JP2016018149A - 表示装置及び表示装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローカルディミング制御を行う表示装置において、処理量を増やすことなくリアルタイム性を確保しつつ、画像変化があった領域の画質を向上させる。【解決手段】１つ以上の光源を１つの発光単位として、発光単位毎に画像データに基づき発光輝度を決定する演算処理を行い、各発光単位を前記演算処理によって決定された発光輝度で発光させる制御手段と、現在のフレームで表示している第１画像のデータと、次のフレームで表示する第２画像のデータとを比較して、前記第２画像のなかで前記第１画像に対して変化があった変化部分を検出する検出手段と、前記変化部分に対応する全ての光源を含むように、前記第２画像のフレームに対し発光輝度の演算処理を行う対象となる演算対象領域を決定する決定手段と、前記演算対象領域内に含まれる光源の総数に応じて、前記演算対象領域内の複数の光源をどのように発光単位に分けるかを設定する設定手段と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置及び表示装置の制御方法に関するものである。

液晶表示装置は、液晶パネル、液晶パネルの背面側に配置されたバックライト、それらを制御する制御回路などを有する。
液晶パネルは元来、入射光を完全に遮断することが難しく、低輝度では光漏れによる階調の低下、つまりコントラストの低下を招くことが懸念される。
近年、このようなコントラスト低下を改善するために、バックライトを複数の分割領域（発光ブロック）に分割し、発光ブロック毎に輝度を制御する技術が開発されている。これにより、液晶表示装置で表示する画像のコントラストを向上したり、消費電力を低減することが可能となる。このような技術は、ローカルディミングと呼ばれる。

ローカルディミングでは、発光ブロック毎に画像データが分割され、発光ブロック毎の画像データの統計量（例えば、最大階調値）が取得される。そして、発光ブロック毎に、取得した最大階調値（最大輝度値）に基づいて、その発光ブロックの輝度が決定される。それにより、輝度値が高い画像データの領域で発光ブロックの輝度が高くされ、輝度値が低い画像データの領域で発光ブロックの輝度が低くされる。
この発光ブロック単位が細かいほど、すなわち画面に含まれる発光ブロックの数が多いほど、よりコントラストを細かく制御することができ、画質は向上する。

その一方で、発光ブロック毎に複数画素の画像データをサンプリングして統計量を決定するため、発光ブロック単位が細かいほど、サンプリングする画素数は増えてしまい、毎フレームにおける統計量取得にかかる処理量が増加してしまう。
このように、画質の向上を実現するために発光ブロック単位を細かくすると、より処理能力の高いＣＰＵが必要となりコストが増大してしまうことが懸念される。
そこで、特許文献１には、画像の変化領域のみの情報を使って統計量を決定することで処理量を減らす技術が開示されている。
また、特許文献２には、画像データに応じて発光ブロックの分割パターンを変えることにより、適応的に画質の向上を図る発明が開示されている。

特開２０１１−２３２４８３号公報 特開２０１０−１０２０１９号公報

しかしながら、上述した特許文献１のような技術では、画面全体において画像変化が生じた場合などには、処理量が増大してリアルタイム性が確保できないことが懸念される。また特許文献２では、画像全体に対しての分割数は変わらず、画面全体が処理対象となるため、画像の一部が変化する場合に、最適な画質向上が図れないことが懸念される。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、ローカルディミング制御を行う表示装置において、処理量を増やすことなくリアルタイム性を確保しつつ、画像変化があった領域の画質を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
個別に発光輝度を変更可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光を変調することで画面上に画像を表示する表示パネルと、
１つ以上の光源を１つの発光単位として、発光単位毎に画像データに基づき発光輝度を決定する演算処理を行い、各発光単位を前記演算処理によって決定された発光輝度で発光させる制御手段と、
を有する表示装置であって、
現在のフレームで表示している第１画像のデータと、次のフレームで表示する第２画像のデータとを比較して、前記第２画像のなかで前記第１画像に対して変化があった変化部分を検出する検出手段と、
前記変化部分に対応する全ての光源を含むように、前記第２画像のフレームに対し発光輝度の演算処理を行う対象となる演算対象領域を決定する決定手段と、
前記演算対象領域内に含まれる光源の総数に応じて、前記演算対象領域内の複数の光源をどのように発光単位に分けるかを設定する設定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、個別に発光輝度を変更可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光を変調することで画面上に画像を表示する表示パネルと、
を有し、
１つ以上の光源を１つの発光単位として、発光単位毎に画像データに基づき発光輝度を決定する演算処理を行い、各発光単位を前記演算処理によって決定された発光輝度で発光させる表示装置の制御方法であって、
現在のフレームで表示している第１画像のデータと、次のフレームで表示する第２画像のデータとを比較して、前記第２画像のなかで前記第１画像に対して変化があった変化部分を検出するステップと、
前記変化部分に対応する全ての光源を含むように、前記第２画像のフレームに対し発光輝度の演算処理を行う対象となる演算対象領域を決定するステップと、
前記演算対象領域内に含まれる光源の総数に応じて、前記演算対象領域内の複数の光源をどのように発光単位に分けるかを設定するステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ローカルディミング制御を行う表示装置において、処理量を増やすことなくリアルタイム性を確保しつつ、画像変化があった領域の画質を向上させることが可能となる。

