JPWO2017022513A1 - 映像信号処理装置および映像信号処理方法、ならびに表示装置 - Google Patents

Abstract

本開示の映像信号処理装置は、出力最大輝度値が可変の表示部における出力最大輝度値の情報に基づいて、表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う輝度補正部を備える。

Description

本開示は、映像信号処理装置および映像信号処理方法、ならびに表示装置に関する。

近年、映像の画質を向上させるために、撮像装置の撮像画素数および表示装置の表示画素数を増やし、映像の高解像度化が進められてきた。また、さらなる画質向上を図るために、輝度のダイナミックレンジを拡大させた、映像のハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）化が進められている。ＨＤＲは、映像を現実世界により近づけることを目的とした技術であり、陰影をリアルに表現できる等の利点がある。

特開２０１３−２５５２０１号公報

ＨＤＲの映像信号に対して、表示装置に適した輝度変換等を行う必要があり得る。その際、できるだけ元の映像の品質に近くなるよう、映像の再現性を高める技術の開発が望まれている。

映像の再現性を高めることができるようにした映像信号処理装置および映像信号処理方法、ならびに表示装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る映像信号処理装置は、出力最大輝度値が可変の表示部における出力最大輝度値の情報に基づいて、表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う輝度補正部を備えたものである。

本開示の一実施の形態に係る映像信号処理方法は、出力最大輝度値が可変の表示部における出力最大輝度値の情報に基づいて、表示部に供給する映像信号の輝度補正を行うものである。

本開示の一実施の形態に係る表示装置は、出力最大輝度値が可変の表示部と、出力最大輝度値の情報に基づいて、表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う輝度補正部とを備えたものである。

本開示の一実施の形態に係る映像信号処理装置もしくは映像信号処理方法、または表示装置では、出力最大輝度値が可変の表示部における出力最大輝度値の情報に基づいて、表示部に供給する映像信号の輝度補正が行われる。

本開示の一実施の形態に係る映像信号処理装置もしくは映像信号処理方法、または表示装置によれば、出力最大輝度値が可変の表示部における出力最大輝度値の情報に基づいて、映像信号の輝度補正を行うようにしたので、映像の再現性を高めることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本開示の第１の実施の形態に係る表示装置の概要を示すブロック図である。 表示部の画素構造の一例を示す平面図である。 １画素がＲＧＢの３つのサブ画素を含む画素構造の一例を示す平面図である。 １画素がＲＧＢＷの４つのサブ画素を含む画素構造の一例を示す平面図である。 １画素がＲＧＢの自発光型の３つのサブ画素を含む画素構造の一例を示す断面図である。 １画素がＲＧＢＷの自発光型の４つのサブ画素を含む画素構造の一例を示す断面図である。 自発光素子の画素構造の他の例を示す断面図である。 図１に示した表示装置において、表示部がバックライト型である場合の一構成例を示すブロック図である。 バックライトの部分発光領域の一例を示す平面図である。 バックライトの部分駆動と輝度の突き上げ技術を適用した場合の出力輝度と電力との関係の一例を模式的に示す説明図である。 映像信号の生成から表示までの処理の流れの一例を簡略化して示す説明図である。 輝度補正部による輝度補正の一例を示す説明図である。 輝度補正部による輝度補正の一例を示す説明図である。 第１の変形例に係る映像信号処理部の一構成例を示すブロック図である。 第１の変形例における輝度補正部による輝度補正の一例を模式的に示す説明図である。 第２の変形例に係る映像信号処理部の一構成例を示すブロック図である。 第２の変形例における輝度補正部のＬＵＴの一例を示す説明図である。 第２の変形例における輝度補正部のＯＯＴＦ特性の一例を示す説明図である。 第３の変形例に係る映像信号処理部の一構成例を示すブロック図である。 第４の変形例に係る映像信号処理部の一構成例を示すブロック図である。 第５の変形例に係る映像信号処理部の一構成例を示すブロック図である。 第６の変形例に係る映像信号処理部の一構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係る表示装置の概要を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る表示装置の概要を示すブロック図である。 図１４に示した表示装置における液晶表示パネルおよびバックライトの駆動部の一構成例を示すブロック図である。 図１４に示した表示装置におけるバックライトの駆動部の一構成例を表すブロック図である。 直下型のバックライトの一例を模式的に示す平面図である。 バックライトのゲインを変えた場合の入力輝度レベルと出力輝度との関係の一例を示す説明図である。 バックライトの部分駆動を行わない場合の出力輝度と電力との関係の一例を模式的に示す説明図である。 バックライトの部分駆動を行った場合の出力輝度と電力との関係の一例を模式的に示す説明図である。 バックライトの部分駆動と輝度の突き上げ技術を適用した場合の出力輝度と電力との関係の一例を模式的に示す説明図である。 手術室システムの全体構成を概略的に示す図である。 集中操作パネルにおける操作画面の表示例を示す図である。 手術室システムが適用された手術の様子の一例を示す図である。 図３４に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．比較例
１．第１の実施の形態（デコード処理（ＥＯＴＦ処理）に伴って輝度補正を行う表示装置）（図１〜図２２）
１．１ 構成
１．２ 動作
１．３ 効果
１．４ 変形例（図１４〜図２２）
１．４．１ 第１の変形例
１．４．２ 第２の変形例
１．４．３ 第３の変形例
１．４．４ 第４の変形例
１．４．５ 第５の変形例
１．４．６ 第６の変形例
２．第２の実施の形態（エンコード処理（ＯＥＴＦ処理）に伴って輝度補正を行う表示装置）（図２３）
３．第３の実施の形態（表示部の具体例）（図２４〜図３１）
４．第４の実施の形態（応用例）（図３２〜図３５）
５．その他の実施の形態

