(57)【要約】【課題】  本発明は、階調変換処理により照明装置側の液晶パネルに表示される画像の階調値が変更された場合でも、良好な階調性を維持して画像を表示することが可能な表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明における表示手段１００は、入力画像１８０の領域１８１に隣接し、領域１８１よりも階調値の低い領域１８２のうち、領域１８２に近接する所定の領域の画素の階調値を高くする処理を施して、表示画像Ａを生成する生成部１４０と、表示画像Ａの階調値を用いて、入力画像１８０の階調値を変換する処理を施して表示画像Ｂを生成する生成部１５０と、光を照射するバックライト１３０と、表示画像Ａに基づいて、バックライト１３０から照射された光を変調する液晶パネル１２１と、表示画像Ｂに基づいて、液晶パネル１２１で変調された光を更に変調する液晶パネル１２０と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2017076064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の第１領域に隣接し、前記第１領域よりも階調値の低い第２領域のうち、前記第１領域に近接する所定の領域の画素の階調値を高くする処理を施して、第１画像を生成する第１生成手段と、
前記第１画像の階調値を用いて、前記入力画像の階調値を変換する処理を施して、第２画像を生成する第２生成手段と、
光を照射する照明手段と、
前記第１画像に基づいて、前記照明手段から照射された光を変調する第１変調手段と、
前記第２画像に基づいて、前記第１変調手段で変調された光を更に変調する第２変調手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第２生成手段は、前記第１画像がとり得る最大の階調値と前記第１画像の階調値との比、および前記入力画像の階調値を用いて、前記第２画像の階調値を決定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１生成手段は、前記入力画像の各画素を含む参照範囲に含まれる複数の画素の階調値を用いて、当該画素の階調値を変換し、
当該画素の階調値が低いほど、当該画素の階調変換に用いられる前記参照範囲は、小さくなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１生成手段は、前記入力画像の各画素の階調値を、当該画素を含む参照範囲に含まれる複数の画素の階調値の平均値に変換することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１生成手段は、前記入力画像の各画素の階調値が０である場合に、当該画素を中心とした第１参照範囲に含まれる画素の階調値を用いて、対応する前記第１画像の画素の階調値を変換し、
前記入力画像の各画素の階調値が０でない場合に、当該画素を中心とした前記第１参照範囲よりも広い第２参照範囲に含まれる画素の階調値を用いて、対応する前記第１画像の画素の階調値を変換することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記入力画像の各画素の階調値が０であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記第１生成手段は、
前記入力画像の各画素の階調値に対して、前記第１参照範囲に含まれる画素の階調値を用いて階調変換処理を施す第１処理手段と、
前記入力画像の各画素の階調値に対して、前記第２参照範囲に含まれる画素の階調値を用いて階調変換処理を施す第２処理手段と、
前記判定手段により階調値が０であると判定された画素に対して、前記第１処理手段による階調変換処理の結果を、対応する前記第１画像の画素として選択し、
前記判定手段により階調値が０でないと判定された画素に対して、前記第２処理手段による階調変換処理の結果を、対応する前記第１画像の画素として選択する選択手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１参照範囲は、前記第１生成手段が階調変換処理を施す画素と、当該画素に隣接する８個の画素とからなることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記入力画像の各画素の階調値が所定の閾値以下である場合に、当該画素の階調値を０に変更し、前記入力画像の各画素の階調値が前記所定の閾値よりも大きい場合に、当該画素の階調値を所定の値に変更する変換手段を備え、
前記第１生成手段は、前記変換手段に変換された前記入力画像の画素の階調値を変換する処理を施すことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１生成手段は、前記第１生成手段が階調変換処理を施す注目画素と、当該画素に隣接する８個の画素とを用いて、前記注目画素の階調値を変換する処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１変調手段と前記第２変調手段とは、個別に光の透過率を制御することができる複数の画素を有し、
前記第２変調手段は、前記複数の画素のそれぞれが有する赤色の副画素、緑色の副画素、および青色の副画素に対して、個別に光の透過率を設定することが可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記入力画像は、前記副画素ごとに対応する階調値を有する画像であり、
前記第１生成手段は、前記入力画像の各画素の階調値を、当該画素に含まれる副画素の階調値うち、もっとも大きい階調値に変換し、
前記変換された前記入力画像の画素の階調値を変換する処理を施すことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１変調手段は、液晶パネルであり、
前記第２変調手段は、液晶パネルであることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
