(57)【要約】【課題】より小さい規模の回路で伸張処理を行うことができる表示装置等を提供する。【解決手段】表示装置は、第１処理回路１０及び第２処理回路２０には同一の画像データが入力され、第１処理回路１０は、画像データに基づいた画像を構成する複数の画素の色値を用いてこの画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値を決定して第２処理回路２０に出力するα値決定部１３を有し、第２処理回路２０は、伸張係数値を用い、画像データに基づいた画像に対して画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う伸張処理部２２を有する。【選択図】図６
2015222400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルを構成する透光性基板と別体の基板に搭載される第１処理回路と、前記透光性基板に搭載される第２処理回路と、を備える表示装置であって、
前記第１処理回路及び前記第２処理回路には同一の画像データが入力され、
前記第１処理回路は、
前記画像データに基づいた画像を構成する複数の画素の色値を用いてこの画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値を決定して前記第２処理回路に出力する決定部を有し、
前記第２処理回路は、
前記伸張係数値を用い、前記画像データに基づいた画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う伸張処理部を有する
表示装置。
【請求項２】
前記第１処理回路及び前記第２処理回路は、前記画像データによる画像の階調と画像の輝度との対応関係を所定の関係にするガンマ変換処理を行うガンマ変換部を有し、
前記決定部は、前記ガンマ変換処理後の画像を構成する複数の画素の色値を用いて前記伸張係数値を決定し、
前記伸張処理部は、前記ガンマ変換処理後の画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行い、
前記第２処理回路は、前記伸張処理が行われた画像の階調と画像の輝度との対応関係を前記ガンマ変換処理前の対応関係に戻す逆ガンマ変換部を有する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１処理回路及び前記第２処理回路には複数のフレーム画像を有する画像データの各々のフレーム画像が同一タイミングで入力され、
前記伸張処理部は、あるフレーム画像の前記伸張処理に用いる前記伸張係数値としてこのフレーム画像と異なるフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値を採用する
請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記伸張処理部は、あるフレーム画像の前記伸張処理に用いる前記伸張係数値としてこのフレーム画像より１フレーム前のフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値を採用する
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
複数の前記第２処理回路を備え、
前記決定部は、複数の前記第２処理回路に前記伸張係数値を出力する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
複数の前記第２処理回路の同期を取るタイミングコントローラを備え、
前記第１処理回路は、前記タイミングコントローラに搭載される
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記表示パネルは、透過型の液晶表示パネルであって、
前記タイミングコントローラは、前記伸張係数値を用いて前記液晶表示パネルのバックライトの明るさを決定するバックライトコントロール部を有する
請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
表示パネルを構成する透光性基板に搭載される処理回路を備える表示装置と、画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値をソフトウェア処理により決定して前記伸張係数値と画像データとを前記処理回路に出力する演算装置と、を備える表示システムであって、
前記処理回路は、
前記伸張係数値を用い、前記画像データに基づいた画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う伸張処理部を有する
表示システム。
【請求項９】
複数の前記処理回路を備え、
前記演算装置は、複数の前記処理回路に前記画像データ及び前記伸張係数値を出力する
請求項８に記載の表示システム。
【請求項１０】
表示パネルを構成する透光性基板と別体の基板に搭載される画像処理回路であって、
画像を構成する複数の画素の色値を用いて決定されたこの画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値と画像データとが外部から入力され、
前記伸張係数値を用い、前記画像データに基づいた画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う伸張処理部を有する
画像処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置、表示システム及び画像処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データに応じて表示装置に表示される画像を構成する複数の画素の輝度を向上させる画像処理（伸張処理）が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、伸張処理を行う従来の画像処理回路は、画像データに伸張処理を行うための全ての構成を一つの回路に統合した回路であった。このため、回路の規模が大きく、高コストであった。また、回路の規模が大きいため回路の搭載スペースも大きなスペースが必要であり、この回路が搭載される表示装置の縮小が困難であった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、より小さい規模の回路で伸張処理を行うことができる表示装置、表示システム及び画像処理回路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】
