(57)【要約】【課題】  光源輝度の変調と、入力画像の階調変換を行う画像表示装置において、様々な入力画像に対し、色ずれを起こすことなく、視覚的なコントラストが優れた画像表示装置を提供する。【解決手段】  画像表示装置１００は、バックライトの輝度を制御可能な画像表示装置である。入力画像に基づきバックライト１０１の輝度設定値を算出するバックライト輝度設定値推定部と、液晶パネルに入射するバックライト輝度分布に応じて、液晶の透過率を補正する信号補正部と、を備える。信号補正部１０７が、入力画像のRGB各サブピクセルの階調値の比率を保持して液晶の透過率を補正すること、を特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の強度を制御可能なバックライトと、
前記バックライトからの光の透過率を変調する光変調部と、
入力画像の輝度値から、前記バックライトの光の強度を決定する決定部と、
前記決定部が決定した強度の光を前記バックライトが前記光変調部に照射した際の前記光変調部での各画素位置における前記バックライトからの光の強度の分布を推定する強度分布推定部と、
前記入力画像の各画素におけるＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの信号値のうち最大の信号値を検出する検出部と、
前記分布から推定される前記入力画像の各画素位置での光の強度に応じて前記入力画像のサブピクセルの信号値を変換し補正透過率を算出する透過率補正部と、
前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率を、前記光変調部で表示可能な範囲に補正し最大補正値を算出する階調補正部と、
前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率と、前記最大補正値とのゲインを算出し、前記最大の信号値となるサブピクセル以外のサブピクセルの前記補正透過率に、前記ゲインを乗算し補正値を算出する信号補正部と、
各サブピクセルの前記補正値及び前記最大補正値に従った画像を表示するよう前記光変調部を駆動制御する光変調制御部と、
前記決定部が決定した強度で前記バックライトが発光するよう制御するバックライト制御部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記階調補正部は、前記バックライトの光の強度で光を前記光変調部に照射した場合に、前記入力画像に従った表示となるよう算出した前記補正透過率が、前記光変調部で表示可能な範囲を超えた場合には、前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率を前記光変調部で表示可能な範囲の最大値に補正し前記最大補正値を算出することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記階調補正部は、前記バックライトの光の強度で光を前記光変調部に照射した場合に、前記入力画像に従った表示となるよう算出した前記補正透過率が、前記光変調部で表示可能な範囲を超えた場合には前記最大補正値を、前記補正透過率が大きくなるにつれて前記光変調部で表示可能な範囲の最大値に漸近していく特性を有する関数に基づき算出することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
それぞれ光の強度を制御可能な複数の光源を有するバックライトと、
前記バックライトからの光の透過率を変調する光変調部と、
前記入力画像のうち、前記光源の位置近傍に表示される領域の画素値から、前記光源毎に光の強度を決定する決定部と、
前記決定部が決定した強度の光を前記光源が、前記光変調部に照射した際の前記光変調部での各画素位置における前記バックライトからの光の強度の分布を推定する強度分布推定部と、
前記入力画像の各画素におけるＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの信号値のうち最大の信号値を検出する検出部と、
前記分布から推定される前記入力画像の各画素位置での光の強度に応じて前記入力画像のサブピクセルの信号値を変換し補正透過率を算出する透過率補正部と、
前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率を、前記光変調部で表示可能な範囲に補正し最大補正値を算出する階調補正部と、
前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率と、前記最大補正値とのゲインを算出し、前記最大信号の値となるサブピクセル以外のサブピクセルの前記補正透過率に、前記ゲインを乗算し補正値を算出する信号補正部と、
各サブピクセルの前記補正値及び前記最大補正値に従った画素値の画像を表示するよう前記光変調部を駆動制御する光変調制御部と、
