JP6232039B2 - 画像表示システム、表示方法、およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、自発光型表示装置の消費電力を低減する技術に関し、さらには消費電力の低減とともに焼き付きを防止する技術に関する。

フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）の発光方式は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に代表される非自発光型と、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）や有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：organic electroluminescence display）などの自発光型に大別することができる。バックライトを使用しない自発光型のＦＰＤは、赤、緑、青（ＲＧＢ）の発光素子の色を加法混色して所定の色を表現しており、すべての発光素子が最大の画素値で発光する白を基調とする画面を表示するほど消費電力が多くなる。

また、自発光型のＦＰＤの発光素子は発光時間が経過するとともに劣化して、同じエネルギー（画素値）を供給しても使用開始時より輝度が低下するいわゆる輝度劣化をきたす。ある画素を構成する発光素子の輝度劣化が周囲の画素を構成する発光素子よりも進行すると、それらの画素に同一の色を表示する画素値を設定したときに人間の目で両者の輝度の差が認識できる状態となるいわゆる焼き付き現象が発生する。

たとえば、灰色のデスクトップ画面に、カラー表示のアイコンを静止画像として長時間表示する場合には、その後当該アイコンが表示された領域にデスクトップ画面と同じ灰色を表示するとアイコンを表示していた画素が表示する灰色と当初からデスクトップ画面を表示していた画素が表示する灰色との間には焼き付きで明るさの相違が生ずる。

焼き付きは、発光素子間の輝度劣化の進行の差により発生する。したがって、デスクトップのような背景画像の全体を同一色で表示すれば焼き付きの問題はほとんど発生しない。しかし、実際の発光素子は表示する画像に応じてランダムな画素値で駆動されるため、輝度劣化に差が発生する。特に、固定した場所に固定した明るい色で表示する画像が長時間表示されると輝度劣化が激しくなる。

特許文献１は、人間に色の変化を感じさせないようにしながら、固定パターンを表示する発光素子の輝度劣化量と背景画像を表示する発光素子の輝度劣化量を等しくする発明を開示する。特許文献２は、オペレータの存在と表示画面の状態に応じてスクリーンセーブをすることで、焼き付きを防止するプラズマ・ディスプレイ装置を開示する。

特許文献３は、有機ＥＬディスプレイを備えるデジタル・カメラにおいて、アイコンの表示位置を輝度ごとに変化させることで焼き付きを制御する発明を開示する。特許文献４は、消費電力の節約を可能にするＯＥＬＤを開示する。同文献には、通常モードよりも発光素子に印加する電圧が低い節電モードのときに、ガンマ特性を切り替えてドライブ・トランジスを飽和領域で動作させることが記載されている。

特開２０１１−１７７４６号公報 特開平９−５０２５８号公報 特願２００５−３７８４３号公報 特願２００８−８３０８５号公報

これまでＯＥＬＤの消費電力を低減するために、デスクトップ画面や待ち受け画面に黒を基調にする画像を採用することが行われていたが、ランダムな色調の通常のアプリケーション画像を多く表示する場合には、十分な効果を上げることができなかった。アプリケーション画像に対して消費電力の低減や焼き付きを抑制できるような処理を施すことは、本来のＯＥＬＤの機能を損なってユーザに無用のストレスを与えることになるため本質的な解決策にはならない。

そこで本発明の目的は、自発光型のディスプレイの消費電力を低減する画像表示システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、自発光型のディスプレイの焼き付きを抑制する画像表示システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、ユーザによるディスプレイの使用に影響を与えないようにしながら消費電力の低減および焼き付きの抑制を図る画像表示システムを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような画像表示システムに適用する画像の表示方法およびコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明は、自発光型のディスプレイに画像データを出力する、電子機器に搭載した画像表示システムを提供する。画像表示システムは、ディスプレイに表示するオリジナル画像の画像データを作成する上位システムと、上位システムの状態を監視してユーザによるディスプレイの利用を妨げない画質許容条件を判断して補正イベントを出力する補正イベント生成部と、補正イベントに応じてオリジナル画像の画素値を低下させた補正画像の画像データを出力する階調補正部と、オリジナル画像に対応する入力画素値と補正画像に対応する出力画素値を関連付けた、階調補正部が参照可能な階調補正情報とを有し、階調補正情報を、少なくとも、入力画素値が所定値以上の高画素領域では出力画素値が入力画素値未満になるように構成している。

上記の構成により、画質許容条件が成立したときは、オリジナル画像の画素値を低下させた補正画像を表示することにより消費電力の低減と焼き付きの抑制を図ることができる。画質許容条件は、ユーザのディスプレイの利用を妨げないものにしているため、ユーザにストレスを与えることがない。補正イベントは、上位システムが所定時間プロセッサの使用率が低いシステム・アイドル状態に遷移していると判断したときに出力することができる。

