JP2013152338A - 画像処理装置、画像表示システム、および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接配置される複数の表示装置によって少なくとも１つの画像を表示する構成の表示装置において、表示不良を発生させることなくバックライト輝度を低減する。
【解決手段】画像処理装置１０において、画像解像度変換部１１は入力画像を拡大変換し、画像分割出力部１３は、拡大変換された画像を表示装置毎に分割する。一方、ヒストグラム解析部１２は、入力画像に対してヒストグラム解析を行い、ゲイン値Ｇおよび対応するバックライト輝度を出力し、ゲイン調整部１４は、ゲイン値Ｇに基づきバックライト輝度を低減するために画素値を増加させ出力画像データＤａ１〜Ｄａ９を液晶表示装置６１〜６９に与えるので、映像破綻などの表示不良を発生させることなく、バックライト輝度を低減させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置、画像表示システム、および画像表示方法に関し、より詳細には複数の表示装置で１つ以上の画像を表示させるための画像処理装置、画像表示システム、および画像表示方法に関する。

近年、表示装置は大型化および高解像度化が進み、多数の人に視聴されるインフォメーション用表示装置やデジタルサイネージ用表示装置として、液晶表示装置が広く使用される。

しかし液晶表示装置の画面の大きさには製造工程による限界があり、また大画面の液晶表示装置は一般的に高価である。そこで、複数の液晶表示装置を面状（場合によっては線状）に隣接するよう配置した、いわゆるマルチディスプレイと呼ばれる装置が用いられることがある。このマルチディスプレイ装置は、安価に大画面が得られるため、デジタルサイネージ用途などに広く用いられている。

このような用途で使用される液晶表示装置は、常時または長時間表示を行うことが多いため、一般的な液晶表示装置よりも、結果として消費電力が大きくなる。また、複数の液晶表示装置を使用することで高解像度の映像再生および配信機器なども必要となり、１つの大画面を有する液晶表示装置よりも全体としての消費電力が大きくなる。そのため消費電力を低減するための手法が要求される。

ここで例えば特開２００４−２４６０９９号公報には、省電力動作時にはバックライトの光量を低下させるとともに、低下した光量を液晶表示素子の画素値（具体的には光透過率）の増加によって補うよう、入力画像信号に対して強調処理を行う画像処理装置の構成が開示されている。この構成によって、表示される映像の画質を低下させることなく、消費電力を低減することができる。

特開２００４−２４６０９９号公報

しかし、マルチディスプレイ装置の場合、複数の液晶表示装置によって典型的には１つの画像を分割して表示する。そのため、特開２００４−２４６０９９号公報に記載されている入力画像信号に対する強調補正処理をそのままマルチディスプレイ装置において行うと、液晶表示毎に補正量が異なり、複数の液晶表示装置それぞれにおいて異なる輝度の画像が表示される場合がある。その場合には、１つの画像において輝度分布が不均一になるため、違和感のある表示態様となる問題点が生じる。

この問題点を回避するためには、複数の液晶表示装置で表示される上記１つの画像に対して、上記補正を行うことが考えられる。しかし、液晶表示装置は多数（例えば９〜２５個）が設けられる場合もあるため、その場合には上記１つの画像を構成する全表示画像のデータ量が膨大になる。したがって、これに対して補正を行う構成は、非常に高速な処理が求められるため、現実的ではない。

このことから、表示される画像の元データである入力画像データに対して上記補正を行う構成が考えられる。しかし、入力画像データを拡大する（解像度を大きくする）ことにより、各液晶表示装置において表示されるべき複数の画像を生成する際には、複数の表示装置において表示するために、入力画像のエッジ情報や周波数特性などに基づく各種の画像処理がなされることが多い。このような拡大処理における画像処理は、上記輝度分布の不均一を補正する前の入力画像に対してなされる必要がある。もし当該補正後の入力画像に対して上記拡大処理における画像処理を適用した場合には、当該補正によって入力画像の階調性が崩れている場合もあるため、拡大処理（解像度変換処理）における上記画像処理に不都合が生じ、結果として表示不良を生じる可能性がある。

そこで、本発明の目的は、隣接するよう配置される複数の表示装置によって少なくとも１つの画像を表示する構成の表示装置において、表示不良を発生させることなくバックライトの光量を低下させることができる画像処理装置、画像表示システム、および画像表示方法を提供することである。

第１の発明は、入力画像データに基づき、線状または面状に配列される複数の表示装置における各表示画面上に配列される表示素子に与えられるべき出力画像データと、前記複数の表示装置に備えられる各バックライトの発光輝度を表すバックライト輝度とを出力する画像処理装置であって、
前記入力画像データにより表される画像を、前記表示画面上に表示するための表示解像度に変換し、拡大画像データとして出力する画像解像度変換部と、
前記画像解像度変換部から出力される前記拡大画像データにより表される拡大画像を、前記表示画面上に表示されるべき各画像に分割し、複数の分割画像データとして出力する画像分割出力部と、
前記入力画像データに基づき、前記出力画像データにより表されるべき前記表示素子に与えられる画素値が増加するように、前記表示画面上に表示されるべき前記画像に応じた画素値補正データを算出し出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、前記バックライト輝度データを算出し出力する補正データ算出部と、
前記補正データ算出部から出力される前記画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像の画素値を補正した出力画像データをそれぞれ出力する画像信号処理部と
を備える。

第２の発明は、第１の発明において、
前記補正データ算出部は、前記入力画像データに含まれる画素値の度数分布を示す値を算出し、算出された当該値に基づき、前記画素値補正データを算出することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記補正データ算出部は、前記度数分布を示す値に基づき、前記度数分布が低輝度側に偏る場合には、高輝度側に偏る場合よりも、表示されるべき画像の画素値が増加するようにゲイン値を設定し、設定された当該ゲイン値を前記画素値補正データとして出力するとともに、当該ゲイン値に基づき、前記バックライト輝度データを算出して出力し、
前記画像信号処理部は、前記分割画像データにより表される画像の画素値に対して前記ゲイン値を乗算することにより得られる値に基づき、前記出力画像データをそれぞれ出力することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、
前記補正データ算出部は、前記入力画像データにより表される画像の少なくとも一部の画素値に対して、前記設定されたゲイン値を乗算した値が、前記表示装置において表示可能な最大画素値を超えるか否かを判定し、超えると判定される画素の数または割合が所定の閾値未満である場合には、前記設定されたゲイン値を大きくすることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、
前記補正データ算出部は、前記設定されたゲイン値を所定の増加量だけ大きくしたゲイン値を新たなゲイン値として再設定し、さらに前記入力画像データにより表される画像の少なくとも一部の画素値に対して、前記再設定されたゲイン値を乗算した値が、前記表示装置において表示可能な最大画素値を超えるか否かを判定し、超えると判定される数または割合が所定の閾値未満である場合には、所定量だけ前記設定されたゲイン値を大きくし、前記閾値以上であると判定されるまで、前記所定量だけ前記設定されたゲインを大きくし、前記判定を行うことを繰り返すことを特徴とする。

第６の発明は、第３の発明において、
前記補正データ算出部は、前記ゲイン値と前記複数の表示装置におけるガンマ特性値とに基づき、前記複数の表示装置に表示される画像の画素表示輝度が、前記入力画像データにより表される入力画像の対応する画素表示輝度に略等しくなるよう、前記バックライトの発光輝度を減少させる割合を算出し、当該割合を前記バックライト輝度データとして出力することを特徴とする。

第７の発明は、第１の発明において、
前記補正データ算出部は、外部から画像調整のための情報を含む信号を受け取り、当該信号に含まれる情報に基づき、前記画素値補正データおよび前記バックライト輝度データを算出することを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明において、
前記補正データ算出部は、前記情報に基づき、前記バックライトの発光輝度を減少させる割合を算出し、当該割合を前記バックライト輝度データとして出力するとともに、前記割合に基づき、前記表示素子の画素値を増加させるためのゲイン値を設定し、設定された当該ゲイン値を前記画素値補正データとして出力し、
前記画像信号処理部は、前記分割画像データにより表される画像の画素値に対して前記ゲイン値を乗算することにより得られる値に基づき、前記出力画像データをそれぞれ出力することを特徴とする。

第９の発明は、第８の発明において、
前記補正データ算出部は、前記入力画像データにより表される画像の少なくとも一部の画素値に対して、前記設定されたゲイン値を乗算した値が、前記表示装置において表示可能な最大画素値を超えるか否かを判定し、超えると判定される数または割合が所定の閾値を超える場合には、前記設定されたゲイン値を小さくすることを特徴とする。

第１０の発明は、第１の発明において、
前記補正データ算出部は、前記入力画像データにより表される画像に複数の領域が含まれる場合であって、前記表示画面のいずれかの表示画面上に前記複数の領域のうちの２つ以上の領域の少なくとも一部がそれぞれ含まれる場合、当該含まれる２つ以上の領域である２つ以上の分割領域それぞれにおいて、表示される画像の画素値が増加するように、当該２つ以上の分割領域に対応する２つ以上の画素値補正データを算出して出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、１つまたは前記分割領域に対応する数の前記バックライト輝度データを算出して出力し、
前記画像信号処理部は、前記補正データ算出部から出力される前記２つ以上の画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像に含まれる前記分割領域の画素値がそれぞれ補正された出力画像データを出力することを特徴とする。

