(57)【要約】【課題】  消費電力が増加することなく、画質をよくすることができる画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体を提供すること。【解決手段】  フレーム画像の輝度値Ｘに対して、輝度値Ｘの分布している範囲を拡大することによりコントラストを高めるレベル補正部４３と、調光率αを設定する調光率設定部４７と、調光率αに基づいてバックライト３２が発光する光量を制御（調光）する光量制御部４８と、レベル補正および調光により表示パネル３０に表示する画像に生じる輝度の変化を減少させるように、レベル補正した輝度値Ｙを補正する明るさ補正部４４と、を備える。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像を表示するための画像表示装置であって、
前記画像データを取得する画像データ取得部と、
前記取得した画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部と、
前記変換により生じる階調値の平均値の変化を減少させるように、前記変換した画像データの階調値を制御する明るさ補正部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、前記補正した画像データの階調値の平均値を、前記変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくように、前記変換した画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、前記変換した画像データの階調値の範囲において、階調値の上限値および下限値に対しては同じ階調値に維持し、上限値と下限値との間の階調値を変更することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正し、補正した画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置であって、
前記光源が発する光量を所定の光量より減光させるための第１の調光率を設定する調光率設定部と、
前記画像データを取得する画像データ取得部と、
前記調光率に従う減光により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正部と、
前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像表示装置において、
前記画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部を更に備え、
前記明るさ補正部は、前記第１の調光率に従う減光および前記変換により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記変換された画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像表示装置において、
明るさ補正部は、前記補正された画像データの階調値の平均値と前記調光率との積が、前記変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくように、前記変換された画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項４または５に記載の画像表示装置であって、
前記明るさ補正部は、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときに前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさ、からの変化を減少させるように、前記補正される前の画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、前記補正された画像データの階調値の平均値と前記第１の調光率との積が、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときの階調値の平均値に近づくように、前記補正される前の画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項４ないし８のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、補正する前の階調値の範囲において、階調値の上限値および下限値に対しては同じ階調値に維持し、上限値と下限値との間の階調値を変更することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項４ないし９のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、
補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさに対する、前記補正された画像データに基づき前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、
前記第１の調光率に対し前記明るさの比率を前記所定の比率とすることができる第２の調光率を設定し、
前記光量制御部は、前記第２の調光率に基づいて前記光源が発する光量を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項４ないし１０のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記第１の調光率および前記第２の調光率は、光に対する人間の視覚の感度特性に従った視覚上の比率を表し、
前記光量制御部は、第１の調光率または前記第２の調光率から、前記視覚の感度特性に基づいて、前記光源が実際に発する光量の比率を示す第３の調光率を算出して、前記第３の調光率に従って光源を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像を表示するための画像表示方法であって、
前記画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記取得した画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換工程と、
前記変換により生じる階調値の平均値の変化を減少させるように、前記変換した画像データの階調値を制御する明るさ補正工程と、を備えることを特徴とする画像表示方法。
【請求項１３】
画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正し、補正した画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示方法であって、
前記光源が発する光量を所定の光量より減光させるための第１の調光率を設定する調光率設定工程と、
前記画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記調光率に従う減光により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正工程と、
前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御工程と、を備えることを特徴とする画像表示方法。
【請求項１４】
画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像を表示するための画像表示プログラムであって、
コンピュータを、
前記画像データを取得する画像データ取得部、
前記取得した画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部、
前記変換により生じる階調値の平均値の変化を減少させるように、前記変換した画像データの階調値を制御する明るさ補正部、として機能させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正し、補正した画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置に、画像を表示させるための画像表示プログラムであって、
コンピュータを、
前記光源が発する光量を所定の光量より減光させるための第１の調光率を設定する調光率設定部、
前記画像データを取得する画像データ取得部、
前記調光率に従う減光により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正部、
前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部、として機能させることを特徴とする画像表示プログラム。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の画像表示プログラムを記録した、コンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
入力された画像に補正処理を施し、画質に優れた画像を表示する画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネルなどの非発光型表示デバイスを採用するノート型コンピュータなどの画像表示装置では、外部からの電力の供給がないときには、バッテリから供給された電力を光源（例えば、冷陰極管）が光に変換して、液晶パネルを透過させる光の量を制御することにより表示を行っている。一般に、装置全体の消費電力のうち光源が消費する電力の割合は大きい。そこで、バッテリ駆動時には光源が発する光量を少なくすることにより装置の消費電力を低減している。また、光量を少なくしたときには、画面全体の輝度低下に伴い視認性が低下するので、光量を少なくすることによる消費電力の低減と視認性の維持とを両立することができる技術が望まれている。例えば、特許文献１では、入力した画像データに対して、画像データの階調値の範囲を拡大することによりコントラストを高める変換を行っている。さらに、光源が発する光量を調整することにより変換による輝度変化を少なくしているので、画像の視覚的なコントラストを改善しながら、変換による輝度変化を抑制する技術を開示している。
【０００３】
また、特許文献２では、コントラストを高める処理の後に、輝度分布の中央値の値に基づいて算出した値をガンマ係数としてガンマ補正を行うことにより、画像の明るさを補正する処理を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２１５３８８号公報（第３９頁  図３参照）