入力画像の第１領域に隣接する前記第１領域よりも階調値の低い第２領域のうち、前記第１領域に近接する領域の画素の階調値を高くする階調変換処理を施して、第１画像を生成する階調変換工程と、
前記入力画像の階調値と前記第１画像の階調値とを用いて、当該画素に対応する第２画像の画素の階調値を決定し、前記第２画像を生成する決定工程と、
照明手段から照射された光を変調する第１変調手段に前記第１画像を出力する第１出力工程と、
前記第１変調手段で変調された光を更に変調する第２変調手段に前記第２画像を出力する第２出力工程と
を備えることを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の表示装置の制御方法の各工程をコンピュータが実行することが可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型の表示パネルを備えた表示装置及び表示装置の制御方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型の液晶パネルを用いた表示装置のコントラストを向上させる技術として、照明装置に対して、２枚の液晶パネルを重ね合わせて配置する技術がある。特許文献１には、照明装置側に配置された液晶パネルに表示する画像の一部の領域の階調を高めるスムージング処理を施すことで、視線方向に依存する画素の輝度変動を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９１２６９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、上述した従来の技術では、照明装置側の液晶パネルに表示される画像にスムージング処理が施されることにより、正面から見た場合に、表示装置に表示される画像が入力画像と異なる画像に見えてしまう場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、階調変換処理により照明装置側の液晶パネルに表示される画像の階調値が変更された場合でも、良好な階調性を維持して画像を表示することが可能な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】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の表示装置は、入力画像の第１領域に隣接し、前記第１領域よりも階調値の低い第２領域のうち、前記第１領域に近接する所定の領域の画素の階調値を高くする処理を施して、第１画像を生成する第１処理手段と、前記第１画像の階調値を用いて、前記入力画像の階調値を変換する処理を施して第２画像を生成する第２処理手段と、光を照射する照明手段と、前記第１画像に基づいて、前記照明手段から照射された光を変調する第１変調手段と、前記第２画像に基づいて、前記第１変調手段で変調された光を更に変調し、画像を出力する第２変調手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の表示装置の制御方法は、入力画像の第１領域に隣接する前記第１領域よりも階調値の低い第２領域のうち、前記第１領域に近接する領域の画素の階調値を高くする階調変換処理を施して、第１画像を生成する階調変換工程と、前記入力画像の階調値と前記第１画像の階調値とを用いて、当該画素に対応する第２画像の画素の階調値を決定し、前記第２画像を生成する決定工程と、照明手段から照射された光を変調する第１変調手段に前記第１画像を出力する第１出力工程と、前記第１変調手段で変調された光を更に変調する第２変調手段に前記第２画像を出力する第２出力工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の画像処理装置によれば、入力画像に対して階調変換処理により階調値が変更された第１画像が照明装置側の液晶パネルに表示された場合に、第１画像の階調値に応じて入力画像の階調値を変更した第２画像を正面側の液晶パネルに表示する。
【０００９】
従って、階調変換処理により照明装置側の液晶パネルに表示される画像の階調値が変更された場合でも、良好な階調性を維持して画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施例における表示装置１００の機能ブロックを示すブロック図である。
【図２】第１の実施例における表示装置１００の構成を示す概略図である。
【図３】液晶パネル１２０、１２１の画素の構成を示す概略図である。
【図４】第１の実施例における入力画像１８０をしめした模式図である。
【図５】ＭａｘＲＧＢ変換部１４１における輝度画像の生成処理を示した模式図である。
【図６】スムージング処理部１４２における表示画像Ａの生成処理を示した模式図である。
【図７】図４に示した入力画像１８０の領域Ａに対応する表示画像Ｂの領域を拡大して示した模式図である。
【図８】入力された階調値と、液晶パネル１２０、１２１の透過率の関係を示す模式図である。
【図９】第１の実施例の記述に基づいて液晶パネル１２０、１２１に画像を表示した際のそれぞれの画素の透過率を示した模式図である。
【図１０】第２の実施例における表示装置２００の機能ブロックを示すブロック図である。
【図１１】第２の実施例における入力画像２８０を示した模式図である。
【図１２】図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応する前処理画像およびスムージング画像の領域を拡大して示した模式図である。
【図１３】図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応する輝度画像および拡張画像の領域を拡大して示した模式図である。
【図１４】図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応する表示画像Ａ２の領域を拡大した模式図である。
