(57)【要約】［課題］照度が急変する視聴環境下で常に視覚的なコントラストと階調性の高い画像表示装置を提供する。［解決手段］周囲照度に応じて入力映像信号の階調を補正する画像表示装置において、センサーにより取得した照度信号に基づき眼の順応量と表面反射量とを算出し、眼の順応量と表面反射量に基づき画面の画面輝度と、映像信号のガンマ変換を制御する。
2011033669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示面において表示する画像表示部と、
前記画像表示部の周囲の照度を検出する照度検出手段と、
前記照度に基づき眼の順応量を算出する順応算出手段と、
前記照度に基づき前記表示面における光の反射輝度を算出する表面反射算出手段と、
複数の階調に対しそれぞれあらかじめ指定された明るさ感を前記周囲照度下で得るために必要な表示輝度を示す理想階調輝度を、前記眼の順応量に基づき算出する第１の輝度算出手段と、
前記表示面に設定すべき画面輝度である第1の画面輝度を前記反射輝度に基づいて算出する第２の輝度算出手段と、
を含む適応制御手段と、
前記表示面が前記第1の画面輝度となるよう、前記画像表示部に対し画面輝度を設定する画面輝度設定手段と、
入力映像信号の画素毎に前記画素毎の階調の理想階調輝度と、前記反射輝度との差分に相当する輝度の画像が表示されるように前記入力映像信号における前記画素毎の階調を変換する信号処理手段と、を備え、
前記画像表示部は、前記信号処理手段により変換された映像信号に基づき画像表示を行う、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
第1の時定数を有し、前記周囲照度の値をフィルタリングすることにより第1の係数を算出する第1のフィルタ処理部と、
前記第1の時定数より長い第2の時定数を有し、前記周囲照度の値をフィルタリングすることにより第2の係数を算出する第2のフィルタ処理部と、をさらに備え、
前記表面反射算出手段は前記第1の係数に基づき前記反射輝度を算出し、
前記順応算出手段は、前記第2の係数に基づき前記眼の順応量を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第2の時定数より長い第3の時定数を有し、前記周囲照度の値をフィルタリングすることにより第3の係数を算出する第3のフィルタ処理部をさらに備え、
前記順応算出手段は、
前記第2の係数に基づき前記周囲照度に対する錐体順応量を算出する錐体順応算出手段と、
前記第3の係数に基づき前記周囲照度に対する桿体順応量を算出する桿体順応算出手段と、を含み、
前記適応制御手段の前記第1の輝度算出手段は、前記錐体順応量と前記桿体順応量に基づき前記複数の階調のそれぞれの前記理想階調輝度を算出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記適応制御手段は、
複数の周囲照度とそれぞれに対応する画面輝度とを保持した第1テーブルと、
複数の周囲照度とそれぞれに対応する階調変換方法とを保持した第2テーブルと、を有し、
前記画面輝度設定手段は、前記第1テーブルに基づき前記照度検出手段により検出された周囲照度に対応する画面輝度を前記第1の画面輝度として決定し、
前記信号処理手段は、前記第2テーブルに基づき前記照度検出手段により検出された周囲照度に対応する階調変換方法を特定し、特定した階調変換方法に基づき前記入力映像信号を階調変換する
ことを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、例えば照度が急に変化する視聴環境下で、表示映像の視覚的なコントラストと階調性を高める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に代表される、光源と、光源からの光強度を変調する光変調素子とを備えた画像表示装置が広く普及している。しかし、これらの画像表示装置では、画像表示装置の周囲の明るさに対する人の眼の慣れの程度(以下、眼の順応量)を考慮していない。【０００３】
一般的に、人の眼の順応量は、周囲の照度が大きいほど大きく、周囲の照度が小さいほど小さくなる。また、眼の順応量が大きいほどより明るい対象物の輝度差を見わけやすく、眼の順応量が小さいほどより暗い対象物の輝度差を見わけやすくなる。そのため、画像表示装置を視聴する周囲の照度が急変することで、画像表示装置の表示特性は変化していなくても、視覚的なコントラストと階調性の低下が生じて見える。【０００４】
このような視覚的なコントラストと階調性の低下を抑制するために、眼の順応量に応じて光源の輝度変調と、入力映像の各画素の階調の変換、すなわちガンマ変換とを合わせて行う方法が提案されている。【０００５】
例えば、特開2006-295064号公報では、照度が急低下した場合、所定の低域通過濾波器演算により眼の順応量を算出し、眼の順応量に応じて光源の輝度変調とガンマ変換とを合わせて行う。【０００６】
一方、画像表示装置を視聴する環境の照度が増加すると、画像表示装置の表示面に入射する照度が増加し、表面反射による視覚的なコントラストと階調性の低下を招く。また、この時の照度変化に対する視覚的なコントラストと階調性の時間変化は、眼の順応に起因する時間変化に比べて非常に急峻である。【０００７】
特開2006-295064号公報では、このような表面反射によって生じる視覚的なコントラストと階調性の低下とその時間変化を考慮しないため、周囲の明るさが急変してしばらくは不適切なコントラストと階調性で表示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、照度が急に変化する視聴環境下でも、視覚的なコントラストと階調性とを高めることを可能とした画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様としての画像表示装置は、画像を表示面において表示する画像表示部と、
前記画像表示部の周囲の照度を検出する照度検出手段と、前記照度に基づき眼の順応量を算出する順応算出手段と、前記照度に基づき前記表示面における光の反射輝度を算出する表面反射算出手段と、複数の階調に対しそれぞれあらかじめ指定された明るさ感を前記周囲照度下で得るために必要な表示輝度を示す理想階調輝度を、前記眼の順応量に基づき算出する第１の輝度算出手段と、前記表示面に設定すべき画面輝度である第1の画面輝度を前記反射輝度に基づいて算出する第２の輝度算出手段と、を含む適応制御手段と、前記表示面が前記第1の画面輝度となるよう、前記画像表示部に対し画面輝度を設定する画面輝度設定手段と、入力映像信号の画素毎に前記画素毎の階調の理想階調輝度と、前記反射輝度との差分に相当する輝度の画像が表示されるように前記入力映像信号における前記画素毎の階調を変換する信号処理手段と、を備え、前記画像表示部は、前記信号処理手段により変換された映像信号に基づき画像表示を行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、照度が急変する視聴環境下で視覚的なコントラストと階調性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第1の実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図。