【特許文献２】特開平１０−１９８８０２号公報（第１６頁  段落［０１２３］〜［１２８］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、コントラストを高める変換の後に平均輝度が低下していた場合には、輝度の低下分を補うように光源が発する光量を高めるのでかえって消費電力が増加してしまうことがある。このように、コントラストを高めることにより画質を高めながら元の画像からの輝度変化を補償することができるものの、入力する画像に依存して消費電力が増減するという課題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載のコントラストを高める変換および光量の調整の後に、特許文献２に記載の明るさを補正する処理を行ったとしても、画像に合わせてガンマ補正することにより適切な明るさの画像を表示できるようになるものの、やはり入力される画像に依存して消費電力が増減することになる。
【０００７】
このように、従来の技術では、画質を向上させながら、消費電力を確実に抑えることができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、消費電力が増加することなく、画質をよくすることができる画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像を表示するための画像表示装置であって、画像データを取得する画像データ取得部と、取得した画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部と、変換により生じる階調値の平均値の変化を減少させるように、変換した画像データの階調値を制御する明るさ補正部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを取得して、画素の階調値が分布している範囲を拡大させることにより、画像のコントラストを高めることができる。さらに、変換した画像データの階調値を制御することによって、変換により生じる階調値の平均値の変化を減少させる。すなわち、画像のコントラストを高めることにより生じる階調値の平均値の変化を少なくする。したがって、変換により発生する階調値の変化を画像全体として抑えながら、画質に優れた画像を表示することができる。
【００１１】
また、特許文献１の技術と異なり、光源が発生する光量を制御することなく、画像データの階調値を補正することによって階調値の変化を減少させているので、画像表示装置の消費電力が増加することがない。
【００１２】
ここで、明るさ補正部は、補正した画像データの階調値の平均値を、変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくように、変換した画像データの階調値を補正することが好ましい。
【００１３】
このようにすれば、補正した画像データの階調値の平均値と調光率との積が、変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくので、消費電力を高めることなく、コントラストを高める変換による階調値の変化を減少することができる。
【００１４】
ここで、明るさ補正部は、変換した画像データの階調値の範囲において、階調値の上限値および下限値に対しては同じ階調値に維持し、上限値と下限値との間の階調値を変更することが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、変換した階調範囲の上限値および下限値を維持することになるので、いったん高めたコントラストを補正することにより低減することがなく、上限値と下限値との間の階調値を補正することにより変換による階調値の変化を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明のもう１つの画像表示装置は、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正し、補正した画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置であって、光源が発する光量を所定の光量より減光させるための第１の調光率を設定する調光率設定部と、画像データを取得する画像データ取得部と、調光率に従う減光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、画像データの階調値を制御する明るさ補正部と、第１の調光率に基づいて、光源が発する光量を制御する光量制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、光源が発する光量を所定の光量より減光させるための第１の調光率に基づいて、光源が発する光量を制御（以下、調光という）するので、光源に供給する電力を低めて消費電力を低減することができる。また、調光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を、画像データの階調値を制御することによって減少させている。したがって、調光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を抑えながら、消費電力を低減することができる。
【００１８】
また、特許文献１に記載の技術と異なり、光量より減光させるための調光率に基づいて調光しているので、消費電力を確実に低減することができる。
【００１９】
ここで、画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部を更に備え、明るさ補正部は、第１の調光率に従う減光および変換により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、変換された画像データの階調値を補正することが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、階調値を変換することにより画素の階調値が分布している範囲を拡大させるので、変調した光のコントラストを高めることができる。さらに、変換および調光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を、変換した画像データの階調値を補正することによって減少させている。したがって、コントラストを高めることにより画質を向上させ、且つ消費電力を低減しながら、変換および調光により生じる明るさの変化を抑えることができる。
【００２１】
ここで、明るさ補正部は、補正された画像データの階調値の平均値と調光率との積が、変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくように、変換された画像データの階調値を補正することが好ましい。
【００２２】
このようにすれば、補正した画像データの階調値の平均値と調光率との積が、変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくので、変換および調光による明るさの変化を減少することができる。
【００２３】
ここで、明るさ補正部は、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときに空間光変調器で変調された光に生じる明るさ、からの変化を減少させるように、補正される前の画像データの階調値を補正することが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときに空間光変調器で変調された光に生じる明るさに近づく。したがって、画像データの階調値の分布が偏っているために、変調された光が明るすぎたり、暗すぎたりしていた場合でも、基準階調値に基づいて変調したときの適度な明るさに近づけることができる。
【００２５】
ここで、明るさ補正部は、補正された画像データの階調値の平均値と第１の調光率との積が、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときの階調値の平均値に近づくように、補正される前の画像データの階調値を補正することが好ましい。
【００２６】
このようにすれば、補正した画像データの階調値の平均値と第１の調光率との積が、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときの階調値の平均値に近づくので、調光による明るさの変化を減少することができる。
【００２７】
ここで、明るさ補正部は、補正する前の階調値の範囲において、階調値の上限値および下限値に対しては同じ階調値に維持し、上限値と下限値との間の階調値を変更することが好ましい。
【００２８】
このようにすれば、変換した階調範囲の上限値および下限値を維持することになるので、補正によりコントラストを低めることなく、上限値と下限値との間の階調値を補正することにより明るさの変化を減少することができる。
【００２９】
ここで、明るさ補正部は、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき空間光変調器で変調された光に生じる明るさに対する、補正された画像データに基づき空間光変調器で変調された光に生じる明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、第１の調光率に対し明るさの比率を所定の比率とすることができる第２の調光率を設定し、光量制御部は、第２の調光率に基づいて光源が発する光量を制御することが好ましい。
【００３０】
このようにすれば、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき表示する画像に対する、補正した画像データに基づき空間光変調器で変調された光に生じる明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、第２の調光率に従う調光により明るさの比率を所定の比率に抑えることができる。したがって、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲における明るさの変化を抑えることができる。
【００３１】
ここで、第１の調光率および第２の調光率は、光に対する人間の視覚の感度特性に従った視覚上の比率を表し、光量制御部は、第１の調光率または第２の調光率から、視覚の感度特性に基づいて、光源が実際に発する光量の比率を示す第３の調光率を算出して、第３の調光率に従って光源を制御することが好ましい。
【００３２】
このようにすれば、光に対する人間の視覚の感度特性に合わせた補正を行うことができる。
【００３３】
