JP4818351B2 - 画像処理装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
図1に、本発明の第1の実施形態による画像処理装置を含む画像表示装置を示す。画像処理装置は光源輝度算出部11、光源輝度分布算出部13、階調変換部12、光源輝度補正部14及び制御部15を有し、画像表示部20の制御を行う。
光源輝度算出部11では、バックライト23の各光源22の輝度(以下、光源輝度という)102を算出する。本実施形態では、バックライト23の各光源22に対応付けて入力画像101が複数の領域に仮想的に分割され、光源輝度算出部11では入力画像101の各分割領域の情報を用いて光源輝度102を算出する。例えば、図2に示すような、光源22が水平方向に5つ、垂直方向に4つ設置された構造のバックライト23においては、入力画像101を各光源22に対応するように破線で示す5×4の領域に分割し、これらの分割領域毎に入力画像101の最大階調を算出する。
光源輝度分布算出部13では、以下のように各光源22の光源輝度102に基づいてバックライト23の全体輝度分布103を算出する。
階調変換部12では、光源輝度分布算出部13により算出されたバックライト23の全体輝度分布103に基づき、入力画像101の各画素の階調値を変換して変換画像104を生成する。
制御部15では、液晶パネル21への変換画像104の書き込みタイミングと、バックライト23に対して複数の光源22毎の補正光源輝度105を適用するタイミングの制御を行う。
画像表示部20では、制御部15より出力される複合画像信号106を液晶パネル21(光変調素子)に書き込み、同じく制御部15より出力される光源22毎の光源輝度制御信号107に基づいてバックライト23を点灯させることで、入力画像101の表示を行う。なお、上述の通り本実施形態では、バックライト23の光源22としてLEDを用いる。
本発明の第2の実施形態による画像処理装置の基本的な構成は、第1の実施形態と同様であるが、制御部15から出力される光源輝度制御信号107の構成が異なっている。以下、図9〜図14を用いて第2の実施形態による光源輝度制御信号107の構成について詳細に説明する。その他の構成については、第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
第2の実施形態による光源輝度制御信号107は、入力画像101の1フレーム期間内に発光期間と非発光期間が設定され、光源22の列毎に、すなわち画面垂直方向において発光期間と非発光期間の開始タイミングが異なっている。
図15に、本発明の第2の実施形態による画像処理装置を含む画像表示装置を示す。第3の実施形態の画像処理装置の基本的な構成は、図1に示した第1の実施形態と同様である。第3の実施形態では、画像表示部20に照度センサ24を備え、光源輝度補正部14において光源輝度算出部11により算出される光源輝度102と照度センサ24からの照度信号108に基づいて補正光源輝度105を算出する。以下、第3の実施形態における光源輝度補正部14について詳細に説明する。その他の構成については、第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する
(光源輝度補正部14)
第3の実施形態において、光源輝度補正部14には光源輝度算出部11からの光源輝度102に加えて、画像表示部20に設置された照度センサ24からの照度信号108が入力される。照度信号108は視聴環境、すなわち画像表示装置が設置された室内などの環境の照度を表している。光源輝度補正部14では、光源輝度102と照度信号108に基づいて補正光源輝度105を算出する。
12・・・階調変換部
13・・・光源輝度分布算出部
14・・・光源輝度補正部
15・・・制御部
20・・・画像表示部
21・・・液晶パネル(光変調素子)
22・・・光源
23・・・バックライト(光源ユニット)
24・・・照度センサ
101・・・入力画像
102・・・光源輝度
103・・・全体輝度分布
104・・・変換画像
105・・・補正光源輝度
106・・・複合画像信号
107・・・光源輝度制御信号
108・・・照度信号
211・・・輝度分布取得部
212・・・ルックアップテーブル
213・・・輝度分布合成部
311・・・補正係数算出部
312・・・ルックアップテーブル
313・・・補正係数乗算部
321,322・・・ルックアップテーブル
Claims (12)
- 複数の光源毎に輝度制御信号に従って輝度変調可能な光源ユニットと、画像信号に従って前記光源ユニットからの光を変調する光変調素子とを有する画像表示装置のための画像処理装置であって、
入力画像の前記複数の光源毎に対応付けられた分割領域の階調値の情報を用いて前記複数の光源毎の光源輝度を算出する光源輝度算出部と、
前記光源毎の前記光源輝度の分布を表す個別輝度分布を複数合成して前記光源ユニットの全体輝度分布を算出する光源輝度分布算出部と、
前記全体輝度分布に基づいて前記入力画像の階調を前記入力画像の画素毎に変換して変換画像を得る階調変換部と、
前記複数の光源輝度の平均値または和を代表値として算出し、該算出した代表値が大きいほど小さい値となる補正係数を算出する補正係数算出部を含み、前記光源輝度に前記補正係数を乗じることにより前記光源輝度を補正して補正光源輝度を求める光源輝度補正部と、
前記変換画像に基づいて前記画像信号を生成し、前記補正光源輝度に基づいて前記輝度制御信号を生成する制御部と、
