(57)【要約】【課題】  本発明は、液晶表示装置等の受光型光変調素子を用いた画像表示装置において、バックライト光源の配光分布、光源と画素との位置関係や各光源の発光量に関わらず、各画素位置において所望の階調表示を行うこと可能が画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る画像表示装置は、複数の光源からなる照明手段と、上記照明手段の照明光の明度分布を算出する明度分布算出手段と、表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを出力する表示用画像データ算出手段と、上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示する受光型光変調手段とを備えたものである。【選択図】  図１
2005309338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源からなる照明手段と、
上記照明手段の照明光の明度分布を算出する明度分布算出手段と、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを出力する表示用画像データ算出手段と、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示する受光型光変調手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記表示用画像データ算出手段は、上記画像データにより表される表示画像の所望の明度分布を表す表示明度データを求め、当該表示明度データ、および上記照明光の明度分布を用いて上記表示用画像データを出力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】
上記画像データに基づいて、上記照明手段の各光源の発光強度を指定する発光強度制御データを算出する発光強度データ算出手段と、
上記発光強度データに基づいて上記各光源の発光強度を制御する光源制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記明度分布算出手段は、上記照明手段の各光源の配光分布を出力する配光分布発生手段を備え、上記配光分布および上記発光強度制御データに基づいて明度分布を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記照明手段の各光源の発光強度を検出し、検出値を示す発光強度データを出力する発光強度検出手段をさらに備え、
明度分布算出手段は、上記発光強度データに基づいて明度分布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６】
受光型光変調手段により照明光を変調して画像を表示する画像表示方法であって、
上記照明光の明度分布を算出し、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを算出し、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示することを特徴とする画像表示方法。
【請求項７】
上記画像データにより表される表示画像の所望の明度分布を表す表示明度データを求め、当該表示明度データ、および上記照明光の明度分布を用いて上記表示用画像データを出力することを特徴とする請求項６に記載の画像表示方法。
【請求項８】
上記画像データに基づいて、上記照明手段の各光源の発光強度を指定する発光強度制御データを算出し、
上記発光強度データに基づいて上記各光源の発光強度を制御することを特徴とする請求項６または７に記載の画像表示方法。
【請求項９】
上記照明光の明度分布は、当該照明光を生成する複数の各光源の配光分布、および上記発光強度制御データに基づいて算出されることを特徴とする請求項８に記載の画像表示方法。
【請求項１０】
上記照明光を生成する複数の各光源の発光強度を検出し、検出値を示す発光強度データを出力し、
上記発光強度データに基づいて明度分布を算出することを特徴とする請求項６に記載の画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の受光型光変調素子を用いる画像表示装置において、バックライト光源の明度分布に応じて画像データを補正する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話等の各種情報携帯端末用モニター、テレビ受像機器等の表示手段として用いられる液晶表示装置のバックライト光源として、冷陰極蛍光ランプや、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が使用されている。近年、このバックライト光源の発光量を液晶パネルに表示される画像の明るさに応じて制御する「ブリンク・ライト・コントロール」あるいは「アクティブ・ライト・コントロール」と称する技術（液晶ＡＩ技術）が採用されている。