【０００６】
本発明の一態様は、表示パネルを構成する透光性基板と別体の基板に搭載される第１処理回路と、前記透光性基板に搭載される第２処理回路と、を備える表示装置であって、前記第１処理回路及び前記第２処理回路には同一の画像データが入力され、前記第１処理回路は、前記画像データに基づいた画像を構成する複数の画素の色値を用いてこの画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値を決定して前記第２処理回路に出力する決定部を有し、前記第２処理回路は、前記伸張係数値を用い、前記画像データに基づいた画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う伸張処理部を有する。
【０００７】
本発明の一態様は、表示パネルを構成する透光性基板に搭載される処理回路を備える表示装置と、画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値をソフトウェア処理により決定して前記伸張係数値と画像データとを前記処理回路に出力する演算装置と、を備える表示システムであって、前記処理回路は、前記伸張係数値を用い、前記画像データに基づいた画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う伸張処理部を有する。
【０００８】
本発明の一態様は、表示パネルを構成する透光性基板と別体の基板に搭載される画像処理回路であって、画像を構成する複数の画素の色値を用いて決定されたこの画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値と画像データとが外部から入力され、前記伸張係数値を用い、前記画像データに基づいた画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う伸張処理部を有する。
【０００９】
さらに、他の一態様として、前記第１処理回路及び前記第２処理回路は、前記画像データによる画像の階調と画像の輝度との対応関係を所定の関係にするガンマ変換処理を行うガンマ変換部を有し、前記決定部は、前記ガンマ変換処理後の画像を構成する複数の画素の色値を用いて前記伸張係数値を決定し、前記伸張処理部は、前記ガンマ変換処理後の画像に対して前記画像の輝度を向上させるための伸張処理を行い、前記第２処理回路は、前記伸張処理が行われた画像の階調と画像の輝度との対応関係を前記ガンマ変換処理前の対応関係に戻す逆ガンマ変換部を有していてもよい。
【００１０】
さらに、他の一態様として、前記第１処理回路及び前記第２処理回路には複数のフレーム画像を有する画像データの各々のフレーム画像が同一タイミングで入力され、前記伸張処理部は、あるフレーム画像の前記伸張処理に用いる前記伸張係数値としてこのフレーム画像と異なるフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値を採用してもよい。
【００１１】
さらに、他の一態様として、前記伸張処理部は、あるフレーム画像の前記伸張処理に用いる前記伸張係数値としてこのフレーム画像より１フレーム前のフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値を採用してもよい。
【００１２】
さらに、他の一態様として、複数の前記第２処理回路を備え、前記決定部は、複数の前記第２処理回路に前記伸張係数値を出力してもよい。
【００１３】
さらに、他の一態様として、複数の前記第２処理回路の同期を取るタイミングコントローラを備え、前記第１処理回路は、前記タイミングコントローラに搭載されてもよい。
【００１４】
さらに、他の一態様として、前記表示パネルは、透過型の液晶表示パネルであって、前記タイミングコントローラは、前記伸張係数値を用いて前記液晶表示パネルのバックライトの明るさを決定するバックライトコントロール部を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施例による表示装置の形態の一例を示す図である。
【図２】図２は、画素の構成例を示す図である。
【図３】図３は、ＲＧＢ型の表示装置の色空間を示す図である。
【図４】図４は、ＲＧＢＷ型の表示装置の色空間を示す図である。
【図５】図５は、ＲＧＢＷ型の表示装置の拡張された色空間の断面図である。
【図６】図６は、画像処理装置の主要機能を示すブロック図である。
【図７】図７は、α値が決定されるタイミングとこのα値が用いられる伸張処理のタイミングとの関係の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２実施例による表示装置の形態の一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第３実施例による表示システムの形態の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明が適用されるスマートフォンの外観の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１７】
（第１実施例）
まず、本発明の第１実施例について説明する。図１は、本発明の第１実施例による表示装置１の形態の一例を示す図である。図２は、画素Ｐｉｘの構成例を示す図である。表示装置１は、表示パネル２と、基板３と、配線部とを備える。表示パネル２は、例えば液晶ディスプレイを構成する透光性基板（例えばガラス基板）からなるパネルである。透光性基板は、例えば表示部５０に設けられたマトリクス構造の配線（走査線、信号線等）が形成されている画素基板、この画素基板と協働して液晶を挟み込む対向基板等からなる。表示パネル２の透光性基板には、画像処理に関する回路（第２処理回路２０）が搭載されている。
【００１８】
第１実施例による表示装置１は、例えば、透過型の液晶表示装置であり、バックライト５の光を光源として表示出力を行う。第１実施例の表示パネル２に形成されている表示部５０（例えば液晶ディスプレイ）は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び単色の白（Ｗ）の四つの副画素（例えば図２に示す副画素Ｓ１〜Ｓ４）の組み合わせ（ＲＧＢＷ）で一つの画素（例えば図１，図２に示す画素Ｐｉｘ）の色を再現する。なお、図１ではバックライト５が表示パネル２からずれて図示されているが、実際には、バックライト５は、表示パネル２の背面に設けられている。また、図１における表示部５０内の画素Ｐｉｘの図示はあくまで模式的なものであり、実際の大きさの対比を示すものでない。
