(57)【要約】【課題】  入力画像にスペキュラー成分を含むハイライト領域と比較的広範囲に明るい領域が共存する場合であっても、コントラスト感を低下させずにこの入力画像を表示するための技術を提供すること。【解決手段】  算出部６０３は、入力画像を構成する水平ラインのそれぞれの平均輝度レベルのうち最大平均輝度レベル（ＡＰＬ１）を求める。補正ゲイン算出部６０４は、着目ラインがオブジェクト領域を含むラインではない場合には、ＡＰＬ１に基づいて補正ゲインを求める。補正ゲイン算出部６０４は、着目ラインがオブジェクト領域を含む場合、着目ライン内の平均輝度レベル（ＡＰＬ２）＜ＡＰＬ１であればＡＰＬ２に基づいて補正ゲインを求め、ＡＰＬ２≧ＡＰＬ１であればＡＰＬ１に基づいて補正ゲインを求める。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の列配線と複数の行配線とを介して駆動される、マトリクス状に配された複数の画像形成素子と、
前記複数の行配線のそれぞれを順次選択する選択手段と、
表示対象画像として入力された画像において前記選択手段が選択した行配線に対応する行に基づいて、当該行配線に対する変調操作を行う変調手段と、
を備える表示装置であって、
表示対象画像として入力された入力画像を構成するそれぞれの水平ラインについてライン内の平均輝度レベルを算出し、算出したそれぞれの平均輝度レベルのうち最大レベルを示す最大平均輝度レベルを求める手段と、
前記入力画像において、予め定められた輝度範囲内の輝度レベルを有する領域をオブジェクト領域として検出する手段と、
前記入力画像における着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインであるか否かを判断する手段と、
前記着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインではない場合には、前記最大平均輝度レベルに基づいて、前記着目ラインの輝度レベルを補正する為の補正ゲインを求める手段と、
前記着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインである場合には、
前記着目ライン内の平均輝度レベルを求め、
前記着目ライン内の平均輝度レベル＜前記最大平均輝度レベルであれば当該平均輝度レベルに基づいて前記補正ゲインを求め、前記着目ライン内の平均輝度レベル≧前記最大平均輝度レベルであれば前記最大平均輝度レベルに基づいて前記補正ゲインを求める手段と、
前記補正ゲインを用いて前記着目ラインの輝度レベルを補正し、補正した輝度レベルに応じて前記変調手段を制御する手段と
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記オブジェクト領域は、スペキュラー成分を含むハイライト領域であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
複数の列配線と複数の行配線とを介して駆動される、マトリクス状に配された複数の画像形成素子と、
前記複数の行配線のそれぞれを順次選択する選択手段と、
表示対象画像として入力された画像において前記選択手段が選択した行配線に対応する行に基づいて、当該行配線に対する変調操作を行う変調手段と、
を備える表示装置が行う表示方法であって、
表示対象画像として入力された入力画像を構成するそれぞれの水平ラインについてライン内の平均輝度レベルを算出し、算出したそれぞれの平均輝度レベルのうち最大レベルを示す最大平均輝度レベルを求める工程と、
前記入力画像において、予め定められた輝度範囲内の輝度レベルを有する領域をオブジェクト領域として検出する工程と、
前記入力画像における着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインであるか否かを判断する工程と、
前記着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインではない場合には、前記最大平均輝度レベルに基づいて、前記着目ラインの輝度レベルを補正する為の補正ゲインを求める工程と、
前記着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインである場合には、
前記着目ライン内の平均輝度レベルを求め、
前記着目ライン内の平均輝度レベル＜前記最大平均輝度レベルであれば当該平均輝度レベルに基づいて前記補正ゲインを求め、前記着目ライン内の平均輝度レベル≧前記最大平均輝度レベルであれば前記最大平均輝度レベルに基づいて前記補正ゲインを求める工程と、
前記補正ゲインを用いて前記着目ラインの輝度レベルを補正し、補正した輝度レベルに応じて前記変調手段を制御する工程と