第１１の発明は、第１０の発明において、
前記画像解像度変換部は、複数の前記入力画像データにより表される複数の画像を、前記表示画面上の所定位置に表示するための表示解像度に変換し、前記拡大画像データとして出力し、
前記画像分割出力部は、前記画像解像度変換部から出力される前記拡大画像データにより表される複数の画像を、前記表示画面上の前記位置にそれぞれ表示するよう、複数の領域を含む各画像にそれぞれ分割し、前記複数の分割画像データとして出力することを特徴とする。

第１２の発明は、
入力画像データに基づき、線状または面状に配列される複数の表示画面上に、前記入力画像データに対応する画像を表示するシステムであって、
前記入力画像データにより表される画像を、前記表示画面上に表示するための表示解像度に変換し、拡大画像データとして出力する画像解像度変換部と、
前記画像解像度変換部から出力される前記拡大画像データにより表される拡大画像を、前記表示画面上に表示されるべき各画像に分割し、複数の分割画像データとして出力する画像分割出力部と、
前記入力画像データに基づき、前記出力画像データにより表されるべき前記表示素子の画素値が増加するように、前記表示画面上に表示されるべき前記画像に応じた画素値補正データを算出し出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、前記バックライト輝度データを算出し出力する補正データ算出部と、
前記補正データ算出部から出力される前記画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像の画素値を補正した出力画像データをそれぞれ出力する画像信号処理部と
前記出力画像データおよび前記バックライト輝度データに基づき画像を表示する前記複数の表示画面を含む複数の表示部と
を備えることを特徴とする。

第１３の発明は、第１２の発明において、
前記複数の表示部を含む複数の表示装置にそれぞれ含まれ、外部から画像調整のための情報を含む信号を受け取り、当該信号に含まれる情報に基づき、前記画像のうちの対応する画像に対する補正処理を行う画像調整処理部をさらに備え、
前記画像信号処理部は、前記複数の表示装置にそれぞれ含まれ、前記補正データ算出部から対応する画素値補正データを受け取り、受け取った画素値補正データに基づき、前記画像調整処理部によって補正処理が行われた対応する画像に対して、前記画素値が補正された出力画像データを生成し、対応する表示部に出力することを特徴とする。

第１４の発明は、第１２の発明において、
前記複数の表示装置は、少なくとも前記画素値補正データを伝送する信号線によりデイジーチェイン接続されることを特徴とする。

第１５の発明は、
入力画像データに基づき、線状または面状に配列される複数の表示画面上に、前記入力画像データに対応する画像を表示する方法であって、
前記入力画像データにより表される画像を、前記表示画面上に表示するための表示解像度に変換し、拡大画像データとして出力する画像解像度変換ステップと、
前記画像解像度変換ステップにおいて出力される前記拡大画像データにより表される拡大画像を、前記表示画面上に表示されるべき各画像に分割し、複数の分割画像データとして出力する画像分割出力ステップと、
前記入力画像データに基づき、前記出力画像データにより表されるべき前記表示素子の画素値が増加するように、前記表示画面上に表示されるべき前記画像に応じた画素値補正データを算出し出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、前記バックライト輝度データを算出し出力する補正データ算出ステップと、
前記補正データ算出ステップにおいて出力される前記画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像の画素値を補正した出力画像データをそれぞれ出力する画像信号処理ステップと
を備えることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、入力画像データに基づき、表示される画像の画素値が増加するように、画像に応じた画素値補正データが算出されるとともに、バックライトの発光輝度が減少するように、バックライト輝度データが算出され、画素値補正データに基づき、入力画像の画素値ではなく、画像分割出力部から出力される分割画像データにより表される画像の画素値を補正した出力画像データがそれぞれ出力されるので、線状または面状に配置される複数の表示装置において、典型的には１つの画像を表示する場合、映像破綻などの表示不良を発生させることなく、バックライト輝度を低減させ、消費電力を低減することができる。

上記第２の発明によれば、画素値（画素輝度）の度数分布を使用することにより、簡易な構成で画素全体として平均的に、または統計的に好適な態様で表示品位を低下しないようにしながら、バックライト輝度を低減させ、消費電力を低減することができる。

上記第３の発明によれば、度数分布が低輝度側に偏る場合には、高輝度側に偏る場合よりも、表示されるべき画像の画素値が増加するようにゲイン値が設定されるので、暗い画像をより見やすくすることができ、表示品位をより低下しないようにしながら、バックライト輝度を低減させ、消費電力を低減することができる。

上記第４の発明によれば、表示可能な最大画素値を超えると判定される画素の数または割合が所定の閾値未満である場合には、ゲイン値がさらに大きく設定されるので、映像破綻などの表示不良を抑制しつつ、できるだけ消費電力を低減することができる。

上記第５の発明によれば、上記数または割合が閾値未満である場合には、閾値以上になるまでゲイン値を大きく設定し続けることになるので、映像破綻などの表示不良を閾値程度まで抑制しつつ、できるだけ消費電力を低減することができる。

上記第６の発明によれば、ゲイン値とガンマ特性値とに基づき、バックライトの発光輝度を減少させる割合が算出されるので、より正確にバックライト輝度および画素値（表示階調）を決定することができる。

上記第７の発明によれば、外部からの画像調整のための情報に基づき、画素値補正データが算出されるので、外部の状況、例えば消費電力低減の必要性に応じて好適なバックライト輝度設定を行うことができる。このことにより、表示品位をより低下しないようにしながら、バックライト輝度を低減させ、消費電力を適宜に低減することができる。

上記第８の発明によれば、バックライト輝度に対応する低減割合を先に算出し、この割合に基づいて画素値補正データが算出されるので、消費電力の低減をまず図りながら表示品位をより低下しないようにしながら、バックライト輝度を低減させることができる。

上記第９の発明によれば、表示可能な最大画素値を超えると判定される画素の数または割合が所定の閾値を超える場合には、ゲイン値がさらに小さく設定されるので、映像破綻などの表示不良を抑制しつつ、消費電力を低減することができる。

上記第１０の発明によれば、入力画像に複数の画像が含まれている場合、それぞれの画像に適した画素値補正データを算出することができる。このことにより、画像の内容に応じて、例えば暗い画像に対しては、より輝度を増加させることができるので、表示される画像の表示品位を領域毎にさらに低下しないようにすることができる。特に、複数の画像領域における輝度の（平均的な値の）差が大きいＯＳＤを使用した画像が含まれる場合には、一方の画素値補正が他方の画素値補正に影響を与えないようにすることができるので、表示される画像の表示品位を領域毎にさらに低下しないようにすることができる。

上記第１１の発明によれば、複数の入力画像データにより表される複数の画像に応じて、表示される画像の表示品位を当該画像毎にさらに低下しないようにすることができる。

上記第１２の発明によれば、第１の発明の効果と同様の効果を画像表示システムにおいて奏することができる。

上記第１３の発明によれば、外部から画像調整のための情報を含む信号を受け取り、当該信号に含まれる情報に基づき、対応する画像に対する補正処理が行われた後、当該補正後の画像に対して画素値補正データに基づき、典型的には画素値（表示階調）を増加させる画素値補正が行われる。したがって、最終的に（最後に）この画素値補正を行うことができることから、画像調整の結果に影響を及ぼさない好適な補正を行うことができ、表示品位を低下しないようにすることができる。

上記第１４の発明によれば、簡易な構成で、複数の表示装置で同一の画素値補正データを共有することが可能になる。

上記第１５の発明によれば、第１の発明の効果と同様の効果を画像表示方法において奏することができる。

本発明の第１の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における９個の液晶表示装置により表示される表示画面を簡易に示す図である。 上記実施形態におけるヒストグラム解析により高階調側に画素値が分布する場合の、画素値の補正態様について説明するための図である。 上記実施形態におけるヒストグラム解析により低階調側に画素値が分布する場合の、画素値の補正態様について説明するための図である。 上記実施形態におけるゲイン値の設定処理の流れを示すフローチャートである。 上記実施形態における液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態の構成により、表示品位を低下しないようにすることができることを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態におけるゲイン値の設定処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における第１の表示画面例を説明するための図である。 上記実施形態における第２の表示画面例を説明するための図である。 上記実施形態における第３の表示画面例を説明するための図である。 本発明の第５の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。

＜１． 第１の実施形態＞
＜１．１ 全体的構成および動作＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、このマルチディスプレイ装置１００は、画像処理装置１０と、９個の液晶表示装置６１〜６９とを備える画像表示システムであって、典型的には１枚の画像を９つの表示画面によって表示する。なお以下では、画像処理装置１０は、液晶表示装置６１〜６９とは別の装置として説明するが、これらの筐体のいずれかに内蔵されていてもよい。また表示装置の数に限定はなく、配置態様も面状（マトリクス状）ではなく、入力画像の形状や表示用途に応じて線状に配置にしてもよく、基本的には限定はない。

