ずつ並んだ４個のサブ画素によって構成される各画素をマトリクス状に配置し、１画素を構成するサブ画素の１個が白色に対応する表示装置に画像信号を供給するための画像処理装置であって、
   白色に対応する第１サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域を制限するフィルター処理を実行する第１フィルター処理部と、
   前記第１サブ画素に対して対角線方向に位置する第２サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域を制限するフィルター処理を実行する第２フィルター処理部と、
   前記第１サブ画素と前記第１方向に隣り合う第３サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域のうち、前記第２方向の周波数帯域のみを制限するフィルター処理を実行する第３フィルター処理部と、
   前記第１サブ画素と前記第２方向に隣り合う第４サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域のうち、前記第１方向の周波数帯域のみを制限するフィルター処理を実行する第４フィルター処理部と
   前記第１フィルター処理部によって帯域制限された前記第１サブ画素を表示させる画像信号、前記第２フィルター処理部によって帯域制限された前記第２サブ画素を表示させる画像信号、前記第３フィルター処理部によって帯域制限された前記第３サブ画素を表示させる画像信号、及び前記第４フィルター処理部によって帯域制限された前記第４サブ画素を表示させる画像信号の画素数を減じる間引き処理を行う間引き処理部と
   を備え、
   前記第１サブ画素、前記第２サブ画素、前記第３サブ画素及び前記第４サブ画素は、それぞれ異なる色に対応する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第３フィルター処理部及び前記第４フィルター処理部の少なくとも一方は、
   入力される画像信号の周波数帯域のうちの通過させる帯域以外の帯域であって、かつ前記第１フィルター処理部が通過させる帯域を、位相を反転させて通過させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 位相が反転されて通過される前記帯域の周波数応答が、光変調器の特性に応じて定まる
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記第２フィルター処理部は、緑色に対応する画像信号に対してフィルター処理を実行し、
   前記第３フィルター処理部及び前記第４フィルター処理部は、各々が赤色又は青色に対応する画像信号に対してフィルター処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 前記第１サブ画素、前記第２サブ画素、前記第３サブ画素及び前記第４サブ画素によって構成され、マトリクス状に配置される複数の画素を有する表示パネルと、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の画像処理装置と
   を備えることを特徴とする表示装置。
6. 第１方向と、前記第１方向に交差する第２方向とに２個ずつ並んだ４個のサブ画素によって構成される各画素をマトリクス状に配置し、１画素を構成するサブ画素の１個が白色に対応する表示装置に供給される画像信号に対して、
   白色に対応する第１サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域を制限する第１フィルター処理と、
   前記第１サブ画素に対して対角線方向に位置する第２サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域を制限する第２フィルター処理と、
   前記第１サブ画素と前記第１方向に隣り合う第３サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域のうち、前記第２方向の周波数帯域のみを制限する第３フィルター処理と、
   前記第１サブ画素と前記第２方向に隣り合う第４サブ画素を表示させる画像信号に対して、前記第１方向の周波数帯域及び前記第２方向の周波数帯域のうち、前記第１方向の周波数帯域のみを制限する第４フィルター処理と
   前記第１フィルター処理によって帯域制限された前記第１サブ画素を表示させる画像信号、前記第２フィルター処理によって帯域制限された前記第２サブ画素を表示させる画像信号、前記第３フィルター処理によって帯域制限された前記第３サブ画素を表示させる画像信号、及び前記第４フィルター処理によって帯域制限された前記第４サブ画素を表示させる画像信号の画素数を減じる間引き処理と
   を実行し、
   前記第１サブ画素、前記第２サブ画素、前記第３サブ画素及び前記第４サブ画素は、それぞれ異なる色に対応する
   ことを特徴とする画像処理方法。

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