JP2005227694A - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の種類の入力信号に対応した画像表示装置において、入力信号の種類によらず良好な表示品質を維持しつつ焼きつきを軽減可能な技術を提供する。
【解決手段】 輝度補正手段１２は、ＰＣ入力信号に対しては輝度低減処理とガンマ補正処理を施し、ＤＳＣ入力信号に対しては輝度低減処理のみ施し、ＴＶ信号に対しては輝度補正を行わない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の種類の入力信号に対応した画像表示装置において、いわゆる「焼きつき」を低減する技術に関する。

液晶、プラズマ等のフラットパネル型の画像表示装置（フラットパネルディスプレイ）において、同一静止画像を長時間表示すると、「焼きつき」といわれる現象が生じる。「焼きつき」とは、画面の一部分のみ劣化（発光輝度の低下）が進行することによって、画像の跡（残像）が見えるようになることをいい、静止画像のエッジ部分等に現れやすい。

特許文献１、２には、静止画像を一定時間表示したことを検出したら輝度レベルを下げることにより焼きつきを低減する方法が提案されている。
特開平４−２８６２７５号公報 特開平５−１５０７２９号公報

最近では、通常のＴＶ信号の他、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）から入力されるＰＣ入力信号や、ＤＳＣ（デジタルスチルカメラ）から入力されるＤＳＣ入力信号など、様々な種類の入力信号に対応した画像表示装置が登場している。

この種の画像表示装置に従来技術を適用した場合、入力信号の種類（すなわち、入力系統や画像特性）によっては、適切な表示がなされないことがある。特に、ＰＣ入力信号や高輝度かつ高コントラストな静止画像を表示する際に、従来のように一律に輝度レベルを下げてしまうと、画面全体が暗くなり、視認性の低下や操作性の悪化などの問題が生ずる。

本発明は上述の点に鑑み、複数の種類の入力信号に対応した画像表示装置において、入力信号の種類によらず良好な表示品質を維持しつつ焼きつきを軽減可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る画像表示装置は、複数の種類の入力信号に対応した画像表示装置であって、表示輝度を補正するために入力信号に補正処理を施す輝度補正手段と、補正後の入力信号にしたがって画像を表示する画像表示手段と、を有し、前記輝度補正手段は、入力信号の種類に応じて補正処理を異ならせる。

本発明の一態様に係る画像表示方法は、複数の種類の入力信号に対応した画像表示装置における画像表示方法であって、入力信号を受信する受信ステップと、表示輝度を補正するために入力信号に補正処理を施す輝度補正ステップと、補正後の入力信号にしたがって画像を表示する表示ステップと、を含み、前記輝度補正ステップでは、入力信号の種類に応じて補正処理を異ならせる。

本発明によれば、入力信号の種類に応じて表示輝度の補正処理を異ならせることができるので、入力信号の種類によらず適切な表示品質を維持しつつ焼きつきを軽減することが可能となる。

本発明の実施形態に係る画像表示装置は、複数の種類の入力信号に対応したＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）等の平面型ディス
プレイである。

入力信号の種類には、入力系統の種類と画像特性（入力信号で与えられる画像の特性）の種類とが含まれる。入力系統の種類としては、ＴＶ放送やビデオ入力等によるＴＶ信号、ＰＣから入力されるＰＣ入力信号、ＤＳＣから入力されるＤＳＣ入力信号等があり、画像特性の種類としては、動画像と静止画像の別、高コントラスト画像と低コントラスト画像の別、高輝度画像と低輝度画像の別等がある。なお、一般に、ＴＶ信号で与えられる画像は動画像であり、ＤＳＣ入力信号で与えられる画像は静止画像である。ＰＣ入力信号で与えられる画像は主に静止画像であるが、動画像の場合もある。

画像表示装置は、概略、輝度補正手段と画像表示手段とを備える。輝度補正手段は、「焼きつき」を軽減すべく表示輝度を補正するために入力信号に補正処理を施すものであり、ハードウェア（回路）もしくはソフトウェア（プログラム）によって実現される。また、画像表示手段は、補正後の入力信号にしたがって画像を表示する装置であり、多数の画像表示素子からなる表示パネル、その表示パネルを駆動する駆動回路などを備えて構成される。