【図２】第1の実施形態の動作を示すフローチャート。
【図３】第1の実施形態に係る適応制御手段の動作を示すフローチャート。
【図４】第1の実施形態に係る明るさ感Rを示す図。
【図５】第1の実施形態に係る明るさ関数R(x)のテーブルを示す図。
【図６】第1の実施形態に係るバックライトに対する輝度制御信号を示す図。
【図７】第1の実施形態に係る液晶パネルに対する入力階調を示す図。
【図８】第2の実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図。
【図９】第2の実施形態の動作を示すフローチャート。
【図１０】第2の実施形態に係る周囲照度が急変した環境下において視覚的なコントラストの過渡変化を示したグラフを示す図。
【図１１】第2の実施形態に係る適応制御手段の動作を示すフローチャート。
【図１２】第2の実施形態に係る画像表示装置の効果を示す図。
【図１３】第3の実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図。
【図１４】第3の実施形態に係る適応制御手段の具備するテーブルを示す図。
【図１５】第3の実施形態に係る適応制御手段の具備するテーブルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態の画像表示装置について図1〜図7を用いて説明する。
【００１４】
(1)画像表示装置10の構成
図1に、本実施形態による画像表示装置10の構成を示す。
【００１５】
画像表示装置10は、照度検出手段11、順応算出手段12、表面反射算出手段13、適応制御手段（第1の輝度算出手段、第２の輝度算出手段）14、画面輝度制御手段（画面輝度設定手段）15、信号処理手段16、画像表示部17により構成される。画像表示部17は、光変調素子としての液晶パネル18と、液晶パネルの背面に設置された光源部としてのバックライト19により構成される液晶表示部である。但し画像表示部17の構成は液晶表示部に限定されず、有機EL表示部、プラズマ表示部、投影式プロジェクタでもかまわない。
【００１６】
照度検出手段11は、画像表示部17近傍に取り付けた照度センサーにより、画像表示部17に入射する照度を所定の周期(例えば1フィールド)で検出する。照度検出手段11は、予め定めた閾値以上の照度変化を検出した際に、順応算出手段12と表面反射算出手段13とへ、変化後の照度を表す照度信号を入力する。照度センサーは例えば表示パネル表面の任意の箇所に設けることができる。照度センサーは異なる箇所に複数設けてもよい。
【００１７】
順応算出手段12は、照度検出手段11から出力された照度信号を用いて、周囲照度に対する眼の順応量を算出し、算出した順応量を適応制御手段14へ入力する。
【００１８】
表面反射算出手段13は、照度検出手段11から入力された照度信号を用いて、画像表示部17の表示面に入射する光の表面反射輝度を算出し、算出した表面反射輝度を適応制御手段14へ入力する。
【００１９】
適応制御手段14は、予め内部に具備する明るさ関数R(x)と、順応算出手段12から入力された眼の順応量と、表面反射算出手段13から入力された表面反射輝度とを用いて、バックライト19の発光輝度（輝度変調方法）を指定した調光信号、および入力映像信号のガンマ変換方法を示したガンマ変換信号を算出する。適応制御手段14は、調光信号を画面輝度制御手段15へ入力し、ガンマ変換信号を信号処理手段16へ入力する。
【００２０】
画面輝度制御手段15は、適応制御手段14から入力された調光信号を用いて実際にバックライト19を駆動および制御するためのバックライト駆動信号を生成し、生成したバックライト駆動信号をバックライト19へ入力する。
【００２１】
信号処理手段16は、適応制御手段14から入力されたガンマ変換信号を用いて入力映像信号に対してガンマ変換（階調変換）を行い、ガンマ変換された映像信号を液晶パネル18に入力する。
【００２２】
画像表示部17のバックライト19は、画面輝度制御手段15から入力されたバックライト駆動信号に応じて発光する。画像表示部17の液晶パネル18は、信号処理手段16から入力されたガンマ変換された映像信号（補正映像信号）に基づきバックライト19からの発光を変調することにより表示面に画像を表示する。
【００２３】
次に、各部11〜19の動作の詳細について図2を用いて説明する。
【００２４】
図2は図1の画像表示装置による動作の流れを示すフローチャートである。
【００２５】
(2)照度検出手段11
照度検出手段11は、画像表示部17近傍に取り付けた照度センサーにより、画像表示部17に入射する照度を所定の周期(例えば1フィールド)で検出し(ステップS101)、予め定めた以上の照度変化を検出した際に、順応算出手段12と表面反射算出手段13とへ変化後の照度を表す照度信号を入力する(ステップS102)。
【００２６】
具体的には、まず、画像表示部17に入射する照度を所定の周期で検出する。この時、照度は、画像表示装置10の表示周期の1フィールドに要するΔt秒以上の時間間隔で検出することが望ましい。すなわち、表示周期が60Hzである場合、Δt≧0.0167秒となる。
【００２７】
そして、Δt秒あたりに閾値（例えば10lx）以上の照度変化を検出したとき変化後の照度を表す照度信号Eを送出する。閾値は例えばセンサーが検出可能な最小の変化幅を用いてもよい。照度変化が閾値未満の場合は、照度変化が無かったものと見なして、内部記憶に蓄えられた照度変化前の照度信号（直前に出力した照度信号）を送出してもよいし、信号を何ら出力しなくてもよい。後者の場合、後段の各処理部は前回と同じ照度信号が入力されたと判断して処理を行ってもよいし、あるいは信号処理手段16および画面輝度制御手段15が前回照度信号が入力されたときと同じ処理（画面輝度制御、ガンマ変換）を行い、順応算出手段12、表面反射算出手段13および適応制御手段14は処理を行わなくてもよい。
【００２８】
以上のステップS101〜S102によって、周囲照度に所定以上の変化が生じた際に、照度変化後の照度信号Eが、順応算出手段12と表面反射算出手段13とに入力される。
【００２９】
(3)順応算出手段12
順応算出手段12は、照度検出手段11から入力された照度信号を用いて、周囲照度に対する眼の順応量を算出し、算出した眼の順応量を適応制御手段14へ入力する(ステップS103)。既に述べたように、眼の順応量とは、画像表示装置の周囲の明るさに対する人の眼の慣れの程度を示し、周囲の照度が大きいほど大きく、周囲の照度が小さいほど小さくなる。また、眼の順応量が大きいほどより明るい対象物の輝度差を見わけやすく、眼の順応量が小さいほどより暗い対象物の輝度差を見わけやすくなる。眼の順応量σ(E)は式(1)に従って算出する。
【数１】
2011033669.tif 000003
【００３０】
