JP2019179187A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイナミックレンジが広い画像と、ダイナミックレンジが狭い画像とを表示する場合に、好適な表示輝度で表示することが可能な画像表示装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】 本発明の画像表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの背面側に配置され、複数の発光ブロックの発光量をそれぞれ個別に制御することが可能な発光手段と、第１ダイナミックレンジを有する第１画像データに基づく第１画像と、前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２ダイナミックレンジを有する第２画像データに基づく第２画像とが前記表示パネルに表示される場合に、前記第２画像データの黒レベルの表示輝度を増加する補正を行う補正手段と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の画像を表示する画像表示装置及びその制御方法に関する。

従来、透過型の液晶パネルとバックライトを組み合わせた画像表示装置において、バックライトの発光量を局所的に変化させて、表示画像のダイナミックレンジを拡大するバックライト制御技術が知られている（例えば、特許文献１）。

また、ダイナミックレンジが広いＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）画像と、ダイナミックレンジが狭いＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）画像とを比較表示する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００２−０９９２５０号公報 特開２０１７−１８１７６２号公報

しかしながら、ダイナミックレンジが広いＨＤＲ画像と、ダイナミックレンジが狭いＳＤＲ画像とを比較表示する場合に、ＳＤＲ画像が好適な表示輝度で表示されない場合があった。

そこで、本発明は、ダイナミックレンジが広い画像と、ダイナミックレンジが狭い画像とを表示する場合に、好適な表示輝度で表示することが可能な画像表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る画像表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの背面側に配置され、複数の発光ブロックの発光量をそれぞれ個別に制御することが可能な発光手段と、第１ダイナミックレンジを有する第１画像データに基づく第１画像と、前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２ダイナミックレンジを有する第２画像データに基づく第２画像とが前記表示パネルに表示される場合に、前記第２画像データの黒レベルの表示輝度を増加する補正を行う補正手段と、を備える。

また、本発明の一実施形態に係る画像表示装置の制御方法は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの背面側に配置され、複数の発光ブロックの発光量をそれぞれ個別に制御することが可能な発光手段と、を備える画像表示装置の制御方法であって、第１ダイナミックレンジを有する第１画像データに基づく第１画像と、前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２ダイナミックレンジを有する第２画像データに基づく第２画像とが前記表示パネルに表示される場合に、前記第２画像データの黒レベルの表示輝度を増加する補正を行う補正ステップを有する。

本発明によれば、ダイナミックレンジが広い画像と、ダイナミックレンジが狭い画像とを表示する場合に、好適な表示輝度で表示することが可能となる。

実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 図１に示したＤレンジ変換部により用いられる変換関数ＴＦ（Ｘ）について説明するための図である。 図１に示した画像合成部により生成される合成画像データに基づく合成画像について説明するための図である。 ＨＤＲ画像データとＳＤＲ画像データに対して適用される階調変換特性の例を表した図である。 図１に示した点灯パターン生成部により生成される点灯パターンの概念図である。 図１に示した輝度分布推測部により推測される発光輝度分布を示す概念図である。 図１に示したバックライトを構成する各発光ブロックの発光分布特性を示す概念図である。 図５に示した点灯パターンのｕ−ｖ点間の発光輝度分布について説明するための図である。 ハレーション現象（ハロー現象）について説明するための図である。 図１に示した目標輝度補正部による目標輝度値の補正処理について説明するための図である。 補正後目標輝度値を用いて表示画像生成部により生成された表示画像データの表示例について説明するための図である。 実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 ＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの点灯パターンを補正する処理について説明するための図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下に例示する実施形態によって限定されるものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明に必須とは限らない。本明細書および図面に記載の内容は例示であって、本発明を制限するものと見なすべきではない。本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施形態の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。即ち、各実施形態及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。

