JP2019158959A - 表示装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
が異なることを特徴とする表示装置を提供する。
本発明の第2態様は、透過率を制御可能な複数の画素を各々が有する第1パネル及び第2パネルを備え、前記第1パネルを透過したのち前記第2パネルを透過した光によって画面に画像を表示する表示装置の制御方法であって、表示画像の輝度分布データを生成するステップと、前記輝度分布データに対し空間的なローパスフィルタを適用するステップと、前記ローパスフィルタが適用された前記輝度分布データを用いて、前記第1パネルの各画素の透過率を制御するステップと、を有し、前記第1パネルの第1領域内の画素に適用するローパスフィルタと、前記第1パネルの第2領域内の画素に適用するローパスフィルタとが異なることを特徴とする表示装置の制御方法を提供する。
本発明の第3態様は、第2態様に係る表示装置の制御方法の各ステップをプロセッサに実行させるためのプログラムを提供する。
図10を参照して、本発明が適用される二重液晶を用いた表示装置のハードウェア構成の概略を説明する。
前述のように、二重液晶を用いた表示装置では、高輝度領域と低輝度領域が隣接する部分に二重輪郭妨害が発生することがある。この現象が発生する原因を図8A〜図8Cを用いて説明する。図8Aは入力画像801の一例を示す。入力画像801は、黒背景のなかに垂直方向に複数の白線802が存在する画像である。図8Bは前面パネル13と背面パネル12それぞれの透過率、及び、視点807と視線方向を示す図である。説明の簡略化のため、図8Bは、視点807と同じ高さにある水平方向の一ラインの透過率を示しており、黒色が透過率0%の画素、白色が透過率100%の画素を表す。図8Cは、視点807で観察される表示画像808を模式的に示す。
本発明を適用可能である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る表示装置の内部構成を模式的に示すブロック図である。
EOTF適用部103は、画像重畳部102から出力された映像データにElectro−Optical Transfer Function(以下、EOTFと略す)の係数を乗算する。EOTFとは電気信号をどのように光信号へ変換するかを表す関数である。主なものに国際電気通信連合の無線通信部門(略称はITU−R)勧告BT.210
0で標準化されているHybrid Log−Gamma(以下、HLGと略す)、Perceptual Quantization(以下、PQと略す)がある。EOTF変換された映像データは前面パネル104へ出力される。なお、EOTF適用部103で用いられるEOTFは、上述の例に限らない。
背面パネル109は後述するように映像信号の輝度分布データに基づいてバックライト111の光を透過する。EOTF適用部103は、前面パネル104の画面に表示される画像の輝度と、入力された映像信号との関係が、所定のEOTFの関係を満たすように、背面パネル109を透過する光量に基づいて、映像信号に適用するEOTFを決定してもよい。
前面パネル104は、EOTF適用部103から出力された映像データに従って液晶の透過率を制御し、映像を表示する。なお、EOTF適用部103から出力される映像データは、前面パネル104の透過率を制御するためのデータであるため、前面パネル104の制御画像データ又は駆動画像データとも呼ばれる。
フィルタ適用部107は、フィルタ生成部106から出力されたローパスフィルタを、輝度抽出部105から出力された輝度分布データに適用する。適用に際しては、輝度分布データの領域(画面上の位置)に応じて、各画素に適用するローパスフィルタを変更する。ローパスフィルタを適用された輝度分布データは背面ガンマ適用部108へ出力される。なお、ローパスフィルタとしては、輝度分布データ(画像データ)を空間的に平滑化又はぼかす作用をもつものであれば、どのようなフィルタを用いてもよい。実空間のフィルタでもよいし、周波数空間のフィルタでもよい。また、1次元のフィルタ(例えば、水平方向のフィルタ、垂直方向のフィルタなど)でもよいし、2次元のフィルタでもよい。本実施形態では、対象とする画素の画素値を参照範囲に含まれる画素の画素値の統計量に応じた値(例えば合計値や平均値や重み付き平均値)に変換するフィルタ処理を行うローパスフィルタを用いる。
背面パネル109は、背面ガンマ適用部108から出力された輝度分布データに従って各画素(液晶素子)を制御し、バックライトモジュール111から発せられる光の透過を調整する。なお、背面ガンマ適用部108から出力される輝度分布データは、背面パネル109の透過率を制御するためのデータであるため、背面パネル109の制御画像データ又は駆動画像データとも呼ばれる。
CPU120は、不揮発メモリ部123に記憶されているプログラムをメモリ部122に展開し、そのプログラムを実行することによって各種処理の実行及び各種機能の提供を行う。
ユーザI/F部121は、ユーザの操作情報を取得する。ユーザの操作情報は、表示装置100に取り付けられたボタンやタッチパネルの押下情報、有線もしくは無線で接続されるリモートコントローラからのボタン押下情報などを含む。ユーザの操作情報とグラフィックス生成部110で生成されたOSDから、CPU120はユーザから入力される設定値や目標値を得る。
