JP5343976B2 - 表示制御装置、表示装置および表示制御プログラム - Google Patents

Description

この発明は、表示制御装置、表示装置および表示制御プログラムに関し、特に、コントラストの高い画像表示を低コストで実現することができる表示制御装置、表示装置および表示制御プログラムに関する。

液晶表示装置は、光の透過状態を変更可能な光制御部（液晶パネル）と、光制御部の裏面に光を供給する光源（バックライト）とを有する。液晶表示装置は、光源を点灯させ、表示内容に応じて光制御部の光の透過状況を制御することにより、任意の画像を表示することができる。

液晶表示装置は、表示する画像に黒が含まれている場合、光制御部の該当部分の光透過率を最小に制御するが、光制御部は光源から供給される光を完全には遮断できない。このため、液晶表示装置は、黒の輝度を十分に下げることができず、表示されるコントラストが低下するという問題があった。

この問題を解決するため、特許文献１には、表示する画像に合わせて光源が発する光の強度を動的に制御する技術が開示されている。この技術は、表示する画像に黒が含まれている場合、該当部分に供給する光の強度を下げることにより、光制御部を透過する光の量を減少させ、黒の輝度を低下させる。

特開２００５−２５８４０３号公報

しかしながら、特許文献１で開示されている技術は、光制御部の背面に多数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を格子状に配置し、表示する画像に合わせてそれぞれのＬＥＤを制御するものであるため、実現するために高いコストがかかるという問題があった。多数のＬＥＤが必要であるために部品コストがかかる上に、ＬＥＤの境界部分に輝度ムラ等が生じないように組み立て精度を高くする必要があり、組み立てコストもかかるためである。

開示の技術は、コントラストの高い画像表示を低コストで実現することができる表示制御装置、表示装置および表示制御プログラムを提供することを目的とする。

本願の開示する表示制御装置は、一つの態様において、画素ごとに光透過率もしくは反射率を変更させる光制御部と、前記光制御部の少なくとも１つの辺に沿って配列され、前記光制御部へ光を照射する複数の光源とを制御する表示制御装置であって、前回表示された画像に対する各光源の発光強度に基づいて、次に表示される画像に対する各光源の発光強度の初期値を設定する光源強度初期設定部と、予め記憶された各光源の発光パターンデータに基づいて、各光源が前記光源強度初期設定部により設定された初期値の発光強度で点灯した場合の発光分布を算出する発光分布算出部と、前記発光分布算出部によって算出された発光分布の輝度と、表示対象の画像の輝度とを当該表示対象の画像の所定の箇所において比較する輝度比較部と、前記輝度比較部の比較結果に基づいて各光源の発光強度の調整量を決定する調整量決定部と、各光源が前記調整量決定部により決定された調整量に応じた強度で発光するように制御する光源強度制御部と、前記調整量決定部により決定された調整量に応じて前記表示対象の画像の画素を補正する画像補正部とを備え、前記発光分布算出部は、前記調整量決定部が調整量を決定した場合には、当該調整量に応じた発光強度で点灯した場合の発光分布を算出し、前記輝度比較部は、当該算出された発光分布の輝度と前記表示対象の画像の輝度との比較を前記所定の箇所とは異なる箇所において行う。

この態様によれば、各光源の発光パターンを合成した発光分布と、表示対象の画像とを比較して、各光源の発光強度を決定することとしたので、比較的少数の光源が発光パターンが重なるように配置されている安価な表示装置においても、画像中の黒い部分への光の供給量を動的に下げて、コントラストを向上させることができる。

なお、本願の開示する表示制御装置の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも上述した課題を解決するために有効である。

本願の開示する表示制御装置、表示装置および表示制御プログラムの一つの態様によれば、コントラストの高い画像表示を低コストで実現することができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 図２−１は、光源の発光パターンの形状の一例を示す図である。 図２−２は、光源の発光パターンの形状の一例を示す図である。 図２−３は、光源の発光パターンの形状の一例を示す図である。 図３は、補正パターンデータの一例を示す図である。 図４は、光源強度調整部の構成を示すブロック図である。 図５−１は、領域分割の一例を示す図である。 図５−２は、領域分割の一例を示す図である。 図５−３は、領域分割の一例を示す図である。 図６は、発光パターンの一例を示す図である。 図７は、発光パターンを３次元グラフに表した図である。 図８は、発光パターンと画像の比較例を示す図である。 図９は、光源強度調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、下げ幅調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１１は、上げ幅調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１２は、光量が最も不足している部分に最も近い光源選択するための領域分割の一例を示す図である。 図１３は、表示制御プログラムを実行するコンピュータを示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 表示装置
１０ 光制御部
１１ａ〜１１ｎ 光源
１２ａ〜１２ｎ ドライバ
２０ 表示制御装置
２１ 画像入力部
２２ 縮小画像生成部
２３ 縮小画像補正部
２４ 光源強度調整部
２４１ 光源強度初期設定部
２４２ 領域分割部
２４３ 発光分布算出部
２４４ 輝度比較部
２４５ 調整対象選択部
２４６ 調整量決定部
２５ 光源強度制御部
２６ 画像補正部
２７ 透過率制御部
３０ 不揮発性メモリ
３１ 補正パターンデータ
３２ 発光パターンデータ
１０００ コンピュータ
１０１０ ＣＰＵ
１０２０ 入力装置
１０３０ モニタ
１０４０ 媒体読取り装置
１０５０ ネットワークインターフェース装置
１０６０ ＲＡＭ
１０６１ 表示制御プロセス
１０７０ ハードディスク装置
１０７１ 表示制御プログラム
１０７２ 表示制御用データ
１０８０ バス

