JP2014010204A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローカルディミング実行時に、バックライトの消費電力を抑制するとともに、画像の階調値に応じて適切にバックライトの輝度を設定すること。
【解決手段】エリアアクティブ制御部１１は、入力画像を複数の領域に分割し、分割した各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の有無、および、所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域がある場合のサブ領域の数に基づいて、各領域の代表階調値を、各領域の最大階調値、平均階調値、あるいは、最大階調値および平均階調値から定まる階調値のいずれかに決定し、決定された代表階調値に基づいて各領域に対応する光源の点灯率を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置に関し、より詳細には、画像の画質を向上させるためのローカルディミング機能を備える画像表示装置に関する。

液晶ディスプレイおよびバックライトを備えた画像表示装置では、入力画像に基づいてバックライトの光源の輝度が制御される。特に、ローカルディミングと呼ばれる方法では、画面が複数の領域に分割され、各領域に対応する入力画像の階調値に基づいて各領域のバックライトの光源の輝度が制御される。これにより、バックライトの消費電力を抑制するとともに、画像の表示品質を改善することができる。

バックライトの光源の輝度を設定する方法の１つとして、入力画像の各領域内の最大階調値を用いる方法がある。図１３、図１４は、入力画像の各領域内の最大階調値を用いるバックライト光源輝度の設定方法について説明する図である。

図１３（Ａ）には、入力画像１と、入力画像１が分割されてできた領域の１つ（領域２）が示されている。また、図１３（Ｂ）には、領域２に含まれるサブ領域３が示されている。この例では、領域２内にサブ領域３が３６個含まれている。

また、図１４（Ａ）には、領域２内で階調値が最大となるサブ領域４が示されている。また、図１４（Ｂ）には、サブ領域４の最大階調値を用いて領域２のバックライトの光源の輝度が設定された様子が示されている。

ローカルディミングでは、サブ領域４の最大階調値が大きいほど領域２のバックライトの光源の輝度が大きくなるよう設定されるため、明るいサブ領域４の部分の光源の輝度を適切に設定できる。しかし、暗いサブ領域３の部分については光源の輝度を小さくしても良いにもかかわらず、光源の輝度が明るいサブ領域４の部分と同じに設定されてしまい、電力が無駄に消費される。

バックライトの光源の輝度を設定する他の方法として、上述した最大階調値の代わりに、入力画像の各領域内の平均階調値を用いる方法がある。例えば、特許文献１には、光源ブロックの輝度を平均階調値から決定する際に、隣り合う領域からの輝度の干渉を考慮して、各領域間で輝度むらが発生するという問題を解決する技術が開示されている。

特開２００９−１３９９１０号公報

しかしながら、特許文献１の従来技術では、電力消費量が抑制されるものの、図１４（Ａ）に示したような明るさが必要なサブ領域４の部分も暗い表示となってしまい、サブ領域４に対する光源の輝度を適切に設定することができないという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑み、ローカルディミング実行時に、バックライトの消費電力を抑制するとともに、画像の階調値に応じて適切にバックライトの輝度を設定することができる画像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明の第１の技術手段は、入力画像を表示する表示部と、該表示部を照明する光源と、該表示部および該光源を制御する制御部とを有し、該制御部は、入力画像を複数の領域に分割し、分割した各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の有無、および、前記所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域がある場合の該サブ領域の数に基づいて、各領域の代表階調値を、各領域の最大階調値、平均階調値、あるいは、該最大階調値および該平均階調値から定まる階調値のいずれかに決定し、決定された代表階調値に基づいて各領域に対応する光源の点灯率を変化させることを特徴とする。

本発明の第２の技術手段は、入力画像を表示する表示部と、該表示部を照明する光源と、該表示部および該光源を制御する制御部とを有し、該制御部は、入力画像を複数の領域に分割し、分割した各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の有無に基づいて、各領域の代表階調値を、各領域の最大階調値、あるいは、平均階調値のいずれかに決定し、決定された代表階調値に基づいて各領域に対応する光源の点灯率を変化させることを特徴とする。

本発明の第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記制御部は、前記所定の階調値を前記入力画像の特徴量に基づいて設定することを特徴とする。