【００１９】
図２に示す画素Ｐｉｘは、縦長の長方形状の副画素Ｓ１〜Ｓ４を有する正方形状の画素であるが、これらの画素及び副画素の形状等はあくまで一例であってこれに限られるものでない。例えば、正方形状の副画素が縦横に２（画素）×２（画素）の位置関係で配置された画素であってもよい。また、副画素のうちいずれかが他の副画素より大きい開口面積を持っていてもよいし、副画素のうちいずれかが他の副画素より小さい開口面積を持っていてもよい。
【００２０】
基板３は、例えばプリント基板であり、表示パネル２を構成する透光性基板とは別体の基板である。基板３には、画像処理に関する回路であって、表示パネル２の透光性基板に搭載された回路とは異なる回路（第１処理回路１０）が搭載されている。また、基板３には、図示しないホストＣＰＵ等が接続されている。配線部は、例えばフレキシブルプリント基板４であり、表示パネル２と基板３とを接続する。
【００２１】
第１処理回路１０及び第２処理回路２０は、協働して画像を構成する複数の画素の輝度を向上させる演算処理を含む画像処理を行う。ここで、画像とは、外部から入力された画像データに基づいて表示装置１に表示される表示画像をさす。第１処理回路１０は、例えば基板３に接続されたホストＣＰＵから出力された画像データに基づいた画像を構成する複数の画素の色値を用いてこの画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値を決定する。第２処理回路２０は、伸張係数値を用い、画像の輝度を向上させるための伸張処理等を行う。
【００２２】
以下、第１実施例における画像処理について説明する。以下、説明において画像処理前の画像データに基づいた画像を構成する複数の画素のうち一つの画素に関する信号を「入力画像信号」と記載し、その信号が示すＲ，Ｇ，Ｂの色値の組み合わせを（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）で示す。ここで、Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの色値の最低値から最大値の範囲内（例えば０〜２５５）のいずれかの整数値である。すなわち、第１実施例における入力画像信号は、各色の色値が８ビットで表現可能なＲＧＢのデジタル信号である。
【００２３】
まず、入力画像信号が示すＲ，Ｇ，Ｂの色値の組み合わせをＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの色値の組み合わせに置換する場合の基本原理について説明する。入力画像信号が上記のようなＲＧＢのデジタル信号である場合、ＲＧＢＷの画素に表示するための各色の信号をＲｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏとすると、表示映像の画質が変化しないようにするためには、以下の式（１）の関係を満たすことが必要となる。
Ｒｉ：Ｇｉ：Ｂｉ＝Ｒｏ＋Ｗｏ：Ｇｏ＋Ｗｏ：Ｂｏ＋Ｗｏ…（１）
【００２４】
Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉの信号の最大値をＭａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）とすると、以下の式（２）〜（４）の関係が成り立つ。従って、以下の式（５）〜（７）が成り立つ。
Ｒｉ／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）
＝（Ｒｏ＋Ｗｏ）／（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）…（２）
Ｇｉ／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）
＝（Ｇｏ＋Ｗｏ）／（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）…（３）
Ｂｉ／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）
＝（Ｂｏ＋Ｗｏ）／（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）…（４）
Ｒｏ＝Ｒｉ×（（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）Ｗｏ…（５）
Ｇｏ＝Ｇｉ×（（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）Ｗｏ…（６）
Ｂｏ＝Ｂｉ×（（Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＋Ｗｏ）／Ｍａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）Ｗｏ…（７）
【００２５】
ここで、設定可能なＷｏは、Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉの最小値Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の関数として以下の式（８）のように定義することができる。ここで、ｆは任意の係数である。すなわち、最も簡単な考え方では、以下の式（９）のようになる。
Ｗｏ＝ｆ（Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）…（８）
Ｗｏ＝Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）…（９）
【００２６】
上記の式（８），（９）から、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝０である画像信号が存在すると、Ｗｏ＝０となる。この場合、画素の輝度は向上しない。また、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝０でなくとも、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）が０に近い小さい値の場合、Ｗｏの値も小さくなり、輝度の向上の度合いが小さくなる。
