JP4457548B2 - 画像表示装置、その制御方法及び制御プログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示特性を補正する画像表示装置、その制御方法及び制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像表示装置は、人の視覚特性にディスプレイの表示特性を合わせるために各種の補正を施している。このような補正の代表的なものとしてガンマ補正が知られている。
【０００３】
ところで、表示画像の見え方は、ディスプレイの表示特性のみならず表示画像の階調分布や照度等によって、左右される。そこで、ガンマ補正に表示画像の階調分布及び照度を反映させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、最終的に得られる補正カーブを照度に応じて変更するものであり、階調分布に基づく補正カーブの自動調節と、光量に基づく補正カーブのシフトを併用するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２３０７６０号公報（第５頁右欄第２５行−同頁同欄第３９行、図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１には、どのようにして表示画像の階調分布に基づく補正と光量に基づく補正とを併用するかについては開示がない。また、表示画像の特性と環境の照度とをすべて考慮して階調設定を行うと、設定手順が非常に複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、入力画像データと出力輝度との関係を複数の要素に応じて変更する場合、簡易な手順で正確な補正を実行できる画像表示装置、その制御方法及び制御プログラムを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するために手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像表示装置は、駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部を備えたものであって、入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する階調特性設定部と、前記表示部の出力輝度と前記駆動信号との関係を定める駆動特性を環境照度に基づいて設定する駆動特性設定部と設定された前記階調特性と設定された前記駆動特性とを前記表示部の出力輝度に基づいて対応付けて、前記入力画像データと前記駆動信号との関係を指定する駆動テーブルを生成するテーブル生成部と、前記駆動テーブルを参照して、前記入力画像データから前記駆動信号を生成する駆動部とを備える。
【０００８】
この発明によれば、画像特性に基づく階調特性の設定と環境照度に基づく駆動特性の設定は独立している。従って、階調設定の手順を簡略化できる。また、階調特性と駆動特性という表示画像に関係する複数の要素を、表示部の出力輝度に基づいて関連付けることにより、入力画像データと駆動信号との関係を特定するから、画像特性及び環境照度を考慮した画像を表示部に表示させることが可能となる。画像特性は、入力画像の特徴を示す特性であればどのようなものであってもよく、例えば、画像の平均値（ブライト）や輝度の度数分布（コントラスト）が含まれる。また、表示部には、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＣＲＴ、ＥＬパネル、及び電気泳動表示装置等が含まれる。
上述した画像表示装置においては、入力画像データの画像特性を解析して解析結果を出力する解析手段を備え、前記階調特性設定部は前記解析結果に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定することが好ましい。
【０００９】
ここで、前記駆動特性設定部は、前記環境照度に対応付けて複数の前記駆動特性を記憶する照度記憶部を備え、前記照度記憶部の記憶内容を参照して、前記環境照度に応じた前記駆動特性を設定することが好ましい。この場合、入力された環境照度に対応する駆動特性が照度記憶部に記憶されていない場合には、補間処理を施して環境照度に対応する駆動特性を設定してもよい。
【００１０】
また、前記駆動信号はパルス幅変調された信号であり、前記駆動テーブルには、前記入力画像データと前記駆動信号のパルス幅を指定する選択パルスとの関係が記憶されており、前記駆動部は、前記駆動テーブルを参照して、前記入力画像データに対応する前記選択パルスを特定し、特定した選択パルスに基づいて前記駆動信号を生成することが好ましい。この発明によれば、表示部をＰＷＭ信号で駆動することが可能となる。
【００１１】
また、前記駆動テーブルは、前記表示部で表示する階調数だけ、前記選択パルスと前記入力画像データとの関係を記憶することが好ましい。この発明によれば、表示部で表示する階調数だけ選択パルスと入力画像データの関係を駆動テーブルに記憶すればよい。
【００１２】
また、前記階調特性は、前記入力画像データの各データ値と前記出力輝度を示す各データ値を対応付けたものであり、前記駆動特性は、前記選択パルスと前記出力輝度を示す各データ値とを対応付けたものであり、前記テーブル生成部は、ある入力画像データ値を特定し、設定された前記階調特性を参照して、前記入力画像データ値に対応する出力輝度データ値を特定し、設定された前記駆動特性を参照して、特定した出力輝度データ値に最も近い前記駆動特性の出力輝度データ値を特定し、当該出力輝度データ値に対応する前記選択パルスを特定し、特定された入力画像データ値と特定された前記選択パルスを記録し、前記入力画像データ値を特定から前記選択パルスを記録するまでの処理を、前記表示部で表示する階調数だけ繰り返して、前記表示部で表示する階調数の選択パルスだけ前記入力画像データとの関係を前記駆動テーブルに記録することが好ましい。この発明によれば、階調特性で指定される出力輝度データ値と、駆動特性で指定される出力輝度データ値が一致しなくても両者を関連付けることができる。
【００１３】