【０００３】
この液晶ＡＩ技術は、バックライト光源の発光量を画像の明るさに応じて制御するものであるが、バックライト光源として冷陰極ランプを用いた場合、応答速度が遅く、リアルタイムでの調光制御が困難という問題がある。そこで、下記の特許文献１に記載された液晶表示装置は、バックライト光源として冷陰極蛍光ランプ、および発光ダイオードアレイを用い、表示画像中、階調値が所定の閾値を越える領域のダイオードの発光量を大きくすることで、当該領域がより明るく表示されるよう制御している。このように、表示画像の部分的な明るさに応じて発光ダイオードの輝度を制御することで、動画像における応答速度を損なうことなく、ダイナミックレンジの広い表示画像を得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−１４０１１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
受光型光変調素子は、光の透過率を画素毎に制御することにより表示画像を形成するため、引用文献１に記載されたバックライト光源の制御方法においては、以下のような問題があった。つまり、表示画像中の階調値の高い領域を照明するダイオードの発光量を増加させるため、例えば、明るい画素の周辺に暗い画素が存在する場合、本来、暗く表示されるべき画素が明るく表示され、コントラストが低下するという問題があった。
【０００５】
また、各光源は近傍の領域の画素を主に照明し、光源からの距離が大きくなるほど当該光源の照度は低下するため、各画素における照明光の明るさは各光源と画素位置との関係により異なり、表示階調も画素位置との関係により変化する。さらに、各光源は特定の領域の画素のみを照明するのではなく周辺の画素も同時に照明するので、いずれかの光源の発光量が変化することにより周囲の画素における照明光の明るさも変化する。すなわち、従来の液晶表示装置においては、光源と画素との位置関係や各光源の発光量に応じて照明光の明るさが変化し、所望の表示画像が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、液晶表示装置等の受光型光変調素子を用いた画像表示装置において、バックライト光源の配光分布、光源と画素との位置関係や各光源の発光量に関わらず、各画素位置において所望の階調表示を行うこと可能が画像表示装置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】
【０００７】
本発明に係る画像表示装置は、複数の光源からなる照明手段と、
上記照明手段の照明光の明度分布を算出する明度分布算出手段と、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを出力する表示用画像データ算出手段と、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示する受光型光変調手段とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明による画像表示方法は、受光型光変調手段により照明光を変調して画像を表示する画像表示方法であって、
上記照明光の明度分布を算出し、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを算出し、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像表示装置および画像表示方法によれば照明光の明度分布を算出し、表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示するので、照明光の明度分布関わらず所望の表示画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示すブロック図である。図１に示す画像表示装置は、表示用画像データ算出手段１、画像表示手段３、光源別明度分布算出手段７、および明度分布算出手段８により構成される。画像表示手段３は、受光型光変調手段４、照明手段５、光源制御手段６を備える。照明手段５は、縦横に配列されたＬＥＤ等の複数の光源素子により構成される。