を備えることを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、互いに直交する電極群の交点に電子源を設け、各電子源への印加電圧または印加時間を調整することで電子源からの放出電子量を制御し、高電圧により放出電子を加速して蛍光体へ照射する自発光型のマトリクス方式ディスプレイが注目を集めている。この種のディスプレイに用いられる電子源としては、電界放射型陰極を用いるもの、薄膜電子源を用いるもの、カーボンナノチューブを用いるもの、表面伝導電子放出素子を用いるものなどがある。
【０００３】
この種のディスプレイでは、行配線に対して順次走査を行うとともに、列方向に変調を行うことによって、１行分の素子群を同時に駆動している。このように駆動する場合、行配線において配線による電気抵抗によって、両端の供電部間の電圧降下による輝度低下が問題となっている。
【０００４】
線順次走査では、選択された走査線にはその配線に接続した電子放出素子の駆動電流がすべて流れる。走査線電流は、数十〜数百ｍＡと非常に大きく、走査線抵抗値により電圧降下が引き起こされる。そのため、駆動回路側からみて遠端部分の画素ほど輝度が低下する輝度傾斜の問題を抱えている。また、この輝度傾斜は各画素の輝度によっても異なり、水平方向帯状の輝度不均一を発生させる大きな要因でもある。
【０００５】
図１は、電圧降下による輝度低下の例を示す図である。入力画像が１０１に示すような、黒の背景に白い十字状のパターンが重なっている画像である場合を考えてみる。すると、入力画像１０１におけるラインＬ（実際には、入力画像１０１を表示する画面におけるラインＬ）を駆動する際には、点灯しているピクセルの数が少ないため、そのラインの走査線上にはほとんど電圧降下が生じない。その結果、各ピクセルの表面伝導電子放出素子からは所望の量の放出電流が放出され、所望の輝度で発光させることができる。一方、入力画像１０１におけるラインＬ‘（実際には、入力画像１０１を表示する画面におけるラインＬ‘）を駆動する際には、同時にすべてのピクセルが点灯するため、走査線上に電圧降下が発生する。その結果、駆動回路から遠くなるにつれ各ピクセルの表面伝導電子放出素子からの放出電流が減少し、１０２に示すように、ラインＬ’において、中央部ほど大きく輝度が低下する。
【０００６】
そこで、このような配線抵抗による電圧降下に起因する輝度低下を補正するために、統計演算によりその補正データを算出する方法が提案されている。特許文献１には、各水平走査線の平均輝度レベルを算出し、平均輝度レベルのフレーム内最大値に基づいて電圧降下量を推定し、補正ゲインを算出する方法が記載されている。特許文献２には、各色の発光体ごとに電圧降下量が異なることから、発光体ごとに補正量を算出する方法が記載されている。
【０００７】
特許文献３には、入力映像信号に対応する第一走査信号と、第一走査信号の配線抵抗に依存した電圧降下量を補償する第二走査信号と、をそれぞれ付加する方法が記載されている。
【０００８】
また、最近では、表示パネルの発熱やディスプレイの消費電力抑制を目的として、発光輝度を制限するＡＢＬ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｌｉｍｉｔｔｅｒ）回路を備えるディスプレイが提案されている。ＡＢＬ回路では、ライン平均輝度が予め設定した上限輝度を超える場合に、電子放出素子からの放出電子量を抑制する動作を行う。
【０００９】
図２は、ＡＢＬ回路による動作結果の例を示す図である。入力画像が図２（ａ）に示すような、黒の背景に白い矩形パターンが重なっている画像である場合を考えてみる。白い矩形パターンは水平解像度の約８０％の幅を持ち、高さを可変に変えることができるものとする。図２（ｂ）は、白い矩形パターンの高さを変化させたときの矩形パターン輝度と高圧負荷電流の平均値との関係を示す図である。入力画像の高さを徐々に広げていくとき、高圧負荷電流が一定となるようにＡＢＬ回路は動作する。その結果、水平走査線信号が同一であっても、白い矩形パターンの面積が大きくなるにつれ、表面伝導電子放出素子に流れる電流量が減少し、輝度は低下する。
【００１０】
配線抵抗に起因する電圧降下補正は画素ごとの補正であり、ＡＢＬ制御によって電流量が変化した際には、変化後の電流量に対して電圧降下補正を実施する必要がある。特許文献４には、ＡＢＬ回路を備えた場合の電圧降下補正方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２２０４４号公報
【特許文献２】特開２００５−２６６１５５号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４６６５号公報
【特許文献４】特開２００６−１３３５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、フレーム内の輝度を均一化するため、電圧降下によって最も暗くなる表示画素にあわせるように他の表示画素を補正しているため、結果として全体的な輝度が低下してしまう。図３は、従来の電圧降下補正の例を示す図である。図３に示す如く、白い十字状のパターンの輝度値が低下している。そのため、パネル内の輝度傾斜を補正する必要があるが、フレーム内の最大輝度が低下してしまうため、コントラストが低下してしまうという問題がある。
