(57)【要約】【課題】視野角に応じた色変化が目立ちやすい肌色について、視野角に応じた色変化を抑えて映像品位を向上させるとともに、省電力化を図る。【解決手段】表示装置は、液晶パネルを照明する光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する。表示装置では、液晶パネルに表示する映像の視野角変化度を映像信号の輝度に応じて予め検出して記憶しておく。肌色検出部１８は、映像信号から肌色を検出し、映像信号の画面ごとに輝度に応じた肌色の分布を生成し、その肌色の分布に対して、輝度に応じた視野角変化度を掛け合わせることで、肌色の分布の視野角による変化量を生成する。ディストーションモジュール５は、肌色の分布の視野角による変化量の総量に基づいて光源の発光輝度とゲインとを制御する。【選択図】図１
2010085524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する光源とを有し、前記光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、
前記液晶パネルに表示する映像の視野角変化度を映像信号の輝度に応じて予め検出して前記表示装置が備える記憶手段に記憶しておき、
該表示装置は、映像信号から予め定められた条件に基づく肌色を検出し、映像信号の画面ごとに輝度に応じた肌色の分布を生成する肌色検出部を有し、
該肌色検出部で検出された輝度に応じた肌色の分布に対して、前記輝度に応じた視野角変化度を掛け合わせることで、前記肌色の分布の視野角による変化量を生成し、該変化量の総量に基づいて前記光源の発光輝度と、前記ゲインとを制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、入力映像信号の輝度値のヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、
予め設定された前記液晶パネルの目標コントラストを使用し、前記入力映像信号のヒストグラムにおいて、前記目標コントラストのときに前記液晶パネルで表示可能な入力映像信号の映像輝度範囲のうち、前記光源の特定の発光輝度レベルにおいて表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価値を得る処理を、選択可能な前記光源の発光輝度レベルについて実行する評価値算出部とを有し、
前記肌色の分布の視野角による変化量の総量と、前記評価値算出部で算出した評価値とに基づいて、前記映像信号のゲインを制御することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、前記光源に設定可能な発光輝度レベルと、前記輝度レベル設定部で設定した前記参照用の発光輝度レベルとを用いて、映像信号に設定可能なゲインを計算するゲイン計算部と、
前記肌色の分布の視野角による変化量の総量と、前記映像信号に設定可能なゲインとの関係を計算する肌色変化量／ゲイン計算部と、
前記評価値と該評価値に算出に用いた発光輝度レベルによって計算されるゲインとの関係を計算する評価値／ゲイン算出部と、
前記ゲインに応じた肌色の分布の視野角による変化の総量と、前記ゲインに応じた前記評価値とにそれぞれ係数を掛けて、ゲインごとに足し合わせることで前記映像信号に設定するゲインを選択するための劣化特性を生成し、前記劣化特性が最も小さいゲインを選択し、選択したゲインにより映像信号を伸張するとともに、該選択したゲインに相当する発光輝度レベルを用いて前記光源の発光輝度を制御することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、より詳細には、斜め方向から画面を観察した場合の表示品質を向上させた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを用いた表示装置は、液晶の分子配向を電圧印加によって変更することで、入射光に複屈折変化を与えて明暗やカラー表示を得るという原理に基づいている。この原理により、液晶パネルの光透過率は、本質的に視野角に依存して変化するため、画面の表示品質もまた、視野角に依存して変化することが避けられない。
例えば、液晶表示装置の画面を正面から観察した際には特に問題がなくても、斜め方向から画面を観察した場合には、画面が不鮮明に見える現象や、黒が茶色に見える黒つぶれ現象や、あるいは白が過剰に見えるいわゆる白浮き現象など、ユーザの視認性を損ねるさまざまな問題が発生していた。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されているように、液晶パネルの画面を斜めから観察した場合には、液晶パネルを正面から観察した場合よりも黒浮きが発生し、コントラストが低下することが知られている。特許文献１では、入力映像信号を高い階調に対応する第１フィールドと、低い階調に対応する第２フィールドとに変換し、オーバードライブ部によって、入力映像信号の同じ空間位置において階調時間変化が生じた場合には、第１フィールドまたは第２フィールドのいずれか一方又は両方の信号に対して液晶の応答に応じたレベルを修正するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２では、液晶パネルの１画素を複数に分割して１つの階調を複数の階調により表示し、視野角を改善するようにしている。ここでは、視野角が悪い階調の映像信号を他の階調に振り分けることにより視野角を改善するようにしている。
【０００５】
一方、表示装置の映像品位を高めることを目的として、入力映像信号の輝度レベルに応じて入力映像信号のゲインを上げる技術が種々提案されている。
例えば特許文献３には、 デジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて補正した際のガンマ補正特性に起因して生ずるダイナミックレンジの問題を解消することを目的とした液晶表示装置が開示されている。ここでは、デジタル画像データをデジタルガンマ補正回路にて補正して、液晶表示部の印加電圧−透過率特性に適したデジタル画像データとする。そしてそのデジタル画像データをＤＡ変換し、ゲインを与えて表示している。このときガンマ補正回路への入力デジタル画像データの階調値が最大であり、かつ、ガンマ補正回路からの出力デジタル画像データの階調値が最大値よりも小さいときに、増幅器での増幅率を変更して、表示画像のダイナミックレンジを拡げている。
【０００６】
また、最近では、液晶表示装置において入力映像信号のゲインを行うだけではなく、入力映像信号のゲインと連動してバックライト光源の輝度を変調させることにより、消費電力を低減させるとともによりコントラスト感を高める技術が提案されている。
例えば、特許文献４，５には、映像信号のヒストグラムが表示可能帯域の所定比率以下である場合（輝度分布が暗い場合）に、バックライトの輝度を落とすとともに入力映像信号のゲインを上げて、映像表示輝度を保ちながらコントラスト感の向上を図る技術が示されている。特に特許文献３では、入力映像信号のゲインを上げたことによる白つぶれを生じさせないようにするために、高階調領域に対して非線形の補正を行うことが示されている。
【特許文献１】特開２００６−３４９９５２号公報
【特許文献２】特開２００４−６２１４６号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９９２２号公報
【特許文献４】特開２００６−２７６６７７号公報
【特許文献５】米国特許出願公開２００６／０２７４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液晶パネルを用いた表示装置においては、上記のように視野角により映像コントラストや色味が変化する。特に、表示画面に肌色がある場合には、その視野角による変化が視聴者に分かりやすく、特に画面上で肌色の占める割合が大きい場合には、視聴者にとってその映像品位の変化が大変気になる。このような視野角に依存して画面が変化する現象は、映像信号の輝度（階調）が中間レベルにあるとき最も顕著に現れる。
