(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前側のＬＣＤパネルと後側のＬＣＤパネルを重ねることにより構成された画像表示装置を用いる、画像表示方法であって、
前記前側のＬＣＤパネルにＲＧＢ画像を表示すること、
ＲＧＢ画像を信号処理して、画素ごとに、輝度が調整された白黒調整画像を生成すること、
前記後側のＬＣＤパネルに、前記白黒調整画像を表示すること、
を含み、
前記白黒調整画像は、
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく画像の各画素の輝度値を２値化して２値化データを生成すること、
前記２値化データの明領域を拡大、または、暗領域を縮小し、明領域拡大２値化データまたは暗領域縮小２値化データを生成すること、
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値を、前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データの前記画素に対応する値に応じて、所定の値に置換すること、
を含む方法によって生成され、
前記２値化データは、
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対して、当該画素の輝度値が第１閾値以上の場合は明領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を１に設定し、前記画素の輝度値が前記第１閾値より小さい場合は暗領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を０に設定すること
を含む方法によって生成され、
前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データは、前記２値化データの値が互いに異なる画素が隣接している場合には前記２値化データの値が０である画素の２値化データの値を１に置換することで生成され、
前記２値化データの明領域を拡大する場合に、前記明領域拡大２値化データは、
各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が１であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が０であるときに、前記隣接する画素の前記２値化データの値を１に置換すること
を含む方法によって生成され、
前記２値化データの暗領域を縮小する場合に、前記暗領域縮小２値化データは、
各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が０であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が１であるときに、前記画素の前記２値化データの値を１に置換すること
を含む方法によって生成される、画像表示方法。
【請求項２】
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像は、
前記信号処理するＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成すること、
前記ルックアップテーブル入力画像の階調を、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルによって階調変換すること、
を含む方法によって生成される、請求項１に記載の画像表示方法。
【請求項３】
前側のＬＣＤパネルと後側のＬＣＤパネルを重ねることにより構成された画像表示装置を用いる、画像表示方法であって、
前記前側のＬＣＤパネルにＲＧＢ画像を表示すること、
ＲＧＢ画像を信号処理して、画素ごとに、輝度が調整された白黒調整画像を生成すること、
前記後側のＬＣＤパネルに、前記白黒調整画像を表示すること、
を含み、
前記白黒調整画像は、
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく画像から、当該画像の輝度値に関する空間周波数が所定の値より高い高域を検出すること、
前記検出された高域に対応する、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の画素の輝度値を、明領域を拡大、または、暗領域を縮小するような値に置換すること、
を含む方法によって生成される、画像表示方法。
【請求項４】
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像は、
前記信号処理するＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成すること、
前記ルックアップテーブル入力画像の階調を、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルによって階調変換すること、
を含む方法によって生成される、請求項３に記載の画像表示方法。
【請求項５】
前記高域は、
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対し、その近傍の画素の輝度値の分散値を計算すること、
前記分散値が第２閾値以上の場合に前記画素近傍は高域と判定して、前記画素に対応する高域判定フラグに１を設定し、前記分散値が前記第２閾値より小さい場合に前記画素近傍は高域ではないと判定して、前記画素に対応する前記高域判定フラグに０を設定すること、
を含む方法によって検出される、請求項４に記載の画像表示方法。
【請求項６】
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値は、当該画素の前記高域判定フラグが１であるときに、明領域を示す輝度値、または、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像に対しローパスフィルタを施した出力画像の対応する輝度値のいずれかの値に置換される、請求項５に記載の画像表示方法。
【請求項７】
前側のＬＣＤパネルと後側のＬＣＤパネルを重ねることにより構成された画像表示装置であって、
ＲＧＢ画像を信号処理して前記前側のＬＣＤパネルに供給するＬＣＤコントローラと、
ＲＧＢ画像を信号処理して、画素ごとに、輝度が調整された白黒調整画像を生成し、前記後側のＬＣＤパネルに供給するＬＶコントローラと、
を含み、
前記ＬＶコントローラは、
ＲＧＢ画像に基づく画像の各画素の輝度値を２値化して２値化データを生成する２値化部と、
前記２値化データの明領域を拡大、または、暗領域を縮小し、明領域拡大２値化データまたは暗領域縮小２値化データを生成する領域処理部と、
ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値を、前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データの前記画素に対応する値に応じて、所定の値に置換するデータ置換部と、
を含み、
前記２値化部は、
ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対して、当該画素の輝度値が第１閾値以上の場合は明領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を１に設定し、前記画素の輝度値が前記第１閾値より小さい場合は暗領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を０に設定し、
前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データは、前記２値化データの値が互いに異なる画素が隣接している場合には前記２値化データの値が０である画素の２値化データの値を１に置換することで生成され、
前記２値化データの明領域を拡大する場合に、前記領域処理部は、
各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が１であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が０であるときに、前記隣接する画素の前記２値化データの値を１に置換し、
前記２値化データの暗領域を縮小する場合に、前記領域処理部は、
