JP2006308632A - 画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 輝度変化を抑えながら、消費電力の低減を優先する設定または画質の向上を優先する設定を選択することができる画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体を提供すること。
【解決手段】 省電力優先モードおよび画質優先モードのいずれかを選択するモード選択部４９と、選択したモードに対応する調光率αを設定する調光率設定部４７と、調光率αに基づいてバックライト３２が発光する光量を制御（調光）する光量制御部４８と、画像の輝度データを表す階調値Ｘに対して、階調値Ｘの分布している階調範囲を拡大することによりコントラストを高めるレベル補正部４３と、レベル補正および調光により表示パネル３０に表示する画像に生じる輝度の変化を減少させるようにレベル補正した輝度値Ｙを補正する明るさ補正部４４と、を備える。
【選択図】 図２

Description

入力された画像に補正処理を施し、画質に優れた画像を表示する画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体に関する。

従来、液晶パネルなどの非発光型表示デバイスを採用するノート型コンピュータなどの画像表示装置では、外部からの電力の供給がないときには、バッテリから供給された電力を光源（例えば、冷陰極管）が光に変換して、液晶パネルを透過させる光の量を制御することにより表示を行っている。一般に、装置全体の消費電力のうち光源が消費する電力の割合は大きい。そこで、バッテリ駆動時には光源が発する光量を少なくすることにより装置の消費電力を低減している。また、光量を少なくしたときには、画面全体の輝度低下に伴い視認性が低下するので、光量を少なくすることによる消費電力の低減と視認性の維持とを両立することができる技術が望まれている。例えば、特許文献１では、入力した画像データに対して、画像データの階調値の範囲を拡大することによりコントラストを高める変換を行っている。さらに、光源が発する光量を調整することにより変換による輝度変化を少なくしているので、画像の視覚的なコントラスト感を改善しながら、変換による輝度変化を抑制する技術を開示している。

また、特許文献２には、コントラストを高める処理の後に、輝度分布の中央値の値に基づいて算出した値をガンマ係数としてガンマ補正を行うことにより、画像の明るさを補正する処理を行っている。

特許第３２１５３８８号公報（第３９頁 図３参照） 特開平１０−１９８８０２号公報（第１６頁 段落［０１２３］〜［１２８］参照）

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、コントラストを高める変換の後に平均輝度が低下していた場合には、輝度の低下分を補うように光源が発する光量を高めるのでかえって消費電力が増加してしまうことがある。このように、コントラストを高めることにより画質を高めながら元の画像からの輝度変化を抑えることができるものの、入力する画像に依存して消費電力が増減するという課題があった。

また、特許文献１に記載のコントラストを高める変換および輝度補正の後に、特許文献２に記載の明るさを補正する処理を行ったとしても、入力される画像に依存して消費電力が増減することになる。

このように、従来の技術では、輝度変化を抑えながら画像を表示する際に、消費電力の低減を優先するか、画質の向上を優先するかを任意に選択することができなかった。

そこで、本発明は、輝度変化を抑えながら、消費電力の低減を優先する設定または画質の向上を優先する設定を選択することができる画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置であって、第１の設定および第２の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部と、前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第１の調光率を設定する調光率設定部と、前記画像データを取得する画像データ取得部と、前記第１の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正部と、前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、選択した設定に対応する第１の調光率に従って、光源が発する光量を制御（以下、調光という）しているので、選択を切り替えることにより第１の調光率を変化させて、光源が発生する光量を変化させることができる。光源が電力を消費して発光するものであれば、消費電力も変化させることができる。また、調光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化は、画像データの階調値を制御することにより減少させているので、選択する設定を切り替えることにより変調された光に生じる明るさの変化を抑えることができる。したがって、消費電力を変化させながら、明るさの変化は抑えることができるようになる。また、設定を変えることにより第１の調光率を切り替えても、調光による明るさの変化を抑えているので、急激に明るさが変化することによる視覚的違和感が少なくなる。

ここで、複数の設定から第１の設定を選択している場合、前記調光率設定部は、前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための第１の調光率を設定することが好ましい。

このようにすれば、第１の設定を選択すると、光源が発する光量を所定の光量より減光させるので、光源に供給する電力を低めて消費電力を確実に低減できるようになる。

ここで、複数の設定から第２の設定を選択している場合、前記調光率設定部は、画像データの階調値の大きさに合わせて、前記第１の調光率の値を変化させることが好ましい。

このようにすれば、画像データの階調値の大きさに合わせて、第１の調光率を変化させ、階調値が大きい画像データに対しては、第１の調光率を大きく設定する。大きい階調値の画像データに基づき空間光変調器で変調された光に生じる明るさが高いときに、調光によりさらに明るくすることになるので、より明るさのピークを大きくだすことができる。一方、小さい階調値の画像データに対しては第１の調光率を小さく設定する。小さい階調値の画像データに基づき空間光変調器で変調された光に生じる明るさが低いときに、さらに明るさを落とすことになるので、変調した光の黒浮きを抑えることができる。

ここで、画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部を更に備え、前記明るさ補正部は、前記変換および前記第１の調光率に従う光量の制御によって前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記変換された画像データの階調値を制御することが好ましい。

このようにすれば、階調値を変換することにより画素の階調値が分布している範囲を拡大させるので、変調した光のコントラストを高めることができる。さらに、変換および調光により空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を、変換した画像データの階調値を補正することによって減少させている。したがって、コントラストを高めることにより画質を向上させ、且つ消費電力を低減しながら、変換および調光により生じる明るさの変化を抑えることができる。

ここで、明るさ補正部は、前記補正された画像データの階調値の平均値と前記第１の調光率との積が、前記変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくように、前記変換された画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。

このようにすれば、補正した画像データの階調値の平均値と調光率との積が、変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくので、変換および調光による明るさの変化を減少することができる。

ここで、明るさ補正部は、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときに前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさ、からの変化を減少させるように、前記補正される前の画像データの階調値を補正することが好ましい。

このようにすれば、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときに空間光変調器で変調された光に生じる明るさに近づくことになる。したがって、画像データの階調値の分布が偏っているために、変調された光が明るすぎたり、暗すぎたりしていた場合でも、基準階調値に基づいて変調したときの適度な明るさに近づけることができる。

ここで、明るさ補正部は、補正された画像データの階調値の平均値と第１の調光率との積が、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときの階調値の平均値に近づくように、補正される前の画像データの階調値を補正することが好ましい。

このようにすれば、補正した画像データの階調値の平均値と第１の調光率との積が、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときの階調値の平均値に近づくので、調光による明るさの変化を減少することができる。

ここで、明るさ補正部は、補正する前の階調値の範囲において、階調値の上限値および下限値に対しては同じ階調値に維持し、上限値と下限値との間の階調値を変更することが好ましい。

このようにすれば、階調値の範囲の上限値および下限値を維持することになるので、補正によりコントラストを低めることなく、明るさの変化を減少することができる。

ここで、明るさ補正部は、前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、前記明るさの比率を前記所定の比率とすることができる第２の調光率を設定し、前記光量制御部は、前記第２の調光率に基づいて前記光源が発する光量を制御することが好ましい。

このようにすれば、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき表示する画像に対する、補正した画像データに基づき空間光変調器で変調された光に生じる明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、第２の調光率に従う調光により明るさの比率を所定の比率に抑えることができる。したがって、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲における明るさの変化を抑えることができる。

ここで、明るさ補正部は、前記光源が発する光量を所定の光量より増光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が小さい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、前記明るさの比率を所定の比率とすることができる第２の調光率を設定し、前記光量制御部は、前記第２の調光率に基づいて前記光源が発する光量を制御することが好ましい。

このようにすれば、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が小さい範囲における明るさの変化を抑えることができる。

ここで、設定選択部は、前記画像表示装置がバッテリに蓄積した電力により動作している場合に、前記第１の設定を選択し、前記画像表示装置の外部からの電力の供給を受けている場合に、前記第２の設定を選択することが好ましい。

このようにすれば、電力の供給形態に合わせて、適切な設定を選択することができる。

ここで、設定選択部は、前記画像データがテキストを表すデータであった場合に前記第１の設定を選択し、前記画像データが自然画を表すデータであった場合に前記第２の設定を選択することが好ましい。

このようにすれば、画像データの種類に合わせて、適切な設定を選択することができる。

ここで、第１の調光率および第２の調光率は、光に対する人間の視覚の感度特性に従った視覚上の比率を表し、前記光量制御部は、前記調光率または前記限界調光率から、前記視覚の感度特性に基づいて、前記光源が実際に発する光量の比率を示す第３の調光率を算出して、前記第３の調光率に従って光源を制御することが好ましい。

このようにすれば、光に対する人間の視覚の感度特性に合わせた補正を行うことができる。

また、本発明は、方法の発明とすることもできる。すなわち、本発明の画像表示方法は、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示方法であって、第１の設定および第２の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択工程と、前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第１の調光率を設定する調光率設定工程と、前記画像データを取得する画像データ取得工程と、前記第１の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正工程と、前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御工程と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明は、プログラムまたはそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてもよい。すなわち、本発明の画像表示プログラムは、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置に、画像を表示させるための画像表示プログラムであって、前記画像表示装置のコンピュータを、第１の設定および第２の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部、前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第１の調光率を設定する調光率設定部、前記画像データを取得する画像データ取得部、前記第１の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正部、前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部、として機能させることを特徴とする。

本発明の画像表示プログラムを記録した記録媒体としては、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなどの光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスクなどのコンピュータが読み取り可能な種々の記録媒体を利用することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、第１の実施形態における画像表示装置のハードウェア構成を示す図である。図１に示すように、画像表示装置１は、入力インターフェイス（以下、入力Ｉ／Ｆという）１０、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ハードディスク（以下、ＨＤという）１４、画像処理エンジン１５、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１６、表示インターフェイス（以下、表示Ｉ／Ｆという）１７、および電源インターフェイス（以下、電源Ｉ／Ｆという）１８を備えている。これらの構成はバス１９を介して相互に接続されている。また、表示Ｉ／Ｆ１７には表示パネル３０が、電源Ｉ／Ｆ１８には、電力供給装置３１が接続されている。なお、画像表示装置１の具体的な例としては、表示パネル３０により画像を表示することができるノート型コンピュータ、液晶テレビ、携帯電話、プロジェクタ、プロジェクションテレビなどを想定している。