本発明の第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記制御部は、前記入力画像の特徴量に対して画素数を積算したヒストグラムを生成し、該ヒストグラムの平均値と標準偏差に基づいて前記所定の階調値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、入力画像を複数の領域に分割し、分割した各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の有無、および、所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域がある場合のサブ領域の数に基づいて、各領域の代表階調値を、各領域の最大階調値、平均階調値、あるいは、最大階調値および平均階調値から定まる階調値のいずれかに決定し、決定された代表階調値に基づいて各領域に対応する光源の点灯率を変化させることとした。

また、本発明によれば、入力画像を複数の領域に分割し、分割した各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の有無に基づいて、各領域の代表階調値を、各領域の最大階調値、あるいは、平均階調値のいずれかに決定し、決定された代表階調値に基づいて各領域に対応する光源の点灯率を変化させることとした。

上記処理により、ローカルディミング実行時に、バックライトの消費電力を抑制するとともに、画像の階調値に応じて適切にバックライトの輝度を設定することができるようになる。

本発明に係る画像表示装置の一実施形態を説明するための図である。 エリアアクティブ制御部の処理例を説明するための図である。 入力画像信号の輝度信号Ｙから生成したＹヒストグラムの例を示すものである。 信号処理部が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。 エリアアクティブ制御部で出力するＭａｘ輝度について説明するための図である。 代表階調値の決定方法の一例について示す図である。 各領域について決定された代表階調値の一例を示す図である。 ローカルディミングによる各領域のＬＥＤの輝度を示す図である。 本発明に係るローカルディミングの制御手順の一例を示すフローチャートである。 本発明に係るローカルディミングの制御手順の他の例を示すフローチャートである。 画像表示装置で表示すべき放送映像信号からＣＭＩを計算する手法について説明する図である。 ＲＧＢデータを持つ画素における最明色について説明する図である。 入力画像の各領域内の最大階調値を用いるバックライト光源輝度の設定方法について説明する図である。 入力画像の各領域内の最大階調値を用いるバックライト光源輝度の設定方法について説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像表示装置の一実施形態を説明するための図で、画像表示装置の要部の構成例を示すものである。画像表示装置は、入力画像信号に画像処理を施して表示するものである。例えば、画像表示装置は、テレビ受信装置等を構成する。

まず、入力画像信号は、信号処理部１０に入力する。信号処理部１０は、その入力画像信号にトーンマッピングを適用し、トーンマッピングが適用された入力画像信号をエリアアクティブ制御部１１に出力する。

エリアアクティブ制御部１１は、信号処理部１０から出力された画像信号に従って、画像信号による画像を複数の領域に分割し、領域ごとに画像信号の代表階調値を決定する。ここで、代表階調値とは、各領域の最大階調値、平均階調値、あるいは、最大階調値および平均階調値から定まる階調値のことである。各領域において代表階調値としてどれを選択するかは、各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の数に基づいて決定される。

そして、エリアアクティブ制御部１１は、代表階調値に基づき、バックライト部１４の点灯率を計算する。点灯率は、画像の分割領域に対応したバックライト部１４の領域ごとに定められるものである。ここで言う点灯率とは後述するように実際には変更されるため、仮の値であると言える。バックライト部１４は、複数のＬＥＤにより構成され、領域ごとに輝度の制御が可能となっている。

信号処理部１０は、入力画像信号の階調値に基づくフレームごとのヒストグラムを生成し、発光している部分を検出する。発光している部分は、ヒストグラムの平均値と標準偏差とにより求められる。そして、信号処理部１０は、検出された発光部分の情報と、エリアアクティブ制御部１１から出力されたＭａｘ輝度とを使用してトーンマッピングを生成し、入力画像信号に適用する。この処理については、後に詳しく説明する。

エリアアクティブ制御部１１は、バックライト部１４を制御するための制御データをバックライト制御部１２に出力し、バックライト制御部１２は、そのデータに基づいてバックライト部１４のＬＥＤの発光輝度の制御データをバックライトドライバ１３に出力する。バックライトドライバ１３は、バックライト制御部１２から出力された制御データに従って、バックライト部１４の各ＬＥＤの発光制御を行う。

バックライト部１４によるＬＥＤの輝度制御は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御で行われるが、電流制御もしくはこれらの組み合わせによって所望の値となるように制御することができる。