例えば、特許文献２のような技術では、視野角改善が不十分であり、特に肌色が視野角を変えたときに色度変化が目立つ。
【０００８】
また、入力映像信号のゲインと連動してバックライト光源の輝度を変調させることにより、消費電力を低減させるとともによりコントラスト感を高めるようにした技術においては、ゲインを制御するため、入力映像信号をそのまま表示するよりも視野角が改善されるシーンもあるが、逆に視野角が劣化してしまうシーンもある。つまり、ゲインと連動してバックライト光源の輝度を変調させる従来の制御は、視野角を意図したものではないため、肌色を主とする視野角改善に確実に寄与するものではなかった。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、視野角に応じた色変化が目立ちやすい肌色について、視野角に応じた色変化を抑えて映像品位を向上させるとともに、省電力化を図ることができるようにした表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、液晶パネルを照射する光源とを有し、光源の発光輝度と、映像信号のゲインとを連動して設定する表示装置において、液晶パネルに表示する映像の視野角変化度を映像信号の輝度に応じて予め検出して表示装置が備える記憶手段に記憶しておき、表示装置は、映像信号から予め定められた条件に基づく肌色を検出し、映像信号の画面ごとに輝度に応じた肌色の分布を生成する肌色検出部を有し、肌色検出部で検出された輝度に応じた肌色の分布に対して、輝度に応じた視野角変化度を掛け合わせることで、肌色の分布の視野角による変化量を生成し、変化量の総量に基づいて光源の発光輝度と、ゲインとを制御することを特徴としたものである。
【００１１】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、入力映像信号の輝度値のヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、予め設定された液晶パネルの目標コントラストを使用し、入力映像信号のヒストグラムにおいて、目標コントラストのときに液晶パネルで表示可能な入力映像信号の映像輝度範囲のうち、光源の特定の発光輝度レベルにおいて表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価値を得る処理を、選択可能な光源の発光輝度レベルについて実行する評価値算出部とを有し、肌色の分布の視野角による変化量の総量と、評価値算出部で算出した評価値とに基づいて、映像信号のゲインを制御することを特徴としたものである。
【００１２】
第３の技術手段は、第２の技術手段において、光源に設定可能な発光輝度レベルと、輝度レベル設定部で設定した参照用の発光輝度レベルとを用いて、映像信号に設定可能なゲインを計算するゲイン計算部と、肌色の分布の視野角による変化量の総量と、映像信号に設定可能なゲインとの関係を計算する肌色変化量／ゲイン計算部と、評価値と該評価値に算出に用いた発光輝度レベルによって計算されるゲインとの関係を計算する評価値／ゲイン算出部と、ゲインに応じた肌色の分布の視野角による変化の総量と、ゲインに応じた前記評価値とにそれぞれ係数を掛けて、ゲインごとに足し合わせることで前記映像信号に設定するゲインを選択するための劣化特性を生成し、劣化特性が最も小さいゲインを選択し、選択したゲインにより映像信号を伸張するとともに、選択したゲインに相当する発光輝度レベルを用いて光源の発光輝度を制御することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、視野角に応じた色変化が目立ちやすい肌色について、視野角に応じた色変化を抑えて映像品位を向上させるとともに、省電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の表示装置に係る好適な実施の形態について説明する。以下に説明する本発明に係る実施形態は、光源としてのバックライトを備えた映像表示装置において、入力映像信号の映像特徴量に応じて入力映像信号の増幅の度合い（ゲイン）を調整するもので、このときに、目標コントラスト（ターゲットＣＲ）を設定し、バックライト光源の発光輝度の制御とゲインの制御によりそのターゲットＣＲに近づけるように映像表現を行う。このような映像信号とバックライトの輝度変調処理を本明細書ではアドバンスト輝度変調処理とする。
【００１５】
また、本発明に係る実施形態の特徴として、ターゲットＣＲに近づける映像表現を行う際に、視野角の変化により映像品位の低下が目立つ肌色の分布を画面内から検出する。そして、検出した肌色の分布に対して、液晶パネル特有の肌色の視野角特性を使用して重みを付ける。そして、この重み付けした肌色分布をゲイン毎に積算して、ゲインを変えたときの肌色重みの変化を演算し、この肌色の重みの変化を考慮した評価を行ってゲインとバックライトの発光輝度とを設定させるようにする。これにより、肌色の視野角特性を損なうことなく映像品位を向上させるとともに、省電力化を図るようにしている。この処理の詳細は以下に述べることとする。
【００１６】
〈本発明に係る輝度変調処理の概要〉
表示装置から発せられる光量は、表示する映像信号のレベルを忠実に再現するのが理想である。つまり、黒画面を表示する場合、画面から発せられる光量は理想的には０でなければならない。しかし、現実の液晶表示装置では、若干の光漏れがあり、黒画面を表示する場合にも黒ではなくグレー表示となる。
【００１７】
表示装置の重要な性能の一つとしてコントラスト比（以下ＣＲともいう）がある。表示装置において、ＣＲは表示パネル上の最大輝度と最小輝度の比である。液晶表示装置の場合、最大輝度は光源の最大発光輝度で決まり、最小輝度は黒表示時の光漏れ量によって決まる。よって、光源の発光輝度が一定の場合、同一の液晶パネルにおいてコントラスト比は一定となる。
【００１８】
図１は、ＣＲが３０００と６０００の液晶パネルについて、入力階調（映像信号レベル）と液晶パネル上での輝度値との関係を示すグラフである。最大輝度は共に同じ４５０ｃｄであるが、入力階調（画素値）０での液晶パネル上の表示輝度（最小輝度）はＣＲ３０００の場合に０．１５ｃｄ、ＣＲ６０００の場合に０．０７５ｃｄとなり、２倍の差がある。
【００１９】
ここで、ＣＲ３０００の液晶パネル使用時に光源の発光輝度を５０％まで下げるとともにゲイン設定で入力映像信号を所定量増幅させると、入力映像信号の画素値と液晶パネルの表示輝度値との関係は、図１において点線で示すような関係となり、画素値０〜１２８においてはＣＲ６０００の液晶パネルに近い輝度表現をさせることが可能になる。しかしながら、画素値１２８より大きい映像は階調表現できず、いわゆる白つぶれを起こすことになる。従って、入力映像信号の特徴量に応じてバックライトの発光輝度の調節と、ゲイン設定を行う必要がある。
【００２０】
例えば、入力映像信号の輝度のヒストグラムが画素値１２８以下の輝度分布を示す場合に、上述の図１で示すようにバックライトの輝度を５０％まで下げるとともにゲイン設定で所定入力映像信号を所定量増幅させるような制御を行うようにすればよい。このように入力映像信号の特徴量に応じてバックライトの発光輝度の制御及びゲイン設定を行うことにより、コントラスト感を高めることができると同時にバックライトの発光輝度を下げることによる省電力化を図ることが可能になる。
【００２１】