実施例１に係る画像表示装置の構造を模式的に示す図 実施例１のバックライトの構成を模式的に示す図 実施例１に係る画像表示装置のシステムの構成を表すブロック図 実施例１の変化領域検出部における変化領域の検出方法を説明する図 実施例１の演算対象領域決定部における演算対象領域の決定方法の説明図 実施例１の発光単位パターンＰ１〜Ｐ３の各発光単位を模式的に示した図 実施例１の演算対象領域から決定される発光単位の一例について示す図 実施例１の演算対象領域から決定される発光単位の一例について示す図 実施例２に係る画像表示装置のシステムの構成を表すブロック図 実施例２の演算対象領域決定部における演算対象領域の決定方法の説明図 実施例２の発光単位決定部の発光単位パターン決定処理フローの説明図 図１１の処理フローを演算対象領域に適用した場合について説明する図 図１１の処理フローを演算対象領域に適用した場合について説明する図 図１１の処理フローを演算対象領域に適用した場合について説明する図 図１１の処理フローを演算対象領域に適用した場合について説明する図

［実施例１］
以下に、実施例１について説明する。
本実施例では、統計量を検出する領域を、変化領域を含む演算対象領域のみに限定して、１フレームで演算可能な発光単位を設定することで、処理量を増やさずに演算対象領域の画質を向上する例について説明する。
なお、本実施例では、画像表示装置が透過型の液晶表示装置である場合の例を説明するが、画像表示装置は、透過型の液晶表示装置に限らない。画像表示装置は、発光部からの光を変調することで画面に画像を表示する画像表示装置であればよい。例えば、画像表示装置は、液晶素子の代わりにＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）シャッターを用いたＭＥＭＳシャッター方式ディスプレイであってもよい。

図１は、本実施例に係る画像表示装置１の構造を模式的に示す図である。本実施例では、画像表示装置１が液晶表示装置の場合を例として説明する。
図１に示すように、画像表示装置１は、バックライト１０１、拡散板２０１、光学シート２０２、液晶パネル（表示パネル）３０１などを有する。
バックライト１０１から発せられた光は、拡散板２０１で拡散され、さらに光学シート２０２で光の指向性が制御されて、液晶パネル３０１の背面に入射する。液晶パネル３０１は、入射した光の透過率を変化させることで画面上に画像を表示する。

図２は、バックライト１０１の構成を模式的に示す図である。
バックライト１０１は、点線で示された分割領域（光源）１０２毎に発光素子１０３を有する。バックライト１０１は、複数の分割領域１０２で構成され、１つ以上の分割領域１０２を１つの発光単位として、発光単位毎に、決定された発光輝度で発光することが可能に構成されている。そして、発光単位毎に、その発光単位の（バックライトの）発光輝度に基づいて、該発光単位の領域内の液晶素子の透過率（バックライトからの光の透過率）が制御される。それにより、表示画像（画面に表示された画像）全体のコントラストが向上される。本実施例では、バックライト１０１は、初期状態において、４つの分割領域１０２を１つの発光単位として、発光単位毎に、決定された発光輝度で発光するものとする。ここで、分割領域１０２においても、個別に発光輝度を変更可能に構成されている。また、本実施例では、１つの分割領域１０２に１つの発光素子１０３が配置されているが、１つの分割領域１０２内に複数の発光素子１０３が配置されていてもよい。また、発光素子としては、発光ダイオード、有機ＥＬ素子、冷陰極管、等を使用することができる。

図３は、本実施例に係る画像表示装置１のシステムの構成を表すブロック図である。
以下に、画像表示装置１の各ブロックについて説明する。
画像データ入力部１１は、外部より入力された入力画像データを画像処理部１３、統計量検出部１２、及び変化領域検出部１６へ出力する。
統計量検出部１２は、入力画像データから、発光単位毎に、画像データの最大値（最大階調値）を統計量（特徴量）として算出（演算）し、画像処理部１３及びバックライト制御部１４へ出力する。発光単位毎の統計量は、例えば、リストの形式で各ブロックに出力される。なお、統計量は、最大階調値でなく、平均値、最頻値、ヒストグラムなどであってもよい。本実施例では、階調値は０〜２５５の値をとるものとする。
また、統計量検出部１２は、演算対象領域決定部１７より演算対象領域、及び発光単位決定部１８より発光単位の入力があった場合には、入力された演算対象領域のみを対象に
、入力された発光単位毎の統計量を算出する。

画像処理部１３は、統計量検出部１２から入力された統計量を用いて、入力画像データに画像処理を施し、該画像処理が施された画像データを出力画像データとして液晶パネル３０１へ出力する。
具体的には、以下の式１を用いて、画素毎に、その画素の入力階調値（入力画像データの階調値）Ｌ_ｉｎＮと、その画素が属す分割領域の最大階調値Ｌ_{ｉｎＭＡＸ}（統計量）とから、出力階調値（出力画像データの階調値）Ｌ_ｏｕｔＮが算出される。
Ｌ_ｏｕｔＮ＝Ｌ_ｉｎＮ×（２５５／Ｌ_{ｉｎＭＡＸ}） ・・・（式１）
即ち、分割領域毎に、最大階調値（出力階調値Ｌ_ｏｕｔＮの最大値）が２５５となるように、入力階調値Ｌ_ｉｎＮのヒストグラム伸長が行われる。