【００２７】
さらに、第１処理回路１０及び第２処理回路２０は、１枚の画像の全ての画素に関して画像処理を行う。このため、単純に基本原理に従えば、映像の一部が極端に明るく、他の一部が明るくならないということも起こり得る。このため、例えば彩度が低く明るい背景の中に彩度の高い部分（例えば単色の部分）があった場合に、背景には相対的に大きなＷｏを設定することができる一方、彩度の高い部分には相対的に小さなＷｏが設定されてしまう。
【００２８】
一般に、人間の色や明るさに対する感覚（視覚特性）は、周囲との相対的な明るさの差に大きく影響を受けるため、相対的に明るさが低い部分（例えば上記の単色の部分）は、くすんで見えることがある。これは、所謂同時コントラスト（Simultaneous Contrast）と称されている。そこで、第１実施例では、ＲＧＢの入力画像信号が示す色をＲＧＢＷの色の組み合わせに置換する画像処理における同時コントラスト（Simultaneous Contrast）に関する問題を解消するため、画像データに応じて表示される画像を構成する複数の画素の輝度を向上させる演算処理（伸張処理）を含むホワイトマジック（ＷｈｉｔｅＭａｇｉｃ）処理を行っている。以下、ホワイトマジック処理について説明する。
【００２９】
まず、入力画像信号の伸張処理について説明する。第２処理回路２０の伸張処理部２２（図６参照）は、以下の式（１０）〜（１２）に示すように、入力画像信号Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉをその比を保つように伸張する。ここで、αは自然数である。
Ｒｊ＝α×Ｒｉ…（１０）
Ｇｊ＝α×Ｇｉ…（１１）
Ｂｊ＝α×Ｂｉ…（１２）
【００３０】
画像信号の画質を保持するためには、伸張処理部２２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色値の比（輝度比）を保つように伸張処理を行うことが望ましい。また、伸張処理部２２は、入力画像信号の階調−輝度特性（ガンマ）を保持するように伸張することが望ましい。ここで、仮に画像処理後の色空間がＲＧＢである場合、伸張処理には限界がある。特に入力画像信号が示す色が既に明るい色である場合、ほとんど伸張できないこともある。
【００３１】
これに対して、本実施例に係る表示装置１は、ＲＧＢＷ型であり、Ｗが加わり輝度のダイナミックレンジが大きくなるために表示可能な色空間が拡張される。伸張処理は、ＲＧＢとＷから構成される色空間の上限値まで行う。この為、伸張処理により、従来のＲＧＢでの限界値２５５を超えることが可能となる。
【００３２】
例えば、Ｗ画素の明るさが、ＲＧＢ画素の明るさのＫ倍ある場合、Ｗｏの最大値は２５５×Ｋであるとみなすことができる。この場合、Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊの値（輝度）はＲＧＢＷ色空間において、（１＋Ｋ）×２５５までとることが可能となる。これにより、従来の問題点であった、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝０もしくは小さな値のデータに対しても、輝度を向上することができる。
【００３３】
図３は、ＲＧＢ型の表示装置の色空間を示す図である。図４は、ＲＧＢＷ型の表示装置の色空間を示す図である。説明する。図３に示すように、全ての色は、色相（Ｈ；Ｈｕｅ）、彩度（Ｓ；Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、明度（Ｖ；Ｖａｌｕｅ ｏｆ Ｂrｉｇｈｔｎｅｓｓ）により定義される座標上にプロットすることができる。色空間の一種であるＨＳＶは、これら色相、彩度、明度という属性で定義される。色相とは赤、青、緑のような色味の違いのことをいい、イメージの違いを最も表現することが出来る属性である。彩度とは、色を表す指標の一つであり、色の鮮やかさの度合いを示す属性である。明度とは、色の明暗の度合いを示す属性であり、数値が高いほど明るい色として表現される。ＨＳＶの色空間では、色相は、Ｒを０度とし、反時計回りにＧ，Ｂというように１周して表す。各色に対し、グレーがどの程度だけ混ざって濁っているかを示すのが彩度であり、最も濁っている場合を０％、全く濁っていない場合を１００％と表している。明度は、最も明るい場合を１００％、暗い場合を０％とする。
【００３４】
一方、図４に示すように、ＲＧＢＷ型の表示装置の色空間を定義する属性は、ＲＧＢ型の表示装置の色空間を定義する属性と基本的には同じであるが、Ｗが加えられたことで、明度が拡張されている。このように、ＲＧＢ表示装置とＲＧＢＷ表示装置の色空間の違いは、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、明度（Ｖ）で定義されるＨＳＶ色空間で表すことができる。これによると、Ｗを加えることによって拡張される明度（Ｖ）のダイナミックレンジは、彩度（Ｓ）によって大きく異なることが分かる。
【００３５】
そこで、ホワイトマジック処理では、上記の入力画像信号であるＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉ信号の伸張処理の係数αが彩度（Ｓ）によって異なることに着目している。具体的には、第１処理回路１０の画像解析部１２（図６参照）が入力画像信号を解析する。そして、画像解析部１２による解析の結果に応じて、第１処理回路１０のα値決定部１３（図６参照）が画像毎に伸張係数値（α）を決定する。これにより、画像処理前の画質を保持したままＲＧＢＷ表示装置で映像を表示することが可能になる。
【００３６】
このとき、α値決定部１３は、入力画像信号の解析により彩度（Ｓ）＝０から最大値（８Ｂｉｔの場合は２５５）までの値毎に伸張係数値（α）を決定することが望ましい。また、α値決定部１３は、求められた伸張係数値（α）のうち最小値を採用するようにしてもよい。この場合、画像処理前の画質を全く損なうことなく伸張処理を行うことができる。また、第１実施例では、伸張処理が入力画像のＭａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）値とＨＳＶ色空間の最大明度値Ｖとの比に基づいて行われる。α値決定部１３は、この比を彩度値Ｓ＝０から最大値まで算出し、その最小値を伸張係数値（α）として用いて伸張処理を実施する。
