(57)【要約】【課題】特殊用途の画像表示装置において、特定色の色分解能を向上し、色再現性を高める画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置において、入力値（階調レベル）と出力値（輝度相対値）との関係で表されるガンマ曲線の一部の領域に傾きの緩やかな領域を設け、それにより色度座標上での色度点を偏在させ、特定色の色分解能を向上する。これにより、遠隔医療用モニタや外科手術用モニタに代表される特定色範囲の画像を表示する特殊モニタでの色再現性を向上できる。【選択図】図１
2011123175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの映像信号を入力値とし、該入力値をガンマ曲線によって補正あるいは変換した出力値を用いて、映像を表示する画像表示装置であって、
前記入力値は、前記映像信号の階調レベルｘ（０≦ｘ≦２ｎ−１を満たす整数，ここでｎはビット数）であり、前記出力値は、最大階調レベルｘｍａｘ（＝２ｎ−１）で輝度が１となるように規格化した輝度相対値Ｙ（ｘ）であり、
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）は、一対一に決まる関係を有し、
（式１）と（式２）を用いて傾きＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）とＲ（ｘｉ，ｘｉ＋１）を定義した場合に、（式３）を満足する階調レベルｘｉが階調レベル０と前記最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あり、
（式４）と（式５）を用いて傾きＲ（ｘｊ−１，ｘｊ）とＲ（ｘｊ，ｘｊ＋１）を定義した場合に、（式６）を満足する階調レベルｘｊが前記階調レベルｘｉと前記最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あるように調整されているガンマ曲線を有することを特徴とする画像表示装置。
【数９】
2011123175.tif 000011
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）で示される点座標を、０≦ｘ≦２ｎ−１の範囲で結ぶことによって得られるガンマ曲線が、近似的に（式７）で表される基準ガンマ曲線Ｙｏｒｇと、（０，Ｙｏｒｇ（０））及び（２ｎ−１，Ｙｏｒｇ（２ｎ−１））の２点を除く、少なくとも１点以上で交差することを特徴とする画像表示装置。
【数１０】
2011123175.tif 000012
【請求項３】
請求項２に記載の画像表示装置において、
前記交差する点を交差点Ｃｐとし、該交差点の座標の階調レベルｘｐは、前記階調レベルｘｉと前記階調レベルｘｊの間にあることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記ガンマ曲線は、前記階調レベル０から前記階調レベルｘｉの区間で、近似的に（式８）に示す関数で表されることを特徴とする画像表示装置。
【数１１】
2011123175.tif 000013
【請求項５】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記ガンマ曲線は、前記階調レベルｘｊから前記最大階調レベルｘｍａｘの区間で、近似的に（式９）に示す関数で表されることを特徴とする画像表示装置。
【数１２】
2011123175.tif 000014
【請求項６】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記ガンマ曲線は、前記階調レベルｘｉ及び前記階調レベルｘｊで（式１０）を満足することを特徴とする画像表示装置。
【数１３】
2011123175.tif 000015
【請求項７】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）の関係を表すガンマ曲線は、画像表示の色を構成する構成原色毎に設定され、そのうち少なくとも１原色のガンマ曲線が調整されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記階調レベルｘと前記輝度相対値Ｙ（ｘ）の関係を表すガンマ曲線は、画像を表示する表示領域毎に設定され、そのうち少なくとも１表示領域のガンマ曲線が調整されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記外部からの映像信号を用いて、特定の色範囲を表示する表示領域を切り出し、
該表示領域における平均色度を算出し、該平均色度と補色の関係にある補色色度に最も近い画像表示装置の構成原色の光強度を、他の構成原色の光強度に対して小さくすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の画像表示装置において、
該画像表示装置は、
前記外部からの映像信号を用いて、特定の色範囲を表示する表示領域を切り出すための表示領域演算処理システムと、
前記切り出された表示領域における階調レベルの頻度解析を行い、該頻度解析から算出される閾値階調レベルを決定し、該閾値階調レベルをそれぞれ前記階調レベルｘｉ及び前記階調レベルｘｊに設定する閾値階調レベル決定回路と、
前記算出された閾値階調レベルの区間でガンマ曲線の傾きを変調し、全階調レベルにおけるガンマ曲線を決定するガンマ曲線演算回路とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の画像表示装置において、
該画像表示装置は、
前記外部からの映像信号を用いて、特定の色範囲を表示する表示領域を切り出すための表示領域演算処理システムと、