バックライト制御部１４は、発光単位毎に、統計量検出部１２から入力された統計量に基づいて、発光単位に含まれる分割領域１０２の発光量（発光輝度）を算出し、算出結果をバックライト制御情報としてバックライト１０１へ出力する。
具体的には、以下の式２を用いて、発光単位毎に、その発光単位の最大階調値Ｌ_{ｉｎＭＡＸ}（統計量）と、バックライトの最大発光量Ｂ_ＭＡＸ（設定可能な発光量の最大値）とから、発光量Ｂが算出される。
Ｂ＝Ｂ_ＭＡＸ×（Ｌ_{ｉｎＭＡＸ}／２５５） ・・・（式２）
なお、式２では、統計量と発光量Ｂの関係は比例関係にあるが、これに限定するものではない。統計量の増加に対して発光量Ｂが指数関数的に増加するように発光量Ｂが算出されてもよい。また、式１では、入力階調値と出力階調値は比例関係にあるが、入力階調値と出力階調値の関係もこれに限るものではない。画像処理部１３、バックライト制御部１４の処理の方法としては、従来行われているローカルディミングの手法を適宜利用することができる。

バックライト１０１は、バックライト制御部１４からのバックライト制御情報に基づいて、各発光素子１０３を発光させる。具体的には、バックライト１０１は、発光単位毎に、その発光単位に含まれる分割領域１０２内の発光素子１０３を、その発光単位に対して算出された発光輝度で発光させる。
液晶パネル３０１は、出力画像データに基づいて各液晶素子の透過率を制御する。そして、液晶パネル３０１は、バックライト１０１から照射された光を透過して、出力画像データに基づく画像を表示する。

ここで、画素の画面上の階調値Ｌ（表示輝度値；表示階調値）、その画素の出力階調値Ｌ_ｏｕｔＮ、及び、その画素が属する分割領域の発光量Ｂの関係は、以下の式３となる。Ｌ＝Ｌ_ｏｕｔＮ×（Ｂ／Ｂ_ＭＡＸ） ・・・（式３）
式１〜３から（具体的には、式３に式１及び式２を代入することにより）、ＬとＬ_ｉｎＮの値が等しいことがわかる。即ち、バックライト制御部２４の処理によりバックライトの発光量が変化しても、画像の階調値が保たれるように制御されていることがわかる。

前回画像保持部１５は、前回フレームの画像（第１画像）データを保持する。
変化領域検出部１６は、画像データ入力部１１より画像（第２画像）データが入力されると、前回画像保持部１５より前回画像データを取得し、それぞれを比較して画素の変化（変化部分）を検出する。変化領域検出部１６は、画素の変化があったことを検出すると、変化のあった画素を含む分割領域１０２の全てを変化領域として演算対象領域決定部１７へ出力する。
本ブロックの詳細な動作は後述する。

演算対象領域決定部１７は、変化領域検出部１６より変化領域が入力されると、初期状
態（４つの分割領域１０２が１つの発光単位）と同様の発光単位が設定された状態における、変化領域を含む発光単位の全領域を、演算対象領域として決定する。このように演算対象領域決定部１７は、変化領域を含むように、画像データ入力部１１より入力された画像のフレームに対し発光輝度の演算処理を行う対象となる演算対象領域を決定する。演算対象領域決定部１７は、決定した演算対象領域を、発光単位決定部１８及び統計量検出部１２へ出力する。
本ブロックの詳細な動作は後述する。

発光単位決定部１８は、演算対象領域決定部１７より演算対象領域が入力されると、入力された演算対象領域に含まれる分割領域１０２の数、及び１フレームで演算可能な発光単位数から、演算対象領域に適用する発光単位を決定する。発光単位決定部１８は、決定した発光単位を、統計量検出部１２へ出力する。
本ブロックの詳細な動作は後述する。

以上のように、バックライト制御部１４によって発光量を制御し、画像処理部１３において入力画像データに対して画像処理を施すことで、ローカルディミングが実現される。
また、上述したように、ローカルディミングにおいては、統計量検出部１２からの統計量に基づいて、画像処理部１３及びバックライト制御部１４において、出力画像データ及びバックライトの発光量が決定される。
本実施例においては、統計量を検出する領域を、変化領域を含む演算対象領域のみに限定して、１フレームで演算可能な発光単位を設定することで、処理量を増やさずに演算対象領域の画質を向上するものである。
ここで、演算対象領域外の分割領域１０２においては、画像データ入力部１１より入力された画像のデータに基づく発光輝度の演算処理は行われない。すなわち、画像データ入力部１１より入力された画像が表示されるとき、前回フレームの画像を表示したときの発光輝度と同じ発光輝度で、演算対象領域外の分割領域１０２が発光するように構成されている。

次に、図４を用いて、変化領域検出部１６における変化領域の検出方法を説明する。ここでは、画像表示装置１の分割領域の数が、横１８個×縦１０個の場合の例について説明する。
図４（Ａ）は、画像表示装置１と分割領域１０２を模式的に示した図であり、図４（Ａ）に示すように、画像表示装置１の分割領域は、横１８×縦１０の計１８０個に分割されている。
図４（Ｂ）は、前回画像保持部１５より取得された前回フレームの画像データと、画像データ入力部より入力された現在フレームの画像データを比較して、画像データ間で変化の生じている変化画素４０１の結果例を示す図である。
図４（Ｃ）は、図４（Ａ）で示す分割領域１０２の位置関係、及び図４（Ｂ）で示す変化画素４０１から決定された変化領域４０２を示す図である。図４（Ｃ）で示すように、本実施例においては、変化画素４０１を含む分割領域１０２の全てを変化領域４０２として定義する。

