信号处理装置以及投影型影像显示装置的制作方法

专利名称：信号处理装置以及投影型影像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将影像输入信号转换为影像输出信号的信号处理装置以及投影 型影像显示装置。
背景技术：
以往周知显示由照相机等的摄像装置拍摄的图像的显示装置。显示装置中作为照 射光的光源，开发出了颜色再现范围较宽的固体光源(例如，LD 激光二极管，或者LED:发 光二极管)。设想这种显示装置的颜色再现范围是与摄像装置的颜色再现范围不同的情况。另一方面，在输入设备(例如，摄像装置)的颜色再现范围比输出设备(例如，显 示装置)的颜色再现范围宽的情况下，提出了缩小输入设备的颜色再现范围的技术(例如， JP特开2000-324350号公报)。具体而言，通过在每色调改变缩小颜色再现范围的方向，在 视觉上谋求能自然看见的图像的输出。在此，考虑输出设备(例如，显示装置)的颜色再现范围比输入设备(例如，摄像 装置)的颜色再现范围宽的情况。这种情况中，若输出设备按照从输入设备输入的影像输 入信号显示图像，则图像的颜色坐标与实物的颜色坐标相比被扩展。此外，颜色坐标是由彩 度以及色调规定的坐标。另一方面，为了使图像的颜色坐标接近于实物的颜色坐标，也考虑应用上述的技 术。但是，若仅缩小输出设备的颜色再现范围，则输出设备(显示装置)的颜色再现范围不 能被有效利用。

发明内容
涉及第1特征的信号处理装置将影像输入信号转换为影像输出信号，并将所述影 像输出信号输出至显示装置。信号处理装置具有颜色坐标调整部(颜色坐标调整部210)， 其根据所述显示装置的颜色再现范围进行调整所述影像输入信号的颜色坐标的颜色坐标 调整处理；明度调整部(明度调整部220)，其进行调整所述影像输入信号的明度分量的明 度调整处理；输出信号生成部(显示元件控制部240)，根据通过所述颜色坐标调整处理进 行调整后的颜色坐标与通过所述明度调整处理进行调整后的明度分量，生成所述影像输出 信号；以及控制部(比率控制部230)，其根据所述影像输入信号，控制所述颜色坐标调整处 理带给所述影像输出信号的颜色坐标调整贡献度以及所述明度调整处理带给所述影像输 出信号的明度分量贡献度。所述控制部在特定的色调中所述影像输入信号的彩度比规定阈 值高时，提高所述颜色坐标调整贡献度，并且降低所述明度分量贡献度。根据这种特征，控制部在特定的色调中影像输入信号的彩度比规定阈值高的情况 下、即图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较大的情况下，提高颜色坐标调整贡 献度，同时降低明度分量贡献度。因此，在图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较大的情况下，能够抑制 图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异。
相反，控制部在特定的色调中影像输入信号的彩度比规定阈值低的情况下、即图 像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较小的情况下，降低颜色坐标贡献度，同时提 高明度分量贡献度。因此，在图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较小的情况下，能够有效 地利用显示装置的颜色再现范围。涉及第1特征的信号处理装置还具有取得部(取得部250)，其根据所述影像输入 信号取得图像的亮度。由所述取得部所取得的亮度越高，所述控制部则越提高所述颜色坐 标调整贡献度，并且越降低所述明度分量贡献度。涉及第1特征的信号处理装置还具有取得部(取得部250)，其根据所述影像输入 信号对构成图像的每个像素取得色调。由所述取得部所取得的色调越是靠近于所述特定的 色调，所述控制部越提高所述颜色坐标调整贡献度，并且越降低明度分量贡献度。涉及第1特征的信号处理装置还具有取得部(取得部250)，其根据所述影像输入 信号对构成图像的每个像素取得彩度。由所述取得部所取得的彩度越高，所述控制部越提 高所述颜色坐标调整贡献度，并且越降低所述明度分量贡献度。在第1特征中，所述控制部基于具有所述特定的色调的像素的值的分布，控制所 述颜色坐标调整贡献度以及所述明度分量贡献度。在第1特征中，所述控制部基于具有所述特定的色调的像素的频率分量，控制所 述颜色坐标调整贡献度以及所述明度分量贡献度。在第1特征中，所述控制部对每个像素控制所述颜色坐标调整贡献度以及所述明 度分量贡献度。涉及第2特征的投影型影像显示装置具有涉及第1特征的信号处理装置；显示 装置，其根据从所述信号处理装置输出的影像输出信号显示图像；以及投影单元，对由所述 显示装置所显示的图像进行投影。


图1是表示第1实施方式中的投影型影像显示装置的结构的图。图2是表示对色调以及彩度进行表示的一般的颜色再现范围的图。图3是表示第1实施方式中的液晶面板30的颜色再现范围的图。图4是表示第1实施方式中的信号处理装置200的结构的框图。图5是表示第1实施方式中的参量α的图。图6是表示第1实施方式中的信号处理装置200的动作的流程图。图7是表示第2实施方式中的参量Lum的图。图8是表示第3实施方式中的信号处理装置200的结构的框图。图9是表示第3实施方式中的亮度增益的图。图10是表示第3实施方式中的色调增益的图。图11是表示第3实施方式中的彩度增益的图。图12是第3实施方式中的信号处理装置200的动作的流程图。图13是第4实施方式中的信号处理装置200的结构的框图。图14是表示第4实施方式中的直方图的图。