【００３７】
尚、画質を最大限保持するためには、一つの画像データを構成する全ての画素の入力画像信号を解析することが望ましい。ここで、解析とは、Ｍｉｎ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）及びＭａｘ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を把握するための処理をさし、画像解析部１２は、この処理を行う。その一方で、ホワイトマジック処理における処理速度を速めると共に、画像解析部１２及び画像解析部１２を含む回路の回路規模を小さくするためには、画像データを構成する画素をサンプリングして解析することが望ましい。具体的には、画像解析部１２は、例えば入力画像信号をｎ（ここで、ｎは１以上の自然数である）個飛ばしで解析する。更には、伸張係数値（α）の決定法として、人間工学的なアプローチを取ることも可能であることは勿論である。
【００３８】
また、入力画像信号であるＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉ信号が局所的にわずかに変化しただけでは、人間には知覚できない。よって、伸張係数値（α）を画質変化の知覚限界まで大きな値とすることで、画質変化を知覚することなく、大きく伸張することを可能とする。言い換えれば、第２処理回路２０は、画質変化が知覚できない範囲で伸張処理を実施する。
【００３９】
なお、図５に示されるように、画像処理後の信号（色値）は、拡張されたＲＧＢＷの色空間に対して入力画像信号のレベルを比較することで決定した伸張係数値（α）に基づいて生成される。
【００４０】
以上の方法で入力画像信号を伸張することで、Ｗｏの値を大きくとることができ、映像全体の輝度をより向上することができる。また、透過型の液晶表示装置において、伸張係数値（α）に従って、バックライト５の輝度を１／αに下げることで、入力画像信号と全く同一の輝度で表示することが可能になる。
【００４１】
次に、伸張した画像信号Ｒｊ，Ｂｊ，ＧｊからＷｏを決定する方法について述べる。先に述べたように、伸張した画像信号Ｒｊ，Ｂｊ，Ｂｊを解析することで各画素の最小値Ｍｉｎ（Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊ）を求め、Ｗｏ ＝ Ｍｉｎ（Ｒｉ'，Ｇｉ'，Ｂｉ'）にすることが望ましい。これがＷｏの取り得る最大値となる。よって、Ｗｏの決定は、伸張された画像信号Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊを解析し、最小値Ｍｉｎ（Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊ）を求め、これをＷｏとする。
【００４２】
上記の手法でＷｏを決定した場合、新たなＲＧＢの画像信号は以下の式（１３）〜（１５）のように求められる。
Ｒｏ ＝ ＲｊＷｏ…（１３）
Ｇｏ ＝ ＧｊＷｏ…（１４）
Ｂｏ ＝ ＢｊＷｏ…（１５）
【００４３】
上記の方法で入力画像信号を伸張することで、Ｗｏの値をより大きくとることができ、画像全体の輝度をより向上することができる。また、伸張係数値（α）にしたがって、バックライト５の輝度を１／αに下げることで、入力画像信号と全く同一の輝度で表示することが可能になる。
【００４４】
ところで、上記の伸張処理後の色値は、ＲＧＢＷが形成する色空間に対して入力画像信号の明度レベルを比較することで決定された伸張係数値（α）に基づいて生成される。よって、伸張係数値（α）は１フレームの画像を解析した結果得られる画像解析情報である。これを次フレームの画像信号の変換に用いることで、画像信号をフレームメモリに蓄積することなく、ＲＧＢＷの適切な変換を行うことができる。
【００４５】
また、伸張係数値（α）は入力画像信号の明度レベルと色空間との比較で決定されるため、画像情報が多少変化しても変わらない。例えば、画面の中を動き回る画像があったとしても、輝度や色度が大きく変化しなければ伸張係数値（α）は同一である。よって、先のフレームで決定された伸張係数値（α）を用いてＲＧＢＷの変換を行なっても全く問題ない。
【００４６】
なお、第１実施例では、後述する画像解析部１２による画像解析及び伸張処理部２２による伸張処理の前に、ガンマ変換部１１，２１によるガンマ変換処理が行われる。ガンマ変換処理では、例えば入力画像信号の画像の階調と画像の輝度との対応関係、すなわち、階調−輝度特性（ガンマ）が直線関係になるように、（Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊ）の値を変更する。第１実施例の画像解析部１２は、ガンマ変換処理が施された入力画像信号を解析する。逆ガンマ変換部２３は、ガンマ変換部２１のガンマ変換処理により変更された階調−輝度特性（ガンマ）をガンマ変換処理前の対応関係に戻す。解析処理前のガンマ変換処理及び伸張処理後の逆ガンマ変換処理により、入力画像信号の階調−輝度特性（ガンマ）をより確実に保持することができる。なお、ガンマ変換処理及び逆ガンマ変換処理は省略可能である。
【００４７】
次に、第１実施例における画像処理の流れについて説明する。図６は、画像処理装置の主要機能を示すブロック図である。図６等のブロック図では、画像処理前の入力画像信号を符号Ｐで示している。また、画像処理後の信号を符号Ｑで示している。また、伸張係数値（α）を示すとともに、伸張係数値（α）の逆数を１／αで示している。図６で示す通り、画像処理前の入力画像信号は、ホストＣＰＵから第１処理回路１０及び第２処理回路２０の各々に対して出力される。
【００４８】
第１処理回路１０は、ガンマ変換部１１、画像解析部１２、α値決定部１３を有する。ガンマ変換部１１は、画像データによる画像の階調と画像の輝度との対応関係を所定の関係にするガンマ変換処理を行う。具体的には、ガンマ変換部１１は、画像処理前の入力画像信号の階調−輝度特性（ガンマ）が直線関係になるように、（Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊ）の値を変更する。画像解析部１２は、入力画像信号を解析する。α値決定部１３は、画像解析部１２による解析の結果、すなわち、画像データに基づいた画像（例えばガンマ変換処理が施された画像）を構成する複数の画素の色値を用いてこの画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値（α）を決定して第２処理回路２０に出力する。