以下に添付図面を参照して、本願の開示する表示制御装置、表示装置および表示制御プログラムの実施の形態を説明する。なお、以下の実施例では、透過型の液晶表示装置を例示して説明を行うが、本願の開示する技術は、反射型の液晶表示装置等の他の方式の表示装置にも適用することができる。

まず、本実施例に係る表示装置１の構成について説明する。図１は、本実施例に係る表示装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、表示装置１は、光制御部１０と、光源１１ａ〜１１ｎと、ドライバ１２ａ〜１２ｎと、表示制御装置２０と、不揮発性メモリ３０とを有する。

光制御部１０は、例えば、液晶パネルであり、画素ごとに光の透過率を変化させる。光源１１ａ〜１１ｎは、例えば、ＬＥＤであり、光制御部１０に対して裏面から光を供給する。表示装置１においては、光源１１ａ〜１１ｎは、光制御部１０の裏面に格子状に配置されるのではなく、光制御部１０の辺の１つ（図１の例では下側の辺）に沿って一列に配置される。このように光源１１を一列に配置すれば、光源１１の数を減少させ、部品コストを低下させることができる。

ここで、本実施例に係る表示制御方法の概要について説明する。本実施例に係る表示制御方法は、表示装置１のように光源１１が一列に配置された表示装置において、表示される画像のコントラストの向上を実現する。

図２−１は、光制御部１０の左端に配置された光源１１ａの発光パターンを示す図であり、図２−２は、光源１１ａの右隣に配置された光源１１ｂの発光パターンを示す図であり、図２−３は、光制御部１０の右端に配置された光源１１ｎの発光パターンを示す図である。これらの図が示すように、光源１１の発光パターンは、光源１１から遠くなるほど広くなる形状をしており、光源１１は、発光パターンが他の光源１１の発光パターンと重なるように配置される。

このように広範囲に広がる発光パターンをもつ光源１１を、発光パターンが重なるように配置すれば、個々の光源１１の発光パターンの境界を識別しにくくなる。このため、光源１１を一列に配置すれば、組み立て精度不足や各光源１１の光量にばらつきがあっても、輝度ムラ等により画像が不自然に表示させることが生じにくい。したがって、光源１１を一列に配置することは、組み立てコストを削減するためにも有利である。

このように、本実施例に係る表示装置１は、部品コストおよび組み立てコストを低減することができ、例えば、携帯電話や車載器のモニタのようにコストの制約が大きい用途に適している。このような機器は、使用できる電力に制限があるため、コントラスト向上のために光源１１の発光強度を低下させることは、省電力のためにも好ましい。

しかしながら、表示装置１では、表示される画像のコントラストを向上させるために、上記の特許文献１の技術を利用することはできない。特許文献１に開示されている技術は、格子状に配置されたＬＥＤとその上部の光制御部の矩形領域とを対応付け、各矩形領域に表示される画像の輝度分布を算出して、対応するＬＥＤの光量を制御するものである。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、各矩形領域が対応するＬＥＤのみから光を供給されることを前提としており、表示装置１のように各光源１１の発光パターンが重なりを有することを考慮していないためである。

そこで、表示装置１は、以下のような制御を行って、コントラストの向上を実現する。まず、表示装置１は、各光源１１の発光強度を所定の値に設定する。続いて、表示装置１は、その発光強度における各光源１１の発光パターンに基づいて発光分布を算出し、表示対象の画像と比較する。そして、比較結果に基づいて、発光強度が超過もしくは不足している光源１１があれば、その光源１１の発光強度を調整する。

そして、表示装置１は、調整後の発光強度における発光分布を再計算し、表示対象の画像と比較する。そして、比較結果に基づいて、発光強度が超過もしくは不足している光源１１があれば、その光源１１の発光強度を調整する。このように発光分布と表示対象の画像の比較を繰り返しながら、光源１１の発光強度を調整することにより、発光パターンが重なりを有する場合でも、表示対象の画像の黒い部分に供給する光量を減少させ、コントラストを向上させることができる。

図１の説明に戻って、ドライバ１２ａ〜１２ｎは、それぞれ、表示制御装置２０から指示された制御量に基づいて、光源１１ａ〜１１ｎを駆動する。なお、図１に示した例では、光源１１とドライバ１２が１対１で設けられているが、１つのドライバ１２が複数の光源１１を駆動する構成としてもよい。

表示制御装置２０は、光制御部１０およびドライバ１２ａ〜１２ｎを制御する制御回路であり、画像入力部２１と、縮小画像生成部２２と、縮小画像補正部２３と、光源強度調整部２４と、光源強度制御部２５と、画像補正部２６と、透過率制御部２７とを有する。

画像入力部２１は、表示対象の画像の入力を受け付け、一時的に記憶する。縮小画像生成部２２は、画像入力部２１において受け付けられた画像の縮小画像を生成する。例えば、縮小画像生成部２２は、画像入力部２１において受け付けられた入力画像のサイズが８００×４００の場合に、２００×１００の縮小画像を生成する。

このように、画素数を１／１６に縮小する場合、画像全体が４×４のサイズの矩形に分割され、矩形内の各画素のＲとＧとＢの最大値が求められる。そして、矩形ごとに求められたＲとＧとＢの最大値を組み合わせた値が、対応する縮小画像の画素値とされる。このように輝度が減少しないように縮小画像を生成することにより、発光強度調整処理において光源１１の発光強度を低下させ過ぎて、入力画像の特定の画素を十分に明るく表示できない事態が発生することを防止できる。