メモリ部122は、通電状態のみ情報保持できる記憶媒体である。不揮発メモリ部123は、非通電状態でも情報保持可能な記憶媒体である。
次に図2を用いて本実施形態におけるフィルタ適用部107のフィルタ適用処理の基本フローを説明する。本実施形態のフィルタ適用部107は、背面パネル109を第1領域と第2領域の2種類の領域に区分し、第1領域内の画素に適用するローパスフィルタを、第2領域内の画素に適用するローパスフィルタと異ならせる、という処理を行う。第1領域と第2領域の具体例については後述する。
領域602内の画素に対しフィルタF1を適用し、それ以外の領域内の画素に対しフィルタF2を適用することで、フィルタ後の輝度分布データ604を得る。
なお、上述の例では、画面の水平方向および垂直方向において、中央近傍の領域と、それ以外の領域とで、輝度分布データに適用するフィルタを異ならせたが、フィルタを異ならせる領域の選択の方法はこれに限らない。以下に、本実施形態における変形例を説明する。
変形例1は、画面の水平方向における視線角度に着目し、画面の水平方向における中央領域と端部領域とで、輝度分布データに適用するフィルタを異ならせる場合について説明する。なお、簡単のため、適用するフィルタはいずれも水平方向に対して輝度分布データを平滑化するフィルタであるとする。
図4A〜図4Cに、水平方向の有効視野に対応する領域とそれ以外の領域とのあいだで、適用するローパスフィルタを変えた場合の例を示す。図4Aに示すような入力画像データ400が与えられると、輝度抽出部105によって輝度分布データ401が生成される。次に、フィルタ適用部107が、輝度分布データ401における水平方向の有効視野領域402内の画素に対しフィルタF1を適用し、それ以外の領域403内の画素に対しフィルタF2を適用することで、フィルタ後の輝度分布データ404を得る。
ルタF1の方がフィルタF2に比べて平滑化度合が小さくなっている。説明の便宜から図4B及び図4Cではフィルタ係数を整数値で示したが、実際のフィルタでは、フィルタ係数の合計値がフィルタF1とF2とで同じ値(例えば1)となるように、フィルタ係数の値が調整される。なお、図4Bと図4Cのフィルタはあくまで一例であり、カーネルサイズやフィルタ係数はこれらに限られない。また、フィルタF1とF2のあいだで、カーネルサイズと平滑化度合(フィルタ係数)の両方を変えてもよい。このようなフィルタF1、F2を用いることにより、フィルタ後の輝度分布データ404では、有効視野領域402内の像はぼけが小さく、それ以外の領域403内の像はぼけが大きくなる。
変形例2は、画面の垂直方向における視線角度に着目し、画面の垂直方向における中央領域と端部領域とで、輝度分布データに適用するフィルタを異ならせる場合について説明する。なお、簡単のため、適用するフィルタはいずれも垂直方向に対して輝度分布データを平滑化するフィルタであるとする。
図5A〜図5Cに、垂直方向の有効視野に対応する領域とそれ以外の領域とのあいだで、適用するローパスフィルタを変えた場合の例を示す。図5Aに示すような入力画像データ500が与えられると、輝度抽出部105によって輝度分布データ501が生成される。次に、フィルタ適用部107が、輝度分布データ501における垂直方向の有効視野領域502内の画素に対しフィルタF1を適用し、それ以外の領域503内の画素に対しフィルタF2を適用することで、フィルタ後の輝度分布データ504を得る。
図7を用いて変形例3のフィルタ適用処理を説明する。本変形例では、画面内の注目領域に対し、カーネルサイズ又は平滑化度合が大きいフィルタF2を適用し、それ以外の領域に対し、カーネルサイズ又は平滑化度合が小さいフィルタF1を適用する。これにより、注目領域における二重輪郭妨害の発生を確実に防止する。注目領域とは、観察者により注目される(又は注目される可能性が高い)画面内の領域をいう。本例では、表示画像に重畳されたグラフィクス画像(例えばOn Screen Display(OSD)画像)を注目画像の一例として述べる。
上述した複数のフィルタ適用の条件を、観察者が選択することも可能である。これにより、表示する画像や観察者が行う作業に応じて、どのように画像の領域を区別してフィルタを適用することが望ましいかを、観察者が判断して選択することが可能となる。このような選択は、観察者(ユーザ)がユーザI/F部121を介して入力してもよい。
なお、ユーザが設定可能なフィルタ適用に関する動作モードは、上述したように第1領域と第2領域とで異なるフィルタを適用する動作モードのほか、輝度分布データの全面に対して同じフィルタを適用する動作モードを含んでいてもよい。また、フィルタを適用しない動作モードを選択可能であってもよい。
また、領域の分割の方法は、上述したように中央領域と端部領域との2つに限らない。3つ以上の領域でそれぞれ異なるフィルタを適用することも可能である。また、表示装置の設定部を利用することにより、異なるフィルタを適用する領域の位置、大きさ、および形状等を、ユーザが設定することも可能である。例えば、画面上に領域を示すマーカを表示して、ユーザがユーザI/F部121を介してマーカを操作することにより、互いに異なるフィルタを適用する複数の領域を設定してもよい。また、画像における座標位置をユーザが入力して互いに異なるフィルタを適用する複数の領域を設定してもよい。