また、本発明は、方法の発明とすることもできる。すなわち、本発明の画像処理方法は、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像を表示するための画像表示方法であって、画像データを取得する画像データ取得工程と、取得した画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換工程と、変換により生じる階調値の平均値の変化を減少させるように、変換した画像データの階調値を制御する明るさ補正工程と、を備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明のもう１つの画像表示方法は、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正し、補正した画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示方法であって、光源が発する光量を所定の光量より減光させるための第１の調光率を設定する調光率設定工程と、画像データを取得する画像データ取得工程と、調光率に従う減光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、画像データの階調値を制御する明るさ補正工程と、第１の調光率に基づいて、光源が発する光量を制御する光量制御工程と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
さらに、本発明は、プログラムまたはそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてもよい。すなわち、本発明の画像表示プログラムは、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像を表示するための画像表示プログラムであって、コンピュータを、画像データを取得する画像データ取得部、取得した画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部、変換により生じる階調値の平均値の変化を減少させるように、変換した画像データの階調値を制御する明るさ補正部、として機能させることを特徴とする画像表示装置。
【００３６】
本発明のもう１つの画像表示プログラムは、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正し、補正した画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置に、画像を表示させるための画像表示プログラムであって、コンピュータを、光源が発する光量を所定の光量より減光させるための第１の調光率を設定する調光率設定部、画像データを取得する画像データ取得部、調光率に従う減光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、画像データの階調値を制御する明るさ補正部、第１の調光率に基づいて、光源が発する光量を制御する光量制御部、として機能させることを特徴とする画像表示プログラム。
【００３７】
画像表示プログラムを記録した記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＩＣカードなど、コンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３９】
図１は、第１の実施形態における画像表示装置のハードウェア構成を示す図である。図１に示すように、画像表示装置１は、入力インターフェイス（以下、入力Ｉ／Ｆという）１０、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ハードディスク（以下、ＨＤという）１４、画像処理エンジン１５、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１６、表示インターフェイス（以下、表示Ｉ／Ｆという）１７、および電力インターフェイス（以下、電力Ｉ／Ｆという）１８を備えている。これらの構成はバス１９を介して相互に接続されている。また、表示Ｉ／Ｆ１７には表示パネル３０が、電力Ｉ／Ｆ１８には、電力供給装置３１が接続されている。なお、画像表示装置１の具体的な例としては、表示パネル３０により画像を表示することができるノート型コンピュータ、プロジェクタ、テレビ、携帯電話などを想定している。
【００４０】
入力Ｉ／Ｆ１０には、動画像を入力する装置としてのデジタルビデオカメラ２０およびデジタルスチルカメラ２１などが接続されている。また、ネットワーク機器からの配信映像、電波による配信映像なども、入力Ｉ／Ｆ１０を介して画像表示装置１に入力される。
【００４１】
ＣＰＵ１１は、画像表示装置１において行われる各種処理を制御する部分であるが、特に、入力Ｉ／Ｆ１０を介する動画像データの入力、やＨＤ１４などに記憶された動画像の再生が行われると、画像処理エンジン１５に動画像データを受け渡して、動画像を表示する処理を行わせる。
【００４２】
電力供給装置３１は、電力供給装置３１の内部にセットされるバッテリに蓄積された電力または画像表示装置１の外部より供給される電力を、バックライト３２を含む画像表示装置１の各構成に電力を供給する。
【００４３】
バックライト３２は、電力供給装置３１より供給される電力を光に変換する冷陰極管、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などの光源である。バックライト３２からの光は、バックライト３２と表示パネル３０に挟まれる各種シートなどによって拡散されて、ほぼ均一な光として表示パネル３０に照射する。
【００４４】
表示パネル３０は、表示Ｉ／Ｆ１７を介して入力した画像データに対応する駆動信号に従って光を変調することにより、バックライト３２より受光した光の光量と表示パネル３０を透過する光の光量との比率である透過率を画素ごとに制御して、カラー画像を表示する透過型の液晶パネルである。なお、表示パネル３０は光の透過率を制御することにより表示を行うものであるので、バックライト３２より供給される光量に比例して表示する画像の輝度が変化する。
【００４５】
図２は画像処理エンジンの構成を示した図である。図２に示すように、画像処理エンジン１５は、大別して、フレーム画像取得部４０、色変換部４１、フレームメモリ４２、レベル補正部４３、明るさ補正部４４、画像表示信号生成部４５、および補正係数保持部４６を備えている。また、レベル補正部４３は、ヒストグラム作成部５０、レベル補正パラメータ生成部５１、およびレベル補正実行部５２を有している。明るさ補正部４４は、輝度総和（ΣＹ）演算部６０、平均輝度（Ｙａｖｅ）演算部６１、係数総和（ΣＦ（Ｙ））演算部６２、輝度総和（ΣＸ）演算部６３、平均輝度（Ｘａｖｅ）演算部６４、補正量演算部６５、および明るさ補正実行部６６を有している。なお、これらの構成からなる画像処理エンジン１５は、ＡＳＩＣなどのハードウェア回路により構成されている。以下、各構成が行う処理について説明する。
【００４６】
フレーム画像取得部（画像データ取得部）４０は、入力Ｉ／Ｆ１０を介して画像表示装置１に入力した動画像データから、動画像の各フレームの画像であるフレーム画像の画像データを順次取得する処理を行う。
【００４７】
また、入力する動画像データは、例えば、時系列に連続する複数の静止画像（以下、フレーム画像という）を示すデータである。動画像データは、圧縮したデータや、入力した動画像がインタレース方式のデータであることもある。このような場合、フレーム画像取得部４０は、圧縮されたデータを解凍する処理やインタレース方式のデータをノンインタレース方式のデータに変換する処理を行うことにより、動画像データの各フレーム画像の画像データを、画像処理エンジン１５が処理することができる形式の画像データに変換するようにして、画像データを取得する。もっとも、静止画像データを入力した場合には、当該静止画像の画像データを取得することにより静止画像を扱うこともできる。
【００４８】
本実施形態では、取得する画像データは、縦横６４０×４８０画素など、マトリクス状に配列された多数の画素について、Ｒ（レッド）・Ｇ（グリーン）・Ｂ（ブルー）の各色に“０”から“２５５”の２５６階調（８ビット）の階調値で表したＲＧＢデータとする。もっとも、フレーム画像を表す画素数、各画素の階調数はこれに限られることはない。また、画像データの表現形式についても、ＲＧＢデータに限られることなく、例えば、Ｋ（ブラック）により表すＫデータ、Ｃ（シアン）・Ｍ（マゼンタ）・Ｙ（イエロー）・Ｋにより表すＣＭＹＫデータ、Ｙ（輝度）・ｕ（青の色差）・ｖ（赤の色差）により表すＹｕｖデータなど様々な表現形式のデータであってもよい。
【００４９】
色変換部４１は、フレーム画像取得部４０が取得した画像データを、輝度データおよび色差データに変換する処理を行う。第１の実施形態では、取得した画像データがＲＧＢデータであるので、ＲＧＢデータを輝度データおよび色差データに変換する処理を行う。色変換においては、例えば次式に示す変換式を計算することにより輝度データＸおよび色差データｕｖに変換することができる。変換した輝度データＸおよび色差データｕｖは、フレームメモリ４２に格納する。
Ｘ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ  …（１）
ｕ＝−０．１６８４Ｒ−０．３３１６Ｇ＋０．５０００Ｂ  …（２）
ｖ＝０．５０００Ｒ−０．４１８７Ｇ−０．０８１３Ｂ  …（３）
なお、色変換部４１は、式（１）〜式（３）の変換結果をＲＧＢの各階調（０〜２５５）ごと表した色変換テーブルに基づいて２５６階調（８ビット）で表す階調値に変換するとしてもよい。
【００５０】
レベル補正部（階調変換部）４３は、色変換部４１から輝度値Ｘを受け取り、輝度値Ｘが分布している範囲を拡大させるレベル補正を行うことにより、輝度値Ｙを取得する。レベル補正に際しては、まず、ヒストグラム作成部５０が、フレーム画像の輝度データＸについてヒストグラムを算出して、レベル補正パラメータ生成部５１が、ヒストグラムからフレーム画像の輝度値Ｘの上限値ＸＨおよび下限値ＸＬをレベル補正パラメータとして取得する。例えば、図３に示すようなヒストグラムを作成すると、ヒストグラムＨ（Ｘ）から上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを取得することができる。なお、第１の実施形態では、図３に示すように、ヒストグラムＨ（Ｘ）の最大の値をとる輝度値を上限値ＸＨ、最小の値をとる輝度値を下限値ＸＬとしている。もっとも、フレーム画像のノイズ、または字幕や時刻表示などの非画像データ部分に含まれる影響を低減するため、ヒストグラムＨ（Ｘ）について所定の度数以上となる輝度値Ｘから上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを求めるようにしてもよい。また、ヒストグラムＨ（Ｘ）から近似曲線を生成して、近似曲線がＸ軸と交わる輝度値、または近似曲線が所定の値以上となる輝度値から上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを求めるようにしてもよい。
【００５１】
次に、レベル補正実行部５２は、図４に示すように、フレーム画像の上限値ＸＨおよび下限値ＸＬに挟まれる範囲を輝度データにおいて表現することができる最大の輝度値の範囲に線形変換することにより輝度値Ｙに変換する。すなわち、第１の実施形態では輝度値を表現する階調数は“０〜２５５”の２５６階調としているので、次式に従ってレベル補正を行う。