なお、縮小画像を生成するのは、光源１１の発光分布と比較する対象として、画像入力部２１において受け付けられた入力画像は詳細過ぎて、比較処理の負荷が増大するためである。したがって、表示制御装置２０が十分に高い処理能力をもつ場合や、入力画像のサイズが十分に小さい場合は、縮小画像を生成せずに、入力画像をそのまま用いて以降の処理を実行することとしてもよい。また、縮小画像を生成する方式として、上記のようにＲとＧとＢの最大値を保持する方式以外に、バイリニア法等の補間方法を組み合わせた他の方式を用いてもよい。

縮小画像補正部２３は、縮小画像生成部２２によって生成された縮小画像の補正を行う。ここで、縮小画像補正部２３が実行する補正処理について説明する。図２−１〜２−３に示した通り、各光源１１の発光パターンは、光源１１から遠くなるほど広くなる形状をしている。このため、光制御部１０の光源１１から遠い方の辺付近の画素は、ほぼ全ての光源１１から光を供給されることになる。

このことは、表示対象の画像の光源１１から遠い方の辺付近に、ＲＧＢのいずれか１つでも輝度がきわめて高い画素があると、光源１１の発光強度を低下させることが困難となることを意味する。いずれかの光源１１の発光強度を低下させれば、発光分布において光源１１から遠い側の光量が不足する状態となり、光源１１の発光強度を低下させる余地がなくなるためである。

そこで、縮小画像補正部２３は、輝度のピークを下げるための補正を行う。輝度のピークを下げれば、いずれかの光源１１の発光強度を低下させる余地ができ、コントラストの向上と省電力が実現される。ただし、輝度のピークを下げ過ぎると、表示される画像が不自然なものとなるため、輝度のピークの下げ幅は、画像表示に求められる品質や実現すべき省電力の大きさ等に応じて適宜設定される。

縮小画像補正部２３による縮小画像の補正処理は、具体的には、以下のように実行される。縮小画像補正部２３は、まず、縮小画像を縦方向に４つ、横方向に８つの計３２個の領域に分割し、それぞれの領域に含まれる画素のＲとＧとＢの最大値を求める。

そして、縮小画像補正部２３は、Ｒ、ＧもしくはＢの最大値が所定の閾値（例えば、ＲとＧとＢがそれぞれ０〜２５５の値をとる場合、２５５×０．９≒２３０）よりも大きい領域を選択する。そして、縮小画像補正部２３は、選択した領域が存在する位置に応じて、不揮発性メモリ３０に記憶されている補正パターンデータ３１に基づいて縮小画像を補正する。

例えば、補正パターンデータ３１が、図３のように設定されている場合、選択した領域が、最上段の右側２つのいずれかのみであれば、「右上」の補正量を取得して、縮小画像の左上の画素のＲとＧとＢに「１．０」を乗じ、右上の画素のＲとＧとＢに「０．９」を乗じ、左下の画素のＲとＧとＢに「１．０」を乗じ、右下の画素のＲとＧとＢに「１．０」を乗じる。そして、縮小画像のその他の画素には、位置に応じて四隅の補正量を線形補完した値を乗じる。このように補正することにより、縮小画像の右上に存在する輝度のピークを低減させることができる。

また、選択した領域が、最下段の左側２つのいずれかのみであれば、「左下」の補正量を取得して、縮小画像の左上の画素のＲとＧとＢに「１．０」を乗じ、右上の画素のＲとＧとＢに「１．０」を乗じ、左下の画素のＲとＧとＢに「０．８５」を乗じ、右下の画素のＲとＧとＢに「１．０」を乗じる。そして、縮小画像のその他の画素には、位置に応じて四隅の補正量を線形補完した値を乗じる。このように補正することにより、縮小画像の左下に存在する輝度のピークを低減させることができる。

同様に、選択した領域が、最上段の左側２つのいずれかのみであれば、「左上」の補正量を取得して補正を行い、選択した領域が、最上段に分散していれば、「上」の補正量を取得して補正を行う。また、選択した領域が、最下段の右側２つのいずれかのみであれば、「右下」の補正量を取得して補正を行い、選択した領域が、最下段に分散していれば、「下」の補正量を取得して補正を行う。また、選択した領域が、右側２列に分散していれば、「右」の補正量を取得して補正を行い、選択した領域が、左側２列に分散していれば、「左」の補正量を取得して補正を行い、上記のいずれにも該当しないときは、「その他」の補正量を取得して補正を行う。

ここで、図３に示した補正パターンデータ３１において、選択した領域が「右下」に存在する場合と「左下」に存在する場合に補正量が小さく設定されているのは、画像の下側、すなわち、光源１１に近い側では、画像の内容に応じた光源の強度調整を、局所的に効果的に実施し易いためである。

既に説明したように、光制御部１０の光源１１から遠い側の各画素に供給される光は、多数の光源１１が発する光が合成されたものである。縮小画像補正部２３が補正を行うことによって、画像の一部の画素レベルが高いために、暗い部分があっても光源１１を減光させることができない、という状況を回避することが可能になる。光制御部１０の光源１１から遠い側の画素に供給される光量を下げようとした場合、仮に、遠い側の画素の画像の一部の画素レベルのピークを９０％に抑えたとしても、多数の光源１１が発する光が合成されるため、平均的には、９０％に若干の上積みをした程度の減光しかできない。