【００１３】
また、特許文献３の方法では、第二走査信号により輝度低下量を低減することが可能であるが、回路が複雑になり、大規模なハードウェアが必要となる。特許文献４の方法も同様に、ＡＢＬ回路による輝度抑制量に基づいてフレーム内輝度を補正するため、全体的な輝度が低下してしまい、結果としてコントラストが低下する。
【００１４】
上記したコントラストの低下は、特に、入力画像にスペキュラー成分が含まれる場合に問題となる。スペキュラー成分を含むハイライト領域と比較的広範囲に明るい領域とが共存する入力画像では、フレーム内の最大輝度が、明るい領域のライン平均輝度に基づいて決定されるため、スペキュラー領域の最大輝度が低下してしまう。そのため、実空間では眩しいと感じるスペキュラーな領域をディスプレイでは再現することが難しくなる。
【００１５】
図４は、輝度低下によるコントラスト感低下の例を示す図である。入力画像が図４（ａ）に示すような、夜景の中にビルの明かりと花火のようなスペキュラーな明かり（スペキュラー成分）が共存する場合を考えてみる。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した画像におけるラインＡ、Ｂの２つのラインにおけるライン輝度分布を示す図である。例えば、ラインＡにおける平均輝度レベルが１００、ラインＢにおける平均輝度レベルが２００であったとする。従来技術では、フレーム内最大平均輝度レベルであるラインＢに基づいて最大輝度を決定するため、スペキュラー成分を含むラインＡの輝度も低く設定されてしまう。その結果、図４（ｃ）に示すような画像が表示され、その際のライン輝度分布は図４（ｄ）に示すようになる。
【００１６】
このように、入力画像にスペキュラー成分を含むハイライト領域と比較的広範囲に明るい領域が共存する場合、スペキュラー成分の輝度が低下することになり、コントラスト感が低下してしまう。
【００１７】
本発明は以上の問題に鑑みて成されたものであり、入力画像にスペキュラー成分を含むハイライト領域と比較的広範囲に明るい領域が共存する場合であっても、コントラスト感を低下させずにこの入力画像を表示するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の表示装置は以下の構成を備える。即ち、複数の列配線と複数の行配線とを介して駆動される、マトリクス状に配された複数の画像形成素子と、前記複数の行配線のそれぞれを順次選択する選択手段と、表示対象画像として入力された画像において前記選択手段が選択した行配線に対応する行に基づいて、当該行配線に対する変調操作を行う変調手段と、を備える表示装置であって、表示対象画像として入力された入力画像を構成するそれぞれの水平ラインについてライン内の平均輝度レベルを算出し、算出したそれぞれの平均輝度レベルのうち最大レベルを示す最大平均輝度レベルを求める手段と、前記入力画像において、予め定められた輝度範囲内の輝度レベルを有する領域をオブジェクト領域として検出する手段と、前記入力画像における着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインであるか否かを判断する手段と、前記着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインではない場合には、前記最大平均輝度レベルに基づいて、前記着目ラインの輝度レベルを補正する為の補正ゲインを求める手段と、前記着目ラインが前記オブジェクト領域を含むラインである場合には、前記着目ライン内の平均輝度レベルを求め、前記着目ライン内の平均輝度レベル＜前記最大平均輝度レベルであれば当該平均輝度レベルに基づいて前記補正ゲインを求め、前記着目ライン内の平均輝度レベル≧前記最大平均輝度レベルであれば前記最大平均輝度レベルに基づいて前記補正ゲインを求める手段と、前記補正ゲインを用いて前記着目ラインの輝度レベルを補正し、補正した輝度レベルに応じて前記変調手段を制御する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、入力画像にスペキュラー成分を含むハイライト領域と比較的広範囲に明るい領域が共存する場合であっても、コントラスト感を低下させずにこの入力画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電圧降下による輝度低下の例を示す図。
【図２】ＡＢＬ回路による動作結果の例を示す図。
【図３】従来の電圧降下補正の例を示す図。
【図４】輝度低下によるコントラスト感低下の例を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る表示装置のハードウェア構成例を示す図。