【図１５】第２の実施例の記述に基づいて液晶パネル２２０、２２１に画像を表示した際のそれぞれの画素の透過率を示した模式図である。
【図１６】第２の実施例における表示装置２００の機能ブロックを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下に例示する実施例によって限定されるものではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明に必須とは限らない。本明細書および図面に記載の内容は例示であって、本発明を制限するものと見なすべきではない。本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施例の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
【００１２】
（第１の実施例）
図１は、第１の実施例における表示装置１００の機能ブロックを示すブロック図である。表示装置１００は、画像入力部１１０、液晶パネル１２０、液晶パネル１２１、バックライト１３０、生成部１４０、生成部１５０、制御部１６０およびメモリ１７０を備える。
【００１３】
画像入力部１１０は、表示装置１００に表示する入力画像を生成部１４０、および生成部１５０に出力する。入力画像は、複数の画素それぞれに対して、赤色（Ｒｅｄ、Ｒ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ、Ｇ）、青色（Ｂｌｕｅ、Ｂ）それぞれの階調値を８ビットの情報で表わした画像データである。表示装置１００内部の非図示の記憶部に保存された複数の画像からユーザにより選択された画像や、表示装置１００の外部から入力された画像等である。
【００１４】
液晶パネル１２０および１２１は、それぞれ個別に透過率を制御可能な、複数の液晶素子を有する透過型の表示パネルである。液晶パネル１２０、１２１は、それぞれ入射された光を空間的に変調する変調装置である。
【００１５】
図２は、第１の実施例における液晶パネル１２０、液晶パネル１２１、およびバックライト１３０の位置を示す表示装置１００の分解斜視図である。バックライト１３０の前面側に、液晶パネル１２１が配置される。液晶パネル１２１の前面側に、液晶パネル１２０が配置される。言い換えると、液晶パネル１２１は、バックライト１３０と液晶パネル１２０との間に配置されるとも言える。
【００１６】
バックライト１３０から、液晶パネル１２１に照射された光は、液晶パネル１２１によって変調される。また、液晶パネル１２１により変調された光は、液晶パネル１２０によって更に変調される。液晶パネル１２０、１２１によって、光を変調することによって、画像の暗い領域においても液晶パネルの光のもれの影響を低減することが可能となる。
【００１７】
図３（ａ）は、液晶パネル１２０の画素の構成を示す概略図である。液晶パネル１２０は、水平方向に１９２０個、垂直方向に１０８０個の計１９２０×１０８０個のマトリクス状に配置された画素を備える。液晶パネル１２０の有する画素は上述の個数に限らず、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは任意の整数）であってもよい。また、液晶パネル１２０の各画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した３つの副画素を有しており、副画素ごとに光の透過率を制御することが可能である。副画素は、それぞれ対応する色のカラーフィルターを備え、対応する色の光の透過率を制御する。液晶パネル１２０は、液晶パネル１２０に入力された画像のＲＧＢの階調値に応じて、副画素ごとに光の透過率を制御する。
【００１８】
図３（ｂ）は、液晶パネル１２１の画素の構成を示す概略図である。液晶パネル１２１は、液晶パネル１２０と同様に、水平方向に１９２０個、垂直方向に１０８０個の計１９２０×１０８０個のマトリクス状に配置された画素を備える。液晶パネル１２０の有する画素は上述の個数に限らず、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは任意の整数）であってもよい。液晶パネル１２１の画素は、各画素ごとに光の透過率を制御することが可能である。液晶パネル１２１は、液晶パネル１２１に入力された画像に応じて、画素ごとに光の透過率を制御する。
【００１９】
バックライト１３０は、光を発生させる光源と、光源から発生した光を液晶パネル１２１に照射させる光学ユニット、光源を制御する制御回路等を備える照明装置である。光源はＬｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）光源や、レーザー光源、蛍光管等である。光源の発光量は、液晶パネル１２１に対して一律に制御される。なお、光源の発光量は、入力画像の階調値に応じて、バックライト１３０の複数の領域ごとに個別に制御することも可能である。バックライト１３０が液晶パネル１２１に照射した光は、液晶パネル１２１に照射される。
【００２０】
生成部１４０は、入力画像の階調を変換して表示画像Ａを生成し、液晶パネル１２１と生成部１５０とに出力する。生成部１４０は、ＭａｘＲＧＢ変換部１４１、スムージング処理部１４２を備える。ＭａｘＲＧＢ変換部１４１は、入力画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂの階調値のうち、もっとも大きい階調値を当該画素の階調値とする。ＭａｘＲＧＢ変換部１４１により、入力画像は各画素に対して１つの階調値を有する輝度画像に変換される。ＭＡｘＲＧＢ変換部１４１は、輝度画像をスムージング処理部１４２に出力する。
【００２１】
スムージング処理部１４２は、輝度画像に対してスムージング処理を施す。具体的には、はじめに、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした５×５画素の領域に含まれる複数の画素の階調値のうち、最大のものに置き換え、前処理画像を生成する。次に、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした５×５画素の領域に含まれる複数の画素の階調値の平均値に置き換え、表示画像Ａを生成する。スムージング処理部１４２は、表示画像Ａを生成部１５０と、液晶パネル１２１とに出力する。