上記では入力映像信号の輝度のヒストグラムが画素値１２８以下の輝度分布を示す場合を例に挙げ説明したが、上記の例以外でも、例えば、映像中の白部分が極めて少ない場合には、白部分の重視度を下げ、黒表現の向上を同様にして図ることができる。このとき、重視しない部分の白つぶれは無視してもよいし、ターゲットＣＲを実現させるゲイン設定によっても白つぶれが緩和できるように、白側領域でのゲインを決めるようにしてもよい。また、特に本発明に係る実施形態では、ターゲットＣＲを実現させるための映像特徴量の評価に際して、映像の肌色を検出してその肌色の重みを評価に加味することによって、肌色の視野角特性を考慮したゲイン設定を行うようにしている。
【００２２】
また、本発明に係る輝度変調処理では、省電力化を図るために、後述するように映像信号から得た映像のＡＰＬ等の特徴量に応じて動的に光源の発光輝度を抑える処理も併せて実行する。
つまり、ゲイン設定及びバックライト光源の発光輝度レベルを設定するための参照用の発光輝度レベルをまず映像特徴量（ＡＰＬ，ピーク（最大輝度値），ヒストグラム情報等）に応じて設定し、省電力化を図ると共に、参照用の発光輝度レベルに対して、さらに上述のごときコントラスト感を出すための処理（すなわち発光輝度レベルを参照用の発光輝度レベル以下の適切な値に設定する）を実行して、ＣＲ向上及び更なる省電力化を図り、その処理と連動させて映像信号のゲインを設定して、視覚上の輝度を保つようにする。
【００２３】
〈本発明に係る輝度変調処理を行う液晶表示装置のシステム構成例〉
図２は、本発明に係る表示装置のシステム構成例を示すブロック図である。図２で例示する液晶表示装置は、スケーリング部１、Ｙヒストグラム検出部２、ＡＰＬ検出部３、ＢＬ（バックライト）輝度レベル設定部８、ＣＰＵ（Central Processing Unit）／ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）１１、ＢＬ調光部１２、画質補正部１４、ＲＧＢγ／ＷＢ（White Balance）調整部１５、及びＦＲＣ（Frame Rate Control）部１６を備える。
【００２４】
図２で例示する表示装置は、さらに本発明に係る輝度変調処理の主な部分を実行するアドバンスト輝度変調部２０を備える。アドバンスト輝度変調部２０は、ヒストグラムストレッチング部４、ディストーションモジュール５、シーンチェンジ検出部６、第１のテンポラリフィルタ７、第２のテンポラリフィルタ９、可変ディレイ１０、コンフィグレーションデザイン部１３、及び肌色検出部１８を有する。
【００２５】
なお、上述したように、本発明に係る輝度変調処理は、ＡＰＬ等の特徴量に応じた動的な光源の発光輝度制御を行うだけでなく、その映像特徴量の所定の条件により決定される光源の参照用の発光輝度レベルＢＬrefに対しさらにコントラスト感を出すような発光輝度レベルＢＬreducedを選択し、且つ、肌色検出結果を考慮して映像信号のゲインも設定するという進化した輝度変調処理である。そのため、この処理を実行する部位を「アドバンスト」輝度変調部２０と呼んでいる。
【００２６】
まず、図２の表示装置における各ブロックの概要について説明する。映像出力部１７は、映像信号による映像を表示する液晶パネルと、映像信号を液晶パネル駆動のための信号に変換し液晶パネルに出力する液晶制御回路とを有する。その詳細は後述するが、映像信号は、アドバンスト輝度変調部２０で設定されたゲインを用いて変換された後、この映像出力部１７に入力される。つまり、本発明に係る輝度変調処理においては、この映像出力部１７で表示すべき映像を示す映像信号が処理対象となる。ゲイン及びその設定については後述する。
【００２７】
ＢＬ調整部１２は、蛍光管で構成されるランプと、そのランプを駆動するランプ駆動回路とを有し、液晶パネルを背面や側面から照射する光源（バックライト光源、或いは単にバックライトともいう）を構成する。本発明に係る輝度変調処理においては、このランプが発光輝度制御の対象となる。
【００２８】
ＢＬ調整部１２は、ＣＰＵ／ＣＰＬＤ１１で制御される。ＣＰＵ／ＣＰＬＤ１１は、アドバンスト輝度変調部２０から出力された発光輝度レベルＢＬreducedを示す信号（例えばデューティ信号）に従って、ＢＬ調整部１２のランプ駆動回路（例えばインバータ回路）で実際に調光するための信号（例えばパルス幅変調等の駆動に適した信号）に変換して、ＢＬ調整部１２へ出力する。バックライト調光値を実際のバックライト調光のための信号に変換するものである。また、ランプとしては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されるものや、ＬＥＤと蛍光管の組み合わせで構成されるものを採用してもよく、同時にそれに対応したランプ駆動回路を設けておけばよい。
【００２９】
映像出力部１７へ出力する映像信号の処理、並びにＣＰＵ／ＣＰＬＤ１１を介してＢＬ調整部１２の制御を行う部位が、スケーリング部１、Ｙヒストグラム検出部２、ＡＰＬ検出部３、ＢＬ輝度レベル設定部８、画質補正部１４、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５、ＦＲＣ部１６、及びアドバンスト輝度変調部２０である。
【００３０】
まず、スケーリング部１は、液晶パネルの解像度等に応じて、入力された映像信号（入力映像信号）が示す映像フレームの画素数、或いはその映像フレームのアスペクト比を、演算により変更する。
【００３１】
ここで、入力映像信号としては、例えば放送波として受信した映像信号を復調した信号、通信ネットワーク経由で受信した映像信号、内部記憶装置に記憶された映像信号を読み出した信号、各種レコーダや各種プレーヤやチューナ機器といった外部機器から受信した映像信号などが該当し、或いはそれら映像信号に対して各種映像処理を施した後の映像信号が該当する。図示しないが、図２の表示装置は、このような映像信号のいずれかを取得可能なように構成しておけばよい。
【００３２】
画質補正部１４は、スケーリング部１から出力された映像信号に対し、ユーザ設定等により、映像のコントラストや色味等を変更する。
ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、画質補正部１４から出力された映像信号に対し、映像のγ、ＷＢ（ホワイトバランス）／ＣＴ（色温度）等の調整を行う。さらに、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、アドバンスト輝度変調部２０（実際にはコンフィグレーションデザイン部１３）からのゲイン設定信号によって信号のゲインを変更する。
【００３３】
ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５ではそのゲインに基づき映像信号の変換が施され、後述するようなアドバンスト輝度変調部２０で発光輝度レベルを低下させる制御に対して輝度低下分をゲインによって補償する。またこのゲインは、入力映像信号の肌色分布が考慮されているため、肌色の視野角変化を抑制するゲイン設定が行われる。
【００３４】
アドバンスト輝度変調部２０からのゲイン設定信号は、上述の液晶パネルへ出力すべき映像信号の画素値（映像信号レベル）を変換するための変換係数を示す信号である。このゲイン設定信号は、以下の例で示すように各映像信号レベル（この例では０〜２５５の値）に乗算するための共通の１つの変換係数とし、後述するようにゲインすることで頭打ちとなる映像信号レベルの範囲などに基づいて得た或る映像信号レベルの範囲に対しては、ゲインをＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で補正してもよい。
【００３５】
ＦＲＣ部１６は、フレームレートコンバータであり、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５から出力された調整後の映像信号に対し、映像の動きベクトルを検出し補完映像を生成することによって、通常６０Ｈｚの表示周波数から１２０Ｈｚの表示周波数に変換するものである。勿論、ＦＲＣ部１６での処理対象の表示周波数や処理後の表示周波数はこれに限ったものではない。図２の例では、映像出力部１７の液晶駆動回路は、ＦＲＣ部１６から出力された映像信号を液晶パネル駆動のための信号に変換し、液晶パネルに出力することになる。