本実施形態における輝度補正手段は、複数の補正処理機能を具備しており、入力信号の種類に応じて適用する補正処理を異ならせる。したがって、入力系統の違いや画像特性の違いに応じて適切な輝度補正を行うことができ、入力信号の種類によらず良好な表示品質を維持しつつ焼きつきを軽減することが可能となる。

詳しくは、輝度補正手段は、画像の中間階調部分の輝度を維持し若しくは上げつつ、ハイライト部分の輝度を下げる第１の補正処理、画像のほぼ全階調にわたり輝度を低下させる第２の補正処理、および、輝度を変化させない第３の補正処理の３種類の補正処理機能を有する。なお、第３の補正処理は、何も処理することなく入力信号をそのまま出力するものであってもよいが、ここではそれも一つの補正処理として扱う。

第１の補正処理によれば、焼きつきの生じやすいハイライト部分の輝度が低下するので、焼きつきを軽減することができる。その一方で、中間階調部分の輝度は維持若しくは高くなり、低下することはない。言い換えれば、第１の補正処理は、画像全体のうちハイライト部分のみの輝度を低減させる処理であるといえる。これにより、画像の視認性や操作性を損なうことなく焼きつきを効果的に軽減できる。この処理は、ＰＣ入力信号で与えられる画像（たとえば、ＰＣの操作画面やＷｅｂページ画面）のような高コントラスト静止画像に好適である。

第２の補正処理によれば、画像全体の輝度（明るさ）がほぼ均等に暗くなるので、画像の階調性（調子）を保ったまま、焼きつきを軽減することができる。この処理は、ＤＳＣ入力信号で与えられる画像（デジタルカメラ等で撮像された画像）のような連続調の静止画像に好適である。

以下、図面を参照して、輝度補正手段の具体的な実施形態を例示的に詳しく説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置における輝度補正に関する構成を示すブロ
ック図である。図１において実線は信号線、破線は制御線を示している。

画像表示装置は、第１のスイッチ手段１１、輝度補正手段１２、制御手段１３を有する。さらに輝度補正手段１２は、第２のスイッチ手段１２１、輝度低減処理手段１２２、第３のスイッチ手段１２３、ガンマ補正処理手段１２４から構成される。

（第１のスイッチ手段）
画像表示装置は、複数の入力系統を有し、複数の種類の入力信号（本実施形態では、ＰＣ入力信号、ＴＶ信号、ＤＳＣ入力信号の３種類）を受信可能である。第１のスイッチ手段１１は、制御手段１３の制御によりそれらの入力信号を切り替えて、表示対象もしくは補正対象となる入力信号を輝度補正手段１２へ出力する。

（輝度補正手段）
輝度補正手段１２は、上述したように、第２のスイッチ手段１２１、輝度低減処理手段１２２、第３のスイッチ手段１２３、ガンマ補正処理手段１２４から構成される。輝度補正手段１２からの出力信号は、画像表示手段（図示せず）に出力される。

第２のスイッチ手段１２１は、制御手段１３の制御によって、第１のスイッチ手段１１から入力された信号を輝度低減処理手段１２２へ出力するか、スルーして画像表示手段に出力するかを切り替える。

輝度低減処理手段１２２は、第２のスイッチ手段１２１から入力された信号に輝度低減処理を行う。

輝度低減処理の入出力特性を図２に示す。図２において、横軸は入力信号の輝度レベル（階調）を表し、縦軸は出力信号の輝度レベル（階調）を表している。また、太線は輝度低減処理手段１２２でなされる輝度低減処理の入出力特性を示し、細線は輝度低減処理されずにスルーされる場合の入出力特性を示している。

図２から判るように、この輝度低減処理は、画像の全階調にわたって均等（線形）に輝度を低下させるものである。このような処理は、たとえば、入力信号に１より小さいゲインを乗ずることによって、もしくは、それと等しい結果が得られるようなＬＵＴ（ルックアップテーブル）を適用することによって、実現することができる。