図２は、９個の液晶表示装置により表示される表示画面を簡易に示す図である。図２に示されるように、液晶表示装置６１〜６９は、縦方向および横方向に３つずつ、面状（マトリクス状）に配列されており、９つの表示画面で典型的には１つの表示画面を表示する。このような構成により、本マルチディスプレイ装置１００は、大画面を安価に提供することができる。

次に、図１に示されるように、画像処理装置１０は、外部から与えられる入力画像を表す入力画像データＤｐの画像解像度を変換する画像解像度変換部１１と、変換された画像を９つに分割する画像分割出力部１３と、入力画像データＤｐに対してヒストグラム解析を行い、ゲイン値Ｇおよびバックライト輝度データＢＬを出力するヒストグラム解析部１２と、ゲイン値Ｇに基づきバックライト輝度低減のために画素値（表示階調データ値）を大きくした出力画像データＤａ１〜Ｄａ９を液晶表示装置６１〜６９に与えるゲイン調整部１４とを備える。ここでバックライト輝度データＢＬは、液晶表示装置６１〜６９に与えられ、後述するように各液晶表示装置に内蔵されるバックライトの輝度を消費電力が低減されるように定める。

なお、本実施形態に使用される液晶表示装置６１〜６９は、それぞれ本マルチディスプレイ装置１００のためにそれぞれの配置位置が予め定められている専用の表示装置であるが、これらに代えて、一般的な液晶表示装置を使用することもできる。その場合には、使用される液晶表示装置の額縁領域の大きさなどの各種情報が必要となるが、当該情報を適宜入力できる構成であれば、同様の大画面を得ることができる。また、その場合にはさらに、当該液晶表示装置は、バックライト輝度データＢＬを受け取ることにより、内蔵するバックライトの発光輝度を制御することができる構成となっていることが必要である。さらに、上記液晶表示装置に代えて、上記大画面を表示可能なバックライトを有する周知の表示装置を使用することができる。

図１に示される画像解像度変換部１１は、外部から与えられる入力画像データＤｐによって表される所定の解像度を有する入力画像を、上記大画面、すなわち９つの液晶表示装置６１〜６９の表示画面全体で表示するために拡大する処理を行う。例えば、上記入力画像の解像度と、各液晶表示装置６１〜６９における表示解像度とが同一である場合、上記入力画像を縦方向に３倍、横方向に３倍拡大すればよいので、解像度は９倍となる。このように解像度が大きくなるように変換する場合（すなわちアップコンバートする場合）、表示画像の品質が低下しないように様々な補間手法や補正手法が知られており、画像解像度変換部１１は、これら周知の手法のうちのいくつかを使用することにより、入力画像の解像度を（９倍に）大きくする変換を行い、変換された拡大画像データＤｐｕを出力する。

画像分割出力部１３は、画像解像度変換部１１から受け取った拡大画像データＤｐｕを、液晶表示装置６１〜６９における表示に適するように、それぞれの液晶表示装置に対して供給可能な９つの分割画像データＤｓ１〜Ｄｓ９を生成する。このとき、液晶表示装置６１〜６９は、シームレスな１枚の表示画面を形成しているわけではなく、実際には図２に示す液晶表示装置６１〜６９の間の境界線の位置に、所定の大きさの額縁領域を有している。この額縁領域には液晶表示素子が存在しないため、表示が不可能となっている。したがって、この額縁領域の存在を考慮することなく、拡大画像データＤｐｕにより表される拡大画像を、単純に９つに分割すれば、実際に表示した時に全体として不自然な画像となる。そこで、当該額縁領域を考慮した分割を行うことになる。また、額縁領域の表示輝度は０であるため、その周辺の輝度を増加させると全体として輝度分布が自然な画像を得ることができる。このように画像分割出力部１３は、上記額縁領域を考慮して、拡大画像データＤｐｕを、適宜の位置で切り出し、さらに適宜の補正を行うことにより、分割画像データＤｓ１〜Ｄｓ９を生成する。

なお、液晶表示装置６１〜６９は、額縁領域付近にプリズムやファイバープレートなどの光学部材を配置することにより、９つの表示画面でシームレスに一枚の画像を表示可能な構成であってもよい。この場合にも、各表示画面で表示される画像を生成する際には、額縁領域を考慮する必要がある。

一方、ヒストグラム解析部１２は、上記画像解像度変換部１１による画像変換が行われる前の入力画像データＤｐに対してヒストグラム解析を行い、ゲイン値Ｇを算出し出力する。また、ヒストグラム解析部１２は、上記ヒストグラム解析結果に応じて、発光輝度を低減したバックライト輝度データＢＬを算出し、後述する液晶表示装置６１〜６９に与える。

なお、このバックライト輝度データＢＬは、後述するように、バックライト輝度をどの程度の割合で低減するかを示すものであるが、この割合をヒストグラム解析部１２で算出するのではなく、液晶表示装置６１〜６９において算出してもよい。この場合には、受け取ったゲイン値Ｇに基づき容易に算出することができる。詳しくは後述する。また、上記ヒストグラム解析は、画像に含まれる画素の輝度（階調値）の分布状態を解析するものであって、周知の各種手法によって実現可能であるため、その詳細な解析方法については説明を省略する。

ここでヒストグラム解析部１２は、解析により得られる輝度分布が高階調側に偏っている場合と、低階調側に偏っている場合とで、出力するゲイン値Ｇを変更する。このようなヒストグラム解析部１２の動作について、図３から図５までを参照して説明する。

＜１．２ ヒストグラム解析部の動作＞
＜１．２．１ 第１の動作例＞
図３は、ヒストグラム解析により高階調側に画素値が分布する場合における、画素値の補正態様について説明するための図であり、図４は、ヒストグラム解析により低階調側に画素値が分布する場合における、画素値の補正態様について説明するための図である。

これらの図中において、一点鎖線により示される直線Ａは、入力階調と出力階調が等しい場合、すなわち補正を行わない場合を示しており、この場合のゲイン値Ｇは１となる。なお、ここでは説明の便宜のため、補正が行われない場合には、入力階調と出力階調とが等しい直線Ａに示されるような対応関係であるものとして説明するが、実際には後述する図６における所定の特性曲線Ｃに示されるような対応関係となる。

また、これらの図中において、２点鎖線により示される直線Ｂは、入力階調に対して出力階調が大きい場合、すなわちバックライト輝度低減のために画素値を増加させる補正が行われる場合を示しており、ここでのゲイン値は１より大きくなる。

まず、図３において、入力階調が８０％付近にピークを有するような画素の画素値分布（輝度分布）が得られる場合、すなわち高階調側に画素値が分布する場合、バックライト輝度低減のために画像の画素値が大きくなるよう補正する必要があるとしても、液晶表示装置６１〜６９において表示される画像は全体的に高輝度であるため、大きくバックライト輝度を低減させることはできない。したがって、ゲイン値Ｇは比較的小さく設定するのが好適である。図３では、Ｇ＝１．２程度となっている。

これに対して、図４において、入力階調が２０％付近までに、ほとんどの画素値が分布する場合、すなわち低階調側に画素値が分布する場合、バックライト輝度低減のために画像の画素値が全体的に大きくなるよう補正しても、液晶表示装置６１〜６９において表示される画像の表示品位は大きく低下することはない。したがって、ゲイン値Ｇは比較的大きく設定するのが好適である。図４では、Ｇ＝４程度となっている。

なお、図３および図４に示す輝度分布は、高階調側および低階調側にそれぞれ画素値が分布する一例を示しているに過ぎず、ゲイン値Ｇの値も一例に過ぎず、これらは液晶表示装置の特性や外部の環境に応じて適宜に決めることができる。

ここで、このようなゲイン値Ｇの設定手法には様々な構成が適用可能であって、例えばヒストグラム解析により得られる輝度分布が高階調側に偏っているかまたは低階調側に偏っているかのいずれの場合であるか（いずれがより近いか）を判定し、対応する予め定められたゲイン値を設定（選択）する手法が考えられる。

しかしこの場合には、ゲイン値Ｇが２種類しか存在しないため、より適切なゲイン値Ｇを設定するため、輝度分布のピーク値や平均値などの特徴値を算出し、当該特徴値に対応するゲイン値Ｇを所定の計算式または所定の対応テーブルなどを参照することにより算出してもよい。さらにその他のパラメータを使用してゲイン値Ｇを算出してもよい。

また、このように輝度分布からゲイン値を一意に算出するのではなく、入力画像の内容に応じて適宜の値を算出する構成も考えられる。すなわち、まず目的ゲイン値を設定し、この目的ゲイン値を適用して入力階調を補正する場合、階調を大きく補正し過ぎることにより生じる階調つぶれまたは映像破綻が所定数より多く生じないように、好適なゲイン値を設定する構成も考えられる。このようなヒストグラム解析部１２の動作例について、図５を参照して説明する。