【００１１】
表示用画像データ算出手段１には、画像表示手段３に表示される画像の各画素の明度を表す表示明度データIｄ（ｘ）が入力される。ここでは説明を簡略化するため、１次元の画像を表す表示明度データIｄ（ｘ）が入力されるものとする。表示画像データ算出手段１は、明度分布算出生手段７により出力される照明手段５の明度分布Ｌ（ｘ）、および表示明度データIｄ（ｘ）に基づいて、表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。
【００１２】
光源制御手段６には、照明手段５を構成する光源素子Ｓｉの各々の発光強度を指定する発光強度制御データＶｉが入力される。発光強度制御データＶｉは光源素子Ｓｉのそれぞれに対して生成され、ｉは対応する光源素子の番号を示す。光源制御手段６は、発光強度制御データＶｉに基づいて光源素子Ｓｉの各々を所定の発光強度となるよう制御する。
【００１３】
光源別明度分布算出手段７には、発光強度制御データＶｉ、および画像の画素位置を表す画素位置データｘが入力される。画素位置データｘは、表示用画像データ算出手段１に入力される表示明度データIｄ（ｘ）と同期して入力される。
図２は、光源別明度分布算出手段７の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、光源別明度分布算出手段７は配光分布発生手段９、および発光強度乗算手段１０を備え、配光分布発生手段９には画素位置データｘ、発光強度乗算手段１０には発光強度制御データＶｉがそれぞれ入力される。配光分布発生手段９は、画素位置データｘから、各画素位置における光源素子Ｓｉの明るさを表す配光分布Ｌｓｉ（ｘ）を出力する。
【００１４】
図４は、配光分布発生手段９の内部構成の一例を示すブロック図である。図４において、１３１〜１３Ｎは光源素子Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の配光分布Ｌｓ１（ｘ）〜ＬｓＮ（ｘ）を格納したルックアップテーブル（ＬＵＴ）であり、画素位置データｘが読み出しアドレスとしてそれぞれ入力される。ルックアップテーブル１３１〜１３Ｎは、画素位置データｘにより指定される各画素位置における光源Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の照明光の明るさを表すデータを順次読み出すことにより配光分布Ｌｓ１（ｘ）〜ＬｓＮ（ｘ）を出力する。これらの配光分布Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ）は、発光強度乗算手段１０に出力される。発光強度乗算手段１０は、発光強度制御データＶｉを配光分布Ｌｓｉ（ｘ）に乗じることにより、光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）を算出する。
【００１５】
光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）は、明度分布算出手段８に入力される。明度分布算出手段８は、下記式（１）により照明手段５の明度分布Ｌ（ｘ）を算出する。下記式（１）に示すように明度分布Ｌ（ｘ）は、光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ）の総和により求められる。
【数１】
2005309338.tif 000003
【００１６】
明度分布Ｌ（ｘ）は表示用画像データ算出手段１に入力される。表示用画像データ算出手段１は、明度分布Ｌ（ｘ）、および表示明度データIｄ（ｘ）を用いて表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。表示用画像データＤ２（ｘ）は受光型光変調手段４に表示される画像の階調値を指定するデータであり、受光型光変調手段４は表示用画像データＤ２（ｘ）により指定される階調値に基づいて照明手段６からの照明光を画素毎に変調して画像を表示する。受光型光変調手段４として透過型の液晶パネルを用いた場合、表示用画像データＤ２（ｘ）に基づいて画素毎に照明光の透過率が変化させることにより画像が表示される。カラー画像を表す場合、表示用画像データＤ２（ｘ）はＲ，Ｇ，Ｂの３つの色データにより構成されるが、説明を簡単にするため、ここでは単一の表示用画像データＤ２（ｘ）を求めるものとする。
【００１７】
表示用画像データＤ２（ｘ）は以下のように算出される。