【００２２】
なお、本実施例では参照領域を５×５画素の領域としたが、参照領域の大きさはこれに限らない。但し、前処理画像の生成と、表示画像Ａの生成とにおいて、参照領域の大きさは同一であることが望ましい。
【００２３】
生成部１５０は、表示画像Ａと入力画像とに基づいて、表示画像Ｂを生成し、液晶パネル１２０に出力する。具体的には、入力画像の各画素のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの階調値に、当該画素に対応する表示画像Ａの画素の階調値と表示画像Ａが取り得る階調値の最大値との比を乗算して、当該画素に対応する表示画像Ｂの画素の階調値とする。式１は、入力画像のある画素の階調値（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）と、対応する表示画像Ｂの画素の階調値（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）との関係を示した式である。ここでＫは、対応する表示画像Ａの画素の階調値である。入力画像の階調値が８ビットで表現されることから、表示画像Ａの画素の取り得る最大値は、２５５である。
【００２４】
【数１】
2017076064.tif 000003
【００２５】
制御部１６０は、表示装置１００の各機能ブロックを制御する。本実施例において、制御部１６０はコンピュータである。メモリ１７０に記憶されたプログラムを実行することにより、表示装置１００の各機能ブロックの動作を制御する。制御部１６０は、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）もしくはＭｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＭＰＵ）である。記憶部は不揮発性の記憶媒体等である。
【００２６】
メモリ１７０は、各機能ブロックの制御のために、制御部１６０が実行することが可能なプログラムや、パラメータを記憶する記憶媒体である。メモリ１７０は、不揮発性の記憶媒体等、種類を問わない。
【００２７】
以下、第１の実施例の表示装置１００の動作について、詳細に説明する。図４は、第１の実施例における入力画像１８０を示した模式図である。入力画像１８０は、領域１８１と領域１８２とを有する。領域１８１に含まれる各画素のＲ、Ｇ、Ｂの階調値は２５５であり、領域１８２に含まれる各画素のＲ、Ｇ、Ｂの階調値は２０である。つまり入力画像１８０は、左右に、白画像を表示する領域１８１と灰画像を表示する領域１８２に分割されるともいえる。入力画像１８０は、画像入力部１１０から、生成部１４０と生成部１５０とに出力される。
【００２８】
図５は、ＭａｘＲＧＢ変換部１４１における輝度画像の生成処理を示した模式図である。図５（ａ）は、図４の領域Ａを拡大して示した模式図である。領域Ａは、水平方向に８個、垂直方向に５個の計８×５個の画素を有する。図中のＸＸ直線が、領域１８１と領域１８２との境界となる。入力画像の各画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに対して階調値が設定される。ＭａｘＲＧＢ変換部１４１は、入力画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂの階調値のうち、最大の階調値を用いて、当該画素に対応する輝度画像の画素の階調値とする。
【００２９】
図５（ｂ）は、図４に示した入力画像１８０の領域Ａに対応する輝度画像の領域を拡大して示した模式図である。輝度画像の各画素は、対応する入力画像の画素のＲ、Ｇ、Ｂの階調値のうち、最大の階調値である。ＭａｘＲＧＢ変換部１４１は、輝度画像をスムージング処理部１４２に出力する。
【００３０】
図６は、スムージング処理部１４２における表示画像Ａの生成処理を示した模式図である。図６（ａ）は、図４に示した入力画像１８０の領域Ａに対応する前処理画像の領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部１４２は、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした５×５画素の参照領域に含まれる画素の階調値のうち、最大の階調値に変換し、前処理画像を生成する。階調値を変換した結果、図６（ａ）に示すように、領域１８２の画素のうち、領域１８１に近接した画素の階調値が、領域１８１の画素の階調値に変換される。
【００３１】
図６（ｂ）は、図４に示した入力画像１８０の領域Ａに対応する表示画像Ａの領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部１４２は、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした５×５画素の参照領域に含まれる画素の階調値の平均値に変換し、表示画像Ａを生成する。
【００３２】
階調値を変換した結果、図６（ｂ）に示すように、領域１８２の画素のうち、領域１８１に近接した領域に含まれる画素の階調値が高められる。言い換えると、領域１８２と領域１８１との階調値の段差が、なめらかに連続して変化するように、階調値が変換されるとも言える。スムージング処理部１４２は、生成された表示画像Ａを、液晶パネル１２１と生成部１５０とに出力する。
【００３３】
生成部１５０は、表示画像Ａを用いて、入力画像を変換して表示画像Ｂを生成する。生成部１５０は、入力画像の各画素の階調値を、対応する表示画像Ａの画素の階調値と式１とに基づいて変換して表示画像Ｂを生成する。図７は、図４に示した入力画像１８０の領域Ａに対応する表示画像Ｂの領域を拡大して示した模式図である。生成部１５０は、入力画像の各画素の階調値に対して、対応する表示画像Ａの画素の階調値と表示画像Ａの取り得る最大の階調値との比を乗算し、表示画像Ｂの各画素の階調値を決定する。生成部１５０は、表示画像Ｂを液晶パネル１２０に出力する。
