(57)【要約】【課題】画面の明るさを好ましく調整し、かつ、輝度変動を低減して、高品質な画像表示を行うための技術を提供する。【解決手段】画像処理装置は、ＡＢＬ部１と輝度変動補償部２とを備える。ＡＢＬ部１は、画像データの一画面分の平均輝度レベルに応じて画像データを補正する。輝度変動補償部２は、画像データの各ラインの最大値の積算値に基づいて前記画像データを補正する。具体的には、輝度変動補償部２は、画像データの各ラインの最大値を検出するＬｍａｘ検出部６と、検出された最大値を一画面分積算することにより積算値ｓを計算する積算部７と、積算値ｓからゲインｇを求めるゲイン決定部８と、ゲインｇを画像データに乗算する乗算部９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１水平ライン中の最大輝度に応じて当該水平ラインの走査期間の長さを決定する表示パネルに対して、補正した画像データを出力する補正手段を備え、
前記補正手段は、画像データの各ラインの最大値の積算値に基づいて前記画像データを補正するものである
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記補正手段は、
前記画像データの各ラインの最大値を検出するライン最大値検出部と、
前記検出された最大値を一画面分積算することにより前記積算値を計算する積算部と、
前記積算値から係数を求める係数算出部と、
前記係数により前記画像データを調整する調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記調整部は、前記係数を画像データに乗ずる乗算部である
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記補正手段の前段に第２の補正手段を備え、
前記第２の補正手段は、画像データの一画面分の平均輝度レベルに応じて前記画像データを補正するものである
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記補正手段は、
画像データの一画面分の平均輝度レベルを検出するＡＰＬ検出部と、
前記検出された平均輝度レベルから第１の係数を求める第１の係数算出部と、
前記画像データの各ラインの最大値を検出するライン最大値検出部と、
前記検出された最大値を一画面分積算することにより前記積算値を計算する積算部と、
前記積算値と前記第１の係数を乗算する第１の乗算器と、
前記第１の乗算器の出力から第２の係数を求める第２の係数算出部と、
前記第１の係数と第２の係数を乗算する第２の乗算器と、
前記第２の乗算器の出力により前記画像データを調整する調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記調整部は、前記第２の乗算器の出力を画像データに乗ずる乗算部である
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置から出力される画像データをもとに画像を表示する表示パネルと、
を備える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、画像表示装置の表示パネルの輝度を制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力画像輝度に応じて画面表示輝度を制御する手法としてＡＢＬ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ
Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｌｉｍｉｔｔｅｒ）がある。ＡＢＬとは、入力画像１画面分の平均輝度レベル（以下、ＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）と呼ぶ）に応じて、表示輝度を制御するものである。ＡＢＬは、明るい画像が入力された場合、つまりＡＰＬが高い場合は画面全体の表示輝度を落とし、暗い画像が入力された場合、つまりＡＰＬが低い場合は画面全体の表示輝度をあまり落とさずに表示する。これにより、明るいシーンではユーザーにまぶしさを感じさせることなく、また暗いシーンでは暗部再現性を保持して好適な輝度制御を行なうことができる。
【０００３】