前記切り出された表示領域における色度解析を行い、該表示領域の平均色度とそれに対応する補色色度を算出する色度解析システムと、
前記算出された補色色度に最も近い画像表示装置の構成原色を決定する色度決定回路と、
前記決定された構成原色の光強度を変調し、該光強度を小さくする光強度補正回路とを有することを特徴とする画像表示装置。
【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、映像源に応じて、特定色の色分解能を向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置は、テレビ、携帯電話、パソコン用モニタ、デジタルサイネージ、その他産業用モニタなど様々な分野で用いられている。近年では、さらにその用途も拡大され、例えば、ＴＶ会議システムにおける表示装置や、さらには医療現場でも画像表示装置が利用される機会が増えてきた。このような画像表示装置では、これまでのテレビやパソコン用モニタなど、一般的に利用されている画像表示装置とは要求される特性が大きく異なる。今後、画像表示装置が、さらに幅広い分野で適応し、浸透していくためには、その分野の使用目的に応じた表示特性を満足し、また、それに向けた技術開発を進めていく必要がある。
【０００３】
医療用の画像表示装置は、代表的なものとして、電子カルテ表示モニタ、Ｘ線画像モニタ、外科手術用モニタ、遠隔医療用モニタなどがある。その具体例を、例えば遠隔医療用モニタで説明する。遠隔医療用モニタは、その名が示すように、医師が患者から距離を隔てたところで診察を行う、いわゆる遠隔医療で利用される画像表示装置である。特に医師不足が指摘されている現代においては、場所に関係なく受診できるシステムは必須である。このような遠隔医療では、医師はモニタに映し出された患者の映像を基に、様々な診断を行う。患者の状態を把握するためには、顔色や肌の状態、炎症部の状態を細かく把握する必要があり、それらの観察結果に基づいて症状などの診断を下す。このとき、モニタに映し出される映像そのものが、医師にとっての患者の状態を知るデータの一つとなる。従って、人の肌の色や、その凹凸感、質感など細部までモニタで表現する必要がある。このような特性の要求は、テレビなどの画像表示装置とは異なる、特殊なものである。
【０００４】
また、近年、普及が進んでいるＴＶ会議システムは、インターネットや電話回線を通して、場所の異なる会議室でお互いの画像を双方向で画像表示装置に表示するシステムであり、お互いが同じ会議室で議論している雰囲気を擬似的に作り出す。このような画像表示装置においては、相手の顔色や、肌の質感、存在感などを細部まで表現することが望まれる。
【０００５】
なお、このような遠隔医療用モニタ、外科手術用モニタなどの医療用システムや、ＴＶ会議システムのような双方向ビジュアルシステムは、インターネットの一般的な普及に伴い、以前よりその導入が容易になってきている。今後ますますその利用が拡大される傾向にある。
【０００６】
画像表示装置で表示した画像の色や明るさなどの画質は、ガンマ補正によって決まる。ガンマ補正とは、外部からの映像信号（入力値）と、画像表示装置で表示するときの信号（出力値）の相対関係を調整し、人がより違和感なく画像を見るための補正操作を意味する。一般に入力値は、映像信号の階調レベルｘであり、出力値は最大階調レベルｘｍａｘにおける輝度を１とした場合の輝度相対値Ｙ（ｘ）で表される。この入力値と出力値の関係を示した曲線をガンマ曲線と言う。
【０００７】
現在、一般には映像信号としては、８ビットの信号が利用され、階調レベルｘは０から２５５の整数で表される。例えば、ｎビットの信号の場合には、階調レベルｘは０から２ｎ−１の整数値をとる。そして、それに対応して輝度相対値が一対一対応で決められている。階調レベルｘが一つ決まれば、それに対応する輝度相対値Ｙ（ｘ）も一つに決まる。上記ガンマ曲線は、これら階調レベルと輝度相対値の関係を示す曲線であるが、実は、座標上では連続した線ではなく、離散的な点の集合である。
【０００８】
従来、これらのガンマ曲線は近似的にＹ＝（ｘ／（２ｎ−１））２．２の曲線で表される。これは、経験的に、このような関係とすることで、ＴＶ映像視聴時などに人が高画質と感じるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のように、遠隔医療用モニタ、外科手術用モニタなどの医療用システムや、ＴＶ会議システムのような双方向ビジュアルシステムにおける画像表示装置など特殊用途の画像表示装置においては、ある特定色の色分解能を向上し、色再現性を高めることが必要となる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、特殊用途の画像表示装置において、特定色の色分解能を向上し、色再現性を高める画像表示装置を提供することである。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
すなわち、代表的なものの概要は、外部からの映像信号を入力値とし、その入力値をガンマ曲線によって補正あるいは変換した出力値を用いて、映像を表示する画像表示装置であって、入力値（階調レベル）と出力値（輝度相対値）との関係で表されるガンマ曲線の一部の領域に傾きの緩やかな領域を設け、それにより色度座標上での色度点を偏在させ、特定色の色分解能を向上するものであり、以下に示す構成を有することを特徴とする。すなわち、入力値は、映像信号の階調レベルｘ（０≦ｘ≦２ｎ−１を満たす整数，ここでｎはビット数）であり、出力値は、最大階調レベルｘｍａｘ（＝２ｎ−１）で輝度が１となるように規格化した輝度相対値Ｙ（ｘ）であり、階調レベルｘと輝度相対値Ｙ（ｘ）は、一対一に決まる関係を有し、（式１）と（式２）を用いて傾きＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）とＲ（ｘｉ，ｘｉ＋１）を定義した場合に、（式３）を満足する階調レベルｘｉが階調レベル０と最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あり、（式４）と（式５）を用いて傾きＲ（ｘｊ−１，ｘｊ）とＲ（ｘｊ，ｘｊ＋１）を定義した場合に、（式６）を満足する階調レベルｘｊが階調レベルｘｉと最大階調レベルｘｍａｘの間の範囲に少なくとも１つ以上あるように調整されているガンマ曲線を有することを特徴とする。