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图15是表示第4实施方式中的直方图的图。图16是表示第4实施方式中的参量α的决定方法的图。图17是表示第4实施方式中的参量α的决定方法的图。图18是表示第5实施方式中的信号处理装置200的结构的框图。图19是表示第5实施方式中的直方图的图。图20是表示第5实施方式中的直方图的图。图21是表示第5实施方式中的参量α的决定方法的图。图22是表示第5实施方式中的参量α的决定方法的图。图23是表示第6实施方式中的信号处理装置200的结构的框图。图24是表示第6实施方式中的滤波器的图。图25是表示第6实施方式中的参量α的决定方法的图。图26是表示第7实施方式中的信号处理装置200的结构的框图。图27是表示第7实施方式中的滤波器的图。图28是表示第7实施方式中的参量α的决定方法的图。图29是表示第8实施方式中的信号处理装置200的结构的框图。图30是表示第8实施方式中的参量S的图。图31是表示第8实施方式中的参量L的图。图32是表示第8实施方式中的参量H的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式中的投影型影像显示装置进行说明。另外，在 下面的附图记载中对于相同或者类似的部分赋予相同或者类似的符号。不过，附图是示意性的，要注意各尺寸的比率等与实际情况的不同。因此，具体的 尺寸等要参考下面的说明来进行判断。另外，在附图彼此之间当然也存在相互的尺寸关系 或比率不同的部分。实施方式中的信号处理装置将影像输入信号转换为影像输出信号，并将影像输出 信号输出至显示装置。信号处理装置具有颜色坐标调整部，其根据显示装置的颜色再现范 围进行调整影像输入信号颜色坐标的颜色调整处理；明度调整部，其进行调整影像输入信 号的明度分量的明度调整处理；输出信号生成部，其根据由颜色坐标调整处理调整之后的 颜色坐标与由明度调整处理调整之后的明度分量，生成影像输出信号；控制部，其根据影像 输入信号的彩度，控制颜色坐标调整处理带给影像输出信号的颜色坐标调整贡献度以及明 度调整处理带给影像输出信号的明度分量贡献度。在特定的色调中影像输入信号的彩度比 规定阈值高的情况下，控制部提高颜色坐标调整贡献度，并且降低明度分量贡献度。此外，本实施方式中的“明度”是表示明亮程度的用语。因而，“明度”应理解为表 示包含亮度的宽泛概念的用语。另外，明度调整处理是调整影像输入信号的“明度分量”的处理。与“明度”同样， “明度分量”是表示明亮程度的分量的用语。因此，“明度分量”应理解为表示包含亮度分量 的宽泛概念的用语。再有，“明度分量”可以是影像输入信号(红色输入信号Rin、绿色输入 信号Gin以及蓝色输入信号Bin)的最大值。
第1实施方式(投影型影像显示装置的结构)下面，参照附图对第1实施方式中的投影型影像显示装置进行说明。图1是表示 第1实施方式中的投影型影像显示装置100的结构的图。如图1所示，投影型影像显示装置具有多个光源单元10、多个蝇眼透镜单元20、 多个液晶面板30、十字分色棱镜(cross dichroic prism) 40、投影透镜单元50。多个光源10是光源单元10R、光源单元IOG以及光源单元10B。各光源单元10是 由多个固体光源构成的单元。固体光源例如是LD (激光器二极管)或LED (发光二极管)。 此外，光源单元IOR由发出红分量光的多个固体光源(10-1R 10-6R)构成。光源单元IOG 由发出绿分量光的多个固体光源(10-1G 10-6G)构成。光源单元IOB由发出蓝分量光的 多个固体光源(10-1B 10-6B)构成。多个蝇眼透镜单元20是蝇眼透镜单元20R、蝇眼透镜单元20G以及蝇眼透镜单元 20B。各蝇眼透镜单元20由蝇眼透镜21以及蝇眼透镜22构成。蝇眼透镜21以及蝇眼透 镜22分别由多个微小透镜构成。各微小透镜对各光源单元10发出的光进行聚光，使各光 源单元10发出的光照射在各液晶面板30的整面。多个液晶面板30是液晶面板30R、液晶面板30G以及液晶面板30B。液晶面板30R 通过使红分量光的偏向方向旋转从而调制红分量光。在液晶面板30R的光入射面侧设有入 射侧偏向片31R，该入射侧偏向片31R使具有一种偏向方向(例如，P偏向)的光透过，使具 有其他偏向方向(例如，S偏向)的光被遮挡。在液晶面板30R的光射出面侧设有射出侧 偏向片32R，该射出侧偏向片32R使具有一种偏向方向(例如，P偏向)的光被遮挡，使具有 其他偏向方向(例如，S偏向)的光透过。同样，液晶面板30G以及液晶面板30B分别通过旋转绿分量光以及蓝分量光的偏 向方向从而调制绿分量光以及蓝分量光。在液晶面板30G的光入射面侧设有入射侧偏向片 31G，在液晶面板30G的光射出面侧设有射出侧偏向片32G。在液晶面板30B的光入射面侧 设有入射侧偏向片31B，在液晶面板30B的光射出面侧设有射出侧偏向片32B。十字分色棱镜40对从液晶面板30R、液晶面板30G以及液晶面板30B射出的光进 行合成。十字分色棱镜40向投影透镜单元50侧射出合成光。投影透镜单元50将十字分色棱镜40射出的合成光(影像光)投影至银幕上等。(色调以及彩度)下面，参照附图对第1实施方式中的色调以及彩度进行说明。图2是表示对色调 以及彩度进行表示的一般的颜色再现范围的色度图。图2中点W是表示白色的点。点R、点 G以及点B是分别表示红色、绿色以及蓝色的点。如图2所示，色调是通过由点W与颜色再现范围的外周形成的角度来表示。彩度 在点W是最低值，随着远离点W其值变高。另外，在第1实施方式的投影型影像显示装置100中，从输入设备(例如，摄像装 置等)输入影像输入信号。液晶面板30的颜色再现范围依赖于从各光源单元10射出的光。也就是说，从各 光源单元10射出的光的色纯度越高，则液晶面板30的颜色再现范围越宽。另一方面，输入 设备的颜色再现范围依赖于设置在输入设备中的摄像元件等的精度。
