(57)【要約】【課題】輝度信号の直流レベル変換の際に輝度領域での階調変化のつぶれを防止し、表示画質を向上させることが可能な画像補正回路を提供する。【解決手段】ＤＣ転送率補正部２１が、低輝度領域での輝度信号レベルをほぼそのまま維持しつつ、ＡＰＬ検出回路２１１によって検出された平均輝度に応じて、中・高輝度領域での輝度信号レベルを低下させるようにする。中・高輝度領域において、従来と同様にＤＣレベル変換がなされつつ、変換後の低輝度領域において、階調変化がなくなってつぶれてしまうのが回避される。【選択図】図１
2007311889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、
低輝度領域での入力画像データをほぼそのまま維持しつつ、前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように、入力画像データに対する補正を行う画像補正手段と
を備えたことを特徴とする画像補正回路。
【請求項２】
前記画像補正手段は、
検出された前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの直流レベルを変換する中間輝度関数部分と、入力画像データの最低輝度点と前記中間輝度関数部分との間を連続的に繋ぐ低輝度関数部分と、を含むように画像補正関数を決定する関数決定手段と、
決定された前記画像補正関数に基づいて入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
【請求項３】
前記低輝度関数部分は、その一部に、前記最低輝度点を通ると共に直流レベル変換前の画像補正関数の形と等しい部分を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の画像補正回路。
【請求項４】
前記低輝度関数部分は、前記最低輝度点と前記中間輝度関数部分との間をゼロ以外の変化率で連続的に繋ぐものである
ことを特徴とする請求項２に記載の画像補正回路。
【請求項５】
前記低輝度関数部分は、前記最低輝度点を通る所定の傾きの直線に沿って、前記最低輝度点と前記中間輝度関数部分との間を連続的に繋ぐものである
ことを特徴とする請求項４に記載の画像補正回路。
【請求項６】
前記低輝度関数部分は、前記最低輝度点と前記中間輝度関数部分において所定の関数値となる点との間を連続的に繋ぐものである
ことを特徴とする請求項４に記載の画像補正回路。
【請求項７】
前記画像補正手段は、さらに、入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、この最高輝度点と中間輝度領域との間を連続的に繋ぐように入力画像データに対する補正を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
【請求項８】
前記画像補正手段は、
検出された前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの直流レベルを変換する中間輝度関数部分と、入力画像データの最低輝度点と前記中間輝度関数部分との間を連続的に繋ぐ低輝度関数部分と、前記最高輝度点と前記中間輝度関数部分との間を一定変化率で連続的に繋ぐ高輝度関数部分と、を含むように画像補正関数を決定する関数決定手段と、
決定された前記画像補正関数に基づいて入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段とを備えた
ことを特徴とする請求項７に記載の画像補正回路。
【請求項９】
前記低輝度関数部分は、その一部に、前記最低輝度点を通ると共に直流レベル変換前の画像補正関数の形と等しい部分を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の画像補正回路。
【請求項１０】
前記低輝度関数部分は、前記最低輝度点と前記中間輝度関数部分との間をゼロ以外の変化率で連続的に繋ぐものである
ことを特徴とする請求項８に記載の画像補正回路。
【請求項１１】
画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、
入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように、入力画像データに対する補正を行う画像補正手段と
を備えたことを特徴とする画像補正回路。
【請求項１２】
画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出し、
低輝度領域での入力画像データをほぼそのまま維持しつつ、前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように、入力画像データに対する補正を行う
ことを特徴とする画像補正方法。
【請求項１３】
画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出し、
入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように、入力画像データに対する補正を行う
ことを特徴とする画像補正方法。
【請求項１４】
画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、
低輝度領域での入力画像データをほぼそのまま維持しつつ、前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように、入力画像データに対する補正を行う画像補正手段と、