Eは照度検出手段11から入力された照度信号である。aは定数であり、60.0〜80.0の範囲で設定されることが望ましい。bは定数であり、0.5〜1.5の範囲で設定されることが望ましい。
【００３１】
ここでは式(1)に従って眼の順応量を算出したが以下のようにしてもよい。すなわち、あらかじめ式(1)に基づいて複数の照度と各々の照度に対応する眼の順応量とを対応づけたテーブルを作成しておく。そして、このテーブルに基づいて、照度検出手段11から入力された照度信号に対応する眼の順応量を取得する。
【００３２】
以上のステップS103によって、照度変化後の眼の順応量σ(E)が算出され適応制御手段14に入力される。  
(4)表面反射算出手段13
表面反射算出手段13は、照度検出手段11から入力された照度信号を用いて、画像表示部17の表示面に対する光の反射輝度（表面反射輝度）を算出し、算出した表面反射輝度を適応制御手段14へ入力する(ステップS104)。この時、表面反射輝度Lrefは式(2)に従って算出する。
【数２】
2011033669.tif 000004
【００３３】
Eは照度検出手段11から入力された照度信号である。Hは画像表示装置10の表示面における管面反射率であり、0〜1の範囲で設定される。この時、Hは工場出荷時に予め設定されることが望ましいが、ユーザ設定によって変更されても構わない。
【００３４】
ここでは式(2)に従って眼の順応量を算出したが以下のようにしてもよい。すなわち、あらかじめ式(2)に基づいて複数の照度と各々の照度に対応する表面反射輝度とを対応づけたテーブルを作成しておく。そして、このテーブルに基づいて、照度検出手段11から入力された照度信号に対応する表面反射輝度を取得する。
【００３５】
以上のステップS104によって、表面反射輝度Lrefが算出され適応制御手段14に入力される。
【００３６】
(5)適応制御手段14
適応制御手段14は、内部に予め格納された明るさ関数R(x)と順応算出手段12から入力された眼の順応量と表面反射算出手段13から入力された表面反射輝度とを用いて、バックライト19の発光輝度を指定した調光信号と、入力映像信号のガンマ変換の方法を指定したガンマ変換信号を算出する(ステップS105)。
【００３７】
以下、図3を用いて適応制御手段14の動作を説明する。
【００３８】
まず、適応制御手段14は、適応制御手段に予め格納されている明るさ関数R(x)と、ステップS103において順応算出手段12から出力された眼の順応量σ(E)とを用いて、理想階調輝度L(x)を算出する(ステップSS101)。
【００３９】
(5-1)明るさ関数R (x)
R(x)は、ある基準照度下において画像表示装置10のバックライト19を基準画面輝度で照光し、液晶パネル18に階調xを入力した場合の、画像表示部の明るさ感Rを記述した関数である。すなわちR(x)は階調xと明るさ感Rとの対応を保持している。以降、本実施形態では、このR(x)を明るさ関数と呼称する。
【００４０】
明るさ関数R(x)は、人の眼の順応を考慮した明るさ感を保持する。図4は、横軸が画像表示装置10に表示したパッチの表示輝度Ltを、縦軸がそのパッチの明るさ感Rを示している。この時表示輝度Ltに対する明るさ感Rは、周囲照度が510lxの場合にV1、周囲照度が4250lxの場合にV2の曲線となる。この時、V1とV2において、明るさ感Rを等しくする表示輝度Lt1とLt2は、周囲照度510lxと4250lxの環境間で同じ明るさに見える輝度の組である。すなわち、V1に示した明るさ関数R(x)から導かれる明るさ感Rを規準に、明るさ感Rが等しくなる表示輝度Lt cd/m2で画像表示装置10に画像を表示することにより、周囲照度が異なるV2環境下で視覚的なコントラストと階調性を一致させることが可能となる。 
本実施形態において、R(x)は、基準照度80lx下において、画像表示装置10のバックライト19に基準画像輝度100cd/m2を入力し、液晶表示装置18に8ビット全255階調を入力した際の、各階調値xに対する各々の明るさ感Rを保持している。尚、R(x)は予め算出して内部記憶に保持していることが望ましいが、適応制御手段14内において逐次計算しても構わない。一例として、本実施形態における画像表示装置10の液晶パネル18に入力する階調値xに対するR(x)のテーブルを図5に示す。
【００４１】
(5-1)理想階調輝度（理想輝度）L(x)  
本実施形態において、L(x)は、ある周囲照度下において人の眼に明るさ感Rを与えるのに必要な階調値xの理想的な輝度を示す。すなわち、周囲照度が変化した場合に、明るさ関数R(x)から導かれる明るさ感Rを規準として、明るさ感Rが等しくなる表示輝度L(x)を用いて画像表示装置10に画像を表示することで、基準照度80lx下において画像表示装置10の基準画像輝度を100cd/m2で照光した場合と同等の、視覚的なコントラストと階調性を得る事が可能となる。
【００４２】
理想階調輝度L(x)は、適応制御手段内に予め具備する明るさ関数R(x)と、ステップS103において順応算出手段12から入力された眼の順応量σ(E)とを用いて、式(3)により算出する。
【数３】
2011033669.tif 000005
【００４３】
ここで、nは0.3〜2.0の値を取る定数である。
【００４４】
次に、全てのxについてL(x)を算出したか否かを判定する（SS102）。判定が偽であればxをインクリメントし（ステップSS103）、インクリメントされたxについてL(x)を算出する（ステップSS101）。判定が真であれば次のステップSS104に進む。
【００４５】
以上の動作によって周囲照度Eの環境下において基準環境下と同等な視覚的コントラストと階調性を実現せしめる理想階調輝度L(x)が算出される。
【００４６】
(5-2)調光信号BL  
次に、ステップSS101〜ステップSS102で算出した理想階調輝度L(x)のうち最大輝度であるL(255)と、ステップS104において表面反射算出手段13から入力された表面反射輝度Lrefとを用いて、調光信号BLを算出する(ステップSS104)。
【００４７】
調光信号BLは、理想階調輝度中の最大輝度であるL(255)から表面反射輝度Lrefを差し引くことで算出する。この時調光信号BLは式(4)により算出する。
【数４】
2011033669.tif 000006
【００４８】
次に、ステップSS104で算出した調光信号BLを画面輝度制御手段15に入力する(ステップSS105)。
【００４９】
以上のステップSS101〜ステップSS105によって、バックライトの輝度変調のための調光信号が算出され画面輝度制御手段15に入力される。
【００５０】
(5-3)ガンマ変換信号G(x)
次に、ステップSS104で算出した調光信号BLとステップSS101〜ステップSS102で算出した理想階調輝度L(x)とステップS104において表面反射算出手段13から入力された表面反射輝度Lrefとを用いて、ガンマ変換信号G(x)を算出する(ステップSS106)。ガンマ変換信号G(x)は、理想階調輝度L(x)から表面反射輝度Lrefを差し引いた透過輝度を算出し、バックライト輝度BLの下、その透過輝度を画像表示装置10上で表示せしめる階調値xを算出する。ガンマ変換信号G(x)は式(5)により算出する。