なお、各実施形態に示す表示装置は、表示パネルと、該表示パネルを背面から照射する光源装置（バックライト装置）を備える。なお、以下では表示パネルとして液晶パネルを用い、バックライトの光源としてＬＥＤ発光素子を用いる場合について説明するが、表示パネルやバックライトの光源はこれに限らない。例えば、バックライトの光源は、有機ＥＬ素子やレーザー光源であってもよい。表示パネルは、液晶素子以外の素子（バックライトからの光の透過率を制御可能な素子）を有する表示パネルであってもよい。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）シャッター方式の表示パネルであってもよい。また、透過型の液晶パネルであってもよいし、反射型の液晶表示装置であってもよい。各実施形態に示す表示装置は、光源装置からの光を変調することで画面に画像を表示する表示装置であればよい。カラー画像表示装置であってもよいし、モノクロ画像表示装置であってもよい。また、スクリーンに画像を投影する液晶プロジェクター等にも適用可能である。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る画像表示装置１の構成を示すブロック図である。画像表示装置１は、Ｄレンジ変換部１０、画像合成部２０、目標輝度決定部（階調変換部）３０、点灯パターン生成部４０を備える。また、画像表示装置１は、輝度分布推測部５０、目標輝度補正部６０、表示画像生成部（画像補正部）７０、バックライト駆動制御部８０、液晶パネル（表示パネル）９０、およびバックライト（発光部）９１を備える。液晶パネル（表示パネル）９０とバックライト（発光部）９１は、表示部を構成する。

なお、本実施の形態において、ＨＤＲ画像データの最大表示輝度ＨＤＲ＿Ｌｍａｘは１０００ｎｉｔｓに設定され、ＳＤＲ画像データの最大表示輝度ＳＤＲ＿Ｌｍａｘは２００ｎｉｔｓに設定されるものとする。ただし、最大表示輝度ＨＤＲ＿Ｌｍａｘ，ＳＤＲ＿Ｌｍａｘは、ユーザ指示に従い適宜設定変更することが可能である。ｎｉｔｓは、ｃｄ／ｍ^２に置き換え可能である。

画像表示装置１の入力部には、外部の撮像装置（カメラ）などの画像出力装置からダイナミックレンジが広いＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）画像データが入力される。Ｄレンジ変換部１０は、入力部に入力されたＨＤＲ画像データに対して、ダイナミックレンジを狭くするダイナミックレンジ変換処理を施し、ダイナミックレンジが狭いＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）画像データを生成する。Ｄレンジ変換部１０は、例えば、予め記憶している１次元のルックアップテーブル（１Ｄ−ＬＵＴ）を用いて階調変換処理（輝度変換処理）を行う。

図２は、Ｄレンジ変換部１０により用いられる変換関数ＴＦ（Ｘ）について説明するための図である。Ｄレンジ変換部１０に入力されるＨＤＲ画像データの各画素の画素値をＰ＿ＨＤＲとし、ＳＤＲ画像データの各画素の画素値をＰ＿ＳＤＲとすると、下記の数式が成り立つ。
（数１）
Ｐ＿ＳＤＲ＝ＴＦ（Ｐ＿ＨＤＲ）

画像合成部２０は、ＨＤＲ画像データとＳＤＲ画像データのそれぞれのサイズを縮小する解像度変換処理を行い、１画面内に２つの画像を並べて配置した合成画像データを生成する。２つの画像の配置は、画像合成部２０に入力されるレイアウト情報に従う。レイアウト情報は、装置内に予め記憶している座標情報等を含むが、不図示のユーザーインターフェースを用いてユーザが適宜指定できるようになっていてもよい。

図３は、画像合成部２０により生成される合成画像データに基づく合成画像について説明するための図である。画面の左側にＨＤＲ画像データに基づくＨＤＲ画像が配置され、画面の右側にＳＤＲ画像データに基づくＳＤＲ画像が配置される。ＨＤＲ画像とＳＤＲ画像の周囲には黒背景画像が合成される。