また、エリアアクティブ制御部１１は、表示部１６を制御するための制御データを表示制御部１５に出力し、表示制御部１５は、そのデータに基づいて表示部１６の表示を制御する。表示部１６には、バックライト部１４のＬＥＤにより照明されて画像を表示する液晶パネルが用いられる。

エリアアクティブ制御部１１では、点灯率の平均値に応じてバックライト輝度をストレッチしてバックライト部１４のＬＥＤの輝度を増大させ、この輝度ストレッチの情報を信号処理部１０に戻して、バックライト部１４の輝度ストレッチ分に相当する輝度を低下させる。

このときに、輝度ストレッチはバックライト部１４の全体に与えられ、画像信号処理による輝度低下は、発光部を除く発光していないとみなす部分に対して行われる。これにより、発光している部分のみの画面輝度を増大させ、高いコントラストで画像表示を行うことができ、画質を向上させることができる。

なお、本発明の制御部は、バックライト部１４と表示部１６を制御するものであり、信号処理部１０、エリアアクティブ制御部１１、バックライト制御部１２、バックライトドライバ１３、及び表示制御部１５が制御部に該当する。

上記の表示装置をテレビ受信装置として構成する場合、テレビ受信装置は、アンテナで受信した放送信号を選局して復調し、復号して再生用画像信号を生成する手段を有し、再生用画像信号に適宜所定の画像処理を施して、図１の入力画像信号として入力させる。これにより、受信した放送信号を表示部１６に表示させることができる。本発明は、表示装置、およびその表示装置を備えるテレビ受信装置として構成することができる。

以下に上記の構成を有する本実施形態の各部の処理例をより具体的に説明する。
図２は、エリアアクティブ制御部１１の処理例を説明するための図である。本発明の実施形態に適用されるエリアアクティブ制御は、画像を所定の複数の領域（エリア）に分割し、その分割した領域に対応するＬＥＤの発光輝度を領域毎に制御するものである。

ここでは、エリアアクティブ制御部１１は、入力画像信号に基づいて、１フレームの画像を予め定められた複数の領域に分割し、その分割領域ごとに画像信号の代表階調値を決定する。ここで、代表階調値とは、各領域の最大階調値、平均階調値、あるいは、最大階調値および平均階調値から定まる階調値のことである。この代表階調値の決定方法については後に詳しく説明する。

そしてエリアアクティブ制御部１１は、代表階調値に応じて領域毎のＬＥＤの点灯率を決定する。ＬＥＤの点灯率の決定においては、代表階調値が低く暗い領域については、点灯率を下げてバックライトの輝度を低下させる。一例として、画像の階調値が０−２５５の８ビットデータで表現される場合、代表階調値が１２８の場合には、バックライトを（１／（２５５／１２８））^２．２＝０．２２倍に低下させる。

このエリアアクティブ制御の処理は、後述する平均点灯率を定めるためのものであり、実際のバックライト部１４の輝度は、平均点灯率に応じて決まるＭａｘ輝度の値に基づいてさらにストレッチされ増強される。

また、上記の点灯率計算方法はその一例を示すものであるが、基本的には明るい高階調の領域はバックライト輝度を下げることなく、低階調の暗い領域についてバックライトの輝度を低下させるように予め定めた演算式に従って点灯率を計算する。

上述した点灯率は、図２に示すバックライト全体の平均点灯率を定めるものである。この平均点灯率は、点灯領域（ウィンドウ領域）と消灯領域との比として表すことができる。図２において、横軸は、バックライトの平均点灯率（ウィンドウサイズ）で、縦軸はＭａｘ輝度における画面輝度（ｃｄ／ｍ２）を示している。点灯領域がない状態では平均点灯率はゼロであり、点灯領域のウィンドウが大きくなるに従って平均点灯率は増大し、全点灯では平均点灯率は１００％になる。

エリアアクティブ制御部４は、各領域の代表階調値に応じて決まる点灯率から、画面全体の平均点灯率を計算する。点灯率が高い領域が多くなれば画面全体の平均点灯率は高くなる。そして、図２のような関係で、取り得る輝度の最大値（Ｍａｘ輝度）を決定する。