【数５】
2011033669.tif 000007
【００５１】
ここで、crは液晶パネル18のパネルコントラストであり、画像表示装置10をあるバックライト輝度で照光した際の最白輝度と最黒輝度との比として定義される。γは入力映像の補正に利用されるガンマ値であり、一般的に2.2が用いられる。xは8ビットで表現される階調値である。
【００５２】
次に、全てのxについてG(x)が算出されたか否かを判定する（SS107）。判定が偽であれば、階調値xをインクリメントし（SS108）、インクリメントされたxについてG(x)を算出する (ステップSS106)。判定が真であれば次のステップSS109に進む。
【００５３】
次にステップSS109では、ステップSS106〜ステップSS108で算出したガンマ変換信号G(x)を、信号処理手段16へ入力する。
【００５４】
以上のステップSS101〜ステップSS109によって。ガンマ変換に用いるガンマ変換信号が算出され信号処理手段16に入力される。
【００５５】
(6)入力映像信号
信号処理手段16に入力される入力映像の形式は、様々に想定され得るが、本実施形態においては、赤、緑、青の3チャンネルにより構成される入力映像が信号処理手段16に入力され、信号処理手段16では、それぞれのチャンネルごとにガンマ変換を行う。
【００５６】
(7)画面輝度制御手段15
画面輝度制御手段15は、適応制御手段14から入力された調光信号を用いて実際にバックライト19を駆動および制御するためのバックライト駆動信号（輝度制御信号）を生成し、生成したバックライト駆動信号をバックライト19へ入力する(ステップS106)。
【００５７】
バックライト駆動信号は、バックライト19に設置されている光源の種類により異なる構成となるが、一般に液晶表示装置のバックライト19の光源としては冷陰極管や発光ダイオード(LED)等が用いられている。これらは、印加する電圧や電流を制御することにより、その輝度を変調することが可能である。
【００５８】
また、一般的には、発光と非発光の期間を高速に切り替えることにより輝度を変調する
PWM(Pulse  Width  Modulation)制御が用いられる。本実施形態では、比較的発光強度の制御が容易であるLED光源をバックライト19の光源として用い、LED光源をPWM制御により輝度変調する構成とした。よって、バックライト駆動部15は、バックライト輝度信号を用いてPWM制御信号を生成し、PWM制御信号をバックライト19へ入力する。
【００５９】
以上、ステップS101〜ステップS106により、周囲照度に応じて表面反射と眼の順応とを考慮して算出されたバックライト駆動信号がバックライト19に入力される。図6に、本実施形態のバックライト19に入力される輝度制御信号の周囲照度に対する推移を示す。
【００６０】
(8)信号処理手段16
信号処理手段16は、適応制御手段14から入力されたガンマ変換信号（階調変換方法）に基づき入力映像に対してガンマ変換を行い、ガンマ変換された映像信号を液晶パネル18に入力する(ステップS108)。すなわち、入力映像の水平画素位置u、垂直画素位置vの階調Y(u、v)に対し、式(6)の処理を行う。
【数６】
2011033669.tif 000008
【００６１】
ここで、Yout(u、v)は、位置(u、v)の入力映像の画素の変換された階調である。式(6)の処理を、入力映像信号の1フレーム全ての画素に対して行うことで、映像信号がガンマ変換される。
【００６２】
次に、信号処理手段16は、ガンマ変換された映像信号を液晶パネル18に送出する。 
以上のステップS108によって、ガンマ変換された映像信号が算出され液晶パネル18に入力される。
【００６３】
以上、ステップS101〜ステップS108によれば、周囲照度に応じて表面反射と眼の順応量とを考慮して算出されたガンマ変換信号により変換された映像信号が、液晶パネル18に入力される。図7に、1000,3000,5000,7000,9000[lx]の各周囲照度において、入力映像信号の階調値に対する補正後の階調値（液晶パネル18に入力される階調値）のグラフ（すなわちガンマ変換の様子）を示す。1000,3000,5000,7000,9000[lx]の各周囲照度において暗部階調では階調が大きく変換されていることが分かる。また、周囲照度が大きくなるほど暗部階調の階調差が大きくなるよう変換されていることがわかる。これらにより、各照度下において最適なコントラストと階調性を持つ画像を表示できる。
【００６４】
(9)画像表示部17
画像表示部17は、光変調素子部としての液晶パネル18と、光源の輝度（画面輝度）を変調可能な、液晶パネル18の背面に設置されたバックライト19により構成される。
【００６５】
画像表示部17では、信号処理手段16から入力された変換映像信号を液晶パネル18(光変調素子)に書き込む(ステップS109)。同時に、画像表示部17では、画面輝度制御手段15から入力されたバックライト駆動信号（輝度制御信号）を用いてバックライト19を点灯させる(ステップS107)。これにより、入力映像に対応する画像表示が行われる(ステップS110)。なお、上記の通り、本実施形態では、バックライト19の光源としてLED光源を用いている。
【００６６】
(10)効果
以上、本実施形態によれば、照度が急変する視聴環境下で常に視覚的なコントラストと階調性の高い画像表示装置10を提供することが可能となる。
【００６７】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態の画像表示装置について図8〜図12を用いて説明する。
【００６８】
人の眼球内の網膜上には、網膜に入射した光に対して反応する光受容細胞と呼ばれる細胞が無数に存在する。また、光受容細胞には、錐体細胞と桿体細胞と呼ばれる二種類があり、それぞれある特定の波長の光強度に比例した神経応答を出力する。これらの神経応答は、最終的に脳内の視覚野に伝送され、明るさ感や色みとして知覚される。以下では、上記錐体細胞から出力される神経応答の大きさを錐体応答量、桿体細胞から出力される神経応答の大きさを桿体応答量と呼称する。
【００６９】
錐体応答量と桿体応答量はそれぞれの細胞の順応量によって変化する。以下では、錐体細胞の順応量を錐体順応量、桿体細胞の順応量を桿体順応量と呼称する。この時、錐体順応量及び桿体順応量は、照度が大きいほど大きく、照度が小さいほど小さくなる。また、錐体順応量及び桿体順応量が大きいほどより明るい対象物の輝度差を見わけやすく、錐体順応量及び桿体順応量が小さいほどより暗い対象物の輝度差を見わけやすくなる。
【００７０】
一方、錐体順応量と桿体順応量では周囲の明るさに応じて増減する際の時間特性が異なり、錐体細胞は照度環境に対して比較的早く増減し。桿体細胞は錐体細胞より長い時間をかけて増減する。例えば、周囲が暗い場合、錐体順応量は比較的早く減少し、桿体順応量は錐体細胞より長い時間をかけて減少する。
【００７１】