補正イベントはまた、上位システムが所定時間ユーザによる入力が発生しないユーザ・アイドル状態に遷移していると判断したときに出力することができる。システム・アイドル状態およびユーザ・アイドル状態では、ユーザがディスプレイを使用していないか、画質を気にしない可能性が高いため、ユーザの利便性を低下させることがない。

補正イベントは、オリジナル画像が所定時間変化しないときに出力することができる。所定時間変化のないオリジナル画像は、ユーザにとって有用性が低いと考えることができる。補正イベントはまた、電子機器の揺動を検出する加速度センサの出力から電子機器をユーザが持ち運んでいる判断したときに出力することができる。ユーザが持ち運んでいる間は、ディスプレイを閲覧していない可能性が高い。補正イベントは、カメラが撮影した映像が、所定時間ディスプレイをユーザが使用していないと判断したときに出力することができる。画質の低下を好まない一方で、バッテリィでの動作時間を気にするユーザにおいては、補正イベントを、電子機器がＡＣ電源で動作しているときには出力しないで、バッテリィ駆動のときだけ出力することができる。

階調補正情報が、同一の入力画素値に対して異なる出力画素値を関連付けた複数の階調補正情報を含む場合は、階調補正部は複数の階調補正情報のなかから画質許容条件が成立する継続時間が長くなるほど補正画像の画素値を小さくする階調補正情報を選択することができる。継続時間が長いほど、ユーザがディスプレイを使用していない可能性が高く画質の低下を問題にしないと想定できるため、継続時間に応じて階調補正の強度を調整することが合理的である。

階調補正情報を、入力画素値が所定値未満の低画素領域では出力画素値が入力画素値以上となるように構成することができる。これによって、低画素領域で発光する発光素子と高画素領域で発光する発光素子の劣化速度の差を小さくして焼き付きを抑制しながら、高画素領域で消費電力の低減を図ることができる。このとき階調補正情報を、低画素領域では曲線で構成し高画素領域では直線で構成したり、低画素領域から高画素領域に渡って逆Ｓ字状に構成したりすることができる。

階調補正情報を、オリジナル画像の所定の領域ごとに入力画素値を補正するマスキング画像で構成することができる。マスキング画像は、オリジナル画像のバラツキが所定値以上の領域の入力画素値だけを補正するように構成することができる。したがって、バラツキが大きいオブジェクト画像を表示する部分は画質を低下させないようにしながら、背景画像のような画質の低下をさほど問題にしない部分だけ階調調整をすることができる。補正画像は、オリジナル画像の色空間のサイズが所定値未満のときに作成することができる。よって、画質が重要なオリジナル画像は、補正イベントが発生しても画質を維持することができる。

本発明により、自発光型のディスプレイの消費電力を低減する画像表示システムを提供することができた。さらに本発明により、自発光型のディスプレイの焼き付きを抑制する画像表示システムを提供することができた。さらに本発明により、ユーザによるディスプレイの使用に影響を与えないようにしながら消費電力の低減および焼き付きの抑制を図る画像表示システムを提供することができた。さらに本発明により、そのような画像表示システムに適用する画像の表示方法およびコンピュータ・プログラムを提供することができた。

携帯式電子機器の一例としてのラップトップ１０の概略の構成を示す機能ブロック図である。 画像表示システム１００の構成を示す機能ブロック図である。 階調補正情報を格納するＬＵＴ１０５の一例を説明するための図である。 他の階調補正情報を格納するＬＵＴ１０７の一例を説明するための図である。 補正イベント生成部１１１が補正イベントを生成する手順を示すフローチャートである。 画像表示システム１００の動作手順を示すフローチャートである。

［電子機器のハードウェア構成］
本発明はデスクトップ型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、タブレット端末、およびスマートフォンなどの自発光型のディスプレイを搭載する電子機器および自発光型のディスプレイに画像データを出力する画像表示システムに適用することができる。図１は、電子機器の一例としてのラップトップ型コンピュータ（ラップトップ）１０の概略の構成を示す機能ブロック図である。ディスプレイを搭載するラップトップ１０に本発明を適用すると、バッテリィ駆動をする際の消費電力の低減を図ることができるため特に効果的である。

ＣＰＵ１１はメモリ・コントローラとＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓコントローラを内蔵しており、システム・メモリ１３、ＧＰＵ１５およびチップ・セット１９が接続されている。ＧＰＵ１５には自発光型のＦＰＤ（Flat Panel Display）の一例としてのＯＥＬＤ１７が接続されている。チップ・セット１９には、ＨＤＤ２１、カメラ２３、加速度センサ２５、マイクロフォン２７およびエンベデッド・コントローラ（ＥＣ）２９が接続されている。

ＨＤＤ２１は、アプリケーション・プログラム、ＯＳ、およびビデオ・ドライバなどを格納する。アプリケーション・プログラムは、図２で説明するメモリ常駐型のパワー・マネジメント１０９を含む。さらに、アプリケーション・プログラムは、カメラ２３、加速度センサ２５、およびマイクロフォン２７の出力から図２で説明する補正イベントを生成するための処理をする周知のソフトウェアを含む。

