(57)【要約】【課題】周囲の照明環境が変化した際や、視聴距離や画像のサイズ変更に伴って画角が変化しても、適切な明度で視聴できる画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置１０は、入力部１、明るさ算出部２、視聴距離算出部３、画角算出部４、視感度曲線算出部５、表示輝度算出部６、ディスプレイ７を備え、表示輝度と壁面輝度と画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成し、基準明度と対応する表示輝度を視感度曲線関数から算出し、この算出した表示輝度を補正表示輝度として設定して、ディスプレイ７に表示させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置において、
画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力部と、
視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出部と、
前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出部と、
前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出部と、
前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成部と、
予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出部と、
前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御部と、
を有する画像表示装置。
【請求項２】
前記表示輝度算出部は、
任意の時間間隔で前記補正表示輝度を算出する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記表示輝度算出部は、
任意の時刻において抽出した前記表示輝度と、前記任意の時刻において生成した前記視感度曲線関数とから算出した明度を前記基準明度として記憶する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記明るさ算出部は、
前記ディスプレイの背後にある壁面の壁面輝度を照度センサによって測定して、前記周囲環境の明るさとする、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記明るさ算出部は、前記周囲環境の明るさを予め記憶している、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記視感度曲線算出部は、
前記画角が大きくなれば、値が小さくなる第１の補正関数に前記画角を代入して第１の係数を求め、
前記画角が大きくなれば、値が小さくなる第２の補正関数に前記画角を代入して第２の係数を求め、
前記画角が大きくなれば、値が小さくなる第３の補正関数に前記画角を代入して第３の係数を求め、
前記第２の係数に前記壁面輝度のべき乗を重畳し、この重畳した値に前記第３の係数を足して第１の値を求め、
前記表示輝度のべき乗から前記第１の値を引いた値に前記第１の係数を重畳した値を前記明度と設定する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記表示制御部は、前記画像を前記ディスプレイの表示画面全体、又は、部分領域で表示する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置における画像表示方法において、
画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力ステップと、
視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出ステップと、
前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出ステップと、
前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出ステップと、
前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成ステップと、
予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出ステップと、
前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御ステップと、
を有する画像表示方法。
【請求項９】
画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置における画像表示プログラムにおいて、