一方、光制御部１０の光源１１から近い側の各画素に供給される光は、１ないし少数の光源１１が発する光が合成されたものである。このため、光制御部１０の光源１１から近い側の画素に供給される光量を下げる場合、仮に、画素のレベルのピークを９０％に抑えれば、局所的には、光源１１を大きく減光でき、平均的な効果を大きくとることができる。

なお、縮小画像補正部２３による補正処理について上記の説明で示した画像分割は一例であり、縮小画像をどのように分割してもよい。また、上記のように、輝度のピークが存在する位置に応じて補正を行うのではなく、全ての画素のＲとＧとＢに０．９を乗じるというように簡便な方式で縮小画像を補正することとしてもよい。

光源強度調整部２４は、不揮発性メモリ３０に記憶されている発光パターンデータ３２に基づいて、補正後の縮小画像を表示するために過不足がないように各光源１１の発光強度を調整する。光源強度調整部２４のより詳細な構成および処理内容については後述する。

光源強度制御部２５は、光源強度調整部２４の調整結果に応じた制御量を各ドライバ１２へ与え、各光源１１が光源強度調整部２４の調整結果に応じた強度で発光するように制御する。

画像補正部２６は、光源強度調整部２４の調整結果に従って各光源１１が供給する光量で適切に表示されるように、画像入力部２１で受け付けられた入力画像を補正する。具体的には、まず、画像補正部２６は、縮小画像補正部２３が縮小画像に加えた補正と同様の補正を入力画像に加える。この補正処理においては、入力画像中の各画素が、縮小画像中の対応する画素と同様に補正される。

続いて、画像補正部２６は、光源強度調整部２４の調整に基づいて光制御部１０の各画素に供給される光量が変化する割合に基づいて、入力画像の各画素を補正する。具体的には、輝度と画素値には、
輝度∝（画素値＾２．２） ・・・（１）
という比例関係がある設定が広く用いられているため、画像補正部２６は、以下の式（２）を用いて補正後の画素値を算出する。

補正後の画素値＝補正前の画素値×（１／減光率）＾（１／２．２） ・・・（２）

透過率制御部２７は、画像補正部２６によって補正された入力画像の各画素に基づいて、光制御部１０の各画素の透過率を制御する。

不揮発性メモリ３０は、例えば、フラッシュメモリであり、補正パターンデータ３１や発光パターンデータ３２のように表示制御装置の動作に必要な各種情報を記憶する。

次に、図１に示した光源強度調整部２４のより詳細な構成について説明する。図４は、光源強度調整部２４の構成を示すブロック図である。図４に示すように、光源強度調整部２４は、光源強度初期設定部２４１と、領域分割部２４２と、発光分布算出部２４３と、輝度比較部２４４と、調整対象選択部２４５と、調整量決定部２４６とを有する。

光源強度初期設定部２４１は、入力画像ごとに各光源１１の発光強度の初期値を決定する。具体的には、光源強度初期設定部２４１は、前回表示された入力画像に対して決定した各光源１１の発光強度を、次に入力された入力画像に対する各光源１１の発光強度の初期値とする。一般に、前後して入力される入力画像は類似することが多いため、このように前回の調整結果を初期値とすることにより、調整量が少なくなり、調整を早く完了させることができる。また、前回と同様の調整結果となることが期待されるため、入力画像ごとに調整内容が変動して、光制御部１０での表示にフリッカ等が発生することを防止することができる。

なお、各光源１１の発光強度をできるだけ低下させたい場合は、各光源１１の発光強度の初期値を、前回表示された入力画像に対して決定した各光源１１の発光強度よりも所定量だけ低く設定してもよい。このように設定すれば、後述する光源強度調整処理によって、各光源１１の発光強度が、縮小画像を表示するために必要な最小値に設定される。また、処理を簡易に行いたい場合は、各光源１１の発光強度の初期値を、最大値の９０％程度に一律に設定してもよい。

領域分割部２４２は、縮小画像を、照射方向と垂直な直線によって複数の領域に分割する。ここでいう照射方向とは、縮小画像に対応する入力画像が光制御部１０上に表示される場合に、光源１１の光が入射する方向である。領域分割部２４２による縮小画像の領域分割の一例を図５−１に示す。図５−１に示す例では、縮小画像は、同一の大きさの領域４０ａ〜４０ｒに分割されている。

例えば、各光源１１が光制御部１０の下辺側に一列に並んでいる場合は、照射方向が画像の上下方向、照射方向と垂直な直線は画像の左右方向に相当する。その場合で図５―１のように複数の領域に分割する際の分割幅は、例えば、３２乃至６４ラインにすることが考えられる。もちろん、１ラインごとに分割しても構わないが、ある程度のライン数を有する分割幅にした方が、計算効率が良い。

光源強度調整部２４は、こうして分割された領域を、照射方向に最も近い領域（図５−１の例では領域４０ａ）から順に調整目標として選択し、光源１１の発光分布の該当部分の比較を行い、各光源１１の発光強度を調整していく。これは、既に説明したように、光源１１から近い位置の画素は１ないし少数の光源１１からしか光の供給を受けないため、どの光源１１の発光強度を調整するかについて選択肢が少なく、最適、または最適に近い解が限定されるため、優先的に調整対象の光源１１の減光量決定すべきためである。