第３のスイッチ手段１２３は、制御手段１３の制御によって、輝度低減処理手段１２２から入力された信号（輝度低減処理後の信号）をガンマ補正処理手段１２４へ出力するか、スルーして画像表示手段に出力するかを切り替える。

ガンマ補正処理手段１２４は、第３のスイッチ手段１２３から入力された信号にガンマ補正処理を行って画像表示手段へ出力する。

ガンマ補正処理の入出力特性を図３に示す。図３において、横軸は入力信号の輝度レベル（階調）を表し、縦軸は出力信号の輝度レベル（階調）を表している。また、太線はガンマ補正処理手段１２４でなされるガンマ補正処理の入出力特性を示し、細線はガンマ補正処理されずにスルーされる場合の入出力特性を示している。

図３から判るように、このガンマ補正処理は、画像の中間階調部分の輝度を上げるものである。このような処理は、たとえば、入力信号に１より小さいガンマ値でのガンマ補正を施すことによって、もしくは、それと等しい結果が得られるようなＬＵＴを適用することによって、実現することができる。ガンマ値としては、０．４５（つまり、０．４５乗
のガンマカーブ）を用いることが好ましい。

以上の構成によれば、輝度補正手段１２により出力される信号は、輝度低減処理とガンマ補正処理とが施された信号（図１における第１の出力信号）、輝度低減処理のみ施された信号（図１における第２の出力信号）、および、上記いずれの処理も施されないスルーされた信号（図１における第３の出力信号）のうちいずれかとなる。

図４は輝度補正手段１２全体の入出力特性を示し、（ａ）は第１の出力信号、（ｂ）は第２の出力信号、（ｃ）は第３の出力信号を表している。つまり、横軸が輝度補正手段１２への入力信号（第１のスイッチ手段１１からの出力信号）に対応し、縦軸が輝度補正手段１２からの第１〜第３の出力信号に対応している。

図４（ａ）から判るように、第１の出力信号は、入力信号に比して、ハイライト部分の輝度レベルは低いものの、シャドー部分〜中間階調部分の輝度レベルは持ち上げられた信号となる。このように、本実施形態では、輝度低減処理手段１２２とガンマ補正処理手段１２４を組み合わせることによって上記第１の補正処理を実現しているのである。

また、図４（ｂ）から判るように、第２の出力信号は、入力信号に比して、全階調にわたって均等に輝度が低減された信号となる。つまり、本実施形態では、輝度低減処理手段１２２を通すことで上記第２の補正処理を実現しているのである。

また、図４（ｃ）から判るように、第３の出力信号は、入力信号に比して輝度変化がない。つまり、輝度低減処理とガンマ補正処理のいずれも行わないことで上記第３の補正処理を実現している。

（制御手段）
続いて制御手段１３の処理について図５のフロー図を参照して説明する。

制御手段１３は、第１のスイッチ手段１１を切替制御して、複数の種類の入力信号の中から処理対象（表示対象）とする１つの入力信号を選択する（ステップＳ７１）。そして、制御手段１３は、この切替処理に対応して輝度補正手段１２を制御して、入力信号の種類に適した補正処理が実行されるようにする。

図５の例では、入力信号をＰＣ入力信号に切り替えた場合、制御手段１３は第２のスイッチ手段１２１および第３のスイッチ手段１２３を制御して、入力信号に輝度低減処理とガンマ補正処理が施され、第１の出力信号が出力されるようにする（ステップＳ７２，Ｓ７３）。

また、入力信号をＤＳＣ入力信号に切り替えた場合、制御手段１３は第２のスイッチ手段１２１および第３のスイッチ手段１２３を制御して、入力信号に輝度低減処理のみが施され、第２の出力信号が出力されるようにする（ステップＳ７４，Ｓ７５）。

また、入力信号をＴＶ信号に切り替えた場合、制御手段１３は第２のスイッチ手段１２１を制御して、輝度補正手段１２における補正処理がスルーされ、第３の出力信号が出力されるようにする。