一方、線順次駆動を行う表示パネルの輝度制御手法として「高輝度化駆動法」という手法がある。高輝度化駆動法とは、画面全体の表示輝度を上げるために、１水平ライン中の最大輝度に応じて各水平ラインの走査期間の長さを決定する手法である（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２８３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高輝度化駆動法では、最大輝度の小さな水平ラインの走査期間を短縮し、その期間を最大輝度の大きな水平ラインに割り当てることで、各ラインの走査期間の最適化を図っている。しかし、高輝度化駆動法を採用する画像表示装置では、以下のような問題が生じることがある。
【０００５】
高輝度化駆動法の特性として、明るい画素が水平方向に分布した画像は画面を明るく表示でき、明るい画素が垂直方向に分布した画像は水平方向に分布した画像ほど明るく表示することができない。従って、高輝度化駆動法では、明るい画素が水平方向に分布している場合と垂直方向に分布している場合とで、表示輝度が異なってしまう。
【０００６】
図６はこの現象を説明する図である。図中の（ａ−１）、（ａ−２）は原画像を表している。ここでは、この２種類の原画像の処理結果を例に説明する。これらの画像は、単一色の背景の中で明るい色の振り子が揺れている映像における一コマである。原画像（ａ−１）、（ａ−２）のＡＰＬはほぼ同じである。画像（ｂ−１）、（ｂ−２）は原画像（ａ−１）、（ａ−２）を高輝度化駆動法で表示した画像である。
【０００７】
原画像（ａ−１）は明るい画素が水平方向に分布しているため、高輝度化駆動法の特性により、全体的に表示輝度が高くなる。その結果、好ましい輝度よりも明るく表示される場合がある。一方原画像（ａ−２）は明るい画素が垂直方向に分布しており、この場合高輝度化駆動法の効果が現れにくいため画像（ａ−１）ほど明るく表示することはできない。
【０００８】
原画像（ａ−１）、（ａ−２）のＡＰＬはほぼ同じであるため近い輝度で表示するのが好ましい。しかしながら、高輝度化駆動法の特性を持つ表示パネルを用いた画像表示装置では、画像（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように表示輝度に差が生じる。このような輝度変動は映像を見ている者に違和感を与えるため、望ましくない。
【０００９】
本発明は、画面の明るさを好ましく調整し、かつ、輝度変動を低減して、高品質な画像表示を行うための技術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】
【００１０】
本発明に係る画像処理装置は、
１水平ライン中の最大輝度に応じて当該水平ラインの走査期間の長さを決定する表示パネルに対して、補正した画像データを出力する補正手段を備え、
前記補正手段は、画像データの各ラインの最大値の積算値に基づいて前記画像データを補正するものであることを特徴とする画像処理装置である。
【００１１】
本発明に係る画像表示装置は、
前記画像処理装置と、
前記画像処理装置から出力される画像データをもとに画像を表示する表示パネルと、
を備えることを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画面の明るさを好ましく調整し、かつ、輝度変動を低減して、高品質な画像表示を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る画像処理装置のブロック図である。画像処理装置は、ＡＢＬ部１（第２の補正手段）と、輝度変動補償部２（補正手段）とを備える。ＡＢＬ部１は輝度変動補償部２の前段に設けられており、ＡＢＬ部１の出力が輝度変動補償部２に入力される。ＡＢＬ部１は、ＡＰＬ検出部３、ＡＰＬ／ゲイン変換部４、および乗算部５を備える。輝度変動補償部２は、Ｌｍａｘ検出部６（ライン最大値検出部）、積算部７、ゲイン決定部８（係数算出部）、乗算部９（調整部）を備える。
【００１５】
ＡＢＬ部１の前段には不図示のＴＶ信号処理部（チューナー、デコーダー、解像度変換部、色空間変換部等）があり、輝度変動補償部２の後段には不図示の表示パネルがある。ＴＶ信号処理部、画像処理部および表示パネルから、画像表示装置（ＴＶ装置）が構成される。本実施形態の表示パネルは、線順次駆動されるパネルであり、少なくとも上述した高輝度化駆動法による駆動モードを有している。たとえば、表面伝導型放出素子、電界放出素子などの電子放出素子を表示素子として利用する表示パネルを好ましく用いることができる。