ＥＣ２９には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、電池ユニット３７、充電器３５の信号線および入力デバイス３３が接続されている。入力デバイス３３は、キーボードおよびタッチ・パネルやマウスなどのポインティング・デバイスを含む。ＥＣ２９は、電力や筐体内部の温度を制御したり、入力デバイス３３のインターフェースを提供したりするマイクロ・コントローラである。ラップトップ１０には、ＡＣ／ＤＣアダプタ３９を接続して電池ユニット３７の充電およびシステムへの電力供給をすることができる。ラップトップ１０は多数の要素で構成されるが、図１は本実施の形態の説明に必要な周知の要素だけを示しているため詳細な説明は省略する。

［画像表示システム］
図２は、画像表示システム１００の構成を示す機能ブロック図である。画像表示システム１００は、図１に示すハードウェアとＨＤＤ２１が格納するソフトウェアの協働で構成する。画像表示システム１００は、上位システム１０１、階調補正部１０３、参照テーブル（ＬＵＴ）１０５、１０７、補正イベント生成部１１１、画像評価部１１３およびＯＥＬＤ１７で構成している。

上位システム１０１は図１に示すハードウェアと、ＨＤＤ２１が格納するアプリケーション・ブログラム、ＯＳおよびデバイス・ドライバを含んでいる。上位システム１０１は、ＯＳおよびアプリケーション・プログラムが作成したベクター形式の画像データを階調補正部１０３に出力する。上位システム１０１が生成した画像データが構成する画像をオリジナル画像ということにする。階調補正部１０３、補正イベント生成部１１１および画像評価部１１３は、アプリケーション・プログラムの一部として本実施の形態で提供するパワー・マネジメント１０９を含む。階調補正部１０３は、ＧＰＵ１５、ＶＲＡＭおよびＯＳを含んでおり、ベクター形式の画像データからラスタ形式の画像データを作成してＶＲＡＭに展開しＯＥＬＤ１７に出力する。画像データは、一例において赤、緑、青（ＲＧＢ）の８ビットのサブ画素をそれぞれ２５６階調で表現する。

階調補正部１０３は補正イベント生成部１１１から補正イベントを受け取ったときに、ＬＵＴ１０５、１０７および画像評価部１０９を参照して画像データの階調を補正する。補正イベント生成部１１１は、図５で説明する手順で上位システム１０１の動作状態を監視して、階調補正をするタイミングを判断し階調補正部１０３に補正イベントまたは解除イベントを出力する。階調補正は画質の低下を伴うために、補正イベント生成部１１１は、画質の低下が問題にならないと判断したときに補正イベントを生成する。

色空間が広いオリジナル画像は、ユーザが精密な色で表現したい画像に相当し、そのようなオリジナル画像に対しては、階調補正をしない方が適切な場合がある。画像評価部１１３は、色空間におけるオリジナル画像の色空間のサイズ（面積）を取得する。画像評価部１１３は色空間のサイズを、画像ファイルのメタ情報やGraphics SubsystemやDisplay Subsystemから取得することができる。あるいは画像評価部１１３は、色空間のサイズをオリジナル画像の三角形の頂点座標から計算することができる。あるいは、画像評価部１１３は、標準化されたｓＲＧＢやＡｄｏｂｅ ＲＧＢのようなあらかじめ標準化された色空間の種類からサイズを認識することができる。

ＯＥＬＤ１７は、コントローラ１７ａ、ガンマ補正回路１７ｂおよび画素マトリクス１７ｃを含む。画素マトリクス１７ｃは、有機ＥＬ素子をマトリクス状に配置した複数の画素で構成している。有機ＥＬ素子は、自発光型の発光素子の例示であり、本発明は、ＰＤＰ（plasma display panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）または無機ＬＥＤ（Inorganic LED）などの他の自発光型のＦＰＤに適用することができる。

各画素は、発光層として機能する有機ＥＬ素子、画素の選択および有機ＥＬ素子に対する供給電流を制御するスイッチ素子（ＴＦＴ）、およびＲＧＢデータ信号を記憶するキャパシタなどで構成している。１個の画素は、ＲＧＢに対応する有機ＥＬ素子で構成した３個のサブ画素で構成している。他の例では、１個の画素をＷに対応する３個の有機素子とＲＧＢに対応するカラー・フィルターで構成した３個のサブ画素で構成することができる。さらに他の例では、１個の画素を３個のＳＯＬＥＤ（Transparent Stacked OLED）で構成することもできる。

コントローラ１７ａは、ファームウェアの実行回路、信号線駆動回路および走査線駆動回路を含む。有機ＥＬ素子は、信号線駆動回路から供給された電流で発光する。電流の大きさは画像データに対応するＲＧＢデータ信号に応じて変化する。コントローラ１７ａは、階調補正部１０３から画像データ、同期信号、およびクロック信号を受け取って、信号線駆動回路および走査線駆動回路を駆動する制御信号を生成し、所定のタイミングで信号線駆動回路にＲＧＢデータ信号を送る。