＜１．２．２ 第２の動作例＞
図５は、本実施形態におけるゲイン値の設定処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すステップＳ１０において、ヒストグラム解析部１２は、最初の基準となる初期ゲイン値を設定する。ここで、ゲイン値が高いほど表示素子の画素値（液晶光透過率）が大きくなるため、バックライト輝度を小さくすることができるため、消費電力を低減するためには、ゲイン値Ｇは高い方が好ましい。しかし、ゲイン値Ｇを高くし過ぎると、表示品位が低下する場合がある。そのため、ステップＳ１０において、初期ゲイン値は小さく設定される。そうすれば、以下に説明するように表示品位が低下しない程度の最大のゲイン値を求めやすくなる。

次にステップＳ２０において、ヒストグラム解析部１２は、入力画像データＤｐにより表される入力画像に含まれる全てまたは一部の画素の画素値（階調値）に対して、上記初期ゲイン値を乗算し（すなわち補正を行い）、得られる値が表示装置において表示可能な最も大きい画素値（例えば２５５）を超える画素数または（全体に対する）割合（以下、この量を「エラー量」という）を計算する処理を行う。

なお、このエラー量は、全ての画素において平等に計数される構成となっているが、画素値の最大値に近い階調値の画素ほど大きい重み付けを与える構成であってもよい。すなわち、各画素の画素値から最大画素値までの差に応じたエラー量の総量を算出する構成であってもよい。

続いてステップＳ３０において、ヒストグラム解析部１２は、ステップＳ２０において得られるエラー量が予め定められた映像破綻が許容可能な限界量（例えば総画素数の２０％の数）以上であるか否かを判定し、限界量を超えない場合（ステップＳ３０においてＮｏの場合）、初期ゲイン値から所定値を加算することにより得られる値を新たな初期ゲイン値として算出し（ステップＳ４０）、新たな初期ゲイン値を使用することによりエラー量を計算する処理（Ｓ２０）を行い、得られるエラー量が上記限界量以上になるまでこれらの処理を繰り返す（Ｓ３０→Ｓ４０→Ｓ２０→Ｓ３０）。

ステップＳ３０における上記判定の結果、エラー量が限界量以上の場合（ステップＳ３０においてＹｅｓの場合）、ヒストグラム解析部１２は、当該初期ゲイン値をゲイン値Ｇに確定する処理を行う（ステップＳ５０）。

次にステップＳ６０において、ヒストグラム解析部１２は、ステップＳ５０において確定されたゲイン値Ｇに基づき、各液晶表示装置におけるバックライトの輝度を算出し、液晶表示装置６１〜６９に対して、バックライト輝度データＢＬとして出力する。

ここで、例えばゲイン値が１．２５、すなわち液晶表示素子の画素値（液晶光透過率）を１２５％増加させる場合、バックライト輝度はその逆数１／１．２５（＝０．８）となるわけではない。なぜなら、表示装置は一般に入力階調に対する出力階調の関係が線形ではなく、いわゆるガンマ特性を有しているからである。

したがって、液晶表示装置６１〜６９におけるガンマ値γおよびゲイン値Ｇから、上記割合を示すバックライト輝度ＢＬ（ここではバックライト輝度データＢＬと同一の符号を使用する）は、次式（１）のように表される。
ＢＬ［％］＝１／Ｇ＾γ×１００ …（１）

よって、例えば液晶表示装置６１〜６９におけるガンマ値γが２．２であり、ゲイン値Ｇが１．２５である場合、上式（１）から、バックライト輝度ＢＬは、約６１．２［％］（≒１／１．２５＾２．２×１００）となる。なおこの場合、図３または図４において、出力階調が最大に達している部分を除き、実際に表示素子において表示される（表示データに対応する）画素値は、上記ガンマ特性により、約１６３［％］（＝１．２５＾２．２×１００）増加することになる。

以上のように、ヒストグラム解析部１２は、バックライト輝度データＢＬを算出し出力するが、バックライト輝度ＢＬは、上式（１）にゲイン値Ｇおよびガンマ値γを代入することにより求まるので、ゲイン値Ｇを出力する構成であってもよい。この場合、液晶表示装置６１〜６９において、上式（１）に基づきバックライト輝度ＢＬが算出される。

また、ガンマ値γが液晶表示装置６１〜６９においてそれぞれ異なるか、または予め定められた値と異なる場合には、主な表示装置のガンマ値を全て記憶しておき、表示装置に使用される製品に対応するガンマ値を選択的に使用する構成であってもよい。

ゲイン調整部１４は、前述したように 画像分割出力部１３における変換処理により生成された９つの分割画像データＤｓ１〜Ｄｓ９と、ヒストグラム解析部１２における上記処理により算出されたゲイン値Ｇとを受け取り、分割画像データＤｓ１〜Ｄｓ９に対してゲイン値Ｇを乗算する補正を行う。このようにゲイン調整部１４においてゲイン値Ｇに基づき画素値が増加するよう補正された出力画像データＤａ１〜Ｄａ９は、それぞれ対応する液晶表示装置６１〜６９に与えられる。

なお以上のような画像処理装置１０の機能は、上記各構成要素に対応する所定の論理回路を含むハードウェアにより実現されるが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および半導体メモリなどの記憶部を備えるコンピュータにおいて、所定のソフトウェアによって上記各構成要素に対応する機能を実現してもよい。

以上のように、図５に示すような処理によってゲイン値を算出し表示画像の各画素の画素値に対して適用すれば、エラー量が上記限界量程度となるために、映像破綻が或る程度抑制される。したがって、映像破綻が或る程度抑制される最大のゲイン値Ｇを設定することができるので、映像破綻を或る程度抑えつつ、バックライト輝度を小さくすることができる。次に、上記バックライト輝度データＢＬおよび分割画像データＤｓ１〜Ｄｓ９のうちの対応する１つを受け取る液晶表示装置の具体的な構成について、図６を参照して説明する。

＜１．３ 液晶表示装置の構成および動作＞
図６は、液晶表示装置６１の構成を示すブロック図である。図６に示されるように、この液晶表示装置６１は、画像処理装置１０からの対応する分割画像データＤｓ１を受け取り画像調整を行う画像信号調整部１５と、画像処理装置１０から受け取ったバックライト輝度データＢＬおよび後述するユーザ指示情報ＵＣなどに基づきバックライト制御信号Ｃｂを出力する画像制御部１６と、画像調整された調整画像データＤｃを表示させるための液晶制御部１８および液晶表示部１９ａと、バックライト部１９ｂとを備える。

図６に示されるように、画像信号調整部１５は、画像処理装置１０からの対応する分割画像データＤｓ１を受け取るとともに、画像制御部１６を介して、ユーザからの（リモートコントローラや筐体に取り付けられたスイッチ等を操作することによる）画像調整のためのユーザ指示情報ＵＣを受け付ける。このユーザ指示情報ＵＣによって指定される画像の調整態様は、一般的な映像表示装置と同様、画調モード（例えばダイナミック、標準、ＰＣ、シネマなどの用途や表示態様に適するよう予め設定された調整モード）設定、輝度調整、コントラスト調整、色温度調整、および色味バランス調整などの周知のものである。ここで、上記調整により画素輝度が増加するような補正が行われる場合、好適なゲイン調整が行われる場合であっても、実際には輝度の増加量が大きくなり過ぎる場合も考えられるが、その場合には利用者がさらに調整を行うことにより画素輝度の増加量を抑制することもできる。

なお、画像制御部１６は、外部との入出力インタフェースとして機能しており、画像処理装置１０から受け取ったバックライト輝度データＢＬにより示されるバックライト輝度をバックライト制御信号Ｃｂとしてバックライト部１９ｂに与える。また、画像制御部１６は、ユーザ指示情報ＵＣや外部の環境情報などを含む共通制御情報Ｃｓを液晶表示装置６１〜６９において共有されるよう伝送する。この点については、改めて後述する。

ここで、バックライト輝度ＢＬを、上記画像調整結果と無関係な状態に置くのではなく、上記画像調整結果をバックライト輝度ＢＬに反映させる構成も考えられる。この構成を実現するため、前述したように拡大画像からゲイン値Ｇを決定することは困難であり、また各表示装置においてそれぞれ決定すると、形成される（大画面において表示される）画像の輝度分布が不均一となり妥当でない。

そこで、上記画像調整の結果をバックライト輝度ＢＬに対して一律に反映させるよう、上記画像調整の態様に応じたバックライト輝度ＢＬの変更量（例えば変更比率）を予め各液晶表示装置６１〜６９において共通して設定しておき、全ての液晶表示装置において変更後のゲイン値の値が同一になるように構成する。この構成は、上記実施形態の変形例に該当する。

例えば、ユーザ指示情報ＵＣによって指定される画像の調整態様が、上記画調モードにおける「ダイナミック」である場合、結果的にバックライト輝度を低減するためのゲイン値による補正態様に近い、画素値を増加する補正が行われていることが考えられる。その場合、例えば、ゲイン値Ｇを一律に０．８倍するような例が考えられる。

以上のような変形例の構成では、画像調整結果を一律に反映したバックライト輝度の設定が可能となり、特に、画像調整がゲイン値の増加と同様の結果をもたらす場合に、好適なバックライト輝度を設定し、利用者による画像調整結果を反映した好適な表示態様で表示を行うことができる。またこの場合、画像調整結果は一律に反映されるため、各液晶表示装置において異なる画像輝度となることがなく、表示品位を低下しないように保つことができる。このため、第１の実施形態の場合のようにさらに調整を行う必要がなく、画素輝度の増加量が大きくなりすぎることもないため、好適な構成とも言える。