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第1实施方式中，如图3所示，考虑的是液晶面板30的颜色再现范围(礼、G1, B1) 比输入设备的颜色再现范围(R2、G2、B2)宽的情况。(投影型影像显示装置的功能)下面，参照附图对第1实施方式中的投影型影像显示装置的功能进行说明。图4 是表示第1实施方式中的投影型影像显示装置100(信号处理装置200)的功能的框图。信号处理装置200取得包含红色输入信号Rin、绿色输入信号Gin以及蓝色输入信 号Bin的影像输入信号。信号处理装置200输出包含红色输出信号R。ut、绿色输出信号G。ut 以及蓝色输出信号B。ut的影像输出信号。此外，红色输入信号Rin、绿色输入信号Gin以及蓝 色输入信号Bin分别是最低像素值(例如，“0”) 最高像素值(例如，“255”)的范围的值。 同样，红色输出信号R。ut、绿色输出信号G。ut以及蓝色输出信号B。ut分别是最低像素值(例 如，“0”) 最高像素值(例如，“255”)的范围的值。如图4所示，信号处理装置200具有颜色坐标调整部210、明度调整部220、比率 控制部230、显示元件控制部240。颜色坐标调整部210根据液晶面板30的颜色再现范围与输入设备的颜色再现范 围之间的差异，进行调整影像输入信号的颜色坐标的颜色坐标调整处理。此外，颜色坐标在 图2所示的色度图中表示由单色光轨迹(或者，光谱轨迹)与纯紫轨迹所围的闭合曲线内 的位置，是由彩度以及色调规定的坐标。在此，将输入设备的颜色再现范围是已知的作为前 提。因此，颜色坐标调整部210根据液晶面板30的颜色再现范围进行颜色坐标调整处理。 颜色坐标调整处理是为了抑制由于颜色再现范围的差异而产生的颜色坐标的偏差从而缩 小影像输入信号的颜色坐标的处理。具体而言，颜色坐标调整处理是通过调整彩度以及色 调来改变上述的闭合曲线内的位置的处理。例如，颜色坐标调整部210按照下面的式(1)进行颜色坐标调整处理。在此，Rs、 Gs以及Bs分别是对应红色、绿色以及蓝色的颜色坐标调整信号。 另外，参量a i是根据液晶面板30的颜色再现范围确定的常数。明度调整部220进行调整影像输入信号的明度分量的明度调整处理。明度调整处 理是为了抑制彩度(纯度)高的颜色的炫目而减少影像输入信号的明度分量的处理。例如，明度调整部220按照下面的式(2)进行明度调整处理。在此，Ry Gl以及B^ 分别是对应红色。绿色以及蓝色的明度调整信号。 此外，参量Lum是决定影像输入信号的明度分量的减少率的常数。另外，参量Lum 是最小值 1的范围的值。最小值是0 1的范围的值。比率控制部230控制颜色坐标调整贡献度以及明度分量贡献度。颜色坐标调整贡 献度是颜色坐标调整处理(颜色坐标调整信号)带给影像输出信号的贡献度。明度调整贡
7献度是明度调整处理(明度调整信号)带给影像输出信号的贡献度。在此，比率控制部230根据影像输入信号的色调以及彩度，控制颜色坐标调整贡 献度(β)以及明度分量贡献度(α)。另外，α是0 1的范围的值。β是0 1的范围 的值。颜色坐标调整贡献度(β )以及明度分量贡献度(α )具有折衷(trade off)的关 系。也就是说，在明度分量贡献度(α)增大时，颜色坐标调整贡献度(β)减小。同样，在 明度分量贡献度(α)减小时，颜色坐标调整贡献度(β)增大。颜色坐标调整贡献度(β) 以及明度分量贡献度(α)例如满足α+β = 1的关系。下面，在满足α+β = 1的关系的 情况下继续进行说明。具体而言，比率控制部230按每像素取得影像输入信号的色调以及彩度。比率控 制部230在特定的色调(在此，红色色调)中由判定计数器对彩度超过规定阈值的像素数 进行计数。比率控制部230如图5所示那样，减少明度分量贡献度(α)直至判定计数器的计 数值成为阈值Thl。另一方面，若判定计数器的计数值超过阈值Thl，则比率控制部230以 最小值(=0)保持明度分量贡献度(α )。也就是说，比率控制部230使颜色坐标调整贡献度(β )的值增大直至判定计数器 的计数值达到阈值Thl。另一方面，若判定计数器的计数值超过阈值Thl，则比率控制部230 以最大值(=1)保持颜色坐标调整贡献度(β )。这样，比率控制部230在特定的色调(例如，红色色调)中影像输入信号的彩度较 高的情况下，即图像的颜色坐标与实物的颜色坐标的差异较大的情况下，使颜色坐标调整 贡献度(β)升高，降低明度分量贡献度(α)。显示元件控制部240根据由颜色坐标调整部210调整之后的颜色坐标(颜色坐标 调整信号)与由明度调整部220调整之后的明度分量(明度调整信号)，取得影像输出信 号。显示元件控制部240根据明度分量贡献度(α)以及颜色坐标调整贡献度(β)，控制颜 色坐标调整信号以及明度调整信号的比率。例如，显示元件控制部240按照下面的式(3)取得影像输出信号。
式⑶(投影型影像显示装置的动作)下面，参照附图对第1实施方式中的投影型影像显示装置的动作进行说明。图6 是表示第ι实施方式中的投影型影像显示装置100 (信号处理装置200)的功能的流程图。如图6所示，步骤10中信号处理装置200将构成图像(帧)的多个像素之中任意 的像素作为控制对象像素进行设定。在步骤11中，信号处理装置200根据控制对象像素的影像输入信号取得控制对象 像素的色调以及彩度。在步骤12中，信号处理装置200判定步骤11中所取得的色调是否为特定的色调 (在此，为红色色调)。信号处理装置200在色调为特定的色调时转移至步骤13的处理。另 一方面，信号处理装置200在色调不是特定的色调时转移至步骤15的处理。
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(Μ ) 、 Μ
~ β XGs+ αχilIβ \out J[β s