画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力機能と、
視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出機能と、
前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出機能と、
前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出機能と、
前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成機能と、
予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出機能と、
前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御機能と、
をコンピュータによって実現する画像表示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を壁面輝度と画角と視覚特性とに基づき信号変化する画像表示装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間は、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも、周囲の照明環境によって異なる明るさを知覚する。これは、非特許文献１によれば、視覚系が周囲の明るさに順応することで視感度が変化するためである。例えば、図１に示すように、うす暗いリビングにおいて最適な明度を持った画像を、強い照明を点灯した明るいリビングで視聴すると、暗部輝度に対する感度が低下して画像全体が黒つぶれして見える。これは、壁面輝度の上昇に伴い、視感度曲線が左から右へシフトすることで、本来同じ明るさで発光している画像面の特に暗部領域に対する感度が低下するためである。
【０００３】
なお、本明細書では、ディスプレイの光学特性（輝度）と視聴者が感じる感覚（明度）との対応を「視感度」、その対応をプロットした関係を「視感度曲線」という。
【０００４】
上記問題点を解決するために、照明環境の変化に応じて画像信号の輝度を制御する方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の方法は、視感度の変化を装置背景輝度の関数として定義し、ログ関数形態となる視感度曲線を算出し、その逆関数を用いて表示輝度を変化させることで、明度を補正し画像の黒つぶれを防ぐものである。
【０００６】
一方、人間の視感度は、視聴者が画像を視聴する際の眼球網膜像上に投影する対象画像面の角度（visual angle：以下、「画角」という）によって大きく変化することが知られている（非特許文献１参照）。
【０００７】
非特許文献１によれば、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも、画角が変動すると視感度が大きく変化する。このとき、図２に示すように、強い照明を点灯した明るいリビングで視聴する場合、画像の画角が縮小することで暗部輝度に対する感度が低下し、画像全体が黒つぶれして見える。なお、画角の拡大・縮小は、ディスプレイのサイズ変更や、視聴者の前後移動によって生じる。
【０００８】
しかし、特許文献１においては、上記した視覚特性を考慮していない。そのため、画角の拡大・縮小が生じた場合に、画質の劣化が顕著となる。
【特許文献１】特開２００７−９７１９１公報
【非特許文献１】H．W．Bodman、 P．Haubner．and A．M．Marsden(1980)、 A unified relationship between brightness and luminance、 Siemens Forsch、 Entwicklungsber、 9、 315-318．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の特許文献１の方法のように、視感度の変化を装置背景輝度のみの関数として記述すると、視聴距離の変更やディスプレイのサイズ変更に伴う画角の拡大・縮小が生じた場合の画質劣化に適応できないという問題点がある。
【００１０】