＜０．比較例＞
ＨＤＲの映像を生成する技術として、例えば特許文献１（特開２０１３−２５５２０１号公報）に記載の技術がある。

一般的なダイナミックレンジ（ＳＤＲ：Standard Dynamic Renge）の映像は、高輝度の情報が圧縮されているため、ダイナミックレンジが小さく、現実世界に近い表現をしているとは言い難い。ＳＤＲによる映像の最大輝度は１００ｎｉｔ程度であるが、ＨＤＲによる映像は、最大輝度が１０００ｎｉｔ〜１００００ｎｉｔ程度まで拡張される。例えばＳＭＰＴＥ（Society of Motion Picture and Television Engineers）のＳＴ．２０４８規格では、最大輝度は１００００ｎｉｔとされている。

ＨＤＲによる映像の規格上では、最大輝度は１００００ｎｉｔを取り得るが、現状の民生用のＴＶ（テレビジョン）装置やモニタなどでは、表示可能な最大輝度が例えば数百ｎｉｔ〜数千ｎｉｔ程度までとなっている。このため、入力されたＨＤＲの映像信号のダイナミックレンジを完全に再現することは困難である。したがって、ＨＤＲの映像信号に対して、表示装置に適した輝度変換等を行う必要があり得る。その際、できるだけ元の映像の品質に近くなるよう、映像の再現性を高める技術の開発が望まれている。

＜１．第１の実施の形態＞
［１．１ 構成］
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る表示装置の概要を示している。
本実施の形態に係る表示装置は、映像信号処理部１と、表示部２と、駆動制御部７と、駆動部８とを備えている。映像信号処理部１は、デコード部３と、輝度補正部４と、エンコード部５と、最大輝度情報算出部６とを含んでいる。

デコード部３には、例えばＳＭＰＴＥのＳＴ．２０４８規格によるＯＥＴＦ（Optical-Electro Transfer Function：光電伝達関数）で階調圧縮されたＨＤＲの映像信号が入力されるようになっている。デコード部３は、例えばＯＥＴＦの逆関数であるＥＯＴＦ（Elctro-Optical Transfer Function：電光伝達関数）を用いて映像信号のデコードを行うようになっている。