信号線駆動回路に供給されるＲＧＢデータ信号は、画素値に応じた大きさの駆動電流に変換される。ガンマ補正回路１７ｂは、オリジナル画像の画素値と有機ＥＬ素子の輝度の関係が直線に近づくように画素値を補正する。本実施の形態にかかる階調補正部１０３、画像評価部１１３、ＬＵＴ１０５、１０７は、コントローラ１７ａのファームウェアで構成することもできる。

［階調補正情報］
上位システム１０１が作成した画像データは、画素マトリクス１７ｃのサブ画素に設定する画素値の集合としてのオリジナル画像を形成する。ＯＥＬＤ１７が実装するガンマ補正回路１７ｂは、オリジナル画像の画素値を入力すると、入力した画素値と輝度が比例して自然な明るさで表示できるように画素値を変換する。階調補正部１０３はそれに加えて、ユーザが好みに応じて明るさやカラー・バランスを補正する周知の画面調整サービスを提供する。このようなサービスは、Windows（登録商標）のようなＯＳで提供している。ただし、本発明は画面調整サービスを提供しないＯＳの動作環境にも適用することができる。

本実施の形態にかかる階調補正部１０３は、パワー・マネジメント１０９が提供する新たな階調補正機能を含む。階調補正部１０３は、オリジナル画像の画素値を、ＬＵＴ１０５またはＬＵＴ１０７を参照して画素値の合計が低下するように変換した補正画像を生成する。階調補正部１０３は、ＬＵＴ１０５、１０７を利用した本実施の形態にかかる階調補正を実行しないときに、ＯＳが提供する画面調整サービスに戻ることができる。ＬＵＴ１０５、１０７は、それぞれ入力画素値を出力画素値に変換するための複数の階調補正情報を含む。

図３は、階調補正情報を格納するＬＵＴ１０５の一例を説明するための図である。図３（Ａ）ないし図３（Ｆ）において、横軸は階調補正部１０３に入力されるオリジナル画像を構成する入力画素値ｘを示し、縦軸は階調補正部１０３が出力する補正画像を構成する出力画素値ｙを示している。階調補正情報は関数形式で保有してもよいが、テーブル形式で保有すると階調補正部１０３が参照するときのＣＰＵ１１の負担を軽減できる。直線２０１は階調補正をしない場合の入力画素値ｘと出力画素値ｙの関係を示している。本実施の形態にかかる階調補正をしない場合はオリジナル画像の画素値と補正画像の画素値が一致するが、ＯＳの画面調整サービスを適用することで画素値が補正されることになる。

ＬＵＴ１０５、１０７が格納する階調補正情報の第１の特徴は、補正画像の画素値の合計をオリジナル画像に比べて小さくする点にある。その結果、ＯＥＬＤ１７の消費電力を低減するとともに、全体的な有機ＥＬ素子の劣化速度を低下させて焼きつきを抑制することができる。階調補正情報の第２の特徴は、補正画像を表示する画素マトリクス１７ｃの有機ＥＬ素子の輝度の差、すなわち劣化速度の差がオリジナル画像に比べて小さくできる点にある。その結果、全体的に画素値を低下させるよりも積極的に焼き付きを抑制することができる。第３の特徴は階調補正情報が第１の特徴と第２の特徴を同時に含む点にある。ただし階調補正情報は、第１の特徴と第２の特徴の、いずれか一方だけを含んでいてもよい。

図３（Ａ）〜図３（Ｆ）は、それぞれ異なる補正プロファイル２０３〜２１３を例示している。各補正プロファイル２０３〜２１３は、同一の入力画素値に対して異なる出力画素値を関連付けた複数のラインとして示した階調補正情報を含む。階調補正情報が矢印の方向に向かうに従って階調補正の強度が大きくなり、補正画像の画素値の合計は一層低下する。図３（Ａ）に示す補正プロファイル２０３では、階調補正情報を直線２０１の傾きを変えないようにしながら右にシフトさせて作成している。

階調補正情報２０３ａは、入力画素値がｘ１未満の範囲（低画素領域）では出力画素値ｙがゼロになり、出力画素値ｙは最大値２５５より小さいｙ１未満の範囲となる。階調補正情報２０３ａで階調補正をすると、入力画素値ｘの全体にわたって出力画素値ｙが直線２０１から一定値だけ減算される。シフト量を多くするほど減算値が大きくなり一層消費電力を低減することができるが、他方で低画素領域における画質の低下が顕著になる。