各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が０であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が１であるときに、前記画素の前記２値化データの値を１に置換する、画像表示装置。
【請求項８】
前記ＬＶコントローラは、
ＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成する色マトリクス変換部と、
階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルであって、前記ルックアップテーブル入力画像を階調変換し、ＲＧＢ画像に基づく前記画像を生成する、前記ルックアップテーブルと、
をさらに含む、請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前側のＬＣＤパネルと後側のＬＣＤパネルを重ねることにより構成された画像表示装置であって、
ＲＧＢ画像を信号処理して前記前側のＬＣＤパネルに供給するＬＣＤコントローラと、
ＲＧＢ画像を信号処理して、画素ごとに、輝度が調整された白黒調整画像を生成し、前記後側のＬＣＤパネルに供給するＬＶコントローラと、
を含み、
前記ＬＶコントローラは、
ＲＧＢ画像に基づく画像から、当該画像の輝度値に関する空間周波数が所定の値より高い高域を検出する高域検出部と、
前記検出された高域に対応する、ＲＧＢ画像に基づく前記画像の画素の輝度値を、明領域を拡大、または、暗領域を縮小するような値に置換するデータ置換部と、
を含む、画像表示装置。
【請求項１０】
前記ＬＶコントローラは、
ＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成する色マトリクス変換部と、
階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルであって、前記ルックアップテーブル入力画像を階調変換し、ＲＧＢ画像に基づく前記画像を生成する、前記ルックアップテーブルと、
をさらに含む、請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記高域検出部は、
ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対し、その近傍の画素の輝度値の分散値を計算する分散算出部と、
前記分散値が第２閾値以上の場合に前記画素近傍は高域と判定して、前記画素に対応する高域判定フラグに１を設定し、前記分散値が前記第２閾値より小さい場合に前記画素近傍は高域ではないと判定して、前記画素に対応する前記高域判定フラグに０を設定する比較部と
を含む、請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記データ置換部は、
ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値を、当該画素の前記高域判定フラグが１であるときに、明領域を示す輝度値、または、ＲＧＢ画像に基づく前記画像に対しローパスフィルタを施した出力画像の対応する輝度値のいずれかの値に置換する、請求項１１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、画像表示方法及び画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平板形状のディスプレイ装置としては、量産性、駆動手段の容易性、高画質の具現というメリットにおいて、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ、ＬＣＤ）が特に使用されている。
【０００３】
図１５に、ＬＣＤパネルを１枚使用した従来の画像表示装置１５０１を示す。画像表示装置１５０１は、画像表示装置本体１５０２とＬＣＤモジュール１５０３を備えている。画像表示装置本体１５０２は、画像処理エンジン１５０４を含む。ＬＣＤモジュール１５０３は更に、Ｉ／Ｆ（インタフェース）１５０５、ＬＣＤコントローラ１５０６、及びＲＧＢパネル１５０７を備えている。
【０００４】
画像表示装置本体１５０２内の画像処理エンジン１５０４で生成された画像データは、Ｉ／Ｆ１５０５を経由してＬＣＤコントローラ１５０６に送信される。ＬＣＤコントローラ１５０６はＩ／Ｆ１５０５から受信した画像データを信号処理し、ＲＧＢパネル１５０７に送信する。ＲＧＢパネル１５０７はＬＣＤコントローラ１５０６から受信した、信号処理された画像を表示する。
【０００５】
画像表示装置１５０１においては、ＬＣＤモジュール１５０３に入力された画像データに対し、ＬＣＤコントローラ１５０６内のパネルドライバーなどによって折れ線ガンマによる補正を行って、目視における階調のリニアリティ特性を実現している。
【０００６】
このような画像表示装置１５０１においては、ＲＧＢパネル１５０７をバックライトの照明が通過することで輝度表現を行っている。そのため、特に黒領域の階調特性が悪く、理想の輝度に比べて明るい方向に輝度が観測される。この現象を表したものが図１６である。図１６において、横軸に示される入力、及び縦軸に示される出力は、入力および出力となる画像データの輝度値の最大値を１００％とした、輝度値の対数表現となっており、図１６は入力された輝度値が実際にどのような輝度値でＲＧＢパネルに表示されるかを示している。
【０００７】
本図において、線１６０１は輝度値の入出力の理想的な関係を、線１６０２はＬＣＤパネルを使用した従来の画像表示装置における実際の輝度値の入出力の関係を、それぞれ示す。この入出力の関係、つまり階調特性が理想値に近づくほど、階調がリニアに表示され、人間の目に自然な表示を行うことができる。
【０００８】
図１６の線１６０２においては、入力輝度値が小さく、つまり画像データの階調が暗くなると、出力輝度値が理想よりも大きくなっている。つまり実際にＲＧＢパネルに表示される画像は、理想とされる輝度値よりも大きく、すなわち、白っぽく、明るく表示される。この現象は黒浮きといわれ、ＬＣＤパネルにおいて暗い領域を表示する際にＬＣＤパネルの遮光が完全でなく、バックライトの照明光が漏れるために発生するものであり、ＬＣＤにおいて特に問題となる現象である。従来のＣＲＴでは１０,０００：１、有機ＥＬパネルでは１,０００,０００：１のコントラスト比が実現されているが、本現象により従来のＬＣＤパネルにおいては１５００：１程度のコントラスト比しか実現できない。
【０００９】
そこで、コントラスト比を改善し、黒浮きを解消する装置として、ＬＣＤパネルを２枚使用した画像表示装置が提案されている。
【００１０】
例えば関連技術として、特許文献１（特開平５−８８１９７）、特許文献２（特開２００８−１９１２６９）に示される画像表示装置がある。
【発明の概要】
【００１１】
特許文献１に記載される画像表示装置は、２枚のＬＣＤパネルの使用に起因するＬＣＤパネル間の距離のため、斜めから見た場合に後側、つまりバックライト側のＬＣＤパネルの画像と前側、つまり画像を観る人間に近い側のＬＣＤパネルの、それぞれの画像の位置がずれて見える。すなわち、２枚のＬＣＤパネル間の物理的視差による画像の位置ずれが発生する。このため、特に輝度差の大きいエッジ等が２重に見えたり、色ずれが生じる問題がある。
【００１２】
特許文献２に関しては、処理に必要な回路の実現が容易でなく、特に、微妙に輝度差のあるディテール部で、特に制御が困難である。
【００１３】
本発明は、前側のＬＣＤパネルと後側のＬＣＤパネルを重ねることにより構成された画像表示装置を用いる、画像表示方法であって、前記前側のＬＣＤパネルにＲＧＢ画像を表示すること、ＲＧＢ画像を信号処理して、画素ごとに、輝度が調整された白黒調整画像を生成すること、前記後側のＬＣＤパネルに、前記白黒調整画像を表示すること、を含む、画像表示方法を提供する。後側のＬＣＤパネルに表示される、ＲＧＢ画像を信号処理して輝度を調整した、グレースケールの白黒調整画像が、前側のＬＣＤパネルに表示されたＲＧＢ画像と重ねて表示される。
【００１４】
前記白黒調整画像は、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく画像の各画素の輝度値を２値化して２値化データを生成すること、前記２値化データの明領域を拡大、または、暗領域を縮小し、明領域拡大２値化データまたは暗領域縮小２値化データを生成すること、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値を、前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データの前記画素に対応する値に応じて、所定の値に置換することを含む方法によって生成されてもよい。