目標輝度決定部（階調変換部）３０は、合成画像データを構成する各画素の画素値に対して階調変換（輝度変換）を行い、目標輝度値Ｌｏｕｔを決定する。目標輝度決定部３０は、ＨＤＲ画像データとＳＤＲ画像データに対して、異なる階調変換特性を用いて階調変換を行う。

図４は、ＨＤＲ画像データとＳＤＲ画像データに対して適用されるＨＤＲ階調変換特性とＳＤＲ階調変換特性の例を表した図である。ＨＤＲ画像データに対してＰＱ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ Ｑｕａｎｔｉｓｅｒ）やＨＬＧ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｌｏｇ Ｇａｍｍａ）等のＨＤＲ階調変換特性が用いられ、ＳＤＲ画像データに対してγ（ガンマ値）＝２．２や２．４のＳＤＲ階調変換特性が用いられる。なお、ＳＤＲ画像データとＨＤＲ画像データの周囲の黒背景画像に対しては、例えばＳＤＲ階調変換特性を用いた階調変換が行われる。

ＨＤＲ画像データに対する階調変換の出力輝度値ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔは、ＨＤＲ画像データの最大表示輝度ＨＤＲ＿Ｌｍａｘ、ＨＤＲ階調変換特性ＥＯＴＦ、ＨＤＲ画像データの画素値Ｐ（０〜１０２３）を用いて、以下の数式で表される。
（数２）
ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔ＝ＨＤＲ＿Ｌｍａｘ × ＥＯＴＦ（Ｐ／１０２３）

また、ＳＤＲ画像データに対する階調変換処理の出力輝度値ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔは、ＳＤＲ画像データの最大表示輝度ＳＤＲ＿Ｌｍａｘ、ＳＤＲ階調変換特性ガンマ値Ｇ、ＳＤＲ画像データの画素値Ｐ（０〜１０２３）を用いて、以下の数式で表される。
（数３）
ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ＝ＳＤＲ＿Ｌｍａｘ ×（Ｐ／１０２３）^−Ｇ

上記の数式を用いて、ＨＤＲ画像とＳＤＲ画像の各画素の出力輝度値ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔ，ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔが決定される。なお、黒背景画像データの各画素の出力輝度値（目標輝度値）ＢＬ＿Ｌｏｕｔ＝ＢＬとする。

点灯パターン生成部４０は、目標輝度決定部３０により算出された目標輝度値に基づいて、バックライト９１の点灯パターンを生成して、輝度分布推測部５０とバックライト駆動制御部８０に出力する。点灯パターンは、バックライト９１の複数の発光ブロックのそれぞれの点灯輝度（または駆動電流値・電圧値）の情報である。

図５は、点灯パターン生成部４０により生成される点灯パターンの概念図である。バックライト９１の複数の発光ブロックのそれぞれの点灯輝度（または駆動電流値・電圧値）は、図３に示した合成画像において各発光ブロックに対応する各画像領域に含まれる各画素の目標輝度値の最大値に基づき決定される。画像領域の目標輝度値の最大値が高いほど、その画像領域に対応する発光ブロックの点灯輝度は高くなる。

輝度分布推測部５０は、点灯パターン生成部４０により生成される点灯パターンに基づいて、バックライトを構成する複数の発光ブロック全体の発光輝度分布を推測する。輝度分布推測部５０により推測される発光輝度分布は、合成画像の各画素に対応する発光輝度の推測値の集合である。発光輝度分布は、液晶パネルの各画素に到達する発光輝度の推測値の集合であるとも言える。

図６（ａ）は、輝度分布推測部５０により推測される発光輝度分布を示す概念図である。図５に示した点灯パターンで各発光ブロックが発光した場合、各発光ブロックから発せられた光は周囲に拡散するので、図６（ａ）に示すような発光輝度分布が得られる。以下に、発光輝度分布の推測方法の詳細を説明する。