入力Ｉ／Ｆ１０には、動画像を入力する装置としてのデジタルビデオカメラ２０およびデジタルスチルカメラ２１などが接続されている。また、ネットワーク機器からの配信映像、電波による配信映像なども、入力Ｉ／Ｆを介して動画像として画像表示装置１に入力される。

電力供給装置３１は、画像表示装置１の内部にセットされるバッテリ３３に蓄積された電力、または画像表示装置１の外部より供給される電力を、バックライト３２を含む画像表示装置１の各構成に電力を供給する。また、ＣＰＵ１１などからの指示に従って、バッテリ３３に残存する電力残量を検出し、電力Ｉ／Ｆ１８を介してバッテリ３３の電力残量を示す情報を送信する。

ＣＰＵ１１は、画像表示装置１において行われる各種処理を制御する部分であるが、特に、入力Ｉ／Ｆ１０を介する動画像データの入力、やＨＤ１４などに記憶された動画像の再生が行われると、画像処理エンジン１５に動画像データを受け渡して、動画像を表示する処理を行わせる。

バックライト３２は、電力供給装置３１より供給される電力を光に変換する冷陰極管、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などの光源である。バックライト３２からの光は、バックライト３２と表示パネル３０に挟まれる各種シートなどによって拡散されて、ほぼ均一な光として表示パネル３０に照射する。

表示パネル３０は、表示Ｉ／Ｆ１７を介して入力した画像データに対応する駆動信号に従ってバックライト３２からの光を変調することにより、カラー画像を表示する透過型の液晶パネルである。なお、表示パネル３０は光の透過率を制御することにより表示を行うので、バックライト３２が発する光量に比例して表示する画像の輝度が変化する。

図２は画像処理エンジンの構成を示した図である。図２に示すように、画像処理エンジン１５は、大別して、フレーム画像取得部４０、色変換部４１、フレームメモリ４２、レベル補正部４３、明るさ補正部４４、画像表示信号生成部４５、補正係数保持部４６、調光率設定部４７、光量制御部４８、およびモード選択部４９を備えている。また、レベル補正部４３は、ヒストグラム作成部５０、レベル補正パラメータ生成部５１、およびレベル補正実行部５２を有している。明るさ補正部４４は、輝度総和（ΣＹ）演算部６０、平均輝度（Ｙａｖｅ）演算部６１、係数総和（ΣＦ（Ｙ））演算部６２、輝度総和（ΣＸ）演算部６３、平均輝度（Ｘａｖｅ）演算部６４、補正量演算部６５、および明るさ補正実行部６６を有している。これらの構成を含む画像処理エンジン１５は、ＡＳＩＣなどのハードウェア回路により構成されている。以下、各構成が行う処理について説明する。

フレーム画像取得部（画像データ取得部）４０は、入力Ｉ／Ｆ１０を介して画像表示装置１に入力した動画像データから、動画像の各フレームの画像であるフレーム画像の画像データを順次取得する処理を行う。

また、入力する動画像データは、例えば、時系列に連続する複数の静止画像（以下、フレーム画像という）を示すデータである。動画像データは、圧縮したデータや、入力した動画像がインターレース方式のデータであることもある。このような場合、フレーム画像取得部４０は、圧縮されたデータを解凍する処理やインタレース方式のデータをノンインタレース方式のデータに変換する処理を行うことにより、動画像データの各フレーム画像の画像データを、画像表示装置１が処理することができる形式の画像データに変換するようにして、画像データを取得する。もっとも、静止画像データを入力した場合には、当該静止画像の画像データを取得することにより静止画像を扱うこともできる。

第１の実施形態では、取得する画像データは、縦横６４０×４８０画素など、マトリクス状に配列された多数の画素について、Ｒ（レッド）・Ｇ（グリーン）・Ｂ（ブルー）の各色に“０〜２５５”の２５６階調（８ビット）の階調値で表したＲＧＢデータとする。もっとも、フレーム画像を表す画素数、各画素の階調数はこれに限られることはない。また、画像データの表現形式についても、ＲＧＢデータに限られることなく、例えば、Ｋ（ブラック）により表すＫデータ、Ｃ（シアン）・Ｍ（マゼンタ）・Ｙ（イエロー）・Ｋにより表すＣＭＹＫデータ、Ｙ（輝度）・ｕ（青の色差）・ｖ（赤の色差）により表すＹｕｖデータなど様々な表現形式のデータであってもよい。

色変換部４１は、フレーム画像取得部４０が取得した画像データを、輝度データおよび色差データに変換する処理を行う。第１の実施形態では、取得した画像データがＲＧＢデータであるので、ＲＧＢデータを輝度データおよび色差データに変換する処理を行う。色変換においては、例えば次式に示す変換式を計算することにより輝度データＸおよび色差データｕｖに変換することができる。変換した輝度データＸおよび色差データｕｖは、フレームメモリ４２に格納する。
Ｘ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ …（１）
ｕ＝−０．１６８４Ｒ−０．３３１６Ｇ＋０．５０００Ｂ …（２）
ｖ＝０．５０００Ｒ−０．４１８７Ｇ−０．０８１３Ｂ …（３）
なお、色変換部４１は、式（１）〜式（３）の変換結果をＲＧＢの各階調（０〜２５５）ごと表した色変換テーブルに基づいて２５６階調（８ビット）で表す階調値に変換するとしてもよい。

レベル補正部（階調変換部）４３は、色変換部４１から輝度値Ｘを受け取り、輝度値Ｘが分布している範囲を拡大させるレベル補正を行うことにより、輝度値Ｙを取得する。レベル補正に際しては、まず、ヒストグラム作成部５０が、フレーム画像の輝度データＸについてヒストグラムを算出して、レベル補正パラメータ生成部５１が、ヒストグラムからフレーム画像の輝度値Ｘの上限値ＸＨおよび下限値ＸＬをレベル補正パラメータとして取得する。例えば、図３に示すようなヒストグラムを作成すると、ヒストグラムＨ（Ｘ）から上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを取得することができる。なお、第１の実施形態では、図３に示すように、ヒストグラムＨ（Ｘ）の最大の値をとる輝度値を上限値ＸＨ、最小の値をとる輝度値を下限値ＸＬとする。もっとも、フレーム画像のノイズ、または字幕や時刻表示などの非画像データ部分に含まれる影響を低減するため、ヒストグラムＨ（Ｘ）について所定の度数以上となる輝度値Ｘから上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを求めるようにしてもよい。また、ヒストグラムＨ（Ｘ）から近似曲線を生成して、近似曲線がＸ軸と交わる輝度値、または近似曲線が所定の値以上となる輝度値から上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを求めるようにしてもよい。

次に、レベル補正実行部５２は、フレーム画像の上限値ＸＨおよび下限値ＸＬに挟まれる範囲を輝度データにおいて表現することができる最大の輝度値の範囲に線形変換することにより輝度値Ｙに変換する。すなわち、第１の実施形態では輝度値を表現する階調数は“０〜２５５”の２５６階調としているので、次式に従ってレベル補正を行う。
Ｙ（Ｘ）＝２５５×（Ｘ−ＸＬ）／（ＸＨ−ＸＬ） …（４）
式（４）にしたがってフレーム画像の画像データの階調範囲を拡大することにより、フレーム画像のコントラストを高めることができる。

図４は、輝度値Ｘとレベル補正により得られる輝度値Ｙとの関係、すなわち式（４）の関係を表す階調直線を示した図である。図４に示すように、式（４）の関係を表す階調直線である補正直線ＨＬに従って変換することにより、輝度値ＸＬに対する輝度値Ｙが“０”、輝度値ＸＨに対する輝度値Ｙが“２５５”となる線形変換を行うことになる。図より明らかなように、輝度値Ｘの階調範囲“ＸＬ〜ＸＨ”を輝度値Ｙについては階調範囲“０〜２５５”に拡大しているので、レベル補正によりフレーム画像のコントラストを高めることができる。

次に、調光を行うための構成について説明する。まず、モード選択部（設定選択部）４９は、省電力優先モード（第１の設定）および画質優先モード（第２の設定）のうちから、画像表示装置１の設定を選択する。設定の選択に際しては、電力供給装置３１がバッテリ３３の電力を各部に供給しているときには省電力優先モードに設定し、電力供給装置３１が外部の電源装置からの電力供給を受けて、各部への電力供給を行っているときには画質優先モードに設定する。

もっとも、設定を選択する方法としてはこれに限られない。例えば、表示パネル２０に表示した設定の選択を促すメッセージに従って、ユーザがマウスやキーボードなどを操作して設定するとしてもよいし、バッテリ駆動時であってもバッテリ３３に蓄積した電力の残量が多いときに画質優先モード、少ないときに省電力優先モードに設定するとしてもよい。

調光率設定部４７は、バックライト３２が発する光量を所定の光量より増減させるためのパラメータとして調光率αを設定する。本実施形態では、調光率αはモード選択部４９が選択した設定モードに対応して定めている。具体的には、省電力優先モードが選択されているときの調光率αは、１以下の正数の条件のもと、バッテリに残存する電力蓄積量を参照して、画像表示装置１が所定の目標駆動時間を駆動していることができる値を算出することによって調光率αを設定することとする。ここで、調光率αは１以下の正数とするので、調光率αが“１”のときバックライト３２が発する所定の光量より、減光するように調光する。もっとも、調光率αの設定方法はこれに限られることなく、省電力優先モード時には、調光率αを１以下の所定の値とすることとしてもよいし、表示パネル３０に節電設定用の画面を表示するなどして、ユーザが１以下の正数の条件のもとで調光率αを設定するようにしてもよい。