次に、本発明に係る他の画像表示装置は、駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部を備えたものであって、入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する階調特性設定部と、環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める表示特性を設定する表示特性設定部と、設定された前記階調特性と設定された前記表示特性とを、前記表示部の出力輝度に基づいて関連付けて、前記入力画像データのデータ値を変換するための階調変換テーブルを生成するテーブル生成部と、前記階調変換テーブルを参照して、前記入力画像データを出力画像データに変換するデータ変換部と、前記出力画像データに基づいて前記駆動信号を生成する駆動部とを備える。
【００１４】
この発明によれば、画像特性に基づく階調特性の設定と環境照度に基づく表示特性の設定は独立している。従って、階調設定の手順を簡略化できる。また、階調特性と表示特性という表示画像に関係する複数の要素を、表示部の出力輝度に基づいて関連付けることにより、入力画像データを変換する規則を特定するから、画像特性及び環境照度を考慮した画像を表示部に表示させることが可能となる。
【００１５】
ここで、前記表示特性設定部は、前記環境照度に対応付けて複数の前記表示特性を記憶する照度記憶部を備え、前記照度記憶部の記憶内容を参照して、前記環境照度に応じた前記表示特性を設定することが好ましい。この場合、入力された環境照度に対応する表示特性が照度記憶部に記憶されていない場合には、補間処理を施して環境照度に対応する表示特性を設定してもよい。
【００１６】
また、前記駆動信号はパルス幅変調された信号であり、前記駆動部は、前記出力画像データのデータ値と前記表示部で表示させる階調数と同じ数の選択パルスとを対応付けて記憶する選択テーブルを備え、前記選択テーブルを参照して特定した前記選択パルスに基づいて前記駆動信号を生成することが好ましい。この場合は、いわゆるＧＣＰによる駆動信号の生成が可能となる。
【００１７】
また、前記表示特性は、前記出力輝度の各データ値と前記入力画像データの各データ値とを前記階調数だけ対応付けたものであることことが好ましい。この場合には、表示特性のデータ量を削減することが可能となる。従って、照度記憶部の記憶容量を小さくすることが可能となる。
【００１８】
また、前記階調特性は、前記入力画像データの各データ値と前記出力輝度を示す各データ値を対応付けたものであり、前記テーブル生成部は、ある入力画像データ値を特定し、設定された前記階調特性を参照して、前記入力画像データ値に対応する出力輝度データ値を特定し、設定された前記表示特性を参照して、特定した出力輝度データ値に最も近い前記表示特性の出力輝度データ値を特定し、当該出力輝度データ値に対応する前記入力画像データ値を出力画像データ値として特定し、特定された入力画像データ値と特定された出力画像データ値を記録し、前記入力画像データ値を特定から前記出力画像データ値を記録するまでの処理を繰り返して、前記階調変換テーブルを生成することが好ましい。この発明によれば、階調特性で指定される出力輝度データ値と、表示特性で指定される出力輝度データ値が一致しなくても両者を関連付けることができる。
【００１９】
また、前記階調特性設定部は、前記入力画像データを解析して画像特性を示す解析情報を生成する画像解析部を備え、前記解析情報に基づいて前記階調特性を設定することが好ましい。さらに、前記環境照度は、外光の照度、又はバックライトの照度のうち少なくとも一方を含むことが好ましい。くわえて、前記表示部は、半透過反射型の電気光学パネルであることが好ましい。
【００２０】
次に、本発明に係る画像表示装置の制御方法は、駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部を備えた画像表示装置を制御するものであって、入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定し、環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記駆動信号との関係を定める駆動特性を設定し、前記表示部の出力輝度に基づいて、設定された前記階調特性と設定された前記駆動特性とを対応付けて、前記入力画像データと前記駆動信号との関係を指定する駆動テーブルを生成し、前記駆動テーブルを参照して、前記入力画像データから前記駆動信号を生成することを特徴とする。この発明によれば、画像特性に基づく階調特性の設定と環境照度に基づく駆動特性の設定は独立している。従って、階調設定の手順を簡略化できる。また、階調特性と駆動特性という表示画像に関係する複数の要素を、表示部の出力輝度に基づいて関連付けることにより、入力画像データと駆動信号との関係を特定するから、画像特性及び環境照度を考慮した画像を表示部に表示させることが可能となる。
【００２１】
次に、本発明に係る他の画像表示装置の制御方法は、駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部を備えた画像表示装置を制御するものであって、入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定し、環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める表示特性を設定し、設定された前記階調特性と設定された前記表示特性とを、前記表示部の出力輝度に基づいて関連付けて、前記入力画像データのデータ値を変換するための階調変換テーブルを生成し、前記階調変換テーブルを参照して、前記入力画像データを出力画像データに変換し、前記出力画像データに基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする。この発明によれば、画像特性に基づく階調特性の設定と環境照度に基づく表示特性の設定は独立している。従って、階調設定の手順を簡略化できる。また、階調特性と表示特性という表示画像に関係する複数の要素を、表示部の出力輝度に基づいて関連付けることにより、入力画像データを変換する規則を特定するから、画像特性及び環境照度を考慮した画像を表示部に表示させることが可能となる。