Ｙ（Ｘ）＝２５５×（Ｘ−ＸＬ）／（ＸＨ−ＸＬ）  …（４）
【００５２】
図４は、輝度値Ｘとレベル補正により得られる輝度値Ｙとの関係、すなわち式（４）の関係を表す階調直線を示した図である。図４に示すように、式（４）の関係を表す階調直線である補正直線ＨＬに従って変換することにより、輝度値ＸＬに対する輝度値Ｙが“０”、輝度値ＸＨに対する輝度値Ｙが“２５５”となる線形変換を行うことになる。図より明らかなように、輝度値Ｘの階調範囲“ＸＬ〜ＸＨ”を輝度値Ｙについては階調範囲“０〜２５５”に拡大しているので、レベル補正によりフレーム画像のコントラストを高めることができる。
【００５３】
ここで、式（４）にしたがって輝度値をレベル補正すると、フレーム画像全体の輝度が変化する。例えば、フレーム画像の輝度値Ｘの分布が下限値ＸＬより上限値ＸＨに偏っている場合には、レベル補正によりフレーム画像全体の輝度値の平均値は大きくなり、フレーム画像全体として輝度が高くなる。そこで、第１の実施形態の画像処理エンジン１５は、レベル補正による輝度値の変化を減少させるように補正を行う。
【００５４】
明るさ補正部４４は、レベル補正により生じた輝度変化を減少させる明るさ補正を行う。明るさ補正の補正式は次式のように定義する。
Ｙ’（Ｙ）＝Ｆ（Ｙ）Ｇ１＋Ｙ  …（５）
ここで、Ｙ’はレベル補正した輝度値、Ｇ１は所定の輝度値における明るさ補正の補正量であり、Ｆ（Ｙ）は補正量Ｇ１を基準として、各輝度値Ｙにおいて補正すべき値の比率を示す補正係数である。以下、式（５）に示す補正曲線を決定する方法、すなわち補正係数Ｆ（Ｙ）および補正量Ｇ１を決定する方法について順番に説明する。
【００５５】
補正係数Ｆ（Ｙ）としては、予め決められた関数を用いている。図５に輝度値Ｙと、補正係数Ｆ（Ｙ）との関係を示す。第１の実施形態の補正係数Ｆ（Ｙ）としては、図５（ａ）に示すように、補正の基準とする階調値である補正ポイントを“１９２”とした曲線と、図５（ｂ）に示すように補正ポイントを“６４”とした曲線と、の２つの曲線を用いる。補正ポイントを“１９２”とする場合の補正係数Ｆ（Ｙ）は、図５（ａ）に示すように、輝度値“０”および“２５５”においてＦ（Ｙ）が“０”となるＰ１（０，０）およびＰ２（２５５，０）と、補正ポイント“１９２”においてＦ（Ｙ）が“１”となるＰ３（１９２，１）を通るスプライン曲線で表す関数とした。補正ポイントを“６４”とする場合の補正係数Ｆ（Ｙ）は、図５（ｂ）に示すように、Ｐ１（０，０）およびＰ２（２５５，０）と、補正ポイント“６４”においてＦ（Ｙ）が“１”となるＰ４（６４，１）を通るスプライン曲線で表す関数とする。なお、図５に示す補正係数Ｆ（Ｙ）のデータは、輝度値Ｙの各階調値（０〜２５５）に対応したＦ（Ｙ）の値を表すテーブルとして、予め補正係数保持部４６に格納されている。
【００５６】
以上のように、第１の実施形態の画像表示装置１は、２つの補正係数Ｆ（Ｙ）を有しており、レベル補正により輝度値の平均値が減少していた場合に、補正ポイントを“１９２”とする補正係数Ｆ（Ｙ）を用いる。レベル補正により輝度値の平均値が増加していた場合には、補正ポイントを“６４”とする補正係数Ｆ（Ｙ）を用いるようにして、補正係数Ｆ（Ｙ）を使い分けている。
【００５７】
補正係数Ｆ（Ｙ）が定まると、次に補正量Ｇ１を決定する。補正量Ｇ１としては、輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅとレベル補正した輝度値Ｙ’の平均値Ｙ’ａｖｅとを等しくする値に決定する。すなわち、輝度値Ｙ’の平均値Ｙ’ａｖｅを表す式（６）と、平均値Ｙ’ａｖｅがレベル補正前の輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅとが等しくなる条件を表す式（７）とから、補正量Ｇ１を表す式（８）を得ることができる。
Ｙ’ａｖｅ＝ΣＹ’／Ｎ
＝Σ（Ｆ（Ｙ）Ｇ１＋Ｙ）／Ｎ  …（６）
Ｙ’ａｖｅ＝Ｘａｖｅ  …（７）
Ｇ１＝（Ｎ×Ｘａｖｅ−ΣＹ）／ΣＦ（Ｙ）
＝Ｎ×（Ｘａｖｅ−Ｙａｖｅ）／ΣＦ（Ｙ）  …（８）
【００５８】
ここで、輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅとレベル補正後の平均値Ｙａｖｅとの差分値Δａｖｅを次式にように定める。
Δａｖｅ＝Ｙａｖｅ−Ｘａｖｅ  …（９）
すなわち、差分値Δａｖｅはレベル補正により生じた輝度値の変化量を示している。補正量Ｇ１を表す式（８）および式（９）から、補正量Ｇ１は次式のように表すこともできる。
Ｇ１＝−Ｎ×Δａｖｅ／ΣＦ（Ｙ）  …（１０）
式（８）または式（１０）により補正量Ｇ１を求めることができる。
【００５９】
明るさ補正部４４は、式（７）の条件を満たすように輝度値Ｙを輝度値Ｙ’に補正するので、レベル補正により生じた輝度値の変化を解消することができる。
【００６０】
図６は、明るさ補正の階調曲線（以下、補正曲線という）の一例を示した図である。図６（ａ）には、輝度値を大きくするように補正したとき、すなわち補正量Ｇ１が正の値となる補正曲線ＨＣ１を示している。このときの補正係数Ｆ（Ｙ）は補正ポイント“１９２”において“１”、となる係数であるので、補正曲線ＨＣ１は、レベル補正した輝度値Ｙ“１９２”を“１９２＋Ｇ１”の輝度値Ｙ’に補正している。また、輝度値Ｙが“０”、“２５５”に対する補正係数Ｆ（Ｙ）は“０”であるので、レベル補正した輝度値Ｙが“０”、“２５５”については、それぞれ輝度値を“０”、“２５５”に補正され、輝度値は変化しない。すなわち、補正曲線ＨＣ１は、（１９２，１９２＋Ｇ１）、（０，０）および（２５５，２５５）の３つのポイントを結ぶ曲線となる。
【００６１】
また、図６（ｂ）には、輝度値を小さくするように補正したとき、すなわち補正量Ｇ１が負の値となる補正曲線ＨＣ１を示している。このときの補正係数Ｆ（Ｙ）は補正ポイント“６４”において“１”となる係数であるので、補正曲線ＨＣ１は、レベル補正した輝度値Ｙ“６４”を“６４＋Ｇ１”の輝度値Ｙ’に補正する。また、輝度値Ｙが“０”、“２５５”に対しては輝度値は変化しない。すなわち、補正曲線ＨＣは、（６４，６４＋Ｇ１）、（０，０）および（２５５，２５５）の３つのポイントを結ぶ曲線となる。
【００６２】
画像表示信号生成部４５は、明るさ補正した輝度値Ｙ’および色差データの階調値ｕｖをＲＧＢデータに変換する処理を行う。ここでは、輝度データ、および色差データをＲＧＢデータに変換する次式に従って明るさ補正したＲＧＢデータを得ることができる。なお、式（１１）〜式（１３）の変換についても色変換テーブルに従って行ってもよい。
Ｒ＝Ｙ’＋１．４０２０ｖ                  …（１１）
Ｇ＝Ｙ’−０．３４４１ｕ−０．７１３９ｖ  …（１２）
Ｂ＝Ｙ’＋１．７７１８ｕ−０．００１２ｖ  …（１３）
【００６３】
画像表示信号生成部４５は変換したＲＧＢデータを、表示パネル３０に対応する画像表示信号として順次出力する。表示パネル３０は、画像表示信号生成部４５が出力する画像表示信号を受信して、受信した画像表示信号に基づくフレーム画像を順次表示することにより動画像を表示する。
【００６４】
以上に説明したように、第１の実施形態に係る画像表示装置１では、入力した動画像データから、フレーム画像を順次取得して、フレーム画像の輝度値Ｘについて、コントラストを高めるレベル補正、およびレベル補正により生じた輝度値の変化を補正する明るさ補正を行っている。
【００６５】
図７は、画像処理エンジン１５が行う処理を示すタイミングチャートである。以下、タイミングチャートに従って順番に説明する。
【００６６】
画像表示装置１は、入力Ｉ／Ｆ１０からの動画像データの入力、またはＨＤ１４に記憶された動画像データの再生などをトリガーにして、図７に示す処理を開始する。処理を開始すると、まず、フレーム画像取得部４０が、入力した動画像データのフレーム画像からＲＧＢデータの階調値を取得する入力処理を行い、取得したＲＧＢデータは、色変換部４１が次々に、輝度データである輝度値Ｘおよび色差データｕｖに変換してフレームメモリ４２に格納する。
【００６７】
次に、ヒストグラム作成部５０は、変換した輝度値Ｘの値を、ヒストグラムＨ（Ｘ）に次々と取り込んでいる。図７に示すように入力・色変換・ヒストグラム作成の処理はそれらの処理に要するわずかな時間だけ処理のタイミングを遅れながら並行して行っているので、１枚のフレーム画像の入力を終えると、わずかな時間だけ遅れて該フレーム画像についての輝度値ＸのヒストグラムＨ（Ｘ）が完成する。例えば、図３に示すように、輝度値Ｘに対する画素数を表すヒストグラムＨ（Ｘ）を得る。
【００６８】
次に、レベル補正パラメータ生成部５１は、ヒストグラムＨ（Ｘ）から輝度値Ｘの上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを算出して、レベル補正パラメータとする。具体的には、図３に示すように、ヒストグラムＨ（Ｘ）から最大の値をとる上限値ＸＨおよび最小の値をとる下限値ＸＬを取得する演算を行う。
【００６９】
次に、輝度総和演算部６０が輝度値Ｙの総和ΣＹを算出し、平均輝度演算部６１が、輝度総和ΣＹから輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅを算出する。輝度総和演算部６３は輝度値Ｘの総和ΣＸを算出し、平均輝度演算部６４が、総和ΣＸから輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅを算出する。また、平均を求める演算に際しては、次式に示すように生成したヒストグラムＨ（Ｘ）を用いて行うことにより、全画素についてＸ、Ｙの総和演算を行う場合に比べて演算量を少なくしている。
Ｙａｖｅ＝ΣＹ（Ｘ）／Ｎ
＝（ΣxＨ（Ｘ）×Ｙ（Ｘ））／Ｎ  …（１４）
Ｘａｖｅ＝ΣＸ／Ｎ
＝（ΣxＨ（Ｘ）×Ｘ）／Ｎ  …（１５）
【００７０】
次に、係数総和演算部６２は補正係数保持部４６から読み出した補正係数Ｆ（Ｙ）の総和ΣＦ（Ｙ）を次式に従って算出する。なお、補正係数Ｆ（Ｙ）の補正ポイントについては、平均値Ｙａｖｅと平均値Ｘａｖｅとのうち、Ｙａｖｅが大きい場合には補正ポイント“１９２”とし、Ｘａｖｅが大きい場合には補正ポイント“６４”として、使用する補正係数Ｆ（Ｙ）を選択している。
ΣＦ（Ｙ）＝ΣXiＨ（Ｘｉ）×Ｆ（Ｙ（Ｘｉ））
（ただし、ＸｉはＸＬ〜ＸＨの変数）  …（１６）
【００７１】
次に補正量演算部６５が、式（８）または式（１０）に従って補正量Ｇ１を算出する。
【００７２】
以上の処理によって、レベル補正および明るさ補正を実行するために用いるパラメータが得られる。なお、以上に説明したフレーム画像の入力から補正量Ｇ１を算出する処理は、図７に示すように、次のフレーム画像が入力される間のフレーム間待ち時間に行うようにしているので、フレーム画像についてのパラメータを算出すると、動画像データの次のフレーム画像が入力される。レベル補正以降の処理は、次のフレーム画像が入力される処理と並行して処理を行っている。
【００７３】