図２において、バックライトが全点灯（平均点灯率１００％）のときのＭａｘ輝度を例えば、５５０（ｃｄ／ｍ２）とする。そして本実施形態では、平均点灯率が下がっていくに従って、Ｍａｘ輝度を増大させる。

平均点灯率がＰ１のときに、Ｍａｘ輝度の値は最も大きくなり、このときの最大の画面輝度は１５００（ｃｄ／ｍ２）となる。つまりＰ１のときには、取り得る最大の画面輝度は、全点灯時の５５０（ｃｄ／ｍ２）に比較して１５００（ｃｄ／ｍ２）までストレッチされることになる。

Ｐ１は、比較的平均点灯率が低い位置に設定されている。つまり全体に暗い画面で平均点灯率が低く、かつ一部に高階調のピークがあるような画面のときに、最高で１５００（ｃｄ／ｍ２）になるまでバックライトの輝度がストレッチされる。また、高い平均点灯率のときほど、バックライトの輝度のストレッチの程度が小さい理由としては、もともと明るい画面ではバックライトの輝度を過度に行うと却って眩しく感じることがあるため、ストレッチの程度を抑えるようにするためである。

Ｍａｘ輝度が最大の平均点灯率Ｐ１から平均点灯率０（全黒）までは、Ｍａｘ輝度の値を徐々に低下させる。平均点灯率が低い範囲は、暗い画面の画像に相当するものであり、バックライトの輝度をストレッチして画面輝度をＵＰするよりも、逆にバックライトの輝度を抑えてコントラストを向上させ、黒浮きを抑えて表示品位を保つようにする。

エリアアクティブ制御部１１は、図２の曲線に従って、バックライトの輝度をストレッチし、その制御信号をバックライト制御部１２に出力する。ここでは上記のように画像の分割領域ごとに検出される代表階調値に応じて平均点灯率が変化し、その平均点灯率に応じて輝度ストレッチの状態が変化する。

エリアアクティブ制御部１１に入力する画像信号は、以下に説明する信号処理部１０による信号処理により生成されたトーンマッピングが適用され、低階調領域がゲインダウンされて入力する。これにより、低階調の非発光領域ではバックライトの輝度がストレッチされた分、画像信号によって輝度が低減され、結果として発光している領域のみで画面輝度がエンハンスされ、輝き感が増すようになっている。

エリアアクティブ制御部１１は、図２の曲線に従ってバックライトの平均点灯率から求めたＭａｘ輝度の値を信号処理部１０に出力する。信号処理部１０は、エリアアクティブ制御部１１から出力されたＭａｘ輝度を使用して、トーンマッピングを行う。

つぎに、信号処理部１０について説明する。信号処理部１０は、画像信号から発光している部分を検出する。図３は、入力画像信号の輝度信号Ｙから生成したＹヒストグラムの例を示すものである。信号処理部１０は、入力した画像信号のフレームごとに、輝度階調ごとの画素数を積算してＹヒストグラムを生成する。

横軸は輝度Ｙの階調値で、縦軸は階調値毎に積算した画素数（頻度）を示している。ここでは輝度Ｙについての発光部分を検出するものとするが、画像の他の特徴量を用いて発光部分を検出してもよい。

Ｙヒストグラムが生成されると、信号処理部１０は、そのＹヒストグラムから平均値（Ａｖｅ）、標準偏差（σ）を計算し、これらを用いて第１の閾値Ｔｈ１、および、第２の閾値Ｔｈ２を計算する。

第２の閾値Ｔｈ２は、発光境界を定めるものであり、Ｙヒストグラムにおいてこの閾値Ｔｈ２以上の画素は、発光している部分であるものとみなして処理を行う。ここで、第２の閾値Ｔｈ２は、
Ｔｈ２ ＝ Ａｖｅ＋Ｎσ ・・・式（１）
とする。Ｎは所定の定数である。

また、第１の閾値Ｔｈ１は、Ｔｈ２より小さい領域の階調性などの違和感を抑えるために設定されるもので、
Ｔｈ１ ＝ Ａｖｅ＋Ｍσ ・・・式（２）
とする。Ｍは所定の定数であり、Ｍ＜Ｎである。信号処理部１０が検出した第１及び第２の閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値は、トーンマッピングの生成に使用される。