【００２２】
次に、本発明に係る画像表示装置の制御プログラムは、駆動テーブルを参照して、入力画像データから駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部とを備え、コンピュータを用いて構成される画像表示装置を制御するプログラムであって、前記コンピュータを、前記入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する手段、環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記駆動信号との関係を定める駆動特性を設定する手段、前記表示部の出力輝度に基づいて、設定された前記階調特性と設定された前記駆動特性とを対応付けて、前記入力画像データと前記駆動信号との関係を指定する駆動テーブルを生成する手段として機能させるものである。
【００２３】
次に、本発明に係る他の画像表示装置の制御プログラムは、階調変換テーブルを参照して、入力画像データを出力画像データに変換するデータ変換部と、前記出力画像データに基づいて駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部とを備え、コンピュータを用いて構成される画像表示装置を制御するプログラムであって、前記コンピュータを、入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する手段、環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める表示特性を設定する手段、設定された前記階調特性と設定された前記表示特性とを、前記表示部の出力輝度に基づいて関連付けて、前記入力画像データのデータ値を変換するための階調変換テーブルを生成する手段、として機能させるためのものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
図１に、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置１００のブロック図を示す。この画像表示装置１００は、画像データ解析部１０、階調特性設定部２０、パルス幅−階調設定部３０、パルス選択部４０、ＰＷＭ回路５０、及び表示パネル６０を備える。これらの構成のうち、画像データ解析部１０、階調特性設定部２０、パルス幅−階調設定部３０、パルス選択部４０及びＰＷＭ回路５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭによって構成される。
【００２５】
表示パネル６０は、例えば、半透過反射型のパネルであって、外光の光量が大きい場合には画像表示に反射光を用いる一方、外光の光量が小さい場合には画像表示にバックライトからの透過光を用いる。また、表示パネル６０は、電気光学物質として液晶を用い、複数のデータ線（セグメント電極）が列方向に延在して形成される一方、複数の走査線（コモン電極）が行方向に延在して形成されるとともに、データ線と走査線との各交差に対応して画素が形成されている。各画素は、液晶層と、スイッチング素子の一例であるＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ：薄膜ダイオード）とを含む。
【００２６】
さらに、表示パネル６０の各データ線は、ＰＷＭ回路５０から出力される駆動信号Ｖによって駆動される。駆動信号Ｖは、パルス幅変調された信号であって、そのパルス幅は、ＧＣＰと呼ばれるパルスによって指定される。各画素の輝度は液晶に印加される電圧の実効値によって定まることから、駆動信号Ｖのパルス幅のきざみが表示パネル６０の出力輝度のきざみに対応する。この例の表示パネル６０は、６４階調を表示する。従って、駆動信号Ｖのパルス幅は、６４個のパルスの中から入力画像データＤｉｎの基づいて選択された選択パルスによって特定される。
【００２７】
画像データ解析部１０は、入力画像データＤｉｎの特徴を抽出した画像特性を示す解析情報１０ａを生成する。解析情報１０ａの画像特性としては、例えば、１フレームの画像の階調分布や平均値等が該当するが、この例の解析情報１０ａは、１フレームの画像の平均値を示すものとする。より具体的には、画像データ解析部１０は、ＣＰＵ及びＲＡＭによって構成され、ＣＰＵがＲＡＭに１フレームの入力画像データＤｉｎを記憶し、各ドットのデータ値を累算し、累算結果をドット数で割り算することによって平均値を算出する。
【００２８】
階調特性設定部２０は、解析情報１０ａに基づいて、入力画像データＤｉｎと表示パネル６０の出力輝度と入力画像データＤｉｎとの関係を定める階調特性を設定する。より具体的には、階調特性設定部２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭによって構成される。ＲＯＭには、輝度変換テーブルＴＢＬ１及び基準階調特性データＤｒｅｆが記憶されている。輝度変換テーブルＴＢＬ１は平均輝度を変換するために用いられる。基準階調特性データＤｒｅｆは、標準的な画像を示す入力画像データＤｉｎと表示パネル６０の出力輝度との関係を示す。
【００２９】
図２は、階調特性設定部２０を構成するＣＰＵの動作を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵは、基準階調特性データＤｒｅｆを参照して、解析情報１０ａの示す平均値に対応する出力輝度を算出する（ステップＳ１）。以下の説明では、算出された表示パネル６０の出力輝度を入力平均輝度と称する。例えば、基準階調特性データＤｒｅｆの示す基準階調特性Ｑｒｅｆが図３に示す点線であり、平均値がＤ１であるとすれば、入力平均輝度はＬＨ１となる。また、基準階調特性Ｑｒｅｆが図４に示す点線であり、平均値がＤ２であるとすれば、入力平均輝度はＬＨ２となる。
【００３０】