【００１６】
（ＡＢＬ部）
ＡＢＬ部１は、画像データの一画面分の平均輝度レベルに応じて入力画像データの輝度を補正する処理（ＡＢＬ処理）を行うブロックである。
【００１７】
ＡＰＬ検出部３は、入力画像データの１画面分の平均輝度レベル（ＡＰＬ）を検出する。平均輝度レベルとしては、例えば１画面分のＲＧＢデータの加算平均が考えられる。ただし、加算平均に限らず、中間値や最頻値などの他の代表値（統計量）を平均輝度レベルとして用いてもよい。ＡＰＬ／ゲイン変換部４は、ＡＰＬ検出部３から入力されたＡＰＬ値からＡＢＬゲインを求める。ＡＰＬ値からＡＢＬゲインへの換算には、テーブルを利用してもよいし、所定の演算式を利用してもよい。乗算部５は、ＡＢＬゲインを入力画像データＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれに乗算することにより、輝度制御を行う。
【００１８】
明るい画像が入力された場合、つまりＡＰＬが高い画像の場合は、１より小さいＡＢＬゲインを一画面分の画像データに一律に乗算することで、表示輝度を低下させる。一方、暗い画像が入力された場合、つまりＡＰＬが低い画像の場合は、１あるいは１に近いＡＢＬゲインを画像データに一律に乗算し輝度をあまり落とさずに表示する。
【００１９】
（輝度変動補償部）
輝度変動補償部２は、画像データの各ラインの最大値の積算値に基づいて画像データの輝度を補正する処理（輝度変動補償処理）を行うブロックである。この処理は、高輝度化駆動法に起因する輝度変動を低減するための処理である。
【００２０】
Ｌｍａｘ検出部６は、輝度変動補償部２に入力された画像データの水平１ラインのデータで最も大きい値Ｌｍａｘ（ライン最大値）を検出するブロックである。例えば、フルハイビジョン（以下ＦＨＤと呼ぶ）解像度である１９２０×１０８０画素の画像が入力された場合、１画面でＬｍａｘは１０８０個存在する。ｉ行目のＬｍａｘ（ｉ）は、ｉ行目に存在するＲＧＢ全ての画像データ１９２０×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝５７６０個の中の最大値を表す。
【００２１】
積算部７は、Ｌｍａｘ検出部６で検出されたＬｍａｘを一画面分積算し、積算値ｓを出力する。例えばＦＨＤの画像が入力された場合は１０８０個のＬｍａｘ値が積算される。積算値ｓは式１のように表される。
【数１】
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【００２２】
ゲイン決定部８は、積算部７で計算された積算値ｓから、表示パネルでの高輝度化駆動法によりどの程度の輝度で表示されるかを推定し、輝度変動補償ゲインｇ（係数）を求める。本例では、積算値ｓから輝度変動補償ゲインｇを求める際にテーブルを用いる。テーブルの一例を図３に示す。積算値ｓが小さいほど高輝度化駆動法の効果が高いため明るい表示になると推定される。従って、図３に示すように、積算値ｓが小さいほど輝度変動補償ゲインｇが小さくなるようなテーブルになっている。ただし、積算値ｓから輝度変動補償ゲインｇへの換算には、テーブルではなく、演算式などを利用してもよい。
【００２３】
乗算部９は、求められた輝度変動補償ゲインｇを画像データＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれに乗算する。なお、一画面分の画像データに対して同一のゲインｇが一律に乗算される。
【００２４】
次に、図２を用いて実際の画像データを例に処理の流れを説明する。
【００２５】
図２の（ａ−１）、（ａ−２）は２種類の原画像を表している。ここでは、この２種類の原画像の処理結果を例に説明する。これらの画像は、単一色の背景の中で明るい色の振り子が揺れている映像における一コマである。
【００２６】
ＡＢＬ部１に入力された画像は、ＡＰＬ検出部３で１画面分のＡＰＬ値が計算される。ここでは、ＲＧＢの画像データの平均値をＡＰＬ値とする。ＡＰＬ／ゲイン変換部４はＡＰＬ値に応じてＡＢＬゲインを求める。本例では、原画像（ａ−１）、（ａ−２）のＡＰＬ値は同じであったとする。この場合、原画像（ａ−１）、（ａ−２）は同じ程度の画面輝度で表示されることが望ましく、乗算部５で同じＡＢＬゲインが乗算される。ＡＢＬ部