【００１４】
【数１】
2011123175.tif 000003
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、特に画像表示装置の映像信号からの入力値（階調レベル）と出力値（輝度相対値）との関係で表されるガンマ曲線において、その一部の階調領域で、傾きを緩やかにし、特定色の色分解能を向上することによって、色再現性を高めることが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明におけるガンマ曲線（ｘｉ−ｘｐ−ｘｊは単調増加の直線）を説明するための図である。
【図２】本発明におけるガンマ曲線（（ａ）：ｘｉ−ｘｐ−ｘｊは単調増加の下に膨らんだなだらかな曲線、（ｂ）：ｘｉ−ｘｐ−ｘｊは単調増加の上に膨らんだなだらかな曲線）を説明するための図である。
【図３】本発明におけるガンマ曲線（複数箇所で単調増加）を説明するための図である。
【図４】本発明におけるガンマ曲線（（ａ）：赤色と緑色は単調増加あり、（ｂ）：青色は単調増加なし）を説明するための図である。
【図５】本発明におけるガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法（（ａ）：基本的な方法、（ｂ）：面積比率を用いる方法）を説明するための図である。
【図６】本発明におけるガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法（階調頻度分布が複数の場合）を説明するための図である。
【図７】本発明における補色を導き出す方法（（ａ）：青色の輝度を下げる場合、（ｂ）：緑色の輝度を下げる場合）を説明するための図である。
【図８】本発明における画像表示装置のガンマ曲線決定のためのフローおよび構成を説明する図である。
【図９】本発明における画像表示装置の補色計算のためのフローおよび構成を説明する図である。
【図１０】本発明におけるガンマ曲線を説明するための図（（ａ）：表示領域ごとに設定する場合、（ｂ）：領域Ａのガンマ曲線、（ｃ）：領域Ｂのガンマ曲線）である。
【図１１】本発明における実施の形態１で用いた画像表示装置のガンマ曲線を説明するための図（（ａ）：ガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法、（ｂ）：補色を導き出す方法、（ｃ）：ガンマ曲線）である。
【図１２】本発明における実施の形態２で用いた画像表示装置のガンマ曲線を説明するための図（（ａ）：ガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法、（ｂ）：補色を導き出す方法、（ｃ）：ガンマ曲線）である。
【図１３】本発明におけるガンマ曲線（ｎビットの場合）を説明するための図である。
【図１４】一般的な画像表示装置におけるｕ’ｖ’色度座標系と色再現範囲を説明するための図である。
【図１５】一般的な画像表示装置における特殊映像での色度範囲を説明するための図（（ａ）：日本人の肌色と血管色の色度範囲、（ｂ）：日本人の肌色の色度評価結果）である。
【図１６】一般的な画像表示装置におけるガンマ曲線を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態１および２に適用される一般的な液晶ディスプレイ装置の構造の概略を示した図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に適用される一般的なプラズマディスプレイ装置の構造の概略を示した図（（ａ）：表示領域の一部分の拡大斜視図、（ｂ）：（ａ）のＶ面断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、本説明では、画像表示装置の具体例として、プラズマディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置に代表されるフラットパネルディスプレイ装置を用いて説明するが、本発明の考え方は、映像や画像を表示する他の画像表示装置においても同様に適用可能である。
【００１９】
＜画像表示装置の色表現＞
一般に利用される画像表示装置では、３原色を用いて様々な色を表現する。一般的にはＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色を用い、それぞれの光強度比率を変化させて、様々な色を表現する。所謂、加法混色として色を表現する。例えば、液晶ディスプレイ装置では、ＲＧＢ３つの画素を一つの単位とし、ＲＧＢ各画素の透過率をそれぞれ制御、すなわち輝度を制御することによって、ＲＧＢの光強度比を調整し、様々な色を表現している。
【００２０】
これらの画像表示装置において再現できる色の数は、一般的には約１６７７万色である。通常、画像表示装置で表現される映像は８ビットでの表示となり、３原色の各色に２５６階調（０から２５５階調まで）が割り当てられるため、ＲＧＢの光強度の組み合わせは約１６７７万通り（２５６×２５６×２５６）、即ち、約１６７７万色の表現が可能ということになる。さらにｎビットでの表示の場合には、各色に２ｎ階調が割り当てられ、その色表現数は、２３ｎ色となる。