次に、ＣＰＵは、輝度変換テーブルＴＢＬ１を参照して入力平均輝度を変換する（ステップＳ２）。以下の説明では、変換後の入力平均輝度を出力平均輝度と称する。図５に輝度変換テーブルＴＢＬ１の変換特性の一例を実線で示す。なお、参考のために輝度を変換しない場合の特性を点線で示す。この例では、入力平均輝度がＬＨ１であるとすれば、出力平均輝度はＬＨ１’となり、入力平均輝度がＬＨ２であるとすれば、出力平均輝度はＬＨ２’となる。輝度変換テーブルＴＢＬ１の変換特性としては、例えば、点（０．５、０．５）を通過するとともに、その傾きが１より小さくなるように設定してもよい。この場合には、入力平均輝度が０．５より低ければ、出力平均輝度は入力平均輝度と比較して高くなり、平均輝度が０．５より高ければ、出力平均輝度は入力平均輝度と比較して低くなる。
【００３１】
この後、ＣＰＵは、解析情報１０ａの示す平均値及び出力平均輝度によって補正ポイントを設定する（ステップＳ３）。図３に示す例にあっては、（Ｄ１、ＬＨ１’）で特定される点が補正ポイントＰ１となり、図４に示す例にあっては、（Ｄ２、ＬＨ２’）で特定される点が補正ポイントＰ２となる。
【００３２】
次に、ＣＰＵは、予め定められた規則に従って、補正ポイントを通過する階調特性を設定する（ステップＳ４）。ここで、規則は数式で与えられ、ＣＰＵは演算処理によって階調特性を示す階調特性データ２０ａを生成する。なお、複数の補正ポイントを設定して、それらの間は補間処理を実行して階調特性データ２０ａを算出してもよい。この場合には、例えば、平均輝度の他に、１０％輝度レベル及び９０％輝度レベルにおいて、上述した輝度変換処理及び補正ポイント特定処理を実行し、３点の補正ポイントを特定してもよい。このようにして生成された階調特性データ２０ａは、表示パネル６０の出力輝度と入力画像データＤｉｎとの関係を定める。例えば、図３に示す例にあっては実線で示すＱ１が階調特性であり、図４に示す例にあっては実線で示すＱ２が階調特性である。
【００３３】
図３から明らかなように、入力画像データＤｉｎの平均値が低い場合には、補正ポイントＰ１が高い位置に設定されて、階調特性Ｑ１が基準階調特性Ｑｒｅｆと比較して高くなる。この結果、画像を明るくするように補正がなされる。図６に補正例を示す。図６に示す点線は、ある入力画像データに対して、図３に示す基準階調特性Ｑｒｅｆを適用した場合の度数分布を示したものであり、同図に示す実線は階調特性Ｑ１を適用した場合の度数分布を示したものである。これにより、輝度の低い部分の度数が少なくなり、画像全体として見て明るい方向にシフトする。
【００３４】
また、図４から明らかなように、入力画像データＤｉｎの平均値が高い場合には、補正ポイントＰ２が低い位置に設定されて、階調特性Ｑ２が基準階調特性Ｑｒｅｆと比較して低くなる。この結果、画像を暗くするように補正がなされる。図７に補正例を示す。図７に示す点線は、ある入力画像データに対して、図４に示す基準階調特性Ｑｒｅｆを適用した場合の度数分布を示したものであり、同図に示す実線は階調特性Ｑ２を適用した場合の度数分布を示したものである。これにより、輝度の高い部分の度数が低下し、画像全体として見て暗い方向にシフトする。
【００３５】
次に、パルス幅−階調設定部３０は、環境照度を示す環境照度データＤＬに基づいて、駆動特性を示す駆動特性データ３０ａを生成する。駆動特性は、表示パネル６０の出力輝度と駆動信号Ｖのパルス幅との関係である。換言すれば、駆動特性は、出力輝度と駆動信号Ｖとの関係を定める。パルス幅−階調設定部３０の具体的な構成は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭを含む。環境照度は、バックライトからの光及び外光によって変化し、環境照度データＤＬにはこれらの情報が反映されている。
【００３６】
ＲＯＭには、パルス幅−階調テーブルＴＢＬ２が記憶されている。パルス幅−階調テーブルＴＢＬ２は、表示パネル６０の出力輝度とパルス幅との関係を定める駆動特性を環境照度に対応付けて予め記憶している。図８に、パルス幅−階調テーブルＴＢＬ２に記憶されている駆動特性の一例を示す。この例では、環境照度が、２２２ｌｘ、４００ｌｘ、１０００ｌｘ、１５００ｌｘ及び２０００ｌｘとなった場合の各駆動特性が記憶されている。この図に示すように環境照度が高くなる程、同一のパルス幅であっても表示パネル６０の出力輝度が高くなる。これは、外光やバックライトの光量が大きく程、表示パネル６０が明るくなるからである。
【００３７】
ＣＰＵは、環境照度データＤＬに基づいて、パルス幅−階調テーブルＴＢＬ２から駆動特性を読み出す。上述したようにパルス幅−階調テーブルＴＢＬ２には、代表的な数種の環境照度に対応する駆動特性が記憶されている。このため、ＣＰＵは、読み出した駆動特性に補間処理を施して、環境照度データＤＬの示す環境照度に応じた駆動特性を設定し、設定した駆動特性を駆動特性データ３０ａとしてＲＡＭに記憶する。この際、ＣＰＵは、駆動特性の示す出力輝度を０〜１に正規化する。
【００３８】
パルス選択部４０は、階調特性設定部２０によって設定された階調特性とパルス幅−階調設定部３０によって設定された駆動特性とを、表示パネル６０の出力輝度に基づいて関連付けることにより、入力画像データＤｉｎとパルス幅との関係を設定し、これを選択テーブルＴＢＬ３として生成する。より具体的には、パルス選択部４０は、ＣＰＵ及びＲＡＭによって構成される。
【００３９】
図９は、パルス選択部４０を構成するＣＰＵの動作を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵは、階調特性を示す階調特性データ２０ａと駆動特性を示す駆動特性データ３０ａとを取得する（ステップＳ１０、Ｓ１１）。次に、ＣＰＵは、階調特性においてパルス幅を設定したい入力画像データＤｉｎを選び、対応する出力輝度を求める（ステップＳ１２）。例えば、階調特性データ２０ａの示す階調特性が図１０に示すものであり、入力画像データＤｉｎの値が「６４」であるとすれば、対応する出力輝度はＬ１となる。
【００４０】
次に、ＣＰＵは、駆動特性データ３０ａを参照して、ステップＳ１２で取得した出力輝度と最も近い出力輝度に対応するパルス幅を特定し、パルス幅と入力画像データＤｉｎの値を対応付けてＲＡＭに記憶する（ステップＳ１３）。例えば、駆動特性データ３０ａの示す駆動特性が図１１に示すものであり、出力輝度Ｌ１に最も近い出力輝度がＬ１’であるとすれば、パルス幅の値は「２８０」となる。この場合には、入力画像データＤｉｎの値「６４」とパルス幅の値「２８０」とが関連付けられる。