次に、図５を用いて、演算対象領域決定部１７における演算対象領域の決定方法を説明する。
図５（Ａ）は、画像表示装置１の分割領域１０２及び初期状態における発光単位１０４を模式的に示した図である。図５（Ａ）に示すように、本実施例においては、４つの分割領域で１つの発光単位１０４を設定した状態を初期状態としており、この発光単位毎に統計量の演算が実行されるものとする。
演算対象領域決定部１７では、この初期状態における発光単位１０４の領域情報から演算対象領域を決定する。
図５（Ｂ）は、変化領域４０２、初期状態における発光単位１０４、及び、決定された演算対象領域５０１の位置関係を模式的に示した図である。図５（Ｂ）で示すように、本実施例においては、斜線（ハッチング）で示す変化領域４０２を含む初期状態の発光単位１０４の全ての領域を、演算対象領域５０１として定義する。

次に、発光単位決定部１８における発光単位１０４の決定方法について説明する。
本実施例の画像表示装置１においては、発光単位１０４が、分割領域１０２の数が互いに異なる３通りの発光単位パターン（発光単位の形態、型）に設定可能に構成されている。
図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ、発光単位パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の発光単位１０４を模式的に示した図である。
図６（Ａ）に示すように、発光単位パターンＰ１は、１つの分割領域１０２で１つの発光単位１０４としたものである。図６（Ｂ）に示すように、発光単位パターンＰ２は、横２つの分割領域１０２で１つの発光単位１０４としたものである。図６（Ｃ）に示すように、発光単位パターンＰ３は、縦２×横２の計４つの分割領域１０２で１つの発光単位１０４としたものである。

発光単位決定部１８は、画像表示装置１での１フレームで演算可能な発光単位１０４の最大値である最大発光単位数Ｎ及び演算対象領域５０１の情報から、演算対象領域５０１に一律に設定する発光単位パターンを決定する。
ここで、演算対象領域５０１内に含まれる分割領域１０２の総数をＭ（以下、分割領域総数Ｍ）、発光単位を構成する分割領域１０２の数をａ（以下、分割領域数ａ）、演算対象領域５０１内に含まれる発光単位１０４の総数をＳ（発光単位数Ｓ）とする。この場合、以下の式４が成り立つ。
Ｓ＝Ｍ／ａ ・・・（式４）
発光単位決定部１８は、以下の式５を満たし、すなわち発光単位数Ｓが最大発光単位数Ｎを超えない範囲で、且つ、発光単位数Ｓが最大となる、すなわち分割領域数ａの値が最小となるように発光単位パターンを決定する。
Ｎ≧Ｓ＝Ｍ／ａ ・・・（式５）

本実施例においては、分割領域数ａの値が決まっているため、最大発光単位数Ｎ、及び分割領域総数Ｍから、発光単位パターンの決定が可能となる。
Ｍ≦Ｎ×ａ ・・・（式６）
本実施例の発光単位パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３では、それぞれ分割領域数ａの値が１、２、４であることから、式５を変換した式６を満たし、且つ発光単位数Ｓが最大となる発光単位パターンは、以下の条件によって決定される。
Ｍ≦Ｎ の場合、発光単位パターンＰ１
Ｎ＜Ｍ≦２Ｎ の場合、発光単位パターンＰ２
２Ｎ＜Ｍ≦４Ｎ の場合、発光単位パターンＰ３

次に、演算対象領域５０１から決定される発光単位１０４の一例について、図７、図８を用いて説明する。
以下の説明において、最大発光単位数Ｎは４５とする。すなわち、演算対象領域５０１内の全ての分割領域１０２に対し、以下の条件により、発光単位パターンが決定される。
Ｍ≦４５ の場合、発光単位パターンＰ１
４５＜Ｍ≦９０ の場合、発光単位パターンＰ２
９０＜Ｍ≦１８０ の場合、発光単位パターンＰ３

図７（Ａ）に示す演算対象領域例においては、分割領域総数Ｍは３６で、最大発光単位数以下であるため、上記条件式から発光単位パターンＰ１と決定される。よって、発光単
位１０４は図８（Ａ）に示すように制御されることとなる。
図７（Ｂ）に示す演算対象領域例においては、分割領域総数Ｍは５６であるため、上記条件式から発光単位パターンＰ２と決定される。よって、発光単位１０４は図８（Ｂ）に示すように制御されることとなる。
図７（Ｃ）に示す演算対象領域例においては、分割領域総数Ｍは１２０であるため、上記条件式から発光単位パターンＰ３と決定される。よって、発光単位１０４は図８（Ｃ）に示すように制御されることとなる。
以上の結果から、処理量を増やさずに演算対象領域５０１の画質を向上することができることがわかる。

以上述べたように、本実施例によれば、統計量を検出する領域を、変化領域を含む演算対象領域５０１のみに限定して、１フレームで演算可能な発光単位１０４を設定することで、処理量を増やさずに演算対象領域５０１の画質を向上することができる。したがって、ローカルディミング制御を行う画像表示装置１において、処理量を増やすことなくリアルタイム性を確保しつつ、画像変化があった領域の画質を向上させることが可能となる。

ここで、本実施例では、発光単位数Ｓが最大発光単位数Ｎを超えない範囲で、且つ、発光単位数Ｓが最大となるように、発光単位パターンが決定されるものであったが、これに限るものではない。変化領域４０２をもとに演算対象領域５０１が決定されるので、発光単位数Ｓが最大発光単位数Ｎを超えないように発光単位パターンが決定されるものであれば、適切に発光単位を設定することができ、画質と演算コストのバランスをとることができる。
また、本実施例では、演算対象領域５０１内に含まれる発光単位１０４の総数である発光単位数Ｓが、最大発光単位数Ｎを超えないように、発光単位パターンを決定するものであったが、これに限るものではない。画像データ入力部１１より入力される画像のフレームに対して発光輝度の演算処理が必要になる発光単位の総数が、最大発光単位数Ｎを超えないように、発光単位パターンが決定されるものであってもよい。これにより、演算対象領域５０１の外にも、発光輝度の演算を行う発光単位が存在するような場合であっても、本発明を好適に適用することが可能となる。