以上述べた本実施形態によれば、ＰＣ入力信号に対しては、画像の視認性や操作性を損なうことなく焼きつきを効果的に軽減でき、ＤＳＣ入力信号に対しては、画像の階調性（調子）を保ったまま、焼きつきを軽減することができる。また、焼きつきの発生しにくいＴＶ信号（動画像）に対しては、補正処理を省略できる。

従って、入力信号の種類によらず良好な表示品質を維持しつつ焼きつきを軽減することができる。

＜第２の実施形態＞
続いて本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、複数の種類の入力信号の中から１つの入力信号を選択し、この選択された入力信号の種類に応じて輝度補正処理を切り替えたのに対し、第２の実施形態では、入力信号および輝度補正処理の切り替えは行わず、複数の種類の入力信号を並列に輝度補正処理した後、画像合成して出力する。

図６は、第２の実施形態に係る画像表示装置における輝度補正に関する構成を示すブロック図である。

画像表示装置は、輝度補正手段６１および画像合成手段６２を有する。さらに輝度補正手段６１は、第１の画像処理手段６１１および第２の画像処理手段６１２から構成される。画像合成手段６２の出力は画像表示手段（図示せず）に入力される。

（輝度補正手段）
第１の画像処理手段６１１は、図４（ａ）の入出力特性を示す補正処理（第１の補正処理に相当する）を施すものであり、また第２の画像処理手段６１２は図４（ｂ）の入出力特性を示す補正処理（第２の補正処理に相当する）を施すものである。なお、いずれの画像処理手段も通らない処理が、第３の補正処理に相当する。

本実施形態では、入力信号の種類ごとに、輝度補正手段６１で施される輝度補正処理が予め決められている。具体的には、ＰＣ入力信号は第１の画像処理手段６１１に入力されることにより、画像のシャドー部分〜中間階調部分の輝度が持ち上げられ、かつ、ハイライト部分の輝度が低減される。ＤＳＣ入力信号は第２の画像処理手段６１２に入力されることにより、全階調にわたり均等に輝度が低減される。そして、ＴＶ信号は輝度補正手段６１における補正処理をスルーして、そのまま出力される。輝度補正手段６１からの各出力信号は画像合成手段６２に入力される。

（画像合成手段）
画像合成手段６２は、輝度補正手段６１から入力された複数の入力信号を、例えば図７に示すように画像合成して画像表示手段に出力する。画像の合成は、たとえば、各入力信号をフレームメモリの対応位置にライトした後、フレームメモリ全体を一括してリードすることにより実現できる。ただし、それ以外の画像合成方式を採用してもよい。

以上述べた本実施形態によっても、第１の実施形態と同様、入力信号の種類によらず良好な表示品質を維持しつつ焼きつきを軽減することができる。

さらに本実施形態では、各補正処理機能を独立に設けることで異なる補正処理を並列に実行できるようにしている。これにより、異なる種類の入力信号をマルチ画面表示する際に、各画面に対して個別に適切な輝度低減処理を施すことが可能となる。

＜第３の実施形態＞
続いて本発明の第３の実施形態について説明する。第１、第２の実施形態では、入力系統の種類に応じてそれぞれ適切な輝度補正処理を施したのに対し、第３の実施形態では、画像特性の種類に応じてそれぞれ適切な輝度補正処理を施す。

図８は、第３の実施形態に係る画像表示装置における輝度補正に関する構成を示すブロック図である。図８において実線は信号線、破線は制御線を示している。

画像表示装置は、画像識別手段２１、画質識別手段２２、制御手段２３、輝度補正手段２４を有する。

（画像識別手段）
画像識別手段２１は、入力信号で与えられる画像が動画像か静止画像かを識別する。その識別方法としては、あるフレーム（フィールド）とその前フレーム（フィールド）の２つの画像を差分比較することにより判断するものが一般的であるが、それ以外の方法でもかまわない。画像識別手段２１の識別結果は制御手段２３に出力される。

（画質識別手段）
画質識別手段２２は、入力信号で与えられる画像が所定の輝度基準に比して高輝度か低輝度か、また所定のコントラスト基準に比して高コントラストか低コントラストかを識別する。そして、画質識別手段２２は、「高輝度かつ高コントラスト」、「高輝度かつ低コントラスト」、「それ以外（＝低輝度）」の３通りの識別結果を制御手段２３に出力する。