発光分布算出部２４３は、発光パターンデータ３２に基づいて、全ての光源１１によって供給される光の分布を合成した発光分布を算出する。

ここで、発光パターンデータ３２について説明する。図６は、光制御部１０を縦６４×横１２８に区切った場合において、２４個一列に並んでいる光源１１の中で右から１０個目の光源１１の発光パターンの一例を示す図であり、各数値の単位は、ｃｄ／ｍ^２である。図７は、図６に示した発光パターンを３次元グラフに表した図である。これらの図に示すように、発光パターンデータ３２には、各光源１１を個別に１００％の強度で点灯させた場合に、光制御部１０のどの位置にどれだけの輝度の光が供給されるかを示す情報を含んでいる。

発光分布算出部２４３は、発光パターンデータ３２に含まれる各光源１１の発光パターンにそれぞれの光源１１の発光強度を乗じて、それぞれの光源１１を単体で点灯させた場合における光制御部１０上の各位置の輝度を求める。そして、発光分布算出部２４３は、求められた輝度を光制御部１０上の位置ごとに合計することにより、全ての光源１１をそれぞれの発光強度で点灯させた場合の発光分布を算出する。

輝度比較部２４４は、縮小画像のうち、各光源１１の調整目標となっている領域に相当する部分の輝度を、発光分布の該当部分の輝度と比較する。ここで、図５−１に示した領域４０ａが各光源１１の調整目標となっている場合の輝度の比較例を図８に示す。なお、ここでは、説明を簡単にするために、縮小画像の照射方向と垂直方向の解像度が１００画素であり、発光パターンデータ３２に含まれる発光パターンは、光制御部１０を光源１１が配列している方向に１００個に区切ったものであるものとする。

図８において実線で示すグラフは、縮小画像のうち、領域４０ａに相当する部分を照射方向と垂直方向に走査して得られた各画素の画素値を示している。そして、図８において点線で示すグラフは、発光分布のうち、領域４０ａの各画素に対応する位置の輝度を示している。なお、発光分布の輝度は、画素値と直接比較できるように、上記の式（１）に基づいて変換されている。

輝度比較部２４４は、発光分布と画素値を位置ごとに比較し、発光分布の輝度が縮小画像の画素値を下回っている部分が見つかった場合は、調整対象選択部２４５に、調整対象となる光源１１を選択させる。そして、調整量決定部２４６が、選択された光源１１の発光強度をどれだけ高めるかを決定する。

また、輝度比較部２４４は、発光分布と画素値を位置ごとに比較し、発光分布の輝度が縮小画像の画素値を下回っている部分が見つからなかった場合は、調整対象選択部２４５に、発光強度を低下させることができる光源１１を選択させる。そして、発光強度を低下させることができる光源１１が選択された場合は、調整量決定部２４６が、選択された光源１１の発光強度をどれだけ低下させるかを決定する。

そして、調整対象選択部２４５によって選択された光源１１の発光強度が調整された後、発光強度の調整結果を反映した発光分布が発光分布算出部２４３により算出され、算出された発光分布が再び縮小画像と比較される。ここで、発光強度の調整が可能な光源１１が見つかれば、その光源１１の発光強度が調整され、発光分布が再び算出される。このような処理が、発光強度の調整が可能な光源１１がなくなるまで繰り返される。

そして、発光強度の調整が可能な光源１１がなくなった場合は、隣接する領域を調整目標として同様の処理が実行され、最終的に全ての領域において発光強度の調整が可能な光源１１がなくなった場合に、光源強度調整処理が完了する。なお、２番目以降の領域では、発光強度を低下させることができる光源１１の選択は行われない。２番目以降の領域で光源１１の発光強度を低下させると、既に調整済みの領域において縮小画像を表示するための光量が不足するおそれがあるからである。

ところで、照射方向に最も近い領域から順に発光パターンと縮小画像の比較を行っていくと、縮小画像内に大きな輝度差がある場合を除いて、照射方向からある程度遠い領域では発光分布の輝度が縮小画像の輝度を下回ることがほとんどなくなる。したがって、各光源１１の発光強度の調整が、ほとんど行われなくなる。

このように、照射方向からある程度遠い領域では、発光強度の調整が不要である場合が多い。そこで、図５−２や図５−３のように、照射方向から遠い領域の大きさを、照射方向に近い領域の大きさよりも大きくしてもよい。このように領域を分割すれば、光源１１の調整の精度をほとんど低下させることなく、光源強度調整処理に要する時間を短縮することができる。

次に、光源強度調整処理の処理手順について説明する。図９は、光源強度調整処理の処理手順を示すフローチャートである。表示制御装置２０は、新たな入力画像が画像入力部２１で受け付けられる度に、この処理手順を実行する。

図１に示すように、まず、縮小画像生成部２２が、入力画像の縮小画像を生成し（ステップＳ１０１）、縮小画像補正部２３が、上述の方法でその縮小画像を補正する（ステップＳ１０２）。

そして、光源強度初期設定部２４１が、各光源１１の発光強度を初期設定し（ステップＳ１０３）、領域分割部２４２が、縮小画像を領域分割する（ステップＳ１０４）。続いて、光源強度調整部２４が、分割された領域の中から照射方向に最も近い領域、すなわち、表示時において光源１１が配設された辺と最も近くなる領域を調整目標として選択する（ステップＳ１０５）。