【図６】映像処理部５０４の構成例を示す図。
【図７】映像処理部５０４が行う処理（表示方法）のフローチャート。
【図８】本発明の実施形態に係る処理を説明するための図。
【図９】補正ゲインを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載の構成の具体的な実施例の１つである。
【００２２】
＜全体構成＞
図５は、本実施形態に係る表示装置のハードウェア構成例を示す図である。図５に示す如く、本実施形態に係る表示装置は、映像処理部５０４、列配線駆動部５０２、行配線駆動部５０３、表示パネル５０１を有する。
【００２３】
表示パネル５０１は、電子放出素子（画像形成素子）である表面伝導型電子放出素子がマトリクス状（ｍ行×ｎ列）に配されているマルチ電子源と、その電子源からの電子線照射を受けて発光する受光面とを備えている。また、放出された電子線を加速するための高圧バイアスがこの受光面に印加される。
【００２４】
列配線駆動部５０２、行配線駆動部５０３、映像処理部５０４は、表示用駆動回路として表示パネル５０１の周囲に配置される。映像処理部５０４には、表示対象画像としての入力画像を示す信号（入力映像信号）が入力される。映像処理部５０４は、この入力映像信号に対して、配線抵抗による電圧降下に起因する輝度低下を補正するような処理を含む、各種の処理を行い、処理済みの映像信号に基づいて列配線駆動部５０２、行配線駆動部５０３を駆動制御する。
【００２５】
行配線駆動部５０３は、表示パネル５０１において発光させるライン（以下では「ライン」は「水平ライン」を意味する）を順次選択し、選択したラインに対応する配線（行配線）を介して選択電圧パルスを表示パネル５０１に印加する。
【００２６】
列配線駆動部５０２は、行配線駆動部５０３が選択した行に対応する映像信号（輝度データ）、即ち電子線放出量要求値に比例したパルス幅を有する電圧パルスを、列配線を介して表示パネル５０１に印加（変調）する（変調操作）。
【００２７】
これにより、マトリクス状に配された複数の画像形成素子は、複数の列配線と複数の行配線とを介して、列配線駆動部５０２、行配線駆動部５０３により駆動される。次に、映像処理部５０４についてより詳細に説明する。
【００２８】
＜映像処理部５０４＞
図６は、映像処理部５０４の構成例を示す図である。図６に示す如く、映像処理部５０４は、オブジェクト領域検出部６０１、算出部６０２、算出部６０３、補正ゲイン算出部６０４、電圧降下補正部６０５、を有する。
【００２９】
図７は、映像処理部５０４が行う処理（表示方法）のフローチャートである。以下では、この図７に示したフローチャートに従って、図６に示した各部の動作について説明する。なお、図７に示したフローチャートに従った処理は、１フレーム分の画像についてのものであるので、映像処理部５０４に複数フレーム分の映像信号が入力される場合、図７のフローチャートに従った処理を、それぞれのフレームの映像信号について行えばよい。
【００３０】
オブジェクト領域検出部６０１には、１フレーム分の画像の入力映像信号が入力される。従って、ステップＳ７０１では、オブジェクト領域検出部６０１は、この入力映像信号が示す画像（入力画像）から、予め定められた輝度範囲内の輝度レベルを有する領域をオブジェクト領域として検出する。本実施形態では、オブジェクト領域が、小面積かつ輝度レベルの高いハイライト領域である場合について説明する。しかし、オブジェクト領域がその他の種類の領域であったとしても、以下の説明は同様に適用することができる。
【００３１】
ここで、画像からオブジェクト領域を検出する処理は、画像毎に行うようにしても良いし、複数フレームの相関から検出しても良い。本実施形態では、１つの画像から、この画像中のオブジェクト領域を検出する。係る検出は、例えば次のようにして行う。
【００３２】
先ず、着目ラインにおいて、特定の輝度レベル（例えば、入力映像信号における最大輝度レベルの９５％）以上の輝度レベルを有する範囲を求める。次に、求めた範囲の両端位置のそれぞれについて輝度傾斜を求め、特定の閾値（例えば、入力映像信号における最大振幅の１０％）以上にある位置を算出する。このようにして算出された位置を両端とする範囲内の距離を求める。
【００３３】
このような処理を各ラインについて行い、それぞれの距離の総和を求めることで、この総和を、ハイライト領域としてのオブジェクト領域の面積として求めることができる。そして、求めた面積が特定の閾値（例えば、画像の面積の５％）以下であれば、このオブジェクト領域はハイライト領域であると判断する。
【００３４】
なお、画像中におけるハイライト領域を検出するための手法はこれに限定するものではなく、ヒストグラムを用いてハイライト領域を検出しても良いし、誤検出防止のため、ＨＰＦ（ハイパスフィルター）等を用いて抽出したエッジ情報を基に検出しても良い。