次に、レベル補正実行部５２は、フレームメモリ４２から輝度データＸおよび色差データｕｖとを読み出してから、輝度データＸについて式（４）に従う演算を行うことによりレベル補正を行う。
【００７４】
レベル補正を行うと、次に、明るさ補正実行部６６が明るさ補正を行う。ここでは、補正量Ｇ１を用いて、補正式（５）に従って、明るさ補正した輝度値Ｙ’を算出する。
【００７５】
明るさ補正を行うと、次に、画像表示信号生成部４５が、輝度データ（Ｙ’）および色差データ（ｕｖ）をＲＧＢデータに変換してから、画像表示信号生成部４５が、ＲＧＢデータを表示パネル３０に対応する画像表示信号に変換して、表示パネル３０に出力することにより、補正したフレーム画像を表示する処理を行う。
【００７６】
以上に説明したように、第１の実施形態に係る画像表示装置１は、動画像データのフレーム画像について、レベル補正を行うことにより発生する輝度値の変化を、明るさ補正により減少させている。
【００７７】
第１の実施形態に係る画像表示装置１によれば、以下の効果を得ることができる。
【００７８】
（１）レベル補正を行うことにより発生する輝度値の変化を、明るさ補正により減少（より望ましくは解消）しているので、入力されたフレーム画像についてコントラストを高めながら、フレーム画像全体の輝度値の平均値としては、レベル補正を行う前に等しくなる。したがって、フレーム画像全体としての輝度変化を抑えながら、画質をよくすることができる。
【００７９】
（２）特許文献１に記載の技術では、レベル補正を施してから光源の光を減光または増光することにより、レベル補正による輝度の変化を減少させているので、消費する電力はフレーム画像に依存して増減する。一方、第１の実施形態によれば、輝度値を補正しているだけであるので、消費電力が増加することがない。
【００８０】
（３）レベル補正において、フレーム画像の階調範囲を画像データの最大の階調範囲“０〜２５５”に補正し、明るさ補正においてはレベル補正した輝度値の下限値“０”および上限値“２５５”に対しては補正係数Ｆ（Ｙ）が“０”であるので輝度値を変えることなく、輝度値“０”と“２５５”との間の階調曲線ＨＣ１を曲げるようにして明るさ補正を行っている。レベル補正においていったん高めたフレーム画像のコントラストを明るさ補正によって低めることがないので、確実にコントラストを高めて画質をよくすることができる。
【００８１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、バックライト３２が発する光量の制御（調光）を行い、レベル補正および調光により表示パネル３０に表示する画像に生じる明るさの変化を、減少するように明るさ補正を行う。以下、第２の実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【００８２】
図８は、第２の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジンの構成を示した図である。図８において第１の実施形態に係る画像処理エンジン１５の構成と同じ構成については、同じ符号を付与している。図８に示すように、画像処理エンジン１００は、画像処理エンジン１５の構成に加えて、調光率設定部４７および光量制御部４８を備えている。また、明るさ補正部４４は、限界補正量演算部６７および最終補正量決定部６８を更に有している。
【００８３】
調光率設定部４７は、バックライト３２が発する光量を所定の光量より低減させ、表示パネル３０に表示する画像の輝度を低減するためのパラメータとして調光率αを設定する。ここで、調光率αは１以下の正数とするので、調光率αが“１”のときバックライト３２は所定の最大光量を発する。すなわち、所定の光量に対して、常に減光するように調光することになる。また、調光率αは人間の視覚へ与える刺激に線形な関係を有した比率である。すなわち、人間の視覚の感度特性を考慮した比率であるので、例えば、調光率αが“０．５”であれば、表示パネル３０に表示する画像の輝度が人間の視覚に与える刺激は、調光率αが“１”のときの５０％となる。
【００８４】
調光率設定部４７は、画像表示装置１に備わるバッテリなどに残存する電力蓄積量を参照して、画像表示装置１が所定の目標駆動時間を駆動していることができる値を算出することによって調光率αを設定することとする。もっとも、調光率αの設定方法はこれに限られることなく、画像表示装置１が、外部電力による駆動から、バッテリに蓄積した電力によるバッテリ駆動に切り替わったときなどに、消費電力を抑える省電力モードへの切り替えに連動して、調光率αを所定の値に切り替えるようにしてもよい。また、表示パネル３０に節電設定用の画面を表示するなどして、ユーザが調光率αを任意に設定するようにしてもよい。
【００８５】
光量制御部４８は、調光率αに従って電力供給装置３１がバックライト３２へ供給する電力を制御することにより、バックライト３２が発生する光量の調光を行う。ここで、調光率αは人間の視覚の感度特性を考慮した値であるので、バックライト３２が発する所定の光量に対する実際の光量の比率を示す光源の調光率Ｋは、ガンマ係数γを用いて次式により定めることができる。
Ｋ＝αγ  …（１７）
例えば、ガンマ係数γは“２．２”などの値であり、式（１７）により人間の視覚特性を考慮した調光率αから、実際にバックライト３２を調光する光量比を示す光源の調光率Ｋを得ることができる。また、調光率αが“１”であれば、バックライト３２の調光率Ｋが“１”となるので、バックライト３２は最大の光量を発することになる。
【００８６】
また、バックライト３２が発生する光量と、表示パネル３０に表示される画像の輝度とは一般に比例するので、調光したときに表示パネル３０に表示する画像の実際の輝度Ｌと、調光しないときの画像の実際の輝度ＬＵ０との関係は次式で表すことができる。
ＬＵ＝Ｋ×ＬＵ０  …（１８）
【００８７】
例えば、人間が視覚上感じる輝度を１５％低減させるために調光率αを“０．８５”に設定すると、ガンマ係数γが“２．２”であることから、式（１７）より光源の調光率Ｋは“０．７”となる。式（１８）より調光したときの輝度Ｌを調光しないときの輝度ＬＵ０に比べて３０％低減すればよいことになるので、バックライト３２に供給する電力を低減することができる。光量制御部４８は、式（１７）にしたがって調光率αより光源の調光率Ｋを算出して、光源の調光率Ｋに従ってバックライト３２へ供給する電力を制御する旨の制御信号を電力供給装置３１に送信することにより調光を行っている。
【００８８】
なお、画像表示信号生成部４５は、光量制御部４８が光源を制御するタイミングと同期を取りながら、生成した画像表示信号を表示パネル３０に送信している。表示パネル３０は、受信した画像表示信号に基づいて、バックライト３２が発する光を変調して画素ごとに透過量を制御することにより画像を表示する。
【００８９】
明るさ補正部４４は、レベル補正による輝度値の変化に加えて、調光により表示する画像に生じる輝度の変化を減少するために明るさ補正を行う。明るさ補正した輝度値Ｚとすると、補正式を次式のように定義する。
Ｚ（Ｙ）＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ２＋Ｙ  …（１９）
ここで、補正量Ｇ２は、明るさ補正した輝度値Ｚの平均値と調光率αとの積と輝度値Ｘの平均値とを等しくするように決定する。すなわち、次式が成り立つ補正量Ｇ２を算出する。なお、式（２０）は、調光しないときに画像データの輝度値Ｘに基づく画像を表示する明るさとしての輝度と、調光したときに輝度値Ｚに基づく画像を表示する輝度とが視覚上等しいことを意味している。
α×Ｚａｖｅ＝Ｘａｖｅ  …（２０）
【００９０】
レベル補正による輝度値の変化および調光により生じる輝度の変化をなくするためには、式（２０）を満たすように補正量Ｇ２を定めるとよいので、式（１９）より、次のように補正量Ｇ２が求まる。
Ｇ２＝Ｎ（Ｎ×Ｘａｖｅ−αΣＹ）／（αΣＦ（Ｙ））
＝−Ｎ×Δａｖｅ２／（αΣＦ（Ｙ））…（２１）
ここで、
Δａｖｅ２＝α×Ｙａｖｅ−Ｘａｖｅ
＝２５５×α×（Ｘａｖｅ−ＸＬ）／（ＸＨ−ＸＬ）−Ｘａｖｅ  …（２２）
補正係数Ｆ（Ｙ）および式（２１）に表す補正量Ｇ２を用いて、補正式である式（１９）に従って明るさ補正を行うことができる。
【００９１】
ここで、以上に説明したように明るさ補正を行うと、高い輝度領域に対応するコントラストが低くなってしまうことがある。図９は、輝度値を大きくするように補正したとき、すなわち補正量Ｇ２が正の値となる場合の明るさ補正の補正曲線ＨＣ２を示した図である。図９では、横軸に輝度値Ｙ、縦軸に輝度値Ｙおよび輝度値Ｚに調光率を乗じた実効輝度値α×Ｚを示し、明るさ補正した補正曲線をＨＣ２、レベル補正した補正直線をＨＬで示している。図９に示すように、平均輝度Ｙａｖｅより高い輝度側に対応する明るさ補正しないときの補正直線ＨＬの階調範囲は、“ｚ１（＝Ｙａｖｅ）〜２５５”である。補正量Ｇ２（＞０）を用いて上に凸状の階調曲線ＨＣ２による明るさ補正を行うと、輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅより高い輝度値Ｙの領域“Ｙａｖｅ〜２５５”に対応する輝度値Ｚに調光率を乗じた実効輝度値の範囲は、補正曲線ＨＣ２によれば“ｚ２（＝α×Ｚ（Ｙａｖｅ））〜２５５×α”となる。すなわち、平均値Ｙａｖｅ以上の輝度値Ｙに対応する“ｚ２〜２５５×α”の輝度範囲が元の“ｚ１〜２５５”の輝度範囲より小さくなっている。これは、輝度値の高低を表現できる範囲が小さくなっているので、コントラストが低下していることになる。
【００９２】
そこで、第２の実施形態では、調光に伴う高輝度側におけるコントラストの低下を一定の水準に抑えるために、調光率αの値に制限を加える。
【００９３】
以下、調光率αに制限を加えるときの処理について説明する。制限を加えるために、まず、調光しない場合のＹの平均輝度値Ｙａｖｅより高輝度側の輝度値Ｙの階調差Ｌ１、調光を行う場合の実効輝度値α×Ｚの高輝度側の階調差Ｌ２を次のように求める。
Ｌ１＝２５５−Ｙａｖｅ  …（２３）
Ｌ２＝α×２５５−α×Ｚ（Ｙａｖｅ）
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ２＋Ｙａｖｅ））  …（２４）
調光の有無による、階調差の比率をコントラスト維持率とすると、高輝度側のコントラスト維持率Ｒを次式で定めることができる。
Ｒ＝Ｌ２／Ｌ１
＝α（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ２＋Ｙａｖｅ））／（２５５−Ｙａｖｅ）
…（２５）
式（２５）により求めるコントラスト維持率Ｒを、所定の比率Ｒｌｉｍより低下させないために、コントラスト維持率をＲｌｉｍとしたときの調光率αおよび補正量Ｇ２を求める。このときの調光率を限界調光率αｌｉｍ、補正量を限界補正量Ｇ２ｌｉｍとすると、式（２５）より次式を得ることができる。