画質優先モードが選択されているときの調光率αは、設定上その値に制限を加えることなく、画像データの階調値Ｘの平均値Ｘａｖｅに基づいて定めるものとする。例えば、バックライトにハード上の制約などにより最大調光率αｍａｘ（＞１）と、最小調光率αｍｉｎ（＜１）があるものとすると、平均値Ｘａｖｅと調光率αとを線形な関係とすることにより次式に従って調光率αを求めることができる。
α＝（αｍａｘ−αｍｉｎ）×Ｘａｖｅ／２５５＋αｍｉｎ …（５）
もっとも、画質優先モード時の調光率αの設定方法としては、これに限られることなく、平均値Ｘａｖｅに非線形な関係としてもよく、画像データの階調値の大きさに合わせて、調光率αの大きさを変化させるようにしていればよい。

また、調光率αは人間の視覚へ与える刺激に線形な関係を有した比率である。すなわち、人間の視覚の感度特性を考慮した比率であるので、例えば、調光率αが“０．５”であれば、表示パネル３０に表示する画像の輝度が人間の視覚に与える刺激は、調光率αが“１”のときの５０％となる。

光量制御部４８は、調光率αに従って電力供給装置３１がバックライト３２へ供給する電力を制御することにより、バックライト３２が発生する光量を調整する調光を行う。ここで、調光率αは人間の視覚の感度特性を考慮した値であるので、バックライト３２が発する所定の光量に対する実際の光量の比率を示す光源の調光率Ｋは、ガンマ係数γを用いて次式により定めることができる。
Ｋ＝α^γ …（６）
例えば、ガンマ係数γは“２．２”などの値であり、式（６）により人間の視覚特性を考慮した調光率αから、実際にバックライト３２を調光する光量比を示す光源の調光率Ｋを得ることができる。

また、バックライト３２が発生する光量と、表示パネル３０に表示される画像の輝度とは一般に比例するので、調光したときに表示パネル３０に表示する画像の実際の輝度Ｌと、調光しないときの画像の実際の輝度ＬＵ０との関係は次式で表すことができる。
ＬＵ＝Ｋ×ＬＵ０ …（７）

例えば、人間が視覚上感じる輝度を１５％低減させるために調光率αを“０．８５”に設定すると、ガンマ係数γが“２．２”であることから、式（６）より光源の調光率Ｋは“０．７”となる。式（７）より調光したときの輝度Ｌを調光しないときの輝度ＬＵ０に比べて３０％低減すればよいことになるので、バックライト３２に供給する電力を低減することができる。光量制御部４８は、式（６）にしたがって調光率αより光源の調光率Ｋを算出して、光源の調光率Ｋに従ってバックライト３２へ供給する電力を制御する旨の制御信号を電力供給装置３１に送信することにより調光を行う。

画像表示信号生成部４５は、光量制御部４８が光源を制御するタイミングと同期を取りながら、生成した画像表示信号を表示パネル３０に送信している。表示パネル３０は、受信した画像表示信号に基づいて、調光された光の変調を画素ごとに制御することにより補正したフレーム画像を表示する。

ここで、レベル補正および調光を行うことにより、表示パネル３０に表示する輝度（明るさ）が変化することになる。そこで、第１の実施形態の画像処理エンジン１５は、レベル補正および調光による輝度変化を減少させるように明るさ補正を行う。

明るさ補正部４４は、レベル補正および調光により、表示する画像に生じる輝度の変化を減少させる明るさ補正を行う。明るさ補正の補正式は次式のように定義する。
Ｚ（Ｙ）＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ１＋Ｙ …（８）
ここで、Ｚは補正した輝度値、Ｇ１は所定の輝度値における補正量であり、Ｆ（Ｙ）は補正量Ｇ１を基準として、各輝度値Ｙにおいて補正すべき値の比率を示す補正係数である。以下、式（８）に示す補正曲線を決定する処理、すなわち補正係数Ｆ（Ｙ）および補正量Ｇ１を決定する方法について順番に説明する。

補正係数Ｆ（Ｙ）としては、予め決められた関数を用いる。図５に輝度値Ｙと、補正係数Ｆ（Ｙ）との関係を示す。第１の実施形態の補正係数Ｆ（Ｙ）としては、図５（ａ）に示すように、補正の基準とする階調値である補正ポイントを“１９２”とした曲線と、図５（ｂ）に示す補正ポイントを“６４”とした曲線と、の２つの曲線を用いる。具体的には、レベル補正および調光により表示する画像の輝度が減少している場合に、補正ポイントを“１９２”として、輝度が増加する場合に、補正ポイントを“６４”とする。補正ポイントを“１９２”とする場合の補正係数Ｆ（Ｙ）は、図５（ａ）に示すように、輝度値“０”および“２５５”においてＦ（Ｙ）が“０”となるＰ１（０，０）およびＰ２（２５５，０）と、補正ポイント“１９２”においてＦ（Ｙ）が“１”となるＰ３（１９２，１）を通るスプライン曲線で表す関数とした。補正ポイントを“６４”とする場合の補正係数Ｆ（Ｙ）は、図５（ｂ）に示すように、Ｐ１（０，０）およびＰ２（２５５，０）と、補正ポイント“６４”においてＦ（Ｙ）が“１”となるＰ４（６４，１）を通るスプライン曲線で表す関数とする。なお、図５に示す補正係数Ｆ（Ｙ）のデータは、輝度値Ｙの各階調値（０〜２５５）に対応したＦ（Ｙ）の値を表すテーブルとして、予め補正係数保持部４６に格納されている。

以上のように、第１の実施形態では、２つの補正係数Ｆ（Ｙ）を有しており、レベル補正および調光により、表示パネル３０に表示する画像の輝度が減少する場合補正ポイントを“１９２”とする補正係数Ｆ（Ｙ）を用いる。レベル補正および調光により輝度値の平均値が増加していた場合には、補正ポイントを“６４”とする補正係数Ｆ（Ｙ）を用いるようにして、補正係数Ｆ（Ｙ）を使い分けている。

Ｆ（Ｙ）が定まると、次に補正量Ｇ１を決定する。補正量Ｇ１としては、輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅと補正した輝度値Ｚの平均値Ｚａｖｅと調光率αとの積が等しくなる値に決定する。すなわち、式（９）の条件を満たすように補正量Ｇ１を決定する。なお、式（９）は、調光しないときに画像データの輝度値Ｘに基づく画像を表示パネル３０に表示したときの明るさとしての輝度と、輝度値Ｚに基づく画像を表示して調光したときの輝度とが視覚上等しいことを意味している。
α×Ｚａｖｅ＝Ｘａｖｅ …（９）

レベル補正および調光による輝度の変化をなくするためには、式（９）を満たすように補正量Ｇ１を定めるとよいので、式（８）および式（９）より補正量Ｇ１が求まる。
Ｇ１＝Ｎ（Ｘａｖｅ−αΣＹ）／（αΣＦ（Ｙ））
＝−Ｎ×Δａｖｅ／（αΣＦ（Ｙ））…（１０）
ここで、
Δａｖｅ＝α×Ｙａｖｅ−Ｘａｖｅ
＝２５５×α×（Ｘａｖｅ−ＸＬ）／（ＸＨ−ＸＬ）−Ｘａｖｅ …（１１）
補正係数Ｆ（Ｙ）および補正量Ｇ１を表す式（１０）を用いて、式（８）の補正式に従う明るさ補正を行うことができる。

図６は、省電力優先モードにおける明るさ補正を行ったときの補正曲線を示した図である。図６では、横軸に輝度値Ｘ、縦軸に輝度値Ｙおよび輝度値Ｚに調光率を乗じた実効輝度値α×Ｚを示し、明るさ補正した補正曲線をＨＣ１、レベル補正した補正直線をＨＬで示している。省電力優先モードでは、常に“１”以下となる調光率αにより減光するので、補正曲線ＨＣ１における、実効輝度値α×Ｚの範囲は、“０〜α×２５５”となる。図６（ａ）に示すように上に凸形状の補正曲線ＨＣ１、または図６（ｂ）に示す、下に凸形状の補正曲線ＨＣ１とすることにより、レベル補正および減光による輝度変化を抑えている。

図７は、画質優先モードにおける明るさ補正の補正曲線ＨＣ１を示した図である。画質優先モードでは、式（５）に従って調光率αを設定するので、輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅに応じて増光または減光となる。図７（ａ）には、減光したときの明るさ補正の補正曲線ＨＣ１を示している。すなわち、図７（ａ）では、Ｘａｖｅの値が小さいので、減光する調光率α（＜１）が設定された例を示している。減光による輝度変化を抑えるようにしているので、補正曲線ＨＣ１は、上に凸形状の補正曲線となっている。

画質優先モードにおける減光時には、平均値Ｘａｖｅが小さいことから、画像には階調値が低い領域の面積が大きいことが推定されるので、上に凸形状の補正曲線により明るさ補正を行って、低い階調領域のコントラストを高めている。例えば、図７（ａ）において、輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅより低い輝度値Ｘの領域“ＸＬ〜Ｘａｖｅ”に対応する実効輝度値α×Ｚの範囲は、補正直線ＨＬによれば“０〜ｚ１”となり、補正曲線ＨＣ１によれば“０〜ｚ２”となる。補正曲線ＨＣ１が上に凸であれば、明らかにｚ１＜ｚ２となるので、低い輝度領域において、最小となる実効輝度値“０”を変えることなく、輝度値の高低を表現できる範囲が広くなる。したがって、表示パネル３０に出力したときに生じる黒浮きを防ぎながら、画像のうち面積が大きい、低い輝度領域のコントラストを高めることにより、効果的に画質を向上させている。