在步骤13中，信号处理装置200判定步骤11中所取得的彩度是否超过规定阈值。 信号处理装置200在彩度超过规定阈值时转移至步骤14的处理。另一方面，信号处理装置 200在彩度未超过规定阈值时转移至步骤15。在步骤14中，信号处理装置200进行判定计数器的向上计数。具体而言，信号处 理装置200在判定计数器的计数值上加“1”。在步骤15中，信号处理装置200判定是否对构成图像(帧)的全部像素检验结束。 信号处理装置200在对全部的像素检验结束时，转移至步骤17的处理。另一方面，信号处 理装置200在对全部的像素检验未结束时，转移至步骤16的处理。在步骤16中，信号处理装置200更新控制对象像素。例如，信号处理装置200在 水平方向或者垂直方向移转控制对象像素。在步骤17中，信号处理装置200决定明度分量贡献度(α )以及颜色坐标调整贡 献度(β)。具体而言，信号处理装置200如图5所示根据判定计数器的计数值决定明度分 量贡献度(α)0(作用以及效果)在第1实施方式中，比率控制部230在特定的色调(例如，红色色调)中影像输入 信号的彩度比规定阈值高的情况下、即图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较大 的情况下，提高颜色坐标调整贡献度，并且降低明度分量贡献度。因而，在图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较大的情况下，能够抑制 图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异。另一方面，比率控制部230在特定的色调(例如，红色色调)中影像输入信号的 彩度比规定阈值低的情况下、即图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较小的情况 下，降低颜色坐标调整贡献度，并且提高明度分量贡献度。因而，在图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差异较小的情况下，能够有效 地利用液晶面板30的颜色再现范围。第2实施方式下面，参照附图对第2实施方式进行说明。以下，主要对上述的第1实施方式与第 2实施方式之间的不同点进行说明。具体而言，在上述的第1实施方式中，明度调整处理中使用的参量Lum是常数。与 此相对，在第2实施方式中，明度调整处理中使用的参量Lum根据构成图像(帧)的多个像 素的平均亮度来确定。(参量 Lum)下面，参照附图对第2实施方式中的参量Lum进行说明。图7是表示第2实施方 式中的参量Lum的图。如图7所示，上述的明度调整部220根据构成图像(帧)的多个像素的平均亮度 决定参量Lum。具体而言，平均亮度越高，则明度调整部220将参量Lum决定为越小的值。此外，参量Lum与第1实施方式同样，是最小值 1的范围的值。最小值是0 1 的范围的值。(作用以及效果)在第2实施方式中，平均亮度越高，则明度调整部220将参量Lum决定为越小的
9值。也就是说，在容易产生炫目的高亮度图像中，增大影像输入信号的亮度分量的减少率。 另一方面，在难以产生炫目的低亮度图像中，减小影像输入信号的亮度分量的减少率。因 而，能够在某种程度上谋求亮度的提高，同时抑制炫目。第3实施方式下面，参照附图对第3实施方式进行说明。以下，主要对上述的第1实施方式与第 3实施方式之间的不同点进行说明。具体而言，在上述的第1实施方式中，明度分量贡献度(α)根据特定的色调(例 如，红色色调)中彩度超过规定阈值的像素数而确定。与此相对，在第3实施方式中，明度 分量贡献度(α)根据亮度增益(GAINl)、色调增益(GAINh0ii,η))以及彩度增益(GAINs(m,η))而 确定。(投影型影像显示装置的功能)下面，参照附图对第3实施方式中的投影型影像显示装置的功能进行说明。图8 是表示第3实施方式中的投影型影像显示装置100 (信号处理装置200)的功能的框图。此 外，图8中对与图4相同的结构赋予相同的符号。如图8所示，信号处理装置200除图4所示的结构以外，还具有取得部250。取得部250根据影像输入信号，取得各种信息。具体而言，取得部250取得(1)构 成图像(帧)的多个像素的平均亮度、⑵构成图像(帧)的像素(m，n)的色调、(3)构成 图像(帧)的像素(m，n)的彩度。在此，上述的比率控制部230根据平均亮度、色调以及彩度，取得对应像素(m，η) 的明度分量贡献度(α)(ω,η)。另外，比率控制部230根据明度分量贡献度(α)(ω,η)，取得颜 色坐标调整贡献度(β ) (ffl,n)。具体而言，比率控制部230如图9所示根据平均明度取得亮度 增益(GAI队)。亮度增益(GAI队)平均亮度越高其值越低。此外，亮度增益(GAI队)是最小 值 1的范围的值。最小值是0 1的范围的值。比率控制部230如图10所示根据像素(m，η)的色调，取得色调增益(GAINH(m,n))。 色调增益(GAINH(m,n))色调越靠近红色色调其值越低。此外，色调增益(GAINH(m,n))是0 1 的范围的值。比率控制部230如图11所示根据像素(m，η)的彩度，取得彩度增益(GAINs0ll,η))。 彩度增益(GAINs(m,η))直至彩度成为阈值Th2，彩度越高其值越低。另一方面，彩度增益 (GAINsiffl, n))若彩度超过阈值Th2则保持在最小值(=0)。此外，彩度增益(GAINsiffl, n))是 0 1的范围的值。接下来，比率控制部230根据亮度增益(GAINl)、色调增益(GAINH(m,n))以及彩度增 益(GAINs0ll,n))，取得对应像素(m,n)的明度分量贡献度(α)(ω,η)0例如，比率控制部230按 照下面的式⑷取得对应像素(m，n)的明度分量贡献度(α)(ω,η)。