１の出力画像を図２の（ｂ−１）、（ｂ−２）に示す。画像（ｂ−１）、（ｂ−２）はやはり同じＡＰＬ値となる。
【００２７】
ＡＢＬ部１により輝度制御された画像（ｂ−１）、（ｂ−２）は、輝度変動補償部２に入力される。Ｌｍａｘ検出部６は、画像（ｂ−１）、（ｂ−２）のＬｍａｘを検出する。積算部７は全ラインのＬｍａｘを積算し積算値ｓを求める。画像（ｂ−１）では、水平方向に明るい画素（振り子の部分）が分布しているため、積算値ｓは画像（ｂ−２）と比べ小さい値となる。
【００２８】
本例では、画像データは０〜２５５階調の８ｂｉｔデータとし、画像解像度は１９２０×１０８０とする。このとき積算値ｓの取り得る範囲は、０〜２７５４００（＝２５５×１０８０）である。画像（ｂ−１）の積算値ｓは２６００００、画像（ｂ−２）の積算値は１０００００であったとする。
【００２９】
積算値ｓが大きいほど、つまり明るい画素が垂直方向に分布している画像ほど、高輝度化駆動法の効果が少ないため低い輝度で表示される。また、積算値ｓが小さいほど、つまり垂直方向に明るい画素が分布していない画像ほど、高輝度化駆動法により高い輝度で表示される。従って、画像（ｂ−１）、（ｂ−２）を表示パネルに表示すると、画像（ｂ−１）の方が画像（ｂ−２）より明るく表示される。
【００３０】
積算値ｓが検出できると、高輝度化駆動法によりどの程度の輝度変動が発生するかを推定できる。そこで輝度変動補償部２は、積算値ｓから高輝度化駆動法による輝度変動を推定し、その輝度変動を補償（低減）するためのゲインを予め画像データに乗算し、その補正された画像データを表示パネルに出力する。
【００３１】
ゲイン決定部８は、積算値ｓから高輝度化駆動法による輝度変動を推定し、輝度変動補償ゲインｇを求める。本例では、積算値ｓからテーブル（図３参照）により輝度変動補償ゲインｇを求める。ただし、積算値ｓから輝度変動補償ゲインｇの算出（つまり輝度変動の推定）には、テーブルでなく、所定の演算式（推定式）を利用してもよい。
【００３２】
画像（ｂ−１）は積算値ｓが１０００００であったため、輝度変動補償ゲインｇは０．６となる。一方、画像（ｂ−２）は積算値ｓが２６００００であったため、輝度変動補償ゲインｇは１となる。
【００３３】
乗算部９は輝度変動補償ゲインｇをＲＧＢの画像データのそれぞれに乗算する。乗算部９の出力画像を図２の（ｃ−１）、（ｃ−２）に示す。乗算部９の出力画像（ｃ−１）は、画像（ｃ−２）よりも全体的に暗い画像になっている。
【００３４】
輝度変動補償部２の出力画像（ｃ−１）、（ｃ−２）は表示パネルへ出力される。表示パネルの駆動回路（不図示）は、輝度変動補償部２から受け取った画像データＲｏｕｔ，Ｇｏｕｔ，Ｂｏｕｔに基づいて、各表示素子を駆動する。高輝度化駆動法において、駆動回路は各水平ライン中の最大輝度に応じて各ラインの走査期間の最適化を図ることで、画面全体の表示輝度を増加させる。画像（ｃ−１）は、高輝度化駆動法による効果が大きく、輝度の増加幅が大きい。これに対し、画像（ｃ−２）は、高輝度化駆動法による効果が小さく、あまり輝度が増加しない。これにより、実際に表示される画像は（ｄ−１）、（ｄ−２）に示すようにほぼ同等の輝度となる。
【００３５】
図４は、本実施形態の輝度変動補償の効果を説明するための図である。
【００３６】
図４（ａ）、（ｃ）は従来装置の表示輝度（ＡＢＬ部１の出力を表示パネルに入力した
場合）を示し、図４（ｂ）、（ｄ）は本実施形態の表示輝度を示している。それぞれのグラフで、横軸は入力画像のＡＰＬ値、縦軸は表示輝度を表している。また、図の曲線２０は本来表示したい所望輝度（好ましい表示輝度）を表している。
【００３７】
図２の（ａ−１）、（ａ−２）のような原画像が入力されたとする。従来装置の場合、画像（ａ−１）は高輝度化駆動法により明るく表示され、画像（ａ−２）は高輝度化駆動法の効果が少ないため画像（ａ−１）ほど明るくならない。図４（ａ）の点２１、２２はこのような表示状態を示している。すなわち、点２１は原画（ａ−１）の表示輝度を、点２２は原画（ａ−２）の表示輝度を表している。原画像（ａ−１）、（ａ−２）は同等なＡＰＬであるため、本来であればほぼ同じ輝度で表示するのが好ましい。しかし、高輝度化駆動法により図４（ａ）の点２１、２２に示すような輝度変動が発生する。また、原画像（ａ−１）は所望輝度２０より明るい表示状態になってしまう。