図７（ｂ）には、増光（α＞１）したときの明るさ補正の補正曲線ＨＣ１を示している。画質優先モードにおける増光時には、平均値Ｘａｖｅが大きいことから、画像には階調値が高い領域の面積が大きいことが推定される。そこで、増光時の補正曲線は下に凸形状となり、補正曲線ＨＣ１の範囲は、実効輝度値にして“０〜α×２５５”と大きくなっている。また、輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅより高い輝度値Ｘの領域“Ｘａｖｅ〜ＸＨ”に対応する輝度値Ｚに調光率を乗じた実効輝度値の範囲は、補正直線ＨＬによれば“ｚ１〜２５５”となり、補正曲線ＨＣ１によれば“ｚ２〜α×２５５”となる。高い輝度領域において、最大となる実効輝度値を高めて、輝度値の高低を表現できる範囲を広くしている。したがって、増光により明るさのピークを高めながら、画像のうち面積が大きい、高い輝度領域についてコントラストを高めることにより、効果的に画質を向上させている。

ここで、以上に説明したように明るさ補正を行うと、高い輝度領域または低い輝度領域に対応するコントラストが低くなることがある。図６（ａ）の補正曲線を用いて説明すると、平均輝度Ｘａｖｅより高い輝度側に対応する明るさ補正前の階調範囲は、“ｚ１〜２５５”である。補正量Ｇ１（＞０）を用いて上に凸状の階調曲線ＨＣ１による明るさ補正を行うと、平均輝度Ｘａｖｅより高い輝度側に対応する実効輝度値の範囲は、補正曲線ＨＣ１によれば“ｚ２〜２５５×α”となり、元の“ｚ１〜２５５”の輝度範囲より小さくなる。このように、減光による輝度変化を減少させるように補正曲線ＨＣ１を上に凸形状とした場合、平均値Ｘａｖｅより高輝度側においては、高輝度側のコントラストが低下していることになる。画像優先モードにおける図７（ａ）の補正曲線についても同様のことがいえる。

一方、補正曲線ＨＣ１が下に凸状となったときは低い輝度領域の範囲が狭くなってしまう。例えば、図６（ｂ）に示すように、平均輝度Ｘａｖｅより低い輝度側に対応する補正直線ＨＣ１による低輝度側の階調範囲“０〜ｚ１”に対して、補正曲線ＨＣ１によれば“０〜ｚ２（＜ｚ１）”となるので、低輝度側のコントラストが低下することになる。画像優先モードにおける図７（ｂ）の補正曲線についても同様のことがいえる。

そこで、調光に伴う高輝度側または低輝度側のコントラスト低下を一定の水準に抑えるために、調光率αの値に制限を加える。

以下、調光率αに制限を加えたときの処理について説明する。まず、減光した場合に高輝度側のコントラストの低下を抑制する方法について説明する。

調光しない場合の平均輝度値Ｙａｖｅより高輝度側の輝度値Ｙの階調差Ｌ１、調光した場合の高輝度側の実効輝度値α×Ｚの階調差Ｌ２を次のように求める。
Ｌ１＝２５５−Ｙａｖｅ …（１２）
Ｌ２＝α×２５５−α×Ｚ（Ｙａｖｅ）
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ１＋Ｙａｖｅ）） …（１３）
図８は、調光の有無による高輝度側の階調差を説明するための図である。調光しないときの平均輝度値Ｙａｖｅより高輝度側の輝度値Ｙの階調範囲は、図８に示すように“Ｙａｖｅ〜２５５”の階調範囲である。従って、図８に示すＬ１が高輝度側の階調差となる。一方、調光を行ったときに明るさ補正を行うための補正曲線ＨＣ１によれば、高輝度側の輝度値Ｙの階調範囲が“ｚ１（＝Ｙａｖｅ）〜２５５”は、“ｚ２（＝α×Ｚ（Ｙａｖｅ））〜α×２５５”の階調範囲となる。従って、図８に示すＬ２が高輝度側の階調差となる。

調光の有無による階調差の比率をコントラスト維持率とすると、高輝度側のコントラスト維持率Ｒを次式で定めることができる。
Ｒ＝Ｌ２／Ｌ１
＝α（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ１＋Ｙａｖｅ））／（２５５−Ｙａｖｅ）
…（１４）
式（１４）により求めるコントラスト維持率Ｒを、所定の比率Ｒｌｉｍより低下させないために、コントラスト維持率をＲｌｉｍとしたときの調光率αおよび補正量Ｇ１を求める。このときの調光率を限界調光率αｌｉｍ、限界補正量Ｇ１ｌｉｍとすると、式（１４）より次式を得ることができる。
Ｒｌｉｍ＝αｌｉｍ（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ１ｌｉｍ＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−Ｙａｖｅ） …（１５）
一方、式（８）より、
Ｚａｖｅ＝αｌｉｍ（ΣＦ（Ｙ（Ｘｉ））×Ｇ１ｌｉｍ＋Ｙ）／Ｎ …（１６）
式（１６）および式（９）より、制限を加えたときの限界調光率αｌｉｍは次式で求めることができる。
αｌｉｍ＝ＮＸａｖｅ／（ΣＦ（Ｙ）Ｇ１ｌｉｍ＋ΣＹ）
＝ΣＸ／（ΣＦ（Ｙ）Ｇ１ｌｉｍ＋ΣＹ） …（１７）
式（１６）および式（１７）より、次式のように限界補正量Ｇ１ｌｉｍを求めることができる。また、限界補正量Ｇ１ｌｉｍが定まると式（１７）より限界調光率αｌｉｍを求めることができる。
Ｇ１ｌｉｍ＝（ΣＸ−ＲｌｉｍΣＹ）×（２５５−Ｙａｖｅ）
／（Ｆ（Ｙａｖｅ）ΣＸ＋Ｒｌｉｍ（２５５−Ｙａｖｅ）ΣＦ（Ｙ）
…（１８）

実際の明るさ補正に用いる最終調光率α’、および最終補正量Ｇ１’は、以下のように決定する。
Ｇ１’＝ｍｉｎ（Ｇ１、Ｇ１ｌｉｍ） …（１９）
α’＝ｍａｘ（α、αｌｉｍ） …（２０）
ここで、ｍｉｎ（）は引数のうち最小の値を返す関数、ｍａｘ（）は引数のうち最大の値を返す関数である。

また、最終補正量Ｇ１’を用いて式（８）による変換を行うことにより、調光率αを最終調光率α’に変更した明るさ補正を行うことができる。すなわち、最終調光率α’により補正した輝度値をＺ’とすると次に示す補正式に従って明るさ補正を行う。
Ｚ’（Ｙ）＝ΣＦ（Ｙ）×Ｇ１’＋Ｙ …（２１）

次に、増光した場合の、低輝度側のコントラストの低下を抑える方法について説明する。図９は、調光の有無による低輝度側の階調差を説明するための図である。まず、調光しないときの平均輝度値Ｙａｖｅより低輝度側の輝度値Ｙの階調範囲は、図９（ａ）に示すように“０〜ｚ１（＝Ｙａｖｅ）”の階調範囲である。従って、階調差はＹａｖｅとなる。一方、調光を行ったときに明るさ補正を行うための補正曲線ＨＣ１によれば、低輝度側の輝度値Ｙの階調範囲が“０〜ｚ１（＝Ｙａｖｅ）”は、実効輝度値“０〜ｚ２（＝α×Ｚ（Ｙａｖｅ））”の階調範囲となる。従って、階調差はα×Ｚ（Ｙａｖｅ）となる。このように、低輝度側については、高輝度側と階調差を表す式（１２）および式（１３）と式の形が異なっているために、高輝度側の演算式をそのまま用いることができない。

そこで、上述した高輝度側に対する処理と同様に扱うために次のように変換する。
Ｙｃ＝２５５−Ｙ …（２２）
Ｚｃ＝２５５−（Ｆ（Ｙ）Ｇ１＋Ｙ） …（２３）
Ｙａｖｅｃ＝Ｙｃ（Ｙａｖｅ）
＝２５５−Ｙａｖｅ …（２４）
αｃ＝１／α…（２５）

図９（ｂ）は、図９（ａ）の補正曲線の階調値を式（２２）〜式（２５）に従って変換させたときの階調曲線ＨＣ１を示している。図９（ｂ）に示すように、調光しないときの平均輝度値Ｙａｖｅより低輝度側の輝度値Ｙｃの階調範囲は“ｚｃ１（＝Ｙｃ（Ｙａｖｅ））〜２５５”の階調範囲である。従って、図９（ｂ）に示すＬ１ｃが低輝度側の階調差となる。一方、調光を行ったときの明るさ補正の補正曲線ＨＣ１によれば、低輝度側の輝度値Ｙの階調範囲が“ｚｃ１（＝Ｙｃ（Ｙａｖｅ））〜２５５”は、実効輝度値“ｚｃ２（＝αｃ×Ｚｃ（Ｙａｖｅ））〜αｃ×２５５”の階調範囲となる。従って、図９（ｂ）に示すＬ２ｃが低輝度側の階調差となる。

以上のことから、低輝度側における調光しないときの階調差Ｌ１ｃ、調光したときの階調差Ｌ２ｃ、コントラスト維持率Ｒｃは次のように求まる。
Ｌ１ｃ＝２５５−Ｙｃ（Ｙａｖｅ）
＝２５５−Ｙａｖｅｃ …（２６）
Ｌ２ｃ＝αｃ×２５５−αｃ×Ｚｃ（Ｙａｖｅ）
＝αｃ×２５５−αｃ×（２５５−Ｙａｖｅ−Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ１）
＝αｃ×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅｃ）×Ｇ１ｃ＋Ｙａｖｅｃ））
（但し、Ｇ１ｃ＝−Ｇ１） …（２７）
Ｒｃ＝Ｌ２ｃ／Ｌ１ｃ …（２８）