Ｒｌｉｍ＝αｌｉｍ（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ２ｌｉｍ＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−Ｙａｖｅ）  …（２６）
一方、式（１９）より、
Ｚａｖｅ＝（ΣＦ（Ｙ（Ｘｉ））×Ｇ２ｌｉｍ＋Ｙ）／Ｎ  …（２７）
式（２７）および式（２０）より、制限を加えたときの限界調光率αｌｉｍは次式で表すことができる。
αｌｉｍ＝ＮＸａｖｅ／（ΣＦ（Ｙ）Ｇ２ｌｉｍ＋ΣＹ）
＝ΣＸ／（ΣＦ（Ｙ）Ｇ２ｌｉｍ＋ΣＹ）  …（２８）
式（２６）および式（２８）より、次式のように限界補正量Ｇ２ｌｉｍを求めることができる。また、限界補正量Ｇ２ｌｉｍが定まると式（２８）より限界調光率αｌｉｍが求まる。
Ｇ２ｌｉｍ＝（ΣＸ−ＲｌｉｍΣＹ）×（２５５−Ｙａｖｅ）
／（Ｆ（Ｙａｖｅ）ΣＸ＋Ｒｌｉｍ（２５５−Ｙａｖｅ）ΣＦ（Ｙ）
…（２９）
【００９４】
実際の明るさ補正に用いる最終調光率α’、および最終補正量Ｇ２’は以下のように決定する。
Ｇ２’＝ｍｉｎ（Ｇ２、Ｇ２ｌｉｍ）  …（３０）
α’＝ｍａｘ（α、αｌｉｍ）  …（３１）
ここで、ｍｉｎ（）は引数のうち最小の値を返す関数、ｍａｘ（）は引数のうち最大の値を返す関数である。
【００９５】
最終補正量Ｇ２’を用いて式（１９）による変換を行うことにより、最終調光率α’による明るさ補正を行うことができる。すなわち、最終調光率α’により補正した輝度値をＺ’とすると次式に従って明るさ補正することになる。
Ｚ’（Ｙ）＝ΣＦ（Ｙ）×Ｇ２’＋Ｙ  …（３２）
式（３２）の補正式に従って、輝度値Ｙを輝度値Ｚ’に変換することにより、レベル補正および調光により生じる画像の輝度変化を補正しながら、高輝度側のコントラストの低下を抑制することができる。
【００９６】
また、明るさ補正部４４は、明るさ補正に際して求めた最終調光率α’を光量制御部４８に受け渡す。光量制御部４８は、式（１７）により最終調光率α’に対応する光源の調光率Ｋを算出して、バックライト３２に最終調光率α’に対応する光量を発生させる制御を行っている。
【００９７】
画像表示信号生成部４５は、輝度値Ｚ’および色差データｕｖを式（１１）〜（１３）に従って変換したＲＧＢデータから表示パネル３０に対応する画像表示信号を生成する。画像表示信号生成部４５は、光量制御部４８がバックライト３２を制御するタイミングと同期を取りながら、生成した画像表示信号を表示パネル３０に送信する。表示パネル３０は、受信した画像表示信号に基づいて、バックライト３２より受ける光を変調して画素ごとに透過量を制御することにより補正したフレーム画像を表示する。
【００９８】
以上に説明したように、第２の実施形態に係る画像処理エンジン１００は、調光率αを設定して、動画像データから取得したフレーム画像の輝度データについて、コントラストを拡大させるレベル補正およびバックライト３２の調光を行い、レベル補正および調光により生じる表示する画像の輝度の変化を減少させる明るさ補正を行う。また、明るさ補正においては高階調側のコントラストの低下を抑制する処理も行っている。
【００９９】
図１０は、画像処理エンジン１００が行う処理を示すタイミングチャートであり、以下、タイミングチャートに従って順番に説明する。
【０１００】
図１０に示す処理を開始すると、まず、調光率設定部４７が調光率αを設定する。
【０１０１】
調光率αを設定すると、第１の実施形態と同様に、フレーム画像の入力、色変換、ヒストグラムを作成する処理を並行して行い、作成したヒストグラムＨ（Ｘ）よりレベル補正パラメータＸＨ，ＸＬを算出する。算出したレベル補正パラメータＸＨ，ＸＬを用いて、明るさ補正パラメータΣＸ、ΣＹ、Ｘａｖｅ，Ｙａｖｅ、ΣＦ（Ｙ）を算出する。
【０１０２】
次に、補正量演算部６５が、式（２１）に従って補正量Ｇ２を算出し、限界補正量演算部６７が限界コントラスト維持率Ｒｌｉｍを用いて式（２９）に従って限界補正量Ｇ２ｌｉｍを算出する。
【０１０３】
次に、最終補正量決定部６８が、式（３０）に従う最終補正量Ｇ２’および式（３１）に従う最終調光率α’を決定する。
【０１０４】
次に、第１の実施形態と同様に、フレームメモリ４２から読み出した輝度データを用いて、レベル補正実行部５２がレベル補正を行ってから、明るさ補正実行部６６は式（３２）に従って明るさ補正を行うことにより、明るさ補正した輝度値Ｚ’を算出する。
【０１０５】
次に、画像表示信号生成部４５が、輝度データ（Ｚ’）および色差データ（ｕｖ）をＲＧＢデータに変換して、ＲＧＢデータから画像表示信号を生成する。生成した画像表示信号は表示パネル３０に出力する。このとき、光量制御部４８は、最終調光率α’から光源の調光率Ｋを算出して、表示パネル３０に画像表示信号を出力するタイミングに合わせてバックライト３２へ供給する電力を調整することにより調光を行う。調光された光を表示パネル３０が変調することによりフレーム画像が表示される。
【０１０６】
以上に説明したように、第２の実施形態に係る画像処理エンジン１００によれば、フレーム画像の画像データについて、レベル補正および調光を行うことにより発生する輝度の変化を解消した画像を表示する。また、高い輝度領域におけるコントラスト維持率Ｒに制限を設けるようにして、高輝度側領域のコントラストの低下を一定の水準以内に収まるように、制限を設けた明るさ補正を行っている。
【０１０７】
図１１は、補正量が正の値である場合に、制限を設けた明るさ補正の補正曲線ＨＣ２’の一例を示した図である。図１１に示すように、第２の実施形態に係る画像処理エンジン１００では調光に制限を設けたため、最終調光率α’は、図９に示した制限を設けていないときの調光率αより大きい値となる。したがって、輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅより高い輝度値の領域（ｚ１〜２５５）に対応する輝度値Ｚ’の実効輝度値α×Ｚ’の階調範囲は“ｚ３〜α’×２５５”の範囲になり、制限を設けていないときの図９の実効輝度値α×Ｚの階調範囲“ｚ２〜α×２５５”の範囲より大きくなる。したがって、調光に制限を設けることにより高輝度領域における実効輝度値の階調範囲の低下量は小さくなり、コントラストの低下を抑えることができている。
【０１０８】
第２の実施形態の画像表示装置によれば、第１の実施形態における（３）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１０９】
（４）レベル補正および調光により表示する画像に発生する、輝度の変化を減少（より望ましくは解消）するように補正を行っているので、レベル補正によるコントラストの拡大および調光による消費電力の低減を実現しながら、フレーム画像を表示する輝度の平均としては、レベル補正を行う前のフレーム画像を表示したときの輝度の平均に等しくなる。したがって、表示パネル３０に表示する画像の輝度を画像全体として変えることなく、消費電力を低減し、且つ画質を向上することができる。
【０１１０】
（５）特許文献１に記載の技術では、レベル補正を施してから光源の光を減光または増光することにより、レベル補正による変化量を解消しているので、消費する電力はフレーム画像に依存して増減する。一方、第２の実施形態によれば、設定した調光率αに従って減光させる調光を行い、輝度値を補正することによりレベル補正および調光による輝度の変化を減少させているので、消費電力を確実に低減させることができる。
【０１１１】
（６）調光により減光した場合に、高輝度領域のコントラストの低下を一定の水準、すなわちコントラスト維持率Ｒｌｉｍに制限しているので、高輝度領域におけるコントラストの低下を抑えることができる。表示パネル３０に表示する画像について高輝度領域におけるコントラストの低下を抑えるので、明るさ補正および調光により階調がつぶれる可能性が低減する。
【０１１２】
（７）画像データに対する補正は、光に対する人間の視覚の感度特性に従う調光率αまたは限界調光率αｌｉｍにより行っている。したがって、光に対する人間の視覚の感度特性に好適に合わせた明るさ補正および調光を行うことができる。
【０１１３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、所定の基準となる輝度に近づけるように明るさ補正を行うことにより、輝度値の偏りを補正する。以下、第３の実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【０１１４】
図１２は、第３の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジンの構成を示した図である。図１３に示すように、画像処理エンジン２００の明るさ補正部４４は、第２の実施形態に係る画像処理エンジン１００の構成に加えて、更に輝度値の偏りを補正するための補正量を算出する補正量（Ｇ３）演算部６９を有している。
【０１１５】
第３の実施形態の明るさ補正部４４は、所定の明るさ基準に近づけるように明るさ補正を行う。明るさ補正では、次式に従ってレベル補正した輝度値Ｙを輝度値Ｙ”に変換する。
Ｙ”＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ３＋Ｙ  …（３３）
ここで、式（３３）は、式（５）および式（１９）と同じ形をしているので、補正量Ｇ３の符号に従って、上に凸または下に凸形状の補正曲線となる。補正量Ｇ３は次式で与えられる。
Ｇ３＝Ｇａ（Ｙｔｈ−Ｙａｖｅ）  …（３４）
ここで、Ｇａは明るさ補正強度係数であり０以上の所定の値、Ｙｔｈは明るさ基準（基準階調値）である。明るさ補正強度係数Ｇａの値および明るさ基準Ｙｔｈについては、予め定められた定数としてもよいし、ユーザが設定するものとしてもよい。または画像データの種別に合わせて決定するものとしてもよい。
【０１１６】
式（３４）に見られるように、補正量Ｇ３は、明るさ基準Ｙｔｈから平均値Ｙａｖｅを引いた値に比例しているので、輝度値Ｙを補正量Ｇ３の方向に補正すれば輝度値Ｙを明るさ基準Ｙｔｈに近づけるように補正して、画像データの輝度値の偏りを小さくすることができる。
【０１１７】
なお、補正量Ｇ３が定まれば、式（３３）により明るさ補正することができるが、実際には、式（３３）の演算を行うことなく、補正量演算部６９が算出した補正量Ｇ３を、パラメータとして補正量演算部６５および限界補正量演算部６７に受け渡している。
【０１１８】
明るさ補正部４４は、さらに次式に従う補正を行うことにより、輝度値の偏りを補正しながら、さらに調光を行うことにより表示する画像に生じる輝度の変化を減少させる強化した明るさ補正を行う。強化した明るさ補正の補正式は次式で定義する。
Ｚ（Ｙ）＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ４＋Ｙ  …（３５）
ここで、補正量Ｇ４は、強化した明るさ補正した輝度値Ｚの平均値と調光率αとの積が、明るさ補正した輝度値Ｙ”の平均値と等しくなるように決定する。なお、式（３６）は、輝度値Ｙ”に基づく画像を表示する輝度と、調光したときに輝度値Ｚに基づく画像を表示する輝度とを視覚上等しくすることを意味している。