＜１．４ 液晶表示装置間の情報共有動作＞
また、画像制御部１６は、前述したようにユーザ指示情報ＵＣや外部の環境情報などを含む共通制御情報Ｃｓを液晶表示装置６１〜６９において共有されるよう伝送する。例えば、液晶表示装置６１〜６９の１つにおいて、ユーザ指示情報ＵＣが受け取られる場合に、当該情報を含む共通制御情報Ｃｓを全ての液晶表示装置６１〜６９に伝送することにより、同一のユーザ指示情報ＵＣを共有する。なお、複数が受け取られる場合には、その優先関係を予め規定することにより（例えば最後のユーザ指示情報ＵＣに規定することにより）、１つのユーザ指示情報ＵＣを共有する。

このような液晶表示装置６１〜６９の間でユーザ指示情報ＵＣを共有するためには、それぞれが上記情報を伝送可能な信号線で接続されている必要があり、典型的には構成が最も簡便なデイジーチェイン方式で接続されていることが好適である。そうすれば、少ない信号線で簡易に情報共有が可能となる。なお、ここでさらに画像処理装置１０も上記液晶表示装置６１〜６９とデイジーチェイン方式で接続されていることが好ましい。そうすれば、バックライト輝度ＢＬも同様に簡易な構成で液晶表示装置６６１〜６９に伝送することができる。なお、上記接続方式は一例であって、例えば無線ＬＡＮ方式など周知の信号伝送ネットワークが使用されてもよい。

ここで、上記のようなゲイン値Ｇを使用した補正を行う場合には、低階調付近における補正量が相対的に小さくなる（すなわち大きく階調が増加しない）ため、表示品位が低下するようにも思われる。そこで、図７を参照して、本実施形態の効果を説明する。

＜１．５ 本実施形態の効果＞
図７は、本実施形態の構成により、表示品位を低下しないようにすることができることを説明するための図である。この図７に示される液晶表示装置における通常の表示状態における入力階調と出力輝度との関係を示す特性曲線Ｅによれば、見やすい通常の表示画面を提供することができるが、バックライト輝度が低減されていない。ここでバックライト出力のみを６０％に低減すれば、その入力階調と出力輝度との関係は特性曲線Ｃのようになるため、全体として輝度不足の表示状態となる。したがって、必要な表示輝度を保ちつつ、バックライト輝度を低減するためには、画素値に相当する出力階調をより大きくする必要がある。

もっとも、液晶表示装置における表示輝度（画素値）は、その表示限界である出力階調１００％（例えば階調値２５５）を超えることはできない。そのため、バックライト輝度を低減する場合、特性曲線Ｅと同一の表示画面を提供することは、現実にはできない。そこで、前述したようにゲイン値Ｇを特性曲線Ｃに乗算することにより、高階調側で表示限界にあたる部分は同一階調となるが、前述したようにヒストグラム解析部１２において表示品位の低下が極力抑えられたゲイン値Ｇおよびバックライト輝度ＢＬが算出されるため、本実施形態における表示品位を低下させないでバックライト輝度が低減された特性曲線Ｄを得ることができる。

以上のように、本実施形態におけるマルチディスプレイ装置１００に備えられる画像処理装置１０は、マトリクス状に隣接するよう配置される液晶表示装置６１〜６９において典型的には１つの画像を表示する場合、映像破綻などの表示不良を発生させることなく、バックライト輝度をより低下させることができる。

また、ヒストグラム解析などの画素値の度数分布を利用してゲイン値を算出し、画素値補正を行うことにより、画素全体として平均的に、または統計的に好適な態様で表示品位を低下しないようにすることができる。

＜２． 第２の実施形態＞
＜２．１ 全体的構成および動作＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。図８に示されるように、このマルチディスプレイ装置２００は、図１に示す第１の実施形態に係るマルチディスプレイ装置１００と同様に、画像処理装置２０と、９個の液晶表示装置７１〜７９とを備える画像表示システムであって、典型的には１枚の画像を９つの表示画面によって表示する。

しかし、本実施形態に係る画像処理装置２０は、第１の実施形態に係る画像処理装置１０とは異なって、ゲイン調整部を備えておらず、このゲイン調整部は液晶表示装置７１〜７９にそれぞれ備えられている。

すなわち、図８に示されるように、画像処理装置２０は、第１の実施形態における画像解像度変換部１１と同様の動作を行う画像解像度変換部２１と、画像分割出力部１３と同様の画像分割出力部２３と、ヒストグラム解析部１２と同様のヒストグラム解析部２２とを備えるが、第１の実施形態におけるゲイン調整部１４に相当する構成要素は、液晶表示装置７１〜７９にそれぞれ備えられている。以下、液晶表示装置７１を例に、図９を参照してその構成を詳しく説明する。なお以下では、画像処理装置２０は、液晶表示装置７１〜７９とは別の装置として説明するが、これらの筐体のいずれかに内蔵されていてもよい。

＜２．２ 液晶表示装置の構成および動作＞
図９は、液晶表示装置７１の構成を示すブロック図である。図９に示されるように、この液晶表示装置７１は、画像処理装置２０からの対応する分割画像データＤｓ１を受け取り画像調整を行う画像信号調整部２５と、これにより調整された調整画像データＤｃに対して、画像処理装置２０から受け取った対応するゲイン値Ｇに基づきゲイン調整を行うゲイン調整部２７と、ゲイン調整された出力画像データＤｖを表示するための液晶制御部１８および液晶表示部１９ａと、バックライト部１９ｂとを備える。

この図９に示される液晶表示装置７１の構成を図８に示される液晶表示装置６１の構成と比較すればわかるように、ゲイン調整部２７が設けられている点が第１の実施形態の場合とは異なるほかは、同様の構成要素を有しており、同様に動作するため、これらの構成要素の詳しい説明は省略する。ただし、本実施形態では、第１の実施形態とは異なって、画像制御部２６に対してバックライト輝度データＢＬが与えられていないが、上式（１）より容易に算出できることは前述したとおりである。もちろん、画像制御部２６にはバックライト輝度データＢＬが与えられる構成であってもよい。

ここで、画像信号調整部２５においてなされる画像調整は、第１の実施形態では、ゲイン調整部１４におけるゲイン調整後の画像に対して、上記画像調整がなされるため、当然に上記画像調整後の画像に対して最終的にゲイン調整を行うことができない。これに対して、本実施形態の構成では、最終的に（最後に）ゲイン調整を行うことができるため、上記調整結果に影響を及ぼさないように好適なゲイン調整を行うことができる。

ここで、ゲイン値Ｇを、上記画像調整結果と無関係な状態に置くのではなく、上記画像調整結果をゲイン値Ｇに反映させる構成も考えられる。この構成を実現するため、前述したように拡大画像からゲイン値Ｇを決定することは困難であり、また各表示装置（のゲイン調整部２７）においてそれぞれゲイン値を決定すると、形成される（大画面において表示される）画像の輝度分布が不均一となり妥当でない。

そこで、上記画像調整の結果をゲイン値Ｇの変更に対して一律に反映させるよう、上記画像調整の態様に応じたゲイン値Ｇの変更量（例えば変更比率）を予め各液晶表示装置７１〜７９において共通して設定しておき、全ての液晶表示装置において変更後のゲイン値の値が同一になるように構成する。この構成は、上記実施形態の変形例に該当する。

例えば、ユーザ指示情報ＵＣによって指定される画像の調整態様が、上記画調モードにおける「ダイナミック」である場合、画素値を増加させるゲイン値による補正態様に近い、画素値を増加する補正が行われていることが考えられる。そのため、例えば、ゲイン値Ｇを一律に０．８倍するような例が考えられる。

以上のような変形例の構成では、画像調整結果を一律に反映したゲイン値の設定が可能となり、特に、画像調整が画素値を増加させるためのゲイン値の設定と同様の結果をもたらす場合に、好適なゲイン値を設定し、利用者による画像調整結果を反映した好適な表示態様で表示を行うことができる。またこの場合、画像調整結果は（ゲイン値に対して）一律に反映されるため、各液晶表示装置において異なる画像輝度となることがなく、表示品位を保つことができる。

＜２．３ 本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態では、第１の実施形態における効果のほか、ゲイン調整部２７によって、最終的に（最後に）ゲイン調整を行うことができることから、ユーザ指示情報ＵＣによって指定される画像調整の結果に影響を及ぼさないので、好適なゲイン調整を行うことができる。したがって、ゲイン調整によって表示品位を低下させないようにすることができる。

＜３． 第３の実施形態＞
＜３．１ 全体的構成および動作＞
図１０は、本発明の第３の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。図１０に示されるように、このマルチディスプレイ装置３００は、図１に示す第１の実施形態に係るマルチディスプレイ装置１００と同様に、画像処理装置３０と、９個の液晶表示装置６１〜６９とを備える画像表示システムであって、典型的には１枚の画像を９つの表示画面によって表示する。