前記決定部が決定した強度の光を前記光源が発光するよう制御するバックライト制御部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
それぞれの光の強度を制御可能な複数の２色以上の光源を有するバックライトと、
前記バックライトからの光の透過率を変調する光変調部と、
前記入力画像のうち、前記光源の位置近傍に表示される領域の画素値から、前記光源毎に光の強度を決定する決定部と、
前記決定部が決定した強度の光を前記光源が、前記光変調部に照射した際の前記光変調部での各画素位置における前記バックライトからの光の強度の分布を前記光源の色毎に推定する強度分布推定部と、
前記分布から推定される前記入力画像の各画素位置での色毎の前記バックライトからの光の強度に応じて前記入力画像のＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの信号値をそれぞれ変換し、補正透過率を算出する第１の補正部と、
各画素におけるＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの前記補正透過率のうち最大の補正透過率を検出する検出部と、
前記最大の補正透過率を、前記光変調部で表示可能な範囲に補正し最大補正値を算出する階調補正部と、
前記最大の補正透過率と、前記最大補正値とのゲインを算出し、前記最大の補正透過率となるサブピクセル以外の前記サブピクセルの前記補正透過率に、前記ゲインを乗算し補正値を算出する第２の補正部と、
各サブピクセルの前記補正値及び前記最大補正値に従った画素値の画像を表示するよう前記光変調部を駆動制御する光変調制御部と、
前記決定部が決定した強度の光を前記光源が発光するよう制御するバックライト制御部と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の強度を制御可能なバックライトを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置において、表示映像のコントラストを向上させることや消費電力を低減することを目的として、映像信号に合わせて、バックライトの輝度を変調する技術について研究が行われている。
【０００３】
バックライトの輝度を変調する際には、表示する映像の輝度を維持するために、液晶パネル上に入射するバックライトの輝度に応じて、液晶の透過率を補正する必要がある。バックライト輝度値が低く設定された場合に、バックライト輝度値に合わせて補正した液晶の透過率を制御する階調値が液晶パネルで表示可能な値を超えることがある。そのため、バックライト輝度値に合わせて補正した階調値が液晶パネルで表示可能な値を超える場合は、表示可能な範囲を超えた補正画像の階調値を表示可能な最大値に設定する補正処理や、丸め階調補正処理(例えば特許文献１)を行う技術が提案されている。しかし、これらの技術では入力された映像信号と比較して表示する画像の色味がずれるという問題点があった。
【０００４】
一方で、表示画像の色味がずれることを防ぐために、入力画像信号のRGB各色のピークレベルの中から最大ピークレベルを検出し、最大ピークレベルから映像ゲインを算出し、映像ゲインに従って入力画像信号を増幅し、映像ゲインに合わせてバックライトの輝度も変調することで、表示画像の色味が入力画像とずれることを防ぐ方法が検討されている(例えば特許文献２)。  しかし、これらの技術では映像ゲインに従って入力画像全体の信号を一括して増幅し、それに伴ってバックライトの輝度を変調するため、所望の輝度と色で画像を表示するためには、バックライトが設定した輝度レベルで全面一様に発光することが条件となる。しかし、バックライトが領域ごとに複数個存在する場合等は、画面内のバックライトの発光分布が一様で無いため、所望の輝度や色で画像を表示することが出来ない。また、バックライトの輝度が入力信号の最大ピークレベルに従って設定されるので、バックライト輝度が明るめに設定される傾向にあり、その場合は十分なコントラストが得られなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４‐３２５６２８号公報
【特許文献２】特開２００３‐９９０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、透過率の階調値が液晶パネル上で表示可能な範囲を越えた場合、RGBの各サブピクセルの階調値をそれぞれ独立に補正していた。そのため、サブピクセル毎に補正によるゲインが異なり、入力画像と比較して色ずれが発生していた。
【０００７】