そこで本発明は、周囲環境の変動だけでなく対象画像の画角に適応した明度補正を行う画像表示装置及びその方法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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置において、画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力部と、視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出部と、前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出部と、前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出部と、前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成部と、予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出部と、前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御部と、を有する画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、周囲環境の変動だけでなく対象画像の画角に適応した明度補正を行う画像表示装置及びその方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態の画像表示装置について図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の画像表示装置１０について、図３〜図６に基づいて説明する。
【００１５】
（１）画像表示装置１０の構成
図３は、本実施形態に係る画像表示装置１０のブロック図である。
【００１６】
図３に示すように、画像表示装置１０は、入力部１、明るさ算出部２、視聴距離算出部３、画角算出部４、視感度曲線算出部５、表示輝度算出部６、ディスプレイ７を備えている。
【００１７】
入力部１には、外部からデジタル又はアナログの画像信号が入力する。
【００１８】
明るさ算出部２は、画像表示装置１０の視聴環境の明るさを算出する。具体的には、周囲環境光や画面から回り込んだ光による画像表示装置１０の壁面の明るさ、すなわち、壁面方向の照度を検知する照度センサやその他の増幅回路などを備えている。この照度センサはディスプレイ７の画像表示領域の回りにある４つの額縁部（例えば、上額縁部の中心）の裏面に少なくとも１個、又は、上額縁部、下額縁部、右額縁部、左額縁部の裏面に一個ずつ以上設けることが望ましい。
【００１９】
視聴距離算出部３は、視聴者とディスプレイ７との相対的な距離、すなわち、視聴距離を設定する手段を備えている。本実施形態では、視聴距離算出部３として、リモートコントローラ、又は、装置表面に具備された調整ボタンを用いて、視聴者が視聴距離情報を任意で入力する装置を用いる。
【００２０】
画角算出部４は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）で構成され、中央演算部、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などを備えている。この記憶部のＲＯＭには、予め記憶部内に具備されたディスプレイ７のサイズやその他各種データセットが格納されている。また、この記憶部のＲＡＭには、ディスプレイ７の画角を算出するプログラムや、視聴距離測定部２が設定した視聴距離情報やその他各種演算途中の値が一時記憶される。
【００２１】
視感度曲線算出部５は、マイコンで構成され、中央演算部、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などを備えている。この記憶部のＲＡＭには、壁面輝度と画角とを用いて視感度曲線を算出するプログラムや、画像信号から表示輝度を抽出するプログラムやその他各種演算結果が一時記憶される。
【００２２】
表示輝度算出部６は、マイコンで構成され、中央演算部、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などを備えている。この記憶部のＲＡＭには、視感度曲線を用いて表示輝度を算出するプログラムや、あるタイミングで求めた明度、その他の各種演算結果が一時記憶される。
【００２３】
ディスプレイ７は、画像信号に基づいて画像を表示する装置であり、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、又は、その他のディスプレイ装置であり、ディスプレイ７は、画像信号に基づいて画像を表示する表示制御部を有している。
【００２４】
（２）画像表示装置１０の動作
次に、本実施形態に係る画像表示装置１０の動作の概要について図４に基づいて説明する。図４は、画像表示装置１０の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
ステップＳ１において、画像表示装置１０に入力された画像信号から表示輝度を抽出する。
【００２６】
ステップＳ２において、明るさ算出部２によって、画像表示装置１０の周囲環境の明るさと測定する。なお、「周囲環境」とは、視聴者からディスプレイ７を見たときの、ディスプレイ７の周囲の明るさを意味し、本実施形態では、画像表示装置１０の背後にある壁面の明るさを用いる。