ここで、階調差Ｌ１ｃおよびＬ２ｃの式の形は、高輝度側に対して行ったコントラスト低下を抑えたときの階調差Ｌ１およびＬ２と同じであるので、式（２２）〜（２５）の変換により、低輝度側の階調値を高輝度側の階調値に変換して、高輝度側の階調値の処理と同様に扱うことができる。減光したときに算出した式（１５）〜式（１８）と同様にして、コントラスト維持率Ｒｃを限界コントラスト維持率Ｒｌｉｍに制限すると、限界補正量Ｇ１ｃｌｉｍおよび限界調光率αｃｌｉｍを求めることができる。このときの最終補正量Ｇ１’および最終調光率α’は次式で得ることができる。
Ｇ１’＝−Ｇ１ｃ’
＝−ｍｉｎ（Ｇ１ｃ，Ｇ１ｃｌｉｍ） …（２９）
α’＝１／αｃ’
＝１／ｍａｘ（αｃ，αｃｌｉｍ） …（３０）

また、明るさ補正部４４は、明るさ補正を行う際には、最終調光率α’を光量制御部４８に受け渡す。光量制御部４８は、式（６）により最終調光率α’に対応する光源の調光率Ｋを算出して、バックライト３２に最終調光率α’に対応する光量を発生させる。

明るさ補正部４４は、式（２１）の補正式に従って、輝度値Ｙを輝度値Ｚ’に変換することにより、レベル補正および調光により生じる画像の輝度変化を補正しながら、高輝度側または低輝度側のコントラストの低下を抑制した補正を行うことができる。

画像表示信号生成部４５は、明るさ補正した輝度値Ｙ’および色差データの階調値ｕｖをＲＧＢデータに変換する処理を行う。ここでは、輝度データ、および色差データをＲＧＢデータに変換する次式に従って明るさ補正したＲＧＢデータを得ることができる。なお、式（３１）〜式（３３）の変換についても色変換テーブルに従って行ってもよい。
Ｒ＝Ｚ’＋１．４０２０ｖ …（３１）
Ｇ＝Ｚ’−０．３４４１ｕ−０．７１３９ｖ …（３２）
Ｂ＝Ｚ’＋１．７７１８ｕ−０．００１２ｖ …（３３）

画像表示信号生成部４５は、光量制御部４８がバックライト３２を制御するタイミングと同期を取りながら、変換したＲＧＢデータを、表示パネル３０に対応する画像表示信号として順次出力する。表示パネル３０は、画像表示信号生成部４５が出力する画像表示信号を受信して、受信した画像表示信号に基づいて、バックライト３２が発する光を変調して画素ごとに透過量を制御することにより動画像を表示する。

以上に説明したように、第１の実施形態に係る画像表示装置１は、画質優先モードまたは省電力優先モードのうちから、適切なモードを選択して対応する調光率αを設定する。省電力優先モードでは減光することにより省電力と、画質優先モードでは画像の平均輝度Ｘａｖｅに合わせて調光することにより、表示パネル３０に表示する輝度範囲を広げた画質の向上と、を切り替えて実現することができる。

図１０は、画像処理エンジン１５が行う処理のタイミングを示すタイミングチャートである。以下、タイミングチャートに従って順番に説明する。

画像表示装置１は、入力Ｉ／Ｆ１０からの動画像データの入力、またはＨＤ１４に記憶された動画像データの再生などをトリガーにして、図１０に示す処理を開始する。処理を開始すると、まず、モード選択部４９が、設定するモードを選択する。次に、省電力モードが設定されていれば、調光率設定部４７は省電力モードの調光率設定方法に従って、電力Ｉ／Ｆ１８を介してバッテリ３３の電力残量を示す情報を電力供給装置３１から受け取り、減光するための調光率αを設定する。

次に、フレーム画像取得部４０が、入力した動画像データのフレーム画像からＲＧＢデータの階調値を取得する入力処理を行い、取得したＲＧＢデータは、色変換部４１が次々に、輝度データである輝度値Ｘおよび色差データｕｖに変換してフレームメモリ４２に格納する。

次に、ヒストグラム作成部５０は、変換した輝度値Ｘの値を、ヒストグラムＨ（Ｘ）に次々と取り込んでいる。図１０に示すように、入力・色変換・ヒストグラム作成の処理はそれらの処理に要するわずかな時間だけ処理のタイミングを遅れながら並行して行っているので、１枚のフレーム画像の入力を終えると、わずかな時間だけ遅れて該フレーム画像についての輝度値ＸのヒストグラムＨ（Ｘ）が完成する。例えば、図３に示すように、輝度値Ｘに対する画素数を表すヒストグラムＨ（Ｘ）を得る。

次に、レベル補正パラメータ生成部５１は、ヒストグラムＨ（Ｘ）から輝度値Ｘの上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを算出して、レベル補正パラメータとする。具体的には、図３に示すように、ヒストグラムＨ（Ｘ）から最大の値をとる上限値ＸＨおよび最小の値をとる下限値ＸＬを取得する演算を行う。

次に、輝度総和演算部６０が輝度値Ｙの総和ΣＹを、輝度総和演算部６３が輝度値Ｘの総和ΣＸを演算することにより、明るさ補正パラメータとして、ΣＸ、ΣＹを取得する。そして、平均輝度演算部６１が、輝度総和ΣＹから輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅを算出し、平均輝度演算部６４が、輝度総和ΣＸから輝度値Ｘの平均値Ｘａｖｅを算出する。また、平均を求める演算に際しては、次式に示すように生成したヒストグラムＨ（Ｘ）を用いて行うことにより、全画素についてＸ、Ｙの総和演算を行う場合に比べて演算量を少なくしている。
Ｙａｖｅ＝ΣＹ（Ｘ）／Ｎ
＝（Σ_xＨ（Ｘ）×Ｙ（Ｘ））／Ｎ …（３４）
Ｘａｖｅ＝ΣＸ／Ｎ
＝（Σ_xＨ（Ｘ）×Ｘ）／Ｎ …（３５）

次に、係数総和演算部６２が補正係数保持部４６から読み出した補正係数Ｆ（Ｙ）の総和ΣＦ（Ｙ）を次式に従って算出する。なお、補正係数Ｆ（Ｙ）の補正ポイントについては、平均値Ｙａｖｅと平均値Ｘａｖｅとのうち、Ｙａｖｅが大きい場合には補正ポイント“１９２”とし、Ｘａｖｅが大きい場合には補正ポイント“６４”として、使用する補正係数Ｆ（Ｙ）を選択している。
ΣＦ（Ｙ）＝Σ_XiＨ（Ｘｉ）×Ｆ（Ｙ（Ｘｉ））
（ただし、ＸｉはＸＬ〜ＸＨの変数） …（３６）

ここで、画質優先モードに設定されていれば、調光率設定部４７は、平均値Ｘａｖｅを用いて、式（５）に従って調光率αを設定する。

次に、補正量演算部６５が、式（１０）に従って補正量Ｇ１を算出し、限界補正量演算部６７、減光時に式（１８）に従って高輝度側のコントラストの低下を抑える限界補正量Ｇ１ｌｉｍ、増光時に式（２２）〜式（２５）の変換を行うことによって低輝度側のコントラストの低下を抑える限界補正量Ｇ１ｃｌｉｍを算出する。

次に、最終補正量決定部６８が、式（１９）〜式（２０）、または式（２９）〜式（３０）に従って、最終補正量Ｇ１’および最終調光率α’を決定する。

以上の処理によって、レベル補正および明るさ補正を実行するために用いるパラメータが得られる。なお、以上に説明した処理は、図１０に示すように、次のフレーム画像が入力される間のフレーム間待ち時間に行うようにしているので、フレーム画像についてのパラメータを算出すると、動画像データの次のフレーム画像が入力される。レベル補正以降に行う処理は、次のフレーム画像が入力される処理と並行して処理を行っている。

次に、レベル補正実行部５２は、フレームメモリ４２から輝度データＸおよび色差データｕｖとを読み出してから、輝度データＸについて式（４）に従う演算を行うことによりレベル補正を実行する。

レベル補正を行うと、次に、明るさ補正実行部６６が明るさ補正を実行する。ここでは、最終補正量Ｇ１’を用いて、補正式（２１）に従って、明るさ補正した輝度値Ｚ’を算出する。

明るさ補正を行うと、次に、画像表示信号生成部４５が、輝度データ（Ｚ’）および色差データ（ｕｖ）をＲＧＢデータに変換してから、画像表示信号生成部４５が、ＲＧＢデータを表示パネル３０に対応する画像表示信号に変換して、表示パネル３０に出力することにより、補正したフレーム画像を表示する処理を行う。

以上に説明したように、第１の実施形態に係る画像表示装置１によれば、フレーム画像の画像データについて、レベル補正および調光を行うことにより発生する、表示する輝度の変化を減少した画像データを表示する。また、高い輝度領域または低い輝度領域におけるコントラスト維持率Ｒに制限を設けるようにして、コントラストの低下を一定の水準以内に収まるように、最終補正量Ｇ１’および最終調光率α’による明るさ補正を行った。

また、省電力優先モードを選択した場合には、調光率αを“１”より小さい値とすることにより、バックライト３２に供給する電力を抑えて消費電力の低減を図っている。一方、画質優先モードを選択した場合には、調光率αを、平均輝度Ｘａｖｅに基づく式（５）に従って定めたことにより、輝度値が大きく、明るいフレーム画像に対しては調光率αを高めることにより、表示する画像の輝度を高めている。一方、輝度値が小さく、暗いフレーム画像に対しては調光率αを低めることにより、表示する画像の輝度を低めている。

第１の実施形態に係る画像表示装置１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）レベル補正および調光により表示する画像に発生する平均輝度の変化を減少（より望ましくは解消）するように補正を行っているので、レベル補正によるコントラストの拡大および調光による消費電力の低減を実現しながら、画像を表示する輝度としては、レベル補正を行う前のフレーム画像を表示したときの輝度の平均に近づく。したがって、消費電力を低減し、且つコントラストを高めることにより画質を向上しながら、表示パネル３０に表示する画像の平均輝度の変化を抑えることができる。