さらに、人の眼はある対象物に対する錐体応答量と桿体応答量とを統合することで、その対象物の明るさを知覚すると言われている。すなわち、錐体応答量と桿体応答量とを用いることで、対象物の明るさ感を正しく推定できる。
【００７２】
以上の事由から、本実施形態では、第1の実施形態の順応算出手段12の処理で説明した明るさ感を算出する際に、錐体応答量と桿体応答量とを用いる。錐体応答量を算出する際には錐体順応量の時間的増減を推定し、桿体応答量を算出する際に桿体順応量の時間的増減を推定する。また表面反射輝度を算出する際には表面反射輝度の時間的増減を推定する。
【００７３】
そのため、本発明の第2の実施形態に係る画像表示装置20によれば、照度が時間的に急変する視聴環境下で常に視覚的なコントラストと階調性の高い画像表示装置を提供することが可能となる。
【００７４】
（１） 画像表示装置20の構成
図8に、本実施形態による画像表示装置20の構成を示す。
【００７５】
画像表示装置20は、照度検出手段21、第1の時間低域通過濾波器（以下、ローパスフィルタと記載）22、第2のローパスフィルタ23、第3のローパスフィルタ24、表面反射算出手段25、錐体順応算出手段26、桿体順応算出手段27、基準環境入力手段28、適応制御手段29、画面輝度制御手段30、信号処理手段31、画像表示部32により構成される。画像表示部32は、光変調素子としての液晶パネル33と、液晶パネルの背面に設置された光源部としてのバックライト34により構成される液晶表示部である。
【００７６】
照度検出手段21、画面輝度制御手段30、信号処理手段31、画像表示部32は、第1の実施例に係る画像表示装置の照度検出手段11、画面輝度制御手段15、信号処理手段16、画像表示部17と同様の構成であるため、詳細は割愛する。
【００７７】
第1のローパスフィルタ22は、過渡時間（時定数）が非常に短くなるよう設計された第1のローパスフィルタを用いて照度検出手段11から入力された照度信号をフィルタリングすることにより第1の係数を算出し、第1の係数を表面反射算出手段25へ入力する。
【００７８】
第2のローパスフィルタ23は、過渡時間（時定数）が第1のローパスフィルタより長くなるよう設計された第2のローパスフィルタを用いて照度検出手段11から入力された照度信号をフィルタリングすることにより第2の係数を算出し、第2の係数を錐体順応手段26へ入力する。
【００７９】
第3のローパスフィルタ24は、過渡時間（時定数）が第2のローパスフィルタより長くなるよう設計された第3のローパスフィルタを用いて照度検出手段11から入力された照度信号をフィルタリングすることにより第3の係数を算出し、第3の係数を桿体順応手段26へ入力する。
【００８０】
表面反射算出手段25は、第1のローパスフィルタから入力された第1の係数を用いて、画像表示部32の表示面に対する表面反射輝度を算出し、算出した表面反射輝度を適応制御手段29へ入力する。
【００８１】
錐体順応算出手段26は、第2のローパスフィルタから入力された第2の係数を用いて、照度変化後（例えば照度変化からｔ秒後）の錐体順応量を算出し、算出した錐体順応量を適応制御手段29へ入力する。
【００８２】
桿体順応算出手段27は、第3のローパスフィルタから入力された第3の係数を用いて、照度変化後の桿体順応量を算出し、算出した桿体順応量を適応制御手段29へ入力する。
【００８３】
基準環境入力手段28は、工場出荷時の初期設定、あるいは、ユーザ入力等の外部入力により、内部記憶部に基準照度と基準画面輝度とを設定する。基準環境入力手段28は内部に設定されている基準照度と基準画面輝度とを適応制御手段29へ入力する。
【００８４】
適応制御手段29は、基準環境入力手段28から入力された基準照度E0と基準画面輝度L0とを用いて基準環境の明るさ関数R(x)を算出する。適応制御手段29は、この明るさ関数R(x)と、表面反射算出手段25から入力された表面反射輝度と、錐体順応算出手段26から入力された錐体順応量と、錐体順応算出手段26から入力された錐体順応量とを用いて、バックライト輝度変調のための調光信号を算出するとともに、入力映像のガンマ変換のためのガンマ変換信号を算出する。適応制御手段29は調光信号を画面輝度制御手段30へ入力し、ガンマ変換信号を信号処理手段31へ入力する。
【００８５】
次に、各部22〜29の動作の詳細について図9を用いて説明する。図9のステップS201,S202の処理は、図2のステップS101,S102と同様であるため説明を省略する。
【００８６】
(2)第1のローパスフィルタ22
第1のローパスフィルタ22は、過渡時間が非常に短くなるよう設計され、照度検出手段11から入力された照度信号をフィルタリングすることにより第1の係数E1(t)を算出し、算出した第1の係数E1(t)を表面反射算出手段25へ入力する(ステップS203)。
【００８７】
第1のローパスフィルタ22の一例として、ここではIIRフィルタを用いる。この時、E(t)は式(7)により算出する。
【数７】
2011033669.tif 000009
【００８８】
ここで、E1(t)は照度変化直後からt秒後の係数であり、Δt秒前の係数E1(t-Δt)とE1(t)との重み付き線形和を用いて算出される。
【００８９】
図10は、周囲照度が4250lxから500lxに急変した環境下において、視覚的なコントラストの過渡変化を示したグラフである。図10のように、表面反射輝度の変化に基づく視覚的なコントラストの変化の過渡時間は非常に短いため、式(7)におけるαは0.9〜1.0の範囲で設定されることが望ましい。
【００９０】
以上のステップS203によって、表面反射輝度の時間的増減を推定した第1の係数E1(t)が算出され表面反射算出手段25へ入力される。
【００９１】
(3)第2のローパスフィルタ23
第2のローパスフィルタ23は、過渡時間が第1のローパスフィルタより長くなるよう設計され、照度検出手段11から入力された照度信号をフィルタリングすることにより第2の係数E2(t)を算出し、算出した第2の係数E2(t)を錐体順応手段26へ入力する(ステップS204)。
【００９２】
第2のローパスフィルタの一例として、ここではIIRフィルタを用いる。この時、E2(t)は式(8)により算出する。
【数８】
2011033669.tif 000010
【００９３】
ここで、E2(t)は照度変化直後からt秒後の係数であり、Δt秒前の係数E1(t-Δt)とE1(t)との重み付き線形和を用いて算出される。図10のように、錐体順応量の変化に基づく視覚的なコントラストの変化の過渡時間は、表面反射輝度の変化に基づく視覚的なコントラスト変化の過渡時間に比べて長いため、式(8)におけるβは0.9〜0.2の範囲で設定されることが望ましいが、βの設定範囲が第1のローパスフィルタ22で定めるαより小さく設定される限り、βは0.9〜0.2の範囲を逸脱して設定されても構わない。
【００９４】
以上のステップS204によって、錐体順応量の時間的増減を推定した第2の係数E2(t)が算出され錐体順応算出手段25へ入力される。
【００９５】
(4)第3のローパスフィルタ24