【００２７】
ステップＳ３において、明るさ算出部２は、ステップＳ２によって得た照度から壁面輝度を算出する。
【００２８】
ステップＳ４において、視聴距離算出部３によって、視聴者と画像表示装置１０との相対的距離である視聴距離を取得する。
【００２９】
ステップＳ５において、画角算出部４は、視聴距離とディスプレイ７のサイズとを用いて、視聴者の眼球網膜像上に投影するディスプレイ７の画角を算出する。
【００３０】
ステップＳ６において、視感度曲線算出部５は、表示輝度と壁面輝度とディスプレイ７の画角とを用いて、視感度曲線の関数を算出する。尚，ここで取り扱う「明度」とは，視聴者の眼に知覚される表示面の明るさであり，画像の表示輝度に起因する光の強弱を示す心理量である．
ステップＳ７において、表示輝度算出部６は、視感度曲線の関数を用いて、変化前後で知覚する明度を等しくする補正表示輝度を算出する。
【００３１】
ステップＳ８において、ディスプレイ７は、算出された補正表示輝度に応じて画像信号を補正する。
【００３２】
ステップＳ９において、補正した画像信号をディスプレイ７で表示する。
【００３３】
画像表示装置１０は、上述した一連のステップＳ１〜Ｓ８を所定時間間隔で、例えば、１秒毎〜１分毎に繰り返す。
【００３４】
次に、各ステップについてそれぞれ詳述する。
【００３５】
（３）ステップＳ１
ステップＳ１では、入力部１が、画像信号からディスプレイ７上に表示される各画素の表示輝度Ｌｔ［ｃｄ／ｍ２］を抽出する。画像信号は、輝度、色度などの一般的な画像情報を備えている。
【００３６】
なお、表示輝度Ｌｔは、ディスプレイ７上において画像を表示するときのガンマ変換が施された輝度値である。このとき、各画素の表示輝度と実測された発光素子の輝度値とが等しくなるように予め校正されている。
【００３７】
（４）ステップＳ２
ステップＳ２では、明るさ算出部２によって、画像表示装置１０の壁面の明るさ、すなわち、壁面方向の垂直入射照度Ｉ［ｌｘ］を照度センサで測定する。このとき、取得する垂直照度は、画像表示装置１０の背後の壁面が反射した光量であり、少なくとも１個の照度センサ、又は、全ての照度センサの重み付き平均加算値を出力する。これにより、画像表示装置１０の背後の空間照度を簡便かつ正確に取得できる。
【００３８】
（５）ステップＳ３
ステップＳ３では、明るさ算出部２によって、ステップＳ２により得られた画像表示装置１０の背後の壁面方向の垂直入射照度Ｉを利用して、背後の壁面の壁面輝度Ｌｕ［ｃｄ／ｍ２］を算出する。このとき、壁面輝度Ｌｕは、空間照度である垂直入射照度Ｉ［ｌｘ］と，工場出荷時，または，ユーザにより予め設定された背後の壁面の反射率Ｙとを用いて算出する。具体的には、次の式（１）により算出する。
【００３９】
Ｌｕ＝Ｉ×Ｙ／π  ・・・（１）
以上、明るさ算出部２におけるステップ２、ステップ３の動作によって、周囲の明るさと背後の壁面輝度とに相関を持たせ、ディスプレイ７の視聴環境内の明るさを一意に記述できる。そのため、周囲の明るさに依存する視聴者の視感度の変化を精度良く予測できる。
【００４０】
なお、本実施形態の画像表示装置１０の明るさ算出部２においては、撮像素子や各種放射輝度計等を用いて壁面輝度を直接測定することで、ステップＳ２とステップＳ３の動作を置き換えても構わない。
【００４１】
（６）ステップＳ４
ステップＳ４では、視聴距離算出部３によって、視聴者とディスプレイ７との相対的な距離である視聴距離Ｄを設定する。視聴距離Ｄ［ｍ］は、０．２ｍから２０ｍの範囲で視聴者の任意により入力する。設定された視聴距離Ｄは、ステップ５へ出力すると同時に、記憶部上に所定期間保持される。
【００４２】
なお、視聴者が設定を行わない場合は、ディスプレイ７の縦幅の２〜４倍の視距離を規定値として設定することが望ましい。
【００４３】
また、視聴距離算出部３は、センサを用いた視聴距離自動測定手段に置き換えても構わない。具体的には、リモコンのように遠隔操作を行うインターフェースを用いて、画像表示装置１０の先端に取り付けたカメラによりディスプレイパネルの両端２点を検出し、三角法を用いて機器感の位置関係を取得することで実現される．このときパネル−リモコン間の距離を視聴距離Ｄ［ｍ］として設定する．この場合、所定の変化タイミング、又は、視聴者がチャンネル操作や音量操作といった能動的な働きかけを行ったタイミングの少なくともどちらかに一方において、視聴距離を設定することが望ましい。
【００４４】
（７）ステップＳ５
ステップＳ５では、画角算出部４が、ステップＳ４により得られた視聴距離Ｄと、予め記憶部上に具備されたディスプレイ７のサイズＳ［ｍ］とを用いて、視聴者の眼球網膜像上に投影するディスプレイ７の画角φ［ｄｅｇ］を算出する。このとき、ディスプレイ７のサイズＳは、ディスプレイ７の表面の実効画像表示面の縦幅、又は、横幅のより長い方の辺長を用いる。具体的な画角φは次の式（２）により導く。