図３（Ｂ）に示す補正プロファイル２０５では、階調補正情報を直線２０１の原点の位置を変えないようにしながら傾きが小さくなるように作成している。階調補正情報２０５ａは、低画素領域でも出力画素値ｙがゼロにならないためある程度の画質を維持することができる。階調補正情報２０５ａで補正すると、入力画素値ｘが大きくなるほど出力画素値ｙが直線２０１から減算される量が増加する。階調補正情報２０５ａは低画素領域でも出力画素値ｙが存在するため階調補正情報２０３ａに比べて黒基調の画像の画質の低下が小さく、さらに、傾きを小さくするほど減算値が大きくなり一層消費電力を低減することができる。

図３（Ｃ）に示す補正プロファイル２０７は、階調補正情報を、低画素領域では直線２０１に一致する直線で作成し、入力画素値ｘがｘ１以上の範囲（高画素領域）では直線２０１よりも傾きが小さい複数の直線で作成している。図３（Ｄ）に示す補正プロファイル２０９は、階調補正情報を、低画素領域では出力画素値ｙが直線２０１より大きい曲線で作成し、高画素領域では直線２０１よりも傾きが小さい複数の直線で作成している。

低画素領域で点灯する有機ＥＬ素子は消費電力の問題が小さい一方で、劣化速度が遅くなるため高画素領域で点灯する有機ＥＬ素子との劣化量の差、すなわち焼き付きの問題が大きくなる。たとえば、黒のオブジェクト画像の周囲に白の背景画像が存在するときは、黒の画素と白の画素の間に発生する輝度劣化の差が大きくなって焼き付きが発生するため、消費電力の低減よりも劣化速度を均等化させる方向に画素値を補正した方が有利になる。

階調補正情報２０７、２０９で階調補正をすると、いずれも消費電力の低下にさほど寄与しない低画素領域では出力画素値ｙを直線２０１以上にして輝度の劣化量を多くし、消費電力の低下に大きく寄与する高画素領域では直線２０１未満にして、消費電力の低減を図りながら焼き付きを抑制することができる。低画素領域と高画素領域の境界を定める入力画素値ｘ１は、一例で画素値の最大値の５％〜３０％の範囲で定めることができる。

ユーザは焼き付きの抑制を重視する場合は、入力画素値ｘ１を大きく設定し、消費電力の低減を重視する場合は入力画素値ｘ１を小さく設定することができる。また、階調補正情報を関数で保有する場合には、入力画素値ｘ１をオリジナル画像の画素値の分布を示すヒストグラムからダイナミックに決めるようにしてもよい。たとえば、入力画素値ｘ１をオリジナル画像のヒストグラムから計算した中間値または平均値と最小値の間の所定の位置に設定するようにしてもよい。入力画素値ｘ１をオリジナル画像の画素値の統計量から決めるとオリジナル画像ごとに効果的に焼き付きの抑制と消費電力の低減を調和させることができる。

図３（Ｅ）に示す補正プロファイル２１１は、２つの変曲点を備えた逆Ｓ字となるように構成している。階調補正情報２１１ａは、低画素領域ではライン２０１より大きく高画素領域ではライン２０１よりも小さい。補正プロファイル２１１は、低画素領域では補正プロファイル２０９と同じ効果を与えるが、高画素領域では一層出力画素値ｙを小さくすることができるため、白基調のオリジナル画像に適用すると消費電力の低減に効果的である。図３（Ｆ）に示す補正プロファイル２１３は、いわゆるガンマ補正といわれる階調補正情報に相当する。ガンマ補正の特徴を備えた階調補正情報２１３ａも本発明の適用の範囲となる。

図３に示した補正プロファイル２０３ないし２１３は、本発明を説明するための一例であり、当業者が周知技術に基づいて容易に想起できる階調補正情報はすべて本発明の範囲に含む。ユーザはあらかじめ所定のオリジナル画像に補正プロファイル２０３〜２１３を適用して、階調補正部１０３に好みの補正プロファイルを登録することができる。

階調補正部１０３は、オリジナル画像の画素値の分布にもとづいて、補正プロファイルおよび階調補正情報を選択することができる。たとえば、白基調のオリジナル画像では補正プロファイル２１１を選択し、消費電力の低減を効果的に行うようにすることができる。このとき、オリジナル画像の画素値の合計が大きいほど強い階調補正をする階調補正情報を選択することができる。また、黒基調のオリジナル画像では、補正プロファイル２０９を選択することで、低画素領域の画質の低下を抑制しながら焼き付きの抑制を図ることができる。

図４は、他の階調補正情報を格納するＬＵＴ１０７の一例を説明するための図である。図４（Ａ）は、ＯＥＬＤ１７が表示する特定のオリジナル画像３００を示している。オリジナル画像３００は背景画像３０１が白で、オブジェクト画像３０１ａ〜３０１ｃが文字、図形、模様などを表示している。オリジナル画像３００は、面積の広い背景画像３０１が白いため消費電力が大きくまた長時間表示するとオブジェクト画像３００ａ〜３００ｃを表示する有機ＥＬ素子との間に焼き付きが発生する。