図７（ａ）（ｂ）は、バックライト９１を構成する各発光ブロックの発光分布特性を示す概念図である。図７（ａ）は、バックライト９１の発光面を液晶パネル側から見た場合の１つの発光ブロックの発光分布特性を示す概念図である。図７（ｂ）は、バックライト９１の発光面に対して９０度の側面側から見た場合の１つの発光ブロックの発光分布特性を示す概念図である。

各発光ブロックは、１つのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子で構成されているものとする。ただし、各発光ブロックが複数の発光素子で構成されていてもよい。発光素子の中心である発光中心が最も発光硬度が高く、その周囲は徐々に発光輝度が低くなっていく特性を有する。図７（ａ）（ｂ）に示したような発光分布特性は予め計測され、発光分布特性を示すデータが点灯パターン生成部４０内のメモリに予め記憶される。

図７（ａ）（ｂ）に示したような発光分布特性を有する複数の発光素子を格子状に配置して点灯させた場合、各発光素子からの光が拡散するため、各発光素子の発光輝度分布を重ね合わせることで、バックライト９１の発光面全体の発光輝度分布が得られる。

図８は、図５に示した点灯パターンのｕ−ｖ点間の発光輝度分布について説明するための図である。図８（ａ）は、ｕ−ｖ点間の６つの発光ブロックのそれぞれの発光輝度（発光強度）を表す図である。図８（ｂ）は、ｕ−ｖ点間の６つの発光ブロックのそれぞれの発光輝度分布を表す図である。各発光ブロックの発光輝度分布は、図７（ａ）（ｂ）に示した発光分布特性に対し、図８（ａ）に示した各発光ブロックの発光輝度に応じた数値を掛け合わせることによって得られる。図８（ｃ）は、ｕ−ｖ点間の６つの発光ブロックのそれぞれの発光輝度分布を重ね合わせて得られるｕ−ｖ点間の発光輝度分布を表す図である。ｕ−ｖ点間の発光輝度分布は、図８（ｂ）各発光ブロックの発光輝度分布を足し合わせることにより算出される。

ここで、本実施の形態において解決しようとする課題について説明する。図８（ｂ）（ｃ）を用いて説明したように、各発光ブロックからの光は周囲に拡散する。このため、各発光ブロックからの光の広がりに起因してハレーション現象（ハロー現象）が生じる。例えば、図３に示したような合成画像を表示する場合、図９に示すようなハレーション現象（ハロー現象）に伴う課題が生じる。例えば、以下のような課題が生じる。

課題１）ＨＤＲ画像の黒レベルと比べて、ＳＤＲ画像の黒レベルが低くなっている。ＨＤＲ画像の方がＳＤＲ画像よりも明るいため、ＨＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの発光輝度が高いことにより、ＨＤＲ画像の表示領域の方がハレーション現象の影響が強いので、表示輝度が高くなることに起因する。これは、自発光型ではない液晶表示装置でバックライトの発光量を局所的に変化させる場合に生じる特有の課題であるとも言える。
課題２）ＨＤＲ画像の高輝度部分に起因するハレーションが、ＳＤＲ画像に妨害を与えることにより、ＨＤＲ画像に近いＳＤＲ画像の領域が部分的に明るくなってしまう。
課題３）ＨＤＲ画像の周囲のハレーションに起因して、黒背景画像の領域に明暗の表示ムラが生じる。

上述したような課題を解決するための手法について、以下に具体的に説明する。目標輝度補正部６０は、目標輝度決定部３０により算出された各画素の目標輝度値に対して、黒背景画像の黒レベルおよびＳＤＲ画像の黒レベルの補正を行い、補正後目標輝度値を出力する。