補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、
入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、前記平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように、入力画像データに対する補正を行う画像補正手段と、
補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段と
を備えた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、画像信号に対して補正処理を行う機能を有する画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、テレビジョン受像機、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）、デジタルカメラ、テレビジョンカメラあるいはプリンタ等の機器は、入力画像に画質補正を施してから出力する画像処理機能（例えば明暗やコントラストの調整、輪郭補正などの機能）を有している。こうした機能は、主に全体に暗くコントラストが低い画像や、細部がぼやけた画像に対して効果的に適用される。
【０００３】
このような機能をもつ画像処理回路のうち、ＤＣ伝送率回路は、入力画像データの画像フレームごとの平均輝度（ＡＰＬ；Average Peak Level）の大きさに応じて、そのＤＣ成分（直流レベル）を下げる機能を有するものである（例えば、特許文献１参照）。具体的には、平均輝度が高い場合（明るい場合）には、全体の映像を暗いほうへシフトさせることにより、平均的な表示映像を得ようとするものである。このようなＤＣシフト（直流レベル変換）は、人間の目の感性（明るいときには眼の虹彩を絞る一方、暗いときには眼の虹彩を広げることにより、平均的な一定光量を得ようとするもの）とも合致しているため、表示映像の画質向上に高い効果を発揮している。
【０００４】
【特許文献１】特公平２−４７１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような従来のＤＣ転送率回路では、例えば図１５に示した入出力特性のように、もとの特性線Ｌ１１０を平均輝度に応じてＤＣ変動すると、特性線Ｌ１１１のように、原理的に低輝度領域（黒レベル領域）において、階調変化がなくなってしまう部分Ｐ１０１が生じることになる。すなわち、黒レベル領域の一部がつぶれてしまうことから、その部分の階調変化が表現できなくなり、表示画質が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、このような従来のＤＣ転送率回路では、例えば図１５中の特性線Ｌ１１１のように、原理的に高輝度領域（白レベル領域）において、輝度レベルの低下が生じてしまうことになる（符号Ｐ１０２で示した部分）。よって、この観点からも表示画質が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、輝度信号の直流レベル変換の際に低輝度領域での階調変化のつぶれを防止し、表示画質を向上させることが可能な画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、輝度信号の直流レベル変換の際に高輝度側で輝度レベルが低下するのを防止し、表示画質を向上させることが可能な画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の画像補正回路は、画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、低輝度領域での入力画像データをほぼそのまま維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように入力画像データに対する補正を行う画像補正手段とを備えたものである。
【００１０】
本発明の第１の画像補正方法は、画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出すると共に、低輝度領域での入力画像データをほぼそのまま維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように入力画像データに対する補正を行うようにしたものである。
【００１１】
本発明の第１の画像表示装置は、画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、低輝度領域での入力画像データをほぼそのまま維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように入力画像データに対する補正を行う画像補正手段と、補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段とを備えたものである。
【００１２】
本発明の第１の画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置では、中間輝度領域での入力画像データの輝度が平均輝度に応じて低下する一方、低輝度領域での入力画像データがほぼそのまま維持される。ここで、「ほぼそのまま維持される」とは、入力の増減に応じて、出力も増減することを意味する。よって、中間輝度領域において直流レベル変換がなされる一方、変換後の入力画像データの低輝度領域において、階調変化がなくなってつぶれてしまうのが回避される。
【００１３】