【００４１】
この後、ＣＰＵは、表示パネル６０のドライバで設定可能な個数（例えば、６４個）だけ、ステップＳ１２及Ｓ１３の処理が終了したか否かを判定し（ステップＳ１４）、総ての関連付けが終了するまでパルス幅の選択処理を繰り返す。そして、総ての関連付けが終了すると、ＣＰＵは、関連付けた入力画像データＤｉｎとパルス幅とを選択テーブルＴＢＬ３としてＲＡＭに記憶する（ステップＳ１５）。
【００４２】
このようにパルス選択部４０は、出力輝度をキーとして、出力輝度と入力画像データＤｉｎとの関係を定める階調特性と、出力輝度とパルス幅との関係を定める駆動特性とを対応付ける。そして、ＰＷＭ回路５０は、選択テーブルＴＢＬ３を参照して、入力画像データＤｉｎの値に対応したパルス幅を有する駆動信号Ｖを生成する。この結果、表示パネル６０には、画像特性と環境照度とを考慮した画像を表示させることが可能となる。
【００４３】
以上、説明したように本実施形態においては、入力画像データＤｉｎの特徴（画像特性）だけを階調特性の設定に反映させ、環境照度の情報は階調特性の設定に反映させていない。このため、階調設定の手順、およびそれを行う回路を簡素化させることができる。その結果、ソフトウェア規模や回路規模（回路面積）が小さくなる効果、および消費電力が低減できる効果が得られる。
【００４４】
また、本実施形態においては、画像特性や環境照度といった複数のパラメータによって、入力画像データＤｉｎと駆動信号Ｖとの関係を表示画像が見易くなるように調整している。この際、表示パネル６０の出力輝度をキーして両者を関連付けている。出力輝度は表示パネル６０の階調を直接表すものであるから、画像特性や環境照度を表示画像に正確に反映させることが可能となる。
【００４５】
次に、本実施形態に係る画像表示装置１００を用いた主観（官能）評価について説明する。主観評価においては、図１２に示す５種類の階調特性に対して次の評価を行った。評価１：画像を変えて（２種類）、照度を同じにして、最も好ましいと感じるもの選択する。評価２：照度を変えて（２種類）、画像を同じにして、最も好ましいと感じるものを選択する。図１３に評価１の結果を示し、図１４に評価２の結果を示す。図１３及び図１４において、評価は５個の階調設定の一対比較によって行い、選択確率を心理評価値として縦軸に、５個の階調設定を横軸にして示した。心理評価値は、値が大きいほど好ましいと判断されたことを示す。５個の階調設定については、出力輝度が大きいものが明るいものに対応する。
【００４６】
図１３から明らかなように、画像が変わるときは、好ましいと判断される階調設定が変化する。特に、今回は暗めの画像と明るめの画像を用いたため、それぞれ画像の特徴と逆になるように、それぞれ明るめの設定と暗めの設定が好ましいとして判断される。この結果は、図２から図７を参照して説明したように、画像の特徴（ここでは画像の明るさ）に応じて階調設定を変えたほうがよいことを裏付ける結果となる。
【００４７】
一方、図１４からは、照度が変わっても、好ましいと判断される階調設定はほとんど変わらないことがわかる。従来の技術では、照度によって明るめや暗めの設定を行っていたが、上述した主観評価からはそれらと反する結果が得られている。この点に関して、実際に画像を観察することによって次のような考察ができる。
【００４８】
図８に示したように、照度が変わることによってパネルの表面の輝度は変化する。ただ、人間の視覚は、表示物体の最も明るい部分（＝白の表示）に合わせて、明るさの感度調整を行う（輝度順応と呼ばれる）。このため表示パネル６０の表面輝度が変わっても、この感度調整によって、明るさが正規化された状態で認識される。結局、どの照度においても正規化された状態（輝度の絶対値の意味がなくなる状態）で画像をみることになるため、照度が変わっても、好ましいと判断される階調設定はほとんど変わらないことになる。
【００４９】
以上の主観評価の結果により、本実施形態で示したように、入力画像データＤｉｎの特徴だけを階調設定に反映させ、環境照度の情報は反映させないことの妥当性が明らかになった。
【００５０】
＜２．第２実施形態＞
次に、図１５に第２実施形態に係る画像表示装置２００のブロック図を示す。画像表示装置２００は、パルス幅−階調設定部３０及びパルス選択部４０の替わりに表示特性データ生成部７０及び変換テーブル生成部８０を用いる点、データ変換部９０を用いる点、並びに、ＰＷＭ回路５０の備える選択テーブルＴＢＬ３が固定である点を除いて、図１に示す第１実施形態の画像表示装置１００と同様に構成されている。
【００５１】
表示特性データ生成部７０は、環境照度を示し環境照度データＤＬに基づいて表示特性データ７０ａを生成する機能を有し、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭから構成される。表示特性データ７０ａは入力画像データＤｉｎと表示パネル６０の出力輝度の関係を示す。図１６に、パルス幅変調における選択パルスを固定した状態で、環境照度を変化させたときの各照度での表示特性を示す。但し、縦軸の出力輝度については０〜１に正規化してある。この図に示すように、選択パルスが同じであっても、表示パネルの表示特性は、環境照度によって変化する。これは、照度変化によって入射光の強度が変化し、それに伴って半透過反射構造の液晶セルを通過する光の性質も変化し、結果として表示パネル６０の表示特性が影響を受けるからである。
【００５２】
ＲＯＭには、表示特性テーブルＴＢＬ４が記憶されている。表示特性テーブルＴＢＬ４は、複数の表示特性を環境照度に対応付けて予め記憶している。この表示特性は、一旦、選択されたパルスを固定して用いるときの各照度におけるものである。すなわち、第１実施形態においては、選択テーブルＴＢＬ３の記憶内容が、画像特性及び環境照度によって変更されたが、第２実施形態の選択テーブルＴＢＬ３の記憶内容は固定である。そして、そのような選択テーブルＴＢＬ３を使用して画像を表示した場合の表示特性がＲＯＭに記憶されているのである。
【００５３】
ＣＰＵは、環境照度データＤＬに基づいて、ＲＯＭから表示特性を読み出す。この際、ＣＰＵは、読み出した表示特性に補間処理を施して環境照度データＤＬの示す環境照度に応じた表示特性を設定し、表示特性データ７０ａを生成する。