図６（ｂ）は、輝度分布推測部５０により推測された図６（ａ）の発光輝度分布で、ＨＤＲ画像とＳＤＲ画像の境界領域およびＨＤＲ画像とＳＤＲ画像の周辺領域を斜線で示した図である。図６（ｂ）で示した斜線領域にはＨＤＲ画像とＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックから拡散した光が漏れるため、図３に示したように黒背景画像が表示される領域であるにも関わらず、黒浮きが生じて表示輝度が高くなる。そこで、目標輝度補正部６０は、輝度分布推測部５０により推測された発光輝度分布に基づき、斜線領域の表示輝度の平均値を算出して、黒背景画像およびＳＤＲ画像の黒レベルＢＬを増加させる補正を行う。

図１０は、目標輝度補正部６０による目標輝度値の補正処理について説明するための図である。目標輝度補正部６０は、入力されるレイアウト情報に従い、ＳＤＲ画像の表示領域と黒背景画像の表示領域を判別し、黒背景画像およびＳＤＲ画像の黒レベルを補正する。黒背景画像およびＳＤＲ画像の補正後黒レベルＢＬ＿Ｃは、輝度分布推測部５０により推測された発光輝度分布に基づき算出された斜線領域の表示輝度の平均値と等しい値となる。目標輝度補正部６０による目標輝度値の補正処理により、ＳＤＲ画像データの目標輝度値ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔが、補正後目標輝度値ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃに補正される。補正後目標輝度値ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃは、補正後黒レベルＢＬ＿Ｃ、補正前の黒レベルＢＬ、補正前のＳＤＲ画像データの目標輝度値ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ、ＳＤＲ画像の最大表示輝度ＳＤＲ＿Ｌｍａｘを用いて、以下の数式で表される。
（数４）
ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃ＝ＢＬ＿Ｃ ＋ ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ × （ＳＤＲ＿Ｌｍａｘ−ＢＬ＿Ｃ）／（ＳＤＲ＿Ｌｍａｘ−ＢＬ）

黒背景画像データの目標輝度値ＢＬ＿Ｌｏｕｔは、補正後目標輝度値ＢＬ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃに補正され、ＢＬからＢＬ＿Ｃに置き換えられる。補正後目標輝度値ＢＬ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃは、以下の数式で表される。
（数５）
ＢＬ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃ＝ＢＬ＿Ｃ

ＨＤＲ画像データの目標輝度値ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔは、目標輝度補正部６０による補正処理が行われない。したがって、補正後目標輝度値ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃは、以下の数式で表される。
（数６）
ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃ＝ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔ

表示画像生成部７０は、目標輝度補正部６０から出力される補正後目標輝度Ｌｏｕｔ＿Ｃと、輝度分布推測部５０により推測された発光輝度分布に基づき、ＨＤＲ画像データとＳＤＲ画像データと黒背景画像データを補正し、表示画像データを生成する。目標輝度補正部６０から出力される補正後目標輝度Ｌｏｕｔ＿Ｃは、ＳＤＲ画像データの補正後目標輝度ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃと、ＨＤＲ画像データの補正後目標輝度ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃと、黒背景画像データの補正後目標輝度ＢＬ＿Ｌｏｕｔ＿Ｃとを含む。表示画像データを構成する各画素に対応する表示レベルＰ＿ＬＣＤは、各画素の補正後目標輝度Ｌｏｕｔ＿Ｃ、輝度分布推測部５０により推測された発光輝度分布を構成する各画素の発光輝度値Ｌ＿Ｂａｃｋｌｉｇｈｔを用いて、以下の数式で表される。
（数７）
Ｐ＿ＬＣＤ＝Ｌｏｕｔ＿Ｃ／Ｌ＿Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ

バックライト駆動制御部８０は、点灯パターン生成部４０により生成された点灯パターンに基づいて、バックライト９１の発光素子（ＬＥＤ）を駆動するための駆動信号（駆動電流値・電圧値を示す信号）を生成する。バックライト９１は、バックライト駆動制御部８０により生成された駆動信号に応じた発光輝度（発光量）で、複数の発光ブロックのそれぞれを発光させる制御を行う。バックライト９１は、液晶パネル９０の背面側に配置される。バックライト９１を構成する複数の発光ブロックの発光量は、液晶パネル９０に表示される表示画像に基づいて、それぞれ個別に制御される。液晶パネル９０は、表示画像生成部７０により生成された表示画像データに基づいて、画面を構成する各画素の液晶開口率（透過率）を制御し、表示画像データに基づく表示画像を画面に表示する。

図１１は、補正後目標輝度値を用いて表示画像生成部７０により生成された表示画像データの表示例について説明するための図である。目標輝度補正部６０によって黒背景画像とＳＤＲ画像の黒レベルＢＬがＢＬ＿Ｃに補正されることにより、黒背景画像とＳＤＲ画像の黒レベルの表示輝度が高くなる。これにより、上述した課題１）、２）、３）が解消した画像表示が実現される。具体的には、ＨＤＲ画像の黒レベルの表示輝度と比べて、ＳＤＲ画像の黒レベルの表示輝度が低くなるという課題が解決され、ＨＤＲ画像の黒レベルの表示輝度とＳＤＲ画像の黒レベルの表示輝度が一致する。また、ＨＤＲ画像の高輝度部分に起因するハレーションが、ＳＤＲ画像に妨害を与えることにより、ＨＤＲ画像に近いＳＤＲ画像の領域が部分的に明るくなってしまうという課題が解決され、ＳＤＲ画像の黒レベルの表示輝度が均一になる。また、ＨＤＲ画像の周囲のハレーションに起因して黒背景画像の領域に明暗の表示ムラが生じるという課題が解決され、ＨＤＲ画像とＳＤＲ画像の周辺の黒背景画像の領域が均一の表示輝度で表示される。

以上のように、本実施の形態によれば、ダイナミックレンジが広い画像（ＨＤＲ画像）と、ダイナミックレンジが狭い画像（ＳＤＲ画像）とを表示する場合に、好適な表示輝度で表示することが可能となる。

なお、本実施の形態では、外部から入力されたＨＤＲ画像データからＳＤＲ画像データを生成したが、外部からＨＤＲ画像データとＳＤＲ画像データを入力する構成であってもよい。本発明を適用することが可能である。

（実施の形態２）
実施の形態１では、目標輝度決定部３０により決定されたＳＤＲ画像と黒背景画像の目標輝度値（黒レベル）を目標輝度補正部６０が補正する構成を例示したが、実施の形態２では、異なる方法でＳＤＲ画像と黒背景画像の目標輝度値（黒レベル）を増加させる。本実施の形態２では、目標輝度補正部６０を設けずに、目標輝度決定部３１が、ＳＤＲ画像と黒背景画像の目標輝度値（黒レベル）を、ＨＤＲ画像とは異なる方法で決定する。

図１２は、実施の形態２に係る画像表示装置２の構成を示すブロック図である。画像表示装置２は、図１の画像表示装置１の目標輝度補正部６０を有していない。また、図１の画像表示装置１の目標輝度決定部３０が、図１２では目標輝度決定部３１に置き換わっている。図１２では、図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は繰り返さない。

目標輝度決定部（階調変換部）３１は、合成画像データを構成する各画素の画素値に対して階調変換（輝度変換）を行い、目標輝度値Ｌｏｕｔを決定する。目標輝度決定部３１は、ＳＤＲ画像データに対して、実施の形態１で説明した（数３）の数式とは異なる数式を用いて、目標輝度値ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔを算出する。ＳＤＲ画像データに対する階調変換処理の出力輝度値ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔは、ＳＤＲ画像データの黒レベルＳＤＲ＿ＢＬと最大表示輝度ＳＤＲ＿Ｌｍａｘ、ＳＤＲ階調変換特性ガンマ値Ｇ、画素値Ｐ（０〜１０２３）を用いて、以下の数式で表される。
（数８）
ＳＤＲ＿Ｌｏｕｔ＝ＳＤＲ＿ＢＬ ＋ （ＳＤＲ＿Ｌｍａｘ−ＳＤＲ＿ＢＬ）×（Ｐ／１０２３）^−Ｇ