本発明は、透過率の階調値が液晶パネル上で表示可能な範囲を越えた画像を表示する場合であっても色ずれを抑制した画像を表示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係わる画像表示装置は、光の強度を制御可能なバックライトと、前記バックライトからの光の透過率を変調する光変調部と、入力画像の輝度値から、前記バックライトの光の強度を決定する決定部と、前記決定部が決定した強度の光を前記バックライトが前記光変調部に照射した際の前記光変調部での各画素位置における前記バックライトからの光の強度の分布を推定する強度分布推定部と、前記入力画像の各画素におけるＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの信号値のうち最大の信号値を検出する検出部と、前記分布から推定される前記入力画像の各画素位置での光の強度に応じて前記入力画像のサブピクセルの信号値を変換し補正透過率を算出する透過率補正部と、前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率を、前記光変調部で表示可能な範囲に補正し最大階調値を算出する階調補正部と、前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率と、前記最大階調値とのゲインを算出し、前記最大信号の値となるサブピクセル以外のサブピクセルの前記補正透過率に、前記ゲインを乗算し補正値を算出する信号補正部と、各サブピクセルの前記補正値及び前記最大補正値に従った画像を表示するよう前記光変調部を駆動制御する光変調制御部と、前記決定部が決定した強度で前記バックライトが発光するよう制御するバックライト制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、それぞれ光の強度を制御可能な複数の光源を有するバックライトと、前記バックライトからの光の透過率を変調する光変調部と、前記入力画像のうち、前記光源の位置近傍に表示される領域の画素値から、前記光源毎に光の強度を決定する決定部と、前記決定部が決定した強度の光を前記光源が、前記光変調部に照射した際の前記光変調部での各画素位置における前記バックライトからの光の強度の分布を推定する強度分布推定部と、前記入力画像の各画素におけるＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの信号値のうち最大の信号値を検出する検出部と、前記分布から推定される前記入力画像の各画素位置での光の強度に応じて前記入力画像のサブピクセルの信号値を変換し補正透過率を算出する透過率補正部と、前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率を、前記光変調部で表示可能な範囲に補正し最大補正値を算出する階調補正部と、前記最大の信号値となるサブピクセルの前記補正透過率と、前記最大補正値とのゲインを算出し、前記最大信号の値となるサブピクセル以外のサブピクセルの前記補正透過率に、前記ゲインを乗算し補正値を算出する信号補正部と、各サブピクセルの前記補正値及び前記最大補正値に従った画素値の画像を表示するよう前記光変調部を駆動制御する光変調制御部と、前記決定部が決定した強度の光を前記光源が発光するよう制御するバックライト制御部と、を備えたことを特徴とする画像表示装置を提供する。
【００１０】
また、それぞれの光の強度を制御可能な複数の２色以上の光源を有するバックライトと、前記バックライトからの光の透過率を変調する光変調部と、前記入力画像のうち、前記光源の位置近傍に表示される領域の画素値から、前記光源毎に光の強度を決定する決定部と、前記決定部が決定した強度の光を前記光源が、前記光変調部に照射した際の前記光変調部での各画素位置における前記バックライトからの光の強度の分布を前記光源の色毎に推定する強度分布推定部と、前記分布から推定される前記入力画像の各画素位置での色毎の前記バックライトからの光の強度に応じて前記入力画像のＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの信号値をそれぞれ変換し、補正透過率を算出する第１の補正部と、各画素におけるＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの前記補正透過率のうち最大の補正透過率を検出する検出部と、前記最大の補正透過率を、前記光変調部で表示可能な範囲に補正し最大補正値を算出する階調補正部と、前記最大の補正透過率と、前記最大補正値とのゲインを算出し、前記最大の補正透過率となるサブピクセル以外の前記サブピクセルの前記補正透過率に、前記ゲインを乗算し補正値を算出する第２の補正部と、各サブピクセルの前記補正値及び前記最大補正値に従った画素値の画像を表示するよう前記光変調部を駆動制御する光変調制御部と、前記決定部が決定した強度の光を前記光源が発光するよう制御するバックライト制御部と、を備えたことを特徴とする画像表示装置