受光型光変調手段４の画素位置ｘにおける画素の透過率Ｔｒ（ｘ）は、透過率の最大値・最小値をＴｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎとして、下記式（２）により表すことができる。
【数２】
2005309338.tif 000004
【００１８】
式（２）において、ｇ（Ｄ２（ｘ））は、受光型光変調手段４の階調特性を表す関数であり、表示用画像データＤ２（ｘ）の値に対応する透過率を示す。ｇ（Ｄ２（ｘ））は、表示用画像データＤ２（ｘ）の値に応じて０から１の範囲の値をとる。ここで、受光型光変調手段４により照明手段５からの照明光を変調して得られる表示画像の各画素における実際の明るさ（表示明度分布）をＩｒ（ｘ）とすると、表示明度分布Ｉｒ（ｘ）は明度分布Ｌ（ｘ）と受光型光変調手段４の透過率Ｔｒ（ｘ）の積Ｌ（ｘ）×Ｔｒ（ｘ）により求められ、上記式（１）および式（２）から下記式（３）により表すことができる。
【数３】
2005309338.tif 000005
【００１９】
表示用画像データ算出手段１は、受光型光変調手段４により表示される画像の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）が表示明度データIｄ（ｘ）により指定される表示階調と等しくなるよう表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。よって、Ｉｒ（ｘ）＝Ｉｄ（ｘ）として、上記式（３）より、表示用画像データＤ２（ｘ）は下記式（４）により求められる。
【数４】
2005309338.tif 000006
表示用画像データ算出手段１においては、上記式（４）の演算を行うことで表示用画像データＤ２（ｘ）が生成される。
【００２０】
図３は受光型光変調手段４の上面図（ａ）、および照明手段５の側面図（ｂ）を示す図である。図３（ａ）中“×”印により示すＰｓ２〜Ｐｓ７は、図３（ｂ）に示す光源Ｓ２〜Ｓ７上に配列する画素である。図５は、光源Ｓ１〜Ｓ８の配光分布Ｌｓ１（ｘ）〜Ｌｓ８（ｘ）、およびこれらを加算して得られる明度分布Ｌ（ｘ）の一例を示す図である。ここで、発光強度制御データＶ１〜Ｖ８は１．０であり、光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度は標準的な強度となるように制御されている。この場合の明度分布Ｌ（ｘ）は、下記式（５）により表すことができる。
【数５】
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【００２１】
図５（ａ）は、光源Ｓ１〜Ｓ８が各光源の中心を集中して照明し、中心から離れるに従い明るさが急激に減少する配光分布を有する場合について示している。この場合、各光源が照明する範囲が狭く、特定の領域が集中して照明されるため明度分布Ｌ（ｘ）は不均一となる。一方、図５（ｂ）は、各光源が比較的広い範囲を照明する配光分布を有する場合について示しており、このような配光分布を有する光源を用いた場合、明度分布Ｌ（ｘ）は均一となる。なお、本実施の形態による画像表示装置の照明手段５においては、図５（ｂ）に示すように、明度分布が均一となるような配光分布を有する光源素子が用いられるものとする。
【００２２】
以下、本発明による画像表示装置の動作を具体例に基づいて説明する。
ここでは、受光型光変調手段４の透過率の最大値・最小値をそれぞれＴｒｍａｘ＝１．０，Ｔｒｍｉｎ＝１／４００＝０．００２５とする。また、式（２）においてｇ（Ｄ２（ｘ））＝Ｄ２（ｘ）とし、表示用画像データＤ２（ｘ）は０から１までの値をとるものとする。よって、上記式（５）に示す各画素における表示階調Ｉｒ（ｘ）は、下記式（６）により表される。
【数６】
2005309338.tif 000008
【００２３】
図６は、表示用画像データ算出手段１に入力される表示明度データIｄ（ｘ）の一例を示す図であり、縦軸は各画素位置における明度を表す。図６に示す表示明度データIｄ（ｘ）によれば、暗い画素の中に白い（明るい）画素が表示される。このとき、光源Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれに対して与えられる発光強度制御データＶ１〜Ｖ８を、それぞれＶ１＝１．０，Ｖ２＝１．０，Ｖ３＝１．０，Ｖ４＝１．８，Ｖ５＝１．０，Ｖ６＝１．０，Ｖ７＝１．０，Ｖ８＝１．０とする。図７は、上記の発光強度制御データＶ１〜Ｖ８により制御される光源Ｓ１〜Ｓ８の光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜８）、および明度分布Ｌ（ｘ）を示す図である。発光強度制御データＶ１〜Ｖ８のうちＶ４の値を１．８とし、他を１．０としたので、図７に示すように光源Ｓ４の発光強度は他の１．８倍となっており、光源Ｓ４の周辺の画素における明度が高くなっている。