【００２１】
これらの色は、一般に色度座標という座標上で数値化して表現することができる。色度座標にはｘｙを用いた座標系（ＣＩＥ１９３１）やｕ’ｖ’を用いた座標系（ＣＩＥ１９７６）などがよく用いられる。図１４にｕ’ｖ’色度座標系（ＣＩＥ１９７６）を示した。可視光として人間が知覚する色は、領域Ａで示される範囲の内側もしくは線上にある。また、画像表示装置で表現できる色は、例えば、３原色を用いている画像表示装置においては、領域Ｂに示す三角形で現された範囲の内側もしくは線上の色に限られる。この領域Ｂの三角形の各頂点に位置する座標は、画像表示装置の特性によって決まるが、３原色の各色を単色で表示させた場合の色度座標となる。さらに、画像表示装置において、表現できる色は、この三角形の内部に位置する色を全て表現できるわけではない。先ほど述べたように、画像表示装置で表現できる色は８ビットの場合、１６７７万色であり、この三角形の内部に位置する１６７７万点（色度点）の色を表現することができる。テレビや一般のモニタにおいては、様々な映像を表示するため、この色度点が、一様に三角形内部で分布している状態である。例えば、森林の映像では緑色を基調とした表示になる場合もあれば、海や空の映像では、青色を基調とした表示になる場合もある。様々な色を有する映像を表現できるような色度座標の分布となっている。
【００２２】
＜特殊用途の画像表示装置における色表現＞
一方、先に述べたような医療用システムの遠隔医療用モニタや外科手術用モニタ、ＴＶ会議システム用のモニタなど特殊用途モニタでは、映し出す映像はテレビやパソコン用モニタほど多種多様ではなく、ほぼ決まった映像である。即ち、映し出す色もほぼ特定の色である。例えば、遠隔医療用モニタでの映像は、患者の顔や、肌あるいは皮膚などである。このような場合には、人の肌の色がメインの色となる。例えば、日本人の肌の色を色度で表すと、ほぼ図１５（ａ）の色範囲Ａで示される領域である。実際に、一般照明光源（３波長蛍光灯）の下で日本人の肌の色度を評価した結果を図１５（ｂ）に示した。ほぼ、色範囲Ａ内にある。また、外科手術用モニタでは、手術中に内臓や血管などの映像を映し出す場合が多く、主には赤色から青色にかけた色がメインの色となる。色度の分布する範囲は、ほぼ図１５（ａ）に示す色範囲Ｂの領域である。このような画像表示装置においては、特定の色（色範囲）のみを表現し、それ以外の色はあまり必要とされない。その代わりに、その特定色での微妙な色違い（色差）を表現することが重要となってくる。即ち、表現する色範囲はテレビなどの従来の色度範囲に比べて狭くてもよいが、その特定色範囲における色分解能を向上する必要がある。
【００２３】
例えば、先に述べたような遠隔医療用モニタでは、患者の微妙な顔色の違いなどで、病状を診断する。また、外科手術用モニタで血管を映し出す場合でも、動脈と静脈の色は異なり、この色の違いを十分に表現し、各血管の違いを表現する必要がある。特殊なモニタにおいては、特定の範囲の色しか表示しないが、同色系での、色の分解能を向上し、その差を十分に表現することが必要である。
【００２４】
＜色分解能向上の考え方＞
ここでは、特定色の色分解能向上の考え方について述べる。色分解能を向上させるためには、色度座標上において、色度点が密になるように（密集するように）配置すればよい。密に配置すればするほど、細かな色の違いを表現できることになる。
【００２５】
これを実現できる一つの手段として、映像表示のビット数を大きくすることが考えられる。通常の画像表示装置においては、先に述べたように８ビットの信号を利用しているため、各色２５６階調の表示があり、約１６７７万色を表現できる。ｎビットの画像表示装置を用いることにより、計算上では、２３ｎの色度点を作り出すことができ、色度座標上で色度点を全ての領域で密に配置できるため、細かな色表現が可能となる。しかし、ビット数を大きくすることは、メモリーへの負荷の増大や、消費電力の増大、さらには画像表示装置の部材のコストアップなど様々な問題を生じる。そこで本発明者らは、ビット数を大きくすることなく、特定色の色度点の密度を向上させることを考えた。
【００２６】
これは次のような方法で可能である。即ち、色度点を特定の領域のみに偏在させ、その他の色領域は疎にする。このようにすることで、ビット数を上げることなく特定色での色分解能を向上できる。例えば、８ビットでは、色度点が１６７７万点あり、これまでは満遍なく色度座標上に配置されていたが、画像表示装置が映し出す映像が必要とする特定の色に応じて、その特定の色範囲にのみこれらの点を偏在して配置させる。このような方法を採ることで、色度点の総数（例えば、８ビットで約１６７７万点）を変えることなく、特定の色範囲において、細かな色表現を実現できる。
【００２７】
ここで述べた方法は、ある特定の色範囲を表現する特殊モニタに特に有効である。例えば、先に述べた遠隔医療用モニタでは、顔色など肌の色を表現する映像が多いため、肌色範囲（例えば、図１５（ｂ）の色範囲Ａ）の色の違いを表現することが重要である。従って、色度点がこの肌色の範囲で密になるように配置する。このような映像においては、青色などの色範囲は、あまり表現されないため、色度点が青色領域で疎に配置されても大きな影響はないと考えられる。また、外科手術用モニタでは、血管色を表現する映像が多いため、赤色から青色にかけた色範囲（例えば、図１５（ａ）の色範囲Ｂ）に色度点を偏在させることにより、血管の微妙な色の違いを表現する。このような映像では、例えば緑色範囲を表現する映像はほとんどないため、この色領域では、色度点を疎に配置しても大きな問題とはならないと考えられる。
【００２８】
この色度点の偏在化を実現するためには、次で述べるように、ガンマ曲線を調整する必要がある。このガンマ曲線の設定が、本発明の最も重要な点である。なお、ここで述べるガンマ曲線とは、階調レベルと輝度相対値の関係曲線をいう。詳細は以下で述べる。