本発明の第１の画像補正回路では、上記画像補正手段が、検出された平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの直流レベルを変換する中間輝度関数部分と、入力画像データの最低輝度点と中間輝度関数部分との間を連続的に繋ぐ低輝度関数部分と、を含むように画像補正関数を決定する関数決定手段と、決定された画像補正関数に基づいて入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段とを備えるように構成可能である。なお、「画像補正関数」とは、入力画像データの輝度信号と補正後の画像データの輝度信号との関係を規定する関数のことを意味する。
【００１４】
本発明の第１の画像補正回路では、上記画像補正手段がさらに、入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、この最高輝度点と中間輝度領域との間を連続的に繋ぐように、入力画像データに対して補正するようにするのが好ましい。このように構成した場合、入力画像データの最高輝度点が低下せずに維持されるため、高輝度領域での輝度レベルの低下も抑えられる。
【００１５】
本発明の第２の画像補正回路は、画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように入力画像データに対する補正を行う画像補正手段とを備えたものである。
【００１６】
本発明の第２の画像補正方法は、画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出すると共に、入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように入力画像データに対する補正を行うようにしたものである。
【００１７】
本発明の第２の画像表示装置は、画像フレームごとに入力画像データの平均輝度を検出する輝度検出手段と、入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるように入力画像データに対する補正を行う画像補正手段と、補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段とを備えたものである。
【００１８】
本発明の第２の画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置では、中間輝度領域での入力画像データの輝度が平均輝度に応じて低下する一方、入力画像データの最高輝度点が維持される。よって、中間輝度領域において直流レベル変換がなされる一方、変換後の入力画像データの高輝度領域において、輝度レベルの低下が回避される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の画像補正回路、画像補正方法または画像表示装置によれば、低輝度領域での入力画像データをほぼそのまま維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるようにしたので、中間輝度領域において直流レベル変換を行ったとしても、変換後の低輝度領域において階調変化がなくなってつぶれてしまうのを回避することができる。よって、低輝度領域の階調変化を確実に表現できるようにし、表示画質を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、本発明の第２の画像補正回路、画像補正方法または画像表示装置によれば、入力画像データの最高輝度点を維持しつつ、平均輝度に応じて中間輝度領域での入力画像データの輝度を低下させるようにしたので、中間輝度領域において直流レベル変換を行ったとしても、変換後の高輝度領域において輝度レベルが低下するのを回避することができる。よって、高輝度領域の階調変化を確実に表現できるようにし、表示画質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の全体構成を表すものである。この画像表示装置は、チューナ１１、Ｙ／Ｃ分離回路１２、クロマデコーダ１３、スイッチ１４、遅延回路１５、輝度信号補正部２および画像処理回路３からなる画像処理機能部と、マトリクス回路４１、ドライバ４２およびディスプレイ５からなる画像表示機能部とを備えている。なお、本発明の第１の実施の形態に係る画像補正回路および画像補正方法は、本実施の形態に係る画像表示装置によって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００２３】
この画像表示装置へ入力される画像信号は、ＴＶ（TeleVision）からのテレビ信号のほか、ＶＣＲ（Video Cassette Recorder）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の出力であってよい。このように複数種の媒体から画像情報を取り込み、各自について画面表示を行うことは、近年のテレビジョンやパーソナルコンピュータ（ＰＣ）においては一般的になってきている。
【００２４】
チューナ１１は、ＴＶからのテレビ信号を受信すると共に復調し、コンポジット信号（ＣＶＢＳ；Composite Video Burst Signal）として出力するものである。
【００２５】
Ｙ／Ｃ分離回路１２は、チューナ１１からのコンポジット信号、またはＶＣＲやＤＶＤ１からのコンポジット信号をそれぞれ、輝度信号Ｙ１と色信号Ｃ１とに分離して出力するものである。
【００２６】