【００４５】
φ＝Ｔａｎ−１｛（Ｓ／Ｄ／２）×３６０／π｝  ・・・（２）
ステップＳ４、ステップＳ５によって、視聴者の眼球網膜像上に投影するディスプレイ７の画角を取得できる。これにより、以降の制御動作において、ディスプレイ７の画角に依存する視感度の変化が簡便に予測できる。なお、上記したように本実施形態では、ディスプレイ７の表示画面全体で一つの画像を表示するものとし、この画像のサイズはディスプレイ７のサイズと等しいものとする。
【００４６】
（８）ステップＳ６
ステップＳ６の動作について、図５〜図６に基づいて説明する。ステップＳ６では、ステップＳ１によって得られた各画素の表示輝度Ｌｔと、ステップＳ３によって得られた壁面輝度Ｌｕと、ステップＳ５によって得られたディスプレイ７の画角φとを用いて、視聴者の視感度曲線を表す視感度曲線関数を算出する。
【００４７】
この視感度曲線関数は、壁面輝度Ｌｕの対数値と表示輝度Ｌｔの対数値との差の一次式により表現できる。具体的には、明度Ｊを示す視感度曲線関数は次の式（３）により導く。
【００４８】
Ｊ＝Ｃｔ（φ）×Ｌｔ０．３３−Ｃｔ（φ）（Ｓ０（φ）＋Ｓ１（φ）×Ｌｕ０．３３）
＝Ｃｔ（φ）｛Ｌｔ０．３３−Ｓ０（φ）＋Ｓ１（φ）×Ｌｕ０．３３｝
・・・（３）
Ｃｔ（φ）は画角φに依存する第１の係数であり、Ｓ１（φ）は画角φに依存する第２の係数であり、Ｓ０（φ）は画角φに依存する第３の係数であり、非特許文献１によると図５に示すような実験的な実測値が離散的に示されている。このとき、これらの実測値は画角φとの相関が高いため、本実施形態では、多項式近似により実測値を補間することで、前記各係数をディスプレイ７の画角φの関数として決定する。一例として、次の式（４）〜式（６）のような、前記画角が大きくなれば係数の値が小さくなる画角関数により第１〜第３係数が導出できる。
【００４９】
Ｃｔ（φ）＝−２×１０−５×φ３＋０．００４×φ２−０．３５０８×φ＋３３．７０４  ・・・（４）
Ｓ１（φ）＝−２×１０−７×φ３＋６×１０−５×φ２−０．００６２×φ＋０．４５４１  ・・・（５）
Ｓ０（φ）＝９×１０−９×φ４−３×１０−６×φ３＋０．０００３×φ２−０．０１３×φ＋０．３７６２  ・・・（６）
このとき、画角φが５〜１５０ｄｅｇの範囲において、Ｃｔ（φ）は６０〜２０、Ｓ０（φ）は０．５〜０．０５、Ｓ１（φ）は０．５〜０．１の範囲で設定されることが望ましい。
【００５０】
図６は、ステップＳ６により算出された視感度の例であり、照明変化により変化前後で壁面輝度がＬｕ１からＬｕ２に増加し、かつ、画角φは一定であった場合の視感度曲線の推移を表している。このとき、Ｌｕ１の環境下における視聴者の視感度曲線がＶ１、Ｌｕ２の環境下における視聴者の視感度曲線がＶ２である。図６は、Ｌｕ２がＬｕ１に比べて十分大きい場合、より明るい周囲の明るさに順応することで、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも、画像暗部が黒つぶれして見えるという、非特許文献１の知見を精度良く推定している。
【００５１】
同様に、本実施形態によれば、壁面輝度Ｌｕが一定で画角φが変化した場合でも、画角特性を精度良く推定する。
【００５２】
以上、ステップＳ６の制御動作により、周囲の明るさだけなく、視聴距離やディスプレイ７のサイズに依存する視覚特性の変化を反映し、従来技術よりも厳密な視感度曲線を記述できる。これにより、視聴者の視覚特性に即した補正表示輝度を決定できる。
【００５３】
（９）ステップＳ７
ステップＳ７では、表示輝度算出部６が、ステップＳ６によって得られた視感度関数を記憶部に保持し、一定時間前の視感度と変化時刻の視感度との差分に応じて表示輝度を設定する。
【００５４】
ステップＳ７の動作について図６に基づいて説明する。
【００５５】
図６において、Ｌｕ１の環境下でディスプレイ７の表示輝度がＬｔ１［ｃｄ／ｍ２］であった場合、Ｊ１の明度を知覚していたことになる。以下、このＪ１を基準明度という。ここから、基準明度Ｊ１を一定としてＶ１からＶ２への推移をたどることで、壁面輝度増加前後で知覚する明度が等しくなる補正表示輝度が算出できる。
【００５６】
具体的には、基準明度Ｊ１を予め記憶部に記憶しておき、Ｌｕ＝Ｌｕ２として式（３）をＬｔ２について解くことにより実現される。この場合、Ｌｔ１＜Ｌｔ２となり、変化後の画像は変化前より高い輝度で発光することとなる。
【００５７】
同様の手段により、変化前後で視聴距離が変化した場合の視感度曲線の推移にも適応でき、また、壁面輝度と画角が同時に変わった場合の視感度の推移にも適応できる。このようにして得られる補正表示輝度Ｌｔ２［ｃｄ／ｍ２］を全画素について算出する。
【００５８】