_] α (m,n) = GAINLXGAINH(ffl,n) XGAINsiffl,n)式(4)显示元件控制部240根据从比率控制部230取得的明度分量贡献度(α ) (m,n)，对像 素(m，η)进行颜色坐标调整信号以及明度调整信号的比率的控制。也就是说，显示元件控 制部240对每个像素控制颜色坐标调整信号以及明度调整信号的比率。(投影型影像显示装置的动作)
下面，参照附图对第3实施方式中的投影型影像显示装置的动作进行说明。图12 是表示第3实施方式中的投影型影像显示装置100(信号处理装置200)的动作的流程图。如图12所示，在步骤20中，信号处理装置200根据影像输入信号，取得构成图像 (帧)的多个像素的平均亮度。在步骤21中，信号处理装置200根据步骤20中所取得的平均亮度，取得亮度增益 (GAINL)。在步骤22中，信号处理装置200根据影像输入信号，取得构成(帧)的像素(m， η)的色调。在步骤23中，信号处理装置200根据步骤22中所取得的色调，取得色调增益 (GAINaim, η))。在步骤24中，信号处理装置200根据影像输入信号，取得构成图像(帧)的像素 (m，n)的彩度。在步骤25中，信号处理装置200根据步骤24中所取得的彩度，取得彩度增益 (GAINs0ll,n))。在步骤26中，信号处理装置200决定明度分量贡献度(α)以及颜色坐标调整贡 献度(β)。具体而言，信号处理装置200根据步骤21、步骤23以及步骤25中所取得的各 增益，决定对应像素(m，n)的明度分量贡献度(α)(ω,η)。此外，需要注意的是信号处理装置200对构成图像(帧)的全部像素进行步骤 22 步骤26的处理。(作用以及效果)在第3实施方式中，比率控制部230根据平均亮度、色调以及彩度对每个构成图像 (帧)的像素，取得明度分量贡献度(α)(ω,η)。显示元件控制部240对每个像素控制颜色坐 标调整信号以及明度调整信号的比率。因此，能够对每个像素恰当地抑制图像的颜色坐标与实物的颜色坐标之间的差 异，同时有效地利用液晶面板30的颜色再现范围。第4实施方式下面，参照附图对第4实施方式进行说明。以下，主要对上述的第1实施方式与第 4实施方式之间的不同点进行说明。具体而言，在上述第1实施方式中，明度分量贡献度(α)根据特定的色调(在此 为红色色调)中彩度超过规定阈值的像素数来确定。与此相对，在第4实施方式中，明度分 量贡献度(α)根据具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的值的分布(色调平均值 以及色调方差值)来确定。(投影型影像显示装置的功能)下面，参照附图对第4实施方式中的投影型影像显示装置的功能进行说明。图13 是表示第4实施方式中的投影型影像显示装置100 (信号处理装置200)的功能的框图。此 外，图13中对与图4相同的结构赋予相同的符号。如图13所示，信号处理装置200除图4所示的结构以外该具有色调直方图取得部 260。色调直方图取得部260取得具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的色调的
11直方图。接下来，色调直方图取得部260对具有特定的色调(在此为红色色调)的像素计 算色调平均值以及色调方差值。例如，色调直方图取得部260取得图14或者图15所示的直方图。在图14所示的 直方图中，特定的色调(在此为红色色调)中各像素的色调偏向于中心色调。也就是说，色 调平均值靠近于中心色调，色调方差值较小。另一方面，在图15所示的直方图中，特定的色 调(在此为红色色调)中各像素的色调散乱。也就是说色调平均值靠近于中心色调，色调 方差值较大。上述的比率控制部230基于具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的值的分 布(色调平均值以及色调方差值)决定明度分量贡献度(α)。也就是说，比率控制部230 决定明度分量贡献度(α)以及颜色坐标调整贡献度(β)。具体而言，比率控制部230如图16所示基于色调平均值决定参量maxl。接下来， 比率控制部230如图17所示基于色调方差值决定明度分量贡献度(α)。此外，明度分量贡 献度(α)的上限由参量maxl进行限制。在此，如图16所示，色调平均值越是靠近中心色调则参量maxl的值越小。另夕卜， 如图17所示，色调方差值越小则明度分量贡献度(α)的值越小。也就是说，色调平均值越是靠近中心色调或者色调方差值越小，则明度分量贡献 度(α)的值越小。因此，色调平均值越是靠近中心色调或者色调方差值越小，则颜色坐标 调整贡献度(β)值越大。另一方面，如图16所示，色调平均值越远离中心色调则参量maxl的值越大。另外， 如图17所示，色调方差值越大则明度分量贡献度(α)的值越大。也就是说，色调平均值越是远离中心色调或者色调方差值越大，则明度分量贡献 度(α)的值越大。因此，色调平均值越是远离中心色调或者色调方差值越大，则颜色坐标 调整贡献度(β)的值越小。(作用以及效果)在第4实施方式中，色调平均值越远离中心色调或者色调方差值越大，则颜色坐 标调整贡献度(β)的值越小。因此，能够在难以产生炫目等的图像中有效地利用液晶面板 30的颜色再现范围。第5实施方式下面，参照附图对第5实施方式进行说明。以下，主要对上述第1实施方式与第5 实施方式之间的不同点进行说明。具体而言，在上述的第1实施方式中，明度分量贡献度(α)根据特定的色调(在 此为红色色调)中彩度超过规定阈值的像素数来确定。与此相对，在第5实施方式中，明度 分量贡献度(α)根据具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的值的分布(彩度平均 值以及彩度方差值)来确定。(投影型影像显示装置的功能)下面，参照附图对第5实施方式中的投影型影像显示装置的功能进行说明。