JP2011133747A - 画像表示装置、それに用いる光源輝度決定回路、およびそれを搭載したlsi - Google Patents
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Abstract
エリア制御方式の画像表示装置において、斜めから見たときのムラを解消するとともに、高い消費電力の削減を可能とする。
【解決手段】
画像の各領域毎に画像の平坦さを示す平坦度を算出し、平坦な領域では、斜めから見たときのムラを軽減するために光源輝度を高めに設定し、平坦でない領域では、斜めから見たときのムラが知覚しにくいため、光源輝度の補正を行わず、消費電力削減効果を維持する。
【選択図】図1
Description
ただし、各液晶画素の透過率はその液晶素子で実現可能な最大透過率よりも大きな値にすることは出来ない。このため、Nの値には上限が存在する。画質の劣化が起こらない範囲でNを最大にするためには、表示画像の中で一番明るい画素に対応した液晶画素の透過率がその液晶素子の最大透過率となるようにNの値を調整するとよい。このように画面全体のバックライト輝度値を一括して制御する方法をグローバルディミングと言う。
しかし、実際の液晶パネルでは、視聴方向によってガンマ特性が変化することは避けられない。この場合、正面から見た場合のガンマ特性を基準に映像補正を行うと、斜め方向から見たときに違和感を憶えることがある。
実際には、エリア制御適用後に斜めから見たときにも違和感を憶えない映像も多く存在するが、特許文献1では、このような映像に対しても、バックライトの減光率を減らす処理を行うことになり、消費電力削減の観点からは不利となる場合もある。
透過率 = gamma(画素値) (式1)
ここで、y=gamma(x)はガンマ関数と呼ばれる関数で、べき乗関数に近い特性となっている。
これを用いて、エリア制御適用前のある座標の明るさを算出すると次式のようになる。ここで、BL輝度はバックライト輝度のことである。
画面の明るさ = gamma(画素値) × BL輝度 (式2)
エリア制御適用後の画面の明るさ、画素値、BL輝度に「’」を付けて表すこととすると、エリア制御適用後の画面の明るさは次の式で表すことができる。
画面の明るさ’ = gamma(画素値’) × BL輝度’ (式3)
ここで、エリア制御によって画面の明るさが変わらないように制御するには、(式2)と(式3)の右辺が等しくなる必要がある。式2の右辺=式3の右辺 として式を変形していくと次式のようになる。
gamma(画素値’) = BL輝度/BL輝度’ × gamma(画素値) (式4)
さらに式を簡略化するために、y=gamma(x)はべき乗特性であることを利用すると共に、その逆関数をx=igamma(y)と置くと、(式4)は次のように簡略化することが可能となる。
画素値’ = 1/igamma(BL輝度’/BL輝度) × 画素値 (式5)
このように、エリア制御前後のバックライト輝度比と、パネルのガンマ特性と、エリア制御前の画素値からエリア制御後の画素値を算出することができる。
また、本発明の画像表示装置において、前記光源輝度決定部は、分割した各領域毎に含まれる画像の平坦度を算出する平坦度算出回路を備えているものでよい。
また、本発明の画像表示装置において、前記平坦度算出回路は、入力画像に含まれる各画素の複数の色成分の中の、最大の色成分の画素値を用いて、平坦度を算出するものでよい。
また、本発明の画像表示装置において、前記平坦度算出回路は、入力画像に含まれる各画素の色成分毎に前記平坦度を算出し、全ての色成分において前記平坦度が高い領域を平坦な領域として判定することを特徴とするものでよい。
また、本発明の画像表示装置において、前記平坦度算出回路は、入力画素値のヒストグラムにおいて、第一の画素値と第一の画素値に定数を加算した第二の画素値によって定義される画素値範囲に含まれる画素数を算出し、第一の画素値を順次変化させた際に、前記の画素数が閾値を超える画素値範囲が存在した場合には、平坦度が高い平坦な領域と判定するものでよい。
また、本発明の画像表示装置において、前記平坦度算出回路は、平坦度信号として多値信号を出力し、当該平坦度信号に応じて光源輝度を多レベルで補正するものでよい。
また、本発明の画像表示装置において、さらに、視聴者の存在する方向を検知する視聴者方向検出部を有し、斜め方向に視聴者がいない場合には、前記の光源の輝度を高い値に設定することを行わないものでよい。
さらに、本発明の画像表示装置において、前記画像表示部は、液晶パネルでよい。
また、本発明の画像表示装置において、前記視聴者方向検出部により、前記表示パネルの斜め方向に人間が存在することが検知された場合には、正面方向にのみ人間が存在する場合よりも、前記光源の輝度を高めに制御するものでよい。
また、本発明の画像表示装置において、前記視聴者方向検出部により、正面方向にのみ人間が存在することが検知された場合には、前記光源の輝度を低く制御するものでよい。
さらに、本発明の画像表示装置において、前記表示パネルは、液晶パネルでよい。
また、本発明の光源輝度決定回路において、前記調光値補正回路は、前記平坦度算出回路からの平坦度が高い場合には、光源の減光率を下げるように前記補正前調光値を補正するものでよい。
また、本発明の光源輝度決定回路において、さらに、入力画像の各画素毎に複数の色成分の最大値を求め、各画素の画素値として出力する最大値算出回路を備えているものでよい。
また、本発明の光源輝度決定回路において、前記平坦度算出回路が、各色成分毎に平坦度を算出し、各色成分の平坦度が全て平坦度が高い場合に、平坦な画像と判断するものでよい。