【００４９】
第２処理回路２０は、ガンマ変換部２１、伸張処理部２２、逆ガンマ変換部２３、出力アンプ２４を有する。第２処理回路２０のガンマ変換部２１は、第１処理回路１０のガンマ変換部１１と同様に、画像データによる画像の階調と画像の輝度との対応関係を所定の関係にするガンマ変換処理を行う。伸張処理部２２は、第１処理回路１０から出力された伸張係数値（α）を用い、画像データに基づいた画像（例えばガンマ変換処理後の画像）に対して画像の輝度を向上させるための伸張処理を行う。具体的には、伸張処理部２２は、一つの画像を構成する複数の画素の解析結果から決定された伸張係数値（α）を、一つの画像を構成する複数の画素の各々に対して適用して伸張処理を行い、伸張された画像信号を得る。逆ガンマ変換部２３は、伸張処理部２２が行われた画像の階調と画像の輝度との対応関係をガンマ変換処理前の対応関係に戻す。出力アンプ２４は、伸張処理後の画像データに対応する信号（例えば逆ガンマ変換処理を経た画像の信号）を増幅して表示部５０に出力する。
【００５０】
また、第１実施例の第１処理回路１０は、バックライトコントロール部１４を有する。バックライトコントロール部１４は、バックライト５の点灯の有無及び点灯時の明るさの制御等、バックライト５の動作制御を行う。具体的には、バックライトコントロール部１４は、例えばＰＷＭ制御でバックライト５を点灯させるための電圧を制御する。図６等のブロック図では、バックライトコントロールに関する出力（例えばＰＷＭ信号等）を符号Ｒで示している。
【００５１】
α値決定部１３は、バックライトコントロール部１４に伸張係数値（α）の逆数（１／α）を出力する。バックライトコントロール部１４は、この逆数に応じて、伸張係数値の逆数に基づいたバックライト制御がない場合のバックライト５の輝度に対してバックライト５の輝度を１／αに下げる。これにより、入力画像信号と全く同一の輝度で表示しながら、バックライト５による消費電力を低減することが可能になる。なお、このようなバックライト制御はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、伸張係数値の逆数によるバックライト制御下の輝度を基準として、画像全体を明るく又は暗くする目的で、バックライト５の輝度を全体的に上昇又は低下させるようにしてもよい。
【００５２】
次に、伸張係数値（α）の決定に用いられる画像と伸張係数値（α）が適用される画像との関係について説明する。第１実施例では、第１処理回路１０及び第２処理回路２０に複数のフレーム画像を有する画像データの各々のフレーム画像が同一タイミングで入力される。このような画像データとして、例えば所定のリフレッシュレートで表示部５０の画像を更新するために用いられる複数の画像（フレーム画像）を有する画像データが挙げられる。
【００５３】
第１実施例では、伸張処理部２２は、伸張処理部２２があるフレーム画像の伸張処理に用いる伸張係数値としてこのフレーム画像と異なるフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値を採用する。具体的には、伸張処理部２２は、伸張処理部２２があるフレーム画像の伸張処理に用いる伸張係数値としてこのフレーム画像より１フレーム前のフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値を採用する。
【００５４】
図７は、α値が決定されるタイミングとこのα値が用いられる伸張処理のタイミングとの関係の一例を示すタイミングチャートである。図７では、一つのフレーム画像を構成する複数の画素に対応する入力画像信号の出力タイミングをフレーム単位で示している。図７に示す周期Ｃ１〜Ｃ５は、一つのフレーム画像に関する処理が行われる時間の周期である。また、図７では、連続する複数のフレーム画像の各々の入力画像信号を区別する目的で、Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ＋１），Ｐ（ｎ＋２），Ｐ（ｎ＋３）のように示している。また、画像処理後の信号Ｑ（ｎ＋１）は、Ｐ（ｎ＋１）の入力画像信号に対応するフレーム画像の信号である。
【００５５】
図７に示すように、まず、周期Ｃ１にて、処理前画像出力として、Ｐ（ｎ）の入力画像信号がホストＣＰＵから第１処理回路１０及び第２処理回路２０に出力される。Ｐ（ｎ）の処理前画像出力が完了した次の周期Ｃ２で、第１処理回路１０及び第２処理回路２０は、Ｐ（ｎ）の入力画像信号に対して並行して画像処理を行う。ここで、Ｐ（ｎ）の入力画像信号に対応する伸張係数値（α）が第１処理回路１０のα値決定部１３により決定される。一方、周期Ｃ２ではまだ伸張係数値（α）は第２処理回路２０に出力されていないので、第２処理回路２０の伸張処理部２２は伸張係数値（α）がない状態における画像処理を行う。具体的には、第２処理回路２０は、Ｐ（ｎ）の入力画像信号に対して、例えば上記の基本原理で説明したような、画像の輝度を向上させる画像処理を行う。
【００５６】
第２処理回路２０がＰ（ｎ）の入力画像信号に対する処理を完了した次の周期Ｃ３で、Ｐ（ｎ）に応じた表示出力が行われる。この周期Ｃ３の時点で、周期Ｃ２中に行われていたＰ（ｎ＋１）の処理前画像出力が完了していることから、第１処理回路１０及び第２処理回路２０は、Ｐ（ｎ＋１）の入力画像信号に対して並行して画像処理を行う。周期Ｃ３の時点で、Ｐ（ｎ）の入力画像信号に対応する伸張係数値（α（ｎ））が第２処理回路２０に出力されているので、第２処理回路２０の伸張処理部２２はＰ（ｎ）に対応する伸張係数値（α（ｎ））を用いた伸張処理をＰ（ｎ＋１）の入力画像信号に対して行う。第２処理回路２０がＰ（ｎ＋１）の入力画像信号に対する処理を完了した次の周期Ｃ３で、伸張処理が施された信号Ｑ（ｎ＋１）の表示出力が行われる。以降、同様に、伸張処理が行われるフレーム画像より１フレーム前のフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値（α）が伸張処理に用いられる。具体的には、例えば周期Ｃ４の時点でＰ（ｎ＋１）に対応する伸張係数値（α（ｎ＋１））を用いた伸張処理がＰ（ｎ＋２）の入力画像信号に対して行われ、周期Ｃ５の時点で信号Ｑ（ｎ＋２）の表示出力が行われる。。
【００５７】