クロマデコーダ１３は、Ｙ／Ｃ分離回路１２によって分離された輝度信号Ｙ１および色信号Ｃ１を、輝度信号Ｙ１および色差信号Ｕ１，Ｖ１からなるＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）として出力するものである。
【００２７】
なお、このＹＵＶ信号は、２次元ディジタル画像の画像データであり、画像上の位置に対応する画素値の集合である。そのうち、輝度信号Ｙは輝度レベルを表現し、白１００％である白レベルと、黒１００％である黒レベルとの間の振幅値をとるようになっている。また、画像信号の白１００％は、ＩＲＥ（Institute of Radio Engineers）という画像信号の相対的な比を表す単位において、１００（ＩＲＥ）と定められている。日本のＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）信号の規格では、白レベルが１００ＩＲＥ，黒レベルが０ＩＲＥである。一方、色差信号Ｕ，Ｖはそれぞれ、青（Ｂ；Blue）から輝度信号Ｙを引いた信号Ｂ−Ｙ、赤（Ｒ；Red）から輝度信号Ｙを引いた信号Ｒ−Ｙに対応しており、これらＵ信号，Ｖ信号を輝度信号Ｙと組み合わせることによって、色（色相，彩度，輝度）が表現されるようになっている。
【００２８】
スイッチ１４は、複数種の媒体からのＹＵＶ信号（ここではＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）、およびＤＶＤ２からのＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２））を切り換えることにより、選択した信号をＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）として出力するものである。
【００２９】
輝度信号補正部２は、スイッチ１４から出力されたＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうちの輝度信号Ｙinの補正を行うものであり、ＤＣ伝送率補正部２１と、黒レベル調整部２２と、γ補正部２３とを有している。
【００３０】
図２は、ＤＣ伝送率補正部２１の回路構成を表したものである。このＤＣ伝送率補正部２１は、ＡＰＬ検出回路２１１と、ＤＣシフト回路２１２と、黒レベル補正関数生成回路２１３と、補正関数決定回路２１４と、補正実行部２１５とを有している。また、図３は、このＤＣ転送率補正部２１での入出力特性を表すものであり、入力された輝度信号Ｙinと出力される輝度信号Ｙout11との間の関係を規定する画像補正関数で表している。なお、図３中における直線Ｌ１０は、入力輝度Ｙin＝出力輝度Ｙout11である基準の（ＤＣ転送率補正前の）画像補正関数を表している。
【００３１】
ＡＰＬ検出回路２１１は、輝度信号Ｙinに基づいて画像フレームごとに平均輝度（ＡＰＬ）を検出するものである。検出された平均輝度は、ＤＣシフト回路２１２へ出力される。
【００３２】
ＤＣシフト回路２１２は、例えば図３に示したように、ＤＣ転送率補正回路２１における画像補正関数（例えば、図３中の画像補正関数Ｌ１４）のうち、ＡＰＬ検出回路２１１によって検出された画像フレームごとの平均輝度に応じて中・高輝度領域での輝度レベルをもとの輝度レベル（基準の画像補正関数Ｌ１０の輝度レベル）よりも低下させる中・高輝度関数部分Ｌ１２を作成するものである。具体的には、平均輝度が高くなるのに応じてＤＣシフト量を大きくし、映像全体を暗いほうへシフトさせるようにして中・高輝度関数部分Ｌ１２を作成するようになっている。
【００３３】
黒レベル補正関数生成回路２１３は、例えば図３に示したように、ＤＣ転送率補正回路２１における画像補正関数（例えば、図３中の画像補正関数Ｌ１４）のうち、低輝度領域の輝度信号をもとの輝度レベルからほぼ維持しつつ、最低輝度点Ｐ０と中・高輝度関数部分Ｌ１２との間を接続点Ｐ１によって連続的に繋ぐ部分である低輝度関数部分（黒レベル補正関数）Ｌ１１を作成するものである。この低輝度関数部分Ｌ１１は、例えば図３では、最低輝度点Ｐ０と中・高輝度関数部分Ｌ１２との間を、所定の変化率（傾きＫ１）の直線で繋ぐものとなっている。ここで、このような低輝度関数部分Ｌ１１の作成方法としては、以下のような２つの方法が挙げられる。
【００３４】
まず、１つ目の方法としては、例えば図４（Ａ）に示したように、最低輝度点Ｐ０を通るゼロ以外の所定の傾きの直線Ｌ１１０を予め決めておき、この直線Ｌ１１０と中・高輝度関数部分（例えば、中・高輝度関数部分Ｌ１２Ａ，Ｌ１２Ｂ）との交点を、中・高輝度関数部分との接続点（例えば、接続点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ）とするものである。すなわち、中・高輝度関数部分のＤＣ変動量によらず、直線Ｌ１１０に沿った接続点によって、中・高輝度関数部分との間を一定の傾きで連続的に繋ぐものである。
【００３５】
また、２つ目の方法としては、例えば図４（Ｂ）に示したように、所定の出力輝度Ｙｔ１２を予め決めておき、中・高輝度関数部分（例えば、中・高輝度関数部分Ｌ１２Ｃ，Ｌ１２Ｄ）においてこの出力輝度Ｙt12となる点を、中・高輝度関数部分との接続点（例えば、接続点Ｐ１Ｃ，Ｐ１Ｄ）とするものである。すなわち、この低輝度関数部分Ｌ１１Ｃ，Ｌ１１Ｄでは、中・高輝度関数部分のＤＣ変動量に応じて、直線の傾きが変化する（例えば、傾きＫ１Ｃ，Ｋ１Ｄ）ようになっている。この場合の直線の傾きＫは、低輝度関数部分が以下の式（１）で表されると共に中・高輝度関数部分が式（２）で表され、両関数の交点（接続点）の出力輝度がＹｔ１２であることから、以下の式（３）のようにして表される。つまり、中・高輝度関数部分のＤＣ変動量が大きくなって式（３）中のαの値が大きくなるのに応じて、直線の傾きＫが小さくなるようになっている。