また、黒背景画像データの各画素の出力輝度値（目標輝度値）ＢＬ＿Ｌｏｕｔ＝ＳＤＲ＿ＢＬ＝ＢＬ＿Ｃとする。ＨＤＲ画像データに対する階調変換の出力輝度値ＨＤＲ＿Ｌｏｕｔは、実施の形態１で説明した（数２）の数式を用いて算出される。なお、ＢＬ＿Ｃの値は、実施の形態１で説明した方法で決定される。これにより、ＳＤＲ画像の黒レベルが増加され、ＨＤＲ画像の黒レベルの表示輝度とＳＤＲ画像の黒レベルの表示輝度が一致する。

表示画像生成部７０は、目標輝度決定部３１から出力される目標輝度値Ｌｏｕｔと、輝度分布推測部５０により推測された発光輝度分布に基づき、ＨＤＲ画像データとＳＤＲ画像データと黒背景画像データを補正し、表示画像データを生成する。

本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、ダイナミックレンジが広い画像（ＨＤＲ画像）と、ダイナミックレンジが狭い画像（ＳＤＲ画像）とを表示する場合に、好適な表示輝度で表示することが可能となる。

なお、本実施の形態２では、ＨＤＲ画像とＳＤＲ画像と黒背景画像の黒レベルの表示輝度を固定値にしている。その結果、ＨＤＲ画像が全体的に暗い画像である場合には、黒レベルが浮きすぎていると感じられる場合がある。しかし、ＨＤＲ画像の輝度レベルが変化しても黒レベルが変動しないので、表示画像の安定性は高くなる。いずれの方法を用いるかは画像表示装置の用途に応じて選択するとよい。また両者を組み合わせて切り替えられるようにしてもよい。

また、目標輝度決定部３１による階調変換（輝度変換）は、上述した計算式を用いる方法の他に、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いる方法もとり得る。その場合、ＨＤＲ画像データと、ＳＤＲ画像データとで、上述の主旨に合った異なるＬＵＴを用いればよい。

（実施の形態３）
実施の形態１では、目標輝度決定部３０により決定されたＳＤＲ画像と黒背景画像の目標輝度値（黒レベル）を目標輝度補正部６０が補正する構成を例示したが、実施の形態３では、異なる方法でＳＤＲ画像の目標輝度値（黒レベル）を増加させる。実施の形態３では、ＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの点灯パターンを、ＨＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの点灯パターンに応じて補正する。

図１３は、実施の形態３に係る画像表示装置３の構成を示すブロック図である。画像表示装置３は、図１の画像表示装置１の目標輝度補正部６０を有していない。また、点灯パターン補正部４１が追加されている。図１３では、図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は繰り返さない。

点灯パターン補正部４１は、レイアウト情報２５に基づき、点灯パターン生成部４０により生成された点灯パターンを補正して、輝度分布推測部５０とバックライト駆動制御部８０に補正後点灯パターンを出力する。

図１４（ａ）（ｂ）は、ＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの点灯パターンを、ＨＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの点灯パターンに応じて補正する処理について説明するための図である。図１４（ａ）に示しているように、点灯パターン補正部４１は、入力されるレイアウト情報に従い、ＳＤＲ画像の表示領域とＨＤＲ画像の表示領域を判別する。そして、点灯パターン補正部４１は、ＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの点灯パターンを、ＨＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの点灯パターンと同じ点灯パターンに置き換える。図１４（ｂ）は、ＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの補正後点灯パターンを示す図である。ＨＤＲ画像の方がＳＤＲ画像よりも明るいので、ＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの補正後点灯パターンは、補正前の点灯パターンと比べて、発光輝度（発光量）が高くなる。