【００２９】
＜ガンマ曲線の設定＞
＜１＞ガンマ曲線の傾き
ここでは、先に述べた色度点の偏在化を実現するためのガンマ曲線の設定について述べる。ガンマ曲線は、図１６に示すように階調レベルと輝度相対値の関係曲線を意味する。図１６では８ビットを考えているため、横軸の階調レベルは０から２５５であり、縦軸は、２５５階調での輝度（光強度）を１とした場合の輝度相対値で示している。ｎビットの場合には、階調レベルの最大値が、２ｎ−１となる。本明細書の中では、主に８ビットでの表現となっているが、同様の考え方はビット数がｎの場合でも可能である。
【００３０】
一般的なガンマ曲線は、図１６に曲線Ａで示すような下に膨らんだ曲線形状である。いわゆるγ＝２．２の曲線であり、一般的なテレビなどの映像がきれいに見える曲線と言われている。先に述べたように、ＴＶ映像などでは、様々な映像を表示するため、どのような色合いの映像においても美しく見える表現が必要とされ、それを満足するガンマ曲線がγ＝２．２の曲線と言われている。後述するが、このガンマ曲線は近似的に（式７）のように表わすことができる。一方、図１６に曲線Ｂで示した直線はγ＝１．０の場合である。この図から分かるように、γの値が大きくなるほど、下に膨らんだ曲線形状となる。ここで示すガンマ曲線の式は近似式であり、実際には、階調レベルは、整数の値しか取らず、座標上では離散的な点の集まりとなる。本明細書では、この階調レベルと、それによって一意に決まる輝度相対値の関係をガンマ曲線と言うこととする。本アイデアでは、このガンマ曲線の形状を変えることで、先に述べた色度点の密度を、ある色範囲で高くする。即ち、その色範囲における色分解能を向上し、細かな色表現を可能とする。
【００３１】
本発明での最大のポイントは、図１に示すように、ガンマ曲線の傾きをある階調範囲（例えば、図１中の階調範囲ｘｉからｘｊ）で他の前後の階調範囲に比べて、緩やかにすることである。あるいは、その階調範囲で、従来のガンマ曲線（γ＝２．２）に比べて、傾きを緩やかにすることである。図１では、８ビットでの記載となっているが、本発明は図１３に示すようにｎビットにおいても同様の考え方である。このようにガンマ曲線の傾きを緩やかにすることによって、階調が変化した場合に、それに伴う輝度の変化は従来よりも微少量になるため、細かな色のＲＧＢの組み合わせを作ることができる。このことは、細かな色変化を作ることに相当し、色度点を密に配置することを意味する。
【００３２】
一方、傾きの緩やかな階調領域（ｘｉからｘｊ）の前後の階調範囲（例えば、図１中の階調０からｘｉ、ｘｊから２５５）では、従来のガンマ曲線に比べ傾きが急峻になる。このような領域では、階調の変化に対して、相対輝度が従来に比べ大きく変化する領域であるため、結果として、色度点が疎の状態となる。
【００３３】
本発明での一番の主張点は、このようにガンマ曲線の一部の階調領域において、曲線の傾き（変化量）を小さくし、色度点の配置を密にすることにより、特定の色範囲において、色分解能を向上させるものである。なお、この考え方では、曲線に緩やかな傾きが必要であるが、その傾きがゼロになることはない。傾きがゼロということは、階調を変化させても輝度が変化しないことを意味し、この場合には、色が変化しないことになり、色分解能はなくなる。即ち、映像源のデータを失うことに等しく、ほとんど意味がない。階調レベルｘｉとｘｊの間は、従来のγ＝２．２の曲線に比べ傾きが緩やかになればよく、その区間は図１に示すように直線関係でもよく、また、図２（ａ）や（ｂ）に示すように、それぞれ下に膨らんだなだらかな曲線、上に膨らんだなだらかな曲線でもよい。唯一必要とする条件は、階調レベルｘｉからｘｊの範囲で相対輝度が単調に増加していることである。この範囲で輝度変化がゼロまたは負になることはない。
【００３４】
また、詳細は後で述べるが、映像によっては、図３に示すようにガンマ曲線が複数の階調範囲で、緩やかな領域を有してもよい。図３では、階調レベルｇ１からｇ３及びｇ１’からｇ３’の範囲で従来よりも傾きが緩やかな領域である。
【００３５】
さらに、これらのガンマ曲線は、ＲＧＢでそれぞれ異なり、傾きが色によって異なってもよい。例えば、図４に示すようにＲとＧは本発明で述べるように、ある階調範囲で傾きがなだらかなガンマ曲線（図４（ａ））であり、Ｂについては、従来と同じ曲線（図４（ｂ））であってもよい。
【００３６】
上記の内容を数式で考えると次のように表現できる。即ち、階調レベルｘと、それによって決まる輝度相対値Ｙ（ｘ）があり、これらは連続的な値ではなく、階調レベルが０から２ｎ−１（ｎビットデータの場合）の整数しかとらないため、離散的な値である。さらに、階調レベルｘと輝度相対値Ｙ（ｘ）は一対一に決まる関係である。ここでまず、階調レベルがｘｉの点を考えると、その前後の座標は（ｘｉ−１，Ｙ（ｘｉ−１））と（ｘｉ＋１，Ｙ（ｘｉ＋１））である。ここで、（ｘｉ−１，Ｙ（ｘｉ−１））と（ｘｉ，Ｙ（ｘｉ））、（ｘｉ，Ｙ（ｘｉ））と（ｘｉ＋１，Ｙ（ｘｉ＋１））の点を結んだときの傾きを考える。それぞれの傾きをＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）とＲ（ｘｉ，ｘｉ＋１）とすると、これらは、（式１）（式２）で表すことができる。
【００３７】
【数２】
2011123175.tif 000004
【００３８】
上で述べたようにｘｉの点でガンマ曲線の傾きが緩やかになることから、Ｒ（ｘｉ，ｘｉ＋１）はＲ（ｘｉ−１，ｘｉ）に比べて小さくなる必要がある。また、上で述べたようにｘｉとｘｊの区間では、単調に増加することが必要であることから、これらの傾きは必ず正の値を有する。これらのことから（式３）を得ることができる。
【００３９】
【数３】