また、本発明の光源輝度決定回路において、前記平坦度算出回路が、画素値のヒストグラムにおいて、画素値毎に画素の個数を集計するヒストグラム集計回路と、特定の画素値の範囲に画素が集中しているか否かを画素値のグループ毎に判定する集中度判定回路と、少なくとも一つのグループにおいて画素が集中していると判定されるとその領域は平坦であると判断する集中度集約回路とから構成されているものでよい。
また、本発明の光源輝度決定回路において、前記調光値補正回路が、前記補正前調光値を調整して対応する光源の減光率を1に近づけた補正値を算出する補正値算出回路と、前記平坦度算出回路で算出した平坦度に基づいて、前記補正前調光値と前記補正値の一方を選択するセレクタから構成されているものでよい。
また、本発明の光源輝度決定回路において、斜め視聴信号の入力端子と、斜め方向から視聴している人がいる場合は平坦度算出回路の出力をそのまま伝送し、斜め方向から視聴している人がいない場合には平坦度算出回路の出力を平坦度が低いに固定する判定回路を備えているものでよい。
これにより、消費電力削減効果の低下を抑えつつ、斜め方向から見たときの違和感を軽減することができる。
集中度 = そのグループ内に含まれる画素数/エリア内の全画素数 (式6)
集中度判定回路32では(式6)に基づいて各グループの集中度を算出し、この値があらかじめ定義した閾値を超えた場合に、そのエリアの画素は当該グループに集中していると判定する。
(1)減光率を定数倍する
各光源の減光率は、最大調光値である255から補正前初期調光値を減算することで算出される。この減光率に補正係数αを乗じることで、光源の減光量を減らすことが可能となる。補正値65を式を用いて表すと次式のようになる。ここで補正係数αは0〜1の範囲の定数である。
補正値=255−(255−補正前初期調光値)×補正係数α (式7)
(2)減光率の上限を設ける
各光源の減光率の上限を設けることは、調光値の下限を設けることと等価となる。このため、次式を用いることで、各光源の減光率の上限を設けることが可能となる。この式においてmax(a,b)はaとbのうちの大きい方の数を返す関数であり、下限調光値βは0〜255の間の定数である。
補正値=max(補正前初期調光値、下限調光値β) (式8)
(1)(2)ともに、補正値65は、補正前初期調光値51よりも大きいか等しい値となる。すなわち、補正値65を用いると、補正前初期調光値51を用いた場合よりも対応する光源が明るく光るもしくは同じ明るさで光ることになる。
Claims (20)
- 入力された画像の画素値に応じて光の透過率を変更することが可能な透過率制御素子を二次元平面上に複数個配置した構造を持つ画像表示部と、
画面の複数の領域に分割された各領域に対応して、独立に発光強度を制御可能な複数個の光源を備え、これらの光源によって生成された光が前記画像表示部の透過光となるように配置された光源ユニットと、
入力画像に応じて前記光源ユニットを構成する各光源の発光輝度値を決定する光源輝度決定部と、
前記光源輝度決定部によって決定された各光源の発光輝度値に応じて、前記光源ユニットを構成する各光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部と、
前記光源輝度決定部が決定する各光源の発光輝度値に応じて前記画像表示部に入力される画像の画素値を補正する画像補正部を備え、
前記光源輝度決定部が発光輝度値を決定する際に、入力画像を前記の複数の光源に対応した複数の領域に分割し、各領域毎に含まれる画像の平坦さを表す指標である平坦度を算出し、前記平坦度が高く平坦な領域として判定された場合には、当該領域の平坦度が低く平坦な領域と判定されなかった場合よりも、当該領域に対応した光源の輝度を高い値に設定することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1記載の画像表示装置において、
前記光源輝度決定部は、分割した各領域毎に含まれる画像の平坦度を算出する平坦度算出回路を備えていることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項2記載の画像表示装置において、
前記平坦度算出回路は、入力画像に含まれる各画素の複数の色成分の中の、最大の色成分の画素値を用いて、平坦度を算出することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項2記載の画像表示装置において、
前記平坦度算出回路は、入力画像に含まれる各画素の色成分毎に前記平坦度を算出し、全ての色成分において前記平坦度が高い領域を平坦な領域として判定することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項2乃至請求項4のいずれか一つに記載の画像表示装置において、
前記平坦度算出回路は、入力画素値のヒストグラムにおいて、第一の画素値と第一の画素値に定数を加算した第二の画素値によって定義される画素値範囲に含まれる画素数を算出し、第一の画素値を順次変化させた際に、前記の画素数が閾値を超える画素値範囲が存在した場合には、平坦度が高い平坦な領域と判定することを特徴とする映像表示装置。 - 請求項2記載の画像表示装置において、
前記平坦度算出回路は、平坦度信号として多値信号を出力し、当該平坦度信号に応じて光源輝度を多レベルで補正することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1記載の画像表示装置において、