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バックライト輝度分布に応じて液晶の透過率を補正する際に、入力画像のRGB各サブピクセルの階調値の比率を保持するように画像を補正することで、バックライトの発光分布に依らず、表示する画像の色ずれを防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の画像表示装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態の信号補正部の構造を示す図。
【図３】第１の実施形態の画像表示装置の処理フローを示す図。
【図４】クリッピング階調補正による色ずれの発生の例。
【図５】丸め階調補正による色ずれの発生を説明する図。
【図６】RGBの比率を保持したクリッピング階調補正の例。
【図７】RGBの比率を保持した丸め階調補正の例。
【図８】第３の実施形態の信号補正部を示す図。
【図９】第３の実施形態の画像表示装置の処理フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下、同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００１４】
[第１の実施形態]
図１は、本実施形態の画像表示装置１００を示す図である。
【００１５】
画像表示装置１００は、全面一括で発光する光の強度（以下、バックライト輝度と記載）を変更することが可能な白色光源のバックライト１０１と、バックライト１０１を制御するバックライト制御部１０２と、バックライト１０１からの光の透過率又は反射率を変調する液晶パネル１０３と、液晶パネル１０３を駆動制御する液晶パネル制御部１０４と、入力された映像信号のフレーム（以下、入力画像と記載）１０８を表示する際のバックライトの光の強度（以下、バックライト輝度設定値と記載）１０９を算出するバックライト輝度設定値推定部１０５と、バックライト輝度設定値１０９に従ってバックライト１０１が光を照射した際に液晶パネル１０３に入射する光の強度の分布（以下、バックライト輝度分布と記載）１１０を推定するバックライト輝度分布推定部１０６と、液晶透過率を補正した補正画像１１１を求める信号補正部１０７と、を備えている。
【００１６】
図２は、信号補正部１０７の詳細を示す図である。信号補正部１０７は、入力画像の画素毎にＲ・Ｇ・Ｂ各サブピクセルの信号値のうち最大となる値（以下、ＲＧＢ最大値２０５と記載）を検出するＲＧＢ検出部２０１と、ＲＧＢ最大値２０５をとるサブピクセルの信号値を補正した補正階調値２０８を求める第１信号補正部２０９と、ＲＧＢ最大値２０５をとるサブピクセル以外のサブピクセルの液晶透過率を補正階調値２０８に従って補正する第２信号補正部２０４と、を有する。
【００１７】
第１信号補正部２０９は、バックライト輝度分布１１０から各画素位置でのバックライト輝度を取得し、そのバックライト輝度を透過した際に入力画像に従った表示となり、かつ、液晶パネル１０３で表示可能な範囲となる透過率にＲＧＢ最大値２０５のサブピクセルの透過率をバックライト輝度分布１１０に応じて補正しRGB最大透過率２０６を求める透過率補正部２０２と、液晶パネル１０３が表示可能な透過率をRGB最大透過率２０６が超えた場合にRGB最大透過率２０６を表示可能な範囲の透過率に補正した補正階調値２０８を算出する階調補正部２０８算出する階調補正部２０３を有する。
【００１８】
次に、本実施形態の画像表示装置１００の動作の詳細について説明する。
【００１９】
図３は、本実施形態の画像表示装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００２０】
まず、バックライト輝度設定値推定部１０５は入力画像１０８から、バックライト輝度設定値１０６を求める（Ｓ０１）。バックライト輝度設定値推定部１０５は、入力画像１０８の各画素の液晶の透過率を制御する入力階調値に対して式(１)のようにガンマ変換を行い輝度値Linに変換する。
【数１】
2010164851.tif 000003
【００２１】
Sinは入力階調値、Linは入力輝度値、γはガンマ係数を表す。ガンマ変換演算は式(１)によって計算してよいし、予め階調値と輝度値を対応付けたルックアップテーブルを用意しておき、参照してもよい。入力画像１０８の全画素の入力階調値を輝度値に変換し、バックライト輝度設定値１０９を求める。その際、バックライト輝度設定値１０９は式(２)に示すように、入力画像１０８の全画素の輝度値の平均値もしくは最大値から求められるのが一般的である。
【数２】
2010164851.tif 000004
【００２２】
BLmean, BLmaxはそれぞれ平均値ベースのバックライト輝度設定値と最大値ベースのバックライト輝度設定値であり、Lmean, Lmaxはそれぞれ画面内の輝度値の平均値と最大値を表す。またDRhalfは、液晶パネル１０３のダイナミックレンジの半値を表す。なお、バックライト輝度の決定方法は、上記の方法以外の種々の方法であってかまわない。
【００２３】