ステップＳ７によって、視覚特性に即した表示輝度を算出できる。また、ステップＳ６の制御動作と組み合わせることにより、視聴環境が変化した場合でも、変化前後で視聴者が知覚する明度を等しくできる。
【００５９】
なお、例えば、基準明度Ｊ１は、画像表示装置１０の電源がＯＮされた時刻において、まず、表示輝度Ｌｔ１と壁面輝度Ｌｕ１を求め、この表示輝度Ｌｔ１と壁面輝度Ｌｕ１と画角から視感度曲線関数を求め、この視感度曲線関数から電源ＯＮ時の明度を求める。そして、この明度を基準明度Ｊ１として記憶する。この基準明度Ｊ１は任意の時間毎に算出し直して、更新してもよい。
【００６０】
また、視聴者が最も画像を見やすいと思った時刻において、リモートコントローラを用いて、前記説明した方法で基準明度を記憶するようにしてもよい。
【００６１】
（１０）効果
以上のように本実施形態によれば、周囲の明るさとディスプレイ７の画角とに基づいた輝度変化ができる。これにより、視覚特性に忠実な制御を可能とし、周囲の照明環境や視聴距離が変わった場合でも、階調性が高く最適な明度の画像を提供できる。
【００６２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態の画像表示装置２０について図７〜図９に基づいて説明する。
【００６３】
（１）画像表示装置２０の構成
図７は、本実施形態に係る画像表示装置２０のブロック図である。
【００６４】
図７に示すように、画像表示装置２０は、入力部１１、視聴距離算出部１２、画角算出部１３、視感度曲線算出部１４、表示輝度算出部１５、ディスプレイ１６とを備えている。
【００６５】
入力部１１、視聴距離算出部１２、画角算出部１３、表示輝度算出部１５、ディスプレイ１６は、第１の実施形態の入力部１、視聴距離算出部３、画角算出部４、表示輝度算出部６、ディスプレイ７と同様の構成であるので説明は省略する。
【００６６】
視感度曲線算出部1４は、マイコンで構成され、中央演算部、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などを備えている。この記憶部のＲＡＭには、複数の予め定められた壁面輝度を格納した記憶部や、壁面輝度と画角とを用いて視感度曲線を算出するプログラム、画像信号から表示輝度を抽出するプログラムやその他各種演算結果が一時記憶される。
【００６７】
（２）画像表示装置２０の動作
次に、本実施形態に係る画像表示装置２０の動作の概要について図８に基づいて説明する。図８は、画像表示装置２０の動作を示すフローチャートである。
【００６８】
ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１６、ステップＳ１７は、第１の実施形態のステップＳ１、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ８、ステップＳ９と同様の制御動作であるので説明は省略する。
【００６９】
（３）ステップＳ１４
ステップＳ１４の動作について、図８に基づいて説明する。
【００７０】
ステップＳ１４では、ステップＳ１１によって得られた各画素の表示輝度Ｌｔと、視感度曲線算出部１４に予め具備された周囲の明るさ係数Ｌｕｐと、ステップＳ１３によって得られたディスプレイ１６の画角φとを用いて、視聴者の視感度曲線を算出する。
【００７１】
周囲の明るさ係数Ｌｕｐは、ディスプレイ１６の周囲の明るさを示す係数であり次の式（７）により算出される。
【００７２】
Ｌｕｐ＝Ｌｕ０．３３  ・・・（７）
一般家庭におけるテレビ視聴時の画像表示装置２０の壁面輝度Ｌｕは、およそ５０［ｃｄ／ｍ２］程度であるため、本実施形態においてはＬｕｐ＝３．６４とする。
【００７３】
このとき、周囲環境に合わせて予め算出したＬｕｐを複数水準プリセットして使い分けても構わない。具体的には、暗い室内（Ｌｕｐ＝０．２１）、薄暗い室内（Ｌｕｐ＝２．１）、明るい室内（Ｌｕｐ＝４．５７）、太陽光が差し込む室内（Ｌｕｐ＝５．７４）のように、０．１〜２０の間で周囲環境の明るさを任意に設定する。そして、次の式（８）を用いて明度Ｊを算出する。
【００７４】
Ｊ＝
Ｃｔ（φ）×Ｌｔ０．３３―Ｃｔ（φ）（Ｓ０（φ）＋Ｓ１（φ）×Ｌｕｐ）
＝Ｃｔ（φ）｛Ｌｔ０．３３―（Ｓ０（φ）＋Ｓ１（φ）×Ｌｕｐ）｝
・・・（８）
Ｃｔ（φ）、Ｓ０（φ）、Ｓ１（φ）は画角φに依存する係数項であり、第１の実施形態に係るステップＳ６の式（４）、式（５）、式（６）により決定される。
【００７５】
図９は、ステップＳ１４により算出された視感度の例であり、視聴距離の増加によって画角φがφ１からφ２に減少した場合の視感度曲線の推移を表している。このとき、画角φ１の環境下における視聴者の視感度曲線がＶ３、φ２の環境下における視聴者の視感度曲線がＶ４である。図９は、ディスプレイ１６の画角が縮小すると、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも画像暗部が黒つぶれして見えるという、非特許文献１の知見を精度良く推定している。