図４は、信号処理部１０が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。横軸は画像の輝度値の入力階調で、縦軸は出力階調である。信号検出部１で検出された第２の閾値Ｔｈ２以上の画素については、画像の中で発光している部分であり、発光している部分を除いて圧縮ゲインを適用してゲインダウンする。

このときに、発光境界であるＴｈ２より小さい領域に一律に一定の圧縮ゲインを適用して出力階調を抑えると、階調性に違和感が生じる。従って、信号処理部１０は、第１の閾値Ｔｈ１を設定して検出し、Ｔｈ１より小さい領域に対して第１のゲインＧ１を設定し、Ｔｈ１とＴｈ２の間を線形で結ぶように第２のゲインＧ２を設定してトーンマッピングを行う。

つぎに、ゲインの設定方法について説明する。信号処理部１０には、エリアアクティブ制御部１１からＭａｘ輝度の値が入力される。Ｍａｘ輝度は、上述したように、バックライトの平均点灯率から定められる最大輝度を示すもので、例えば、バックライトデューティの値として入力される。

第１のゲインＧ１は、第１の閾値Ｔｈ１より小さい領域に適用されるもので、
Ｇ１＝（Ｌｓ／Ｌｍ）^１／γ ・・・式（３）
により設定される。Ｌｓは、基準輝度（バックライト輝度をストレッチしないときの基準輝度；一例として最大の画面輝度が５５０ｃｄ／ｍ２となるときの輝度）であり、Ｌｍは、エリアアクティブ制御部１１から出力されたＭａｘ輝度である。従って、第１の閾値Ｔｈ１より小さい領域に適用される第１のゲインＧ１は、バックライトの輝度ストレッチにより増加する画面輝度分を低減させるように、画像信号の出力階調を低下させる。

第２の閾値Ｔｈ２以上のトーンマッピングは、ｆ（ｘ）＝ｘとする。つまり、入力階調＝出力階調とし、出力階調を低下させる処理は行わない。第１の閾値Ｔｈ１〜第２の閾値Ｔｈ２までの間は、第１のゲインＧ１によって低下させた第１の閾値Ｔｈ１の出力階調と、第１の閾値Ｔｈ１の出力階調とを直線で結ぶように設定する。つまり、Ｇ２＝（Ｔｈ２−Ｇ１・Ｔｈ１）／（Ｔｈ２−Ｔｈ１）によって第２のゲインＧ２を決定する。

上記の処理により、図４に示すようなトーンマッピングを得る。このときに、Ｔｈ１、Ｔｈ２の接続部分については、所定の範囲（例えば接続部分±Δ（Δは所定値））を２次関数等でスムージングする。

信号処理部１０が生成したトーンマッピングは入力画像信号に適用され、バックライトの輝度ストレッチ量に基づき低階調部分の出力が抑えられた画像信号がエリアアクティブ制御部１１に入力される。

図５は、エリアアクティブ制御部１１で出力するＭａｘ輝度について説明するための図である。エリアアクティブ制御部１１は、信号処理部１０で生成したトーンマッピングを適用した画像信号を入力し、その画像信号に基づいてエリアアクティブ制御を行って、平均点灯率に基づくＭａｘ輝度を決定する。

このときのフレームをＮフレームとする。ＮフレームのＭａｘ輝度の値は、信号処理部１０に出力される。信号処理部１０では、入力したＮフレームのＭａｘ輝度を使用して図４に示すようなトーンマッピングを生成し、Ｎ＋１フレームの画像信号に適用する。

こうして、本実施形態では、エリアアクティブの平均点灯率に基づくＭａｘ輝度をフィードバックして、次のフレームのトーンマッピングに使用する。信号処理部１０は、Ｎフレームで決定されたＭａｘ輝度に基づいて、第１の閾値Ｔｈ１より小さい領域について画像出力を低下させるゲイン（第１のゲインＧ１）を適用する。また、信号処理部１０は、Ｔｈ１とＴｈ２の間の領域についてＴｈ１とＴｈ２の間を線形で結ぶ第２のゲインＧ２を適用してＴｈ１とＴｈ２の間の画像出力を低下させる。