次に本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態とはフィ
ルタの適用処理が異なる。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態と同一の構成及び同一の動作については説明を割愛する。また、第1実施形態と同一の構成
については同一の符号を用いるものとする。
囲に含まれる画素の画素値を用いてローパスフィルタを適用する。そして、第1画素から離れた位置に存在する第2領域の第2画素に対しては、第2画素よりも第1画素の側に位置する第3画素を中心とする参照範囲に含まれる画素の画素値を用いてローパスフィルタを適用する。好ましくは、第1画素と第2画素との距離が長いほど、第2画素と第3画素の距離が長くなるように、第3画素を決定するとよい。このようにローパスフィルタの参照範囲を切り替えることによって、第1画素が正面にくるような観察位置から画面を見たときに、二重輪郭妨害及びハローが低減された良好な映像を観察することができる。
Xf=Xb×Z/(Z+D)
素1202に対し、第3画素1203を中心とする画素範囲を参照するローパスフィルタを適用する。このようなフィルタ処理によって、輝度分布データの平滑化に加え、第4画素1204の輝度情報を第2画素1202の制御に適用するのと等価な効果が得られる。なお、第2画素1202の位置(フィルタの中心)と第3画素1203の位置(参照範囲の中心)との距離は、観察距離が近いほど大きくなる。
次に本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第2実施形態とフィルタの適用処理(特にフィルタ係数の設定)が異なる。以下、第2実施形態との相違点を中心に説明し、第2実施形態と同一の構成及び同一の動作については説明を割愛する。また、第1及び第2実施形態と同一の構成については同一の符号を用いるものとする。
の全体が安定注視野に入る観察距離の最小値が、最近接距離Dである。画面1302の水平方向の幅をWとすると、安定注視野は90度であることから、観察距離の最近接距離Dは、画面の水平方向の幅Wの半分の距離、すなわち、
D=W/2
となる。この距離Dの値を用いて、第2実施形態で述べた方法により、最近接距離Dから観察したときに二重輪郭妨害が発生しないようにするための、各画素におけるフィルタ係数を算出することができる。つまり、画素nに適用するフィルタは、視点から画素n(第2画素)に引いた線分と前面パネルとの交点に位置する前面パネル上の画素(第4画素)と同じ位置にある背面パネル上の画素(第3画素)を中心とする画素範囲を参照するように設計すればよい。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
複数の動作モードを有していてもよい。そして、表示装置のモード設定部が、それら複数の動作モードのうちからいずれかの動作モードを設定し、設定された動作モードに基づいて適用するフィルタを適宜切り替える制御を行うとよい。このとき、動作モードの設定は、リモートコントロールや表示装置上の操作部を用いてユーザが設定してもよいし、あるいは、入力画像あるいは表示装置の動作条件(最大輝度など)に応じて、自動で適切な動作モードを設定してもよい。
13:前面パネル
14:制御ユニット
100:表示装置
104:前面パネル
106:フィルタ生成部
107:フィルタ適用部
109:背面パネル
Claims (20)
- 透過率を制御可能な複数の画素を各々が有する第1パネル及び第2パネルを備え、前記第1パネルを透過したのち前記第2パネルを透過した光によって画面に画像を表示する表示装置において、
表示画像の輝度分布データを生成する生成部と、
前記輝度分布データに対し空間的なローパスフィルタを適用するフィルタ適用部と、
を有し、
前記第1パネルの各画素の透過率は、前記ローパスフィルタが適用された前記輝度分布データを用いて制御されるものであり、
前記第1パネルの第1領域内の画素に適用するローパスフィルタと、前記第1パネルの第2領域内の画素に適用するローパスフィルタとが異なることを特徴とする表示装置。 - 前記第1領域内の画素に適用されるローパスフィルタは、前記第2領域内の画素に適用されるローパスフィルタに比べて平滑化度合が小さいことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記ローパスフィルタは、対象とする画素の画素値を参照範囲に含まれる画素の画素値の統計量に応じた値に変換するフィルタ処理であって、
前記第1領域内の画素に適用されるローパスフィルタは、前記第2領域内の画素に適用されるローパスフィルタに比べて参照範囲が小さいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。 - 前記ローパスフィルタは、対象とする画素の画素値を参照範囲に含まれる画素の画素値に係数を乗算して加算した値に変換するフィルタ処理であって、
前記第1領域内の画素に適用されるローパスフィルタは、前記第2領域内の画素に適用されるローパスフィルタに比べて、前記対象とする画素の画素値に乗算する係数が他の画素の画素値に乗算する係数よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記ローパスフィルタは、対象とする画素の画素値を参照範囲に含まれる画素の画素値の統計量に応じた値に変換するフィルタ処理であって、