そして、発光分布算出部２４３が、発光分布を算出し（ステップＳ１０６）、輝度比較部２４４が、選択された領域の画素値と発光分布の該当分の輝度を比較する（ステップＳ１０７）。ここで、光量が不足している部分があれば（ステップＳ１０８肯定）、後述する上げ幅調整処理が実行される（ステップＳ１０９）。

一方、光量が不足している部分がない場合（ステップＳ１０８否定）、選択された領域が１番目の領域であれば（ステップＳ１１０肯定）、後述する下げ幅調整処理が実行される（ステップＳ１１１）。なお、選択された領域が２番目以降の領域であれば（ステップＳ１１０否定）、下げ幅調整処理は実行されない。

こうして調整目標の領域に対する処理を完了した後、まだ全ての領域を調整目標として選択済でなければ（ステップＳ１１２否定）、光源強度調整部２４が、次の領域を調整目標として選択し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１０６から処理手順が再開される。

一方、全ての領域を調整目標として選択済であれば（ステップＳ１１２肯定）、画像補正部２６が、調整結果に合わせて入力画像を補正する（ステップＳ１１４）。そして、透過率制御部２７が、補正後の入力画像に合わせて光制御部１０の各画素の透過率を制御し（ステップＳ１１５）、光源強度制御部２５が、調整結果に合わせて各光源１１の発光強度を制御する（ステップＳ１１６）。

図１０は、図９に示した下げ幅調整処理の処理手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、光源強度調整部２４は、まず、全ての光源１１を選択対象とする（ステップＳ２０１）。そして、光源強度調整部２４が、選択対象となっている光源１１の１つを選択し（ステップＳ２０２）、調整量決定部２４６が、光量不足が生じない範囲で、選択された光源１１の発光強度をどれだけ低下させることができるかを算出する（ステップＳ２０３）。

なお、発光強度の下げ幅を、例えば最大３０％のように制限することとしてもよい。光量を大きく減少させると、前後して表示される画像の明るさのバラツキが大きくなり、フリッカ等の不具合が生じることがあるからである。

ここで、選択された光源１１の発光強度を低下させる余地があった場合は（ステップＳ２０４肯定）、発光分布算出部２４３が、選択された光源１１の発光強度を算出された量だけ下げた場合の発光分布を算出する（ステップＳ２０５）。そして、調整量決定部２４６が、算出された発光分布に基づいて、他の光源１１の発光強度を光量不足が生じない範囲で低下させることができる量の合計を、余裕度として算出する（ステップＳ２０６）。

一方、光源１１の発光強度を低下させる余地がなければ（ステップＳ２０４否定）、余裕度の算出は行われない。

続いて、光源強度調整部２４は、選択対象となっている光源１１の中から未選択のものの１つを選択する（ステップＳ２０７）。ここで、未選択の光源１１を選択できた場合は（ステップＳ２０８肯定）、ステップＳ２０３から処理手順が再開される。

一方、未選択の光源１１を選択できなかった場合、すなわち、選択対象となっている全ての光源１１について検証が完了した場合は（ステップＳ２０８否定）、光源強度調整部２４は、発光強度を低下させる余地がある光源１１があったか確認する（ステップＳ２０９）。ここで、発光強度を低下させる余地がある光源１１がなければ（ステップＳ２０９否定）、下げ幅調整処理は終了する。

一方、発光強度を低下させる余地がある光源１１があれば（ステップＳ２０９肯定）、調整対象選択部２４５が、余裕度が最大の光源１１を調整対象として選択する（ステップＳ２１０）。そして、調整量決定部２４６が、算出済の下げ幅だけ下げた発光強度をその光源１１の発光強度に設定する（ステップＳ２１１）。そして、光源強度調整部２４が、その光源１１を選択対象外とし（ステップＳ２１２）、選択対象の光源１１が残っていれば（ステップＳ２１３肯定）、ステップＳ２０２から処理手順を再開させ、残っていなければ（ステップＳ２１３否定）、下げ幅調整処理を終了させる。

なお、上記の処理手順では、全体の下げ幅を大きくするために、余裕度の大きい順に光源１１の発光強度を下げていくこととしたが、処理を単純化するために、発光強度を下げる余地が大きいものから発光強度を下げていくこととしてもよい。また、輝度ムラ等が生じることを防止するため、隣接する光源１１の発光強度の下げ幅の差が所定量以下になるように調整することとしてもよい。

図１１は、図９に示した上げ幅調整処理の処理手順を示すフローチャートである。図１１に示すように、輝度比較部２４４が、調整目標として選択された領域の中で光量が最も不足している部分を見つけ出し、調整対象選択部２４５が、その部分に最も近い光源１１を調整対象として選択する（ステップＳ３０１）。

光量が最も不足している部分に最も近い光源１１の選択は、図１２に示すように、調整目標として選択された領域を光源１１の数だけの領域に分割しておけば、容易に行うことができる。

そして、調整量決定部２４６が、調整対象として選択された光源１１の発光強度を、該当部分の光量の不足が解消するまで、または、１００％まで高める（ステップＳ３０２）。続いて、発光分布算出部２４３が、調整対象として選択された光源１１の発光強度を高めた後の発光分布を算出する（ステップＳ３０３）。

そして、輝度比較部２４４が、該当部分の光量不足が解消したかを確認し、解消していなければ（ステップＳ３０４否定）、調整対象選択部２４５が、調整対象として選択された光源１１に隣接する光源１１を新たな調整対象として選択する（ステップＳ３０５）。