Ｙout11＝Ｙin−α         ……（１）
Ｙout11＝Ｋ×Ｙin         ……（２）
Ｋ＝Ｙt12／（Ｙt12＋α）  ……（３）
【００３６】
なお、このようにして黒レベル補正関数生成回路２１３によって生成された低輝度関数部分Ｌ１１は、補正関数決定回路２１４へ出力される。
【００３７】
図２の説明に戻り、補正関数決定回路２１４は、ＤＣシフト回路２１２によって作成された中・高輝度関数部分Ｌ１２と、黒レベル補正関数生成回路２１３によって生成された低輝度関数部分Ｌ１１とに基づいて、これらの関数部分を含む画像補正関数（例えば、図３中の画像補正関数Ｌ１４）を決定するものである。
【００３８】
また、補正実行部２１５は、補正関数決定回路２１４によって決定された画像補正関数に基づいて、スイッチ１４からの輝度信号Ｙinに対して実際に補正を行うものである。このようにして補正された輝度信号は、出力輝度信号Ｙout11として黒レベル調整部２２へ出力される。
【００３９】
図１の説明に戻り、黒レベル調整部２２は、入力された輝度信号Ｙout11に基づいて画像フレーム内の低輝度レベルの領域（最黒レベルの領域）を検出し、この最黒レベルの領域がある面積範囲にあるときに、例えば図５に示したように、その最黒レベル領域の輝度信号を黒側に引っ張る（輝度レベルを下げる）ようにして、入力輝度信号Ｙout11を出力輝度信号Ｙout12へ補正するものである。このようにして黒レベル調整部２２では、表示映像内の黒レベルが引き立つような輝度信号の補正がなされ、補正された輝度信号は、出力輝度信号Ｙout12としてγ補正部２３へ出力される。
【００４０】
γ補正部２３は、入力された輝度信号Ｙout12に基づいて、例えば図６に示したような画像フレームごとの輝度信号のヒストグラム分布を検出すると共に、この輝度ヒストグラム分布に基づいて例えば図７に示したように、入出力特性（γ特性）を適応的に変化させ（例えば、図中のγ特性Ｌ３０を、γ特性Ｌ３１，Ｌ３２へと変化させる）、そのγ特性に基づいて入力輝度信号Ｙout12を出力輝度信号Ｙout13へ補正するものである。このようにしてγ補正部２３では、検出された輝度ヒストグラム分布に応じてコントラストが向上するような輝度信号の補正がなされ、補正された輝度信号は、出力輝度信号Ｙout13として、画像処理部３へ出力される。
【００４１】
遅延回路１５は、スイッチ１４から出力される色差信号Ｕin，Ｖinに対して遅延をかけ、輝度信号補正部２から出力される補正後の輝度信号Ｙout13との間で同期をとって、画像処理回路３へ出力するものである。
【００４２】
画像処理回路３は、輝度信号補正部２から出力される補正後の輝度信号Ｙout13、およびスイッチ１４から出力されて遅延回路１５を介したＵＶ信号（Ｕout１，Ｖout１）に対し、例えばシャープネス処理などの所定の画像処理を施すものである。なお、このようにして画像処理後のＹＵＶ信号（Ｙout２，Ｕout２，Ｖout２）は、マトリクス回路４１へ出力される。
【００４３】
マトリクス回路４１は、画像処理回路３によって画像処理後のＹＵＶ信号（Ｙout２，Ｕout２，Ｖout２）をＲＧＢ信号に再生すると共に、再生されたＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）をドライバ４２へ出力するものである。
【００４４】
ドライバ４２は、マトリクス回路４１から出力されるＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に基づいてディスプレイ５に対する駆動信号を生成し、この駆動信号をディスプレイ５へ出力するものである。
【００４５】
ディスプレイ５は、ドライバ４２から出力される駆動信号に応じて、輝度信号補正部２によって輝度信号の補正がなされると共に画像処理回路３によって画像処理後のＹＵＶ信号（Ｙout２，Ｕout２，Ｖout２）に基づく画像表示を行うものである。このディスプレイ５は、どのような種類のディスプレイデバイスであってもよく、例えばＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）５１や、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５２、図示しないＰＤＰ（Plasma Display Panel）等が用いられる。
【００４６】
ここで、ＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）が、本発明における「入力画像データ」の一具体例に対応する。また、ＤＣ伝送率補正部２１が本発明における「画像補正回路」の一具体例に対応し、ＡＰＬ検出回路２１１が本発明における「輝度検出手段」の一具体例に対応し、ＤＣシフト回路２１２、黒レベル補正関数生成回路２１３、補正関数決定回路２１４および補正実行回路２１５が本発明における「画像補正手段」の一具体例に対応する。また、ＤＣシフト回路２１２、黒レベル補正関数生成回路２１３および補正関数決定回路２１４が本発明における「関数決定手段」の一具体例に対応し、補正実行回路２１５が本発明における「補正実行手段」の一具体例に対応する。
【００４７】
次に、本実施の形態の画像表示装置の動作について説明する。
【００４８】