以上説明したように、第１実施例によれば、伸張処理を行う回路が第１処理回路１０と第２処理回路２０の２つに分かれているので、各々の処理回路をより小さな回路にすることができる。このため、各々の処理回路を設けるための各々のスペースがより小さく済む。このように、より小さい規模の回路で伸張処理を行うことができる。特に、表示パネル２の透光性基板に搭載される第２処理回路２０を小さくできることから、表示パネル２の製造コストをより低減することができる。
【００５８】
また、ガンマ変換処理後の画像の画素から伸張係数値（α）を決定し、ガンマ変換処理後の画像に伸張処理を行って逆ガンマ変換処理することで、画像の階調と画像の輝度との対応関係をより確実に保持して伸張処理を行うことができる。また、逆ガンマ変換処理が行われる第２処理回路２０に対してガンマ変換処理された画像データを伝送する場合、逆ガンマ変換処理のための情報が加味される等、画像データのデータ量が大きくなる。このため、データ伝送時間が長大化し、データ伝送による消費電力も増加することになる。本実施例では、第２処理回路２０がガンマ変換処理部を備えるので、ガンマ変換処理前のよりデータ量が小さい画像データを第２処理回路２０に伝送すれば足りる。このため、データ伝送時間の長大化及び消費電力の増加等の問題の発生を抑止することができる。
【００５９】
また、伸張処理部２２は、伸張処理部２２があるフレーム画像の伸張処理に用いる伸張係数値としてこのフレーム画像より１フレーム前のフレーム画像の画素を用いて決定された伸張係数値を採用する。このため、フレームメモリを不要とすることができ、より低コストかつより消費電力が小さい表示装置１を提供することができる。
【００６０】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について説明する。図８は、本発明の第２実施例による表示装置の形態の一例を示す図である。第２実施例の説明において、第１実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略することがある。第２実施例の表示装置は、複数の第２処理回路２０を備える。具体的には、図８に示すように、表示パネル２の透光性基板に二つの第２処理回路２０が搭載されている。複数の第２処理回路２０は、表示部５０内のそれぞれ異なる表示領域に表示される画像の伸張処理等を行う。図８では、二つの第２処理回路２０が設けられると共に、表示部５０の表示領域内に第１表示領域５１と第２表示領域５２が設けられている場合を図示している。また、図８では、二つの第２処理回路２０の一方から第１表示領域５１に出力される画像処理後の信号を符号Ｑ１で示し、他方から第２表示領域５２に出力される画像処理後の信号を符号Ｑ２で示している。第２実施例の第１処理回路１０におけるα値決定部１３は、複数の第２処理回路２０に伸張係数値（α）を出力する。
【００６１】
また、第２実施例による表示装置は、複数の第２処理回路２０の同期を取るタイミングコントローラ３０を備える。具体的には、第２実施例における基板３は、タイミングコントローラ３０の一構成である。第２実施例における基板３には、同期部３１が設けられている。同期部３１は、複数の第２処理回路２０の同期を取る。具体的には、同期部３１は、図８において符号Ｐで示す入力画像信号を、複数の第２処理回路２０に対応する各々の表示領域に振り分けて出力する。より具体的には、同期部３１は、入力画像信号が示す座標に対応する表示領域の伸張処理を行う第２処理回路２０にその入力画像信号を出力する。同期部３１は、一つの画像を構成する複数の画素の入力画像信号を複数の第２処理回路２０に振り分けて出力するに際して、振り分けられた入力画像信号を複数の第２処理回路２０に並行したタイミングで出力する。これにより複数の第２処理回路２０の各々による画像処理後の信号出力のタイミングの同期が取られる。図８では、二つの第２処理回路２０に振り分けられる入力画像信号に符号Ｐ１，Ｐ２を付している。
【００６２】
同期部３１は、フレームメモリを有していてもよいし、有していなくてもよい。フレームメモリを有しない場合、同期部３１は、ホストＣＰＵから出力された入力画像信号をバッファリングすることなく逐次第２処理回路２０に出力する。この場合、伸張係数値（α）の決定に用いられる画像と伸張係数値（α）が適用される画像との関係は、図７に示したように、第１実施例と同様になる。同期部３１がフレームメモリを有する場合、α値が決定されるタイミングとこのα値が用いられる伸張処理のタイミングとの関係を任意の関係にすることができる。例えば、１フレーム分のフレームメモリが設けられていれば、第２処理回路２０に対する入力画像信号の出力タイミングを１フレーム分遅らせることができる。このため、伸張係数値（α）の決定に用いられる画像と伸張係数値（α）が適用される画像とを同一にすることができる。
【００６３】
第２実施例における第１処理回路１０は、タイミングコントローラ３０を構成する基板３に搭載されている。すなわち、第２実施例における第１処理回路１０は、タイミングコントローラ３０に搭載される。
【００６４】
以上、第２実施例について特筆した事項を除き、第２実施例の構成は、第１実施例と同様である。
【００６５】
第２実施例によれば、一つの第１処理回路１０から複数の第２処理回路２０に伸張係数値（α）を出力する。このため、複数の表示領域に対応する複数の処理回路の各々に伸張係数値の決定のための構成を設ける必要がなく、一つの第１処理回路１０にこの構成を集約することができる。よって、より小さい規模の回路で伸張処理を行うことができる。また、仮に、複数の表示領域に対応する複数の処理回路の各々が伸張係数値の決定のための構成を持っていた場合、各々の処理回路で決定された伸張係数値が異なる値になることがある。一つの画像を表示する複数の表示領域の各々で適用される伸張係数値が異なると、表示領域毎に輝度が異なる画像が出力されてしまうことになる。このように、複数の処理回路の各々が伸張係数値の決定のための構成を持っていると、適切な伸張処理を行うことができない場合がある。このため、仮にこのような構成であるならば、各処理回路間で伸張係数値の整合を取るための処理が必要になる。これに対し、第２実施例によれば、一つの第１処理回路１０から複数の第２処理回路２０に伸張係数値を出力するので、複数の第２処理回路２０に出力される伸張係数値は統一されていることになる。このため、複数の第２処理回路２０は、伸張係数値の整合を取るための処理を行わずとも、一つの画像を統一された伸張係数値で伸張することができる。