【００３８】
本実施形態によればこの輝度変動を図４（ｂ）のように低減することができる。原画像（ａ−１）は輝度変動補償ゲインｇにより図４（ｂ）の点２３の輝度に低減され、原画像（ａ−２）は従来と同様に点２２の輝度で表示される。これにより、原画像（ａ−１）の輝度が好ましい状態に調整されるとともに、原画像（ａ−１）、（ａ−２）のあいだの表示輝度の差も低減される。
【００３９】
図４（ｃ）、（ｄ）は、所望輝度２０より高い範囲で輝度変動が生じている場合の図である。図４（ｃ）の点３１は高輝度化駆動法により輝度が高くなった場合を、点３２は高輝度化駆動法の効果が低く輝度が上がらなかった場合を示している。本実施形態によれば、このような場合２つの原画像がほぼ同等の輝度になるように、各画像データに輝度変動補償ゲインｇを乗算する。これにより、２つの画像とも所望輝度２０に近い輝度で表示される（点３３参照）。これにより、輝度変動を低減し、好ましい輝度で表示することができる。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態によれば、画面の明るさを好ましく調整し、また、高輝度化駆動法に起因する輝度変動を低減することができる。これにより、ＡＰＬに応じた好適な画像を表示することができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態を説明する。
【００４２】
図５は、第２実施形態の画像処理装置のブロック図である。第１実施形態と同様の機能を有するブロックには同じ符号が付されている。図５の符号４０、４１は乗算器である。
【００４３】
ＡＰＬ検出部３は、入力画像データＲ，Ｇ，ＢのＡＰＬ値を検出する。ＡＰＬ／ゲイン変換部４（第１の係数算出部）は、そのＡＰＬ値からＡＢＬゲイン（第１の係数）を求める。ＡＢＬゲインは、第１の乗算器４０および第２の乗算器４１へ出力される。
【００４４】
Ｌｍａｘ検出部６（ライン最大値検出部）は、入力画像データＲ，Ｇ，Ｂの各ラインの最大値Ｌｍａｘを検出する。積算部７は、一画面分のＬｍａｘを積算し、積算値ｓを出力する。
【００４５】
乗算器４０は、積算値ｓとＡＢＬゲインとを乗算する。乗算器４０の出力ｓ１は、ＡＢＬ制御後の画像データから求めた積算値（つまり、図１の積算部７が出力する積算値ｓ）と等しくなる。
【００４６】
ゲイン決定部８（第２の係数算出部）は、乗算器４０の出力ｓ１から輝度変動補償ゲイ
ンｇ（第２の係数）を求める。ゲイン決定部８は、第１実施形態と同様、図３のテーブルにより輝度変動補償ゲインｇを求めてもよいし、所定の演算式により輝度変動補償ゲインｇを求めてもよい。
【００４７】
乗算器４１は、ＡＢＬゲインと輝度変動補償ゲインｇを乗算し、ゲインｇ１を出力する。乗算部９（調整部）は、ゲインｇ１を画像データＲ，Ｇ，Ｂそれぞれに乗算する。これにより、ＡＢＬ処理と、高輝度化駆動法に対する輝度変動補償処理とを同時に行うことが可能である。
【００４８】
第２実施形態の構成でも、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態の画像処理装置のブロック図である。
【図２】第１実施形態の処理を説明するための図である。
【図３】ゲイン決定部で使用するテーブルを示す図である。
【図４】第１実施形態の処理の効果を説明するための図である。
【図５】第２実施形態の画像処理装置のブロック図である。
【図６】高輝度化駆動法に起因する輝度変動を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ＡＢＬ部（補正手段）
２  輝度変動補償部（第２の補正手段）
３  ＡＰＬ検出部
４  ＡＰＬ／ゲイン変換部（第１の係数算出部）
５  乗算部
６  Ｌｍａｘ検出部（ライン最大値検出部）
７  積算部
８  ゲイン決定部（係数算出部；第２の係数算出部）
９  乗算部（調整部）
２０  所望輝度特性（好ましい輝度特性）
４０  乗算器（第１の乗算器）
４１  乗算器（第２の乗算器）
【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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