階調補正部１０３は、図４（Ｂ）に示すように画面を複数のセル３５１に分割して、各セル３５１がオブジェクト画像３０１ａ〜３０１ｃを含むか否かを判断する。判断方法の一例では、各セル３５１について、入力画素値ｘの統計量から標準偏差または分散を計算してバラツキを評価する。バラツキが所定値より大きいセルは何らかのオブジェクト画像を表示していると推定し、バラツキが所定値より小さいセルは背景画像３０１や有用性の低い画像を表示していると推定する。

図４（Ａ）、（Ｂ）において、背景画像３０１を表示するセル３５１はバラツキが小さく、オブジェクト画像３０１ａ〜３０１ｃを表示するセル３５１はバラツキが大きくなる。階調補正部１０３は、バラツキの大きいセルは階調補正をしないか弱い階調補正をし、バラツキの小さいセルは当該セルの画素値の平均値の大きさに応じて補正量を決めて階調補正をするようなマスキング画像３７１（図４（Ｃ））を生成する。

マスキング画像３７１は、セル３５１ごとに同一の補正量を与える階調補正情報に相当する。マスキング画像３７１は、オブジェクト画像３０１ａ〜３０１ｃを表示するセル群３５１ａに対しては補正量をゼロにしている。また、背景画像３０１を表示するセル群３５１ｂに対しては各セルの画素値の平均値に応じて減算値または加算値を補正量として設定することができる。バラツキの小さいセルにおいて、画素値の平均値が所定値よりも小さい黒基調の画像を表示するときは加算値を設定し、画素値の平均値が所定値よりも大きい白基調の画像を表示するときは減算値を設定することができる。

減算値は平均値が大きいほど大きくなるように設定することができる。各セルに設定した補正量は、当該セルを構成するすべてのサブ画素の入力画素値に対して同一の加算値または減算値として適用される。その結果、オブジェクト画像３０１ａ〜３０１ｃの領域では画質を維持することができる。また、白基調の背景画像３０１に対しては補正画像の画素値を低下させて消費電力を低減し、黒基調の背景画像３０１に対しては補正画像の画素値を増加させて焼き付きの抑制を図ることができる。

階調補正部１０３は、発生頻度の高い所定のオリジナル画像に対してあらかじめマスキング画像３７１を作成してＬＵＴ１０７に格納することができる。階調補正部１０３は階調補正情報３７１を、オリジナル画像の識別子に関連付けてＬＵＴ１０７に格納しておくことで、補正イベントがあったときに適用するマスキング画像３７１を選択することができる。階調補正部１０３はまた、補正イベント生成部１１１から補正イベントを受け取ったときに、その都度バラツキを計算してその時点で表示していたオリジナル画像に適用するマスキング画像３７１を作成することができる。

［補正イベント］
つぎに補正イベント生成部１１１が補正イベントおよび解除イベントを生成する手順を図５のフローチャートに基づいて説明する。補正イベントは上位システム１０１の状態を監視した補正イベント生成部１１１が、階調補正をしてもユーザにストレスを与えることがないか、ストレスを与える可能性が小さいために焼き付きの抑制および消費電力の低減を図った方が有利であると判断したときに生成する。

ブロック４０１で上位システム１０１が動作して画像表示システム１００が構築されている。ブロック４０３で補正イベント生成部１１１は、システム・アイドルの継続時間を計時する。システム・アイドルは、一例でＯＳが提供するＣＰＵ１１の使用率が所定値未満の状態として定義することができる。他の例ではシステム・アイドルをＣＰＵ１１が所定の深度のスリープ・ステートＣｘに入っている状態として定義することができる。システム・アイドル状態が所定時間以上継続しているときはブロック４１３に移行し、システム・アイドル状態と判断できないときはブロック４０５に移行する。

ブロック４０５で補正イベント生成部１１１は、ユーザ・アイドルの継続時間を計時する。ユーザ・アイドルは、入力デバイス３３またはマイクロフォン２７からのユーザ入力に対応する入力イベントをＯＳが検出しない状態として定義することができる。ユーザ・アイドル状態が所定時間以上継続しているときはブロック４１３に移行し、ユーザ・アイドル状態と判断できないときはブロック４０７に移行する。

ブロック４０７で補正イベント生成部１１１は、上位システム１０１が階調補正部１０３に出力する画像データの変化を観察する。画像データが所定時間以上変化しない状態、すなわち、ＯＥＬＤ１７に同じ画像が表示され続けている状態のときはブロック４１３に移行し、画像が変化していないと判断できないときはブロック４０９に移行する。ブロック４０９で補正イベント生成部１１１は、上位システム１０１から加速度センサ２５の出力を受け取る。

ユーザはスリープ状態からのレジュームが煩わしいため、オフィスから会議室まで移動するときにラップトップ１０のディスプレイ筐体を閉じないで画面を表示し続けることがある。あるいはタブレット・モードでも使用できるラップトップ１０の場合は、画面を表示させたまま持ち運ぶことが多い。補正イベント生成部１１１は、加速度センサ２５の出力から、ユーザがラップトップ１０を保持しながら歩行している状態を判断する。歩行しているときにＯＥＬＤ１７が表示する画像は、ユーザが見ていないか、見ていても画質に対する期待感が低いと想定することができる。