次に、バックライト輝度分布推定部１０６は、バックライト輝度設定値１０９に従ってバックライト１０１が光を液晶パネル１０３に照射した際に液晶パネル１０３の各画素位置に入射する光の輝度（以下、バックライト輝度分布と記載）１１０を推定する（Ｓ０２）。バックライト輝度分布推定部１０６は、式（３）によってバックライト輝度設定値１０９でバックライト１０１を点灯させた際に液晶パネル１０３に照射されるバックライト輝度分布BLpanel(x,y)を算出する。
【数３】
2010164851.tif 000005
【００２４】
ただし、M, Nはそれぞれ発光輝度分布の水平方向、垂直方向のサイズであり、BL(x,y)は、座標(x,y) に最も近い位置に位置するバックライト１０１のバックライト輝度設定値１０９を表し、値は座標(x,y)に依らずBLmeanまたはBLmaxをとる。また、P(x,y)は，画像の位置(x,y)における発光輝度分布の輝度値を示す。本実施形態では、予め所定の光でバックライト１０１から光を照射した際に測定される輝度の分布（発光輝度分布）を図示しないルックアップテーブルに保持しておき、バックライト輝度設定値１０９を畳み込む。それによって、バックライト輝度設定値１０９でバックライト１０１を点灯させた際に液晶パネル１０３に照射されるバックライト輝度分布１１０が算出される。バックライト１０１の発光分布が一様になるように設計されている場合は、ＢＬpanel(x,y)は位置に寄らず同じ値をとる。
【００２５】
次に、ＲＧＢ最大値検出部２０１は、入力画像１０８のＲＧＢ最大値２０５を検出する（Ｓ０３）。なお、入力画像１０８がYUVフォーマットであった場合にはＲＧＢフォーマットの信号に変換を行う。
【００２６】
次に、ステップＳ０２で算出したバックライト輝度分布１１に応じて、ステップＳ０３で検出したRGB最大値２０５の液晶透過率を補正しＲＧＢ最大透過率２０６を算出する（Ｓ０４）。入力画像１０８中の位置(x,y)の画素のRGB最大値２０５をLmax (x,y)とすると、液晶パネル１０３上で表示すべきサブピクセルの輝度値の最大値もLmax (x,y)となるる。一般に、液晶パネル１０３上で表示される輝度値D(x,y)は、バックライト輝度分布推定部１０６で求められたバックライト輝度分布１１０の値BLpanel(x,y)と、液晶の透過率T(x,y)を使用して式(４)のように表される。
【数４】
2010164851.tif 000006
【００２７】
RGB最大値２０５をとるサブピクセルにおいては、D(x,y)=Lmax (x,y)であるので、RGB最大値２０５をとるサブピクセルのＲＧＢ最大透過率２０６をTmax (x,y)とすれば、Tmax (x,y)は式(５)のように算出される。
【数５】
2010164851.tif 000007
【００２８】
液晶透過率の補正は、式(５)によって求めても良いし、予めＲＧＢ最大値とバックライト輝度分布の値とＲＧＢ最大透過率とを対応付けたルックアップテーブルを用意しておき、参照することでＲＧＢ最大透過率を求める構成であってもよい。
【００２９】
次に、階調補正部２０３はステップＳ０４で算出されたＲＧＢ最大透過率２０６が、液晶パネル１０３上で表示可能な値かどうかを判定する（Ｓ０５）。RGB最大透過率Tmax (x,y)によって液晶パネル１０３上に表示される階調値をSout_max(x,y)とする。バックライト輝度値BLpanel(x,y)の値が小さい場合は、Sout_max(x,y)が液晶パネル１０３上で表示可能な範囲を超える値を取る場合がある。
【００３０】
ＲＧＢ最大透過率２０６が、液晶パネル１０３上で表示可能な値かを超える場合には（Ｓ０５，Ｎｏ）、階調補正部２０３が、ＲＧＢ最大透過率２０６を表示可能な値に補正する（Ｓ０６）。具体的には、液晶パネル１０３が表示可能な範囲を超えた場合、表示可能な最大の階調値S’out_max(x,y)で表示する（この処理を、以下クリッピングと記載する）。例えば、液晶パネル１０３が８ビット表示であった場合に、Sout_max(x,y)は２５５より大きな値をとる可能性がある。算出されたSout_max(x,y)が、液晶パネル１０３が表示可能な階調値であるS’out_max(x,y)＝２５５よりも大きな値をとる場合は、予め設定した上限値にてクリッピング処理を行うSout_max(x,y)は、クリッピング処理により液晶パネル１０３が表示可能な最大値である２５５に設定される。
【００３１】
本実施形態では、階調補正方法としてクリッピング処理を行ったが、ＲＧＢ最大透過率の階調値に対して、曲線的で値が高階調値であるほど曲線の傾きがゆるやかであるような階調特性や、値が低階調値の時は直線的で、入力値が高階調値の時は曲線的でかつ高階調値であるほど曲線の傾きがゆるやかになるような特性に従って、階調値を表示可能な範囲に丸めて階調補正しても良い。
【００３２】
ＲＧＢ最大透過率２０６が、液晶パネル１０３上で表示可能な値かを超えていない場合には（Ｓ０５，Ｎｏ）、ＲＧＢ最大値２０５をそのまま補正階調値２０８として第２信号補正部に送る。