【００１５】
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像は、前記信号処理するＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成すること、前記ルックアップテーブル入力画像の階調を、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルによって階調変換することを含む方法によって生成されてもよい。
【００１６】
前記２値化データは、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対して、当該画素の輝度値が第１閾値以上の場合は明領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を１に設定し、前記画素の輝度値が前記第１閾値より小さい場合は暗領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を０に設定することを含む方法によって生成されてもよい。
【００１７】
前記２値化データの明領域を拡大する場合に、前記明領域拡大２値化データは、各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が１であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が０であるときに、前記隣接する画素の前記２値化データの値を１に置換することを含む方法によって生成されてもよい。
【００１８】
前記２値化データの暗領域を縮小する場合に、前記暗領域縮小２値化データは、各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が０であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が１であるときに、前記画素の前記２値化データの値を１に置換することを含む方法によって生成されてもよい。
【００１９】
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値は、当該画素に対応する前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データの値が１であるときに、明領域を示す輝度値に置換されてもよい。
【００２０】
前記２値化データの明領域の拡大または暗領域の縮小において、拡大される明領域または縮小される暗領域の大きさは、前記前側のＬＣＤパネルと前記後側のＬＣＤパネルとの距離及び／または画像の大きさにより決定されてもよい。
【００２１】
前記白黒調整画像は、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく画像から、当該画像の輝度値に関する空間周波数が所定の値より高い高域を検出すること、前記検出された高域に対応する、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の画素の輝度値を所定の値に置換することを含む方法によって生成されてもよい。
【００２２】
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像は、前記信号処理するＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成すること、前記ルックアップテーブル入力画像の階調を、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルによって階調変換することを含む方法によって生成されてもよい。
【００２３】
前記高域は、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対し、その近傍の画素の輝度値の分散値を計算すること、前記分散値が第２閾値以上の場合に前記画素近傍は高域と判定して、前記画素に対応する高域判定フラグに１を設定し、前記分散値が前記第２閾値より小さい場合に前記画素近傍は高域ではないと判定して、前記画素に対応する前記高域判定フラグに０を設定すること、を含む方法によって検出されてもよい。
【００２４】
前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値は、当該画素の前記高域判定フラグが１であるときに、明領域を示す輝度値、または、前記信号処理するＲＧＢ画像に基づく前記画像に対しローパスフィルタを施した出力画像の対応する輝度値のいずれかの値に置換されてもよい。
【００２５】
また、本発明は、前側のＬＣＤパネルと後側のＬＣＤパネルを重ねることにより構成された画像表示装置であって、ＲＧＢ画像を信号処理して前記前側のＬＣＤパネルに供給するＬＣＤコントローラと、ＲＧＢ画像を信号処理して、画素ごとに、輝度が調整された白黒調整画像を生成し、前記後側のＬＣＤパネルに供給するＬＶコントローラとを含む、画像表示装置を提供する。後側のＬＣＤパネルに表示された、ＲＧＢ画像を信号処理して輝度を調整した、グレースケールの白黒調整画像が、前側のＬＣＤパネルに表示されたＲＧＢ画像と重ねて表示される。
【００２６】
前記ＬＶコントローラは、ＲＧＢ画像に基づく画像の各画素の輝度値を２値化して２値化データを生成する２値化部と、前記２値化データの明領域を拡大、または、暗領域を縮小し、明領域拡大２値化データまたは暗領域縮小２値化データを生成する領域処理部と、ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値を、前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データの前記画素に対応する値に応じて、所定の値に置換するデータ置換部とを含んでもよい。
【００２７】
前記ＬＶコントローラは、ＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成する色マトリクス変換部と、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルであって、前記ルックアップテーブル入力画像を階調変換し、ＲＧＢ画像に基づく前記画像を生成する、前記ルックアップテーブルとをさらに含んでもよい。
【００２８】
前記２値化部は、ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対して、当該画素の輝度値が第１閾値以上の場合は明領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を１に設定し、前記画素の輝度値が前記第１閾値より小さい場合は暗領域と判断して前記２値化データの前記画素に対応する値を０に設定してもよい。
【００２９】
前記２値化データの明領域を拡大する場合に、前記領域処理部は、各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が１であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が０であるときに、前記隣接する画素の前記２値化データの値を１に置換してもよい。
【００３０】
前記２値化データの暗領域を縮小する場合に、前記領域処理部は、各画素に対し、当該画素に対応する前記２値化データの値が０であり、前記画素に隣接する画素の前記２値化データの値が１であるときに、前記画素の前記２値化データの値を１に置換してもよい。
【００３１】
前記データ置換部は、ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値を、当該画素に対応する前記明領域拡大２値化データまたは前記暗領域縮小２値化データの値が１であるときに、明領域を示す輝度値に置換してもよい。
【００３２】
前記領域処理部において、拡大される明領域または縮小される暗領域の大きさは、前記前側のＬＣＤパネルと前記後側のＬＣＤパネルとの距離及び／または画像の大きさにより決定されてもよい。
【００３３】