を備える画像処理装置。 - 前記光変調素子は、前記画像信号がフレーム単位で書き込まれることにより前記光源ユニットからの光を変調するように構成され、
前記制御部は、前記光変調素子への現フレームの画像信号の書き込み開始タイミングと前記光変調素子への次フレームの画像信号の書き込み開始タイミングとの間の期間に前記光源ユニットの複数の光源毎に非発光期間及び発光期間が順次配置され、前記非発光期間と前記発光期間との比率を変更することにより前記光源ユニットの複数の光源毎の明るさを制御するように、前記輝度制御信号が構成されることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記制御部は、前記光変調素子への現フレームの画像信号の書き込み開始タイミングと前記光変調素子への次フレームの画像信号の書き込み開始タイミングとの間の期間に第1発光制御期間及び第2発光制御期間を順次配置し、
前記補正光源輝度が所定の閾値より小さい場合は、前記第1発光制御期間を分割した複数のサブ制御期間に配置した前記光源ユニットの複数の光源毎の発光期間と非発光期間との比率を変更することで前記光源ユニットの複数の光源毎の明るさを制御し、
前記補正光源輝度が当該閾値以上の場合は、前記第1発光制御期間を全て前記光源ユニットの光源の発光期間とし、前記第2発光制御期間に順次配置した、前記光源ユニットの複数の光源毎の非発光期間と発光期間との比率を変更することにより前記光源ユニットの複数の光源毎の明るさを制御するように、前記輝度制御信号が構成されることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。 - 前記光源輝度算出部は、前記分割領域毎に前記入力画像の最大階調を求め、該分割領域毎の最大階調を前記入力画像が取り得る最大階調で除してガンマ値で補正することにより前記光源輝度を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記階調変換部は、前記全体輝度分布から前記入力画像の各画素位置に対応する画素対応光源輝度を求め、該画素対応光源輝度と前記入力画像の前記各画素位置の階調値から前記変換画像の前記各画素位置に対応する階調値を求めることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記光源輝度補正部は、前記代表値と前記補正係数とを対応付けて記憶保持したルックアップテーブルを有し、
前記補正係数算出部は、前記複数の光源輝度から前記代表値を算出し、該算出した代表値により前記ルックアップテーブルを参照して前記補正係数を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記補正係数算出部は、前記代表値が所定の閾値未満の領域では一定の第1の値を持ち、前記代表値が前記閾値以上の大きい領域では前記代表値の増加につれて徐々に小さい値となり、最終的に前記第1の値より小さい一定の第2の値を持つように、前記補正係数を算出することを特徴とする請求項1または6のいずれか1項記載の画像処理装置。
- 前記補正係数算出部は、前記光源ユニットの消費電力が、前記代表値が最大値のときの消費電力以下となるように前記補正係数を算出することを特徴とする請求項1、6または7のいずれか1項記載の画像処理装置。
- 前記画像表示装置の視聴環境の照度を検出する照度センサをさらに備え、
前記補正係数算出部は、前記代表値が大きいほど小さく、かつ前記照度が小さいほど小さい値を持つように前記補正係数を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記画像表示装置の視聴環境の照度を検出する照度センサをさらに備え、
前記補正係数算出部は、前記代表値が大きいほど小さく、かつ前記照度が小さいほど小さい値を持つ第1光源輝度補正係数と、前記複数の光源毎に前記光源輝度が大きいほど小さく、かつ前記照度が小さいほど小さい値を持つ第2光源輝度補正係数を算出し、前記第1光源輝度補正係数と前記第2光源輝度補正係数とを乗算して前記代表値が大きいほど小さい値となる補正係数を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記補正係数算出部は、前記代表値の前記入力画像の1フレーム期間にわたる代表値が大きいほど小さい値となるように前記補正係数を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 複数の光源毎に輝度制御信号に従って輝度変調可能な光源ユニット及び画像信号に従って前記光源ユニットからの光を変調する光変調素子を含む画像表示部と、
入力画像の前記複数の光源毎に対応付けられた分割領域の階調値の情報を用いて前記複数の光源毎の光源輝度を算出する光源輝度算出部と、
前記光源毎の前記光源輝度の分布を表す個別輝度分布を複数合成して前記光源ユニットの全体輝度分布を算出する光源輝度分布算出部と、
前記全体輝度分布に基づいて前記入力画像の階調を前記入力画像の画素毎に変換して変換画像を得る階調変換部と、
前記複数の光源輝度の平均値または和を代表値として算出し、該算出した代表値が大きいほど小さい値となる補正係数を算出する補正係数算出部を含み、前記光源輝度に前記補正係数を乗じることにより前記光源輝度を補正して補正光源輝度を求める光源輝度補正部と、
前記変換画像に基づいて前記画像信号を生成し、前記補正光源輝度に基づいて前記輝度制御信号を生成する制御部と、
を備える画像表示装置。
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