【００３３】
次に、第２信号補正部２０４が、補正階調値２０８とＲＧＢ最大値の入力階調値との補正ゲインを算出する（Ｓ０６）。補正ゲインＧは、式（６）からRGB最大値２０５をとるサブピクセルの補正後の階調値Ｓin_max(x,y)を補正前の階調値Ｓin_max(x,y)で除算することで算出される。
【数６】
2010164851.tif 000008
【００３４】
次に、第２信号補正部２０４は、ステップＳ０６で算出したRGB最大値の補正ゲインGに合わせて、ＲＧＢ最大値をとるサブピクセル以外のサブピクセルの階調値を補正する（Ｓ０７）。入力画像１０８の補正前のRGB各サブピクセルの階調値を、Sin_R(x,y)、Sin_G(x,y)、Sin_B(x,y) とし、補正後のRGB各サブピクセルの階調値をSout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y) とすると、それぞれ、式（７）のように階調値が補正される。
【数７】
2010164851.tif 000009
【００３５】
第２信号補正部２０４が算出したSout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y)の補正画像１１１は液晶パネル制御部１０４に送る（Ｓ０８）。
【００３６】
液晶パネル制御部１０４は補正画像１１９を液晶パネル１０３上に表示させ、バックライト制御部１０２は、バックライト輝度設定値１０９に従った輝度の光をバックライト１０１が照射するよう制御する（Ｓ０９）。終了する。
【００３７】
次に、ステップＳ０７、Ｓ０８で行ったサブピクセルの補正の効果を説明する。
【００３８】
図４は、クリッピング処理を全サブピクセルに対して行った際に発生する色ずれの例を示す図である。
【００３９】
図５は、丸め階調補正を全サブピクセルに対して行った際に発生する色ずれの例を示す図である。
【００４０】
図４、図５共に入力された階調値に対して、クリッピングや丸めによって出力階調値を補正すると、入力階調値(Rin,Gin,Bin)に対して出力階調値(Rout,Gout,Bout)のRGBのサブピクセル間で色のバランスがずれることがわかる。
【００４１】
これに対して、本実施形態では補正後の階調値(Rout,Gout,Bout)の各サブピクセル間での比率を入力画像１０８での階調値のサブピクセルの比率に合わせて補正することで、色ずれを防ぐ。
【００４２】
図６は、ＲGB各サブピクセルの比率を揃えたクリッピング階調補正の例を示す図である。
【００４３】
図７は、ＲGB各サブピクセルの比率を揃えた丸め階調補正の例を示す図である。
【００４４】
式（７）のように階調値を補正することによって、各画素のRGB各サブピクセルの入力階調値と同じ比率で出力階調値を求めることが可能である。補正後のRGB各サブピクセルの階調値の比率を、入力画像１０８のRGB各サブピクセルの階調値の比率に合わせることで、補正画像１１１の入力画像１０８と比較した際の色ずれを防ぐことが可能である。
【００４５】
また、第１信号補正部２０９は、透過率補正部２０２と階調補正部２０３の処理をまとめて関数化し、RGB最大値２０５から関数によって補正階調値を算出しても良い。また、RGB最大値２０５の値とバックライト輝度分布１１０の値と補正階調値２０８とを対応付けたルックアップテーブルを用意しておき、参照することで算出してもよい。
【００４６】
以上、本実施形態によれば、バックライト輝度分布に応じて液晶の透過率を補正する際に、入力信号のRGB各サブピクセルの階調値の比率を保持するように補正することで、バックライトの輝度分布に依らず、表示画像の色ずれが発生することなく高コントラストの画像を表示することが出来る。
【００４７】
[第２の実施形態]
第２の実施形態について説明する。本実施形態における画像表示装置の構成は図１の第１の実施形態と同様である。第１の実施形態では、液晶パネルに対し全面を同じ輝度でバックライトの変調を行っていた。これに対し、本実施形態では、それぞれ光の強度を制御可能な複数の光源を有するバックライトである点が異なる。
【００４８】
入力画像１０８は、バックライト輝度設定値推定部１０５に入力される。第１の実施形態と同様に、バックライト輝度設定値推定部１０５は入力輝度値Linを求める。それぞれの光源の位置近傍に表示される入力画像中の領域を光源毎にあらかじめ定めておき、領域の画素に応じて光源のバックライト設定値１０９を算出する。光源のバックライト輝度設定値１０９は、式(８)に示すように、各領域内の画素の輝度値の平均値もしくは最大値から求められる。ここで、ｎは光源毎に定められた領域に付与されたインデックスである。
【数８】
2010164851.tif 000010
【００４９】