（２）省電力優先モードと画質優先モードとを切り替えることができ、設定を替えても表示する平均輝度の変化を抑えているので、画像を見ている際に設定が途中で切替わっても、切替わりによる視覚的違和感が少なくなる。また、例えば、バッテリ３３の電力残量の低下などに伴い、省電力モードと画質優先モードの両者間を徐々に移り変わるなどして、調光率が変化する場合も急激な平均輝度変化がなくなり視覚的違和感が少なくなる。

（３）特許文献１に記載の技術では、レベル補正を施してから光源の光を減光または増光することにより、レベル補正による輝度の変化を解消しているので、消費する電力はフレーム画像に依存して増減していた。一方、第１の実施形態の省電力優先モードによれば、“１”より小さい調光率αに合わせて減光させた上で、輝度値を補正することによりレベル補正および減光による輝度の変化を低減させているので、消費電力を確実に低減することができる。

（４）第１の実施形態の画質優先モードによれば、フレーム画像の平均輝度Ｘａｖｅに対して式（５）に示す関係を有する調光率αに設定している。フレーム画像が暗い画像であったときは、調光率αを小さくして減光するので、表示パネル３０に表示する画像の輝度を小さくする。暗い画像に含まれる暗い領域をより暗く表現することができるので、画像の黒浮きを低減することになる。一方、フレーム画像が明るい画像であったときは、調光率αを大きくして増光するので、表示パネル３０に表示する画像の輝度を大きくする。明るい画像の明るい領域をより明るく表現することができるので、画像の輝き、光沢などの明るさのピークをより好適に表現できるようになる。

（５）減光した場合に、高輝度領域のコントラストの低下を一定の水準、すなわちコントラスト維持率Ｒｌｉｍに制限しているので、高輝度領域におけるコントラストの低下量を抑えることができる。また、増光した場合には、低輝度領域のコントラストの低下をコントラスト維持率Ｒｌｉｍに制限しているので、低輝度領域におけるコントラストの低下量も抑えることができる。表示パネル３０に表示する画像について高輝度領域および低輝度領域におけるコントラストの低下を抑えるので、レベル補正および調光により階調がつぶれる可能性が低減する。

（６）レベル補正において、フレーム画像の階調範囲を画像データの最大の階調範囲“０〜２５５”に変換し、明るさ補正においてはレベル補正した輝度値の下限値“０”および上限値“２５５”に対しては補正係数Ｆ（Ｙ）が“０”であるので輝度値を変えることなく、輝度値“０”と“２５５”との間の補正曲線ＨＣ１を曲げるようにして明るさ補正を行っている。レベル補正において、いったん高めたフレーム画像のコントラストを、明るさ補正によって低めることがないので、確実にコントラストを高めることができる。

（７）画像データに対する補正は、光に対する人間の視覚の感度特性に従う調光率αまたは限界調光率αｌｉｍにより行っているので、光に対する人間の視覚の感度特性に好適に合った明るさ補正および調光を行うことができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、所定の基準となる輝度に近づけるように明るさ補正を行うことにより、輝度値の偏りを補正する。以下、第２の実施形態に係る画像表示装置について説明する。

図１１は、第２の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジン１００の構成を示した図である。図１１に示すように、画像処理エンジン１００は、第１の実施形態に係る画像処理エンジン１５の構成に加えて、更に輝度値の偏りを補正するための補正量Ｇ２を算出する補正量演算部６９を有している。

第２の実施形態の明るさ補正部４４は、所定の明るさ基準に近づけるように明るさ補正を行う。明るさ補正では、次式に従ってレベル補正した輝度値Ｙを輝度値Ｙ”に変換する。
Ｙ”＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ２＋Ｙ …（３７）
ここで、式（３７）は、式（８）と同じ形をしているので、補正量Ｇ２の符号に従って、上に凸または下に凸形状の補正曲線となる。補正量Ｇ２は次式で与えられる。
Ｇ２＝Ｇａ（Ｙｔｈ−Ｙａｖｅ） …（３８）
ここで、Ｇａは明るさ補正強度係数であり０以上の所定の値、Ｙｔｈは明るさ基準（基準階調値）である。明るさ調整強度係数Ｇａの値および明るさ基準Ｙｔｈについては、予め定められた定数としてもよいし、ユーザが設定するものとしてもよい。または画像データの種別に合わせて決定するものとしてもよい。

式（３８）に見られるように、補正量Ｇ２は、明るさ基準Ｙｔｈから平均値Ｙａｖｅを引いた値に比例しているので、輝度値Ｙを補正量Ｇ２の方向に補正すれば輝度値Ｙを明るさ基準Ｙｔｈに近づけるように補正して、画像データの輝度値の偏りを小さくすることができる。

なお、補正量Ｇ２が定まれば、式（３７）により明るさ補正することができるが、実際には、式（３７）の演算を行うことなく、補正量演算部６９が算出した補正量Ｇ２を、パラメータとして補正量演算部６５および限界補正量演算部６７に受け渡している。

明るさ補正部４４は、さらに次式に従う補正を行うことにより、輝度値の偏りを補正しながら、さらに調光することにより表示する画像に生じる輝度変化を減少させる強化した明るさ補正を行う。強化した明るさ補正の変換式は次式で定義する。
Ｚ（Ｙ）＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ３＋Ｙ …（３９）
ここで、補正量Ｇ３は、強化した明るさ補正した輝度値Ｚの平均値と調光率αとの積が明るさ補正した輝度値Ｙ”の平均値とが等しくなるように決定する。すなわち、次式が成り立つ補正量Ｇ３を算出する。
α×Ｚａｖｅ＝Ｙ”ａｖｅ …（４０）
ここで、式（４０）の右辺、左辺は次式のように表すことができる。
Ｙ”ａｖｅ＝ΣＹ”／Ｎ
＝（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ２＋ΣＹ）／Ｎ …（４１）
一方、
Ｚａｖｅ＝ΣＺ’／Ｎ
＝（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ３＋ΣＹ）／Ｎ …（４２）
式（４０）〜式（４２）より、補正量Ｇ３を表す次式を得ることができる。
Ｇ３＝Ｇ２／α＋（１−α）ΣＹ／（αΣＦ（Ｙ）） …（４３）

ここで、式（４３）に示す補正量Ｇ３は、輝度値Ｙ”ではなく、補正量Ｇ２の関数となっているので、明るさ補正部４４は、実際には式（３３）による演算を行うことなく、補正量Ｇ２から補正量Ｇ３を演算することができる。こうして、求めた補正量Ｇ３を用いて、輝度値の偏りを補正した上で調光による輝度変化を減少させる強化した明るさ補正を行うことができる。

次に、第１の実施形態と同様に、コントラストの低下を抑えるため調光率αに制限を設ける。輝度値Ｙの平均輝度値Ｙａｖｅに対応する輝度値より高階調側における、調光なしのときの輝度値Ｙ”の階調差Ｌ１’、調光ありのときの実効輝度値α×Ｚ’の階調差Ｌ２’は、次式で表すことができる。
Ｌ１’＝２５５−Ｙ”（Ｙａｖｅ）
＝２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ２＋Ｙａｖｅ） …（４４）
Ｌ２’＝α×２５５−α×Ｚ’（Ｙａｖｅ）
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ３＋Ｙａｖｅ）） …（４５）
このとき、式（４５）および式（４６）よりコントラスト維持率Ｒ’を表す式、およびコントラスト維持率ＲをＲｌｉｍに制限したときに成り立つ式は次式のように求まる。
Ｒ’＝Ｌ２’／Ｌ１’
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ３＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ２＋Ｙａｖｅ）） …（４６）
Ｒｌｉｍ＝αｌｉｍ×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ３ｌｉｍ＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ２＋Ｙａｖｅ）） …（４７）
ここで、式（４０）の条件において、式（４１）および式（４２）および式（４７）より、次式のように限界補正量Ｇ３ｌｉｍを求めることができる。

また、式（４８）に示す限界補正量Ｇ３ｌｉｍおよび式（４７）より限界調光率αｌｉｍを求めることができる。

実際に補正を行う最終補正量Ｇ３’および最終調光率α’は次式で求める。
Ｇ３’＝ｍｉｎ（Ｇ３、Ｇ３ｌｉｍ） …（４９）
α’＝ｍａｘ（α、αｌｉｍ） …（５０）
また、最終補正量Ｇ３’を用いて式（３９）による変換を行うことにより、最終調光率α’に制限したときの明るさ補正を行うことができる。すなわち、最終調光率α’に制限したときに補正した輝度値をＺ’とすると次式に従って明るさ補正することになる。
Ｚ’（Ｙ）＝ΣＦ（Ｙ）×Ｇ３’＋Ｙ …（５１）

以上に説明したように、第２の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジン１００は、調光率αを設定して、入力された動画像から取得したフレーム画像について、輝度値の偏りを補正しながら、調光による輝度変化を減少させる。

図１２は、画像処理エンジン１００が行う処理の流れを示すタイミングチャートである。以下、画像処理エンジン１００が行う処理について順番に説明する。

図１２に示す処理を開始して、まず、第１の実施形態にある画像処理エンジン１５と同様に、調光率αの設定、フレーム画像の入力、色変換、ヒストグラムを作成する処理を並行して行ってから、レベル補正パラメータＸＨ，ＸＬおよびΣＸ、ΣＹ、Ｘａｖｅ、Ｙａｖｅ、ΣＦ（Ｙ）を演算する。なお、補正係数Ｆ（Ｙ）の補正ポイントは、補正量Ｇ２の符号に基づいて補正ポイントを選択する。具体的には、明るさ基準Ｙｔｈから平均輝度値Ｙａｖｅを引いた値が、正のとき補正ポイント“１９２”、負のとき補正ポイント“６４”の補正係数を用いる。