【００２４】
図８は、図６に示す表示明度データIｄ（ｘ）、および図７に示す明度分布Ｌ（ｘ）に対して求められる表示用画像データＤ２（ｘ）を示す図である。このとき、表示用画像データ算出手段１は、上記式（４）から導かれる下記式（７）により表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。
【数７】
2005309338.tif 000009
【００２５】
なお、上記式（７）の演算により得られた表示用画像データＤ２（ｘ）の値が画像表示手段３の表示可能な範囲を超えた場合は、その値を制限する等の処理を行う。図８に示すように、光源Ｓ４の発光強度を高くしたことにより、本来暗く表示されるべき領域が明るく表示されるのを防ぐため、明るい領域の周辺部（図８中矢印により示す範囲）における表示用画像データＤ２（ｘ）の値は小さくなっている。また、この明るい領域についても、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される範囲を越えた明るさとなるのを防ぐため、当該領域の表示用画像データＤ２（ｘ）の値は中心部において小さくなっている。
【００２６】
図９は、図８に示す表示用画像データＤ２（ｘ）を受光型光変調手段４に与えた場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を示す図である。受光型光変調手段４において表示用画像データＤ２（ｘ）に基づく光変調素子の制御を行うことにより、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される所望の表示画像を得ることができる。
これに対し、図１０に示すように表示用画像データＤ２（ｘ）を図６に示す表示明度データIｄ（ｘ）と相似形とした場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を図１１に示す。図１１に示すように、図１０に示す表示用画像データＤ２（ｘ）を用いた場合、光源Ｓ４の周囲の本来暗く表示されるべき領域（図１１中矢印により示す範囲）が明るく表示される。人間の視覚特性によれば、明るい部分の輝度の差と比較して、暗い部分の輝度の差はより大きく認識されるので、暗く表示されるべき画素が所望の明るさよりも明るく表示された場合、画質低下がより目立つことになる。
【００２７】
本発明による画像表示装置は、光源手段５の明度分布Ｌ（ｘ）を考慮して表示用画像データＤ２（ｘ）を算出するので、暗い領域中に明るい画素が存在する場合においても、明るい領域についてはより明るく、暗い領域については暗く表示することが可能である。
【００２８】
上記の説明においては簡略化のため、画素および光源が１次元方向にのみ配列する場合を例としたが、実際は、画素および光源は２次元方向に配列するので、画素位置をｘ，ｙの２変数を用いて２次元の座標上に表す。この場合、配光分布、光源別明度分布、明度分布、表示特性データは、ｘ，ｙを用いてそれぞれＬｓｉ（ｘ，ｙ）、Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ，ｙ）、Ｌ（ｘ，ｙ）、Ｄ２（ｘ，ｙ）として表される。ここで、明度分布Ｌ（ｘ，ｙ）、および表示用画像データＤ２（ｘ，ｙ）は、上記式（１）および（６）よりそれぞれ下記式（８）および（９）により表される。下記式（８）おいて、Ｎは光源の数を表す。
【数８】
2005309338.tif 000010
【数９】
2005309338.tif 000011
【００２９】
なお、図１に示す画像表示装置において、光源手段５は、発光ダイオードのような点光源以外に、冷陰極蛍光ランプなどの線状光源を用いてもよい。
【００３０】
本発明に係る画像表示装置においては、各画素位置における照明光の明るさを表す明度分布Ｌ（ｘ）を算出し、この明度分布Ｌ（ｘ）と表示明度データIｄ（ｘ）を用いて表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。ここで、表示用画像データＤ２（ｘ）は、明度分布Ｌ（ｘ）の照明光を変調して得られる表示画像の明度が、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される明度に等しくなるよう算出される。これにより、光源の配光分布、光源と画素との位置関係や各光源の発光強度に関わらず、所望の表示画像を得ることができる。つまり、明るく表示すべき画素はより明るく表示するとともに、暗く表示すべき領域は暗く表示することにより、ダイナミックレンジが広く、コントラストの高い表示画像を得ることができる。