第3のローパスフィルタ24は、過渡時間が第2のローパスフィルタより長くなるよう設計され、照度検出手段11から入力された照度信号をフィルタリングすることにより第3の係数E3(t)を算出し、算出した第3の係数E3(t)を桿体順応手段26へ入力する(ステップS205)。
【００９６】
第3のローパスフィルタの一例として、ここではIIRフィルタを用いる。この時、E3(t)は式(9)により算出する。
【数９】
2011033669.tif 000011
【００９７】
ここで、E3(t)は照度変化直後からt秒後の係数であり、Δt秒前の係数E3(t-Δt)とE3(t)との重み付き線形和を用いて算出される。一般に、桿体順応量の変化に基づく視覚的なコントラストの変化の過渡時間は、錐体応答の変化に基づく視覚的なコントラスト変化の過渡時間に比べて長いため、式(9)におけるεは0.2〜0.001の範囲で設定されることが望ましいが、εの設定範囲が第2のローパスフィルタ23で定めるβより小さく設定される限り、εは0.2〜0.001の範囲を逸脱して設定されても構わない。
【００９８】
以上のステップS205によって、桿体順応量の時間的増減を推定した第3の係数E3(t)が算出され桿体順応算出手段27へ入力される。
【００９９】
(5)表面反射算出手段25
表面反射算出手段25は、第1のローパスフィルタ22から入力された第1の係数を用いて、画像表示部32の表示面に対する表面反射輝度を算出し、算出した表面反射輝度を適応制御手段29へ入力する(ステップS206)。表面反射輝度Lrefは式(10)に従って算出する。
【数１０】
2011033669.tif 000012
【０１００】
ここで、E1(t)は照度検出手段11から入力された第1の係数である。Hは画像表示装置10の表示面における管面反射率であり、0〜1の範囲で設定される。この時、Hは工場出荷時に予め設定されることが望ましいが、ユーザ設定によって変更されてもかまわない。
【０１０１】
以上のステップS206によって、表面反射輝度Lrefが算出され適応制御手段14に入力される。
【０１０２】
(6)錐体順応算出手段26
錐体順応算出手段26は、第2のローパスフィルタ23から入力された第2の係数を用いて、照度変化t秒後の錐体順応量を算出し、算出した錐体応答量を適応制御手段14へ入力する(ステップS207)。この時、眼の順応量σ(E2(t))は式(11)に従って算出する。
【数１１】
2011033669.tif 000013
【０１０３】
ここで、E2(t)は第2のローパスフィルタから入力された第2の係数である。aは定数であり、60.0〜80.0の範囲で設定されることが望ましい。bは定数であり、0.5〜1.5の範囲で設定されることが望ましい。
【０１０４】
以上のステップS207によって、照度変化t秒の錐体順応量σ(E2(t))が算出され適応制御手段29に入力される。 
(7)桿体順応算出手段27
桿体順応算出手段27は、第3のローパスフィルタ24から入力された第3の係数を用いて、周囲照度に対する錐体順応量を算出し、算出した錐体順応量を適応制御手段14へ入力する(ステップS208)。この時、眼の順応量σ(E3(t))は式(12)に従って算出する。
【数１２】
2011033669.tif 000014
【０１０５】
ここで、E3(t)は第3のローパスフィルタ24から入力された第3の係数である。aは定数であり、60.0〜80.0の範囲で設定されることが望ましい。bは定数であり、0.5〜1.5の範囲で設定されることが望ましい。λは定数であり、100〜3000の範囲で設定されることが望ましい。
【０１０６】
以上のステップS208によって、照度変化t秒後の桿体順応量σ(E3(t))が算出され適応制御手段29に入力される。 
(7)基準環境入力手段28
基準環境入力手段28は、基準照度E0と基準画面輝度L0とを適応制御手段29に入力する(ステップS209)。この時基準照度E0は、視聴環境の平均点的な周囲照度を工場出荷時に内部記憶情報として初期設定することが望ましいが、ユーザ操作などの外部入力によって書き換えられても構わない。
【０１０７】
また、基準面輝度L0は、基準照度E0下における最適な画面輝度を工場出荷時に内部記憶情報として初期設定することが望ましいが、ユーザ操作などの外部入力によって書き換えられても構わない。
【０１０８】
適応制御手段29以降の処理においては、基準環境入力手段28で設定した基準照度E0と基準画面輝度L0とを基準に適応制御を行なうため、このように画像表示装置20を視聴する環境に合わせて各種パラメータを設定することで、より細かく正確な適応制御を実現すすることが可能となる。
【０１０９】
(8)適応制御手段29
適応制御手段29は、基準環境入力手段28から入力された基準照度E0と基準画像輝度L0とを用いて基準環境の明るさ関数R(x)を算出し、基準環境の明るさ関数R(x)と表面反射算出手段25から入力された表面反射輝度E1(t)と錐体順応算出手段26から入力された錐体順応量σ(E2(t))と桿体順応算出手段26から入力された桿体順応量σ(E3(t))とを用いて、バックライト19の輝度変調のための調光信号を算出するとともに、入力映像信号のガンマ変換のためのガンマ変換信号を算出する(ステップS210)。
【０１１０】
以下、適応制御手段29に係るステップS210の動作について図11のフローチャートを用いて説明する。
【０１１１】
(8-1)基準環境の明るさ関数R(x)
基準環境の明るさ関数R(x)は、基準照度E0下において画像表示装置20を基準画像輝度L0cd/m2で照光した場合の、各階調値に対する各々の明るさ感を保持する。
【０１１２】
明るさ関数R(x)の算出のために、まず基準照度E0下において画像表示装置20を基準画像輝度L0cd/m2で照光した場合の各階調xの表示輝度I0(x)を算出し、基準照度下の周囲照度E0に対する錐体順応量σconeを算出し、I0(x)とσconeとを用いて錐体応答量Rconeを算出し、基準照度E0下の周囲照度E0に対する杆体順応量σrodを算出し、I0(x)とσrodとを用いて杆体応答量Rrodを算出し、RrodとRconeとの重み付け線形和を用いて基準環境の明るさ関数R(x)を算出する(ステップSS201)。以下、明るさ関数R(x)の算出過程を詳細に示す。
【０１１３】
始めに、基準照度E0lx下において、画像表示装置20のバックライト19に基準画像輝度L0cd/m2を入力し、液晶表示装置18に8ビット全255階調を入力した際の、階調xに対する表示輝度I0(x)を算出する。I0(x)は式(13)により算出する。
【数１３】
2011033669.tif 000015
【０１１４】
ここで、crは液晶パネル18のパネルコントラストであり、あるバックライト輝度で照光した際の最白輝度と最黒輝度との比として定義される。γは入力映像の逆補正に利用されるガンマ値であり、一般的に2.2が用いられる。xは8ビットで表現される階調値である。
【０１１５】
次に、基準照度E0に対する錐体順応量σconeを算出する。σconeは式(14)により算出する。
【数１４】
2011033669.tif 000016