まず、この画像表示装置へ入力される画像信号が、ＹＵＶ信号に復調される。具体的には、ＴＶからのテレビ信号は、チューナ１１で復調されてコンポジット信号となり、ＶＣＲやＤＶＤ１からは、コンポジット信号が直接、画像表示装置へ入力される。そしてこれらコンポジット信号は、Ｙ／Ｃ分離回路１２において、輝度信号Ｙ１と色信号Ｃ１とに分離され、クロマデコーダ１３において、ＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）にデコードされる。一方、ＤＶＤ２からは、ＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２）が直接、画像表示装置へ入力される。
【００４９】
次いで、スイッチ１４において、これらＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）とＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２）とのうち、一方のＹＵＶ信号が選択され、ＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）として出力される。そして、このＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうち、輝度信号Ｙinは輝度信号補正部２へ出力される一方、色差信号Ｕin，Ｖinは、それぞれ遅延回路１５へ出力される。
【００５０】
ここで、輝度信号補正部２では、入力される輝度信号Ｙinに基づいて、以下のような輝度信号の補正動作がなされる。
【００５１】
すなわち、まずＤＣ伝送率補正部２１では、ＡＰＬ検出回路２１１によって、入力された輝度信号Ｙinに基づいて画像フレームごとに平均輝度が検出され、ＤＣシフト回路２１２において、検出された平均輝度に応じて中・高輝度領域での輝度レベルを低下させる中・高輝度関数部分Ｌ１２が作成される。一方、黒レベル補正関数生成回路２１３では、低輝度領域の輝度信号をほぼ維持しつつ、最低輝度点Ｐ０と中・高輝度関数部分Ｌ１２との間を接続点Ｐ１によって連続的に繋ぐ部分である低輝度関数部分Ｌ１１が作成される。そして補正関数決定回路２１４によって、これら中・高輝度関数部分Ｌ１２および低輝度関数部分Ｌ１１を含む画像補正関数が決定され、補正実行部２１５において、決定されたこの画像補正関数に基づいて、スイッチ１４からの輝度信号Ｙinに対して補正がなされる。
【００５２】
ここで、この決定された画像補正関数は、上記のように中・高輝度領域での入力輝度信号が平均輝度に応じて低下すると共に低輝度領域ではほぼそのまま維持されるようにして作成されるため（図３の中・高輝度関数部分Ｌ１２および低輝度関数部分Ｌ１１参照）、中・高輝度領域においてＤＣレベル変換がなされる一方、変換後の輝度信号の低輝度領域において、階調変化がなくなってつぶれてしまうのが回避される。
【００５３】
次いで、黒レベル調整部２２では、輝度信号Ｙout11に基づいて画像フレーム内の最黒レベルの領域が検出されると共に、この最黒レベルの領域がある面積範囲にあるときに、その最黒レベル領域の輝度信号が黒側に引っ張られ（輝度レベルが下がる）、表示映像内の黒レベルが引き立つような輝度信号の補正がなされる。そしてγ補正部２３では、輝度信号Ｙout12に基づいて画像フレームごとの輝度ヒストグラム分布が検出されると共に、この輝度ヒストグラム分布に応じて適応的に変化された特性に基づき、コントラストが向上するような輝度信号の補正がなされる。このようにして補正された輝度信号は、出力輝度信号Ｙout13として、画像処理部３へ出力される。
【００５４】
一方、遅延回路１５では、色差信号Ｕin，Ｖinに対して遅延がかけられ、その結果、ゲイン生成部２から出力されるゲインデータＧoutとの間で、同期がとられる。
【００５５】
次いで、画像処理回路３では、輝度信号補正部２から出力された補正後の輝度信号Ｙout13、およびスイッチ１４から出力されて遅延回路１５を介したＵＶ信号（Ｕout１，Ｖout１）に対し、例えばシャープネス処理などの所定の画像処理が施される。
【００５６】
次いで、マトリクス回路４１では、画像処理後のＹＵＶ信号（Ｙout２，Ｕout２，Ｖout２）がＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に再生され、ドライバ４２では、このＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に基づいて駆動信号が生成され、この駆動信号に基づいて、ディスプレイ５に、画像が表示される。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、ＤＣ転送率補正部２１において、低輝度領域での輝度信号レベルをほぼそのまま維持しつつ、ＡＰＬ検出回路２１１によって検出された平均輝度に応じて中・高輝度領域での輝度信号レベルを低下させるようにしたので、中・高輝度領域において従来と同様にＤＣレベル変換を行ったとしても、変換後の低輝度領域において階調変化がなくなってつぶれてしまうのを回避することができる。よって、低輝度領域の階調変化を確実に表現できるようにし、表示画質を向上させることが可能となる。
【００５８】
また、例えば図３，図４（Ａ），図４（Ｂ）に示したように、低輝度関数部分を、最低輝度点Ｐ０と中・高輝度関数部分との間を連続的に繋ぐ直線によって構成したので、これらの関数部分を含む画像補正関数を容易に作成することができる。よって、黒レベル補正関数生成回路２１３および補正関数決定部２１４の構成を簡易なものとし、回路規模を抑えることが可能となる。
【００５９】
さらに、補正関数決定回路２１４では、低輝度領域において、中・高輝度関数部分と低輝度関数部分のうち、値の小さいほう（低輝度関数部分）を選択して決定すればよいので、この観点からも、画像補正関数を容易に作成することが可能となる。