【００３４】
液晶パネル１２０は表示画像Ｂに基づいて、液晶パネル１２０の各画素のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応する副画素の透過率を制御する。液晶パネル１２１は表示画像Ａに基づいて、液晶パネル１２１の各画素の透過率を制御する。図８は、入力された階調値と、液晶パネル１２０、１２１の各副画素の透過率の関係を示す模式図である。透過率は、入力階調値の最大値（２５５）における透過率に対する比率として記述する。透過率は、入力階調値０でＴ０となり、入力階調値の増加に応じて線形に上昇する。Ｔ０は、液晶パネルの特性により決定される値である。第１の実施例においてＴ０は０．０５であるとする。従って、入力階調値と透過率との関係は、（透過率）＝２５５／（１−０．０５）×（階調値）＋０．０５である。
【００３５】
図９（ａ）は、表示画像Ａを液晶パネル１２１に表示し、表示画像Ｂを液晶パネル１２０に表示した際に各画素を通過する光の様子を示した模式図である。第１の実施例において、液晶パネル１２０の画素の各副画素の階調値は共通であるので、画素ごとに透過率を示す。バックライト１３０から照射された光は、図中の矢印で示すように、液晶パネル１２１の画素を通過し、さらに液晶パネル１２０の画素を通過して、液晶パネル１２０の前面のユーザに到達する。
【００３６】
領域１８１を正面から見た場合（Ｐ１）、バックライト１３０から照射された光は、矢印Ｌ１で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ１での透過率は、液晶パネル１２１側の透過率１．００と、液晶パネル１２０側の透過率１．００との乗算した値となり、１．００となる。
【００３７】
また、領域１８２のうち領域１８１から離れた領域を正面から見た場合（Ｐ２）、バックライト１３０から照射された光は、矢印Ｌ２で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ２での透過率は、液晶パネル１２１側の透過率０．１２と、液晶パネル１２０側の透過率１．００との乗算した値となり、０．１２となる。
【００３８】
また、領域１８１のうち、領域１８１と領域１８２の境界近傍を斜めから見た場合（Ｐ４）、バックライト１３０から照射された光は、矢印Ｌ４で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ４での透過率は、液晶パネル１２１側の透過率０．８９と、液晶パネル１２０側の透過率１．００との乗算した値となり、０．８９となる。したがって、境界近傍の明るい画素を見る位置をＰ１からＰ４に変更した場合においても、ユーザが視認する輝度の変動が抑制される。
【００３９】
領域１８２のうち領域１８１に近接する領域を正面から見た場合（Ｐ３）、バックライト１３０から照射された光は、矢印Ｌ３で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ３での透過率は、液晶パネル１２１側の透過率０．６５と、液晶パネル１２０側の透過率０．１７との乗算した値となり、０．１１となる。したがって、領域１８２を正面から見た場合に、領域１８１との距離に依らず透過率が同等程度となる。
【００４０】
図９（ｂ）は、液晶パネル１２０の各画素の透過率を入力画像に基づいて制御した場合の、液晶パネル１２０、１２１それぞれの画素の透過率を示した比較図である。図９（ｂ）において、領域１８１を正面から見た場合（Ｐ１）、および領域１８１のうち、領域１８１と領域１８２の境界近傍を斜めから見た場合（Ｐ４）、のユーザが視認する輝度は、図９（ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００４１】
領域１８２のうち領域１８１から離れた領域を正面から見た場合（Ｐ２）、バックライト１３０から照射された光は、矢印Ｌ１２で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ２での透過率は、液晶パネル１２１側の透過率０．１２と、液晶パネル１２０側の透過率０．１２との乗算した値となり、０．０１となる。
【００４２】
また、領域１８２のうち領域１８１に近接する領域を正面から見た場合（Ｐ３）、バックライト１３０から照射された光は、矢印Ｌ１３で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ１３での透過率は、液晶パネル１２１側の透過率０．６５と、液晶パネル１２０側の透過率０．１２との乗算した値となり、０．０８となる。したがって、ユーザは同一の輝度が表示された領域１８２を正面から見ているにもかかわらず、領域１８１近傍で、輝度が変化しているように感じてしまう。
【００４３】
第１の実施例に記載の表示装置１００によれば、入力画像にスムージング処理を施した画像をバックライト側の液晶パネルに表示し、バックライト側の液晶パネルに表示した画像に基づいて入力画像を変換した画像を、ユーザ側の液晶パネルに表示する。したがって、視線方向の変化による輝度変更を抑制しつつ、階調変換処理による階調性の変動を抑制し、良好な階調性を維持して入力画像に基づいた画像を表示することが可能となる。
【００４４】
なお、本実施例において、光を変調する手段をそれぞれ液晶パネルとしたが、透過型の表示パネルであれば液晶パネルに限らない。透過率を変更する手段として液晶素子ではなくＭｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）シャッターを用いた透過型の表示パネルであってもよい。また、照明装置と、照明装置側の表示パネルとは、有機ＥＬ素子を用いた自発光側の表示パネルとすることも可能である。
【００４５】