前記ＬＶコントローラは、ＲＧＢ画像に基づく画像から、当該画像の輝度値に関する空間周波数が所定の値より高い高域を検出する高域検出部と、前記検出された高域に対応する、ＲＧＢ画像に基づく前記画像の画素の輝度値を所定の値に置換するデータ置換部とを含んでもよい。
【００３４】
前記ＬＶコントローラは、ＲＧＢ画像から色マトリクス変換によって、ルックアップテーブル入力画像を生成する色マトリクス変換部と、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されたルックアップテーブルであって、前記ルックアップテーブル入力画像を階調変換し、ＲＧＢ画像に基づく前記画像を生成する、前記ルックアップテーブルとをさらに含んでもよい。
【００３５】
前記高域検出部は、ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素に対し、その近傍の画素の輝度値の分散値を計算する分散算出部と、前記分散値が第２閾値以上の場合に前記画素近傍は高域と判定して、前記画素に対応する高域判定フラグに１を設定し、前記分散値が前記第２閾値より小さい場合に前記画素近傍は高域ではないと判定して、前記画素に対応する前記高域判定フラグに０を設定する比較部とを含んでもよい。
【００３６】
前記データ置換部は、ＲＧＢ画像に基づく前記画像の各画素の輝度値を、当該画素の前記高域判定フラグが１であるときに、明領域を示す輝度値、または、ＲＧＢ画像に基づく前記画像に対しローパスフィルタを施した出力画像の対応する輝度値のいずれかの値に置換してもよい。
【００３７】
本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【００３８】
すなわち、黒浮きを防止し、コントラスト比を格段に改善することが可能となる。
【００３９】
好ましい様態では、複数枚の、例えば２枚のＬＣＤパネルを使用しながらも、表示画像のエッジ部やディテール部において、斜めから見た場合に発生する２重像や色ずれを防止することが可能となる。
【００４０】
好ましい様態では、画像表示装置を、安価に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態として示した画像表示装置の信号処理ブロック図を示す。
【図２】前記第１の実施形態として示した画像表示装置の断面図である。
【図３】前記第１の実施形態として示した画像表示装置に含まれるＬＶコントローラを示す。
【図４】前記第１の実施形態として示した画像表示装置に含まれるＬＵＴの階調変換特性を示す。
【図５】前記第１実施形態における、明領域拡大処理の概念図、及び明領域拡大処理のプログラム表現例を示す。
【図６】前記第１実施形態における、データ置換部の信号処理ブロック図を示す。
【図７】前記第１実施形態において、明領域拡大処理を適用しない場合の実験結果を示す。
【図８】前記第１実施形態において、明領域拡大処理を適用した場合の実験結果を示す。
【図９】本発明の第２の実施形態として示した画像表示装置に含まれるＬＶコントローラを示す。
【図１０】前記第２実施形態における、注目画素の周辺画素を示す。
【図１１】前記第２実施形態における、高域検出部の信号処理ブロック図を示す。
【図１２】前記第２実施形態における、データ置換部の信号処理ブロック図を示す。
【図１３】前記第２実施形態において、高域を、明領域データで置換した場合の実験結果を示す。
【図１４】前記第２実施形態において、高域を、ローパスフィルタで処理した画像で置換した場合の実験結果を示す。
【図１５】ＬＣＤパネルを用いた従来の画像表示装置の信号処理ブロック図を示す。
【図１６】液晶パネルの階調特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【００４３】
図１は、本発明の第１の実施形態である画像表示装置の信号処理ブロック図を示す。
図１における画像表示装置１は、画像表示装置本体２とＬＣＤモジュール３を備えている。画像表示装置本体２は、画像処理エンジン４を含む。ＬＣＤモジュール３は更に、Ｉ／Ｆ（インタフェース）５、ＬＣＤコントローラ６、ＲＧＢパネル７、ＬＶ（ライトバルブ）コントローラ８、及びＬＶパネル９を備えている。
【００４４】
画像表示装置本体２内の画像処理エンジン４は、ＲＧＢ画像を生成し、ＬＣＤモジュール３に送信する。
【００４５】
ＬＣＤモジュール３内のＩ／Ｆ５は、画像処理エンジン４が生成したＲＧＢ画像を受信し、ＬＣＤコントローラ６、及びＬＶコントローラ８に送信する。
【００４６】
ＬＣＤコントローラ６は、Ｉ／Ｆ５からＲＧＢ画像を受信し、受信したＲＧＢ画像を信号処理して、ＲＧＢパネル７に送信する。
【００４７】
ＲＧＢパネル７は、ＬＣＤコントローラ６からＲＧＢ画像を受信し、表示する。
【００４８】
ＬＶコントローラ８は、Ｉ／Ｆ５からＲＧＢ画像を受信し、受信したＲＧＢ画像を信号処理して、白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールの画像を生成し、当該画像の輝度を調整して、ＬＶ画像（輝度が調整されたグレースケールの白黒調整画像）を生成し、ＬＶパネル９に送信する。
【００４９】
ＬＶパネル９は、ＬＶコントローラ８からＬＶ画像を受信し、表示する。
【００５０】
図２は、図１に示される画像表示装置１の一部の実施の形態を示す。図２の画像表示装置１は、図１に記載のＲＧＢパネル７とＬＶパネル９、及びバックライトユニット１０を備える。
【００５１】
ＲＧＢパネル７は、カラーフィルタ基板１１、ＴＦＴ基板１２、偏光フィルム１３、駆動ＩＣ１４を備えている。カラーフィルタ基板１１は、ブラックマトリクスやＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを配列し、共通電極などが形成された基板である。ＴＦＴ基板１２は、液晶側にＴＦＴや電極などを形成した基板である。偏光フィルム１３は、後述するバックライトユニット１０から照射される光を偏光させる。駆動ＩＣ１４は、ＬＣＤコントローラ６によって処理されたＲＧＢ画像を、ＴＦＴ基板１２を駆動させることによってＲＧＢパネル７に表示する。
【００５２】
ＬＶパネル９は、ガラス基板１５、ＴＦＴ基板１６、偏光フィルム１７、駆動ＩＣ１８を備えている。ガラス基板１５はＲＧＢパネル７におけるカラーフィルタ基板１１に対応するものであるが、カラーフィルタ基板１１とは異なり、カラーフィルタ基板１１の有するブラックマトリクスやカラーフィルタを有さない。これは、ＬＶパネル９が、ＬＶ画像、つまり白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールの画像を表示するという、本発明の特徴に基づくものである。ＴＦＴ基板１６、偏光フィルム１７は、ＲＧＢパネル７のＴＦＴ基板１２、偏光フィルム１３と同様のものである。駆動ＩＣ１８は、ＬＶコントローラ８によって処理されたＬＶ画像を、ＴＦＴ基板１６を駆動させることによってＬＶパネル９に表示する。
【００５３】
ＲＧＢパネル７とＬＶパネル９は、正面から見た場合に、対応する画素が重なって表示されるように、互いに重ねて配置される。
【００５４】
バックライトユニット１０は、光ガイドパネル１９と光源２０を備える。光源２０は光ガイドパネル１９に対し光を照射する。光ガイドパネル１９は、光源２０から照射された光を屈折させてＬＶパネル９に照射する。光ガイドパネル１９から照射された光は、重ねられたＬＶパネル９、及びＲＧＢパネル７を順に通過して、画像表示装置１を視聴する人間の眼に届く。
【００５５】
次に、図３を用いて、ＬＶコントローラ８を説明する。
【００５６】
ＬＶコントローラ８は、色マトリクス変換部３０、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３１、２値化部３２、明領域拡大処理部３３、およびデータ置換部３４を備える。
【００５７】
色マトリクス変換部３０は、Ｉ／Ｆ５を介して画像処理エンジン４からＲＧＢ画像を受信する。色マトリクス変換部３０は受信したＲＧＢ画像に対して、色マトリクス変換を行う。色マトリクス変換は、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの輝度値を入力とした場合に、例えば次式のような演算を行うことで、グレースケールの輝度値であるＹを取得する。ｃ１、ｃ２、ｃ３は所定の定数である。
0006298759.tif 000002
【００５８】
これにより、色マトリクス変換部３０は、入力されたＲＧＢ画像から、白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールのＬＵＴ入力画像を生成する。色マトリクス変換部３０は生成したＬＵＴ入力画像をＬＵＴ３１に送信する。