【００５４】
変換テーブル生成部８０は、階調特性設定部２０によって設定された階調特性と表示特性データ生成部７０によって設定された表示特性とを、表示パネル６０の出力輝度に基づいて関連付けて、入力画像データＤｉｎを出力画像データＤｏｕｔに変換するために用いる階調変換テーブルＴＢＬ５を生成する。変換テーブル生成部８０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭから構成される。
【００５５】
図１７は、変換テーブル生成部８０を構成するＣＰＵの動作を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵは、階調特性を示す階調特性データ２０ａと表示特性を示す表示特性データ７０ａとを取得する（ステップＳ２０、Ｓ２１）。次に、ＣＰＵは、階調特性においてテーブル値を設定したい入力画像データＤｉｎを選び、対応する出力輝度を求める（ステップＳ２２）。例えば、階調特性データ２０ａの示す階調特性が図１０に示すものであり、入力画像データＤｉｎの値が「６４」であるとすれば、対応する出力輝度はＬ１となる。
【００５６】
次に、ＣＰＵは、表示特性データ７０ａを参照して、ステップＳ２２で取得した出力輝度と最も近い出力輝度に対応する入力画像データＤｉｎの値を特定し、これを出力画像データＤｏｕｔの値として、ステップＳ２２の入力画像データＤｉｎの値と出力画像データＤｏｕｔの値とを対応付けてＲＡＭに記憶する（ステップＳ２３）。例えば、表示特性データ７０ａの示す表示特性が図１８に示すものであり、出力輝度Ｌ１に最も近い出力輝度がＬ１’であるとすれば、出力画像データＤｏｕｔの値「９２」となる。この場合には、入力画像データＤｉｎの値「６４」と出力画像データＤｏｕｔの値「９２」とが関連付けられる。
【００５７】
この後、ＣＰＵは、階調特性の示す総ての入力画像データＤｉｎの値について、ステップＳ２２及Ｓ２３の処理が終了したか否かを判定し（ステップＳ２４）、総ての関連付けが終了するまで変換処理を繰り返す。そして、総ての関連付けが終了すると、ＣＰＵは、関連付けた入力画像データＤｉｎと出力画像データＤｏｕｔとを階調変換テーブルＴＢＬ５としてＲＡＭに記憶する（ステップＳ２５）。この場合、ステップＳ２２で選択した入力画像データＤｉｎが階調変換テーブルＴＢＬ５のアドレス、ステップＳ２３で選択した出力画像データＤｏｕｔが階調変換テーブルＴＢＬ５のデータとなる。すなわち、設定された階調特性に基づいて入力画像データＤｉｎ→出力輝度の変換を行い、さらに設定された表示特性に基づいて出力輝度→出力画像データＤｏｕｔの変換を行っている。
【００５８】
図１９に、階調変換テーブルＴＢＬ５の記憶内容の一例を示す。階調特性のデータ（横軸）は、一旦、図１９のテーブルによる変換が行われているから、データ変換部９０が階調変換テーブルＴＢＬ５を用いて階調変換を施すことによって、図１８に示す表示特性に従った表示がなされる。このため、当初設定したとおりの階調特性として表示することが可能となる。
【００５９】
以上、説明したように本実施形態においては、画像特性や環境照度といった複数のパラメータによって、入力画像データＤｉｎと駆動信号Ｖとの関係を表示画像が見易くなるように調整している。この際、表示パネル６０の出力輝度をキーして両者を関連付けている。出力輝度は表示パネル６０の階調を直接表すものであるから、画像特性や環境照度を表示画像に正確に反映させることが可能となる。
【００６０】
また、第２実施形態は、環境照度に応じた出力輝度を調整するために表示特性データ７０ａを用いるが、表示特性データ７０ａのデータ量は駆動特性データ３０ａより少なくて済むといった利点がある。具体的には、第１実施形態では、駆動特性データ３０ａとしてドライバが出力できるパルスすべてのデータ（例えば４００個）を記憶しておく必要があるが、第２実施形態では、画像の階調数（例えば２５６個、６４個）だけを記憶しておけばよい。
【００６１】
上記の観点からみれば、記憶容量をできるだけ削減したいシステムにおいても、第２実施形態に係る画像表示装置２００は、階調設定の手順、およびそれを行う回路を簡素化させることができる。その結果、ソフトウェア規模や回路規模（回路面積）が小さくなる効果、および消費電力が低減できる効果を奏する。
【００６２】
さらに、ＬＣＤドライバによっては、電源投入時のみ（あるいはリセット時のみ）パルス幅を選択・設定するシステムを採用している場合がある。この場合に第１実施形態の構成を用いることは実用的でないが、第２実施形態の構成を用いることによって、このようなシステムでも、先に示した作用と効果を奏する。
【００６３】
＜３．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。
（１）上述した各実施形態において、表示パネル６０は、液晶パネルを一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、或いは、プラズマ発光や電子放出による蛍光、電気泳動等を用いた様々な電気光学素子を用いた電気光学装置等であってもよい。
【００６４】
（２）また、上述した各実施形態において、ＣＰＵの制御プログラムは、ＲＯＭに記憶されているが、画像表示装置が通信機能を備える場合には、インターネット等の通信網を介してダウンロードされてもよい。
【００６５】
（３）また、上述した各実施形態において、画像表示装置１００又は２００は、例えば、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、携帯電話機、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などの電子機器であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る画像表示装置１００のブロック図である。
【図２】 階調特性設定部２０を構成するＣＰＵの動作を示すフローチャートである。
【図３】 平均値が低い場合の階調特性の一例を示すグラフである。
【図４】 平均値が高い場合の階調特性の一例を示すグラフである。
【図５】 輝度変換テーブルＴＢＬ１の変換特性の一例を示すグラフである。