2011123175.tif 000005
【００４０】
次に、階調レベルｘｊの点を考える。その前後の座標からガンマ曲線の傾きは（式４）（式５）で表わすことができる。ここでは、階調レベルｘｊの点において、ガンマ曲線の傾きが大きくなる必要があることから、（式６）を得ることができる。当然、傾きは０よりも大きい必要がある。
【００４１】
【数４】
2011123175.tif 000006
【００４２】
さらに、映像の見栄えを両立するためには、このガンマ曲線は、なるべく従来のガンマ曲線、即ちγ＝２．２の曲線（Ｙｏｒｇ）に近い方がよい。そこで、本アイデアでは、新規に設定するガンマ曲線が、（式７）で表わされる基準ガンマ曲線関数Ｙｏｒｇと交点Ｃｐをもつように設定する。その交点Ｃｐの階調レベルをｘｐとすると、ｘｐはｘｉとｘｊの間にあることが望ましい。このとき、交点Ｃｐは（０，Ｙｏｒｇ（０））及び（２ｎ−１，Ｙｏｒｇ（２ｎ−１））の２点を除く。（式７）において、ｎはビット数である。
【００４３】
【数５】
2011123175.tif 000007
【００４４】
一方、先に述べたように、傾きの緩やかな階調領域（ｘｉからｘｊ）の前後の階調範囲（例えば、図１中の階調レベル０からｘｉ、ｘｊから２５５）では、従来のガンマ曲線に比べ傾きが急峻になる。これは、以下の（式８）（式９）のように近似的に数式で表現できる。ただし、（式８）は階調レベル０から階調レベルｘｉの区間であり、（式９）は階調レベルｘｊから最大階調レベルｘｍａｘの区間である。
【００４５】
【数６】
2011123175.tif 000008
【００４６】
なお、このとき、階調レベルｘｊ及びｘｊの点においては、従来のガンマ曲線と比較して、下記（式１０）の条件を満たすことが望ましい。
【００４７】
【数７】
2011123175.tif 000009
【００４８】
次に、このガンマ曲線の設定で重要なのは、上記で示した階調範囲の設定である。即ち、図１におけるｘｉ、ｘｊ、ｘｐをどのように決定するかである。上記では「ある階調範囲」と記載しているが、その範囲は次のように設定するのが望ましい。
【００４９】
＜２＞階調範囲の決定
ガンマ曲線において、上記のように、ある階調範囲での傾きを従来のガンマ曲線（γ＝２．２曲線）より緩やかに設定するが、その階調の範囲は次のように決定する。即ち、図１での階調レベルｘｉ、ｘｊ、ｘｐの決定方法である。
【００５０】
まず、表示する映像データから、階調の頻度分布を求める。図５にその例を示した。横軸に階調、縦軸には頻度をとったグラフである。縦軸の頻度は、画素数でもよい。通常は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ある階調（例えば、図５中の階調ｇ２）で頻度が最大値を示すような分布になっている。図５のグラフでは、対称な分布となっているが、非対称な分布となることもある。このとき、図５（ａ）に示すような、分布において、最小階調ｇ１をｘｉ、最大階調ｇ３をｘｊとし、頻度の最も高い階調ｇ２をｘｐとする。これを用いて、上記ガンマ曲線の階調範囲を決定する。この階調範囲で従来のガンマ曲線よりも傾きを小さくすれば、少なくとも上記効果を得ることができる。なお、図１に示すように、階調ｘｐでの相対輝度を従来の相対輝度に合わせ、その点を通るように、曲線を決定してもよい。このとき、階調レベル０からｘｉの間では、γが１より大きく２．２より小さい条件となり、また階調レベルｘｊから２５５の間では、γが２．２より大きい条件となる。これは例えば上記（式１０）のように表わすことができる。
【００５１】
階調範囲の決定方法として、もう一つの方法について図５（ｂ）を用いて説明する。映像によっては、この階調頻度分布が非常にブロードに広がっている（半値幅が大きい）場合がある。このような場合には、上記階調範囲の決定では、階調範囲が広くなってしまい、ガンマ曲線の調整が困難となる。そこで、例えば、頻度分布の面積比率ｒが、全体面積の９５％となるような、ｇ１とｇ３の範囲を算出し、そこから求められた階調を用いて階調範囲とする方法である。即ち、頻度分布の関数を階調ｘに関してｆ（ｘ）と表現すると、次の（式１１）を満足するようなｘｉ，ｘｊを算出することによって、階調範囲を決定する。なお、ｘｐの決定は先と同様であり、最大頻度の階調をｘｐとする。
【００５２】
【数８】
2011123175.tif 000010
【００５３】
また、図６に示すように２群の分布を示した場合には、それぞれの分布から上記手順に従って、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ１’、ｇ２’、ｇ３’を求める。これを用いて、ガンマ曲線は、２つの階調領域で傾きが緩やかな領域を作る。即ち、図３に示すように、階調領域ｇ１からｇ３と、ｇ１’からｇ３’で傾きが緩やかな領域を設ける。さらに、３群以上の複数の分布を示した場合にも同様である。これにより先に述べた効果を得られる。
【００５４】
なお、これらの階調範囲決定は、例えば図８に示すように、表示装置１１と映像源（映像信号源）１２との間に、回路あるいはシステムを導入することによって、実現することが可能である。即ち、映像源１２からの映像信号を表示領域演算処理システム１３により、同様の色度範囲の映像を切り出し、その後、閾値階調レベル決定回路１４にて、上記で述べたような手法に基づき、階調の頻度分布から階調範囲を決定する。さらにこれらの階調範囲において、ガンマ曲線が従来の曲線に比べて、緩やかになるような曲線をガンマ曲線演算回路１５にて算出する。そして、この算出されたガンマ曲線を、表示装置１１のガンマ補正１６として用いることにより、特定色における色分解能を向上する効果を得られる。
【００５５】
＜色範囲のレンジ拡大＞