この場合、目標輝度決定部３０により決定されるＳＤＲ画像データの目標輝度値は変更しないので、ＳＤＲ画像の表示領域に対応する発光ブロックの発光輝度が高くなった分だけ、液晶パネルの開口率（透過率）が低くなるように、表示画像データが生成される。これにより、ＳＤＲ画像の黒レベルが増加され、ＨＤＲ画像の黒レベルの表示輝度とＳＤＲ画像の黒レベルの表示輝度が一致する。

本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、ダイナミックレンジが広い画像（ＨＤＲ画像）と、ダイナミックレンジが狭い画像（ＳＤＲ画像）とを表示する場合に、好適な表示輝度で表示することが可能となる。

なお、目標輝度決定部３０で取り扱う目標輝度値のデータ量と比べて、バックライト９１の発光ブロックの点灯パターンを表すデータ量は少ない。目標輝度決定部３０で取り扱う目標輝度値は、画面の画素毎のデータであるため、例えば、３８４０×２１６０画素分のデータ量が必要となる。これに対し、例えば、図１４（ａ）（ｂ）に示した発光ブロックの構成であれば、１４×１０ブロック分のデータ量ですむ。よって、計算負荷が小さくなるため、低コストで簡易的な構成で実現することが可能である。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施の形態の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。上記コンピュータは、例えば、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサーで構成される。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。上述の実施形態の１以上の機能を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明の一つである。

１ 画像表示装置
１０ Ｄレンジ変換部
２０ 画像合成部
３０ 目標輝度決定部（階調変換部）
４０ 点灯パターン生成部
５０ 輝度分布推測部
６０ 目標輝度補正部
７０ 表示画像生成部（画像補正部）
８０ バックライト駆動制御部
９０ 液晶パネル（表示パネル）
９１ バックライト（発光部）

Claims (8)

1. 画像を表示する表示パネルと、
   前記表示パネルの背面側に配置され、複数の発光ブロックの発光量をそれぞれ個別に制御することが可能な発光手段と、
   第１ダイナミックレンジを有する第１画像データに基づく第１画像と、前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２ダイナミックレンジを有する第２画像データに基づく第２画像とが前記表示パネルに表示される場合に、前記第２画像データの黒レベルの表示輝度を増加する補正を行う補正手段と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第１画像データは、ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）の画像データであり、
   前記第２画像データは、ＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）の画像データであることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第１画像データに対して、ダイナミックレンジ変換処理を施して、前記第２画像データを生成するレンジ変換手段をさらに備え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. 前記第１画像データに対して第１階調変換を行い、前記第２画像データに対して前記第１階調変換とは異なる第２階調変換を行う階調変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記複数の発光ブロックによる発光輝度分布を推測する推測手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記推測手段により推測された発光輝度分布に基づき、前記第２階調変換が行われた前記第２画像データの黒レベルを増加する補正を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記補正手段は、前記第１画像データに対して第１階調変換を行い、前記第２画像データに対して前記第１階調変換とは異なる第２階調変換を行い、
   前記第２階調変換は、前記第２画像データの黒レベルを増加する変換を含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記補正手段は、前記第２画像が表示される前記表示パネルの領域に対応する発光ブロックの発光輝度を前記第１画像に応じて決定することで、前記第２画像データの黒レベルの表示輝度を増加することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの背面側に配置され、複数の発光ブロックの発光量をそれぞれ個別に制御することが可能な発光手段と、を備える画像表示装置の制御方法であって、
   第１ダイナミックレンジを有する第１画像データに基づく第１画像と、前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２ダイナミックレンジを有する第２画像データに基づく第２画像とが前記表示パネルに表示される場合に、前記第２画像データの黒レベルの表示輝度を増加する補正を行う補正ステップを有することを特徴とする画像表示装置の制御方法。