振動の大きさおよび周波数のパターンからユーザが所定時間歩行していると判断したときはブロック４１３に移行し、歩行していると判断できないときはブロック４１１に移行する。ブロック４１１で補正イベント生成部１１１は、上位システム１０１からカメラ２３が検出する映像に基づくユーザの顔の存在または視線の位置に関する情報を取得する。補正イベント生成部１１１は、所定時間ＯＥＬＤ１７に向かうユーザの顔が存在しないとき、または、顔は存在しても視線が画面以外を向いていると判断したときはブロック４１３に移行し、いずれとも判断できないときはブロック４０３に戻る。

ユーザはバッテリィ駆動のときだけ階調補正をしたい場合がある。ブロック４１３で補正イベント生成部１１１は、ＡＣ／ＤＣアダプタ３９の接続状態を判断する。ＡＣ／ＤＣアダプタ３９が接続されているときはブロック４０３に戻りバッテリィ駆動のときはブロック４１５に移行する。ブロック４０３〜４１１の判断は、消費電力の低減および焼き付きの抑制を図るために画質の低下というユーザにとってネガティブな状態を許容する画質許容条件に相当する。画質許容条件は、一旦成立してもその後成立しなくなる場合がある。たとえばブロック４０３では、ＣＰＵ使用率がシステム・アイドルとして定義した値よりも増加する状態が所定時間継続することがある。

あるいは、ブロック４０７で画像データが変化しないと判断したあとに、画像データが変化する場合もある。補正イベント生成部１１１はブロック４１５で、画質許容条件が解除されたと判断したときにブロック４１９に移行して解除イベントを出力する。一旦成立した画質許容条件を解除するための経過時間などの条件は、それぞれの画質許容条件の特徴に応じて定めることができる。補正イベント生成部１１１はブロック４１７で、原因となるブロック４０３〜４１１に対応する識別子と継続時間を含む補正イベントを出力する。

補正イベント生成部１１１は、特定の画質許容条件が持続するときに、その継続時間を所定のインターバールで検知して追加の補正イベントを出力することができる。たとえば、ブロック４０３でシステム・アイドル状態が継続するときに、所定の継続時間ごとにより強い階調補正をするための補正イベントを生成することができる。ブロック４０３〜４１１として示した画質許容条件の判断はすべて採用する必要はなく、また、順番も例示したものに限定する必要はない。さらに補正イベント生成部１１１は、ブロック４０３〜４１１のなかから選択した複数の画質許容条件が同時に成立したときだけ補正イベントを出力するようにしてもよい。

［画像表示システムの動作］
図６は画像表示システム１００の動作手順を示すフローチャートである。ブロック５０１でパワー・マネジメント１０９をＯＳのタスクスケジューラにアイドル・タスクとして登録する。他の例では、パワー・マネジメント１０９を所定の周期で実行するようにタスクスケジューラに登録することができる。階調補正部１０３は、ＯＳが提供する画面調整サービスを利用して階調補正をしている。

ブロック５０３でタスクスケジューラのアイドル条件が成立するとパワー・マネジメント１０９が実行され、ラップトップ１０に画像表示システム１００が構築される。画像評価部１１３は、オリジナル画像が変化するたびに色空間を取得する。ブロック５０５で補正イベント生成部１１１が補正イベントを出力したときはブロック５０７に移行する。ブロック５０７で階調補正部１０３は、補正イベントの種類を認識する。補正イベントの種類には、継続時間を示す識別子も含む。ブロック５０９で階調補正部１０３は、画像評価部１１３からオリジナル画像の色空間のサイズを取得し所定値よりも大きいときは階調調整をしないほうがよいと判断してブロック５０５に戻る。

ブロック５１１で、階調補正部１０３は、補正イベントの種類およびオリジナル画像の識別子に基づいて、ＬＵＴ１０５、１０７のなかから適切な階調補正情報を選択する。たとえば、階調補正部１０３は、オリジナル画像の識別子がＬＵＴ１０７に登録した階調補正情報３７１の識別子に合致する場合は、ＬＵＴ１０７から対応するマスキング画像３７１を取得する。

オリジナル画像に対応するマスキング画像３７１が存在しない場合は、ＬＵＴ１０５に登録しておいた補正プロファイル２０３〜２１３のいずれかを選択することができる。補正プロファイル２０３〜２１３は、ユーザがディフォルトで設定したものを採用することができる。あるいは、補正プロファイル２０３〜２１３は、オリジナル画像の統計量に基づいて選択することができる。