【００３６】
Ｙヒストグラム検出部２は、映像フレームを画素単位等に分割し、各画素の輝度値の発生頻度を表したヒストグラムを生成する。Ｙヒストグラム検出部２で生成されたヒストグラムは、例えば輝度値（Ｙ）０〜２５５のそれぞれに対して頻度の値を持つ。ＡＰＬ検出部３は、映像信号の平均輝度レベルを、映像フレーム毎に算出する。ＡＰＬ検出部３で算出される値としては、全画面で黒の場合には０％を示す値となり、全画面で白の場合には１００％を示す値となる。
【００３７】
ヒストグラムストレッチング部４は、Ｙヒストグラム検出部２で生成されたヒストグラムから、アドバンスト輝度変調部２０で使用する範囲を設定する。例えば、ディストーションモジュール５が最小値０〜最大値２５５で演算を実行するモジュールであり、且つ入力映像信号が元々最小値１０〜最大値２３５の値をとるような信号であった場合を想定する。このような場合には、ヒストグラムストレッチング部４は、ディストーションモジュール５での演算に合わせるために、最小値１０〜最大値２３５のそれぞれに対する頻度値を、最小値０〜最大値２５５のそれぞれに対する頻度値に当てはめるように引き伸ばすものである。
【００３８】
ディストーションモジュール５は、ヒストグラムストレッチング部４から入力されたヒストグラムと、後述するＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値ともいう）ＢＬrefと、肌色検出部１８で検出された肌色の分布とから、実際に設定する発光輝度レベル（バックライト値ともいう）ＢＬreduced、すなわちバックライトの制御に使用する発光輝度レベルを選択（決定）する。選択は、予め定められた複数の発光輝度レベルの中からＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用発光輝度レベルＢＬrefを超えない範囲で行う。また、ここでは、ターゲットＣＲをもつ液晶パネルにより近い表示映像を実現できるバックライト値ＢＬreducedを選択する。ターゲットＣＲ等のディストーションパラメータは図示しないメインＣＰＵから設定すればよい。
【００３９】
シーンチェンジ検出部６では、１フレーム前のヒストグラムと現ヒストグラムの変化の程度からシーンチェンジの有無を検出する。例えば、各輝度値の頻度変化の累計値を算出し、特定の値よりも大きかった場合には場面が変わったと判定する。
【００４０】
第１のテンポラリフィルタ７は、ディストーションモジュール５で選択された上述の実際に設定する発光輝度レベルＢＬreducedが急激に変化した場合に生じる、視覚上の違和感を防止するために設けられたものであり、発光輝度レベルＢＬreducedの変化量を時間的に緩慢なものにした後、実際に設定する発光輝度レベルＢＬreducedとして後段に出力する。また、シーンチェンジ時には、緩慢な発光輝度レベルＢＬreducedの変化を施すと返って違和感を持つため、シーンチェンジ検出部６によるシーンチェンジ検出信号により、第１のテンポラリフィルタ７の値を変え、比較的早い変化ができるようにする。
【００４１】
ＢＬ輝度レベル設定部８は、ＡＰＬ検出部３から出力されたＡＰＬ値もしくはＹヒストグラム検出部２から出力されたヒストグラム情報などの映像特徴量、および図示しないメインＣＰＵから出力されたＯＰＣ（Optical Picture Control；明るさセンサともいう）の値やユーザ設定値などを参照して、バックライトの発光輝度レベルの最大値を決定する。例えば、ＡＰＬが高い場合にはバックライトの発光輝度レベルの最大値を低い値とすることで、眩しさを感じない映像とすることができる。このバックライトの発光輝度レベルの最大値が、アドバンスト輝度変調部２０で実行されるアドバンスト輝度変調の参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値）ＢＬrefとなる。
【００４２】
参照用の発光輝度レベルＢＬrefを決定するための映像特徴量としては、上述のようにＡＰＬやヒストグラム情報を用いることができ、実施形態に応じて使用する特徴量が選択される。ヒストグラム情報には、映像のピーク値（最大輝度値）や、最大輝度より小さい所定輝度の間に含まれる映像信号の割合などが使用される。
【００４３】
なお、ディストーションモジュール５での選択が、ＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用発光輝度レベルＢＬrefを超えない範囲で行われることから、ＢＬ輝度レベル設定部８では、参照用発光輝度レベルＢＬrefとしてバックライトの発光輝度レベルの最大値が設定されると説明している。また、図２の例では、第２のテンポラリフィルタ９を経由した参照用発光輝度レベルをＢＬrefとしている。
【００４４】
第２のテンポラリフィルタ９は、第１のテンポラリフィルタ７と同等の機能を持つフィルタである。概略を説明すると、ＡＰＬが急激に変化し、且つその変化がディストーションモジュール５での選択に影響を与えないような場合に、第１のテンポラリフィルタ７から出力される発光輝度レベルＢＬreducedはその時間的変化が緩和されている。しかし、ゲイン設定はＢＬ輝度レベル設定部８から出力された参照用発光輝度レベルを元に計算するため、ゲインが変化してしまい、液晶パネル上の表示輝度が急激に変化してしまう。このような表示輝度の急激な変化を無くす或いは緩和するために、第２のテンポラリフィルタ９を設けている。
【００４５】
可変ディレイ１０は、映像出力部１７での映像出力とＢＬ調光部１２でのバックライト調光とのタイミングを取るための遅延部である。バックライト調光は、調光値が決定すれば比較的少ない処理後、バックライト輝度制御が行われる。それに対して、映像信号はアドバンスト輝度変調で映像のゲインが決定し、映像信号の輝度レベルを変更した後もＦＲＣ部１６でのフレームレート制御や、液晶制御回路でのパネル制御信号への変換など、多くの処理が行われるため、時間的な遅延が発生する。そうすると、本来同時におこなわれるべきバックライト調光制御と映像のゲイン制御のタイミングがずれてしまい、バックライトと映像のバランスが崩れてしまうことになる。そこで、可変ディレイ１０によってバックライト調光をあえて遅らせ、バックライト調光制御と映像のゲイン制御のタイミングを合わせるものである。
【００４６】
コンフィグレーションデザイン部１３は、ＢＬ輝度レベル設定部８で決定された参照用発光輝度レベルＢＬrefとディストーションモジュール５によって選択された発光輝度レベルＢＬreducedとに基づき、映像信号のゲインを計算する。
【００４７】
〈本発明に係る輝度変調処理を実行する主要ブロックの説明〉
図２の表示装置における主要ブロックとして、ＢＬ輝度レベル設定部８、コンフィグレーションデザイン部１３、肌色検出部１８をこの順序で説明する。
【００４８】
《ＢＬ輝度レベル設定部８》
ＢＬ輝度レベル設定部８には、ＡＰＬ検出部３で検出された映像信号のＡＰＬが入力されるとともに、周囲の明るさ（周囲の照度）を測定する図示しない明るさセンサの検出情報に基づく制御信号、及び液晶パネルの明るさを設定するユーザ設定に基づく制御信号が入力される。また、映像特徴量として、映像信号を仮に伸張したときに表現できない頻度、あるいは映像信号の最小輝度及び最大輝度などの情報を使用する場合には、ヒストグラム検出部２から、映像信号の画面単位（フレーム単位）で必要とするこれら情報（ヒストグラム情報とする）が入力される。また、ＡＰＬとヒストグラム情報の両方を使用する場合には、それぞれの情報がＢＬ輝度レベル設定部８に入力される。