なお、本実施例において、スムージング処理部１４２は、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素中心とした参照範囲に含まれる画素の階調値の平均値に変換して表示画像Ａを生成するとしたが、変換方法はこれに限られない。平均値でなく、二乗平均値を用いて表示画像Ａを生成することも可能である。また、参照範囲に含まれる画素の階調値のうち最大の階調値（ＤＭａｘ）と、最小の階調値（Ｄｍｉｎ）と、参照範囲に含まれる画素の階調値の平均値（Ｄａｖｇ）を用いて、表示画像Ａの画素の階調値を決定することも可能である。
【００４６】
（第２の実施例）
図１０は、第２の実施例における表示装置２００の機能ブロックを示すブロック図である。第１の実施例と同名の機能ブロックは、生成部２４０を除いて同一の機能を発揮するため、説明を省略する。生成部２４０は、ＭａｘＲＧＢ変換部２４１、スムージング処理部２４２、拡張処理部２４３、黒画素判定部２４４、および選択部２４５を備える。
【００４７】
ＭａｘＲＧＢ変換部２４１は、第１の実施例との同名の機能ブロックと同様の処理を入力画像に施し、輝度画像を生成する。ＭａｘＲＧＢ変換部２４１は、輝度画像をスムージング処理部２４２と、拡張処理部２４３とに出力する。スムージング処理部２４２は、第１の実施例との同名の機能ブロックと同様の処理を、輝度画像に対して施し、スムージング画像を生成する。スムージング処理部２４２は、スムージング画像を選択部２４５に出力する。
【００４８】
拡張処理部２４３は、ＭａｘＲＧＢ変換部２４１から出力された輝度画像を取得し、拡張処理を施す。具体的には、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした３×３画素の参照範囲に含まれる画素の階調値のうち最大の階調値に変換し、拡張画像を生成する。言い換えると、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素に隣接する画素の階調値のうち最大の階調値に変換して、拡張画像を生成するとも言える。拡張処理部２４３は、拡張画像を選択部２４５に出力する。
【００４９】
黒画素判定部２４４は、入力画像の各画素が有するＲ、Ｇ、Ｂの副画素の階調値が全て０であるか否かを判定する。黒画素判定部２４４は、入力画像の各画素ごとに判定結果を記録し、判定画像を生成する。第２の実施例において、黒画素判定部２４４は、入力画像の画素が有するＲ、Ｇ、Ｂの副画素の階調値が全て０であった場合に当該画素に０を入力し、それ以外の場合には当該画素に１を入力する。黒画素判定部２４４は、判定画像を選択部２４５に出力する。
【００５０】
なお、判定画像は、画像データでなくともよく、入力画像の各画素に対して、当該画素の副画素の階調値が全て０か否かを判定できる結果であればよい。例えば、入力画像の各画素のＸ座標、Ｙ座標と、判定結果を記述したデータを用いることも可能である。
【００５１】
選択部２４５は、各画素ごとに、判定画像の画素値に応じて、スムージング画像と拡張画像とのうちいずれかを選択し、表示画像Ａを生成する。具体的には、表示画像Ａの各画素に対して、判定画像の画素値が１であった場合、選択部２４５は、スムージング画像の対応する画素の階調値を選択する。また、判定画像の画素値が０であった場合、選択部２４５は、拡張画像の対応する画素を選択する。そして、選択部２４５は、選択した画素の画素値を、表示画像Ａの対応する画素の階調値とする。選択部２４５は生成した表示画像Ａを液晶パネル１２１と生成部２５０とに出力する。
【００５２】
以下、第２の実施例の表示装置２００の動作について、詳細に説明する。図１１は、第２の実施例における入力画像２８０を示した模式図である。入力画像２８０は、ＸＸ直線を境界として、領域２８１と領域２８２とを有する。領域２８１に含まれる各画素のＲ、Ｇ、Ｂの階調値は２５５であり、かつ、領域２８２に含まれる各画素のＲ、Ｇ、Ｂの階調値は０である。つまり入力画像２８０は、左右に、白画像を表示する領域２８１と黒画像を表示する領域２８２に分割される。入力画像２８０は、画像入力部２１０から、生成部２４０と生成部２５０とに出力される。
【００５３】
生成部２４０に入力された入力画像２８０は、ＭａｘＲＧＢ変換部２４１と、黒画素判定部２４４とに入力される。ＭａｘＲＧＢ変換部２４１は、入力画像２８０を輝度画像に変換する。ＭａｘＲＧＢ変換部２４１は、第１の実施例と同様に、入力画像２８０の各画素が有するＲ、Ｇ、Ｂの副画素の階調値のうち、最大の階調値を輝度画像における当該画素の階調値に変換する。第２の実施例では、輝度画像は、領域２８１に含まれる画素の階調値がすべて２５５であり、かつ領域２８２に含まれる画素の階調値は全て０となる。ＭａｘＲＧＢ変換部２４１は、輝度画像をスムージング処理部２４２と、拡張処理部２４３とに出力する。
【００５４】
スムージング処理部２４２は、第１の実施例と同様の変換処理を輝度画像に施してスムージング画像を生成する。図１２（ａ）は、図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応する前処理画像の領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部２４２は、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした５×５画素の参照領域に含まれる画素の階調値のうち、最大の階調値に変換し、前処理画像を生成する。階調値を変換した結果、図１２（ａ）に示すように、領域２８２の画素のうち、領域２８１に近接した画素の階調値が、領域２８１の画素の階調値に変換される。
【００５５】
図１２（ｂ）は、図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応するスムージング画像Ａの領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部１４２は、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした５×５画素の参照領域に含まれる画素の階調値の平均値に変換し、スムージング画像を生成する。