【００５９】
ＬＵＴ３１は、色マトリクス変換部３０からＬＵＴ入力画像を受信する。ＬＵＴ３１はＬＵＴ入力画像を階調変換し、ＬＵＴ出力画像を生成する。図１６を用いて上述したように、画像データの階調が暗くなると、出力輝度値が理想よりも大きく、したがって明るくなる。つまり、実際にＬＣＤパネルに表示される画像は、理想とされる輝度値よりも大きく、したがって白っぽく、明るく表示される。このように、理想値と実測値との間で階調特性が乖離する入力画素値を、所定の閾値１とする。
【００６０】
ＬＵＴ３１は、ＬＵＴ入力画像の各画素に対して、閾値１以上の入力画素値を輝度値の最大値、例えば輝度値が８ビットで表される場合は２５５に変換し、閾値１より小さい入力画素値を、所定の関数により０から（輝度値の最大値―１）の値、例えば０から２５４の間の値に変換することにより、ＬＵＴ出力画像を生成する。図４に、ＬＵＴ３１の階調変換特性の例を示す。図４（ａ）、（ｂ）共に、輝度値が８ビットで表される場合を例示している。図４（ａ）は、閾値１以上の入力画素値を２５５に変換し、閾値１より小さい入力画素値を線形の関数により０から２５４の間の値に変換する、ＬＵＴ３１の値の設定例である。図４（ｂ）は、閾値１以上の入力画素値を２５５に変換し、閾値１より小さい入力画素値を曲線形状の関数により０から２５４の間の値に変換する、ＬＵＴ３１の値の設定例である。
【００６１】
輝度値が８ビットで表される場合、閾値１は３２などの値をとり得るが、これに限られない。閾値１はどのような値もとり得るが、入力となる輝度値の多くの値が輝度値の最大値に変換されるように設定するのが好ましい。そうすることにより、入力となる輝度値が０から閾値１までの値をとる場合の階調表示を、より強調して、行うことが可能となる。
【００６２】
尚、閾値１より小さい入力画素値を０から輝度値の最大値―１の間の値に変換する関数の形状は、図４（ａ）、（ｂ）に限られない。関数の形状は、実験による実測で求めることが可能である。
【００６３】
ＬＵＴ３１は、メモリなどに、入力輝度値と出力輝度値の、つまり、階調変換前後の輝度値の対応関係として事前に登録し、別途設置されるＣＰＵなどでＬＵＴ３１上に登録された対応関係を参照しながら、入力輝度値を出力輝度値に変換するように、実装することが可能である。
【００６４】
ＬＵＴ３１は、上記のように生成されたＬＵＴ出力画像を、図３に示される、２値化部３２、及びデータ置換部３４に送信する。
【００６５】
２値化部３２は、ＬＵＴ３１が生成したＬＵＴ出力画像を受信し、ＬＵＴ出力画像の各画素に対し、その輝度値を２値化して２値化データを生成する。すなわち、各画素に対し、輝度値が所定の閾値以上、つまり明るい領域（明領域）に属す画素であるか、輝度値が所定の閾値より小さい、つまり暗い領域（暗領域）に属す画素であるかを判断し、前者であれば当該画素に対応する２値化データの値を１に、後者であれば０に設定する。これにより、２値化部３２はＬＵＴ出力画像から２値化データを生成する。２値化部３２は、生成した２値化データを明領域拡大処理部３３に送信する。
【００６６】
明領域拡大処理部３３は、２値化部３２が生成した２値化データを受信し、２値化データに対し、明領域を拡大する。すなわち、明領域に属する、２値化データの値が１である画素の拡大を行う。図５（ａ）は明領域拡大処理部３３で行われる明領域拡大処理の概要を示したものである。明領域拡大処理は各画素に対応する２値化データのそれぞれに対して行われてもよい。現在処理中の画素、つまり注目画素に対応する２値化データをＸＣ、ＸＣに隣接する画素に対応する２値化データを、ＸＣの左上の画素から右方向および下方向に順に、Ｘ１〜Ｘ８とする。図中、着色して表示されている画素は明領域に、白く表示されている画素は暗領域に属するものとする。すなわち、Ｘ１、Ｘ４、Ｘ６、Ｘ７が明領域に属し、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ５、Ｘ８が暗領域に属する。
【００６７】
図５（ｂ）は、明領域拡大処理の手順をプログラム形式で表現した例である。まず、ＸＣが１か否か、つまり明領域に属するか否かを判定する。図５（ａ）の例においては、ＸＣは明領域に属するため、隣接する画素にそれぞれ対応する２値化データＸ１〜Ｘ８を参照し、２値化データＸｉが０である、つまり暗領域に属していれば、Ｘｉを１に、つまり該当する画素が明領域に属するように、変更する。つまり、注目画素が、画像において明領域と暗領域の境界であるエッジ上の明領域に属し、なおかつ、注目画素に隣接する画素で暗領域に属するものがあれば、注目画素の周辺を１画素分だけ明領域にすることによって、明領域を広げる処理を行う。以上の処理により、明領域拡大処理部３３は２値化データから明領域拡大２値化データを生成する。
【００６８】
本実施形態においては、処理対象となるＬＵＴ出力画像の各水平ライン上の各画素に対して、当該画素を注目画素として順次、明領域拡大処理を実施している。このような実施形態において、ある画素について明領域拡大処理を実施した際に、当該画素に隣接する画素で暗領域に属するものが存在し、明領域拡大処理によって当該画素が明領域に属するように変更された場合、この、明領域に属するように変更された画素については、当該画素を注目画素とした明領域拡大処理は行われないことに注意されたい。明領域拡大処理の各所で行われる判定は、明領域拡大処理部３３に入力された２値化データの値を用いるものであり、当該２値化データに対する明領域拡大処理中に値が変更された可能性がある、処理中、あるいは処理後のデータの値を用いるものではない。これにより、画素ごとに繰り返される明領域拡大処理によって、明領域が際限なく拡大されることを防いでいる。
【００６９】
明領域拡大処理部３３は、生成した明領域拡大２値化データをデータ置換部３４に送信する。
【００７０】
図３に示されるデータ置換部３４は、明領域拡大処理部３３が生成した明領域拡大２値化データと、ＬＵＴ３１が出力したＬＵＴ出力画像を受信し、ＬＵＴ出力画像の各画素の輝度値を、明領域拡大２値化データの当該画素に対応する値に応じて、所定の値に置換することによって、ＬＶパネル９に最終的に表示されるＬＶ画像を生成し、ＬＶパネル９に送信する。データ置換部は、図６に示されるように、選択部６１と遅延部６２を備える。
【００７１】
選択部６１は、明領域拡大処理部３３から明領域拡大２値化データを受信する。各画素に対し、対応する明領域拡大２値化データの値が１である、つまり、明領域拡大処理前に既に明領域に属していた画素を含めた、明領域拡大処理後に明領域として表示するよう判断された、拡大された明領域に属する画素であれば、ＬＵＴ出力画像の対応する画素の輝度値を明領域データ、つまり明領域を示す輝度値に置換する。対応する明領域拡大２値化データの値が０である、つまり明領域拡大処理後に暗領域として表示するよう判断された画素であれば、ＬＵＴ出力画像の対応する画素の輝度値は置換されない。拡大された明領域の輝度値が明領域データに置換されたＬＵＴ出力画像はＬＶ画像として、ＬＶパネル９へ送信される。
【００７２】
遅延部６２は、ＬＵＴ３１が出力するＬＵＴ出力画像が、選択部６１へ到達するタイミングを、主に２値化処理、及び明領域拡大処理に相当する時間分だけ遅延させる。
【００７３】
次に、第１の実施形態に基づいて、画像を表示する手順について記載する。
【００７４】
まず、図１に示されるように、画像表示装置本体２の画像処理エンジン４が、画像表示装置１に表示すべきＲＧＢ画像を生成し、ＬＣＤモジュール３に送信する。
【００７５】
ＬＣＤモジュール３が、Ｉ／Ｆ５によりＲＧＢ画像を受信し、Ｉ／Ｆ５は受信したＲＧＢ画像をＬＣＤコントローラ６、ＬＶコントローラ８の双方に送信する。
【００７６】
ＬＣＤコントローラ６がＩ／Ｆ５からＲＧＢ画像を受信し、受信したＲＧＢ画像を信号処理してＲＧＢパネル７に送信する。
【００７７】
ＲＧＢパネル７がＬＣＤコントローラ６から受信したＲＧＢ画像を表示する。
【００７８】
他方、ＬＶコントローラ８もＬＣＤコントローラ６と同様に、Ｉ／Ｆ５からＲＧＢ画像を受信する。
【００７９】
図３に図示される、ＬＶコントローラ８の色マトリクス変換部３０が、受信したＲＧＢ画像に対し色マトリクス変換を行い、白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールのＬＵＴ入力画像を生成し、ＬＵＴ３１に送信する。