【００６６】
また、タイミングコントローラ３０により複数の第２処理回路２０の同期をより確実に取ることができる。
【００６７】
また、伸張係数値を用いてバックライト５の明るさを決定することで、入力画像信号と全く同一の輝度で表示しながら、バックライト５による消費電力を低減することが可能になる。
【００６８】
（第３実施例）
次に、本発明の第３実施例について説明する。図９は、本発明の第３実施例による表示システム１００の形態の一例を示す図である。第３実施例の説明において、第１実施例と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略することがある。
【００６９】
第３実施例では、第１処理回路１０に代えて、演算装置１１０が設けられる。演算装置１１０は、画像の輝度を向上させるための数値である伸張係数値をソフトウェア処理により決定して伸張係数値と画像データとを処理回路（第２処理回路２０）に出力する。
【００７０】
演算装置１１０は、例えば図９に示すように、記憶部１１１と、演算部１１２とを有する。記憶部１１１は、演算部１１２により読み出されるプログラム１１１ａを記憶する。演算部１１２は、記憶部１１１からプログラム１１１ａを読み出して実行することで、第１実施例におけるガンマ変換部１１、画像解析部１２及びα値決定部１３として機能する。すなわち、演算部１１２は、入力画像信号に対してガンマ変換処理及び解析を行い、伸張係数値（α）を決定する処理をソフトウェア処理により行う。
【００７１】
演算装置１１０は、ホストＣＰＵとしての機能を兼ねていてもよいし、ホストＣＰＵと個別に設けられていてもよい。ホストＣＰＵとしての機能を兼ねている演算装置１１０は、画像データを出力すると共にこの画像データの伸張処理に用いられる伸張係数値（α）を出力する。ホストＣＰＵと個別に設けられている場合、演算装置１１０は、ホストＣＰＵから出力された入力画像信号を処理回路に転送すると共にこの画像データの伸張処理に用いられる伸張係数値（α）を出力する。
【００７２】
また、第３実施例では、演算装置１１０と別の構成として、バックライトコントローラ１４Ａが設けられる。バックライトコントローラ１４Ａの機能は、第１実施例におけるバックライトコントロール部１４と同様である。演算部１１２は、伸張係数値（α）の逆数（１／α）をバックライトコントローラ１４Ａに出力する。
【００７３】
なお、第３実施例における処理回路（第２処理回路２０）は、第２実施例のように、複数であってもよい。この場合、演算装置１１０は、複数の処理回路に画像データ及び伸張係数値を出力する。
【００７４】
以上、第３実施例について特筆した事項を除き、第３実施例の構成は、第１実施例と同様である。
【００７５】
第３実施例によれば、伸張処理に関する処理のうち、伸張係数値の算出をソフトウェア処理により行うので、伸張係数値の算出に関する専用のハードウェアを削減することができる。このため、設計変更及び伸張係数値の算出に関する具体的なアルゴリズムの変更等に対してより柔軟に対応することができる。
【００７６】
また、複数の第２処理回路２０が設けられている場合に、第２実施例と同様の効果を得られる。
【００７７】
（適用例）
次に、図１０を参照して、上記の実施例で説明した表示装置等の適用例について説明する。上記の実施例で説明した表示装置等は、スマートフォンその他のあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、係る表示装置等は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【００７８】
図１０は、本発明が適用されるスマートフォン７００の外観の一例を示す図である。スマートフォン７００は、例えばその筐体７１０の一面に設けられた表示部７２０を備える。表示部７２０は、本発明の表示装置又は表示システムが備える表示部（例えば表示部５０）により構成されている。すなわち、スマートフォン７００は、本発明の表示装置又は表示システムを備える。
【００７９】
実施例では、透過型の液晶表示装置である場合について説明しているが、これは表示装置の具体的形態の一例であってこれに限られるものでない。例えば、表示装置は、反射型の液晶表示装置であってもよい。この場合、バックライト５は設けられない。また、この場合、伸張係数値（α）を用いたバックライト５に関する制御は省略される。
【００８０】
また、実施例においては、開示例として液晶表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、有機ＥＬ表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
【００８１】
画像処理により加えられる色はＷに限られず、表示部５０を構成する副画素の色に応じて適宜変更可能である。具体的には、例えば単色の白（Ｗ）に代えて、単色の黄（Ｙ）等、他の色の副画素が採用されていてもよい。また、単色の白（Ｗ）に代えて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの補色が採用されていてもよい。また、伸張処理は、入力画像信号が示す色空間を保ったまま、画像の輝度を向上させる処理であってもよい。
【００８２】
入力画像信号で採用される色値のビット数はあくまで一例であり、適宜変更可能である。
【００８３】
また、実施例において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００８４】
１      表示装置
２      表示パネル
３      基板
５      バックライト
１０    第１処理回路
２０    第２処理回路
１１，２１  ガンマ変換部
１２    画像解析部
１３    α値決定部
１４    バックライトコントロール部
２２    伸張処理部
２３    逆ガンマ変換部
３０    タイミングコントローラ
５０    表示部
５１    第１表示領域
５２    第２表示領域
１００  表示システム
１１０  演算装置
１１１  記憶部
１１２  演算部
【図１】
2015222400.tif 000003
【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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