Ｎフレームで画像出力を低下させるゲインが適用されているため、平均点灯率がＰ１以上の高点灯率の領域において、Ｎ＋１のフレームでは、領域ごとの代表階調値が低下して点灯率が下がる傾向となる。これにより、Ｎ＋１のフレームでは、Ｍａｘ輝度が上がる傾向となり、さらにバックライトの輝度ストレッチ量が大きくなって、画面の輝き感が増す傾向となる。ただし、この傾向はＰ１より低点灯率の領域では見られず、逆の傾向となる。

つぎに、代表階調値の決定方法について説明する。図６は、代表階調値の決定方法の一例について示す図である。エリアアクティブ制御部１１は、分割されてできた領域５において、上述した第２の閾値Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域６がない場合に、その領域５の代表階調値としてその領域５に含まれるサブ領域６の平均階調値を採用する。

Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域６がある場合、エリアアクティブ制御部１１は、その領域５において、Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域６の数を検出する。そして、そのサブ領域６の数が、所定の数ＴｈＮ以上である場合に、その領域５の代表階調値としてその領域５に含まれるサブ領域６の最大階調値を採用する。

Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域６があり、かつ、Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域６の数が、所定の数ＴｈＮ未満である領域５については、エリアアクティブ制御部１１は、その領域５の代表階調値を以下の式により算出する。
代表階調値 ＝ ｛最大階調値×ＮＯＰ＋平均階調値×（ＴｈＮ−ＮＯＰ）｝／ＴｈＮ
・・・式（４）
ここで、ＮＯＰは、分割されてできた領域５において階調値がＴｈ２以上であるサブ領域６の数である。

図７は、各領域について決定された代表階調値の一例を示す図である。この例では、表示画面が８分割されている。この例では、８つの分割領域における画像の代表階調値は、６４、２２４、１６０、３２、１２８、１９２、１９２、９６であり、代表階調値の平均１３６は、２５６階調に対して５３％の値となる。この値は、図５のグラフの平均点灯率（ウィンドウサイズ）５３％に相当する。

図５において、平均点灯率５３％（Ｐ３）のときに、最大輝度を取りうる領域のバックライトの輝度に相当するＬＥＤのデューティが５５％であったものとする。つまり平均点灯率が５３％である場合、電力リミット制御により５５％デューティ相当までバックライトの輝度を上げることができる。これは全点灯（Ｐ２：平均点灯率１００％）のときのデューティ３６．５％の約１．５倍に相当する。

つまり、ＬＥＤを全点灯したときのＬＥＤのデューティ３６．５％に対して、平均点灯率５３％のときには、３６．５％の１．５倍の輝度になるように点灯ＬＥＤに電力を投入することができる。

図８は、ローカルディミングによる各領域のＬＥＤの輝度を示す図である。図８（Ａ）は、電力リミット制御を行う前の各領域のＬＥＤの輝度であり、図８（Ｂ）は、電力リミット制御を行った後の各領域のＬＥＤの輝度である。

図８（Ａ）に示すように、ローカルディミングによって、ＬＥＤの輝度値は、画像の最大階調値が小さい領域では相対的に小さく定められ、画像の最大階調値が大きい領域では相対的に大きくなるように定められる。これにより、低階調の黒浮きを避け、コントラストを向上させるとともに低消費電力化を図り、高階調領域の輝度を上げて輝き感を増すようにしている。このときの各領域のＬＥＤの輝度は、ＬＥＤを全点灯したときの画面輝度（例えば５５０ｃｄ／ｍ２）を超えないように設定される。

そして、上記のように電力リミット制御により計算される輝度アップ分の値（ここでは１．５倍）が各領域のＬＥＤの輝度値に乗算される。ここでは、全ての領域に対して一律に輝度アップ分の値が乗算される。ＬＥＤ全点灯時のＬＥＤのデューティは３６．５％であるが、平均点灯率５３％の場合には、５５％のデューティまでＬＥＤの輝度が上昇する。

つぎに、本発明に係るローカルディミングの制御手順について説明する。図９は、本発明に係るローカルディミングの制御手順の一例を示すフローチャートである。以下の制御手順は、各分割領域についてそれぞれ実行される。

まず、信号処理部１０は、分割領域の各画素の輝度階調値を取得する（ステップＳ１０１）。そして、信号処理部１０は、式（１）から第２の閾値Ｔｈ２を算出する（ステップＳ１０２）。その後、エリアアクティブ制御部１１は、分割領域がＴｈ２以上の階調値のサブ領域を含むか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