次に、補正量演算部６９が、明るさ基準Ｙｔｈおよび輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅから式（３８）に従って補正量Ｇ２を算出する。

補正量Ｇ２を算出すると、補正量演算部６５が、式（４３）に従って明るさ補正を考慮した補正量Ｇ３を算出し、限界補正量演算部６７が限界コントラスト維持率Ｒｌｉｍを用いて式（４８）に従って限界補正量Ｇ３ｌｉｍおよび限界調光率αｌｉｍを算出する。

ここで、画質優先モードに設定されていれば、調光率設定部４７は、平均値Ｘａｖｅを用いて、式（５）に従って調光率αを設定する。

次に、最終補正量決定部６８が、式（４９）に従って最終補正量Ｇ３’を決定する。また、このとき式（５０）に従い最終調光率α’も定まる。

次は、フレームメモリ４２から読み出した輝度値Ｘおよび色差データｕｖに対して、式（４）に従うレベル補正および最終補正量Ｇ３’を用いて式（５１）に従う強化した明るさ補正を行って輝度値Ｚ’を算出する。

次は、輝度値Ｚ’および色差データから変換したＲＧＢデータより、表示パネル３０に対応する画像表示信号を生成して、表示パネル３０に出力する。このとき、光量制御部４８は、最終調光率α’から光源の調光率Ｋを算出して、表示パネル３０に画像表示信号を出力するタイミングに合わせてバックライト３２へ供給する電力を調整することにより調光を行う。調光された光を表示パネル３０が変調することによりフレーム画像が表示される。

図１３は、省電力モード時の明るさ補正および強化した明るさ補正の補正曲線の一例を示した図である。図１３（ａ）には、明るさ補正の補正曲線ＨＣ２が上に凸であるときの一例について示している。この場合、画像全体が所定の明るさ基準より低い階調値に偏っていたために、補正曲線ＨＣ２は上に凸形状の変換を行うことにより画像全体の輝度を高めるように明るさ補正している。また、強化した明るさ補正の補正曲線ＨＣ３’では、最終調光率α'に従う調光により実効輝度値の範囲がＨＣ２の階調範囲に比べてα'倍に小さくなっている。そこで、補正曲線ＨＣ３’は補正曲線ＨＣ２より上にさらに大きい凸形状となることにより調光により生じる輝度変化を減少している。

図１３（ｂ）には、明るさ補正の補正曲線ＨＣ２が下に凸であるときの一例を示している。この場合、画像全体が所定の明るさ基準より高い階調値に偏っていたために、補正曲線ＨＣ２は下に凸形状の変換を行うことにより画像全体の階調値を低めるように明るさ補正していることになる。このとき、強化した明るさ補正の補正曲線ＨＣ３’では、最終調光率α'に従う調光により実効輝度値の範囲がＨＣ２の階調範囲に比べてα'倍に小さくなっている。そこで、補正曲線ＨＣ３’に対して上に凸形状となることにより、調光により生じる輝度変化を減少している。

図１４は、画質優先モード時の明るさ補正および強化した明るさ補正の補正曲線の一例を示した図である。図１４（ａ）には、最終調光率α'が１より小さく、減光している場合に、明るさ補正の補正曲線ＨＣ２が上に凸であるときの一例について示している。この場合、画像全体が所定の明るさ基準より低い階調値に偏っていたために、補正曲線ＨＣ２は上に凸形状の変換を行うことにより画像全体の輝度を高めるように補正している。また、強化した明るさ補正の補正曲線ＨＣ３’では、最終調光率α'に従う調光により実効輝度値の範囲がＨＣ２の階調範囲に比べてα'倍に小さくなり輝度変化が生じる。そこで、補正曲線ＨＣ３’は補正曲線ＨＣ２より上にさらに大きい凸形状となることにより、調光により生じる輝度変化を減少させている。

図１４（ｂ）には、最終調光率α'が１より大きく、増光している場合に明るさ補正の補正曲線ＨＣ２が下に凸であるときの一例を示している。この場合、画像全体が所定の明るさ基準より高い階調値に偏っていたために、補正曲線ＨＣ２は下に凸形状の変換を行うことにより画像全体の階調値を低めるように補正していることになる。このとき、強化した明るさ補正の補正曲線ＨＣ３’は、補正曲線ＨＣ２より下にさらに大きい凸形状となることにより、増光による輝度変化を減少させている。

第２の実施形態の画像表示装置によれば、第１の実施形態の（１）〜（７）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

（８）輝度値の偏りを補正する明るさ補正後になるはずの輝度を基準に、調光による変化量を減少（望ましくは解消）するように強化した明るさ補正を行っているので、レベル補正による画質の向上を実現しながら、更に輝度値の偏りを補正して視認性のよい画像を表示することができるようになる。

以上、本発明の第１および第２の実施形態について説明した。本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施することもできる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）第２の実施形態において、式（４８）に示すようにコントラスト維持率に制限を設けたときの限界補正量Ｇ３ｌｉｍを算出する演算においては、処理量が多くなる。そこで、第１の変形例では、限界補正量Ｇ３ｌｉｍを次式に示すように簡略化して表す。
Ｇ３ｌｉｍ＝−ＡＸａｖｅ＋Ｂ …（５２）
また、平均値Ｘａｖｅに替えて、平均値Ｙａｖｅを用いて次式により限界補正量Ｇ４ｌｉｍを定めるとしてもよい。
Ｇ３ｌｉｍ＝−ＣＹａｖｅ＋Ｄ …（５３）
発明者らが複数枚の画像を用いて行った実験によれば、限界補正量Ｇ４ｌｉｍと、平均値Ｘａｖｅまたは平均値Ｙａｖｅとは、線形な関係に近似することができるという知見を得た。そこで、式（５２）または式（５３）により、限界補正量Ｇ３ｌｉｍを簡単な演算により算出することができるので、処理量を少なくすることができる。なお、係数“Ａ”および“Ｂ”、あるいは“Ｃ”および“Ｄ”の値については、予め決めた既定値を用いることとしてもよいし、入力された動画像から取得した所定数のフレーム画像を用いて算出するとしてもよい。このようにすれば、処理量を低減することができるので、演算する負荷を減らすことができる。また、さらに簡略して限界補正量Ｇ３ｌｉｍを次のように与えてもよい。ここで、Ｇｃｏｎｓｔは適宜設定する定数である。
Ｇ３ｌｉｍ＝Ｇ２＋Ｇｃｏｎｓｔ …（５４）
なお、第１の実施形態における限界補正量Ｇ１ｌｉｍについても同様に、式（５５）または式（５６）のように簡略することができる。

（変形例２）前記実施形態では、モード選択部４９は、画像表示装置が動作するための電力の供給形態に対応して、省電力優先モードと画質優先モードとを選択していた。第２の変形例では、モード選択部４９は、画像データの内容に対応してモードの選択を行うこととする。そのため、モード選択部４９は、レベル補正部４３から輝度値ＸのヒストグラムＨ（Ｘ）を受け取って、ヒストグラムＨ（Ｘ）に基づいて画像データの内容を判断する。例えば、ヒストグラムＨ（Ｘ）の分布に、特定の階調値において所定の閾値より大きいピークがあるときに、画像データがテキストデータであると判断する。ヒストグラムＨ（Ｘ）の分布が所定の閾値より広い階調範囲に広がっているときには、自然画データであると判断する。モード選択部４９は、画像データがテキストデータである場合には省電力優先モードに設定し、自然画データである場合には画質優先モードに設定する。このようにすれば、画像データの内容に合わせて適切なモードを設定することができる。また、画像データ判別部２００は、画像データを表示しているアプリケーションの種類や画像データ自身のデータ形式を解析して、テキストデータであるかを判断するようにしてもよい。

（変形例３）前記実施形態では、省電力優先モードおよび画質優先モードの２つの設定のうちから選択するようにしていたが、これに限られることはない。省電力優先モードに省電力の度合が強弱する複数のモードがあってもよいし、画質優先モードに画質優先する度合が異なる複数のモードがあってもよい。また、省電力優先モードと画質優先モードとの重みを自由に選択できるようにして、ユーザが所望の設定を無段階に選択することができるようにしてもよい。

（変形例４）前記実施形態では、“１９２”、または“６４”のいずれかを補正ポイントとして補正係数Ｆ（Ｙ）を求めた。補正ポイントはこれに限られることはなく、例えば、輝度値“１２８”、や輝度Ｙの平均値を補正ポイントとしてもよい。また、曲線の種類についてもスプライン曲線に限ることなく、例えば、最小自乗法による近似曲線、ガンマ曲線など通常用いられる様々な曲線を用いてもよい。

（変形例５）前記実施形態では、ハードウェアにより処理する例について説明した。第４の変形例として、同様の処理をソフトウェアにより実現するとしても良い。例えば、図２または図１１の画像処理エンジンの各構成がもつ機能を、ＣＰＵ（コンピュータ）１１に実行させる画像表示プログラムにより実現する。なお、画像処理プログラムは、予めハードディスク１４やＲＯＭ１２に格納されていることとしてもよいし、またはＣＤ−ＲＯＭ２２などのコンピュータが読み取り可能な記録媒体によって外部から供給され、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１６が読み取った画像処理プログラムをハードディスク１４に格納するものとしてもよい。また、インターネットなどのネットワーク手段を介して、画像処理プログラムを供給するサーバー等にアクセスし、データをダウンロードすることによってハードディスク１４に格納するものとしてもよい。