【００５６】
階調値を変換した結果、図１２（ｂ）に示すように、領域２８２の画素のうち、領域２８１に近接した領域に含まれる画素の階調値が高められる。言い換えると、領域２８２と領域２８１との階調値の段差が、なめらかに連続して変化するように、階調値が変換されるとも言える。スムージング処理部２４２は、生成されたスムージング画像を、選択部２４５に出力する。
【００５７】
拡張処理部２４３は、輝度画像の各画素の階調値を変換して、拡張画像を生成する。図１３（ａ）は、図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応する輝度画像の領域を拡大して示した模式図である。ＸＸ直線は領域２８１と領域２８２との境界である。図１３（ａ）の斜線で示した注目画素に対して、拡張処理部２４３は、注目画素を中心とした３×３の参照領域に含まれる画素の階調値のうち、最大の階調値を、注目画素の階調値とするように変換する。拡張処理部２４３は、輝度画像の全ての画素に対して、上述の処理を施して、拡張画像を生成する。
【００５８】
図１３（ｂ）は、図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応する拡張画像の領域を拡大して示した模式図である。拡張処理部２４３による階調変換処理によって、領域２８２の境界近傍の画素の階調値が高められる。拡張処理部２４３は、拡張画像を選択部２４５に出力する。拡張処理部２４３は、スムージング処理部２４２が５×５の範囲を参照範囲とすることに対して、３×３の範囲を参照範囲として、輝度画像に対して階調変換処理を施す点が異なる。
【００５９】
黒画素判定部２４４は、入力画像２８０の各画素に対して、黒画素か否かを判定し、判定画像を生成する。黒画素判定部２４４は、入力画像の各画素が有するＲ、Ｇ、Ｂの副画素の階調値が全て０であるか否かを判定する。
【００６０】
第２の実施例において、領域２８１に含まれる全ての副画素の階調値が２５５であることから、黒画素判定部２４４は、領域２８１に含まれる全ての画素に、対して黒画素でないことを意味する１を入力する。また、領域２８２に含まれる全ての副画素の階調値が０であることから、黒画素判定部２４４は、領域２８２に含まれる全ての画素に、黒画素であることを意味する０を入力する。黒画素判定部２４４は、判定画像を選択部２４５に出力する。
【００６１】
選択部２４５は、判定画像に基づいて、各画素に対してスムージング画像もしくは拡張画像を選択し、対応する画素の階調値を当該画素の階調値とした表示画像Ａ２を生成する。選択部２４５は、表示画像Ａ２のある画素に対応する判定画像の画素の値が１である場合に、対応するスムージング画像の画素の階調値を表示画像Ａ２のある画素の階調値とする。また、選択部２４５は、表示画像Ａ２のある画素に対応する判定画像の画素の値が０である場合に、対応する拡張画像の画素の階調値を表示画像Ａ２のある画素の階調値とする。
【００６２】
図１４は、図１１に示した入力画像２８０の領域Ｂに対応する表示画像Ａ２の領域を拡大した模式図である。判定画像の領域２８１に含まれる画素の値がすべて１であることから、表示画像Ａ２の領域２８１に含まれる画素に対して、スムージング画像の階調値が入力される。また、判定画像の領域２８２に含まれる画素の値がすべて１であることから、表示画像Ａ２の領域２８２に含まれる画素に対して、拡張画像の階調値が入力される。選択部２４５は、表示画像Ａ２を生成部２５０と、液晶パネル２２１とに出力する。
【００６３】
生成部２５０は、入力画像２８０と、表示画像Ａ２とを用いて、表示画像Ｂ２を生成して液晶パネル２２０に出力する。表示画像Ｂ２の生成方法は、第１の実施例と同様であることから、説明を省略する。
【００６４】
液晶パネル２２０は、表示画像Ｂ２に基づいて、液晶素子の透過率を制御する。また、液晶パネル２２１は、表示画像Ａ２に基づいて、液晶素子の透過率を制御する。バックライト２３０から液晶パネル２２１に照射した光は、液晶パネル２２１で変調され、さらに液晶パネル２２０で変調される。
【００６５】
図１５（ａ）は、第２の実施例の記述に基づいて液晶パネル２２０、２２１に画像を表示した際のそれぞれの画素の透過率を示した模式図である。液晶パネル２２０の画素はＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応する副画素を有するが、第１の実施例と同様、同一の画素に含まれる副画素の階調値は共通であるので、画素ごとに透過率を示した。液晶パネル２２０、２２１の各画素における、階調値と透過率との関係は第１の実施例と同様である。バックライト２３０から照射された光は、図中の矢印で示すように、液晶パネル２２１の画素を通過し、さらに液晶パネル２２０の画素を通過して、液晶パネル２２０の前面のユーザに到達する。
【００６６】
領域２８１を正面から見た場合（Ｐ１）、バックライト１３０から照射された光は、矢印Ｌ１で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ１での透過率は、液晶パネル１２１側の透過率１．００と、液晶パネル１２０側の透過率１．００との乗算した値となり、１．００となる。
【００６７】
領域２８２のうち領域２８１から離れた領域を正面から見た場合（Ｐ２）、バックライト２３０から照射された光は、矢印Ｌ２で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ２での透過率は、液晶パネル２２１側の透過率０．０５と、液晶パネル２２０側の透過率０．０５との乗算した値となり、０．００２５となる。したがって、液晶パネル２２０、２２１を重ねることで黒画像が表示される領域２８２の光の透過率が、液晶パネルを１枚通過した場合に比べて低減する。
【００６８】