【００３５】
ここで、入力画像が図８（ａ）に示すような、夜景の中にビルの明かりと花火のようなスペキュラーな明かりが共存する場合を考えてみる。このような入力画像がオブジェクト領域検出部６０１に入力されると、オブジェクト領域検出部６０１は、図８（ｂ）に示す２つのオブジェクト領域８０１，８０２を検出する。
【００３６】
図７に戻って、次に、ステップＳ７０２では、算出部６０３は、入力画像を構成する各ラインについて、１ライン内の平均輝度レベルを求める。１ライン内の平均輝度レベルは、加算器とレジスタなどによって簡単に求めることができる。そして算出部６０３は、それぞれのラインについて求めた平均輝度レベルのうち、最大レベルを示す平均輝度レベルを、最大平均輝度レベル（ＡＰＬ１）として特定する。次に、ステップＳ７０３では、算出部６０２は、入力画像を構成する各ラインのうち、１つを着目ラインとして選択する。
【００３７】
次に、ステップＳ７０４では、算出部６０２は、ステップＳ７０３で選択した着目ラインが、ステップＳ７０１で検出したオブジェクト領域を含むラインであるか否かを判断する。即ち、着目ライン内にオブジェクト領域の一部が含まれているか否かを判断する。係る判断の結果、含まれている場合には処理をステップＳ７０５に進め、含まれていない場合には、処理をステップＳ７０８に進める。
【００３８】
ステップＳ７０５では、算出部６０２は、着目ライン内の平均輝度レベル（ＡＰＬ２）を求める。１ライン内の平均輝度レベルを求める処理は、ステップＳ７０２で行った処理と同じである。
【００３９】
次に、ステップＳ７０６では、算出部６０２は、ＡＰＬ２＜ＡＰＬ１であるか否か（着目ライン内の平均輝度レベル＜最大平均輝度レベルであるか否か）を判断する。係る判断の結果、ＡＰＬ２＜ＡＰＬ１である場合には処理をステップＳ７０７に進める。一方、ＡＰＬ２≧ＡＰＬ１（着目ライン内の平均輝度レベル≧最大平均輝度レベル）である場合には処理をステップＳ７０８に進める。
【００４０】
例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示す如く、オブジェクト領域８０１を含むラインであるラインＡの平均輝度レベルが１００、オブジェクト領域８０２を含むラインであるラインＢの平均輝度レベルが２００であるとする。また、最大平均輝度レベルが２００であるとする。この場合、着目ラインがラインＡである場合には、処理はステップＳ７０７に進むし、着目ラインがラインＢである場合には、処理はステップＳ７０８に進む。
【００４１】
図８（ｃ）は、ラインＡ、ラインＢのそれぞれにおける輝度レベルの分布を示す図である。図７に戻って、ステップＳ７０７では、補正ゲイン算出部６０４は、ＡＰＬ２に基づいて、着目ラインの輝度レベルを補正する為の補正ゲインを求める。補正ゲイン算出は、輝度レベルから簡易的に算出することができる。
【００４２】
図９（ａ）は、平均輝度レベルと出力輝度との関係を示す図である。図９に示すように、平均輝度レベルが大きくなるにつれ、比例的に出力輝度が低下する。従って、図９（ｂ）に示すように、ゲインを定めることにより、出力輝度を一定に保つことができる。
【００４３】
図７に戻って、一方、ステップＳ７０８では、補正ゲイン算出部６０４は、ＡＰＬ１に基づいて、着目ラインの輝度レベルを補正する為の補正ゲインを求める。補正ゲインの求め方についてはステップＳ７０７と同様でも良い。
【００４４】
次に、ステップＳ７０９では、電圧降下補正部６０５は、ステップＳ７０７若しくはステップＳ７０８で求めた補正ゲインを用いて、着目ラインの輝度レベルを補正し、補正した輝度レベルに応じて、列配線駆動部５０２を制御する（電圧降下補正）。例えば、着目ラインの輝度レベルに補正ゲインを乗じた結果に基づいて列配線駆動部５０２の駆動信号（電子線放出量要求値信号）を生成し、生成したこの駆動信号を列配線駆動部５０２に送出する。
【００４５】
図８（ｄ）は、以上の処理により表示パネル５０１上に表示される画像の表示例を示す図である。図７に戻って、次に、全てのラインについて以上の処理を行っていればステップＳ７１０を介して本処理は終了する（本フレームに対する処理は終了）。一方、処理対象ラインが残っている場合にはステップＳ７１０を介してステップＳ７０３に処理を戻し、次の未処理ラインを新たに着目ラインとして選択し、以降の処理を行う。
【００４６】
以上の説明により、本実施形態によれば、ハイライト領域のコントラストを改善することができる。その結果、スペキュラー成分を有する領域においてデバイス本来の最大輝度を引き出すことが可能となり、実空間におけるスペキュラー領域の眩しさを再現することができる。
【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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