すなわち、図１０に示されるように、画像処理装置３０は、第１の実施形態における画像解像度変換部１１と同様の動作を行う画像解像度変換部３１と、画像分割出力部１３と同様の画像分割出力部３３と、ゲイン調整部１４と同様のゲイン調整部３４とを備えるが、ヒストグラム解析部１２とは異なって、本実施形態におけるヒストグラム解析部３２は、図示されない各種センサや入力装置から外部情報Ｉｓを受け取り、この外部情報Ｉｓに基づき、ゲイン値Ｇｃを決定する。以下、この外部情報Ｉｓの内容およびゲイン調整部３４の動作について詳しく説明する。なお以下では、画像処理装置３０は、液晶表示装置６１〜６９とは別の装置として説明するが、これらの筐体のいずれかに内蔵されていてもよく、以下の実施形態でも同様であるものとする。

＜３．２ ヒストグラム解析部の動作＞
図１０に示されるヒストグラム解析部３２におけるゲイン値Ｇｃの決定手法は、第１の実施形態において説明したヒストグラム解析部１２におけるゲイン値Ｇの決定手法と、外部情報Ｉｓを使用する点を除き、ほぼ同様の内容であるが、上記初期ゲイン値に相当する目標ゲイン値の設定態様と、バックライト輝度の設定態様とが異なる。以下、図１１を参照してゲイン値およびバックライト輝度の設定について説明する。

図１１は、本実施形態におけるゲイン値の設定処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示すステップＳ５において、ヒストグラム解析部１２は、外部情報Ｉｓに基づきバックライト輝度ＢＬを決定する。ここで外部情報Ｉｓとは、外部の環境情報や第１の実施形態におけるユーザ指示情報ＵＣを広く含む、消費電力低減や画像表示に影響を与えるべき情報を指す。例えば、図示されない光センサにより取得される周囲の明るさを示す外光情報、ユーザの（リモートコントローラなどに対する）操作入力により指定される輝度設定情報、内部タイマーやインターネットを介して与えられる消費電力低減の必要性を予測するための時刻、日付、天候の情報や、周辺地域の電力消費量を示すデータなどが例として考えられる。例えば、電力消費は、時刻や日付、天候と密接に関連しているため、電力消費量のピーク時に電力消費をできるだけ低減するように、または電力消費量のピークをシフトさせるように、上記バックライト輝度ＢＬを決定する。また、次世代送電網における周辺地域の電力消費量を示すデータを参照し、同様に、上記バックライト輝度ＢＬを決定する。

また、例えば消費電力を低減させてよいかどうかを、周囲に人が存在するか否かを感知する人感センサによって検知し、当該検知結果に応じてバックライト輝度ＢＬを設定してもよい。例えば、人がいないと検知される場合には、消費電力を大きく低減するためにバックライト輝度ＢＬを小さく設定しておき、人がいると検知される場合には、消費電力を大きく低減することはできないとしてもバックライト輝度ＢＬを大きく設定することにより、表示品位をできるだけ低下させないようにする、といった動作をヒストグラム解析部３２が行うことも考えられる。このようにすれば、外部の状況（例えば表示を見る人の有無など）に応じてバックライト輝度ＢＬを好適に設定することができる。

図１１に示すステップＳ１０において、ヒストグラム解析部１２は、第１の実施形態の場合とは異なって、バックライト輝度ＢＬに基づき、最初の基準となる目標ゲイン値を設定する。すなわち、上式（１）に基づき、定められたバックライト輝度に対応するゲイン値を算出し、目標ゲイン値とする。

例えば、消費電力のピーク時などで消費電力をできるだけ低減するため、バックライト輝度ＢＬの値が５０［％］に設定される場合、上式（１）に対応する値を代入して計算すると、目標ゲイン値Ｇ＝１．３７（＝（１００／５０）＾（１／２．２））となる。

このようにして目標ゲイン値が決定されると、第１の実施形態の場合と同様にエラー量を計算する（ステップＳ２０）。続いてステップＳ３５において、ヒストグラム解析部１２は、ステップＳ２０において得られるエラー量が予め定められた映像破綻が許容可能な限界量以下であるか否かを判定し、限界量を超える場合（ステップＳ３５においてＮｏの場合）、目標ゲイン値から所定値を減算することにより得られる値を新たな目標ゲイン値として算出し（ステップＳ４５）、新たな目標ゲイン値を使用することによりエラー量を計算する処理（Ｓ２０）を行い、得られるエラー量が上記限界量を超えなくなるまでこれらの処理を繰り返す（Ｓ３５→Ｓ４５→Ｓ２０→Ｓ３５）。

ステップＳ３５における上記判定の結果、エラー量が限界量以下の場合（ステップＳ３５においてＹｅｓの場合）、ヒストグラム解析部１２は、当該目標ゲイン値をゲイン値Ｇに確定する処理を行う（ステップＳ５０）。なお、図５に示されるステップＳ６０は、図１１においては当然不要であるため省略されている。

＜３．３ 本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態では、第１の実施形態における効果のほか、ヒストグラム解析部３２によって、外部の状況、特に消費電力低減の必要性に応じて好適なゲイン値Ｇを設定することができる。このことにより、消費電力低減の必要性が大きい場合にバックライトの輝度を低減して適宜の時点で消費電力を低減させることができる。

＜４． 第４の実施形態＞
＜４．１ 全体的構成および動作＞
図１２は、本発明の第４の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。図１２に示されるように、このマルチディスプレイ装置４００は、図１に示す第１の実施形態に係るマルチディスプレイ装置１００と同様に、画像処理装置４０と、９個の液晶表示装置６１〜６９とを備える画像表示システムであって、ここでは複数の画像を９つの表示画面によって構成される大画面上に表示する。

すなわち、図１２に示されるように、画像処理装置４０は、第１の実施形態における画像解像度変換部１１と同様の動作を行う画像解像度変換部４１と、画像分割出力部１３と同様の画像分割出力部４３とを備える。

もっとも、本実施形態のゲイン調整部４４は、ゲイン調整部１４とは異なって、入力される複数の画像エリアに対応して個別に設定された複数のゲイン値Ｇａを使用することによりバックライト輝度を低減するために画素値を増加させる補正を行い、また本実施形態におけるエリア別ヒストグラム解析部４２は、ヒストグラム解析部１２とは異なって、エリア毎の上記ゲイン値Ｇａを出力する点がそれぞれ第１の実施形態の構成とは大きく異なっている。以下では、エリア別ヒストグラム解析部４２およびゲイン調整部４４の動作について詳しく説明する。

＜４．２ エリア別ヒストグラム解析部の動作＞
本実施形態では、前述したように、入力画像データＤｐに表される入力画像内に、複数の画像エリアに相当する複数の画像が含まれている。その画像の配置態様には例えば以下の第１から第３までの例が考えられる。以下、図１３から図１５までを参照してそれぞれ説明する。なお、以下の例のほかにも様々な表示態様が考えられ、本実施形態においては、どのように複数の画像エリアが配置される態様であってもよい。

図１３は、上記実施形態における第１の表示画面例を説明するための図である。図１３に示されるように、液晶表示装置６１〜６９の表示画面によって形成される大画面の構成自体は、第１の実施形態において説明した図２に示す画面と同様であるが、この大画面には、１つの画像ではなく、第１から第４までの分割表示画像６０１〜６０４が表示されている。この分割表示画像６０１〜６０４は、それぞれ内容が異なる画像であって、図示されない入力画像データ生成装置によって、４つの画像が適宜の位置に合成されたものである。この分割表示画像６０１〜６０４は、内容に関連性がないため、分割表示画像６０１〜６０４の表示輝度はそれぞれ異なっているが、１つの分割表示画像内では或る程度（１枚の画像として）均一な輝度分布となっている。したがって、各画像の画素値を増加させるためには、各画像においてそれぞれヒストグラム解析を行い、それぞれにおいてゲイン値を算出することが好ましい。

また、図１４は、上記実施形態における第２の表示画面例を説明するための図である。図１４に示されるように、液晶表示装置６１〜６９の表示画面によって形成される大画面の構成自体は同様であるが、この大画面には、１つの画像ではなく、全体の大きな画像の中に小さな挿入画像６０５が含まれるように表示されている。このような表示態様は、ＰｉｎＰ（Picture in Picture）とも呼ばれる。この挿入画像６０５は、それを含む全体画像とは内容が異なる画像であって、図示されない入力画像データ生成装置によって、全体画像の適宜の位置に挿入されるように合成されたものである。この挿入画像６０５は、全体画像とは内容に関連性がないため、表示輝度はそれぞれ異なっているが、それぞれの画像内では或る程度（１枚の画像として）均一な輝度分布となっている。したがって、各画像の画素値を増加させるためには、各画像においてそれぞれヒストグラム解析を行い、それぞれにおいてゲイン値を算出することが好ましい。