ここでは、光源Ａ〜Ｅが、
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
のように並んでおり、光源Ｃが調整対象として最初に選択された場合、
Ｂ→Ｄ→Ａ→Ｅ
もしくは、
Ｄ→Ｂ→Ｅ→Ａ
の順で他の光源が選択されていく。

そして、隣接する光源１１を新たな調整対象として選択できた場合は（ステップＳ３０６肯定）、ステップＳ３０２から処理手順が再開される。

一方、新たな調整対象として選択できる光源１１がなかった場合（ステップＳ３０６否定）、および、ステップＳ３０４で該当部分の光量不足が解消していた場合は（ステップＳ３０４肯定）、輝度比較部２４４が、調整目標として選択された領域の中で光量が最も不足している他の部分を見つけ出す（ステップＳ３０７）。

そして、該当する部分が見つかり（ステップＳ３０７肯定）、光源強度を調整する余地がある光源１１があれば（ステップＳ３０８肯定）、ステップＳ３０１から処理が再開される。一方、光量が不足している部分がない場合（ステップＳ３０７否定）、もしくは、光源強度を調整する余地がある光源１１がない場合は（ステップＳ３０８否定）、上げ幅調整処理は終了する。

なお、輝度ムラ等が生じることを防止するため、隣接する光源１１の発光強度の上げ幅の差が所定量以下になるように調整することとしてもよい。

ところで、図１に示した本実施例に係る表示装置１の構成は、要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができる。例えば、表示装置１の表示制御装置２０の機能をソフトウェアとして実装し、これをコンピュータで実行することにより、表示制御装置２０と同等の機能を実現することもできる。以下に、表示制御装置２０の機能をソフトウェアとして実装した表示制御プログラム１０７１を実行するコンピュータの一例を示す。

図１３は、表示制御プログラム１０７１を実行するコンピュータ１０００を示す機能ブロック図である。このコンピュータ１０００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１０と、ユーザからのデータの入力を受け付ける入力装置１０２０と、光制御部１０を含むモニタ１０３０と、記録媒体からプログラム等を読み取る媒体読取り装置１０４０と、ネットワークを介して他のコンピュータとの間でデータの授受をおこなうネットワークインターフェース装置１０５０と、各種情報を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１０６０と、ハードディスク装置１０７０とをバス１０８０で接続して構成される。

そして、ハードディスク装置１０７０には、図１に示した表示制御装置２０と同様の機能を有する表示制御プログラム１０７１と、図１に示した不揮発性メモリ３０に記憶される各種データに対応する表示制御用データ１０７２とが記憶される。なお、表示制御用データ１０７２を、適宜分散させ、ネットワークを介して接続された他のコンピュータに記憶させておくこともできる。

そして、ＣＰＵ１０１０が表示制御プログラム１０７１をハードディスク装置１０７０から読み出してＲＡＭ１０６０に展開することにより、表示制御プログラム１０７１は、表示制御プロセス１０６１として機能するようになる。そして、表示制御プロセス１０６１は、表示制御用データ１０７２から読み出した情報等を適宜ＲＡＭ１０６０上の自身に割り当てられた領域に展開し、この展開したデータ等に基づいて各種データ処理を実行する。

なお、上記の表示制御プログラム１０７１は、必ずしもハードディスク装置１０７０に格納されている必要はなく、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されたこのプログラムを、コンピュータ１０００が読み出して実行するようにしてもよい。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等を介してコンピュータ１０００に接続される他のコンピュータ（またはサーバ）等にこのプログラムを記憶させておき、コンピュータ１０００がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。

上述してきたように、本実施例では、各光源の発光パターンを合成した発光分布と、表示対象の画像とを比較して、各光源の発光強度を決定することとしたので、発光パターンが重なるように光源が配置されている場合でも、画像中の黒い部分への光の供給量を動的に下げて、コントラストを向上させることができる。

なお、本実施例においては、光源が画像の下一列に並んでいる場合を示したが、光源の配置は、このパターンに限定されたものではない。例えば、上下から照射するような場合に対しても、本実施例に係る表示制御方法は、容易に適用である。具体的には、一方の照射方向に近い順に領域を調整目標として選択する処理を、それぞれの照射方向に近い順に領域を調整目標として選択する処理に改めればよい。例えば、光制御部１０の上部と下部にそれぞれ光源１１が１列に配置されている場合は、上方向からと下方向から中央に向かって領域を選択していけばよい。

この場合、図３に示した補正パターンデータ３１は、超過部位が「右上」のときと「左上」のときの補正量が、それぞれ、超過部位が「右下」のときと「左下」のときの補正量と同じになるように修正することが好ましい。また、ステップＳ３０４では、隣接する光源１１以外に、対向する光源１１を選択することとしてもよい。

Claims (7)