【０１１６】
ここでaは定数であり、60.0〜80.0の範囲で設定されることが望ましい。bは定数であり、0.5〜1.5の範囲で設定されることが望ましい。
【０１１７】
次に、表示輝度I0(x)と錐体順応量σconeを用いて錐体応答量Rconeを算出する。Rconeは式(15)により算出する。
【数１５】
2011033669.tif 000017
【０１１８】
ここで、nは定数であり、0.3〜2.0範囲で設定されることが望ましい。sは定数であり、200000〜500000の範囲で設定されることが望ましい。Aは、周囲照度に対する錐体順応量σconeの重みであり、定数sと組み合わせることでσconeが大きくなればRconeの寄与率が小さくなる。
【０１１９】
次に、基準照度E0に対する杆体順応量σrodを算出する。σrodは式(16)により算出する。
【数１６】
2011033669.tif 000018
【０１２０】
ここでaは定数であり、60.0〜80.0の範囲で設定されることが望ましい。bは定数であり、0.5〜1.5の範囲で設定されることが望ましい。τは定数であり、100〜3000の範囲で設定されることが望ましい。
【０１２１】
次に、表示輝度I0と桿体順応量σrodとを用いて杆体応答量Rrodを算出する。Rrodは式(17)により算出する。
【数１７】
2011033669.tif 000019
【０１２２】
ここで、nは定数であり、0.3〜2.0範囲で設定されることが望ましい。gは定数であり、0.001〜0.5の範囲で設定されることが望ましい。Bは、周囲照度に対する杆体順応量σの重みであり、定数gと組み合わせることでσrodが大きくなればRrodの寄与率が小さくなる。
【０１２３】
次に、桿体応答量Rrodと錐体応答量Rconeと重みAと重みBとを用いて基準環境の明るさ関数R(x)を算出する。基準環境の明るさ関数R(x)は式(18)により算出する。
【数１８】
2011033669.tif 000020
【０１２４】
次に、全ての階調値xについてR(x)が算出されたか否かを判定する。判定が偽であれば、階調値xをインクリメントして (ステップSS203)、インクリメントされたxについてR(x)を算出する（SS201）。判定が真であれば次のステップSS204に進む。
【０１２５】
以上、ステップSS201〜ステップSS203によって、基準環境の明るさ関数R(x)が算出される。
【０１２６】
(8-2)理想階調輝度L(x)
次に、適応制御手段14は、基準環境の明るさ関数R(x)と錐体順応算出手段26から入力された錐体順応量σ(E2(t))と桿体順応算出手段27から入力された桿体順応量σ(E3(t))とを用いて、理想階調輝度L(x)を算出する(ステップSS204)。
【０１２７】
理想階調輝度L(x)は式(19)により算出する。  
L(x)=((−(R(x)×((s／(s＋σ(E3(t))))＋(g／(g＋σ(E3(t))))))×(σ(E2(t))n＋σ(E3(t))n)＋ σ(E3(t))n＋σ(E2(t))n×(g／(g＋σ(E3(t)))))−((((R(x)×((s／(s＋σ(E3(t))))＋(g／(g＋σ(E3(t))))))×(σ(E2(t))n＋σ(E3(t))n)−σ(E3(t))n−σ(E2(t))n×(g／(g＋σ(E3(t)))))× ((R(x)×((s／(s＋σ(E3(t))))＋(g／(g＋σ(E3(t))))))×(σ(E2(t))n＋σ(E3(t))n)−σ(E3(t))n−σ(E2(t))n×(g／(g＋σ(E3(t)))))■ 4×σ(E2(t))n×σ(E3(t))n×(R(x)×((s／(s＋σ(E3(t))))＋(g／(g＋σ(E3(t))))))×((R(x)×((s／(s＋σ(E3(t))))＋(g／(g＋σ(E3(t))))))−(g／(g＋σ(E3(t))))−1))))0.5)／(2×((R(x)×((s／(s＋σ(E3(t))))＋(g／(g＋σ(E3(t))))))−(g／(g＋σ(E3(t))))−1))      ・・・(19)
ここで、gは定数であり、0.001〜0.5の範囲で設定されることが望ましい。sは定数であり、200000〜500000の範囲で設定されることが望ましい。nは定数であり、0.3〜2.0範囲で設定されることが望ましい。
【０１２８】
上述した式(19)は、下記の式(20)をL(x)について解く事、すなわち、錐体順応量σ(E2(t))と桿体順応量σ(E3(t))が既知である場合に、基準環境の明るさ関数R(x)と等しい明るさに見えるのに必要な理想階調輝度L(x)を求めることと等価である。
【数１９】
2011033669.tif 000021
【０１２９】
このため、基準環境の明るさ関数R(x)と錐体順応量σ(E2(t))と桿体順応量σ(E3(t))とを用いて理想階調輝度L(x)を算出する枠組みを逸脱しない範囲であれば、式(19)以外の演算を用いても構わない。
【０１３０】
次に、全てのxについてL(x)が算出されたか否かを判定する。判定が偽であれば階調値xをインクリメントし (ステップSS206)、インクリメントされたxについてL(x)を算出する（ステップSS204）。判定が真であれば、次のステップSS207に進む。
【０１３１】
以上、ステップSS204〜ステップSS206によって、理想階調輝度L(x)が算出される。
【０１３２】
(8-3)調光信号BL  
次に、算出したL(x)のうち、理想階調輝度中の最大輝度であるL(255)と表面反射算出手段25から出力された表面反射輝度Lrefとを用いて、調光信号BLを算出する(ステップSS207)。調光信号BLは、L(255)からLrefを差し引くことで算出する。この時、調光信号BLは式(21)により算出する。
【数２０】
2011033669.tif 000022
【０１３３】
次に、ステップSS207で算出した調光信号BLを画面輝度制御手段30に入力する。
【０１３４】
以上のステップSS201〜ステップSS207によって、バックライト輝度変調のための調光信号が算出され画面輝度制御手段15に入力される。
【０１３５】
(8-4)ガンマ変換信号G(x)
次に、ステップSS207で算出した調光信号BLとステップSS204〜ステップSS206で算出した理想階調輝度L(x)と表面反射算出手段25で算出された表面反射輝度Lrefとを用いて、ガンマ変換信号G(x)を算出する(ステップSS209)。
【０１３６】
ガンマ変換信号G(x)は、入力階調値xと、当該xの理想階調輝度L(x)から表面反射輝度Lrefを差し引いて得られる輝度を画像表示装置20において表示せしめる階調値とを対応づける。
【０１３７】
ガンマ変換信号G(x)は式(22)により算出する。
【数２１】
2011033669.tif 000023
【０１３８】
ここで、crは液晶パネル18のパネルコントラストであり、画像表示装置20をあるバックライト輝度で照光した際の最白輝度と最黒輝度との比として定義される。γは入力映像の補正に利用されるガンマ値であり、一般的に2.2が用いられる。xは8ビットで表現される階調値である。