【００６０】
［変形例］
次に、上記第１の実施の形態の変形例について説明する。本変形例は、例えば図８に示した画像補正関数Ｌ１４Ｅのように、ＤＣ転送率補正部２１において、最低輝度点Ｐ０を通ると共にＤＣレベル変換前の画像補正関数Ｌ１０と形の等しい部分Ｌ１１Ａを含む低輝度関数部分を作成し、そのような低輝度関数部分を含む画像補正関数によって輝度信号の補正を行うようにしたものである。
【００６１】
具体的には、例えば図８では、低輝度関数部分Ｌ１１が、最低輝度点Ｐ０と画像補正関数Ｌ１０上の接続点Ｐ２０との間を繋ぐ直線部分Ｌ１１Ａと、この接続点Ｐ２０と中・高輝度関数部分Ｌ１２との間を接続点Ｐ２１によって接続する直線部分Ｌ１１Ｂとから構成されている。すなわち、上記第１の実施の形態の画像補正関数では、最低輝度点Ｐ０と中・高輝度関数部分との間が一定の傾きを持つ直線によって直接接続されていたのに対し、本変形例では、ＤＣレベル変換前の画像補正関数Ｌ１０と形に等しい部分Ｌ１１Ａを介して接続されている。
【００６２】
したがって、本変形例では、例えば図９に示した画像補正関数Ｌ１４のように、ＤＣ転送率補正部２１によって補正後の輝度信号Ｙout11が、低輝度領域において、その後さらに例えば画像補正関数Ｌ２４のように輝度レベルが低下するような場合であっても、階調変化がなくなってつぶれてしまうのが回避される。
【００６３】
よって、例えば図１０（Ａ）や図１０（Ｂ）にそれぞれ示した輝度信号補正部２Ａ，２Ｂように、ＤＣ転送率補正部２１の前段に黒レベル調整部２２が配置されたり、ＤＣ転送率補正部２１、黒レベル補正部２２およびγ補正部２３が並列に配置されたような場合であっても、上記のように階調変化がなくなってつぶれてしまうのが確実に回避される。
【００６４】
以上のように、本変形例では、ＤＣ転送率補正部２１において、最低輝度点Ｐ０を通ると共にＤＣレベル変換前の画像補正関数Ｌ１０と形の等しい部分Ｌ１１Ａを含む低輝度関数部分を作成し、そのような低輝度関数部分を含む画像補正関数によって輝度信号の補正を行うようにしたので、例えばＤＣ転送率補正後にさらに低輝度領域の輝度レベルが低下するような場合であっても、階調変化がなくなってつぶれてしまうのを確実に回避することができる。よって、上記第１の実施の形態における効果に加え、輝度信号補正部２の配置構成等によらず低輝度領域の階調変化をより確実に表現できるようにし、表示画質をより向上させることが可能となる。
【００６５】
また、直線部分Ｌ１１ＡについてはＤＣレベル変換前の画像補正関数Ｌ１０をそのまま使えばよいので、画像補正関数を容易に作成することができ、簡単に実現することが可能となる。
【００６６】
さらに、輝度信号補正部２の配置構成等によらないことから、様々な構成の輝度信号補正部に適用することができ、装置設計の自由度を向上させることが可能となる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の画像表示装置は、第１の実施の形態で説明した低輝度領域（黒レベル領域）での画像補正関数の調整に加え、高輝度領域（白レベル領域）においても画像補正関数の調整を行うようにしたものである。
【００６８】
図１１は、本実施の形態に係るＤＣ伝送率補正部２１Ａの回路構成を表すものである。このＤＣ伝送率補正部２１Ａは、第１の実施の形態で説明したＤＣ伝送率回路２１において、白レベル補正関数生成回路２１６をさらに加えた構成となっている。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６９】
白レベル補正関数生成回路２１６は、例えば図１２に示したように、ＤＣ転送率補正回路２１Ａにおける画像補正関数（例えば、図中の画像補正関数Ｌ１５）のうち、最高輝度点Ｐ４をもとの画像補正関数Ｌ１０のまま維持しつつ、この最高輝度点Ｐ４と中間輝度関数部分Ｌ１２との間を接続点Ｐ３によって連続的に繋ぐ部分である高輝度関数部分（白レベル補正関数）Ｌ１３を作成するものである。この高輝度関数部分Ｌ１３は、例えば図１２では、最高輝度点Ｐ４と中間輝度関数部分Ｌ１２との間を、所定の変化率（傾きＫ２）の直線で繋ぐものとなっている。
【００７０】
ここで、本実施の形態におけるＤＣシフト回路２１２、黒レベル補正関数生成回路２１３、白レベル補正関数生成回路２１６、補正関数決定回路２１４および補正実行回路２１５は、本発明における「画像補正手段」の一具体例に対応する。また、ＤＣシフト回路２１２、黒レベル補正関数生成回路２１３、白レベル補正関数生成回路２１６および補正関数決定回路２１４は、本発明における「関数決定手段」の一具体例に対応する。
【００７１】
このような画像補正関数の構成により本実施の形態のＤＣ転送率回路補正部２１Ａでは、中間輝度領域での輝度信号Ｙinの輝度レベルが、検出された平均輝度に応じて低下する一方、高輝度領域において、最高輝度点Ｐ４が維持される。よって、中間輝度領域においてＤＣレベル変換がなされる一方、変換後の輝度信号Ｙout11の高輝度領域において、輝度レベルが低下するのが回避される。
【００７２】
以上のように、本実施の形態では、高輝度領域において最高輝度点Ｐ４を維持しつつ、検出された平均輝度に応じて中間輝度領域での輝度信号Ｙinの輝度レベルを低下させるようにしたので、中間輝度領域においてＤＣレベル変換を行ったとしても、変換後の高輝度領域において輝度レベルが低下するのを回避することができる。よって、上記第１の実施の形態における低輝度領域の階調変化のつぶれを回避する効果に加え、高輝度領域の階調変化も確実に表現できるようにし、表示画質をより向上させることが可能となる。