輝度の識別、つまり高輝度か低輝度かは、例えば、画像全体の輝度値（ピクセル値）の平均が、予め決められた閾値（例えば最大輝度の半分）よりも大きいか否かによって判断すれば良い。

コントラストの識別、つまり高コントラストか低コントラストかは、例えば、隣接画素間の輝度値（ピクセル値）の差分値が予め決められた閾値（例えば最大輝度差の半分）よりも大きい回数が、予め決められた回数よりも大きいか否か、あるいは、隣接画素間の輝度値（ピクセル値）の差分値の平均が予め決められた閾値よりも大きいか否かによって判断すれば良い。

輝度およびコントラストの識別処理においては、１つのフレーム（フィールド）の画像で識別してもよいし、複数のフレーム（フィールド）の画像を用いてもよい。また、上述した方法は一例にすぎず、他の方法を採用してもかまわない。

（輝度補正手段）
輝度補正手段２４は、制御手段２３の制御により、入力信号に対してその画像特性の種類に応じた輝度補正処理を行って、画像表示手段（図示せず）に出力する。

この輝度補正手段２４は、上記第１、第２の実施形態と同様、画像の中間階調部分の輝度を維持し若しくは上げつつ、ハイライト部分の輝度を下げる第１の補正処理、画像のほぼ全階調にわたり輝度を低下させる第２の補正処理、および、輝度を変化させない第３の補正処理の３種類の補正処理機能を有する。それぞれの処理の入出力特性は、例えば図４（ａ）〜（ｃ）で示されるものである。

輝度補正手段２４の構成としては、第１の実施形態のものと同様に、輝度低減処理手段とガンマ補正処理手段とを独立して設け、入力信号の経路をスイッチにより切り替えるようにしてもよいし、第２の実施形態のものと同様に、輝度低減処理およびガンマ補正処理を行う第１の画像処理手段と輝度低減処理のみ行う第２の画像処理手段とを設けるようにしてもよい。

（制御手段）
制御手段２３は、上記画像識別手段２１および画質識別手段２２の識別結果に基づいて、輝度補正手段２４を制御し、入力信号に施す補正処理を切り替える。以下、図９のフロー図を参照して制御手段２３の処理を説明する。

制御手段２３は、画像識別手段２１および画質識別手段２２の識別結果をそれぞれ取得する（ステップＳ９１）。

画像識別手段２１の識別結果が「静止画像」であり（ステップＳ９２）、かつ、画質識別手段２２の識別結果が「高輝度かつ高コントラスト」であった場合（ステップＳ９３，Ｓ９４）、制御手段２３は輝度補正手段２４において第１の補正処理（輝度低減処理およびガンマ補正処理）が実行されるように制御する（ステップＳ９５）。

また、「静止画像」であるが「高輝度かつ低コントラスト」であった場合、制御手段２３は輝度補正手段２４において第２の補正処理（輝度低減処理のみ）が実行されるように制御する（ステップＳ９６）。

そして、その他、すなわち「動画像」または「低輝度」、という識別結果の場合には、制御手段２３は輝度補正手段２４において第３の補正処理（輝度補正なし）が実行されるように制御する。

以上述べた本実施形態によれば、ＰＣ入力信号に多い「高輝度かつ高コントラストな静止画像」に対しては、画像の視認性や操作性を損なうことなく焼きつきを効果的に軽減できる。また、ＤＳＣ入力信号に多い「高輝度かつ低コントラストな静止画像」に対しては、画像の階調性（調子）を保ったまま、焼きつきを軽減することができる。そして、焼きつきの発生しにくい動画像や低輝度な画像に対しては、補正処理を省略できる。

しかも、本実施形態では、入力系統ではなく画像特性に応じて補正処理を異ならせているので、ＰＣ入力信号に対しても第２もしくは第３の補正処理が実行され得るという利点がある。たとえば、ＰＣでデジタルカメラの画像閲覧をするときは第２の補正処理が実行され、ＰＣで動画再生をするときは第３の補正処理が実行され得る。同様に、ＴＶ信号により静止画像や高コントラストの画像が入力された場合にも、適宜、第１もしくは第２の補正処理が実行されるようになる。