【０１３９】
次に、全てのxについてG(x)が算出されたか否かを判定する。判定が偽であれば、階調値xをインクリメントし (ステップSS211)、インクリメントされたxについてG(x)を算出する（ステップSS209）。判定が真であれば、ガンマ変換信号G(x)を信号処理手段16に入力する(ステップSS212)。
【０１４０】
以上のステップSS201〜ステップSS212によって、ガンマ変換に用いるガンマ変換信号が算出され信号処理手段31に入力される。
【０１４１】
(9)効果
本発明の第2の実施形態に係る画像表示装置20によれば、照度が急変する視聴環境下で常に視覚的なコントラストと階調性の高い画像表示装置20を提供することが可能となる。
【０１４２】
図12を用いて本実施形態の効果を説明する。図12のグラフは、周囲照度が4250lxから500lxに急変する環境下において、視覚的なコントラストの過渡変化を考慮して本実施形態により算出された最適なバックライト輝度と、従来手法で算出されるバックライト輝度とを示している。図12の横軸は照度変化発生時からの経過時間を表す。t=0は照度変化発生時刻、[1]の時刻は照度変化発生前の時刻、[2]、[3]、[4]の時刻はそれぞれ照度変化発生後の時刻である。
【０１４３】
まず、図12における[2]の時刻では、表面反射が早い時間で消失するため、従来手法では視覚的なコントラストが上昇し必要以上に明るく見える。これに対して、本発明の第2の実施形態によれば、表面反射算出手段25と適応制御手段29との動作により、表面反射に基づく視覚的なコントラストの変化に追従するバックライト輝度を設定することが可能である。そのため、画像表示装置20において適正なコントラストで映像を視聴することが可能となる。
【０１４４】
次に、図12における[3]の時刻では、従来方法では、桿体順応に基づく視覚的なコントラストの遅い変化から、視覚的なコントラストが低下して必要以上に暗く見える。これに対して、本発明の第2の実施形態によれば、錐体順応算出手段26と桿体順応算出手段27と適応制御手段29との動作により、錐体順応と桿体順応とに基づく視覚的なコントラストの遅い変化に追従するバックライト輝度を設定することが可能である。そのため、画像表示装置20において適正なコントラストで映像を視聴することが可能となる。
【０１４５】
十分時間が経過した[4]の時刻では従来手法でも本実施形態でも適正なコントラストが得られている。
【０１４６】
以上のように、本発明の第2の実施形態によれば、表面反射算出手段25と錐体順応算出手段26と桿体順応算出手段27と適応制御手段29との動作により、周囲の明るさが急変しても素早く適正なコントラストの映像を表示し、かつ、長い時間に渡って正確で適正なコントラストの映像を表示することが可能となる。
【０１４７】
なお、本実施形態では、眼の順応量を錐体順応量及び桿体順応量に分けて扱うとともに錐体順応量及び桿体順応量の時間特性を考慮して処理を行ったが、本実施形態を第1の実施形態に応用して、眼の順応量を錐体順応量及び桿体順応量に分けることなく、錐体順応量及び桿体順応量の特性を合わせた眼の順応量の時間特性を考慮して処理を行うようにしてもよい。この際に使用するローパスフィルタは、例えば時定数が第2ローパスフィルタより大きく第3ローパスフィルタより小さいものを用いることが考えられる。
【０１４８】
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る画像表示装置について図13〜図15を用いて説明する。
【０１４９】
図13に、本実施形態による画像表示装置100の構成を示す。
【０１５０】
画像表示装置100は、第1の実施形態に係る適応制御手段14及び第2の実施形態に係る適応制御手段29の処理を複数の照度について事前に行って照度毎に調光信号とガンマ変換信号とを取得し、これらを予めテーブルデータとして適応制御手段102において具備している点に特徴がある。
【０１５１】
画像表示装置100は、照度検出手段101、適応制御手段102、画面輝度制御手段103、信号処理手段104、画像表示部105により構成される。画面輝度制御手段103は、画像表示部105は、光変調素子としての液晶パネル106と、液晶パネルの背面に設置された光源部としてのバックライト107により構成される液晶表示部である。
【０１５２】
照度検出手段101、画面輝度制御手段103、信号処理手段104、画像表示部105は、第1の実施形態に係る画像表示装置10の照度検出手段11、画面輝度制御手段15、信号処理手段16、画像表示部17、及び、第2の実施形態に係る画像表示装置20の照度検出手段21、画面輝度制御手段30、信号処理手段31、画像表示部32、と同様の構成であるため、詳細は割愛する。
【０１５３】
以下、適応制御手段102の詳細について説明する。
【０１５４】
適応制御手段102は、複数の照度のそれぞれに対する最適な調光信号を具備した調光信号テーブル102aと、複数の照度のそれぞれに対する最適なガンマ変換信号を具備したガンマ変換信号テーブル102bとを備える。
【０１５５】
図14に調光信号テーブル102aの一例を示す。図14のテーブル102aは、周囲照度80lx〜9000lxに対する最適な調光信号を具備している。調光信号テーブル102aは、第1の実施形態に係る適応制御手段14及び第2の実施形態に係る適応制御手段29の処理を複数の照度について事前に行うことにより取得する。
【０１５６】
図15はガンマ変換信号テーブル102bの一例を示す。図15のテーブル102bは周囲照度1000lx〜9000lxに対する最適なガンマ変換信号を具備している。ガンマ変換信号テーブル102bは、第1の実施形態に係る適応制御手段14、及び、第2の実施形態に係る適応制御手段29の処理を複数の照度について事前に行うことで取得する。
【０１５７】
適応制御手段102は、照度検出手段101から入力された照度信号に基づき調光信号テーブル102aを参照することにより該当する調光信号を特定し、特定した調光信号を画面輝度制御手段103に入力する。また適応制御手段102は、上記照度信号に基づきガンマ変換信号テーブル102bを参照することにより該当するガンマ変換信号を特定し、信号処理手段104に特定したガンマ変換信号を出力する。
【０１５８】
以上、本発明の第3の実施形態によれば、適応制御の演算を事前に行い予めテーブルデータとして具備することで、適応制御手段102の処理コスト（処理時間および演算量）を大幅に削減し、かつ、高速に動作する画像表示装置100を提供することが可能となる。
【０１５９】
(変更例)
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【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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【国際調査報告】
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