さらに、図１５は、上記実施形態における第３の表示画面例を説明するための図である。図１５に示されるように、液晶表示装置６１〜６９の表示画面によって形成される大画面の構成自体は同様であるが、この大画面には、１つの画像ではなく、一枚の画像の上に重畳されるような態様で、項目表示画像６０６が含まれるよう表示されている。このような表示態様は、ＯＳＤ（On Screen Display）とも呼ばれる。この項目表示画像６０６は、それを含む全体画像とは内容が異なる画像であって、図示されない入力画像データ生成装置または本画像処理装置４０によって（ユーザインタフェースのための表示画像として）、全体画像の適宜の位置に上書き合成されたものである。この項目表示画像６０６は、全体画像とは内容に関連性がなく、基本的にはコンピュータ合成画像であるため、表示輝度はそれぞれ大きく異なっているが、それぞれの画像内では或る程度（１枚の画像として）均一な輝度分布となっている。したがって、各画像の画素値を増加させるためには、各画像においてそれぞれヒストグラム解析を行い、それぞれにおいてゲイン値を算出することが好ましい。

以上のように、入力画像内に、輝度分布状態が異なる複数の画像が含まれている場合には、各画像の画素値を増加させるため、エリア別ヒストグラム解析部４２は、各画像においてそれぞれヒストグラム解析を行い、それぞれに対応する複数のゲイン値Ｇａを算出する。このヒストグラム解析の手法およびゲイン値算出の手法自体は、第１の実施形態の場合と同様であり、各画像で分けて行う点のみが異なる。したがって、その算出手法の説明は省略する。

また、バックライト輝度ＢＬａの算出手法についても、各画像で分けて行うほか、第１の実施形態の場合と同様に、上式（１）に基づき算出される。なお、バックライト輝度ＢＬａがエリア毎に算出され、対応する液晶表示装置に与えられる場合、液晶表示装置では、エリア毎にバックライト輝度を制御するエリアアクティブ駆動方式（またはローカルディミング駆動方式）が採用されている必要がある。しかし、このような駆動方式が採用されていない場合であっても、液晶表示装置６１〜６９それぞれのバックライト輝度を異なるように算出することができるため、表示される画像の態様によっては、ゲイン値Ｇａを適宜に設定することにより、より消費電力が低減されるようにバックライト輝度をそれぞれ定めることができる。

ここで、エリア別ヒストグラム解析部４２は、それぞれヒストグラム解析の対象となる複数の画像エリアが入力画像データＤｐにより表される入力画像のどの領域（位置）であるかを、併せて算出し、エリア位置情報Ｉａとして出力する。

ここで、図１３に示す分割表示画像６０１〜６０４の表示位置は予め定められているため、エリア別ヒストグラム解析部４２は、その位置を特に算出し出力する必要はない。また、図１５に示す項目表示画像６０６を、画像処理装置４０内の図示されない画像合成出力部が出力する場合、エリア別ヒストグラム解析部４２は、その位置を受け取ることができるので、そのまま出力すればよい。さらに、図１４に示す挿入画像６０５の挿入位置を外部の装置から受け取ることができる場合にはそのまま出力すればよい。しかし、位置情報を受け取ることができない場合、エリア別ヒストグラム解析部４２は、各画像の境界部分を周知の微分フィルタなどで検出し、各画像エリアの入力画像全体における位置を算出する。このような画像の位置検出ないし領域検出は、境界部分を検知する手法のほか、周知のパターン認識解析などどのような手法を適用してもよい。

なお、エリア別ヒストグラム解析部４２は、画像解像度変換部４１によって変換された拡大画像データＤｐｕにより表される拡大画像に対してヒストグラム解析を行うわけではないが、ここではヒストグラム解析の対象とされた各画像エリアの拡大画像における位置を（典型的には拡大率に応じて３倍の座標値を）算出し、エリア位置情報Ｉａとして出力する。以上のようにして算出される複数のゲイン値Ｇａおよびエリア位置情報Ｉａは、ゲイン調整部４４に与えられる。このゲイン調整部４４の動作について説明する。

＜４．３ ゲイン調整部の動作＞
ゲイン調整部４４は、上記複数の画像に対応する入力画像の各エリア毎に算出されたゲイン値Ｇａを、当該エリア内の画素値（階調値）に対して乗算することにより、画素値を増加させる補正を行う。この補正内容は、第１の実施形態と同様であり、その対象が対応する画像エリア内に限定されている点のみが第１の実施形態の場合とは異なっている。

ここで、当該画像エリアは、各液晶表示装置６１〜６９の表示画面に１つずつのみが含まれている態様は稀であり、通常は、複数が含まれている。すなわち、通常の場合、１つの画像エリアは、複数の表示画面に渡って表示される。したがって、液晶表示装置６１〜６９のうちの１つの表示画面に複数のゲイン値が必要となる場合がある。例えば、ゲイン調整部４４は、分割画像データＤｓにより表される１つの画像であって、上記１つの表示画面に表示される画像に含まれる２つのうちの一方の画像エリア（例えば第１の画像エリア）内の画素値に対しては第１のゲイン値を乗算し、他方の画像エリア（例えば第２の画像エリア）内の画素値に対しては第２のゲイン値を乗算する。

具体的には、図１３に示す分割表示画像６０１〜６０４が各表示画面に表示される場合、液晶表示装置６１の表示画面には分割表示画像６０１のみが含まれているので対応するゲイン値は１つであるが、液晶表示装置６２の表示画面には分割表示画像６０１、６０２が含まれているので対応するゲイン値は２つとなる。

このように、分割画像データＤｓにより表される画像において、どの部分の画素値にどのゲイン値を乗算するかについては、エリア位置情報Ｉａから容易に算出することができる。すなわち、例えば分割画像データＤｓ１により表される画像は、図１３に示される左上の位置に配置されることが予め定められているので、拡大画像データＤｐｕにより表される拡大画像に対する当該画像の配置位置は予め定まっている。したがって、エリア位置情報Ｉａにより示される各画像エリアの拡大画像における位置から、分割画像データＤｓ１〜Ｄｓ９により示される各画像においてどの部分の画素値にどのゲイン値を乗算するかは容易に算出することができる。

＜４．４ 本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態では、第１の実施形態における効果のほか、入力画像に複数の画像が含まれている場合、それぞれの画像に適したゲイン値を設定することができる。このことにより、画像の内容に応じて、例えば暗い画像に対しては、より輝度を増加させることができるので、表示される画像の表示品位を領域毎にさらに低下しないようにすることができる。

また、図１５に示すようなＯＳＤを使用した画像の場合には、複数の画像領域における輝度の（平均的な値の）差が大きいため、一方の画素値補正が他方の画素値補正に影響を与えないように個別に行う構成によって、特に、表示される画像の表示品位を領域毎に低下しないようにすることができる。

＜５． 第５の実施形態＞
＜５．１ 全体的構成および動作＞
図１６は、本発明の第５の実施形態に係るマルチディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。図１６に示されるように、このマルチディスプレイ装置５００は、図１２に示す第４の実施形態に係るマルチディスプレイ装置４００と同様に、画像処理装置５０と、９個の液晶表示装置６１〜６９とを備える画像表示システムであるが、画像処理装置５０に与えられる入力画像データが複数である点が異なる。

すなわち、図１６に示されるように、画像処理装置５０は、第４の実施形態におけると同様の画像解像度変換部５１、エリア別ヒストグラム解析部５２、画像分割出力部５３、およびゲイン調整部５４を備えるが、１つの入力画像に複数の画像エリアが含まれているのではなく、４つの入力画像データＤｐ１〜Ｄｐ４に対応する４つの画像により、１つの表示画像が形成されている点が異なる。

また、画像解像度変換部５１は、入力画像データＤｐ１〜Ｄｐ４それぞれにより表される入力画像を拡大して得られる４つの拡大画像を表す拡大画像データＤｐｕ１〜Ｄｐｕ４を出力する点も、第４の実施形態の場合とは異なる。

すなわち画像解像度変換部５１は、入力画像データＤｐ１〜Ｄｐ４によって表される所定の解像度を有する４つの入力画像を、上記大画面、すなわち９つの液晶表示装置６１〜６９の表示画面全体で表示するために拡大する処理を行う。もっとも、４つの入力画像を単純に合成することにより、上記表示画面全体で表示するのに適した大きさである場合には拡大する処理は必要ないが、ここでは適宜の拡大処理が行われるものとする。

なお、ここでは１つの拡大画像に合成する処理を行う必要はない。画像分割出力部５３は、適宜に拡大処理が行われた４つの拡大画像から、対応する複数の領域を適宜の位置で合成することにより、容易に分割画像データＤｓ１〜Ｄｓ９により表される分割画像を生成することができるからである。

以上のように、画像解像度変換部５１および画像分割出力部５３の動作は、第４の実施形態の場合とやや異なるが、表示画面全体に表示される画像は、図１３に示される例と同一であるため、エリア別ヒストグラム解析部５２におけるヒストグラム解析処理およびゲイン値算出処理や、ゲイン調整部５４におけるゲイン値の乗算処理などは、第４の実施形態の場合と同様である。なお、前述したように、図１３に示す分割表示画像６０１〜６０４の表示位置は予め定められているため、エリア別ヒストグラム解析部５２は、エリア別ヒストグラム解析部４２と同様、その位置を定めるためのエリア位置情報Ｉａを算出し出力する必要はない。