階調補正部１０３は、選択した補正プロファイル２０３〜２１３のなかで、補正イベントの種類に応じた強度の階調補正情報を取得する。たとえば階調補正部１０３は、補正プロファイル２０７〜２１１のいずれかを選択して、画質許容条件の継続時間が長いほど同一の入力画素値ｘに対して高画素領域での出力画素値ｙが小さくなる階調補正情報を取得する。

ブロック５１３で階調補正部１０３は、取得した階調補正情報でオリジナル画像を階調補正して作成した補正画像をＯＥＬＤ１７に出力する。ブロック５１５でアイドル状態が終了すると、ブロック５１７で階調補正部１０３はＯＳの画面調整サービスを復帰させ画像表示システム１００を終了させてからブロック５０３に戻る。ブロック５１９で補正イベント生成部１１１が解除イベントを出力したときは、ブロック５２１で階調補正部１０３は階調補正を終了し、ＯＳの画面調整サービスを復帰させてからブロック５０５に戻る。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

１７ 有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ）
１００ 画像表示システム
１０５、１０７ 参照テーブル（ＬＵＴ）
１０９ パワー・パネジメント
２０３〜２１３ 補正プロファイル
２０３ａ〜２１３ａ 階調補正情報
３００ オリジナル画像
３０１ 背景画像
３０１ａ〜３０１ｃ オブジェクト画像
３５１ セル
３７１ マスキング画像（階調補正情報）

Claims (10)

1. 自発光型のディスプレイに画像データを出力する、電子機器に搭載された画像表示システムであって、
   前記ディスプレイに表示するオリジナル画像の画像データを作成する上位システムと、
   前記上位システムの状態を監視して、ユーザによる前記ディスプレイの利用を妨げない画質許容条件を判断し補正イベントを出力する補正イベント生成部と、
   前記補正イベントに応じて前記ディスプレイの画面に定義した複数のセルのそれぞれにおける前記オリジナル画像の画素値のバラツキを計算し、該バラツキが所定値以下のセルを構成するすべてのサブ画素についての補正量として、白基調の前記セルについて前記画素値を低下させ黒基調の前記セルについて前記画素値を増加させるように前記画素値の平均値に応じた同一の値を設定した補正画像の画像データを出力する階調補正部と
   を有する画像表示システム。
2. 前記補正イベント生成部は、前記上位システムが所定時間プロセッサの使用率が低いシステム・アイドル状態に遷移しているときに前記画質許容条件が成立したと判断する請求項１に記載の画像表示システム。
3. 前記補正イベント生成部は、前記上位システムが所定時間ユーザによる入力が発生しないユーザ・アイドル状態に遷移しているときに前記画質許容条件が成立したと判断する請求項１に記載の画像表示システム。
4. 前記補正イベント生成部は、前記オリジナル画像が所定時間変化しないときに前記画質許容条件が成立したと判断する請求項１に記載の画像表示システム。
5. 前記補正イベント生成部は、前記電子機器の揺動を検出する加速度センサの出力が前記電子機器をユーザが持ち運んでいることを示すときに前記画質許容条件が成立したと判断する請求項１に記載の画像表示システム。
6. 前記補正イベント生成部は、カメラが撮影した映像が所定時間前記ディスプレイをユーザが使用していないことを示すときに前記画質許容条件が成立したと判断する請求項１に記載の画像表示システム。
7. 前記階調補正部は、前記バラツキが所定値以上のセルについて前記オリジナル画像の画素値を維持する請求項１に記載の画像表示システム。
8. 前記１から請求項７のいずれかに記載の画像表示システムを搭載した電子機器。
9. 自発光型のディスプレイを搭載する電子機器が画像を表示する方法であって、
   前記ディスプレイに表示するオリジナル画像を作成するステップと、
   前記オリジナル画像を複数のセルに分割するステップと、
   前記ディスプレイをユーザが利用していない状態を推定したときに、各セルを構成するサブ画素の画素値のバラツキを計算するステップと、
   前記バラツキが所定値以下のセルを構成するすべての前記サブ画素についての補正量として、白基調の前記セルについて前記画素値を低下させ黒基調の前記セルについて前記画素値を増加させるように前記画素値の平均値に応じた同一の値を設定した補正画像の画像データを作成するステップと、
   前記補正画像の画像データを前記ディスプレイに出力するステップと
   を有する方法。
10. 自発光型のディスプレイを搭載する電子機器に、
    前記ディスプレイに表示するオリジナル画像を作成する機能と、
    前記ディスプレイをユーザが利用していない状態を推定する機能と、
    前記推定に基づいて前記ディスプレイの画面に定義した複数のセルのそれぞれにおける前記オリジナル画像の画素値のバラツキを計算する機能と、
    前記ディスプレイの焼き付きを抑制するために、前記バラツキが所定値以下のセルを構成するすべてのサブ画素についての補正量として、白基調の前記セルについて前記画素値を低下させ黒基調の前記セルについて前記画素値を増加させるように前記画素値の平均値に応じた同一の値を設定した補正画像を作成する機能と
    を実現させるためのコンピュータ・プログラム。

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