また、本実施例では、変化領域検出部１６において、変化画素を含む分割領域を変化領域として設定しているが、変化領域の判定方法はこれに限らず、分割領域に含まれる変化画素数や変化画素の輝度変化量などを判定材料にしても良い。
また、本実施例では、最大発光単位数Ｎを４５とした例を示しているが、画像表示装置１の処理状況からＮの値が動的に変化するものとしても良い。
また、本実施例では、初期状態（４つの分割領域１０２が１つの発光単位）と同様の発光単位が設定された状態における、変化領域を含む発光単位の全領域を、演算対象領域５０１として決定したが、これに限るものではない。演算対象領域５０１は、変化領域４０２を含むように決定されるものであればよい。

［実施例２］
以下に、実施例２について説明する。なお、実施例１と同様の構成、処理については、その説明を省略する。
上述した実施例１では、演算対象領域に対して発光単位パターンを一律に設定する例について説明した。これに対して本実施例では、画像表示装置が、前フレームでの発光単位パターンの情報、及び演算対象領域内の各分割領域の最大階調値を利用し、演算対象領域内の発光単位パターンを演算処理量の範囲内で適応的に設定することで、更に画質を向上させている。

まず、実施例１の構成に上記機能を付加した構成について説明する。なお、実施例１と
同様の機能については、その説明を省略する。
図９は、本実施例に係るシステムの構成の一例を示すブロック図である。
本実施例における演算対象領域決定部１７は、演算対象領域を決定するための判断材料として、前フレームでの発光単位情報を発光単位決定部１８より取得する。
本ブロックの詳細な動作は後述する。
図９に示すように、本実施例に係る画像表示装置１は、実施例１（図３）の構成の他に、階調値検出部２１を更に有する。

階調値検出部２１は、演算対象領域決定部１７より入力された演算対象領域に含まれる分割領域毎の最大階調値を検出する。ここで検出した各分割領域における最大階調値は、発光単位決定部１８へ出力され、発光単位パターンを決定するために使用される。尚、本実施例における階調値検出部２１での最大階調値取得処理は、統計量検出部１２での統計量取得処理内容と比べ、サンプリング数などは少なく、処理量は大幅に少ないものとする。
本実施例における発光単位決定部１８は、演算対象領域決定部１７より演算対象領域、及び階調値検出部２１より演算対象領域内の各分割領域における最大階調値が入力されると、演算対象領域に適用する発光単位を決定し、統計量検出部１２へ出力する。
本ブロックの詳細な動作は後述する。

次に、図１０を用いて、演算対象領域決定部１７における前回フレームの発光単位情報を用いた演算対象領域の決定方法について説明する。
図１０（Ａ）は、画像表示装置１と発光単位決定部１８より取得した前回フレームの画像を表示したときに設定された発光単位１０４を模式的に示した図である。図１０（Ａ）に示すように、画面全体の発光単位パターンは一律ではなく、場所に応じて異なった形態の発光単位１０４が設定される。
図１０（Ｂ）は、画像表示装置１と変化領域検出部１６より取得した変化領域４０２を模式的に示した図である。
図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）で示す変化領域４０２、及び、図１０（Ａ）で示す前回フレームの画像を表示したときに設定された発光単位１０４が変化領域４０２を含むように組み合わされることで設定された演算対象領域５０１を示す図である。図１０（Ｃ）で示すように、本実施例においては、斜線で示す変化領域４０２を含む、前回フレームの画像を表示したときに表示された発光単位１０４の全てを演算対象領域５０１として定義する。

以上の決定方法により、本実施例では、実施例１でデフォルトの発光単位１０４（４つの分割領域１０２が１つの発光単位１０４）から決定する場合に比べ、より演算対象領域５０１の大きさを小さくすることができ、処理量の削減を図ることができる。

次に、発光単位決定部１８における発光単位の決定方法について説明する。
発光単位決定部１８は、最大発光単位数Ｎ、演算対象領域５０１の情報及び演算対象領域５０１に含まれる各分割領域１０２の最大階調値から、演算対象領域５０１に設定する発光単位パターンを決定する。
本実施例において実施例１と異なる点は、演算対象領域５０１に設定する発光単位パターンを一律に設定するのではなく、演算対象領域内の場所に応じて異なる発光単位パターンを設定する点である。

本実施例の発光単位パターンの決定方法を、以下に説明する。
発光単位１０４には、分割領域１０２の数が互いに異なるｎ種類（ｎは２以上の整数）の発光単位パターン（形態）があり、第１から第ｎの各形態の発光単位１０４を構成する分割領域１０２の数をａ₁、ａ_２、ａ_３、・・・、ａ_ｎとする。また、演算対象領域５０
１内に含まれる各形態の発光単位１０４の数をＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、・・・、Ｓ_ｎとする。このとき、分割領域総数Ｍとの間で以下の式７が成り立つ。
Ｍ＝ａ_１×Ｓ_１＋ａ_２×Ｓ_２＋ａ_３×Ｓ_３＋・・・＋ａ_ｎ×Ｓ_ｎ ・・・（式７）
発光単位決定部１８は、上記式７及び次の式８を満たし、且つＳ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３＋・・・＋Ｓ_ｎの値（演算対象領域５０１内に含まれる発光単位１０４の総数）が最大となるように各発光単位パターン（各形態の発光単位の数）を決定する。
Ｎ≧Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３＋・・・＋Ｓ_ｎ ・・・（式８）