【００４９】
そして、ＢＬ輝度レベル設定部８ではこれらの制御信号とＡＰＬとに基づいて、参照用発光輝度レベルＢＬrefを出力する。より具体的には、画面単位（フレーム単位）で変化する入力映像信号のＡＰＬに応じて、バックライト輝度を動的に調整する方式を適用し、これにより得られた発光輝度レベルを参照用発光輝度レベルＢＬrefとして出力する。
【００５０】
参照用発光輝度レベルＢＬrefの生成には、ＢＬ輝度レベル設定部８に保持されている輝度制御テーブル（ルックアップテーブル）が用いられる。輝度制御テーブルは、入力映像信号の映像特徴量（ここではＡＰＬ）に応じたバックライトの発光輝度レベルの関係、すなわち輝度制御特性を定めるものである。そして予め選択可能な複数の輝度制御テーブルを用意し、ＢＬ輝度レベル設定部８が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）等のテーブル格納メモリに保持させておく。
【００５１】
液晶表示装置周囲の明るさを測定する明るさセンサには、例えばフォトダイオードが適用される。明るさセンサは、検出した周囲光に応じた直流電圧信号を生成し、図示しないメインＣＰＵに出力する。メインＣＰＵは、周囲光に応じた直流電圧信号に応じて輝度制御テーブルを選択する制御信号をＢＬ輝度レベル設定部８に出力する。
【００５２】
さらに、メインＣＰＵは、液晶パネルの明るさを設定するユーザ設定に基づく制御信号として、輝度制御テーブルの輝度制御値を調整するための輝度調整係数を出力する。輝度調整係数は、ユーザ操作に応じて画面全体の明るさ設定を行うために使用される。例えば、表示装置が保持するメニュー画面には、画面の明るさ調整項目が設定されている。ユーザは、その設定項目を操作することによって、任意の画面明るさを設定することができる。メインＣＰＵは、その明るさ設定を認識し、設定された明るさに従ってＢＬ輝度レベル設定部８に輝度調整係数を出力する。
【００５３】
ＢＬ輝度レベル設定部８では、明るさセンサの検出情報に従ってメインＣＰＵから出力された制御信号により、テーブルＮｏを指定して輝度制御テーブルを選択する。若しくは選択する輝度制御テーブルを演算によって生成するようにしてもよい。そして、選択した輝度制御テーブルの輝度変換値に対して、ユーザ設定に基づく制御信号として得た輝度調整係数を乗算し、輝度制御テーブルの輝度制御特性の傾きを変化させ、最終的に、参照用発光輝度レベルＢＬrefの生成に使用する輝度制御テーブルを決定する。そして、ＢＬ輝度レベル設定部８は、決定した輝度制御テーブルの輝度制御特性を使用し、ＡＰＬ検出部３から出力されたＡＰＬに応じて参照用発光輝度レベルＢＬrefを生成して出力する。
【００５４】
輝度制御テーブルは、上述したように、入力映像信号の特徴量であるＡＰＬとバックライトの発光輝度レベルとの関係を定めるものであって、例えば、ＡＰＬが大きいときにはバックライトの発光輝度レベルが小さくなるように設定することで、高輝度の映像のときに眩しさを感じないようにバックライトの発光輝度を抑えるようにしている。輝度制御テーブルの輝度制御特性に従って、映像信号のＡＰＬの変化に応じて発光輝度レベルＢＬrefが動的に変化する。本発明においては、輝度制御テーブルにおける輝度制御特性については特に限定されるものではなく、入力映像信号の特徴量に応じてバックライトの発光輝度レベルを動的に変化させる特性を規定するものを適宜適用することができる。
【００５５】
このようにしてＢＬ輝度レベル設定部８から出力された参照用発光輝度レベルＢＬrefは、第１のテンポラリフィルタ７の作用で遅延された後、コンフィグレーションデザイン部１３に入力し、映像ゲインの演算に使用されるとともに、ディストーションモジュール５に入力して、ヒストグラムに応じた発光輝度レベルＢＬreducedの決定に使用される。
【００５６】
図３は、図２の表示装置におけるディストーションモジュールで実行される評価値の演算処理例を説明するための図である。図３において、ｈ１は映像信号のＹヒストグラムを示している。ここで横軸は映像信号の入力階調（映像信号としてとりうる画素値、又は映像信号レベルともいう）を示し、縦軸は各映像信号レベルの頻度を示している。
【００５７】
このような映像のヒストグラムｈ１に対して、使用する液晶パネルにおいてバックライトの発光輝度レベルが１００％の時に表示可能な映像輝度範囲をＡとする。また、ターゲットＣＲの液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲をＢとする。また、ディストーションモジュール５で選択可能な発光輝度レベルのうち、ある特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲をＣとする。そして、ヒストグラムｈ１において、映像輝度範囲Ｃの両側で映像輝度範囲Ｂと重なる部分が、ディストーションとして数値化を行う部分であり、評価値算出部分である。この評価値算出部分のうち、低輝度部分をＤ１、高輝度部分をＤ２とする。
【００５８】
評価値（ディストーション；Distortion）は、選択可能な発光輝度レベルに対して、頻度と重み付けによって下式（１）によって算出する。
Distortion＝Σ｛（映像輝度範囲Ｄ１＋Ｄ２の頻度）×（距離重み）｝・・・（１）
【００５９】
重みとしては、評価値算出対象となる発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲Ｃから遠ざかる程大きくする距離重みを用いる。ここでは、低輝度部分Ｄ１の距離重みをＥ１、高輝度部分Ｄ２の距離重みをＥ２とする。従って、同じ頻度値であっても、表現できる範囲から遠いほうが、評価値は大きくなる。これは表現できる範囲から遠いほうが、映像として表現できない影響が大きいためである。頻度と重み付けによって算出した値はＦ１（低輝度部分）、Ｆ２（高輝度部分）である。評価値はＦ１とＦ２の面積（累計）を合計した値となる。
【００６０】
ディストーションモジュール５では、各発光輝度レベルに対して評価値を算出し、後述する手法によって評価値とゲインとの関係を算出する。また肌色検出部１８で検出された肌色の分布から液晶パネルの視野角特性に応じた肌色劣化度を算出し、肌色劣化度の合計とゲインとの関係、及び評価値とゲインとの関係から、バックライトに設定すべき発光輝度レベルＢＬreducedを選択する。発光輝度レベルＢＬreducedは、この後、コンフィグレーションデザイン部１３に出力され、映像信号に適用するゲインが決定される。
上記の発光輝度レベルＢＬreducedとして選択する際、ディストーションモジュール５では、ＢＬ輝度レベル設定部８で設定され、第２のテンポラリフィルタ９によって緩和された発光輝度レベルＢＬrefを越えない範囲で、発光輝度レベルＢＬreducedを選択する。
【００６１】
このような評価値の算出は、ディストーションモジュール５で、選択可能な発光輝度レベルの全てについて行うことが理想である。しかし、処理時間等の制限があるため、選択可能な発光輝度レベルの輝度制御範囲を均等に分け、例えば１０％程度毎の発光輝度レベルについて算出すればよい。
【００６２】
つまり、上式（１）の特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲をＣとして、選択可能な発光輝度レベルを順次適用し、発光輝度レベルごとに評価値を算出する。そして算出した評価値とゲインとの関係を算出する。
評価値は、発光輝度レベルに応じて定まるものである。また、特定の発光輝度レベルを設定したときのゲインの値は、バックライトに設定する発光輝度レベルをＢＬreducedとするとき、
Ｇ＝ＣＶreduced／ＣＶref＝（ＢＬref／ＢＬreduced）１／γ・・・（４）
によって計算される。
【００６３】