また、領域２８１のうち、領域２８１と領域２８２の境界近傍を斜めから見た場合（Ｐ４）、バックライト２３０から照射された光は、矢印Ｌ４で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ４での透過率は、液晶パネル２２１側の透過率１．００と、液晶パネル１２０側の透過率１．００との乗算した値となり、１．００となる。したがって、境界近傍の明るい画素を見る位置をＰ１からＰ４に変更した場合においても、ユーザが視認する輝度の変動が抑制される。
【００６９】
領域２８２のうち領域２８１に近接する領域を正面から見た場合（Ｐ３）、バックライト２３０から照射された光は、矢印Ｌ３で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ３での透過率は、液晶パネル２２１側の透過率０．０５と、液晶パネル２２０側の透過率０．０５との乗算した値となり、０．０２５となる。したがって、領域２８２の光の透過率が充分に低減され、良好な黒画像を表示することが可能となる。
【００７０】
図１５（ｂ）は、液晶パネル２２１をスムージング画像に基づいて制御した場合の、液晶パネル２２０、２２１それぞれの画素の透過率を示した比較図である。図９（ｂ）において、領域２８１を正面から見た場合（Ｐ１）、および領域２８２を正面から見た場合（Ｐ２）、それぞれのユーザが視認する輝度は、図１５（ａ）と同様であるので、説明を省略する。
【００７１】
領域２８２のうち領域２８１に近接する領域を正面から見た場合（Ｐ３）、バックライト２３０から照射された光は、矢印Ｌ３で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印Ｌ３での透過率は、液晶パネル２２１側の透過率０．６５と、液晶パネル２２０側の透過率０．０５との乗算した値となり、０．０３３となる。同様にして、領域２８２のうち領域２８１に近接した部分を、正面から見た場合、Ｐ３からＰ２の間で、液晶パネル２２０、２２１の透過率は画素ごとに変化する。したがって、ユーザは黒画像が表示された領域２８２を正面から見ているにもかかわらず、領域２８１との境界近傍で、輝度が変化しているように感じてしまう。言い換えると、領域２８２のうち、領域２８１に近接する領域に表示される黒画像に、輝度の高い黒浮きが発生してしまう。
【００７２】
第２の実施例に記載の表示装置２００によれば、バックライト側の液晶パネルに、スムージング処理等の階調変換処理を入力画像に施した画像を用いた場合に、ユーザ側の液晶パネルに表示する画像を、階調変換処理を施された画像を用いて生成する。したがって、視線方向の変化による輝度変更を抑制しつつ、階調変換処理による階調性の変動を抑制し、良好な階調性を維持して入力画像に基づいた画像を表示することが可能となる。
【００７３】
更に、黒画像が入力された領域に対して、階調変換に用いる参照範囲を低減することにより、明るい領域に隣接する黒画像の黒浮きを軽減することが可能となる。
【００７４】
（第３の実施例）
図１６は、第２の実施例における表示装置３００の機能ブロックを示すブロック図である。第１の実施例および第２の実施例と同名の機能ブロックは、生成部３４０を除いて同一の機能を発揮するため、説明を省略する。生成部３４０は、２値化変換部３４６、および拡張処理部３４３とを備える。
【００７５】
２値化変換部３４６は、入力画像を２値化処理し、２値化画像を拡張処理部２４３に出力する。２値化変換部３４６は、入力画像の各画素のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応する副画素の階調値が、全て所定の閾値以下である場合に、当該画素の階調値を０に変換する。また、２値化変換部３４６は、所定の閾値よりも大きい階調値の副画素を有する場合に、当該画素の階調値を２５５に変換する。２値化変換部３４６は、２値化画像を拡張処理部２４３に出力する。
【００７６】
拡張処理部３４３は、２値化画像に対して、拡張処理を施して表示画像Ａ３を生成する。拡張処理は、第２の実施例と同様の処理であるので、説明を省略する。拡張処理部３４３は、表示画像Ａ３を生成部３５０と液晶パネル３２１とに出力する。
【００７７】
第３の実施例によれば、図１１に示した入力画像２８０が入力された場合に、第２の実施例で得られた表示画像Ａ２と同様の表示画像Ａ３をより簡便に得ることが可能となる。従って、黒画像が入力された領域に対して、階調変換に用いる参照範囲を低減することにより、明るい領域に隣接する黒画像の黒浮きを軽減することが可能となる。
【００７８】
また、図３に示した入力画像１８０が入力された場合、表示画像Ａ３は全ての画素の階調値が２５５となる全白画像となる。この場合は、生成部３５０において生成される表示画像Ｂ３は、入力画像１８０と同様の画像となる。従って、領域１８１と領域１８２との境界に対してユーザが視線を傾けた場合でも、視線方向対して液晶パネル３２０の透過率が変化しないので、視線方向に対する依存する画素の輝度変動を抑制することができる。
【００７９】
第３の実施例によれば、バックライト側の液晶パネルに、スムージング処理等の階調変換処理を入力画像に施した画像を用いた場合に、ユーザ側の液晶パネルに表示する画像を、階調変換処理を施された画像を用いて生成する。したがって、視線方向の変化による輝度変更を抑制しつつ、階調変換処理による階調性の変動を抑制し、良好な階調性を維持して入力画像に基づいた画像を表示することが可能となる。
【００８０】
更に、黒画像が入力された領域に対して、階調変換に用いる参照範囲を低減することにより、明るい領域に隣接する黒画像の黒浮きを軽減することが可能となる。
【符号の説明】
【００８１】
１００  表示装置
１８０  入力画像
１８１、１８２  領域
１４０、１５０  生成部
１２０、１２１  液晶パネル
１３０  バックライト
【図１】
2017076064.tif 000004
【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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