ここで、最大発光単位数Ｎを４５として、実施例１と同様に、３通りの発光単位パターンを持つものとし、演算対象領域内の発光単位パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３の数をそれぞれＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３とする。この場合には、式７及び式８から、
Ｍ＝Ｓ_１＋２Ｓ_２＋４Ｓ_３ ・・・（式９）
４５≧Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３ ・・・（式１０）
となるので、上記式９及び式１０を満たし、且つＳ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値が最大となるように発光単位パターンを決定すればよいことになる。
尚、本実施例においては、演算対象領域５０１によっては、発光単位パターンＰ２や発光単位パターンＰ３が適用できない領域が生じる場合があるため、演算対象領域５０１の形状も発光単位パターンの決定要素にするとよい。

以下、図１１を用いて、本実施例における、発光単位決定部１８による発光単位パターン決定処理フローについて説明する。
発光単位決定部１８は、分割領域総数Ｍの値が最大発光単位数Ｎの４５以内であった場合にはＳ１０２へ移行し、分割領域総数Ｍの値が４５より大きく１８０（最大値）以下であれば、Ｓ１０３へ移行する（Ｓ１０１）。
分割領域総数Ｍの値が４５以内であれば、全て発光単位パターンＰ１に設定（Ｓ_１＝Ｍ、Ｓ_２＝０、Ｓ_３＝０）しても式１０を満たす。このことから、発光単位決定部１８は、発光単位１０４を全て発光単位パターンＰ１に設定する（Ｓ１０２）。

これに対して、分割領域総数Ｍの値が４５より大きい場合には、演算対象領域５０１内の全て又は一部の分割領域１０２に対し、２つ以上の分割領域１０２からなる発光単位パターンが設定される。
本実施例では、Ｓ１０３において、発光単位決定部１８は、演算対象領域５０１に対し、まず、発光単位パターンＰ３を設定する。このとき、各発光単位１０４の位置は、画面の全領域を発光単位パターンＰ３で設定したときの境界に応じて、演算対象領域５０１を全て含むように配置される。
尚、ここでの動作例の詳細は後述する。
発光単位決定部１８は、Ｓ１０３で配置された発光単位１０４のいずれかに非演算対象領域が含まれている場合に、演算対象領域５０１の情報から、Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値を維持したまま非演算対象領域を極力除外するような発光単位の調整を行う（Ｓ１０４）。
尚、ここでの動作例の詳細は後述する。

発光単位決定部１８は、Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値が４５未満であれば、発光単位１０４を更に細かくできると判断し、Ｓ１０６へ移行し、Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値が４５であれば（ここで４５を超えることはない）、発光単位１０４の決定処理を終了する（Ｓ１０５）。
発光単位決定部１８は、Ｓ１０４で決定された発光単位１０４において非演算対象領域が含まれているかどうかを判定し、非演算領域が含まれている場合にはＳ１０７へ移行し、非演算領域が含まれていない場合はＳ１０８へ移行する（Ｓ１０６）。
尚、ここでの動作例の詳細は後述する。
発光単位決定部１８は、非演算対象領域が含まれる発光単位１０４を分割対象発光単位（優先的に分割すべき発光単位）として決定し、Ｓ１０９へ移行する（Ｓ１０７）。
発光単位決定部１８は、分割可能な発光単位１０４を分割対象発光単位として決定し、Ｓ１０９へ移行する（Ｓ１０８）。

発光単位決定部１８は、分割対象発光単位の中から、発光単位内の分割領域間の輝度差（最大階調値の差）が最も大きい領域を検出し、発光単位１０４の分割を行い、Ｓ１０４へ移行する（Ｓ１０９）。これにより、Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値（総発光単位数）を１つ増加させる。
ここで、発光単位１０４の分割とは、例えば、発光単位パターンＰ３を２つの発光単位パターンＰ２に分割することであり、この場合、Ｓ_３の値が１減少し、Ｓ_２の値が２増加し、結果として、Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値は１増加する。
ただし、本実施例では、発光単位パターンＰ３の場合は、発光単位パターンＰ２にのみ分割できるものとする。発光単位パターンＰ３内の分割領域間の輝度差を計算する際には、上位２つの分割領域の階調値の平均値と、下位２つの分割領域の階調値の平均値との差を算出するものとする。
尚、ここでの動作例の詳細は後述する。

次に、図１２〜図１５を用いて、発光単位決定部１８において、演算対象領域５０１に対して図１１の処理フローを適用した場合の詳細な動作について説明する。
まず、図１２（Ａ）に斜線で示す演算対象領域５０１が入力された場合、図１１のＳ１０１において、分割領域総数Ｍが３２であることから、図１１のＳ１０２へ移行する。
図１１のＳ１０２において、図１２（Ｂ）に示すように、演算対象領域５０１全てに対して発光単位パターンＰ１が設定されて処理が終了する。