α×Ｚａｖｅ＝Ｙ”ａｖｅ  …（３６）
ここで、式（３６）の右辺、左辺は次式のように表すことができる。
Ｙ”ａｖｅ＝ΣＹ”／Ｎ
＝（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ３＋ΣＹ）／Ｎ  …（３７）
一方、
Ｚ’ａｖｅ＝ΣＺ’／Ｎ
＝（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ４＋ΣＹ）／Ｎ  …（３８）
式（３６）〜式（３８）より、補正量Ｇ４を表す次式を得ることができる。
Ｇ４＝Ｇ３／α＋（１−α）ΣＹ／（αΣＦ（Ｙ））  …（３９）
【０１１９】
ここで、式（３９）に示す補正量Ｇ４は、輝度値Ｙ”ではなく、補正量Ｇ３の関数となっているので、明るさ補正部４４は、実際には式（３３）による演算を行うことなく、補正量Ｇ３から補正量Ｇ４を演算することができる。こうして、求めた補正量Ｇ４を用いて、輝度値の偏りを補正した上で調光による輝度変化を減少させる強化した明るさ補正を行うことができる。
【０１２０】
次に、第２の実施形態と同様に、コントラストの低下を抑えるため調光率αに制限を設ける。輝度値Ｙの平均輝度値Ｙａｖｅに対応する輝度値より高階調側における、調光なしのときの輝度値Ｙ”の階調差Ｌ１’、調光ありのときの実効輝度値α×Ｚ’の階調差Ｌ２’は、次式で表すことができる。
Ｌ１’＝２５５−Ｙ”（Ｙａｖｅ）
＝２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ３＋Ｙａｖｅ）  …（４０）
Ｌ２’＝α×２５５−α×Ｚ’（Ｙａｖｅ）
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ４＋Ｙａｖｅ））  …（４１）
このとき、式（４０）および式（４１）よりコントラスト維持率Ｒ’を表す式、およびコントラスト維持率Ｒ’をＲｌｉｍ’に制限したときに成り立つ式は次式のように求まる。
Ｒ’＝Ｌ２’／Ｌ１’
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ４＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ３＋Ｙａｖｅ））  …（４２）
Ｒｌｉｍ’＝αｌｉｍ×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ４ｌｉｍ＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ３＋Ｙａｖｅ））  …（４３）
ここで、式（３６）の条件の元、式（３７）、式（３８）および式（４３）より、次式のように限界補正量Ｇ４ｌｉｍを求めることができる。
【０１２１】
【数１】
2006308631.tif 000003
また、式（４４）に示す限界補正量Ｇ４ｌｉｍおよび式（４３）より限界調光率αｌｉｍを求めることができる。
【０１２２】
実際に補正を行う最終補正量Ｇ４’および最終調光率α’は次式で求める。
Ｇ４’＝ｍｉｎ（Ｇ４、Ｇ４ｌｉｍ）  …（４５）
α’＝ｍａｘ（α、αｌｉｍ）  …（４６）
また、最終補正量Ｇ４’を用いて式（３５）による補正を行うことにより、最終調光率α’に制限したときの明るさ補正を行うことができる。すなわち、最終調光率α’に制限したときに補正した輝度値をＺ’とすると次式に従って明るさ補正することになる。
Ｚ’（Ｙ）＝ΣＦ（Ｙ）×Ｇ４’＋Ｙ  …（４７）
【０１２３】
以上に説明したように、第３の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジン２００は、調光率αを設定して、入力された動画像から取得したフレーム画像について、輝度値の偏りを補正しながら、調光により生じる輝度変化を減少させている。
【０１２４】
図１３は、画像処理エンジン２００が行う処理を示すタイミングチャートである。以下、画像処理エンジン２００が行う処理について順番に説明する。
【０１２５】
図１３に示す処理を開始して、まず、第２の実施形態にある画像処理エンジン１００と同様に、調光率αの設定、フレーム画像の入力、色変換、ヒストグラムを作成する処理を並行して行ってから、レベル補正パラメータＸＨ，ＸＬおよびΣＸ、ΣＹ、Ｘａｖｅ、Ｙａｖｅ、ΣＦ（Ｙ）を演算する。なお、補正係数Ｆ（Ｙ）の補正ポイントは、補正量Ｇ３の符号に基づいて、補正ポイントを選択する。具体的には、明るさ基準Ｙｔｈから平均輝度値Ｙａｖｅを引いた値が、正のとき補正ポイント“１９２”、負のとき補正ポイント“６４”の補正係数を用いる。
【０１２６】
次に、補正量演算部６９が、明るさ基準Ｙｔｈおよび輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅから式（３４）に従って補正量Ｇ３を算出する。
【０１２７】
補正量Ｇ３を算出すると、補正量演算部６５が、式（３９）に従う強化した明るさ補正の補正量Ｇ４を算出し、限界補正量演算部６７が限界コントラスト維持率Ｒｌｉｍを用いて式（４４）に従って限界補正量Ｇ４ｌｉｍおよび限界調光率αｌｉｍを算出する。
【０１２８】
次に、最終補正量決定部６８が、式（４５）に従って最終補正量Ｇ４’を決定する。また、このとき式（４６）に従い最終調光率α’も決定する。
【０１２９】
次に、明るさ補正実行部６６は、レベル補正した輝度値Ｙに対して、レベル補正および最終補正量Ｇ４’を用いて式（４７）に従って強化した明るさ補正を行って輝度値Ｚ’を算出する。
【０１３０】
次は、輝度値Ｚ’および色差データから変換したＲＧＢデータより、表示パネル３０に対応する画像表示信号を生成して、表示パネル３０に出力する。光量制御部４８は、最終調光率α’から光源の調光率Ｋを算出して、表示パネル３０に画像表示信号を出力するタイミングに合わせて、光量制御部４８がバックライト３２へ供給する電力を調整することにより調光を行う。調光された光を表示パネル３０が変調することによりフレーム画像が表示される。
【０１３１】
図１４は、明るさ補正および強化した明るさ補正の補正曲線の一例を示した図である。図１４（ａ）には、明るさ補正の補正曲線ＨＣ３が上に凸であるときの一例について示している。この場合、画像全体が所定の明るさ基準より低い階調値に偏っていたために、補正曲線ＨＣ３は上に凸形状の変換を行うことにより画像全体の輝度を高めるように補正していることになる。このとき、強化した明るさ補正の階調曲線ＨＣ４’は、最終調光率α'に従う調光により実効輝度値の範囲がＨＣ３の階調範囲に比べてα'倍に小さくなり輝度変化が生じる。そこで、補正曲線Ｈ４'は補正曲線ＨＣ３より大きく上に凸の形状となることにより、調光により生じる輝度変化を減少させている。
【０１３２】
図１４（ｂ）には、明るさ補正の補正曲線ＨＣ３が下に凸であるときの一例を示している。この場合、画像全体が所定の明るさ基準より高い階調値に偏っていたために、補正曲線ＨＣ３は下に凸形状の変換を行うことにより画像全体の階調値を低めるように補正していることになる。このとき、強化した明るさ補正の補正曲線ＨＣ４’は、補正曲線ＨＣ３に対して上に凸形状となることにより、調光により生じる輝度変化を減少させている。
【０１３３】
第３の実施形態の画像表示装置によれば、第１の実施形態における（３）の効果、および第２の実施形態における（５）〜（７）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１３４】
（８）明るさ補正後になるはずの輝度を基準に、調光による輝度の変化量を減少（望ましくは解消）するように強化した明るさ補正を行っているので、レベル補正による画質の向上、調光による消費電力の低減を実現しながら、更に明るさ補正により輝度値の偏りを補正して適度な明るさの画像を表示することができるようになる。
【０１３５】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明した。本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施することもできる。以下、変形例を挙げて説明する。
【０１３６】
（変形例１）前記実施形態では、フレームメモリ４２に格納されたフレーム画像に対して処理を行うとしたが、フレームメモリ４２がない場合についても適切に処理することができる。第１の変形例では、フレームメモリ４２がない場合について行う処理について説明する。図１５は、第１の変形例における処理のタイミングチャートを示した図である。図１５のタイミングチャートでは、横軸に時刻Ｔを順番にｔ０〜ｔ５により示している。図１５において、動画像を再生するなどして、まず時刻ｔ０においてフレーム画像Ｆ（０）の入力を開始すると、フレーム画像取得部４０は、入力された画素の輝度値をヒストグラムＨ（Ｘ）に組み入れる処理を行う（時刻ｔ０〜ｔ１）。フレーム画像Ｆ（０）の全画素についての入力を終えると、フレーム画像Ｆ（０）の全画素についてのヒストグラムＨ（Ｘ）を取得する（時刻ｔ１）。次に、レベル補正部４３は、ヒストグラムＨ（Ｘ）を用いて、輝度値の上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを算出する（時刻ｔ１〜ｔ２）。上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを算出すると、ヒストグラムＨ（Ｘ）からΣＸ、ΣＹ、ΣＦ（Ｙ）を算出する（時刻ｔ２〜ｔ３）。次に、式（１２）にしたがって補正量Ｇ１を算出する（時刻ｔ３〜ｔ４）。時刻ｔ０〜ｔ４における処理によってフレーム画像Ｆ（０）にレベル補正のパラメータである上限値ＸＨおよび下限値ＸＬ、並びに明るさ補正を行うためのパラメータである補正量Ｇ１を決定したことになる。第１の変形例では、フレームメモリ４２がないため、時刻ｔ０〜ｔ４の間に決定したパラメータを次のフレーム画像Ｆ（１）に適用する。すなわち、次のフレーム画像Ｆ（１）が入力されると、入力されたフレーム画像Ｆ（１）の各画素について、上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを用いたレベル補正、補正量Ｇ１を用いた明るさ補正を施すことにより補正したフレーム画像Ｆ（１）を出力する（時刻ｔ４〜ｔ５）。このようにすれば、フレームメモリ４２がない場合であっても、時系列順にフレーム番号を１つずらすことによって、リアルタイムに補正を行うことができる。また、図１５の時刻ｔ１〜ｔ４の間に行う演算に要する処理量は、一般のハードウェア回路により演算を行えば、フレーム待ち時間の間に比較的容易に処理することができる程度の処理となる。なお、最終補正量Ｇ２’または最終補正量Ｇ４’を算出するようにすれば、調光または調光に加えて第２の実施形態の明るさ補正および第３の実施形態の強化した明るさ補正を行う場合についても対応することができる。
【０１３７】