【００８０】
ＬＵＴ３１が、色マトリクス変換部３０からＬＵＴ入力画像を受信する。ＬＵＴ３１には、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されている。ＬＵＴ３１は、受信したＬＵＴ入力画像の各画素に対して、階調変換を行い、ＬＵＴ出力画像を生成する。ＬＵＴ３１は生成したＬＵＴ出力画像を、２値化部３２、及びデータ置換部３４に送信する。
【００８１】
２値化部３２は、ＬＵＴ３１が生成したＬＵＴ出力画像を受信し、各画素の輝度値を２値化して２値化データを生成する。すなわち、２値化部３２は、ＬＵＴ出力画像の各画素に対して、当該画素の輝度値が所定の閾値以上の場合は明領域と判断して、２値化データの当該画素に対応する値を１に設定し、当該画素の輝度値が所定の閾値より小さい場合は暗領域と判断して、２値化データの当該画素に対応する値を０に設定する。２値化部３２は、生成した２値化データを明領域拡大処理部３３に送信する。
【００８２】
明領域拡大処理部３３が、２値化部３２が生成した２値化データを受信し、２値化データに対し、明領域を拡大する処理を行い、明領域拡大２値化データを生成する。すなわち、各画素に対し、当該画素に対応する２値化データの値が１であり、当該画素に隣接する画素の前記２値化データの値が０であるときに、隣接する画素の２値化データの値を１に置換することで、明領域拡大２値化データを生成する。明領域拡大処理部３３は、生成した明領域拡大２値化データをデータ置換部３４の選択部６１に送信する。
【００８３】
図６に示される選択部６１は、明領域拡大２値化データ、明領域データ、および、遅延部６２によって遅延されたＬＵＴ出力画像をそれぞれ受信する。遅延部６２が、ＬＵＴ出力画像が選択部６１へ到達するタイミングを、主に２値化処理、及び明領域拡大処理に相当する時間分だけ遅延させる。それにより、選択部６１が明領域拡大２値化データの値を基にしたＬＵＴ出力画像の輝度値の置換処理を行う際には、当該明領域拡大２値化データに時間的に対応するＬＵＴ出力画像が入力として供給されるように、ＬＵＴ出力画像の到着タイミングが調整される。
【００８４】
選択部６１は、ＬＵＴ出力画像の各画素の輝度値を、明領域拡大２値化データの当該画素に対応する値に応じて、所定の値に置換する。すなわち、選択部６１は、ＬＵＴ出力画像の各画素の輝度値を、当該画素に対応する明領域拡大２値化データの値が１であるときに、明領域を示す輝度値に置換することにより、ＬＶ画像を生成する。
【００８５】
これにより、ＬＶ画像において、もともと明領域に属していた画素を含めた、明領域拡大処理後に明領域に属すると判断された、拡大された明領域に属する画素には、確実に明領域データが供給され、当該画素はＬＶパネル９において明領域として表示される。
【００８６】
上記のように、同一のＲＧＢ画像が、一方はＬＣＤコントローラ６を介してＲＧＢ画像としてＲＧＢパネル７に、他方はＬＶコントローラ８を介して、白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールのＬＶ画像としてＬＶパネル９に、同時に表示される。
【００８７】
前側のＬＣＤパネルであるＲＧＢパネル７と、後側のＬＣＤパネルであるＬＶパネル９は、図２に示されるように重ねられた構造になっているため、光源２０からバックライトユニット１０を介して照射された光は、同一のＲＧＢ画像を基にしたＬＶ画像、ＲＧＢ画像がそれぞれ表示されたＬＶパネル９、ＲＧＢパネル７を順次通過し、人間の眼に届く。光がＬＶパネル９、及びＲＧＢパネル７を通過する際に、カラーフィルタ基板１１、及びそれぞれが有する図示しない液晶層を通過することによって、色調や輝度が制御される。
【００８８】
輝度の制御はＬＶパネル９、及びＲＧＢパネル７のそれぞれによって個別に行うことが可能であり、したがって、細やかなコントラストの調整が可能となる。
【００８９】
また、ＲＧＢパネル７とＬＶパネル９を通してバックライトユニット１０から光を照射すると、双方のパネルを通して人間の眼に届く光は、それぞれのパネルの透過率を掛け合わせたものとなる。表示しようとする画像の暗い部分の黒浮きを防止するために、ＬＵＴ３１が前述のような階調変換を、グレースケールの画像に対して行うことにより、輝度値が小さく暗い部分のＬＶパネル９の透過率を悪くする。それにより、ＲＧＢ画像を表示するＲＧＢパネル７の輝度値を変更せずに、ＬＶパネル９の輝度値のみを変更することで、黒浮きを防止することが可能となる。
【００９０】
ここで、ＲＧＢパネル７とＬＶパネル９の対応する画素は、本画像表示装置１を正面から見た場合には重なって表示されるように位置される。例えば、画像表示装置１上に幅が１画素である垂直な直線が描画され、当該直線を描画する画素が２値化部３２において明領域と判断され、かつ、当該直線の横に隣接する画素に関しては暗領域と判断された場合を想定する。このとき、明領域拡大処理部３３は明領域の拡大処理を行って、これらの隣接した画素を拡大された明領域に属するものとして処理するため、もともとは暗領域に属していた画素がＬＶパネル９上では明領域として表示される。このため、当該直線を本画像表示装置１の正面からではなく斜め方向から見た場合、ＲＧＢパネル７に表示された直線とＬＶパネル９上に表示された拡大された明領域であって、本来は暗領域であった画素とが重なって見えるため、当該直線を正面から見た場合と同様な輝度で、当該直線が細く表示されることなく、また、当該直線が２重に見えることなく、さらに、色ずれが起こることなく正常に見ることが可能となる。
【００９１】
上記の各処理、特に明領域拡大処理は、画素ごとに実行される。すなわち、処理対象の明領域を画素単位で判断し、元画像の形に適応しながら明領域を拡大処理するため、拡大後の明領域の形状を、元画像を反映するようにしてきめ細やかに、決定することが可能となる。
【００９２】
上記の一連の処理は、バックライト側の後側のＬＣＤパネルをＬＶパネル９として構成したために、複雑な構成となってはおらず、実装に要する回路規模が小さくて済む。
【００９３】
また、ＬＵＴ３１の値は製品実装前にオフラインで作成し、回路構成上はメモリを実装するのみですむので、階調特性の変換は容易に実現できる。
【００９４】
更に、図２を用いて示したように、ＬＶパネル９はＬＶコントローラ８から受信したＬＶ画像を表示する。ＬＶ画像はグレースケールの画像を基にしたものであるため、カラーフィルタなどの、通常のＬＣＤパネルが必要とする一部の構成要素を必要としない。
【００９５】
以上の理由により、安価に製品を提供することも可能である。
【００９６】
第１の実施形態による実験結果を図７、８に示す。
【００９７】
図７（ａ）はＲＧＢ画像、図７（ｂ）はＲＧＢ画像に対し色マトリクス変換を行ったＬＵＴ入力画像、図７（ｃ）は更なる処理を実施したＬＶ画像で、図７（ａ）のＲＧＢ画像と図７（ｃ）のＬＶ画像を重ねて表示したものが図７（ｄ）の最終出力画像である。本図においては、明領域の拡大処理は実施していない。
【００９８】
図８（ａ）は、図７（ａ）と同一のＲＧＢ画像、図８（ｂ）はＲＧＢ画像に対し色マトリクス変換を行ったＬＵＴ入力画像、図８（ｃ）は更なる処理を実施したＬＶ画像で、図８（ａ）のＲＧＢ画像と図８（ｃ）のＬＶ画像を重ねて表示したものが図８（ｄ）の最終出力画像である。本図においては、明領域の拡大処理を実施している。図７（ｃ）と図８（ｃ）を比較すると、明領域拡大処理の効果が、特に観覧車のスポークの部分などに、顕著に表れている。このように、最終的に出力された図８（ｄ）を斜め方向から見たときの２重像や色ずれが防止される。
【００９９】
第１の実施形態においては、２値化データに対して明領域拡大処理部３３で明領域の拡大処理を実施した。これに代えて、２値化データに対して暗領域の縮小処理を実施してもよい。すなわち、ＬＵＴ３１が出力したＬＵＴ出力画像の各画素に対し、当該画素に対応する２値化データの値が０であり、当該画素に隣接する画素の２値化データの値が１であるときに、当該画素の２値化データの値を１に置換することによって、暗領域縮小２値化データを生成する、暗領域縮小処理部を備えてもよい。この暗領域縮小２値化データに基づいて、第１の実施形態と同様にデータ置換部３４において、暗領域縮小２値化データの値が１であるときに、明領域を示す輝度値に置換する処理を行ってもよい。そうすることで、第１の実施形態において明領域拡大処理部３３を用いた場合と同様な効果を奏することが可能となる。
【０１００】