次に、図１３（Ａ）に斜線で示す演算対象領域５０１が入力された場合、図１１のＳ１０１において、分割領域総数Ｍが９２であることから、図１１のＳ１０３へ移行する。
図１１のＳ１０３において、図１３（Ｂ）に示すように、発光単位パターンＰ３をベースにした発光単位１０４が設定され、図１１のＳ１０４へ移行する。
図１１のＳ１０４において、図１３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、現時点でのＳ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値（総発光単位数）を維持したまま非演算対象領域５０２を極力除外するように発光単位パターンの調整が行われ、図１１のＳ１０５へ移行する。ここで、図においては、発光単位１０４内において、演算対象領域５０１（斜線部）以外の白地部が非演算対象領域５０２となる。
具体的には、発光単位パターンＰ３の発光単位１０４において、当該発光単位１０４の分割領域１０２のなかに演算対象領域５０１が１つだけ含まれている場合には、発光単位パターンＰ３を発光単位パターンＰ１に変更する。また、発光単位パターンＰ３の発光単位１０４の分割領域１０２のうちの上位２つのみ、又は下位２つのみが演算対象領域５０１である場合には、発光単位パターンＰ３を発光単位パターンＰ２に変更する。

図１１のＳ１０５において、現時点でのＳ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値を判別する。図１３（Ｃ）では、Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値は３３であるため、図１１のＳ１０６へと移行する。
図１１のＳ１０６において、現時点での発光単位（図１３（Ｃ）で設定されている発光単位）において非演算対象領域が含まれているかどうかを判定する。図１３（Ｃ）では、非演算対象領域５０２が含まれているため、図１１のＳ１０７へ移行する。
図１１のＳ１０７において、図１４（Ａ）に示すように、非演算対象領域５０２が含まれる発光単位１０４（図で太枠で示す）が分割対象発光単位（優先的に分割すべき発光単位）として決定され、図１１のＳ１０９へ移行する。
図１１のＳ１０９において、分割対象発光単位の中から分割領域１０２間の輝度差が最も大きい発光単位を分割して、図１１のＳ１０４の処理へ戻る。

図１４（Ｂ）の各分割対象発光単位に記載された数値は、発光単位内の分割領域間の輝
度差を示しており、図１４（Ｂ）の例であれば、輝度差が１５０の発光単位１０４が、２つの発光単位パターンＰ２の組み合わせに分割される。
上記例に示すように、まずは非演算対象領域が発光単位１０４に含まれないように発光単位１０４の分割がなされる。
図１３（Ｃ）の場合、非演算対象領域５０２を発光単位１０４から全て取り除いた時点においても図１４（Ｃ）に示すようにＳ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値は４２（４５未満）であるため、処理は継続される。

次に、図１４（Ｃ）の状態でＳ１０６へ移行した際の処理を説明する。
図１１のＳ１０６において、現時点での発光単位１０４において非演算対象領域が含まれているかどうかを判定する。図１４（Ｃ）の状態の発光単位１０４には、非演算対象領域が含まれていないため、図１１のＳ１０８へ移行する。
図１１のＳ１０８において、図１５（Ａ）に示すように、分割可能な発光単位１０４の全て、すなわち発光単位パターンＰ１以外の全ての発光単位１０４が分割対象発光単位（優先的に分割すべき発光単位）として決定され、図１１のＳ１０９へ移行する。
図１１のＳ１０９においては、分割対象発光単位の中から分割領域１０２間の輝度差が最も大きい発光単位１０４を分割して、図１１のＳ１０４の処理へ戻る。
最終的に、図１５（Ｂ）に示すように、Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３の値（総発光単位数）が１フレームで演算可能な発光単位の最大値である４５に達するまで発光単位１０４の数が増加する（Ｓ１０５でＮＯ）ことで、処理が終了する。このような処理により、処理量を増やさずに演算対象領域の画質を向上することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、統計量を検出する領域を、変化領域を含む演算対象領域５０１のみに限定して、演算対象領域５０１内の発光単位パターンを演算処理量の範囲内で適応的に設定することで、画質を向上させることができる。したがって、ローカルディミング制御を行う画像表示装置１において、処理量を増やすことなくリアルタイム性を確保しつつ、画像変化があった領域の画質を向上させることが可能となる。

ここで、本実施例では、Ｓ_１＋Ｓ_２＋・・・＋Ｓ_ｎの値が最大発光単位数Ｎを超えない範囲で、且つ、Ｓ_１＋Ｓ_２＋・・・＋Ｓ_ｎの値が最大となるように、発光単位パターンが決定されるものであったが、これに限るものではない。すなわち、分割領域総数Ｍに応じて、演算対象領域５０１内の複数の分割領域１０２をどのように発光単位に分けるかが設定されるものであってもよい。変化領域４０２をもとに演算対象領域５０１が決定され、演算対象領域５０１内の分割領域１０２の総数Ｍに基づいて、適切に発光単位を設定することができるので、画質と演算コストのバランスをとることができる。
また、本実施例では、発光単位決定部１８において、演算対象領域内の分割領域の総数Ｍが、最大発光単位数Ｎ以内であった場合に、発光単位パターンＰ１を適用するだけであったが、最大発光単位数Ｎに至るまで演算対象領域を拡張するなどしても良い。
また、本実施例では、階調値検出部２１を備え、各分割領域の最大階調値に応じて発光単位の分割を判断しているが、これに限らず、色情報などを検出して、色情報に応じて発光単位の分割を判断するなどしても良い。つまり、演算対象領域内に、分割領域の数が互いに異なる複数種類の形態の発光単位が設定される場合には、次のように設定されるとよい。すなわち、画像データ入力部１１より入力された画像のなかでの輝度又は色の変化が大きい部分に対応する領域に対し、分割領域の数が少ない形態の発光単位が優先的に設定されるものであるとよい。
また、本実施例では、前回フレームの発光単位情報を用いて演算対象領域５０１を設定したが、これに限るものではなく、変化領域４０２を含むように演算対象領域が決定されるものであればよい。