前記フィルタ適用部は、前記第1領域の第1画素に対して、前記第1画素を中心とした参照範囲に含まれる画素の画素値を用いてローパスフィルタを適用し、
前記第1画素から離れた位置に存在する前記第2領域の第2画素に対して、前記第2画素よりも前記第1画素の側に位置する第3画素を中心とする参照範囲に含まれる画素の画素値を用いてローパスフィルタを適用する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記フィルタ適用部は、前記第1画素と前記第2画素との距離が長いほど、前記第2画素と前記第3画素との距離が長くなるように、前記第3画素を決定することを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 前記第1画素は、前記画面の中心の画素である
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の表示装置。 - 前記フィルタ適用部は、前記第2画素に対して、前記第2画素と前記第3画素とを包含する参照範囲を参照するローパスフィルタを適用する
ことを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記第3画素は、前記第1画素を通り前記画面に垂直な直線上の前記画面から所定の距離だけ離れた点から前記第2画素に引いた線分と前記第2パネルとの交点に位置する前記第2パネル上の画素と同じ位置にある前記第1パネル上の画素であることを特徴とする請求項5乃至請求項8のいずれか1項に記載の表示装置。
- 観察者の視点の位置を測定する視点測定部を有し、
前記フィルタ適用部は、前記視点測定部により測定された前記視点に基づいて、前記第1画素を設定する
ことを特徴とする請求項5乃至請求項9のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記視点と前記画面のあいだの距離が近いほど、前記第2画素と前記第3画素との距離が長いことを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
- 前記第1領域は、前記画面の中央領域であり、
前記第2領域は、前記画面の端部領域である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記第1領域は、観察者の有効視野に対応する領域であり、
前記第2領域は、前記観察者の有効視野の外側に対応する領域である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記第1領域は、前記表示画像において所定の画像を含む領域である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置。 - ユーザの入力に応じて前記第1領域と前記第2領域とを設定する設定部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記フィルタ適用部は、前記第1領域および前記第2領域と異なる第3領域に、前記第1領域に適用するローパスフィルタおよび前記第2領域に適用するローパスフィルタと異なるローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記輝度分布データの全体に同一のローパスフィルタを適用する動作モードと、前記第1領域と前記第2領域とに異なるローパスフィルタを適用する動作モードとを含む、複数の動作モードのうちからいずれかの動作モードを設定するモード設定部を備え、
前記フィルタ適用部は、設定された動作モードに基づいて、適用するローパスフィルタを切り替えることを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか1項に記載の表示装置。 - 透過率を制御可能な複数の画素を各々が有する第1パネル及び第2パネルを備え、前記第1パネルを透過したのち前記第2パネルを透過した光によって画面に画像を表示する表示装置の制御方法であって、
表示画像の輝度分布データを生成するステップと、
前記輝度分布データに対し空間的なローパスフィルタを適用するステップと、
前記ローパスフィルタが適用された前記輝度分布データを用いて、前記第1パネルの各画素の透過率を制御するステップと、
を有し、
前記第1パネルの第1領域内の画素に適用するローパスフィルタと、前記第1パネルの第2領域内の画素に適用するローパスフィルタとが異なることを特徴とする表示装置の制御方法。 - 前記ローパスフィルタを適用するステップでは、
前記第1領域の第1画素に対して、前記第1画素を中心とした参照範囲に含まれる画素の画素値を用いてローパスフィルタを適用し、
前記第1画素から離れた位置に存在する前記第2領域の第2画素に対して、前記第2画素よりも前記第1画素の側に位置する第3画素を中心とする参照範囲に含まれる画素の画素値を用いてローパスフィルタを適用することを特徴とする請求項18に記載の表示装置の制御方法。 - 請求項18又は19に記載の表示装置の制御方法の各ステップをプロセッサに実行させるためのプログラム。
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