图18 是表示第5实施方式中的投影型影像显示装置100 (信号处理装置200)的功能的框图。此 外，图18中对与图4相同的结构赋予相同的符号。如图18所示，信号处理装置200除图4所示的结构以外还具有彩度直方图取得部270。彩度直方图取得部270取得具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的彩度的 直方图。接下来，彩度直方图取得部270对具有特定的色调(在此为红色色调)的像素计 算彩度平均值以及彩度方差值。例如，彩度直方图取得部270取得图19或者图20所示的直方图。在图19所示的 直方图中，特定的色调中(在此为红色色调)中各像素的彩度偏向于高彩度侧。也就是说， 彩度平均值较高，彩度方差值较小。另一方面，在图20所示的直方图中，特定的色调(在此 为红色色调)中各像素的彩度散乱分布。也就是说，彩度平均值较低，彩度方差值较高。上述的比率控制部230根据具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的值的分 布(彩度平均值以及彩度方差值)决定明度分量贡献度(α)。也就是说，比率控制部230 决定明度分量贡献度(α)以及颜色坐标调整贡献度(β)。具体而言，比率控制部230如图21所示基于彩度平均值决定参量maxl。接下来， 比率控制部230如图22所示基于彩度方差值决定明度分量贡献度(α)。此外，明度分量贡 献度(α)的上限由参量maxl进行限制。在此，如图21所示，彩度平均值越高则参量maxl的值越小。另外，如图22所示， 彩度方差值越小则明度分量贡献度(α)的值越小。也就是说，彩度平均值越高或者彩度方差值越小，则明度分量贡献度(α )的值越 小。因此，彩度平均值越高或者彩度方差值越小，则颜色坐标调整贡献度(β)的值越大。在此，如图21所示，彩度平均值越低则参量maxl的值越大。另外，如图22所示， 彩度方差值越大，则明度分量贡献度(α)的值越大。也就是说，彩度平均值越低或者彩度方差值越大，则明度分量贡献度(α )的值越 大。因此，彩度平均值越低或者彩度方差值越大，则颜色坐标调整贡献度(β)的值越小。(作用以及效果)在第5实施方式中，彩度平均值越低或者彩度方差值越大，则颜色坐标调整贡献 度(β)的值越小。因此，能够在难以产生炫目等的图像中，有效地利用液晶面板30的颜色 再现范围。第6实施方式下面，参照附图对第6实施方式进行说明。以下，主要对上述第1实施方式与第6 实施方式之间的不同点进行说明。具体而言，在上述的第1实施方式中，明度分量贡献度(α)根据特定的色调(在 此为红色色调)中彩度超过规定阈值的像素数来确定。与此相对，在第6实施方式中，明度 分量贡献度(α)根据具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的高频分量(色调的高 频分量)来确定。(投影型影像显示装置的功能)下面，参照附图对第6实施方式中的投影型影像显示装置的功能进行说明。图23 是表示第6实施方式中的投影型影像显示装置100 (信号处理装置200)的功能的框图。此 外，图23中对与图4相同的结构赋予相同的符号。如图23所示，信号处理装置200除了图4所示的结构以外还具有色调高频分量取 得部280。
色调高频分量取得部280对具有特定的色调(在此为红色色调)的像素取得色调 的高频分量(以下为色调高频分量)。具体而言，第一，色调高频分量取得部280在特定的 色调(在此为红色色调)中，将具有规定阈值(例如，最大彩度的1/2)以上的彩度的像素 作为控制对象像素而指定。第二，色调高频分量取得部280对控制对象像素计算高频分量。 第三，色调高频分量取得部280计算全部控制对象像素的色调高频分量的合计值。例如，色调高频分量取得部280使用图24所示的滤波器计算控制对象像素(m，n) 的色调高频分量ra(m，η)。图24所示的值是在像素(m_l，n-1) 像素(m+1，n+1)的色调 值上所乘的系数。也就是说，色调高频分量取得部280按照下面的公式计算控制对象像素 (m，η)的色调高频分量FH(m, η)。(式δ)FH(m, η) = 8XH(m, η)_1 XH(m_l，n-1)-IXH(m, n-1)-IXH(m+1，n-1)-lXH(m_l，n)_lXH(m+l，η)-IXH(m-1，n+1)-IXH(m, n+1)-IXH(m+1，n+1)其中，H(x，y)是具有坐标(x，y)的像素的色调值上述的比率控制部230基于由色调高频分量取得部280计算出的色调高频分量的 合计值决定明度分量贡献度(α )。也就是说，比率控制部230决定明度分量贡献度(α )以 及颜色坐标调整贡献度(β)。具体而言，比率控制部230如图25所示基于色调高频分量的 合计值决定明度分量贡献度(α )。在此，如图25所示，色调高频分量的合计值越大则明度分量贡献度(α)的值越 大。因此，色调高频分量的合计值越大则颜色坐标调整贡献度(β)的值越小。另一方面，如图25所示，色调高频分量的合计值越小则明度分量贡献度(α)的值 越小。因此，色调高频分量的合计值越小则颜色坐标调整贡献度(β)的值越大。(作用以及效果)在第6实施方式中，具有特定的色调的像素的色调高频分量的合计值越大，则颜 色坐标调整贡献度(β)的值越小。因此，能够抑制特定的色调中的色调的灰度的破坏。第7实施方式下面，参照附图对第7实施方式进行说明。以下，主要对上述第1实施方式与第7 实施方式之间的不同点进行说明。具体而言，在上述第1实施方式中，明度分量贡献度(α)根据特定的色调(在此 为红色色调)中彩度超过规定阈值的像素数来确定。与此相对，在第7实施方式中，明度分 量贡献度(α)根据具有特定的色调(在此为红色色调)的像素的高频分量(明度的高频 分量)来确定。(投影型影像显示装置的功能)下面，参照附图对第7实施方式中的投影型影像显示装置的功能进行说明。