【００７３】
また、例えば図１２に示したように、高輝度関数部分も、最高輝度点Ｐ４と中間輝度関数部分との間を連続的に繋ぐ直線によって構成したので、これらの関数部分を含む画像補正関数を容易に作成することができる。よって、白レベル補正関数生成回路２１６の構成も簡易なものとし、回路規模を抑えることが可能となる。
【００７４】
さらに、黒レベル補正関数生成回路２１３と白レベル補正関数生成回路２１６とを別々に設けるようにしたので、低輝度領域での画像補正関数の調整動作と高輝度領域での画像補正関数の調整動作を、それぞれ独立して行うことが可能となる。
【００７５】
なお、本実施の形態で説明した画像補正関数においても、例えば図１３に示した画像補正関数Ｌ１５Ａのように、第１の実施の形態の変形例（図８参照）と同様に、低輝度関数部分Ｌ１１が、最低輝度点Ｐ０を通ると共にＤＣレベル変換前の画像補正関数Ｌ１０と形の等しい部分Ｌ１１Ａを含むようにしてもよい。このように構成した場合、本実施の形態における効果に加え、輝度信号補正部の配置構成等によらず低輝度領域の階調変化をより確実に表現できるようにし、表示画質をさらに向上させることが可能となる。
【００７６】
以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００７７】
例えば、上記実施の形態では、低輝度領域（黒レベル領域）での画像補正関数の調整を行う場合（第１の実施の形態）と、これに加え高輝度領域（白レベル領域）での画像補正関数も調整する場合（第２の実施の形態）とについて説明したが、例えば図１４に示した画像補正関数Ｌ１５Ｂのように、高輝度領域（白レベル領域）での画像補正関数の調整だけを行うようにしてもよい。このように構成した場合も、中間輝度領域においてＤＣレベル変換を行いつつ、変換後の高輝度領域において輝度レベルが低下するのを回避することができる。よって、高輝度領域の階調変化を確実に表現できるようにし、表示画質をより向上させることが可能となる。
【００７８】
また、上記実施の形態では、低輝度関数部分や高輝度関数部分を全て一定の傾きをもつ直線で構成した場合で説明したが、低輝度領域での階調変化のつぶれや高輝度領域での輝度レベル低下を回避することができると共に中間輝度関数部分との間を連続的に繋ぐことができるのであれば、これらの関数部分を直線ではなく曲線で構成するようにしてもよい。
【００７９】
さらに、上記実施の形態では、輝度信号補正部２が、ＤＣ転送率補正部２１に加え、黒レベル調整部２２およびγ補正部２３を有する構成としたが、ＤＣ転送率補正部２１のみを有する構成としてもよく、また、これらに加え他の輝度信号補正回路を付加するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の全体構成を表す回路ブロック図である。
【図２】図１に示したＤＣ伝送率補正部の詳細構成を表す回路ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る画像補正関数の一例を表す特性図である。
【図４】黒レベル補正関数生成回路による関数生成動作の具体例を説明するための特性図である。
【図５】黒レベル調整部の動作を説明するための特性図である。
【図６】γ補正部において検出される輝度レベルのヒストグラム分布を表す特性図である。
【図７】γ補正部の動作を説明するための特性図である。
【図８】第１の実施の形態の変形例に係る画像補正関数の一例を表す特性図である。
【図９】図８に示した画像補正関数の特徴を説明するための特性図である。
【図１０】第１の実施の形態の変形例に係る輝度信号補正部の構成例を表す回路ブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るＤＣ転送率補正部の構成を表す回路ブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る画像補正関数の一例を表す特性図である。
【図１３】第２の実施の形態の変形例に係る画像補正関数の一例を表す特性図である。
【図１４】本発明の変形例に係る画像補正関数の一例を表す特性図である。
【図１５】従来の画像表示装置におけるＤＣ転送率補正について説明するための特性図である。
【符号の説明】
【００８１】
１１…チューナ、１２…Ｙ／Ｃ分離回路、１３…クロマデコーダ、１４…スイッチ、１５…遅延回路、２，２Ａ，２Ｂ…輝度信号補正部、２１…ＤＣ転送率補正部、２１１…ＡＰＬ検出回路、２１２…ＤＣシフト回路、２１３…黒レベル補正関数生成回路、２１４…補正関数決定回路、２１５…補正実行回路、２１６…白レベル補正関数生成回路、２２…黒レベル調整部、２３…γ補正部、３…画像処理回路、４１…マトリクス回路、４２…ドライバ、５…ディスプレイ、５１…ＣＲＴ、５２…ＬＣＤ、Ｙ１，Ｙ２，Ｙin，Ｙout１１，Ｙout１２，Ｙout１３，Ｙout２…輝度信号、Ｃ１…色信号、Ｕ１，Ｕ２，Ｕin，Ｕout１，Ｕout２，Ｖ１，Ｖ２，Ｖin，Ｖout１，Ｖout２…色差信号、Ｒout，Ｇout，Ｂout…ＲＧＢ信号、Ｌ１１，Ｌ１１Ａ〜Ｌ１１Ｅ…低輝度関数部分、Ｌ１２，Ｌ１２Ａ，Ｌ１２Ｂ…中・高輝度関数部分（中間輝度関数部分）、Ｌ１３…高輝度関数部分、Ｌ１０，Ｌ１４，Ｌ１４Ａ〜Ｌ１４Ｅ，Ｌ１５，Ｌ１５Ａ，Ｌ１５ＢＬ２４…画像補正関数、Ｐ０…最低輝度点、Ｐ４…最高輝度点。
【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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