【００３１】
照明光を生成する複数の光源の発光強度を、表示画像の部分的な明るさに応じて独立に制御する画像表示装置においては、表示画像の内容に応じて照明光の明度分布は変化する。本発明に係る画像表示装置は、複数の各光源の配光分布Ｌｓｉ（ｘ）と発光強度制御データＶｉから光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）を算出し、これらの総和を明度分布Ｌ（ｘ）として算出するので、光源毎に発光強度が異なる場合であっても正確に明度分布Ｌ（ｘ）を求めることができ、また、この明度分布Ｌ（ｘ）に基づいて表示画像データＤ２（ｘ）を生成するので、常に所望の表示画像を得ることができる。
【００３２】
なお、図４に示す配光分布発生手段９は、光源Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれの照明光の各画素における明るさを格納したルックアップテーブルにより構成したが、画素位置と配光分布との間に規則性がある場合、例えば、周辺の光源からの照明光のみが各画素の明るさに影響する場合は、この周辺の光源の配光分布のみ格納すればよい。こうした規則性を利用することでルックアップテーブルの容量を削減することが可能である。
また、画素位置と光源との位置関係に周期性があり、各光源の配光分布が同一である場合には、一つの光源についての配光分布データをルックアップテーブルに格納し、光源との相対的な位置関係を表すデータを画素位置データｘとして用いることによりルックアップテーブルの容量を削減可能となる。
【００３３】
図１２は、配光分布発生手段９の他の構成を示すブロック図である。光源距離算出手段１４１〜１４Ｎは、画素位置データｘにより表される各画素位置から光源Ｓ１〜光源ＳＮまでのそれぞれの距離を算出する。ルックアップテーブル１５には、光源の配光分布が画素位置と光源との距離を読み出しアドレスとして格納されており、光源距離算出手段１４１〜１４Ｎから出力される距離データに基づいて各光源の配光分布を出力する。図１２に示す構成は、各光源の配光分布が各画素位置と光源の中心との距離のみの関数となる場合に用いることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図１３は、本発明に係る画像表示装置の他の実施形態を示すブロック図である。図１３に示す画像表示装置は、表示明度データ算出手段１６、および発光強度制御データ算出手段１７をさらに備える。表示明度データ算出手段１６、および発光強度データ算出手段１７には、それぞれ画像データＤ１（ｘ）が入力される。表示特性データ算出手段１６は、画像データＤ１（ｘ）を画像表示手段３に入力して得られる所望の明度分布を算出し、表示明度データIｄ（ｘ）として出力する。ここで、画像表示手段３の明度の最大値をＬａｍａｘ、最小値をＬａｍｉｎとすると、表示明度データIｄ（ｘ）は下記式（１０）により求めることができる。
【数１０】
2005309338.tif 000012
ここで、上記式（１０）におけるｇａ（Ｄ１（ｘ））は、画像表示手段３の階調特性を表す関数である。
【００３５】
発光強度制御データ算出手段１７は、画像データＤ１（ｘ）に基づいて、各光源の発光強度を指定する発光強度制御データＶｉを算出する。発光強度制御データＶｉは、例えば下記式（１１）により求められる。
【数１１】
2005309338.tif 000013
【００３６】
式（１１）において、ＶｍａｘおよびＶｍｉｎは、あらかじめ設定される発光強度制御データの最大値および最小値である。また、ＭＡＸｉ（Ｄ１（ｘ））（ｉ＝１〜Ｎ）は、光源Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の主な照明領域における画像データＤ１（ｘ）の最大値である。図１４は、光源Ｓｉの主な照明領域と配光分布Ｌｓｉ（ｘ）との関係を示す図である。図１４において、Ｌｓ１（ｘ）〜Ｌｓ８（ｘ）は光源Ｓ１〜Ｓ８の配光分布であり、Ｌ（ｘ）は光源Ｓ１〜Ｓ８に対して与えられる発光強度制御データＶ１〜Ｖ８を１．０とした場合の明度分布（Ｌｓ１（ｘ）〜Ｌｓ８（ｘ）の総和）である。ここで、光源Ｓｉが主に照明する領域とは、図１４に示すように、配光分布の値が他の光源の配光分布に比して最大となる領域をいう。よって、図１４に示す光源Ｓ２〜Ｓ７の主な照明領域における画像データＤ１（ｘ）の最大値がＭａｘ２（Ｄ１（ｘ））〜Ｍａｘ７（Ｄ１（ｘ））となる。