図１５（ｂ）の結果から分かるように、肌色の色範囲（日本人）といっても、実際には、ある方向にかなりの広がりを有する。この場合には、主にｕ’方向に広がっていることが分かる。上記で述べたようにガンマ曲線の一部の階調領域に傾きの緩やかな領域を設けることにより、色分解能は向上するが、一方で、相対輝度のダイナミックレンジが小さくなるために、色範囲のレンジが少し小さくなってしまうという副作用が生じる。すなわち、図１５（ｂ）でｕ’方向の広がりが、モニタ表示の場合に少し抑制されてしまうことになる。これを解決するために、画像表示装置を構成する３原色のうち表示に影響の少ない一つの原色の輝度を下げるという方法が必要である。具体的に図７を用いて述べる。なお、ここで言う「輝度」は絶対値であり、「輝度を下げる」というのは、ガンマ曲線の形状、即ち、階調レベルと輝度相対値の関係は維持したまま、輝度の絶対値を下げるという意味である。
【００５６】
例えば、日本人の肌色の映像を表示する場合には、基本的に赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）で表現され、青色（Ｂ）の寄与は小さい。むしろ青色の輝度があることによって、色度が青色方向に引っ張られることになるため、先の色の表現範囲（ｕ’方向の広がり）が狭められてしまう。従って、肌色表示の場合には３原色のうち表示色に影響の少ない青色の輝度を下げることによって、肌色のダイナミックレンジを確保する。実際には図７（ａ）に示すように、表示する特定色の平均色度を算出し、その補色に対応する色の輝度を下げる。補色は、例えば、先に算出した平均色度（ｕ’ａｖ，ｖ’ａｖ）とモニタの白色点（ｕ’ｗ，ｖ’ｗ）を結ぶベクトル（ｃの上に→を重ねて表記）の延長方向にある色であり、画像表示装置を構成する３原色のうち、そのベクトルに近いものを選択し、その光強度を下げる。肌色の補色に最も近い３原色は青色である。
【００５７】
また、血管色を表示するような映像においては、図７（ｂ）に示すように、補色に相当する緑色の輝度を下げることが望ましい。
【００５８】
以上の考え方を合わせることにより、特定色の色分解能の向上と、色表現範囲の確保を両立することができ、現実的な色を画像表示装置上で表現することが可能となる。
【００５９】
なお、このようなシステムを画像表示装置に組み込む場合には、例えば、図９に示すようなシステム及び回路を必要とする。映像源１２のデータに基づき、表示領域演算処理システム２１により特定色の画像領域を切り出し、その画像領域に関する色度解析を色度解析システム２２で実行する。ここでは、画像領域の平均色度の算出や、それに対応する補色色度の算出を行う。これらに基づき、輝度を抑制すべき画像表示装置の構成原色を色度決定回路２３で決定し、光強度補正回路２４にて、その色の輝度（出力）を抑制する。
【００６０】
＜その他の追加技術＞
従来の画像表示装置では、映像表示領域でガンマ曲線は基本的に同一であった。しかし、図１０（ａ）に示すように、例えば、患者の顔を映し出している領域（例えば領域Ａ）とその患者の背景を映し出している領域（例えば領域Ｂ）では、表示する色が大きく異なる可能性がある。そのような場合には、図１０（ｂ）（ｃ）に示されるように、表示領域ごとにガンマ曲線を設定してもよい。例えば、領域Ａでは患者の顔を表示することから、先に述べた技術により図１０（ｂ）に示すようなガンマ曲線を設定し、領域Ｂでは図１０（ｃ）に示すように従来のガンマ曲線を設定する。これにより、表示領域全体として違和感のない映像表示を可能とする。
【００６１】
具体例は、以下の実施の形態の中で述べる。なお、本発明は、特にこれら実施の形態に限られるものではない。以下の実施の形態の中では、液晶ディスプレイ装置とプラズマディスプレイ装置について述べるが、画像表示装置としては、液晶ディスプレイ装置とプラズマディスプレイ装置に限られることはなく、画像を表示する装置であれば、ＣＲＴ装置、有機ＥＬディスプレイ装置、プロジェクタなどに同様の考え方を適用することが可能であり、上記で述べた特定色の色分解能向上、色表現範囲向上など同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（実施の形態１）
本実施の形態で用いる画像表示装置は液晶ディスプレイ装置である。液晶ディスプレイ装置の構造の概略を図１７に示した。図１７に示すように、液晶ディスプレイ装置は、大きくはバックライトユニット１０１と液晶パネル１０２で構成され、バックライトユニット１０１側の筐体１０３と液晶パネル１０２側の筐体１１０との間に収納されている。バックライトユニット１０１は、複数の蛍光ランプ１０５が並べられた構成であり、これらの蛍光ランプ１０５はインバータ等を含む駆動回路１０９で駆動される。また、蛍光ランプ１０５の筐体１０３側には反射板１０４が配置されている。蛍光ランプ１０５の光は、蛍光ランプ１０５と液晶パネル１０２の間に配置された拡散板１０６、プリズムシート１０７、偏光反射板１０８などで均一な光にした後、液晶パネル１０２側へ導光する。一方、液晶パネル１０２は複数の画素から構成され、バックライトユニット１０１からの光を液晶パネル１０２内の画素で透過量を調整する。これにより、画像表示を行っている。
【００６３】
また、近年では、バックライトユニット１０１の光源として蛍光ランプ１０５以外に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）も用いられるようになっている。ＬＥＤの場合においても、光源からの光を拡散板などで、混色、均一な光としてから液晶パネル側へ導光する。
【００６４】
このような液晶ディスプレイ装置を、遠隔医療用モニタとして用い、患者の顔を主に画像として映し出す。このとき、まず、顔の部分の映像を切り出し、それを表示領域Ａ、切り出した顔以外の背景の領域を表示領域Ｂとする。これは、例えば図１０（ａ）に示したとおりである。