明領域拡大処理部３３、あるいは暗領域縮小処理部において、前記２値化データの明領域の拡大または暗領域の縮小の処理を実施する際に、拡大される明領域または縮小される暗領域の大きさは、前側のＲＧＢパネル７と後側のＬＶパネル９との距離及び／または画像の大きさにより、１画素から数画素まで、適切に決定されてもよい。単純に２枚のＬＣＤパネルを重ねると、パネル位置が少しずれた場合に発生するモアレを目立たなくするために、パネル間にディフューザーを入れる場合がある。すると、ＬＣＤパネル間の距離が必然的に広がるため、広がった距離に応じた分だけ、処理範囲を広げてもよい。
【０１０１】
例えば明領域拡大処理において、注目画素が１の場合に、注目画素からの他の画素までの距離を計算し、所定の距離以内の画素の２値化データが０の場合に、それを１に置換する処理を行ってもよい。第１の実施形態においては、注目画素の近傍の８画素に関して処理を実施したが、更に１画素離れた、計２４画素に関して、処理を実施してもよい。
【０１０２】
ＬＵＴ３１、２値化部３２、明領域拡大処理部３３、データ置換部３４の各部において、各画素に対する処理は順次実行してもよいし、並列に実行してもよい。
【０１０３】
ＬＶコントローラ８における処理はＬＣＤコントローラ６における処理よりも、処理時間を必要とする可能性がある。この場合は、ＬＣＤコントローラ６の前段、後段、あるいはＬＣＤコントローラ６の内部に、ＬＶコントローラ８と画像表示タイミングを同期させるための遅延回路を備えてもよい。
【０１０４】
次に、図９を用いて、本発明の第２の実施形態を説明する。ＬＶコントローラ９０以外の構成は、第１の実施形態と同じである。
【０１０５】
ＬＶコントローラ９０は、高域を検出し、検出された高域に属する画素について、その輝度値を何らかの値へと変換する。高域とは、グレースケールの画像であるＬＵＴ出力画像の輝度値に関する空間周波数が所定の値より高い部位を指し、これは、当該画像において多くの細い線が密集しているような、画像の輝度値の変化が頻繁に発生している状態を意味する。
【０１０６】
このような画像を２枚のＬＣＤパネルを用いた画像表示装置１で表示し、それを正面からではなく、斜めから見た場合、隣接する線との関係などで線の見え方が一定でなくなったり色ずれが生じて不自然に映ることがある。第２の実施形態はこのような場合に対応する。
【０１０７】
ＬＶコントローラ９０は、色マトリクス変換部３０、ＬＵＴ３１、高域検出部９１、データ置換部９２、およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）９３を備える。色マトリクス変換部３０、及びＬＵＴ３１の構成は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【０１０８】
高域検出部９１は、ＬＵＴ３１が生成した、グレースケールのＬＵＴ出力画像を受信し、高域を検出する。高域とは、上記のように、ＬＵＴ出力画像の輝度値に関する空間周波数が所定の値より高い部位を指す。つまり、縞柄やチェック柄など、一定の領域内で、輝度値が大きい画素と小さい画素が混在することにより、輝度値にばらつきがあるような場合をいう。このような高域を検出するために、高域検出部９１は各画素に対し、当該画素の近傍の画素の輝度値の分散値を計算する。
【０１０９】
図１０は、画素Ｘ１３を注目画素とした場合の図である。注目画素Ｘ１３を中心とした、横５画素、縦５画素の計２５画素の輝度値が、高域の検出に使われる。
【０１１０】
高域の検出においては、まず、例えば次のような式によって、平均値、及び分散値を算出する。注目画素Ｘ１３の輝度値を、注目画素の表記と同じくＸ１３とする。
0006298759.tif 000003
【０１１１】
この計算のために、高域検出部９１は図１１に示すような構成を有する。高域検出部９１は、ｎラインメモリ１１０１、ブロックメモリ１１０２、分散算出部１１０３、比較部１１０４を備える。
【０１１２】
ｎラインメモリ１１０１は、ＬＵＴ３１が生成したＬＵＴ出力画像のうちの、ｎ本分の水平ライン上に存在する画素の画素値を一時的に格納するためのメモリである。ｎラインメモリ１１０１に格納された画素値のうち、高域検出に使用する部位のみ切り出して、格納したものがブロックメモリ１１０２である。分散算出部１１０３は、このブロックメモリ１１０２に格納された輝度値を参照しながら、上記式により注目画素近傍の画素の輝度値の分散値を計算する。
【０１１３】
尚、ｎラインメモリ１１０１、ブロックメモリ１１０２は、第１の実施形態において、本第２の実施形態と同様に、例えば２値化部３２の前段に設置されてもよい。
【０１１４】
分散算出部１１０３は、各画素に関して計算した分散値を、比較部１１０４に送信する。
【０１１５】
比較部１１０４は、各画素に対し、分散算出部１１０３から受信した当該画素に対応する分散値を、所定の閾値２と比較する。その結果、分散値が閾値２以上の場合は高域と判断して、当該画素に対応する高域判定フラグを１に、閾値２より小さい場合は高域ではないと判断して、当該画素に対応する高域判定フラグを０に設定する。比較部１１０４は上記のように設定した高域判定フラグをデータ置換部９２へ送信する。
【０１１６】
図９に示されるＬＰＦ９３は、ＬＵＴ３１から受信したＬＵＴ出力画像にローパスフィルタ処理を適用して、データ置換部９２へ送信する。
【０１１７】
データ置換部９２は、ＬＵＴ３１から受信したＬＵＴ出力画像と、ＬＰＦ９３から受信したＬＰＦ処理適用後のＬＵＴ出力画像から、高域検出部９１から受信した高域判定フラグをもとに、ＬＶ画像を生成する。データ置換部９２の構成を図１２に示す。データ置換部９２は、第１選択部１２０１、第２選択部１２０２、第１遅延部１２０３、第２遅延部１２０４を備える。
【０１１８】
第１選択部１２０１は、高域検出部９１から高域判定フラグを、ＬＵＴ３１から第１遅延部１２０３を介してＬＵＴ出力画像を、及び、後述する第２選択部１２０２から高域の場合に表示すべき画像を、それぞれ受信する。各画素に関して、高域検出フラグが１である、つまり当該画素近傍が高域であると判断された場合には、ＬＵＴ出力画像の対応する画素の輝度値を、高域の場合に表示すべき画像の対応する画素の輝度値へ置換する。高域検出フラグが０である、つまり高域ではないと判断された場合には、ＬＵＴ出力画像の対応する画素の輝度値は置換されない。第１選択部１２０１によって高域の部分の輝度値が置換されたＬＵＴ出力画像は、ＬＶ画像として、ＬＶパネル９へ送信される。
【０１１９】
第２選択部１２０２は、各画素に対し、第１選択部１２０１で高域であると判断された場合に、ＬＵＴ出力画像の対応する画素の輝度値に対して置換すべき画素値を選択により生成して、第１選択部１２０１へ送信する。第２選択部１２０２では、例えばＬＵＴ出力画像にＬＰＦ９３を適用して生成された、高域に相当する部分をぼかすことで明領域を拡大した画像か、または、輝度値の最大値である明領域データかを選択できるようになっていてもよい。この明領域データは、例えば第１の実施形態において２値化部３２あるいは明領域拡大処理部３３で記載したような処理によって明領域を拡大した画像であってもよい。第２選択部１２０２が出力する画素値は、第２選択部１２０２に対して入力される選択信号によって決定される。この選択信号は、第２の実施の形態においては手動で切り替える形式を想定しているが、これに限られず、何らかの判断を基に自動で切り替える形式であってもよい。
【０１２０】
第１遅延部１２０３及び第２遅延部１２０４は、第１の実施形態の遅延部６２と同様に、第１選択部１２０１及び第２選択部１２０２へ入力されるデータの到着タイミングを合わせるためのものである。
【０１２１】
次に、第２の実施形態に基づいて、画像を表示する手順について記載する。第１の実施形態と第２の実施形態の相違はＬＶコントローラ９０であるため、ＬＶコントローラ９０に関して詳述する。
【０１２２】
図９に図示される、ＬＶコントローラ９０の色マトリクス変換部３０が、受信したＲＧＢ画像に対し色マトリクス変換を行い、白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールのＬＵＴ入力画像を生成し、ＬＵＴ３１に送信する。
【０１２３】
ＬＵＴ３１が、色マトリクス変換部３０からＬＵＴ入力画像を受信する。ＬＵＴ３１には、階調変換前後の輝度値の対応関係が登録されている。ＬＵＴ３１は、受信したＬＵＴ入力画像の各画素に対して、階調変換を行い、ＬＵＴ出力画像を生成する。ＬＵＴ３１は生成したＬＵＴ出力画像を、高域検出部９１、データ置換部９２、及びＬＰＦ９３に送信する。