従って、入力信号の種類によらず良好な表示品質を維持しつつ焼きつきを軽減することができる。

第１の実施形態に係る画像表示装置における輝度補正に関する構成を示すブロック図である。 輝度低減処理の入出力特性を示す図である。 ガンマ補正処理の入出力特性を示す図である。 輝度補正手段全体の入出力特性を示す図である。 第１の実施形態における輝度補正処理を示すフロー図である。 第２の実施形態に係る画像表示装置における輝度補正に関する構成を示すブロック図である。 画像合成の一例を示す図である。 第３の実施形態に係る画像表示装置における輝度補正に関する構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における輝度補正処理を示すフロー図である。

符号の説明

１１ 第１のスイッチ手段
１２ 輝度補正手段
１２１ 第２のスイッチ手段
１２２ 輝度低減処理手段
１２３ 第３のスイッチ手段
１２４ ガンマ補正処理手段
１３ 制御手段
２１ 画像識別手段
２２ 画質識別手段
２３ 制御手段
２４ 輝度補正手段
６１ 輝度補正手段
６１１ 第１の画像処理手段
６１２ 第２の画像処理手段
６２ 画像合成手段

Claims (8)

1. 複数の種類の入力信号に対応した画像表示装置であって、
   表示輝度を補正するために入力信号に補正処理を施す輝度補正手段と、
   補正後の入力信号にしたがって画像を表示する画像表示手段と、を有し、
   前記輝度補正手段は、入力信号の種類に応じて補正処理を異ならせることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記輝度補正手段は、
   入力信号の種類に応じて、画像の中間階調部分の輝度を維持し若しくは上げつつ、ハイライト部分の輝度を下げる第１の補正処理、画像のほぼ全階調にわたり輝度を低下させる第２の補正処理、および、輝度を変化させない第３の補正処理のうちいずれかを実行することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記輝度補正手段は、
   入力信号に１より小さいゲインを乗ずる輝度低減処理手段と、入力信号に１より小さいガンマ値でのガンマ補正を行うガンマ補正処理手段とを有し、
   前記輝度低減処理手段と前記ガンマ補正処理手段を組み合わせることによって前記第１の補正処理を実行し、
   前記輝度低減処理手段によって前記第２の補正処理を実行することを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
4. 前記輝度補正手段は、
   入力信号の種類がコンピュータからの入力信号の場合、前記第１の補正処理を実行することを特徴とする請求項２または３記載の画像表示装置。
5. 前記輝度補正手段は、
   入力信号の種類がデジタルカメラからの入力信号の場合、前記第２の補正処理を実行することを特徴とする請求項２〜４のうちいずれか１項記載の画像表示装置。
6. 前記輝度補正手段は、
   入力信号の種類がＴＶ信号の場合、前記第３の補正処理を実行することを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか１項記載の画像表示装置。
7. 入力信号で与えられる画像が動画像か静止画像かを識別する画像識別手段と、
   前記画像が所定の輝度基準に比して高輝度か低輝度か、また所定のコントラスト基準に比して高コントラストか低コントラストかを識別する画質識別手段と、を有し、
   前記輝度補正手段は、
   前記画像が高輝度かつ高コントラストな静止画像と識別された場合、前記第１の補正処理を実行し、
   前記画像が高輝度かつ低コントラストな静止画像と識別された場合、前記第２の補正処理を実行し、
   前記画像が動画像または低輝度な静止画像と識別された場合、前記第３の補正処理を実行することを特徴とする請求項２または３記載の画像表示装置。
8. 複数の種類の入力信号に対応した画像表示装置における画像表示方法であって、
   入力信号を受信する受信ステップと、
   表示輝度を補正するために入力信号に補正処理を施す輝度補正ステップと、
   補正後の入力信号にしたがって画像を表示する表示ステップと、を含み、
   前記輝度補正ステップでは、入力信号の種類に応じて補正処理を異ならせることを特徴
   とする画像表示方法。

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