【００７６】
以上、ステップ１４の制御動作によれば、視聴距離とディスプレイ１６とのサイズに依存する視覚特性の変化を反映した視感度曲線を示す視感度曲線関数を記述できる。また、予め具備した周囲の明るさ係数Ｌｕｐを用いることで、視感度曲線関数の算出の際の演算量を削減できる。具体的には、ディスプレイ１６の一画素の明度決定に関して、乗算１回と指数演算１回を削減できる。
【００７７】
（４）ステップＳ１５
ステップＳ１５の動作について図９を用いて詳述する。
【００７８】
ステップＳ１５では、表示輝度算出部１５は、ステップＳ１４によって得られた視感度を記憶部に保持し、前記周囲の明るさ係数Ｌｕｐを用いて、一定時間前の視感度と変化時刻の視感度との差分に応じた補正表示輝度を設定する。
【００７９】
図９において、φ＝φ１の視聴距離でディスプレイ１６の表示輝度がＬｔ１［ｃｄ／ｍ２］であった場合、Ｊ２の明度を知覚していたことになる。ここから、Ｊ２を基準明度としてＶ３からＶ４への推移をたどることで、視聴距離増加前後で知覚する明度が等しくなる補正表示輝度が算出できる。
【００８０】
具体的には、基準明度Ｊ２を記憶しておき、φ＝φ２として式（８）をＬｔ４について解くことにより実現される。この場合、Ｌｔ３＜Ｌｔ４となり、変化後の画像は変化前より高い輝度で発光する。こうして得られる補正表示輝度Ｌｔ４［ｃｄ／ｍ２］を全画素について算出する。
【００８１】
以上、ステップ１５の制御動作によれば、視聴距離が変化した場合に、視覚特性に即した補正表示輝度を算出できる。
【００８２】
また、ステップＳ１４によって得られた周囲の明るさ係数Ｌｕｐを用いることで、表示輝度算出の際の演算量を削減できる．具体的には、ディスプレイ１６の一画素の輝度決定に関して、除算１回と指数演算１回を削減できる。
【００８３】
（６）効果
以上のように本実施形態によれば、ディスプレイ１６の視聴距離とディスプレイ１６のサイズに依存する視感度の変化を良好に予測し、高速に輝度変化できる。これにより、視聴者の移動により視聴距離が変わった場合でも、階調性が高く最適な明度の画像を高速に提示できる。
【００８４】
（変更例）
本発明は上記実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
【００８５】
（１）変更例１
本実施形態に係る画像表示装置１０及び画像表示装置２０において、入力部１と入力部１１で取得する表示輝度は画素単位であることが望ましいが、複数画素領域の平均を対象領域の表示輝度Ｌｔとして扱っても構わない。
【００８６】
同様に、表示輝度算出部７と表示輝度算出部１７について、変化対象の該領域内に均一のＬｔを当てはめれば、階調性を改善する効果が期待できる。
【００８７】
なお、該複数画素領域とは、一定の大きさを有する画素の集合領域であり、その改善効果は該複数画素領域の水平・垂直画角が１ｄｅｇ以下である場合に好適である。
【００８８】
（２）変更例２
上記実施形態では、所定時間毎に表示輝度を補正していたが、これに限らず、例えば、視聴者から視聴距離算出部３のリモートコントローラで指示があった場合、明るさ算出部２の照度センサが閾値以上の照度変化を測定したときに行ってもよい。
【００８９】
（３）変更例３
上記実施形態では、表示する画像はディスプレイ７のサイズと同じであったが、これに限らず、画像をディスプレイ７の表示画面中の部分領域で縮小して表示する場合もある。この場合には、その縮小された画像のサイズを基準に画角を算出して、前記表示輝度の補正をすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】背景技術の視覚特性の照明環境依存性を示す図である。
【図２】背景技術の視覚特性の画角依存性を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る画像表示装置のフローチャートである。
【図５】非特許文献１による実験結果の表である。
【図６】第１の実施形態に係る画像表示装置の輝度変換手法である。
【図７】第２の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係る画像表示装置のフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係る画像表示装置の輝度変換手法である。
【符号の説明】
【００９１】
１    入力部
２    明るさ算出部
３    視聴距離算出部
４    画角算出部
５    視感度曲線算出部
６    表示輝度算出部
７    ディスプレイ
１０    画像表示装置
【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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