【０１２４】
図１１に示される高域検出部９１のｎラインメモリ１１０１は、ＬＵＴ３１から受信したＬＵＴ出力画像のうち、ｎ本分の水平ライン上に存在する各画素の画素値を格納する。
【０１２５】
ブロックメモリ１１０２は、ある画素を注目画素としたときに、当該画素の近傍の領域の画素値を、ｎラインメモリ１１０１から、更に切り出して保持する。
【０１２６】
分散算出部１１０３が、ブロックメモリ１１０２を参照して、注目画素近傍の分散値を計算し、比較部１１０４に送信する。
【０１２７】
比較部１１０４は、各画素に対し、分散算出部１１０３から受信した分散値を、所定の閾値２と比較し、高域か否かの判定を行う。すなわち、比較部１１０４は、分散値が閾値２以上の場合に画素近傍は高域と判定して、当該画素に対応する高域判定フラグに１を設定し、分散値が閾値２より小さい場合に画素近傍は高域ではないと判定して、当該画素に対応する高域判定フラグに０を設定する。比較部１１０４は、高域判定フラグをデータ置換部９２に送信する。
【０１２８】
図９に示されるＬＰＦ９３は、ＬＵＴ３１からＬＵＴ出力画像を受信し、ＬＰＦ９３を適用したＬＵＴ出力画像を生成し、データ置換部９２に送信する。
【０１２９】
図１２に示される、データ置換部９２の第２選択部１２０２は、選択信号により、明領域を示す輝度値を有する明領域データか、ＬＵＴ出力画像に対しＬＰＦ９３を適用した出力画像のいずれかの値を選択し、第１選択部１２０１に送信する。
【０１３０】
第１選択部１２０１は、ＬＵＴ３１からＬＵＴ出力画像を受信し、また、第２選択部１２０２から明領域を示す輝度値を有する明領域データもしくはＬＵＴ出力画像に対しＬＰＦ９３を適用した出力画像のいずれかから選択されたデータを受信し、各画素に対して、当該画素の高域判定フラグが１であるときに、ＬＵＴ出力画像の対応する画素の輝度値を、第２選択部１２０２から受信したデータの当該画素に対応する値に置換して、ＬＶ画像を生成し、ＬＶパネル９に送信する。
【０１３１】
上記の高域検出処理以降の手順を、各画素に対して実施することにより、高域検出処理後に高域に属すると判断された画素に関しては明領域データか、あるいはＬＵＴ出力画像に対しＬＰＦ９３を適用した出力画像の対応する画素の画素値のいずれかが、ＬＶ画像としてＬＶパネル９に供給、表示される。
【０１３２】
第２の実施形態は、既に説明したように、輝度値を置換する対象となる部位、つまり高域の検出を行うことを意図するものである。ＬＵＴ出力画像にＬＰＦ９３を施すことは、ＬＵＴ出力画像において輝度値に関する空間周波数が高い部分をなだらかにすることを意味する。したがって、ＬＵＴ出力画像において検出された高域に属する画素の輝度値を、ＬＰＦ９３を施したＬＵＴ出力画像の対応する画素の輝度値あるいは明領域データに置換することによって、多くの細い線が密集しているような、画像の輝度値の変化が頻繁に発生している状態を含む画像を２枚のＬＣＤパネルを用いた画像表示装置１で表示し、それを斜めから見た場合に表示が不自然になるという問題を解決できることは自明である。これにより、第２の実施形態は高域における２重像を、より自然な表現で、効果的に防止することが可能である。
【０１３３】
尚、第２の実施形態に関しては、同一のＲＧＢ画像が、一方はＬＣＤコントローラ６を介してＲＧＢ画像としてＲＧＢパネル７に、他方はＬＶコントローラ８を介して、白から黒までの明暗だけで表現された、グレースケールのＬＶ画像としてＬＶパネル９に、同時に表示されるという特徴については第１の実施形態と同じであり、したがって、当該特徴に起因する、細やかなコントラストの調整や黒浮きの防止が可能であるという効果、および、実装に要する回路規模が小さく安価な製品の提供が可能という効果を、第２の実施形態も第１の実施形態と同様に有する。
【０１３４】
また、上記の各処理が画素ごとに実行される点においても第１の実施形態と同じであり、したがって、拡大後の明領域の形状を、元画像を反映するようにしてきめ細やかに、決定することが可能となる。
第２の実施形態による実験結果を図１３、１４に示す。
【０１３５】
図１３（ａ）はＲＧＢ画像、図１３（ｂ）はＲＧＢ画像に対し色マトリクス変換を行ったＬＵＴ入力画像、図１３（ｃ）は更なる処理を実施したＬＶ画像で、図１３（ａ）のＲＧＢ画像と図１３（ｃ）のＬＶ画像を重ねて表示したものが図１３（ｄ）の最終出力画像である。本図においては図１３（ｃ）の結果を得るに当たり、高域検出処理を実施し、また第２選択部１２０２において、明領域データを選択している。
【０１３６】
図１４も図１３と同様であるが、本図においては、図１４（ｃ）の結果を得るに当たり、第２選択部１２０２において、ＬＵＴ出力画像に対してＬＰＦ９３を適用した画像を選択している。
【０１３７】
第２の実施形態においては、高域検出部９１において高域を検出するに当たり、分散算出部１１０３において計算された分散値を使用したが、高域検出の基準となる値は分散に限られず、例えば標準偏差、隣接画素差分の絶対値和等の値を使用することも可能である。
【０１３８】
高域の検出に使用する分散値は、注目画素を中心とした、横５画素、縦５画素の計２５画素の画素値を基に計算したが、これに限られず、より少ない数の画素の画素値を用いてもよいし、より多い数の画素の画素値を用いてもよい。
【０１３９】
また、ＬＰＦ９３は、回路規模を抑えるため、マトリクスで構成された、中心が１で周囲が１／２のフィルタなど、できるだけ簡単なものを使用するのが好ましいが、これに限られない。
【０１４０】
第１の実施形態と同様に、ＬＶコントローラ９０の各部位において、各画素に対する処理は順次実行してもよいし、並列に実行してもよい。また、ＬＣＤコントローラ６の前段、後段、あるいはＬＣＤコントローラ６の内部に、ＬＶパネル９との表示タイミングを同期させるための遅延回路を備えてもよい。
【０１４１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な実施の形態が可能であることが理解できるであろう。
【０１４２】
よって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１４３】
１              画像表示装置
２              画像表示装置本体
３              ＬＣＤモジュール
４              画像処理エンジン
５              Ｉ／Ｆ（インタフェース）
６              ＬＣＤコントローラ
７              ＲＧＢパネル
８              ＬＶコントローラ
９              ＬＶパネル
１０            バックライトユニット
１１            カラーフィルタ基板
１２            ＴＦＴ基板
１３            偏光フィルム
１４            駆動ＩＣ
１５            ガラス基板
１６            ＴＦＴ基板
１７            偏光フィルム
１８            駆動ＩＣ
１９            光ガイドパネル
２０            光源
３０            色マトリクス変換部
３１            ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
３２            ２値化部
３３            明領域拡大処理部
３４            データ置換部
６１            選択部
６２            遅延部
９０            ＬＶコントローラ
９１            高域検出部
９２            データ置換部
９３            ＬＰＦ
１１０１        ｎラインメモリ
１１０２        ブロックメモリ
１１０３        分散算出部
１１０４        比較部
１２０１        第１選択部
１２０２        第２選択部
１２０３        第１遅延部
１２０４        第２遅延部
【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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【図１６】
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