【００６５】
表示領域Ａにおいて、平均色度を算出し、また、先に述べたように階調頻度分布を解析することにより、図１１（ｃ）に示すガンマ曲線を決定する（図１１（ａ）（ｂ）はそれぞれ先に述べたガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法、補色を導き出す方法を説明するための図である）。３原色のうち赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）は図中の太線で示すガンマ曲線とし、青色（Ｂ）については、細線で示した従来のガンマ曲線とした。一連のガンマ曲線の決定には、図８で説明したシステムを用いる。また、色度座標から肌色の補色となる青色の光強度を低くする。これは、例えば図９で説明したシステムを用いる。これらにより、肌色領域の色分解能を向上することができる。さらに、色表現範囲も広げることができる。
【００６６】
（実施の形態２）
本実施の形態で用いる画像表示装置は液晶ディスプレイ装置であり、実施の形態１で用いた画像表示装置と同様である。ただし、表示する対象映像が実施の形態１と異なる。このような液晶ディスプレイ装置を、外科手術用モニタとして用い、外科手術時における血管などを主に画像として映し出す。このとき、表示領域全体に血管などの映像を表示する。
【００６７】
表示領域において、平均色度を算出し、また、階調頻度分布を解析することにより、図１２（ｃ）に示すガンマ曲線を決定する（図１２（ａ）（ｂ）はそれぞれ先に述べたガンマ曲線変更の階調範囲を決定する方法、補色を導き出す方法を説明するための図である）。３原色のうち赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）は図中の太線で示すガンマ曲線とし、緑色（Ｇ）については、細線で示した従来のガンマ曲線とした。また、色度座標から血管色（赤から青にかけての色）の補色となる緑色の光強度を低くする。これらにより、血管色領域の色分解能を向上すると同時に色表現範囲も広げることができる。
【００６８】
（実施の形態３）
本実施の形態で用いる画像表示装置はプラズマディスプレイ装置である。プラズマディスプレイ装置の構造の概略を図１８に示した。図１８（ａ）は、プラズマディスプレイ装置の表示領域の一部分を拡大した斜視図であり、そのＶ面での断面図が図１８（ｂ）である。プラズマディスプレイ装置は、前面ガラス基板２０１、背面ガラス基板２０５からなり、複数の画素を有する。各画素は、リブと呼ばれる隔壁２０６で仕切られた放電空間２１０と、放電空間２１０内に充填された放電ガスと、放電空間２１０を囲むように蛍光膜２０９が形成され、さらに、放電に必要な電力を供給する電極２０２とから構成される。前面ガラス基板２０１の電極２０２上には誘電体２０３が形成され、さらにその上には保護膜２０４が形成されている。背面ガラス基板２０５のアドレス電極２０８上には誘電体２０７が形成されている。
【００６９】
このプラズマディスプレイ装置において、表示させる場合には、点灯させるセルをアドレス電極２０８により選択し、映像信号に応じた電圧を電極２０２に印加することにより、放電空間２１０内で放電を生じさせ、放電ガスから紫外線を発生させる。この紫外線が、蛍光膜２０９に入射し、可視光に変換される。この光が表示光となる。
【００７０】
このようなプラズマディスプレイ装置において、実施の形態１と同様に、遠隔医療用モニタとして利用する。このとき、実施の形態１と同じように顔部分の肌色の分解能を向上させることができ、微妙な色の違いを表現することができる。
【００７１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、プラズマディスプレイ装置や液晶ディスプレイ装置に代表される画像表示装置に利用可能である。特に、特定の色を表現しうる遠隔医療用モニタや外科手術用モニタなどの医療用システムでその効果が大きく期待できる。さらに、ＴＶ会議システムのような双方向ビジュアルシステムでも大きな効果が期待できる。
【符号の説明】
【００７３】
１１…表示装置、１２…映像源、１３…表示領域演算処理システム、１４…閾値階調レベル決定回路、１５…ガンマ曲線演算回路、１６…ガンマ補正、
２１…表示領域演算処理システム、２２…色度解析システム、２３…色度決定回路、２４…光強度補正回路、
１０１…バックライトユニット、１０２…液晶パネル、１０３…筐体、１０４…反射板、１０５…蛍光ランプ、１０６…拡散板、１０７…プリズムシート、１０８…偏光反射板、１０９…駆動回路、１１０…筐体、
２０１…前面ガラス基板、２０２…電極、２０３…誘電体、２０４…保護膜、２０５…背面ガラス基板、２０６…隔壁、２０７…誘電体、２０８…アドレス電極、２０９…蛍光膜、２１０…放電空間。
【図１】
2011123175.tif 000016
【図２】
2011123175.tif 000017
【図３】
2011123175.tif 000018
【図４】
2011123175.tif 000019
【図５】
2011123175.tif 000020
【図６】
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【図７】
2011123175.tif 000022
【図８】
2011123175.tif 000023
【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】
2011123175.tif 000030
【図１６】
2011123175.tif 000031
【図１７】
2011123175.tif 000032
【図１８】
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