エンコード部５は、デコードされた後の映像信号に対して、表示部２の表示特性に応じたＯＥＴＦを用いた処理（ガンマ補正処理）を行うようになっている。

駆動制御部７は、映像信号に基づいて、駆動部８を制御し、表示部２の駆動制御を行うようになっている。

最大輝度情報算出部６は、例えば表示部２の駆動に要する電力等の情報を駆動制御部７から取得し、表示部２における出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報を算出するようになっている。

輝度補正部４は、最大輝度情報算出部６によって算出された表示部２における出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報に基づいて、表示部２に供給する映像信号の輝度補正を行うようになっている。輝度補正部４は、デコード後の映像信号に対して輝度補正を行うようになっている。輝度補正部４は、後述するように、例えばＥＯＴＦに出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報に基づく補正係数Ｍを乗算した伝達関数を用いて輝度補正を行う。

表示部２は、図２に示したように、行方向および列方向にマトリクス状に配置された複数の画素を有している。図３および図４に、１画素の平面構造の一例を示す。表示部２において１画素は、例えば図３に示したように、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３つのサブ画素を含む画素構造となっている。また、例えば図４に示したように、１画素が、Ｗ（白）のサブ画素が追加された、ＲＧＢＷの４つのサブ画素を含む画素構造であってもよい。ただし、各サブ画素の形状、種類、および配置は図３および図４に示した構造に限定されるものではない。

表示部２は、例えばＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）のような駆動電流が可変である自発光素子を複数含む自発光型のディスプレイであってもよい。ＯＬＥＤは、陰極と陽極との間に有機発光材料を含む発光層を挟んだ構造の発光素子である。

図５は、１画素がＲＧＢの自発光型の３つのサブ画素を含む画素構造の一例を示している。３つのサブ画素は、赤色発光層１０Ｒ、緑色発光層１０Ｇ、および青色発光層１０Ｂを含んでいる。

図６は、１画素がＲＧＢＷの自発光型の４つのサブ画素を含む画素構造の一例を示している。４つのサブ画素は、赤色発光層１０Ｒ、緑色発光層１０Ｇ、青色発光層１０Ｂ、および白色発光層１０Ｗを含んでいる。

図７は、自発光素子の画素構造の他の例を示している。図７の例では、１画素が、白色発光層１０Ｗと、赤色フィルタ１３Ｒ、緑色フィルタ１３Ｇ、および青色フィルタ１３Ｂとを含んでいる。この画素構造では、白色発光層１０Ｗからの白色光を、赤色フィルタ１３Ｒ、緑色フィルタ１３Ｇ、および青色フィルタ１３Ｂを介してＲＧＢに変換する。

また、表示部２は、バックライト型のディスプレイであってもよい。表示部２をバックライト型のディスプレイとした場合、図８に示したように、表示部２が、バックライト２２と、バックライト２２からの照明光が照射される表示パネル２１とを含む構成であってもよい。表示パネル２１は、例えば液晶表示パネルであり、図２に示したように、行方向および列方向にマトリクス状に配置された複数の画素を有し、バックライト２２からの光を１画素または１サブ画素ごとに変調することによって映像表示を行う。

バックライト型のディスプレイの場合、駆動制御部７は、パネル駆動制御部２３と、バックライト駆動制御部２４とを含んでいてもよい。また、駆動部８は、パネル駆動部２５と、バックライト駆動部２６とを含んでいてもよい。最大輝度情報算出部６は、バックライト駆動制御部２４からの情報に基づいて、出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報を算出してもよい。

バックライト２２は、図９に示したように、複数の部分発光領域３０に分割されていてもよい。各部分発光領域３０には、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子が１または複数配置されていてもよい。そして、バックライト駆動制御部２４によって、各部分発光領域３０ごとに駆動電力を変えた点灯制御、いわゆる部分駆動がなされてもよい。