さらに、視聴者の存在する方向を検知する視聴者方向検出部を有し、斜め方向に視聴者がいない場合には、前記の光源の輝度を高い値に設定することを行わないことを特徴とした映像表示装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一つに記載の画像表示装置において、
前記画像表示部が、液晶パネルであることを特徴とする画像表示装置。 - 入力された画像の画素値に応じて光の透過率を変更することが可能な透過率制御素子を二次元平面上に複数個配置した構造を持つ画像表示部と、
画面の複数の領域に分割された各領域に対応して、独立に発光強度を制御可能な複数個の光源を備え、これらの光源によって生成された光が前記画像表示部の透過光となるように配置された光源ユニットと、
入力画像に応じて前記光源ユニットを構成する各光源の発光輝度値を決定する光源輝度決定部と、
前記光源輝度決定部によって決定された各光源の発光輝度値に応じて、前記光源ユニットを構成する各光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部と、
前記光源輝度決定部が決定する各光源の発光輝度値に応じて前記画像表示部に入力される画像の画素値を補正する画像補正部を備え、
視聴者の存在する方向を検知する視聴者方向検出部を有し、前記視聴者方向検出部の出力に基づいて前記光源の輝度を制御することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項9記載の画像表示装置において、
前記視聴者方向検出部により、前記表示パネルの斜め方向に人間が存在することが検知された場合には、正面方向にのみ人間が存在する場合よりも、前記光源の輝度を高めに制御することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項9記載の画像表示装置において、
前記視聴者方向検出部により、正面方向にのみ人間が存在することが検知された場合には、前記光源の輝度を低く制御することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項9乃至請求項11のいずれか一つに記載の画像表示装置において、
前記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする画像表示装置。 - 入力された画像の画素値に応じて光の透過率を変更することが可能な透過率制御素子を二次元平面上に複数個配置した構造を持つ画像表示部、画面の複数の領域に分割された各領域に対応して、独立に発光強度を制御可能な複数個の光源を備え、これらの光源によって生成された光が前記画像表示部の透過光となるように配置された光源ユニット、各光源の発光輝度値に応じて、前記光源ユニットを構成する各光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部、前記各光源の発光輝度値に応じて前記画像表示部に入力される画像の画素値を補正する画像補正部を備えた画像表示装置に用いられ、入力画像に応じて前記光源ユニットを構成する前記各光源の発光輝度値を決定する光源輝度決定回路であって、
各領域毎にその領域に含まれる入力画像の全画素の最大値を求め、この最大値を基に補正前調光値を決定する調光値算出回路と、
入力画像の画素値を用いて各領域の平坦度を算出する平坦度算出回路と、
前記平坦度算出回路からの平坦度に基づいて、前記補正前調光値を補正して各領域の調光値を決定する調光値補正回路とからなり、
決定された調光値を前記発光輝度値として出力することを特徴とする光源輝度決定回路。 - 請求項13記載の光源輝度決定回路において、
前記調光値補正回路は、前記平坦度算出回路からの平坦度が高い場合には、光源の減光率を下げるように前記補正前調光値を補正することを特徴とする光源輝度決定回路。 - 請求項13または請求項14記載の光源輝度決定回路において、
さらに、入力画像の各画素毎に複数の色成分の最大値を求め、各画素の画素値として出力する最大値算出回路を備えていることを特徴とする光源輝度決定回路。 - 請求項13または請求項14記載の光源輝度決定回路において、
前記平坦度算出回路が、各色成分毎に平坦度を算出し、各色成分の平坦度が全て平坦度が高い場合に、平坦な画像と判断することを特徴とする光源輝度決定回路。 - 請求項13または請求項16記載の光源輝度決定回路において、
前記平坦度算出回路が、
画素値のヒストグラムにおいて、画素値毎に画素の個数を集計するヒストグラム集計回路と、
特定の画素値の範囲に画素が集中しているか否かを画素値のグループ毎に判定する集中度判定回路と、
少なくとも一つのグループにおいて画素が集中していると判定されるとその領域は平坦であると判断する集中度集約回路とから構成されていることを特徴とする光源輝度決定回路。 - 請求項13または請求項14記載の光源輝度決定回路において、
前記調光値補正回路が、
前記補正前調光値を調整して対応する光源の減光率を1に近づけた補正値を算出する補正値算出回路と、
前記平坦度算出回路で算出した平坦度に基づいて、前記補正前調光値と前記補正値の一方を選択するセレクタから構成されていることを特徴とする光源輝度決定回路。 - 請求項13または請求項14記載の光源輝度決定回路において、
斜め視聴信号の入力端子と、
斜め方向から視聴している人がいる場合は平坦度算出回路の出力をそのまま伝送し、斜め方向から視聴している人がいない場合には平坦度算出回路の出力を平坦度が低いに固定する判定回路を備えていることを特徴とする光源輝度決定回路。 - 請求項13乃至請求項19のいずれか一つに記載の光源輝度決定回路を搭載したLSI。
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