【００３７】
以下、本実施形態による画像表示装置の動作を具体例に基づいて説明する。
ここでは、画像表示手段３の明度の最大値・最小値を、それぞれＬａｍａｘ＝２．２、Ｌａｍｉｎ＝０．００２とし、入力画像データＤ１（ｘ）は０から１までの値にて表されるものとする。また、式（１０）においてｇａ（Ｄ１（ｘ））＝Ｄ１（ｘ）とし、表示明度データIｄ（ｘ）は下記式（１２）により表されるものとする。
【数１２】
2005309338.tif 000014
【００３８】
上記式（１２）は、画像表示手段３の最大の明るさが２．２であり、コントラストがＬａｍａｘ：Ｌａｍｉｎ＝１１００：１である場合を想定している。
なお、発光強度制御データＶｉは、式（１１）において、Ｖｍａｘ＝１．５、Ｖｍｉｎ＝０．５として下記式（１３）により求められるものとする。
【数１３】
2005309338.tif 000015
【００３９】
また、画像表示手段３の受光型光変調手段４の各画素における透過率Ｔｒ（ｘ）は、上記式（２）により表され、透過率の最大値・最小値をＴｒｍａｘ＝１．０、Ｔｒｍｉｎ＝１／４００＝０．００２５とする。また、ｇ（Ｄ２（ｘ））＝Ｄ２（ｘ）とし、表示用画像データＤ２（ｘ）は、０〜１の値をとるものとする。光源Ｓ１〜Ｓ８は図１４に示す配光分布を有するものとする。よって、光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度制御データＶｉ（ｉ＝１〜８）を１．０とすると、画像表示手段３の平均明度は約１．５８、コントラストは４００：１となる。
【００４０】
図１５は、表示明度データ算出手段１６、および発光強度制御データ出力手段１７に入力される画像データＤ１（ｘ）の一例を示す図である。図１５に示す画像データＤ１（ｘ）は、画素位置Ｐｓ４において最大となり、画素位置Ｐｓ２およびＰｓ６にかけて徐々に暗くなる画像を表すデータである。表示明度データ算出手段１６は、式（１２）を用いて表示明度データIｄ（ｘ）を算出する。図１６は、図１５に示す画像データＤ１（ｘ）に対応する表示明度データIｄ（ｘ）を示す図である。
【００４１】
発光強度制御データ算出手段１７は、式（１３）を用いて画像データＤ１（ｘ）から発光強度制御データＶｉを算出する。図１５に示す画像データＤ１（ｘ）が入力された場合、光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度制御データはＶ１＝０．５、Ｖ２＝０．７５、Ｖ３＝１．２５、Ｖ４＝１．５、Ｖ５＝１．２５、Ｖ６＝０．７５、Ｖ７＝０．５、Ｖ８＝０．５となる。発光強度乗算手段１０は、配光分布Ｌｓ１(ｘ)〜Ｌｓ８に上記発光強度制御データＶ１〜Ｖ８を乗じることにより、光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜８）を算出する。明度分布算出手段８は、式（１３）により光源別明度分布の総和を求め、明度分布データＬ（ｘ）を算出する。
図１７は、図１５に示す画像データＤ１（ｘ）について算出される光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度制御データＶ１〜Ｖ８、当該発光強度制御データを用いた場合の光源別明度分布、および明度分布を示す図である。図１７に示す明度分布は、画像データＤ１（ｘ）のデータ値が最大となる画素位置Ｐｓ４において最大となる。
【００４２】
表示用画像データ算出手段１は、上記式（４）により表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。図１８は、図１６に示す表示明度データIｄ（ｘ）、および図１７に示す明度分布Ｌ（ｘ）に基づいて算出される表示用画像データＤ２（ｘ）を示す図である。表示用画像データＤ２（ｘ）は画像表示手段３の受光型変調手段４に入力される。
【００４３】
図１９は、図１８に示す表示用画像データＤ２（ｘ）を受光型光変調手段４に与えた場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を示す図である。図１９に示すように、受光型光変調手段４において表示用画像データＤ２（ｘ）に基づく光変調素子の制御を行うことにより、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される所望の表示画像を得ることができる。また、画像データＤ１（ｘ）に基づいて光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度を制御するので、ダイナミックレンジが広く、コントラストの高い表示画像を得ることができる。この場合、図１７に示すように、明度の最大値は２．２、コントラストは１１００：１となっており、所望の表示特性が得られる。