＜５．２ 本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態では、第１および第４の実施形態における効果と同様の効果を奏することができる。すなわち、表示される画像の表示品位を領域毎にさらに低下しないようにすることができる。

１０、２０、３０、４０、５０ …画像処理装置
１１、２１、３１、４１、５１ …画像解像度変換部
１２、２２、３２ …ヒストグラム解析部
１３、２３、３３、４３、５３ …画像分割出力部
１４、２７、３４、４４、５４ …ゲイン調整部
１５、２５ …画像信号調整部
１６、２６ …画像制御部
１８ …液晶制御部
１９ａ …液晶表示部
１９ｂ …バックライト部
４２、５２ …エリア別ヒストグラム解析部
６１〜６９、７１〜７９ …液晶表示装置
１００〜５００…マルチディスプレイ装置

Claims (15)

1. 入力画像データに基づき、線状または面状に配列される複数の表示装置における各表示画面上に配列される表示素子に与えられるべき出力画像データと、前記複数の表示装置に備えられる各バックライトの発光輝度を表すバックライト輝度とを出力する画像処理装置であって、
   前記入力画像データにより表される画像を、前記表示画面上に表示するための表示解像度に変換し、拡大画像データとして出力する画像解像度変換部と、
   前記画像解像度変換部から出力される前記拡大画像データにより表される拡大画像を、前記表示画面上に表示されるべき各画像に分割し、複数の分割画像データとして出力する画像分割出力部と、
   前記入力画像データに基づき、前記出力画像データにより表されるべき前記表示素子に与えられる画素値が増加するように、前記表示画面上に表示されるべき前記画像に応じた画素値補正データを算出し出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、前記バックライト輝度データを算出し出力する補正データ算出部と、
   前記補正データ算出部から出力される前記画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像の画素値を補正した出力画像データをそれぞれ出力する画像信号処理部と
   を備える、画像処理装置。
2. 前記補正データ算出部は、前記入力画像データに含まれる画素値の度数分布を示す値を算出し、算出された当該値に基づき、前記画素値補正データを算出することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正データ算出部は、前記度数分布を示す値に基づき、前記度数分布が低輝度側に偏る場合には、高輝度側に偏る場合よりも、表示されるべき画像の画素値が増加するようにゲイン値を設定し、設定された当該ゲイン値を前記画素値補正データとして出力するとともに、当該ゲイン値に基づき、前記バックライト輝度データを算出して出力し、
   前記画像信号処理部は、前記分割画像データにより表される画像の画素値に対して前記ゲイン値を乗算することにより得られる値に基づき、前記出力画像データをそれぞれ出力することを特徴とする、請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正データ算出部は、前記入力画像データにより表される画像の少なくとも一部の画素値に対して、前記設定されたゲイン値を乗算した値が、前記表示装置において表示可能な最大画素値を超えるか否かを判定し、超えると判定される画素の数または割合が所定の閾値未満である場合には、前記設定されたゲイン値を大きくすることを特徴とする、請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記補正データ算出部は、前記設定されたゲイン値を所定の増加量だけ大きくしたゲイン値を新たなゲイン値として再設定し、さらに前記入力画像データにより表される画像の少なくとも一部の画素値に対して、前記再設定されたゲイン値を乗算した値が、前記表示装置において表示可能な最大画素値を超えるか否かを判定し、超えると判定される数または割合が所定の閾値未満である場合には、所定量だけ前記設定されたゲイン値を大きくし、前記閾値以上であると判定されるまで、前記所定量だけ前記設定されたゲインを大きくし、前記判定を行うことを繰り返すことを特徴とする、請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記補正データ算出部は、前記ゲイン値と前記複数の表示装置におけるガンマ特性値とに基づき、前記複数の表示装置に表示される画像の画素表示輝度が、前記入力画像データにより表される入力画像の対応する画素表示輝度に略等しくなるよう、前記バックライトの発光輝度を減少させる割合を算出し、当該割合を前記バックライト輝度データとして出力することを特徴とする、請求項３に記載の画像処理装置。
7. 前記補正データ算出部は、外部から画像調整のための情報を含む信号を受け取り、当該信号に含まれる情報に基づき、前記画素値補正データおよび前記バックライト輝度データを算出することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
8. 前記補正データ算出部は、前記情報に基づき、前記バックライトの発光輝度を減少させる割合を算出し、当該割合を前記バックライト輝度データとして出力するとともに、前記割合に基づき、前記表示素子の画素値を増加させるためのゲイン値を設定し、設定された当該ゲイン値を前記画素値補正データとして出力し、
   前記画像信号処理部は、前記分割画像データにより表される画像の画素値に対して前記ゲイン値を乗算することにより得られる値に基づき、前記出力画像データをそれぞれ出力することを特徴とする、請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記補正データ算出部は、前記入力画像データにより表される画像の少なくとも一部の画素値に対して、前記設定されたゲイン値を乗算した値が、前記表示装置において表示可能な最大画素値を超えるか否かを判定し、超えると判定される数または割合が所定の閾値を超える場合には、前記設定されたゲイン値を小さくすることを特徴とする、請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記補正データ算出部は、前記入力画像データにより表される画像に複数の領域が含まれる場合であって、前記表示画面のいずれかの表示画面上に前記複数の領域のうちの２つ以上の領域の少なくとも一部がそれぞれ含まれる場合、当該含まれる２つ以上の領域である２つ以上の分割領域それぞれにおいて、表示される画像の画素値が増加するように、当該２つ以上の分割領域に対応する２つ以上の画素値補正データを算出して出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、１つまたは前記分割領域に対応する数の前記バックライト輝度データを算出して出力し、
    前記画像信号処理部は、前記補正データ算出部から出力される前記２つ以上の画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像に含まれる前記分割領域の画素値がそれぞれ補正された出力画像データを出力することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
11. 前記画像解像度変換部は、複数の前記入力画像データにより表される複数の画像を、前記表示画面上の所定位置に表示するための表示解像度に変換し、前記拡大画像データとして出力し、
    前記画像分割出力部は、前記画像解像度変換部から出力される前記拡大画像データにより表される複数の画像を、前記表示画面上の前記位置にそれぞれ表示するよう、複数の領域を含む各画像にそれぞれ分割し、前記複数の分割画像データとして出力することを特徴とする、請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 入力画像データに基づき、線状または面状に配列される複数の表示画面上に、前記入力画像データに対応する画像を表示するシステムであって、
    前記入力画像データにより表される画像を、前記表示画面上に表示するための表示解像度に変換し、拡大画像データとして出力する画像解像度変換部と、
    前記画像解像度変換部から出力される前記拡大画像データにより表される拡大画像を、前記表示画面上に表示されるべき各画像に分割し、複数の分割画像データとして出力する画像分割出力部と、
    前記入力画像データに基づき、前記出力画像データにより表されるべき前記表示素子の画素値が増加するように、前記表示画面上に表示されるべき前記画像に応じた画素値補正データを算出し出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、前記バックライト輝度データを算出し出力する補正データ算出部と、
    前記補正データ算出部から出力される前記画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像の画素値を補正した出力画像データをそれぞれ出力する画像信号処理部と
    前記出力画像データおよび前記バックライト輝度データに基づき画像を表示する前記複数の表示画面を含む複数の表示部と
    を備えることを特徴とする、画像表示システム。
13. 前記複数の表示部を含む複数の表示装置にそれぞれ含まれ、外部から画像調整のための情報を含む信号を受け取り、当該信号に含まれる情報に基づき、前記画像のうちの対応する画像に対する補正処理を行う画像調整処理部をさらに備え、
    前記画像信号処理部は、前記複数の表示装置にそれぞれ含まれ、前記補正データ算出部から対応する画素値補正データを受け取り、受け取った画素値補正データに基づき、前記画像調整処理部によって補正処理が行われた対応する画像に対して、前記画素値が補正された出力画像データを生成し、対応する表示部に出力することを特徴とする、請求項１２に記載の画像表示システム。
14. 前記複数の表示装置は、少なくとも前記画素値補正データを伝送する信号線によりデイジーチェイン接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の画像表示システム。
15. 入力画像データに基づき、線状または面状に配列される複数の表示画面上に、前記入力画像データに対応する画像を表示する方法であって、
    前記入力画像データにより表される画像を、前記表示画面上に表示するための表示解像度に変換し、拡大画像データとして出力する画像解像度変換ステップと、
    前記画像解像度変換ステップにおいて出力される前記拡大画像データにより表される拡大画像を、前記表示画面上に表示されるべき各画像に分割し、複数の分割画像データとして出力する画像分割出力ステップと、
    前記入力画像データに基づき、前記出力画像データにより表されるべき前記表示素子の画素値が増加するように、前記表示画面上に表示されるべき前記画像に応じた画素値補正データを算出し出力するとともに、前記バックライトの発光輝度が減少するように、前記バックライト輝度データを算出し出力する補正データ算出ステップと、
    前記補正データ算出ステップにおいて出力される前記画素値補正データに基づき、前記分割画像データにより表される画像の画素値を補正した出力画像データをそれぞれ出力する画像信号処理ステップと
    を備えることを特徴とする、画像表示方法。

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