１…画像表示装置、１４…バックライト制御部、１６…変化領域検出部、１７…演算対象領域決定部、１８…発光単位決定部、１０１…バックライト、３０１…液晶パネル

Claims (10)

1. 個別に発光輝度を変更可能な複数の光源を有する発光手段と、
   前記発光手段からの光を変調することで画面上に画像を表示する表示パネルと、
   １つ以上の光源を１つの発光単位として、発光単位毎に画像データに基づき発光輝度を決定する演算処理を行い、各発光単位を前記演算処理によって決定された発光輝度で発光させる制御手段と、
   を有する表示装置であって、
   現在のフレームで表示している第１画像のデータと、次のフレームで表示する第２画像のデータとを比較して、前記第２画像のなかで前記第１画像に対して変化があった変化部分を検出する検出手段と、
   前記変化部分に対応する全ての光源を含むように、前記第２画像のフレームに対し発光輝度の演算処理を行う対象となる演算対象領域を決定する決定手段と、
   前記演算対象領域内に含まれる光源の総数に応じて、前記演算対象領域内の複数の光源をどのように発光単位に分けるかを設定する設定手段と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記制御手段が１つのフレームに対して発光輝度の演算処理を行うことが可能な発光単位の数の最大値である最大発光単位数があらかじめ決まっており、
   前記設定手段は、前記第２画像のフレームに対して発光輝度の演算処理が必要になる発光単位の総数が前記最大発光単位数を超えないように、前記演算対象領域内に設定する発光単位の数と各発光単位の形態を決定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記設定手段は、前記第２画像のフレームに対して発光輝度の演算処理が必要になる発光単位の総数が、前記最大発光単位数を超えない範囲で、最も多くなるように、前記演算対象領域内に設定する発光単位の数と各発光単位の形態を決定することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記設定手段は、
   前記演算対象領域内の光源の総数が前記最大発光単位数以下である場合は、前記演算対象領域内の全ての光源に対し、１つの光源からなる形態の発光単位を設定し、
   前記演算対象領域内の光源の総数が前記最大発光単位数よりも多い場合は、前記演算対象領域内の全て又は一部の光源に対し、２つ以上の光源からなる形態の発光単位を設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
5. 前記発光単位には、光源の数が互いに異なるｎ種類（ｎは２以上の整数）の形態があり、
   前記最大発光単位数をＮとし、
   前記演算対象領域内に含まれる光源の総数をＭとし、
   発光単位を構成する光源の数をａとした場合に、
   前記設定手段は、前記演算対象領域内の全ての光源に対し、
   Ｍ≦Ｎ×ａ
   を満たす形態のなかで、光源の数ａが最も大きい形態の発光単位を設定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記発光単位には、光源の数が互いに異なるｎ種類（ｎは２以上の整数）の形態があり、
   前記設定手段は、
   第１から第ｎの各形態の発光単位を構成する光源の数をａ₁、ａ_２、・・・、ａ_ｎとし
   、前記演算対象領域内に含まれる各形態の発光単位の数をＳ_１、Ｓ_２、・・・、Ｓ_ｎとし
   、
   前記最大発光単位数をＮとし、
   前記演算対象領域内に含まれる光源の総数をＭとした場合に、
   Ｍ＝ａ_１×Ｓ_１＋ａ_２×Ｓ_２＋・・・＋ａ_ｎ×Ｓ_ｎ
   Ｎ≧Ｓ_１＋Ｓ_２＋・・・＋Ｓ_ｎ
   を満たし、且つ、Ｓ_１＋Ｓ_２＋・・・＋Ｓ_ｎの値が最大となるように、前記演算対象領域内に設定する各形態の発光単位の数を決定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記決定手段は、第１画像を表示するときに設定された複数の発光単位の組み合わせにより前記演算対象領域を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記演算対象領域内に、光源の数が互いに異なる複数種類の形態の発光単位を設定する場合に
   前記設定手段は、前記第２の画像のなかでの輝度又は色の変化が大きい部分に対応する領域に対し、光源の数が少ない形態の発光単位を優先的に設定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記制御手段は、前記演算対象領域外の光源については第２画像のデータに基づく発光輝度の演算処理を行わず、第２画像を表示するときも、第１画像を表示したときの発光輝度と同じ発光輝度で前記演算対象領域外の光源を発光させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 個別に発光輝度を変更可能な複数の光源を有する発光手段と、
    前記発光手段からの光を変調することで画面上に画像を表示する表示パネルと、
    を有し、
    １つ以上の光源を１つの発光単位として、発光単位毎に画像データに基づき発光輝度を決定する演算処理を行い、各発光単位を前記演算処理によって決定された発光輝度で発光させる表示装置の制御方法であって、
    現在のフレームで表示している第１画像のデータと、次のフレームで表示する第２画像のデータとを比較して、前記第２画像のなかで前記第１画像に対して変化があった変化部分を検出するステップと、
    前記変化部分に対応する全ての光源を含むように、前記第２画像のフレームに対し発光輝度の演算処理を行う対象となる演算対象領域を決定するステップと、
    前記演算対象領域内に含まれる光源の総数に応じて、前記演算対象領域内の複数の光源をどのように発光単位に分けるかを設定するステップと、
    を含むことを特徴とする表示装置の制御方法。

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