【００４４】
これに対し、図１５に示す画像データＤ１（ｘ）を受光型光変調手段４に入力した場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を図２０に示す。図２０に示すように、画像データＤ１（ｘ）を用いた場合、画素位置Ｐｓ３およびＰｓ５周辺の領域における表示階調が低下し、図２０において破線により示す表示明度データIｄ（ｘ）により指定される所望の画像とは異なった画像が表示されることとなる。
【００４５】
以上のように、本実施形態による画像表示装置によれば、画像データＤ１（ｘ）に応じて複数の光源の発光強度を個別に制御するので、ダイナミックレンジが広く、コントラストの高い表示画像を得ることができる。また、照明光の明度分布に基づいて画像データＤ１（ｘ）を補正し、表示用画像データＩｄ（ｘ）を算出するので、複数の光源の発光強度を個別に制御した場合においても、所望の表示画像を得ることができる。
【００４６】
実施の形態３．
図２１は、本発明に係る画像表示装置の他の実施形態を示すブロック図である。図２１に示す画像表示装置は、照明手段５からの照明光の強度を光源毎に検出する発光強度検出手段１８を備えている。光源制御手段６は予め設定された固定の制御信号を照明手段５に供給し、照明手段５は、この制御信号に基づいて光源Ｓｉの発光強度を制御する。発光強度検出手段１８は、各光源からの照明光の強度を検出し、検出値を表す発光強度検出データ（Ｖｍｉ）を光源別明度分布算出手段７に出力する。光源別明度分布データ出力手段７は、発光強度検出データ（Ｖｍｉ）に基づいて各光源の明度分布を算出する。具体的には、発光強度検出データＶｍｉを各光源の配光分布に乗じることにより、明度分布Ｖｍｉ×Ｌｓｉ（ｘ）を算出する。
【００４７】
本実施形態によれば、光源制御手段から出力される制御信号の値と光源の実際の発光強度との関係に変化があった場合、例えば、経時変化や周囲温度などの影響により、発光強度制御データの値と実際の発光強度との関係が、各光源で個別に変化したような場合においても、その影響を受けることなく正確に明度分布を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】光源別明度分布算出手段の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る画像表示装置の上面および側面を示す図である。
【図４】配光分布発生手段の内部構成を示すブロック図である。
【図５】配光分布および明度分布の一例を示す図である。
【図６】表示明度データの一例を示す図である。
【図７】光源別明度分布および明度分布の一例を示す図である。
【図８】表示用画像データの一例を示す図である。
【図９】表示明度分布の一例を示す図である。
【図１０】表示用画像データの一例を示す図である。
【図１１】表示明度分布の一例を示す図である。
【図１２】発光分布発生手段の内部構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す図である。
【図１４】配光分布と各光源の主な照明領域との関係を示す図である。
【図１５】画像データの一例を示す図である。
【図１６】表示明度データの一例を示す図である。
【図１７】光源別明度分布、および明度分布の一例を示す図である。
【図１８】表示用画像データの一例を示す図である。
【図１９】表示明度分布の一例を示す図である。
【図２０】表示明度分布の一例を示す図である。
【図２１】本発明に関る画像表示装置の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  表示用画像データ算出手段、３  画像表示手段、４  受光型光変調手段、５  照明手段、６  光源制御手段、７  光源別明度分布算出手段、８  明度分布算出手段、９  配光分布発生手段、１０  発光強度乗算手段、１３１〜１３Ｎ  ルックアップテーブル、１４１〜１４Ｎ  光源距離算出手段、１５  ルックアップテーブル、１６  表示明度データ算出手段、１７  発光強度制御データ算出手段、１８  発光強度検出手段
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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