ただし、BLmean (n), BLmzx (n)はそれぞれ領域ｎの平均値ベースのバックライト輝度設定値１０９と最大値ベースのバックライト輝度値１０９であり、Lmean (n), Lmzx (n)はそれぞれ領域ｎにおける輝度値の平均値と最大値を表す。またDRhalfは、液晶のダイナミックレンジの半値を表す。
【００５０】
バックライト輝度分布推定部１０６は、各領域ｎのバックライト輝度設定値１０５と予め求められたバックライトの発光輝度分布を式(９)に示す、畳み込み演算することで，位置(x,y)におけるバックライト輝度BLpanel(x,y)を求めている。
【数９】
2010164851.tif 000011
【００５１】
ただし、M、Nはそれぞれ発光輝度分布の水平方向と垂直方向のサイズであり、BL (x,y)は，座標(x,y)が含まれる領域のバックライト輝度設定値、P(i,j)は位置(i,j)における発光輝度分布の輝度値を示す。また、画像の外郭部にあたる領域に関しては、バックライト輝度設定値１０９を鏡面反射させることで、式(９)の畳み込み演算を行い、バックライト輝度設定値１０９であるBLpanel(x,y)を求めている。
【００５２】
バックライト輝度分布推定部１０６で算出されたバックライト輝度分布１１０は、信号補正部１０７に入力される。透過率補正に関しては、第１の実施形態と同様に、入力画像１０８とバックライト輝度分布１１０から、入力画像の各画素のRGBサブピクセルの比率を変化させないように、透過率が補正され、補正画像１１１が求められる。
【００５３】
信号補正部１０７で補正された補正画像１１９は液晶パネル制御部１０４に送られる。液晶パネル制御部１０４は送られてきた補正画像１１９を液晶パネル１０３上に表示させる。
【００５４】
以上、本実施形態によれば、複数の光源を有しバックライト輝度分布が画面内で一様でない場合であっても、入力信号のRGB各サブピクセルの階調値の比率を保持するように補正することで、バックライトの輝度分布に依らず、表示画像の色ずれが発生することのない画像を表示することが出来る。
【００５５】
[第３の実施形態]
第１，第２の実施形態では、バックライト１０１が白色１色の光源であった。これに対し、本実施形態の画像表示装置は、バックライト１０１が複数色の光源を持つ。例として、RGBの３原色の光源を複数備える場合について説明する。それぞれの色の光源は、光源毎に光の強度を制御することが可能である。
【００５６】
図８は、第１の実施形態との相違点である信号補正部１０７の構成を示す図である。液晶パネル１０３の面上の位置（x,y）に入射する各色光源の発光強度をそれぞれ、BLpanel_R(x,y), BLpanel_G(x,y), BLpanel_B(x,y)とする。各色光源の発光強度分布１１０は、入力画像１０８とともに、信号補正部１０７に入力される。
【００５７】
第１信号補正部は、入力された入力画像１０８の透過率を補正する。
【００５８】
入力画像１０８は、透過率が補正される。ここで、入力画像１０８のRGB各サブピクセルの階調値をそれぞれ、Sin_R(x,y)、Sin_G(x,y)、Sin_B(x,y) とし、RGB各サブピクセルの透過率補正後の階調値３０５をそれぞれ、Sout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y)とする。また、
【数１０】
2010164851.tif 000012
【００５９】
と表現すれば、RGB各サブピクセルの補正透過率３０５は式（１０）のようにして算出可能である。
【数１１】
2010164851.tif 000013
【００６０】
ただし、関数FはRGB各サブピクセルの入力階調値と各色光源の発光強度から、入力画像の輝度と色度を出力画像として表現するようなRGB各サブピクセルの補正階調値を求める関数である。従って、補正階調値Sout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y)を発光強度分布
【数１２】
2010164851.tif 000014
【００６１】
で、照射すれば、入力画像の階調値とRGBサブピクセルの比率が同じ画像を表示することが可能である。算出された補正透過率３０５は、RGB最大値検出部３０２に入力され補正階調値のサブピクセルのうち階調値が最大であるRGB最大値３０６が検出される。RGB最大値３０６は、階調補正部３０３に入力される。
【００６２】
ここで、Sout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y)のうち最大値Sout_max(x,y)をとする。
【００６３】