分割領域がＴｈ２以上の階調値のサブ領域を含まない場合（ステップＳ１０３においてＮＯの場合）、エリアアクティブ制御部１１は、分割領域内のサブ領域の平均階調値からＬＥＤの点灯率を決定する（ステップＳ１０４）。そして、バックライト部１４は、決定された点灯率でＬＥＤを点灯する（ステップＳ１０５）。

分割領域がＴｈ２以上の階調値のサブ領域を含む場合（ステップＳ１０３においてＹＥＳの場合）、エリアアクティブ制御部１１は、Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域の数が所定の数ＴｈＮ以上あるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域の数が所定の数ＴｈＮ以上ある場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）、エリアアクティブ制御部１１は、分割領域内の最大階調値からＬＥＤの点灯率を決定する（ステップＳ１０７）。そして、バックライト部１４は、決定された点灯率でＬＥＤを点灯する（ステップＳ１０５）。

Ｔｈ２以上の階調値を有するサブ領域の数が所定の数ＴｈＮ以上ない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）、エリアアクティブ制御部１１は、分割領域内の最大階調値および平均階調値からＬＥＤの点灯率を決定する（ステップＳ１０８）。具体的には、式（４）を用いて代表階調値を算出し、その代表階調値からＬＥＤの点灯率を決定する。そして、バックライト部１４は、決定された点灯率でＬＥＤを点灯する（ステップＳ１０５）。

また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能である。例えば、図９では、平均階調値、最大階調値、または、平均階調値と最大階調値の両方からＬＥＤの点灯率を決定することとしたが、平均階調値、または、最大階調値のいずれかからＬＥＤの点灯率を決定することとしてもよい。

以下に、このローカルディミングの制御手順について説明する。図１０は、本発明に係るローカルディミングの制御手順の他の例を示すフローチャートである。以下の制御手順は、各分割領域についてそれぞれ実行される。

まず、信号処理部１０は、分割領域の各画素の輝度階調値を取得する（ステップＳ２０１）。そして、信号処理部１０は、式（１）から第２の閾値Ｔｈ２を算出する（ステップＳ２０２）。その後、エリアアクティブ制御部１１は、分割領域がＴｈ２以上の階調値のサブ領域を含むか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

分割領域がＴｈ２以上の階調値のサブ領域を含まない場合（ステップＳ２０３においてＮＯの場合）、エリアアクティブ制御部１１は、分割領域内の平均階調値からＬＥＤの点灯率を決定する（ステップＳ２０４）。そして、バックライト部１４は、決定された点灯率でＬＥＤを点灯する（ステップＳ２０５）。

分割領域がＴｈ２以上の階調値のサブ領域を含む場合（ステップＳ２０３においてＹＥＳの場合）、エリアアクティブ制御部１１は、分割領域内の最大階調値からＬＥＤの点灯率を決定する（ステップＳ２０６）。そして、バックライト部１４は、決定された点灯率でＬＥＤを点灯する（ステップＳ２０５）。

また、上記実施形態では、信号処理部１０における発光部の検出処理において、画像の特徴量として輝度Ｙを使用し、輝度のヒストグラムを生成してその中から発光部を検出していた。ヒストグラムを生成する特徴量としては、輝度の他、例えばＣＭＩ（Ｃｏｌｏｒ Ｍｏｄｅ Ｉｎｄｅｘ）、もしくは、ＭａｘＲＧＢを用いることができる。

ＣＭＩは、注目する色がどの程度明るいかを示す指標である。ここではＣＭＩは輝度とは異なり、色の情報も加味された明るさを示している。ＣＭＩは、
Ｌ^＊／Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ×１００ ・・・式（５）
により定義される。

上記Ｌ^＊は相対的な色の明るさの指標で、Ｌ^＊＝１００のときに、物体色として最も明るい白色の明度となる。上記式（５）において、Ｌ^＊は注目している色の明度であり、Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙは、注目している色と同じ色度で発光して見える境界の明度である。ここでＬ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ≒最明色（物体色で最も明るい色）の明度となることがわかっている。ＣＭＩ＝１００となる色の明度を発光色境界とよび、ＣＭＩ＝１００を超えると発光していると定義する。