1. 画素ごとに光透過率もしくは反射率を変更させる光制御部と、前記光制御部の少なくとも１つの辺に沿って配列され、前記光制御部へ光を照射する複数の光源とを制御する表示制御装置であって、
   前回表示された画像に対する各光源の発光強度に基づいて、次に表示される画像に対する各光源の発光強度の初期値を設定する光源強度初期設定部と、
   予め記憶された各光源の発光パターンデータに基づいて、各光源が前記光源強度初期設定部により設定された初期値の発光強度で点灯した場合の発光分布を算出する発光分布算出部と、
   前記発光分布算出部によって算出された発光分布の輝度と、表示対象の画像の輝度とを当該表示対象の画像の所定の箇所において比較する輝度比較部と、
   前記輝度比較部の比較結果に基づいて各光源の発光強度の調整量を決定する調整量決定部と、
   各光源が前記調整量決定部により決定された調整量に応じた強度で発光するように制御する光源強度制御部と、
   前記調整量決定部により決定された調整量に応じて前記表示対象の画像の画素を補正する画像補正部とを備え、
   前記発光分布算出部は、前記調整量決定部が調整量を決定した場合には、当該調整量に応じた発光強度で点灯した場合の発光分布を算出し、前記輝度比較部は、当該算出された発光分布の輝度と前記表示対象の画像の輝度との比較を前記所定の箇所とは異なる箇所において行うことを特徴とする表示制御装置。
2. 前記輝度比較部は、前記発光分布と前記画像を前記複数の光源が配置された辺に近い部分から比較して、前記調整量決定部が当該比較結果に基づいて各光源の発光強度の調整量を決定した後、前記辺より次に近い部分において、前記発光分布算出部により算出される各光源が当該調整量に応じた発光強度で点灯した場合の発光分布の輝度と表示対象の画像の輝度との比較を行い、当該比較結果に基づいて前記調整量決定部が各光源の発光強度の調整量を再び決定しなおすことを行っていくことを特徴とする請求項１に記載の表示制御装置。
3. 表示対象の画像を縮小した縮小画像を生成する縮小画像生成部をさらに備え、
   前記輝度比較部は、前記表示対象の画像に代えて、前記縮小画像を前記発光分布と比較することを特徴とする請求項１に記載の表示制御装置。
4. 画素ごとに光透過率もしくは反射率を変更させる光制御部と、
   前記光制御部の少なくとも１つの辺に沿って配列され、前記光制御部へ光を照射する複数の光源と、
   前回表示された画像に対する各光源の発光強度に基づいて、次に表示される画像に対する各光源の発光強度の初期値を設定する光源強度初期設定部と、
   予め記憶された各光源の発光パターンデータに基づいて、各光源が前記光源強度初期設定部により設定された初期値の発光強度で点灯した場合の発光分布を算出する発光分布算出部と、
   前記発光分布算出部によって算出された発光分布の輝度と、表示対象の画像の輝度とを当該表示対象の画像の所定の箇所において比較する輝度比較部と、
   前記輝度比較部の比較結果に基づいて各光源の発光強度の調整量を決定する調整量決定部と、
   各光源が前記調整量決定部により決定された調整量に応じた強度で発光するように制御する光源強度制御部と、
   前記調整量決定部により決定された調整量に応じて前記表示対象の画像の画素を補正する画像補正部とを備え、
   前記発光分布算出部は、前記調整量決定部が調整量を決定した場合には、当該調整量に応じた発光強度で点灯した場合の発光分布を算出し、前記輝度比較部は、当該算出された発光分布の輝度と前記表示対象の画像の輝度との比較を前記所定の箇所とは異なる箇所において行うことを特徴とする表示装置。
5. 前記輝度比較部は、前記発光分布と前記画像を前記複数の光源の配置位置に近い部分から比較して、前記調整量決定部が当該比較結果に基づいて各光源の発光強度の調整量を決定した後、前記辺より次に近い部分において、前記発光分布算出部により算出される各光源が当該調整量に応じた発光強度で点灯した場合の発光分布の輝度と表示対象の画像の輝度との比較を行い、当該比較結果に基づいて前記調整量決定部が各光源の発光強度の調整量を再び決定しなおすことを行っていくことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 画素ごとに光透過率もしくは反射率を変更させる光制御部と、前記光制御部の少なくとも１つの辺に沿って配列され、前記光制御部へ光を照射する複数の光源とを制御する表示制御プログラムであって、
   前回表示された画像に対する各光源の発光強度に基づいて、次に表示される画像に対する各光源の発光強度の初期値を設定する光源強度初期設定手順と、
   記憶部に記憶された各光源の発光パターンデータに基づいて、各光源が前記光源強度初期設定手順により設定された初期値の発光強度で点灯した場合の発光分布を算出する発光分布算出手順と、
   前記発光分布算出手順によって算出された発光分布の輝度と、表示対象の画像の輝度とを当該表示対象の画像の所定の箇所において比較する輝度比較手順と、
   前記輝度比較手順の比較結果に基づいて各光源の発光強度の調整量を決定する調整量決定手順と、
   各光源が前記調整量決定手順により決定された調整量に応じた強度で発光するように制御する光源強度制御手順と、
   前記調整量決定手順により決定された調整量に応じて前記表示対象の画像の画素を補正する画像補正手順とをコンピュータに実行させ、
   前記発光分布算出手順は、前記調整量決定手順が調整量を決定した場合には、当該調整量に応じた発光強度で点灯した場合の発光分布を算出し、前記輝度比較手順は、当該算出された発光分布の輝度と前記表示対象の画像の輝度との比較を前記所定の箇所とは異なる箇所において行うことを特徴とする表示制御プログラム。
7. 前記輝度比較手順は、前記発光分布と前記画像を前記複数の光源の配置位置に近い部分から比較して、前記調整量決定手順が当該比較結果に基づいて各光源の発光強度の調整量を決定した後、前記辺より次に近い部分において、前記発光分布算出手順により算出される各光源が当該調整量に応じた発光強度で点灯した場合の発光分布の輝度と表示対象の画像の輝度との比較を行い、当該比較結果に基づいて前記調整量決定手順が各光源の発光強度の調整量を再び決定しなおすことを行っていくことを特徴とする請求項６に記載の表示制御プログラム。

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