上記の参照用の発光輝度レベルＢＬrefと、バックライトに設定する発光輝度レベルＢＬreducedとによるゲイン計算について説明する。ゲインをかけた画素値をＣＶreduced とするとき、発光輝度レベルを低下させたときの画面の明るさ（液晶パネルでの表示輝度）は、ＢＬreduced（ＣＶreduced／２５５）γである。一方で、参照用発光輝度レベルＢＬrefでバックライトを制御したときの画面の明るさは、ＢＬref（ＣＶref／２５５）γとなる。これらの値を等しくさせ、発光輝度レベルＢＬreducedによって生じるバックライトの発光輝度の低下分を補償するように、画素値を決定すればよい。つまり、下式（３）を満たすようなゲインを演算する。
Ｙ＝ＢＬreduced（ＣＶreduced／２５５）γ＝ＢＬref（ＣＶref／２５５）γ・・・（３）
【００６４】
従って、このときのゲイン（Ｇとする）は、下式（４）のようになる。例えば、参照用発光輝度レベルＢＬrefが１００％のときには、下式（５）のようになる。なお、ＢＬrefとＢＬreducedとの関係をルックアップテーブルとしてのＲＯＭなどに格納しておき、下式（４）の演算処理を高速に実行させることが好ましい。
【００６５】
Ｇ＝ＣＶreduced／ＣＶref＝（ＢＬref／ＢＬreduced）１／γ・・・（４）
Ｇ＝（１／ＢＬreduced）１／γ      ・・・（５）
【００６６】
ディストーションモジュール５では、バックライトで選択可能な発光輝度レベルごとに評価値を算出し、その発光輝度レベルと、ＢＬ輝度レベル設定部８で選択された発光輝度レベルＢＬrefとから、上記選択可能な発光輝度レベルごとにゲインを計算し、発光輝度レベルとゲインとの関係を得る。
【００６７】
さらにディストーションモジュール５では、肌色検出部１８で検出された肌色の分布に対して、液晶パネル特有の肌色の視野角による変化量を使用して重みを付けを行う。そして、この重み付けした肌色の分布をゲイン毎に積算して、ゲインを変えたときの肌色重みの変化を演算し、この肌色の重みの変化を考慮した評価を行ってＢＬreducedを選択する。
【００６８】
ディストーションモジュール５での評価値算出処理を、図４〜図７を参照し具体的な数値で説明する。図４は、本発明に係る表示装置における輝度変調処理の具体例を説明するための図で、映像ヒストグラムにおけるパネルＣＲとターゲットＣＲとの関係の一例を示す図である。ここでは、使用する液晶パネルのＣＲ（パネルＣＲ）が２０００、ターゲットＣＲが３５００、バックライトの輝度制御範囲が２０〜１００％で、バックライト輝度１００％のときの液晶パネルの最大輝度は４５０ｃｄとする。また、図４における各アルファベット記号は図３に準拠する。
【００６９】
この例において、使用する液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲Ａは、４５０ｃｄ〜０．２２５ｃｄである。また、目標とする液晶パネルの表示可能な映像輝度範囲Ｂは、４５０ｃｄ〜０．１２８ｃｄである。そして、各映像信号レベル０〜２５５に対する頻度を映像輝度範囲Ｂに合わせるように割り付ける。この場合、映像輝度範囲Ａと映像輝度範囲Ｂとの差は５デジット程度である。
【００７０】
ヒストグラムｈ１において、映像輝度範囲Ｂと映像輝度範囲Ａとの差の部分に映像があれば、バックライトの発光輝度レベルを下げることで、よりターゲットＣＲに近い輝度表現が可能になる。しかし、高輝度側にも映像が分布していると、バックライトの発光輝度レベルを下げることで表現できない部分が発生する。そこで、上述したように、評価値を算出する。
【００７１】
図５は、選択対象の一つである発光輝度レベル１００％のときの映像輝度範囲Ｃを示す図、図６は、選択対象の一つである発光輝度レベル７０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図、図７は、選択対象の一つである発光輝度レベル５０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。図５〜図７における各アルファベット記号は図３に準拠する。
【００７２】
図５で示したように、発光輝度レベルが１００％を示すものである場合、低輝度部分の評価値Ｆ１には或る程度の値があり、高輝度部分の評価値Ｆ２には値がない。また、図６で示したように、発光輝度レベルを７０％程度に下げた場合、低輝度部分の評価値Ｆ１及び高輝度部分の評価値Ｆ２ともに、低い値を持つ。また、図７で示したように、発光輝度レベルを５０％程度に下げた場合、低輝度部分の評価値Ｆ１には値がなく、高輝度部分の評価値Ｆ２には大きな値を持つ。図５〜図７で例示した各発光輝度レベルでの評価値算出結果の面積（累積）を比較してみると、発光輝度レベルが７０％のときが最も低い。このような処理によって、バックライトの発光輝度レベルに応じた評価値を算出することができる。
【００７３】
《コンフィグレーションデザイン部１３》
コンフィグレーションデザイン部１３は、ディストーションモジュール５で選択された発光輝度レベルＢＬreducedによってバックライトの発光輝度が低下したときに、画面上の輝度を上げるように、映像ゲインを調整する。
参照用の発光輝度レベルＢＬrefと、バックライトに設定する発光輝度レベルＢＬreducedとによるゲイン計算については、上述の式（４）により実行することができる。また、ディストーションモジュール５で計算されたゲインを使用して、ゲイン設定を行うようにしてもよい。
【００７４】
《肌色検出部１８》
図８は、液晶パネルにおける映像信号の入力階調と表示パネルの相対輝度との関係の一例を示す図である。ここでは、液晶パネルの視野角０°と６０°とにおいて、入力階調に応じた相対輝度がどの程度変化するかが示されている。入力階調は８ビット（２５６階調）で表現されている場合を示す。
【００７５】
図８に示すように、液晶パネルに対する視野角が大きくなると、同じ入力階調であっても相対輝度が増大する方向に変化する傾向があるが、特にその変化の傾向は中間階調（１２８付近）で最も大きくなる。視野角による変化が大きいほど、映像品の低下が顕著になるといえる。従って、入力階調を中間階調付近から遠ざけるようにすれば、視野角による品位の低下を抑制することができる。
【００７６】
図９〜図１０は、肌色を表示したときの視野角変化の一例を示す図である。この例では、肌色の一例として（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１６０，１１０，１００）の映像についてその輝度変化を示している。図９に示すように上記のＲＧＢ値をもつ映像の視野角による輝度差ｄ１〜ｄ３は、ＲＧＢ値が中間階調付近に分布しているため、大きなものとなっている。従って、このＲＧＢ値の肌色は、視野角による輝度変化が大きく、品位の低下が目立つ。
【００７７】
ここで図１０に示すように、映像信号の輝度を上げることにより視野角の影響を軽減させることができる。ここでは、図９に示すＲＧＢ値をもつ肌色に対して特定のゲイン（約１．５９）を付与し、ＲＧＢ値をそれぞれ（２５５，１７５，１５９）としたときの例を示している。このように、ＲＧＢ値を中間階調域から外すことにより、輝度差ｄ１〜ｄ３が小さくなり、視野角による変化が軽減される。
【００７８】
一方、肌色のＲＧＢ値によっては、ゲインをかけることによって逆に視野角変化が増大して映像品位の低下を招く場合もある。図１１〜図１２は、肌色を表示したときの視野角変化の他の例を示す図である。この例では、肌色の一例として（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１１０，８０，５０）の映像についてその輝度変化を示している。図１１に示すように上記のＲＧＢ値をもつ映像の視野角による輝度差ｄ１〜ｄ３は、ＲＧＢ値が低階調付近に分布しているため、それほど大きくない。
【００７９】