【図６】 平均値が低い場合の補正例の度数分布を示すグラフである。
【図７】 平均値が高い場合の補正例の度数分布を示すグラフである。
【図８】 パルス幅−階調テーブルＴＢＬ２に記憶されている駆動特性の一例を示すグラフである。
【図９】 パルス選択部４０を構成するＣＰＵの動作を示すフローチャートである。
【図１０】 階調特性データ２０ａの階調特性の一例を示すグラフである。
【図１１】 駆動特性データ３０ａの駆動特性の一例を示すグラフである。
【図１２】 主観評価に用いた５種類の階調特性を示すグラフである。
【図１３】 主観評価における評価１の結果を示すグラフである。
【図１４】 主観評価における評価２の結果を示すグラフである。
【図１５】 本発明の第２実施形態に係る画像表示装置２００のブロック図である。
【図１６】 選択パルスを固定した状態で環境照度を変化させたときの各照度での表示特性を示すグラフである。
【図１７】 変換テーブル生成部８０を構成するＣＰＵの動作を示すフローチャートである。
【図１８】 表示特性データ７０ａの表示特性の一例を示すグラフである。
【図１９】 階調変換テーブルＴＢＬ５の記憶内容の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…画像データ解析部
２０…階調特性設定部
３０…階調設定部
４０…パルス選択部
６０…表示パネル
７０…表示特性データ生成部
８０…変換テーブル生成部
９０…データ変換部
１００，２００…画像表示装置
Ｄｉｎ…入力画像データ
ＤＬ…環境照度データ
Ｄｏｕｔ…出力画像データ
ＴＢＬ３…選択テーブル（駆動テーブル）
ＴＢＬ５…階調変換テーブル
Ｖ…駆動信号

Claims (18)

1. 駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部を備えた画像表示装置において、
   入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する階調特性設定部と、
   前記表示部の出力輝度と前記駆動信号との関係を定める駆動特性を環境照度に基づいて設定する駆動特性設定部と
   設定された前記階調特性と設定された前記駆動特性とを前記表示部の出力輝度に基づいて対応付けて、前記入力画像データと前記駆動信号との関係を指定する駆動テーブルを生成するテーブル生成部と、
   前記駆動テーブルを参照して、前記入力画像データから前記駆動信号を生成する駆動部と
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 入力画像データの画像特性を解析して解析結果を出力する解析手段を備え、前記階調特性設定部は前記解析結果に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記駆動特性設定部は、前記環境照度に対応付けて複数の前記駆動特性を記憶する照度記憶部を備え、前記照度記憶部の記憶内容を参照して、前記環境照度に応じた前記駆動特性を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記駆動信号はパルス幅変調された信号であり、
   前記駆動テーブルには、前記入力画像データと前記駆動信号のパルス幅を指定する選択パルスとの関係が記憶されており、
   前記駆動部は、前記駆動テーブルを参照して、前記入力画像データに対応する前記選択パルスを特定し、特定した選択パルスに基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記駆動テーブルは、前記表示部で表示する階調数だけ、前記選択パルスと前記入力画像データとの関係を記憶することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記階調特性は、前記入力画像データの各データ値と前記出力輝度を示す各データ値を対応付けたものであり、
   前記駆動特性は、前記選択パルスと前記出力輝度を示す各データ値とを対応付けたものであり、
   前記テーブル生成部は、
   ある入力画像データ値を特定し、
   設定された前記階調特性を参照して、前記入力画像データ値に対応する出力輝度データ値を特定し、
   設定された前記駆動特性を参照して、特定した出力輝度データ値に最も近い前記駆動特性の出力輝度データ値を特定し、当該出力輝度データ値に対応する前記選択パルスを特定し、
   特定された入力画像データ値と特定された前記選択パルスを記録し、
   前記入力画像データ値を特定から前記選択パルスを記録するまでの処理を、前記表示部で表示する階調数だけ繰り返して、前記表示部で表示する階調数の選択パルスだけ前記入力画像データとの関係を前記駆動テーブルに記録する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部を備えた画像表示装置において、
   入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する階調特性設定部と、
   環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める表示特性を設定する表示特性設定部と、
   設定された前記階調特性と設定された前記表示特性とを、前記表示部の出力輝度に基づいて関連付けて、前記入力画像データのデータ値を変換するための階調変換テーブルを生成するテーブル生成部と、
   前記階調変換テーブルを参照して、前記入力画像データを出力画像データに変換するデータ変換部と、
   前記出力画像データに基づいて前記駆動信号を生成する駆動部と
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
8. 前記表示特性設定部は、前記環境照度に対応付けて複数の前記表示特性を記憶する照度記憶部を備え、前記照度記憶部の記憶内容を参照して、前記環境照度に応じた前記表示特性を設定することを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記駆動信号はパルス幅変調された信号であり、