（変形例２）第３の実施形態において、式（４４）に示すようにコントラスト維持率に制限を設けたときの限界補正量Ｇ４ｌｉｍを算出するには複雑な演算を行う必要があるため、処理量が多くなってしまう。そこで、第２の変形例では、限界補正量Ｇ４ｌｉｍを次式に示すように簡略化して表す。
Ｇ４ｌｉｍ＝−ＡＸａｖｅ＋Ｂ  …（４８）
また、輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅに替えて、輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅを用いて次式により限界補正量Ｇ４ｌｉｍを定めるとしてもよい。
Ｇ４ｌｉｍ＝−ＣＹａｖｅ＋Ｄ  …（４９）
発明者らが複数枚の画像を用いて行った実験によれば、限界補正量Ｇ４ｌｉｍと、平均値Ｘａｖｅまたは平均値Ｙａｖｅとは、線形な関係に近似することができるという知見を得た。そこで、式（４８）または式（４９）により、限界補正量Ｇ４ｌｉｍを簡単な演算により算出することができるので、処理量を少なくすることができる。このとき、係数“Ａ”および“Ｂ”、あるいは“Ｃ”および“Ｄ”の値については、予め決められた値を用いてもよいし、入力された動画像から取得した所定数のフレーム画像を用いて算出するとしてもよい。このようにすれば、処理量を少なくすることができるので、フレーム画像が入力される間のフレーム待ち時間に行う演算の負荷を減らすことができる。また、さらに簡略して限界補正量Ｇ４ｌｉｍを次のように与えてもよい。ここで、Ｇｃｏｎｓｔは適宜設定される定数である。
Ｇ４ｌｉｍ＝Ｇ３＋Ｇｃｏｎｓｔ  …（５０）
なお、第２の実施形態における限界補正量Ｇ２ｌｉｍについても同様に、式（４８）または式（４９）のように簡略して求めてもよい。
【０１３８】
（変形例３）前記実施形態では、“１９２”、または“６４”のいずれかを補正ポイントとして補正係数Ｆ（Ｙ）を求めた。補正ポイントはこれに限られることはなく、例えば、輝度値“１２８”、や輝度値Ｙの平均値を補正ポイントとしてもよい。また、曲線の種類についてもスプライン曲線に限ることなく、最小自乗法による近似曲線、ガンマ曲線など通常用いられる様々な曲線を用いてもよい。
【０１３９】
（変形例４）前記実施形態では、ハードウェアにより処理する例について説明した。第４の変形例として、同様の処理をソフトウェアにより実現するとしても良い。例えば、図２、図８、または図１２に示した画像処理エンジンの各構成がもつ機能は、ＣＰＵ（コンピュータ）１１に実行させる画像表示プログラムにより実現する。なお、画像処理プログラムは、予めハードディスク１４やＲＯＭ１２に格納されていることとしてもよいし、またはＣＤ−ＲＯＭ２２などのコンピュータが読み取り可能な記録媒体によって外部から供給され、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１６が読み取った画像処理プログラムをハードディスク１４に格納するものとしてもよい。また、インターネットなどのネットワーク手段を介して、画像処理プログラムを供給するサーバー等にアクセスし、データをダウンロードすることによってハードディスク１４に格納するものとしてもよい。
【０１４０】
もちろん、一部の機能はハードウェア回路により実現して、ハードウェア回路がもたない機能をソフトウェアにより実現する構成としてもよい。このとき、例えば、Ｙｕｖデータへの色変換、ヒストグラム作成、レベル補正、明るさ補正、ＲＧＢデータへの色変換のような画像入力と平行して行われる長期間定型処理はハードウェア回路で行い、フレーム間待ち時間の間に行う補正量演算のような短期間非定型処理はソフトウェアで行う。すなわち、１フレーム画像の入力が終わったらハードウェア回路が割込み要求信号を発生し、ＣＰＵ１１が割込みハンドラ内で補正量を演算してハードウェア回路の補正量設定レジスタに書き込む。ハードウェア回路は次のフレーム画像においてそのレジスタ設定を用いて補正を行う。
【０１４１】
（変形例５）前記実施形態では、ＲＧＢデータを輝度データに変換して、輝度データについて補正を行うようにした。もっとも、ＲＧＢデータをＲデータ、Ｇデータ、Ｂデータに分解してそれぞれのデータについて補正するとしてもよい。また、色情報をもたないモノクローム画像を入力した場合では、画像の階調データを輝度データとして補正すればよい。
【０１４２】
（変形例６）前記第１の実施形態では、表示パネル３０を備えた画像表示装置としていたが、外部のディスプレイやプロジェクタに画像を表示させるとしてもよい。
【０１４３】
（変形例７）前記第１の実施形態では、表示パネルを液晶パネルとしたが、液晶パネルなどの非発光型の表示パネル、または有機ＥＬ(Electro luminescence)パネルなどの自発光型の表示パネルに適用することもできる。
【０１４４】
（変形例８）前記第２および第３の実施形態の表示パネル３０としては、光源が別途備わる非発光型の表示パネルであれば、透過型の液晶パネルに限ることなく、反射型の液晶パネル、あるいは直視タイプの表示装置ではないがＤＭＤ（Digital Micromirror Device：Texas Instruments社の商標）などを用いたプロジェクタに適用することもできる。
【０１４５】
（変形例９）前記第２および第３の実施形態の画像表示装置では、光源へ供給する電力を調整することによって光量を制御する調光を行っていた。プロジェクタに採用される高圧水銀ランプのように発光光量をあまり可変できない場合には、光源より発する光を導く光路上の絞りの大きさを制御する機構を設けて、絞りの大きさを変化させることによって調光を行うとしてもよい。また、通過する光量を減少させる光学フィルタを、光路に挿入することにより減光するとしてもよい。これらの場合、消費電力を低減することにはならないが、消費電力を増すことがない調光を行うことができる。なお、複数の方法を組み合わせて調光することとしてもよい。調光の範囲があまり広くとれない光源や、任意の調光率を実施できない光源のときに、無段階制御可能な絞りを併用することで所望の調光が可能になる。以上空間光変調器として液晶パネル他の画素が２次元状に配置され光を変調するものを例にとって説明してきた。しかし空間光変調器としては、画素が１次元状に配置され変調された光を走査することによって２次元画像を表示するようなデバイス（例えばGLV：Grating  Light  Valve）でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】第１の実施形態における画像表示装置のハードウェア構成を示した図。
【図２】画像処理エンジンの構成を示した図。
【図３】フレーム画像のヒストグラムを示した図。
【図４】レベル補正の補正直線の一例を示した図。
【図５】補正係数を示した図。（ａ）は補正ポイント“１９２”に対応する補正係数を示す図、（ｂ）は補正ポイント“６４”に対応する補正係数を示した図。
【図６】明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。（ａ）は輝度値を増加する補正を行うときの補正曲線を示した図、（ｂ）は輝度値を減少する補正を行うときの補正曲線を示した図。
【図７】画像処理エンジンが行う処理を示すタイミングチャート。
【図８】第２の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジンの構成を示した図。
【図９】明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。
【図１０】画像表示装置が行う処理を示すタイミングチャートを示した図。
【図１１】明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。
【図１２】第３の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジンの構成を示した図。
【図１３】画像表示装置が行う処理を示すタイミングチャートを示した図。
【図１４】明るさ補正および強化した明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。（ａ）は、明るさ補正した補正曲線が上に凸となった場合の補正曲線、（ｂ）は明るさ補正した補正曲線が下に凸となった場合の補正曲線を示した図。
【図１５】第１の変形例における処理のタイミングチャートを示した図。
【符号の説明】
【０１４７】
１…画像表示装置、１０…入力インターフェイス、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…ハードディスク、１５…画像処理エンジン、１６…表示インターフェイス、１７…電力インターフェイス、１８…バス、２０…デジタルビデオカメラ、２１…デジタルスチルカメラ、３０…空間光変調器としての表示パネル、３１…電力供給装置、３２…光源としてのバックライト、４０…画像データ取得部としてのフレーム画像取得部、４１…色変換部、４２…フレームメモリ、４３…階調変換部としてのレベル補正部、４４…明るさ補正部、４５…画像表示信号生成部、４６…補正係数保持部、４７…調光率設定部、４８…光量制御部、５０…ヒストグラム生成部、５１…レベル補正パラメータ生成部、５２…レベル補正実行部、６０…輝度総和演算部、６１…平均輝度演算部、６２…係数総和演算部、６３…輝度総和演算部、６４…平均輝度演算部、６５…補正量演算部、６６…補正実行部、６７…限界補正量演算部、６８…最終補正量決定部、６９…補正量演算部、１００…第２の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジン、２００…第３の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジン、Ｘ…輝度データの輝度値、ＸＨ…輝度値Ｘの上限値、ＸＬ…輝度値Ｘの下限値、Ｙ…レベル補正した輝度値、Ｙ’…明るさ補正した輝度値、Ｙ”…明るさ補正した輝度値、Ｚ…明るさ補正した輝度値、Ｚ’…制限のある明るさ補正した輝度値、ｕｖ…色差データ、Ｈ（Ｘ）…ヒストグラム、γ…ガンマ係数、α…第１の調光率としての調光率、αｌｉｍ…第２の調光率としての限界調光率、α’…最終調光率、Ｇ１…明るさ補正の補正量、Ｇ２…明るさ補正の補正量、Ｇ２ｌｉｍ…明るさ補正の限界補正量、Ｇ２’…明るさ補正の最終補正量、Ｇ３…明るさ補正の補正量、Ｇ４…強化した明るさ補正の補正量、Ｇ４ｌｉｍ…強化した明るさ補正の限界補正量、Ｇ４’…強化した明るさ補正の最終補正量、Ｋ…第３の調光率としての光源の調光率、Ｒ…コントラスト維持率、Ｒｌｉｍ…限界コントラスト維持率、Ｙｔｈ…基準階調値としての明るさ基準、Ａ〜Ｄ…係数、Ｇｃｏｎｓｔ…定数。
【図１】
2006308631.tif 000004
【図２】
2006308631.tif 000005
【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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