図１２は、ＲＧＢ値に対して特定のゲイン（約１．２７）を付与し、ＲＧＢ値をそれぞれ（１４０，１０２，６４）としたときの例を示している。この例では、ＲＧＢ値が中間階調域に上がってしまい、輝度差ｄ１〜ｄ３が大きくなって、視野角による変化が増大してしまう。
【００８０】
上記のような肌色の視野角変化を抑えて、最適な映像品位による映像表示を行うために、本実施形態の表示装置では、肌色検出部１８によって映像の肌色を検出し、その結果に基づいて視野角の劣化度を算出する。そしてその視野角の劣化度と、ディストーションモジュール５で得られるディストーションの値とを用いて、肌色の視野角変化を考慮した最も適切なゲイン、及びバックライトの発光輝度ＢＬreducedを選択できるようにする。
【００８１】
肌色検出部１８における処理をさらに具体的に説明する。肌色検出部１８は、入力映像信号から予め定められた条件に基づく肌色を検出し、映像信号の輝度に応じた肌色分布を生成する。また、肌色検出部１８では、液晶パネルの特性として予め測定された視野角変化度を用いて、その画面毎の肌色の分布の変化量の総量を生成し、ディストーションモジュール５に出力する。
【００８２】
例えば、文献「Journal of Electronic Imaging 15(4), 041203, Oct-Dec 2006」に記載されたDu-Shik Park, Youngshin kwak, Hyunwook Ok, Chang Yeong kimによる「Preferred Advanced Institute of Technology」には、肌色の信号の領域が示されている。図１３は、上記文献に示された肌色領域を示す図で、肌色Ｓ１は、信号ＣｂＣｒの一定領域内に存在している。肌色検出部１８では、例えばこのような色差Ｃｂ，Ｃｒにより定義された領域に加えて、輝度Ｙを加味した肌色検出を行う。
【００８３】
図１４は、Ｙ，Ｃｂ、Ｃｒにおける肌色領域を示す図である。上記図１３に示したようなＣｂ，Ｃｒの空間における肌色の領域を、輝度Ｙを加味したＹ，Ｃｂ，Ｃｒ空間で表すと、図１４に示すような楕円柱形状の領域Ｓ２（点線で示す領域）となる。Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒにおける中心座標部分は白である。そして肌色領域Ｓ２の楕円柱の中心軸ｃは、肌色度（Ｓとする）が最も高く、この肌色度が最も高いＣｂ，Ｃｒの値をそれぞれＣｂskin，Ｃｒskinとする。
【００８４】
図１５は、縦軸に肌色度Ｓをとり、横軸に肌色領域Ｓ２のＣｂ，Ｃｒ面内における肌色中心ｃからの距離をとったときの図を示すものである。ここでは、Ｃｂskin，Ｃｒskinの値をもつ肌色中心の肌色度を１とし、肌色ではない色（非肌色）の肌色度を０とするとき、図１４の肌色領域Ｓ２における肌色中心ｃから肌色領域Ｓ２の外縁（非肌色領域との境界）までの肌色度Ｓは、図１５に示すような分布をとるものとする。つまり、肌色に重みを付けて、肌色中心の重みを１とし、肌色以外の領域では重みを０にする。
【００８５】
肌色検出部１８で肌色を検出するための構成としては、色々な肌色（例えば明るい肌色、暗い肌色など）の肌色サンプルの値を使用してＤ−ＬＵＴ（Dimensional Look Up Table）を構成し、このＤ−ＬＵＴを使用して入力映像信号から、Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ空間の所定領域内の肌色を検出してもよい。
【００８６】
図１６は、肌色検出部における肌色の検出例を説明するための図である。肌色検出部１８では、入力映像信号の輝度毎の肌色度を検出し、その肌色度を合計する。つまり、入力映像信号の輝度に応じた肌色の分布を生成する。
ここでは、肌色検出部１８は、入力映像信号の画面ごとに画素単位で肌色度を検出し、輝度毎にその肌色度を合計して図１６に示すような関係を得る。ここでは、ある輝度における肌色度の合計Ｓｙは、Ｓｙ＝ΣＳ×ｎで表すことができる。Ｓは、図１５に示した肌色度であり、ｎは同じ肌色度Ｓを持つ画素の数である。画面内の輝度毎の画素に対応する肌色度を全て積算することで、図１６のように輝度に応じた肌色度Ｓｙの分布が得られる。この分布は、画面ごと（例えばフレームごと）にその都度生成されるものである。
【００８７】
ここで、予め表示パネルの特性に応じて決まる肌色の視野角変化度Ｗｙを決定しておく。図１７は、表示パネルの特性に応じて決定される肌色の視野角変化度の分布例を示す図である。上述したように、液晶パネルでは、視野角による相対輝度の変化により、映像品位が低下する。ここで肌色について、表示パネルの視野角特性（視野角変化度Ｗｙとする）を測定して、図１７に示すような視野角変化度Ｗｙの分布曲線を予め得ておき、ＲＯＭなどの記憶手段に記憶させておく。
【００８８】
例えば、肌色中心となるＲＧＢの比率をＲ０：Ｇ０：Ｂ０とするとき、この関係を持ついろいろな輝度の肌色データを作ることができる。このようないろいろな輝度の肌色を実際に液晶パネルに表示させて、正面（０度）から液晶パネルを見たときの肌色の色度（ｕ０，ｖ０）と、斜め６０度から液晶パネルを見たときの肌色の色度（ｕ６０，ｖ６０）とを測定する。
【００８９】
そして測定した色度の差Δｕ´ｖ´を以下の式（６）、
Δｕ´ｖ´＝（（ｕ−ｕ６０）２＋（ｖ０−ｖ６０）２）０．５  ・・・（６）
により求める。つまり、Δｕ´ｖ´は、視野角０度と６０度のときの色度の距離を表している。この色度の差Δｕ´ｖ´が最も大きい輝度の肌色値を１となるように正規化することで、図１７に示すような輝度に応じた視野角変化度Ｗｙを得ることができる。これは、液晶パネルによって異なるものとなる。ここでは、中間階調のときの視野角変化（色の変化）が大きく、低階調と高階調との領域では、視野角変化が小さいことがわかる。
【００９０】
図１８は、表示パネルごとの視野角変化度を考慮した画面毎の肌色度の一例を示す図である。肌色検出部１８では、図１６に示したようなある画面のときの肌色度の合計Ｓｙに対して、図１７に示すような液晶パネルごとに定められる視野角変化度Ｗｙを掛け合わせることで、図１８に示すような肌色変化度Ｗを計算する。これは、肌色の分布の視野角による変化量を示すものである。
そして、計算した肌色変化度Ｗをディストーションモジュール５に出力する。ディストーションモジュール５では、肌色検出部１８から出力された画面毎の肌色変化度Ｗと、ディストーションモジュールで演算したディストーションとから、肌色の視野角変化を考慮した発光輝度レベルＢＬreducedを決定する。
【００９１】
《ディストーションモジュールによる発光輝度レベルの選択処理の詳細》
ディストーションモジュール５では、肌色検出部１８から出力された肌色変化度Ｗを用いて、肌色変化度の合計ΣＷを計算する。ここでは、肌色検出部１８から出力された肌色変化度Ｗの分布曲線によって囲まれた領域の面積を肌色変化度の合計ΣＷとする。肌色変化度の合計ΣＷは、図１８において、０〜２５５の輝度毎の肌色変化度Ｗを足し合わせた面積として計算する。肌色変化度の合計ΣＷは、肌色の分布の視野角による変化量の総量である。この変化量の総量を用いて、ゲイン及びバックライトの発光輝度レベルＢＬreducedが選択される。
【００９２】
図１９は、肌色変化度の合計ΣＷとゲインとの関係を示す図である。ここでは、選択可能なバックライトの発光輝度レベルに応じてゲインが変化する。ゲインは、上述の（４）式のように、ＢＬ輝度レベル設定部８から出力されるＢＬｒｅｆと、選択可能なバックライトの発光輝度レベルの値から計算される。
ゲインが変化すると、図１６の肌色度の合計Ｓｙの分布曲線は輝度方向に変化する。従って表示パネルごとに一定の視野角変化度Ｗｙと掛け合わせることによって、得られる肌色劣化度Ｗの面積ΣＷも変化することになる。
【００９３】