RGB最大値３０６であるSout_max(x,y)が、表示可能な値を超えた場合は、階調補正部３０３において、Sout_max(x,y)を表示可能な値S’out_max(x,y)に設定する。例えば、８ビット表示の液晶パネルであれば、Sout_max(x,y)が２５５以上の値をとる場合は、S’out_max(x,y)は液晶パネルが8bitで表現される階調のうち表示可能な最大値である２５５に設定する。階調補正部３０３における階調補正方法としては、上記のようなクリッピング処理の他に、入力階調値に対して、曲線的で入力値が高階調値であるほど曲線の傾きがゆるやかであるような階調特性や、入力値が低階調値の時は直線的で、入力値が高階調値の時は曲線的でかつ高階調値であるほど曲線の傾きがゆるやかであるような階調特性に従って、階調値を表示可能な範囲に丸めて階調補正しても良い。
【００６４】
階調補正部３０３で求められた補正階調値３０８は、入力画像１０８とともに第２信号補正部３０４に入力される。第２信号補正部では、補正ゲインGは式（１１）のように求められる。
【数１３】
2010164851.tif 000015
【００６５】
式（１０）で求められたSout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y)は、式（１１）で算出された補正ゲインGによって、式（１２）のように階調値が補正される。
【数１４】
2010164851.tif 000016
【００６６】
式（１０）のように、算出された各色光源の発光強度の下で入力画像とRGBサブピクセルの比率が同じ画像が表示出来るような補正階調値Sout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y)を算出して、式（１２）のようにSout_R(x,y)、Sout_G(x,y)、Sout_B(x,y)の比率を保持して階調値を表現可能な範囲に補正することで、バックライトが３色の光源を持つ場合でも入力映像に対して色ずれを起こすことなく、出力画像を表示することが可能である。本実施形態では、バックライトの光源を３色としたが、バックライトの光源が４色以上であってもよい。また、光源は１つであっても、複数個であってもよい。
【００６７】
図９は、本実施形態の画像表示装置のフローチャートを示す。
【００６８】
まず、入力信号から、各色光源の発光強度設定値を算出する（Ｓ１１）。
【００６９】
次に、各色光源の発光強度設定値と予め保持してある各色の発光輝度分布から、各色光源の発光強度分布を算出する（Ｓ１２）。
【００７０】
次に、入力階調値と各色光源の発光強度分布から、入力画像の輝度と色度を出力画像として表示するように液晶透過率を補正する（Ｓ１３）。
【００７１】
次に、ステップＳ１３で透過率補正された階調値のRGB最大値を検出する（Ｓ１４）。
【００７２】
次に、ステップＳ１４で検出されたRGB最大階調値が、液晶パネル上で表示可能な値かどうかを判定する（Ｓ１５）。
【００７３】
ステップＳ１５で判定がYesであればステップS１７に進み、判定がNoだった場合、RGB最大階調値を、液晶パネル上で表示可能な値に階調補正する（Ｓ１６）。
【００７４】
次に、ステップS１６で補正されたRGB最大階調値と補正前のRGB最大階調値から補正ゲインを算出し（Ｓ１７）、補正ゲインに合わせてステップS１３で透過率補正された各サブピクセルの階調値を補正する（Ｓ１８）。
【００７５】
以上、本実施形態によれば、複数の色成分を有する光源を有しバックライト輝度分布が画面内で一様でない場合であっても、入力信号のRGB各サブピクセルの階調値の比率を保持するように補正することで、表示画像の色ずれが発生することのない画像を表示することが出来る。
【符号の説明】
【００７６】
１００・・・画像表示装置
１０１・・・バックライト
１０２・・・バックライト制御部
１０３・・・液晶パネル
１０４・・・液晶パネル制御部
１０５・・・バックライト輝度設定値推定部
１０６・・・バックライト輝度分布推定部
１０７・・・信号補正部
１０８・・・入力画像
１０９・・・バックライト輝度設定値
１１０・・・バックライト輝度分布
１１１・・・補正画像
２０１、３０２・・・ＲＧＢ最大値検出部
２０２・・・透過率補正部
２０３・・・階調補正部
２０４・・・第２補正部
２０５・・・RGB最大値
２０６・・・RGB最大透過率
３０１・・・第１補正部
３０３・・・階調補正部
３０４・・・第２補正部
３０５・・・補正透過率
３０６・・・RGB最大値
【図１】
2010164851.tif 000017
【図２】
2010164851.tif 000018
【図３】
2010164851.tif 000019
【図４】
2010164851.tif 000020
【図５】
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【図６】
2010164851.tif 000022
【図７】
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【図８】
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【図９】
2010164851.tif 000025