画像表示装置で表示すべき放送映像信号からＣＭＩを計算する手法を、図１１を参照して説明する。放送映像信号はＢＴ．７０９規格に基づいて規格化されて送信される。従ってまず放送映像信号のＲＧＢデータをＢＴ．７０９用の変換行列を用いて３刺激値ＸＹＺのデータに変換する。そしてＹから変換式を用いて明度Ｌ^＊を計算する。

注目する色のＬ^＊が図１１の位置Ｐ１にあったものとする。次に変換したＸＹＺから色度を計算し、既に知られている最明色のデータから、注目する色と同じ色度の最明色のＬ^＊（Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ）を調べる。図１１上の位置はＰ２である。これらの値から、上記式（５）を用いてＣＭＩを計算する。ＣＭＩは、注目画素のＬ^＊とその色度の最明色のＬ^＊（Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ）との比で示される。

上記のような手法で映像信号の画素ごとにＣＭＩを求める。規格化された放送信号であるため全ての画素は、ＣＭＩが０〜１００の範囲のいずれかをとる。そして１フレーム映像に対して、横軸をＣＭＩとし、縦軸を頻度としてＣＭＩヒストグラムを作成する。ここで平均値Ａｖｅと標準偏差σとを算出し、各閾値を設定して発光部分を検出する。

また、他の例では、特徴量は、ＲＧＢデータのうちの最大階調値をもつデータ（ＭａｘＲＧＢ）である。ＲＧＢの組み合わせにおいて、２つの色が同じ色度であることは、ＲＧＢの比が変化しないことと同義である。つまりＣＭＩにおいて同じ色度の最明色を演算する処理は、ＲＧＢデータの比率を変えずに一定倍したときに、ＲＧＢデータの階調が最も大きくなるときのＲＧＢの組み合わせを得る処理になる。

例えば、図１２（Ａ）に示すような階調のＲＧＢデータをもつ画素を注目画素とする。注目画素のＲＧＢデータに一定の数を乗算したとき、図１２（Ｂ）に示すようにＲＧＢのいずれかが最初に飽和したときの色が、元画素と同じ色度で最も明るい色である。そして最初に飽和した色（この場合Ｒ）の注目画素の階調をｒ１、最明色のＲの階調をｒ２とするとき、
ｒ１／ｒ２×１００ ・・・式（６）
によってＣＭＩに類似した値を得ることができる。ＲＧＢに一定倍したときに最初に飽和する色は、注目画素のＲＧＢのうち最大の階調をもつ色になる。

そして画素毎に上記のような式（６）による値を算出してヒストグラムを作成する。このヒストグラムから平均値Ａｖｅと標準偏差σを計算し、各閾値を設定して発光部分を検出することができる。

１…入力画像、２，５…分割領域、３，４，６…サブ領域、１０…信号処理部、１１…エリアアクティブ制御部、１２…バックライト制御部、１３…バックライトドライバ、１４…バックライト部、１５…表示制御部、１６…表示部。

Claims (4)

1. 入力画像を表示する表示部と、該表示部を照明する光源と、該表示部および該光源を制御する制御部とを有し、
   該制御部は、入力画像を複数の領域に分割し、分割した各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の有無、および、前記所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域がある場合の該サブ領域の数に基づいて、各領域の代表階調値を、各領域の最大階調値、平均階調値、あるいは、該最大階調値および該平均階調値から定まる階調値のいずれかに決定し、決定された代表階調値に基づいて各領域に対応する光源の点灯率を変化させることを特徴とする画像表示装置。
2. 入力画像を表示する表示部と、該表示部を照明する光源と、該表示部および該光源を制御する制御部とを有し、
   該制御部は、入力画像を複数の領域に分割し、分割した各領域において所定の階調値よりも大きい階調値を有するサブ領域の有無に基づいて、各領域の代表階調値を、各領域の最大階調値、あるいは、平均階調値のいずれかに決定し、決定された代表階調値に基づいて各領域に対応する光源の点灯率を変化させることを特徴とする画像表示装置。
3. 前記制御部は、前記所定の階調値を前記入力画像の特徴量に基づいて設定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記制御部は、前記入力画像の特徴量に対して画素数を積算したヒストグラムを生成し、該ヒストグラムの平均値と標準偏差に基づいて前記所定の階調値を設定することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。

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