图26 是表示第7实施方式中的投影型影像显示装置100 (信号处理装置200)的功能的框图。此 外，图26中对与图4相同的结构赋予相同的符号。如图26所示，信号处理装置200除图4所示的结构外还具有明度高频分量取得部 290。明度高频分量取得部290对具有特定的色调(在此为红色色调)的像素取得明度的高频分量(以下为明度高频分量)。具体而言，第一，明度高频分量取得部290在特定的 色调(在此为红色色调)中将具有规定阈值(例如，最大彩度的1/2)以上的彩度的像素作 为控制对象像素而指定。第二，明度高频分量取得部290对控制对象像素计算明度高频分 量。第三，明度高频分量取得部290计算全部控制对象像素的明度高频分量的合计值。例如，明度高频分量取得部290使用图27所示的滤波器计算控制对象像素(m，n) 的明度高频分量FL(m，η)。图27所示的值是在像素(m_l，n-1) 像素(m+1，n+1)的明度 值上所乘的系数。也就是说，明度高频分量取得部290按照下面的公式计算控制对象像素 (m，η)的明度高频分量FL (m, η)。(式6)FL(m, η) = 8XL(m, η)-IXL(m_l，n-1)-IXL(m, n-1)-IXL(m+1，n-1)-lXL(m-l，n)-lXL(m+l，η)-IXL(m-1，n+1)-IXL(m, n+1)-IXL(m+1，n+1)其中，L(χ, y)是具有坐标(x，y)的像素的明度值上述比率控制部230基于由明度高频分量取得部290所计算出的明度高频分量的 合计值决定明度分量贡献度(α )。也就是说，比率控制部230决定明度分量贡献度(α )以 及颜色坐标调整贡献度(β)。具体而言，比率控制部230如图28所示基于明度高频分量的 合计值决定明度分量贡献度(α )。在此，如图28所示，明度高频分量的合计值越大则明度分量贡献度(α)的值越 小。因此，明度高频分量的合计值越大则颜色坐标调整贡献度(β)的值越大。另一方面，如图28所示，明度高频分量的合计值越小则明度分量贡献度(α)的值 越大。因此，明度高频分量的合计值越小则颜色坐标调整贡献度(β)越小。(作用以及效果)在第7实施方式中，具有特定的色调的像素的明度高频分量的合计值越大，则明 度分量贡献度(α)的值越小。因此，能够抑制特定的色调中的明度的灰度的破坏。如上所述，实施方式中的“明度”是表示明亮程度的用语。因此，“明度”要理解为 表示包含亮度的宽泛概念的用语。不过，在第7实施方式中，明度优选由HSV变换而得到的明度(V)。另外，在第7实 施方式中，明度调整处理优选是调整影像输入信号的明度分量(V)的处理。此外，明度也可以是由YUV变换而得到的亮度(Y)。这种情况下，明度调整处理优 选是调整影像输入信号的亮度分量(Y)的处理。第8实施方式下面，参照附图对第8实施方式进行说明。以下，主要对上述第1实施方式与第8 实施方式的不同点进行说明。具体而言，在上述第1实施方式中，明度分量贡献度(α)是根据特定的色调(在 此为红色色调)中彩度超过规定阈值的像素数来确定。与此相对，在第8实施方式中，明度 分量贡献度(α)对构成图像(帧)的多个像素的每个进行控制。(投影型影像显示装置的功能)下面，参照附图对第8实施方式中的投影型影像显示装置的功能进行说明。图29 是表示第8实施方式中的投影型影像显示装置100 (信号处理装置200)的功能的框图。此外，图29中对与图4相同的结构赋予相同的符号。如图29所示，信号处理装置200除图4所示的结构以外还具有修正系数取得部 295。修正系数取得部295对每个像素取得彩度、亮度以及色调。接下来，修正系数取得 部295对每个像素取得彩度修正系数S、亮度修正系数L以及色调修正系数H。此外，修正 系数取得部295对全部像素取得彩度修正系数S、亮度修正系数L以及色调修正系数H。第一，修正系数取得部295如图30所示基于像素(m，n)的彩度指定像素(m，n)的 彩度修正系数S(m，η)。如图30所示，像素(m，η)的彩度越高则彩度修正系数S (m，η)越第二，修正系数取得部295如图31所示基于像素(m，n)的亮度指定像素(m，n)的 亮度修正系数L(m，η)。如图31所示，像素(m，η)的亮度越高则亮度修正系数L (m，η)越 小。第三，修正系数取得部295如图32所示基于像素(m，n)的色调指定像素(m，n)的 色调修正系数H(m，η)。如图32所示，像素(m，η)的色调越靠近于中心色调则色调修正系 数H(m，n)越小。此外，中心色调是表示特定的色调(在此为红色色调)的中心的色调。上述的比率控制部230基于彩度修正系数S (m，η)、亮度修正系数L (m，η)以及色 调修正系数H(m，η)对每个像素修正明度分量贡献度(α)。也就是说，比率控制部230对 每个像素修正明度分量贡献度(a (m, η))。例如，比率控制部230按照下面的公式修正明 度分量贡献度(a (m,n))0(式7)α (m, η) = α XS(m, η) XL(m, η) XH(m, η)这样，比率控制部230对每个像素决定明度分量贡献度(a (m，n))。也就是说，比 率控制部230对每个像素决定颜色坐标调整贡献度(β (m，η))。在此，如图30 图32所示，彩度越高、亮度越高、色调越靠近于中心色调，则彩度 修正系数S、亮度修正系数L以及色调修正系数H的值越小。也就是说，彩度越高、亮度越 高、色调越靠近于中心色调，则明度分量贡献度(a (m,n))的值越小。因此，彩度越高、亮度 越高、色调越靠近于中心色调，则颜色坐标调整贡献度(β (m, η))的值越大。另一方面，如图30 图32所示，彩度越低、亮度越低、色调越远离于中心色调，则 彩度修正系数S、亮度修正系数L以及色调修正系数H的值越大。也就是说，彩度越低、亮度 越低、色调越远离于中心色调，则明度分量贡献度(a (m,n))的值越大。因此，彩度越低、亮 度越低、色调越远离于中心色调，则颜色坐标调整贡献度(β (m, η))的值越小。其他的实施方式虽然本发明通过上述的实施方式来说明，但是不能理解为构成该公开的一部分的 论述以及附图是限制本发明的。根据该公开本技术领域的技术人员可知道各种代替实施方 式、实施例以及运用技术。在上述实施方式中，虽然参量Lum的取得中使用了亮度平均值，但并不限于此。在 参量Lum的取得中也可以使用构成图像(帧)的各像素的亮度的合计值。在上述实施方式中，虽然参量α (ffl,n)的取得中使用了亮度平均值，但并不限于此。 在参量α (m,n)的取得中也可以使用构成图像(帧)的各像素的亮度的合计值。