もちろん、一部の機能はハードウェア回路により実現して、ハードウェア回路がもたない機能をソフトウェアにより実現する構成としてもよい。このとき、例えば、Ｙｕｖデータへの色変換、ヒストグラム作成、レベル補正、明るさ補正、ＲＧＢデータへの色変換のような画像入力と平行して行われる長期間定型処理はハードウェア回路で行い、フレーム間待ち時間の間に行う補正量演算のような短期間非定型処理はソフトウェアで行う。すなわち、１フレーム画像の入力が終わったらハードウェア回路が割込み要求信号を発生し、ＣＰＵ１１が割込みハンドラ内で補正量を演算してハードウェア回路の補正量設定レジスタに書き込む。ハードウェア回路は次のフレーム画像においてそのレジスタ設定を用いて補正を行う。

（変形例６）前記実施形態では、ＲＧＢデータを輝度データに変換して、輝度データについて補正を行うようにした。もっとも、ＲＧＢデータをＲデータ、Ｇデータ、Ｂデータに分解してそれぞれのデータについて、補正するとしてもよい。また、色情報をもたないモノクローム画像を入力した場合では、画像の階調データを輝度データとして補正するとよい。

（変形例７）前記実施形態の表示パネル３０としては、光源が別途備わる非発光型の表示パネルであれば、透過型の液晶パネルに限ることなく、反射型の液晶パネル、あるいは直視タイプの表示装置ではないがＤＭＤ（Digital Micromirror Device：Texas Instruments社の商標）などを用いたプロジェクタに適用することもできる。

（変形例８）前記実施形態の画像表示装置では、光源へ供給する電力を調整することによって光量を制御する調光を行っていた。プロジェクタに採用される高圧水銀ランプのように発光光量をあまり可変できない場合には、光源より発する光を導く光路上の絞りの大きさを制御する機構を設けて、絞りの大きさを変化させることによって調光を行うとしてもよい。また、通過する光量を減少させる光学フィルタを、光路に挿入することにより減光するとしてもよい。これらの場合、消費電力を低減することにはならないが、消費電力を増すことがない調光を行うことができる。なお、複数の方法を組み合わせて調光することとしてもよい。調光の範囲があまり広くとれない光源や、任意の調光率を実施できない光源のときに、無段階制御可能な絞りを併用することで所望の調光が可能になる。以上空間光変調器として液晶パネル他の画素が２次元状に配置され光を変調するものを例にとって説明してきた。しかし空間光変調器としては、画素が１次元状に配置され変調された光を走査することによって２次元画像を表示するようなデバイス（例えばGLV：Grating Light Valve）でもよい。

第１の実施形態に係る画像表示装置のハードウェア構成を示した図。 第１の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジンの構成を示した図。 フレーム画像のヒストグラムを示した図。 レベル補正の補正直線の一例を示した図。 補正係数を示した図。（ａ）は補正ポイント“１９２”に対応する補正係数を示す図、（ｂ）は補正ポイント“６４”に対応する補正係数を示した図。 省電力優先モード時の明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。（ａ）は輝度値を増加する補正を行うときの補正曲線を示した図、（ｂ）は輝度値を減少する補正を行うときの補正曲線を示した図。 画質優先モード時の明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。（ａ）は輝度値を増加する補正を行うときの補正曲線を示した図、（ｂ）は輝度値を減少する補正を行うときの補正曲線を示した図。 調光の有無による高輝度側の階調差を説明するための図。 調光の有無による低輝度側の階調差を説明するための図。（ａ）は、明るさ補正の補正曲線を示した図、（ｂ）は、高輝度側に対する処理と同様に扱うために変換したときの明るさ補正の補正曲線を示した図。 画像処理エンジンが行う処理を示すタイミングチャート。 第２の実施形態に係る画像表示装置の画像処理エンジンの構成を示した図。 画像処理エンジンが行う処理の流れを示すフローチャート。 省電力優先モード時の明るさ補正および強化した明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。（ａ）は、明るさ補正した補正曲線が上に凸となった場合の補正曲線、（ｂ）は下に凸となった場合の補正曲線を示した図。 画質優先モード時の明るさ補正および強化した明るさ補正の補正曲線の一例を示した図。（ａ）は、明るさ補正した補正曲線が上に凸となった場合の補正曲線、（ｂ）は下に凸となった場合の補正曲線を示した図。

符号の説明

１…画像表示装置、１０…入力Ｉ／Ｆ、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…ハードディスク、１５…画像処理エンジン、１６…ＣＤ−ＲＯＭドライブ、１７…表示Ｉ／Ｆ、１８…電源Ｉ／Ｆ、１９…バス、２０…デジタルビデオカメラ、２１…デジタルスチルカメラ、３０…表示パネル、３１…電力供給装置、３２…バックライト、３３…バッテリ、４０…画像データ取得部としてのフレーム画像取得部、４１…色変換部、４２…フレームメモリ、４３…階調変換部としてのレベル補正部、４４…明るさ補正部、４５…画像表示信号生成部、４６…補正係数保持部、４７…調光率設定部、４８…光量制御部、４９…設定選択部としてのモード選択部、５０…ヒストグラム生成部、５１…レベル補正パラメータ生成部、５２…レベル補正実行部、６０…輝度総和演算部、６１…平均輝度演算部、６２…係数総和演算部、６３…輝度総和演算部、６４…平均輝度演算部、６５…補正量演算部、６６…補正実行部、６７…限界補正量演算部、６８…最終補正量決定部、６９…補正量演算部、１００…画像処理エンジン、Ｘ…輝度データの輝度値、ＸＨ…輝度値Ｘの上限値、ＸＬ…輝度値Ｘの下限値、Ｙ…レベル補正した輝度値、Ｙ’…明るさ補正した輝度値、Ｙ”…第２の実施形態に係る明るさ補正した輝度値、Ｚ…明るさ補正した輝度値、Ｚ’…制限のある明るさ補正した輝度値、ｕｖ…色差データ、Ｈ…ヒストグラム、γ…ガンマ係数、α…第１の調光率としての調光率、αｌｉｍ…第２の調光率としての限界調光率、α’…最終調光率、Ｇ１…明るさ補正の補正量、Ｇ１ｌｉｍ…明るさ補正の限界補正量、Ｇ１’…明るさ補正の最終補正量、Ｇ２…明るさ補正の補正量、Ｇ３…強化した明るさ補正の補正量、Ｇ３ｌｉｍ…強化した明るさ補正の限界補正量、Ｇ３’…強化した明るさ補正の最終補正量、Ｋ…第３の調光率としての光源の調光率、Ｒ…コントラスト維持率、Ｒｌｉｍ…限界コントラスト維持率、Ｙｔｈ…基準階調値としての明るさ基準。

Claims (16)

1. 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置であって、
   第１の設定および第２の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部と、
   前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第１の調光率を設定する調光率設定部と、
   前記画像データを取得する画像データ取得部と、
   前記第１の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正部と、
   前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記複数の設定から第１の設定を選択している場合、前記調光率設定部は、前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための第１の調光率を設定することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１または２に記載の画像表示装置において、
   前記複数の設定から第２の設定を選択している場合、前記調光率設定部は、前記画像データの階調値の大きさに合わせて、前記第１の調光率の値を変化させることを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
   前記画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部を更に備え、
   前記明るさ補正部は、前記変換および前記第１の調光率に従う光量の制御によって前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記変換された画像データの階調値を制御することを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項４に記載の画像表示装置において、
   前記明るさ補正部は、
   前記補正された画像データの階調値の平均値と前記第１の調光率との積が、前記変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくように、前記変換された画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
   前記明るさ補正部は、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときに前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさ、からの変化を減少させるように、前記補正される前の画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
7. 請求項６に記載の画像表示装置において、
   前記明るさ補正部は、前記補正された画像データの階調値の平均値と前記第１の調光率との積が、補正される前の画像データの階調値を所定の基準階調値に近づけるように補正したときの階調値の平均値に近づくように、前記補正される前の画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
   前記明るさ補正部は、補正する前の階調値の範囲において、階調値の上限値および下限値に対しては同じ階調値に維持し、上限値と下限値との間の階調値を変更することを特徴とする画像表示装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
   前記明るさ補正部は、
   前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、
   前記明るさの比率を前記所定の比率とすることができる第２の調光率を設定し、
   前記光量制御部は、前記第２の調光率に基づいて前記光源が発する光量を制御することを特徴とする画像表示装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
    前記明るさ補正部は、
    前記光源が発する光量を所定の光量より増光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が小さい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、
    前記明るさの比率を所定の比率とすることができる第２の調光率を設定し、
    前記光量制御部は、前記第２の調光率に基づいて前記光源が発する光量を制御することを特徴とする画像表示装置。
11. 請求項２ないし１０のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
    前記設定選択部は、前記画像表示装置がバッテリに蓄積した電力により動作している場合に、前記第１の設定を選択し、
    前記画像表示装置の外部からの電力の供給を受けている場合に、前記第２の設定を選択することを特徴とする画像表示装置。
12. 請求項２ないし１１のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
    前記設定選択部は、
    前記画像データがテキストを表すデータであった場合に前記第１の設定を選択し、
    前記画像データが自然画を表すデータであった場合に前記第２の設定を選択することを特徴とする画像表示装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
    前記第１の調光率および第２の調光率は、光に対する人間の視覚の感度特性に従った視覚上の比率を表し、
    前記光量制御部は、前記調光率または前記限界調光率から、前記視覚の感度特性に基づいて、前記光源が実際に発する光量の比率を示す第３の調光率を算出して、前記第３の調光率に従って光源を制御することを特徴とする画像表示装置。
14. 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示方法であって、
    第１の設定および第２の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択工程と、
    前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第１の調光率を設定する調光率設定工程と、
    前記画像データを取得する画像データ取得工程と、
    前記第１の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正工程と、
    前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御工程と、を備えることを特徴とする画像表示方法。
15. 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置に、画像を表示させるための画像表示プログラムであって、
    前記画像表示装置のコンピュータを、
    第１の設定および第２の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部、
    前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第１の調光率を設定する調光率設定部、
    前記画像データを取得する画像データ取得部、
    前記第１の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御する明るさ補正部、
    前記第１の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部、として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
16. 請求項１５に記載の画像表示プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    

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