すなわち、肌色度の合計Ｓｙの分布が中間階調付近に集中する図１６の例のような場合には、同様に中間階調付近で劣化が大きい視野角変化度Ｗｙと掛け合わせることで、得られる肌色変化度Ｗの面積ΣＷも大きくなる。つまりゲイン後に中間階調付近に肌色がある場合には、最も視野角変化度Ｗｙが大きく、肌色変化度Ｗの面積ΣＷも大きくなる。これは、肌色の視野角変化という観点からは、中間階調付近に肌色が位置するようなゲインを選択すべきではないことを意味する。
【００９４】
一方、ゲイン後に中間階調から外れた輝度領域に肌色度の合計Ｓｙが分布している場合には、その輝度領域では視野角変化度Ｗｙが小さいため、肌色変化度Ｗの面積ΣＷも小さくなる。従ってこの領域のゲインの場合には、肌色の視野角変化が小さいことになる。
【００９５】
図２０は、ディストーションとゲインとの関係の一例を示す図である。ディストーションモジュール５では、バックライトで選択可能な発光輝度レベルに対してそれぞれディストーション（評価値）を算出する。ここでは選択可能な発光輝度レベルに応じてゲインが変化する。つまり、ある画面のＹヒストグラムにおいて、発光輝度レベルを変化させると、それに応じてディストーションが変化する。発光輝度レベルに応じてゲインも変化するため、その画面におけるディストーションとゲインとの関係を演算することができる。図２０は、ある画面におけるディストーションとゲインとの関係を示すもので、この関係は画面（例えばフレーム）ごとに異なってくるものである。
【００９６】
上述のように図１９の肌色変化度の面積ΣＷで示される値は、ΣＷが大きいほど視野角の劣化量が大きくなるもので、また、図２０に示すディストーションの値も大きくなるほど画面のコントラスト感が損なわれる値である。
そこで、これらΣＷとディストーションとを係数Ａ，Ｂを付加して足し合わせることによりトータルの劣化量ｘを算出する。つまり、
ｘ＝Ａ×ΣＷ＋Ｂ×ディストーション（Ａ，Ｂは係数）  ・・・（７）
により劣化量ｘを得る。
【００９７】
図２１は、肌色劣化度とディストーションとを加味したトータルの劣化量ｘの分布例を示す図である。図１９に示すΣＷと、図２０に示すディストーションとを上記式（７）により係数を用いて足し合わせることで、図２１に示すような劣化量ｘの分布を得ることができる。この劣化量ｘのゲインに応じた分布特性を、ゲインを選択するための劣化特性とする。この例では、係数Ａ、Ｂをそれぞれ１とし、両者の重み付けを均等にしているが、係数Ａ，Ｂについては任意に設定することができる。
【００９８】
この場合に、ディストーションモジュール５では、劣化特性に示される劣化量ｘが最も小さくなるゲインを抽出して、そのゲインに相当するバックライトの発光輝度レベルＢＬreducedを選択する。この選択した発光輝度レベルＢＬreducedをバックライトの制御に使用する値として、テンポラリフィルタ７に出力する。コンフィグレーションデザイン部１３では、テンポラリフィルタ７を介して入力した発光輝度レベルＢＬreducedに基づいて、映像信号のゲインを設定する。また、あるいは、ディストーションモジュール５から、選択したゲインそのものを出力し、コンフィグレーションデザイン部１３におけるゲイン設定に使用するようにしてもよい。
【００９９】
上述のようにディストーションモジュール５は、入力映像信号のヒストグラムにおいて、バックライトの選択可能な発光輝度レベルに対して評価値を得る処理を実行する本発明の評価値算出部として機能するとともに、光源に設定可能な発光輝度レベルと輝度レベル設定部で設定した参照用の発光輝度レベルＢＬrefとを用いて、映像信号に設定可能なゲインを計算するゲイン計算部として機能する。そしてさらにディストーションモジュール５は、肌色の分布の視野角による変化量の総量と、映像信号に設定可能なゲインとの関係を計算する本発明の肌色変化量／ゲイン計算部と、評価値とその評価値に算出に用いた発光輝度レベルによって計算されるゲインとの関係を計算する本発明の評価値／ゲイン算出部とを実現するものである。
【０１００】
そしてディストーションモジュール５は、ゲインに応じた肌色の分布の視野角による変化の総量と、ゲインに応じた評価値とにそれぞれ係数を掛けて、ゲインごとに足し合わせることで映像信号に設定するゲインを選択するための劣化特性を生成し、劣化特性が最も小さいゲインを選択し、選択したゲインに相当する発光輝度レベルをＢＬreducedとして出力するものである。
【０１０１】
以上に説明したように、本実施形態の表示装置では、ディストーションに加えて肌色の劣化度を考慮した最適なゲイン、及びバックライトの発光輝度レベルを選択することで、特に肌色の視野角改善と低消費電力化を両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】ＣＲが３０００と６０００の液晶パネルについて、入力階調レベル（映像信号レベル）と液晶パネル上での輝度値との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態に係る表示装置のシステム構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の表示装置におけるディストーションモジュールで実行される発光輝度レベル選択処理の一例を説明するための図である。
【図４】図２の表示装置におけるアドバンスト輝度変調処理の具体例を説明するための図である。
【図５】選択対象の一つである発光輝度レベル１００％のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。
【図６】選択対象の一つである発光輝度レベル７０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。
【図７】選択対象の一つである発光輝度レベル５０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。
【図８】液晶パネルにおける映像信号の入力階調と表示パネルの相対輝度との関係の一例を示す図である。
【図９】肌色を表示したときの視野角変化の一例を示す図である。
【図１０】肌色を表示したときの視野角変化の他の例を示す図である。
【図１１】肌色を表示したときの視野角変化の更に他の例を示す図である。
【図１２】肌色を表示したときの視野角変化の更に他の例を示す図である。
【図１３】先行技術文献に示された肌色領域を示す図である。
【図１４】Ｙ，Ｃｂ、Ｃｒにおける肌色領域を示す図である。
【図１５】縦軸に肌色度Ｓをとり、横軸に肌色領域Ｓ２のＣｂ，Ｃｒ面内における肌色中心ｃからの距離をとったときの図である。
【図１６】肌色検出部における肌色の検出例を説明するための図である。
【図１７】表示パネルの特性に応じて決定される肌色の視野角変化度の分布例を示す図である。
【図１８】表示パネルごとの視野角変化度を考慮した画面毎の肌色度の一例を示す図である。
【図１９】肌色変化度の合計ΣＷとゲインとの関係を示す図である。
【図２０】ディストーションとゲインとの関係の一例を示す図である。
【図２１】肌色劣化度とディストーションとを加味したトータルの劣化量の分布例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…スケーリング部、２…Ｙヒストグラム検出部、３…ＡＰＬ検出部、４…ヒストグラムストレッチング部、５…ディストーションモジュール、６…シーンチェンジ検出部、７…第１のテンポラリフィルタ、８…ＢＬ輝度レベル設定部、９…第２のテンポラリフィルタ、９ａ…第３のテンポラリフィルタ、１０…可変ディレイ、１１…ＣＰＵ／ＣＰＬＤ、１２…ＢＬ調光部、１３…コンフィグレーションデザイン部、１４…画質補正部、１５…ＲＧＢγ／ＷＢ調整部、１６…ＦＲＣ部、１７…映像出力部、１８…肌色検出部、２０…アドバンスト輝度変調部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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