在上述实施方式中，虽然参量α (m,n)由亮度增益(GAINl)、色调增益(GAINH(m,n))以 及彩度增益(GAINs0ll,n))来确定，但是并不限于此。参量α (ffl,n)由亮度增益(GAI队)、色调增 益(GAINaim, n))以及彩度增益(GAINsimjrf)的任意一个来确定即可。例如，参量α (m, η)可以 仅由亮度增益(GAINl)来确定。参量α (m,n)也可以仅由色调增益(GAINH(m,n))来确定。参量 α (m,n)也可以仅由彩度增益(GAINs(m,n))来确定。在上述实施方式中，虽然作为显示装置使用液晶面板30，但并不限于此。作为 显示装置也可以使用LC0S(Liquid Crystal On Silicon 硅基液晶)或DMD (Degital Micromirror Device 数字微镜器件)等。在上述实施方式中，虽然作为光源使用固体光源，但并不限于此。作为光源也可以 使用发出白色光的UHP灯。(产业上的利用可能性)根据本发明能够提供一种可以在某种程度上抑制图像的颜色坐标与实物的颜色 坐标之间的差异、同时有效地利用显示装置的颜色再现范围的信号处理装置以及投影型影 像显示装置。
1权利要求
一种信号处理装置，将影像输入信号转换为影像输出信号，并将所述影像输出信号输出至显示装置，其特征在于，具有颜色坐标调整部，其根据所述显示装置的颜色再现范围进行调整所述影像输入信号的颜色坐标的颜色坐标调整处理；明度调整部，其进行调整所述影像输入信号的明度分量的明度调整处理；输出信号生成部，其根据通过所述颜色坐标调整处理进行调整后的颜色坐标与通过所述明度调整处理进行调整后的明度分量，生成所述影像输出信号；以及控制部，其根据所述影像输入信号的彩度，控制所述颜色坐标调整处理带给所述影像输出信号的颜色坐标调整贡献度以及所述明度调整处理带给所述影像输出信号的明度分量贡献度，所述控制部在特定的色调中所述影像输入信号的彩度比规定阈值高时，提高所述颜色坐标调整贡献度，并且降低所述明度分量贡献度。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于， 还具有取得部，其根据所述影像输入信号取得图像的亮度，由所述取得部所取得的亮度越高，所述控制部越提高所述颜色坐标调整贡献度，并且 越降低所述明度分量贡献度。
3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，还具有取得部，其根据所述影像输入信号按构成图像的每个像素取得色调， 由所述取得部所取得的色调越是靠近于所述特定的色调，所述控制部越提高所述颜色 坐标调整贡献度，并且越降低所述明度分量贡献度。
4.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，还具有取得部，其根据所述影像输入信号按构成图像的每个像素取得彩度， 由所述取得部所取得的彩度越高，所述控制部越提高所述颜色坐标调整贡献度，并且 越降低所述明度分量贡献度。
5.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述控制部基于具有所述特定的色调的像素的值的分布，控制所述颜色坐标调整贡献 度以及所述明度分量贡献度。
6.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述控制部基于具有所述特定的色调的像素的频率分量，控制所述颜色坐标调整贡献 度以及所述明度分量贡献度。
7.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述控制部按每个像素控制所述颜色坐标调整贡献度以及所述明度分量贡献度。
8.一种投影型影像显示装置，其特征在于具有 权利要求1所述的信号处理装置；显示装置，其根据从所述信号处理装置输出的影像输出信号显示图像；以及 投影单元，对由所述显示装置所显示的图像进行投影。
全文摘要
本发明提供一种信号处理装置，在颜色再现范围比输入设备的颜色再现范围宽的显示装置中，信号处理装置(200)具有颜色坐标调整部(210)，其为了抑制由所述颜色再现范围的差异产生的颜色坐标的偏差，进行缩小从所述输入设备输入的影像输入信号的颜色坐标的颜色坐标调整处理；明度调整部(220)，其进行使所述影像输入信号的明度分量减少的明度调整处理；显示元件控制部(240)，其基于所述颜色坐标调整部(210)的输出以及所述明度调整部(220)的输出生成影像输出信号；以及比率控制部(230)，其在特定的色调中所述影像输入信号的彩度比规定阈值高的时，提高所述颜色坐标调整处理带给所述影像输出信号的颜色坐标调整贡献度(β)，并且降低所述明度调整处理带给所述影像输出信号的明度分量贡献度(α)。
文档编号G09G3/20GK101933083SQ20098010372
公开日2010年12月29日 申请日期2009年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者井上益孝, 安部高明 申请人:三洋电机株式会社