   前記駆動部は、前記出力画像データのデータ値と前記表示部で表示させる階調数と同じ数の選択パルスとを対応付けて記憶する選択テーブルを備え、前記選択テーブルを参照して特定した前記選択パルスに基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像表示装置。
10. 前記表示特性は、前記出力輝度の各データ値と前記入力画像データの各データ値とを前記入力画像データの階調数だけ対応付けたものであることを特徴とする請求項７乃至９のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 前記階調特性は、前記入力画像データの各データ値と前記出力輝度を示す各データ値を対応付けたものであり、
    前記テーブル生成部は、
    ある入力画像データ値を特定し、
    設定された前記階調特性を参照して、前記入力画像データ値に対応する出力輝度データ値を特定し、
    設定された前記表示特性を参照して、特定した出力輝度データ値に最も近い前記表示特性の出力輝度データ値を特定し、当該出力輝度データ値に対応する前記入力画像データ値を出力画像データ値として特定し、
    特定された入力画像データ値と特定された出力画像データ値を記録し、
    前記入力画像データ値を特定から前記出力画像データ値を記録するまでの処理を繰り返して、前記階調変換テーブルを生成する
    ことを特徴とする請求項７乃至１０のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
12. 前記階調特性設定部は、前記入力画像データを解析して画像特性を示す解析情報を生成する画像解析部を備え、前記解析情報に基づいて前記階調特性を設定することを特徴とする請求項７乃至１１のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
13. 前記環境照度は、外光の照度、又はバックライトの照度のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
14. 前記表示部は、半透過反射型の電気光学パネルであることを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
15. 駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部とコンピュータを備えた画像表示装置の制御方法において、
    前記コンピュータが、
    入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定し、
    環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記駆動信号との関係を定める駆動特性を設定し、
    前記表示部の出力輝度に基づいて、設定された前記階調特性と設定された前記駆動特性とを対応付けて、前記入力画像データと前記駆動信号との関係を指定する駆動テーブルを生成し、
    前記駆動テーブルを参照して、前記入力画像データから前記駆動信号を生成する
    ことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
16. 駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部とコンピュータを備えた画像表示装置の制御方法において、
    前記コンピュータが、
    入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定し、
    環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める表示特性を設定し、
    設定された前記階調特性と設定された前記表示特性とを、前記表示部の出力輝度に基づいて関連付けて、前記入力画像データのデータ値を変換するための階調変換テーブルを生成し、
    前記階調変換テーブルを参照して、前記入力画像データを出力画像データに変換し、
    前記出力画像データに基づいて前記駆動信号を生成する
    ことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
17. 駆動テーブルを参照して、入力画像データから駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部とを備え、コンピュータを用いて構成される画像表示装置の制御プログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する手段、
    環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記駆動信号との関係を定める駆動特性を設定する手段、
    前記表示部の出力輝度に基づいて、設定された前記階調特性と設定された前記駆動特性とを対応付けて、前記入力画像データと前記駆動信号との関係を指定する駆動テーブルを生成する手段
    として機能させるための画像表示装置の制御プログラム。
18. 階調変換テーブルを参照して、入力画像データを出力画像データに変換するデータ変換部と、前記出力画像データに基づいて駆動信号を生成する駆動部と、前記駆動信号によって駆動され画像を表示する表示部とを備え、コンピュータを用いて構成される画像表示装置の制御プログラムであって、
    前記コンピュータを、
    入力画像データの画像特性に基づいて、前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める階調特性を設定する手段、
    環境照度に基づいて前記表示部の出力輝度と前記入力画像データとの関係を定める表示特性を設定する手段、
    設定された前記階調特性と設定された前記表示特性とを、前記表示部の出力輝度に基づいて関連付けて、前記入力画像データのデータ値を変換するための階調変換テーブルを生成する手段、
    として機能させるための画像表示装置の制御プログラム。

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