表示部２は、出力最大輝度値Ｌｍａｘが可変であり、輝度のダイナミックレンジが可変となっている。

図１０は、バックライト型のディスプレイにおいて、表示部２における輝度のダイナミックレンジを可変にする技術の一例を示している。表示部２において、映像信号の輝度レベルとして１００％の白色映像を画面全体に一様に表示する場合、例えば図１０の上段に示したように、バックライト２２における複数の部分発光領域３０をすべて点灯させる。この状態での表示部２の出力輝度を１００％、バックライト２２の消費電力は全体の半分の発光領域につき２００Ｗ、バックライト２２全体として４００Ｗであるものとする。また、バックライト２２は全体として４００Ｗの電力制限があるものとする。

これに対して、例えば図１０の下段に示したように、表示部２において、画面の半分を映像信号の輝度レベルが最小の黒表示、画面の他の半分を映像信号の輝度レベルとして１００％の白表示とする場合を考える。この場合、黒表示の部分はバックライト２２を消灯し、バックライト２２の消費電力を０Ｗにすることができる。白表示の部分のバックライト２２は、図１０の上段の場合と同様に２００Ｗとしてもよいが、その場合、黒表示の部分を消灯したことにより、２００Ｗの電力余裕度が生まれる。この場合、白表示の部分のバックライト２２の電力を２００Ｗ＋２００Ｗ＝４００Ｗにまで上げることが可能である。これにより、図１０の上段の場合と比較して、表示部２における出力最大輝度値Ｌｍａｘを２００％に上げることができる。

このように、バックライト２２の部分駆動を利用して輝度のダイナミックレンジを向上させる技術を「輝度の突き上げ」と呼ぶ。通常、動画の場合、表示部２に表示する映像の明暗は画面内の位置に応じて刻々と変化する。このため、輝度の突き上げ技術を用いることにより、映像の明暗の状態に応じて、表示部２における出力最大輝度値Ｌｍａｘは刻々と変化する。最大輝度情報算出部６は、例えば複数の部分発光領域３０ごとの消費電力の情報をバックライト駆動制御部２４から取得し、その消費電力の情報に基づいて、出力最大輝度値Ｌｍａｘを算出することができる。

また、表示部２が自発光型のディスプレイであっても、出力最大輝度値Ｌｍａｘは可変となり得る。例えば、自発光素子の焼き付き防止や劣化防止等のために、自発光素子に流れる電流制限がなされ、出力最大輝度値Ｌｍａｘが変化する場合があり得る。また、図６に示したＲＧＢＷの自発光型の４つのサブ画素を含む画素構造で、表示部２全体としての電力制限がある場合、表示する色の状態によっては、出力最大輝度値Ｌｍａｘが変化する場合があり得る。例えば、表示部２全体としての電力制限がある場合において、白表示だけを行う場合と、Ｒ色、Ｇ色、およびＢ色の混色表示を行う場合とでは、白表示だけを行う場合の方が、出力最大輝度値Ｌｍａｘを上げることが可能となり得る。

［１．２ 動作］
図１１は、ＨＤＲの映像信号の生成から表示までの処理の流れの一例を簡略化して示している。例えば撮像装置５０によって得られた入力と出力とがリニアな関係の映像データを、例えばＳＭＰＴＥのＳＴ．２０４８規格によるＯＥＴＦで量子化（符号化）して輝度の階調圧縮を行い、ＨＤＲの映像信号を生成する。

図１に示した表示装置側では、デコード部３において、ＯＥＴＦの逆関数であるＥＯＴＦを用いて映像信号のデコード（逆量子化）を行う。また、デコード部３では、必要に応じて、任意の基準輝度値Ｌｒｅｆによる正規化を行う。輝度補正部４は、表示部２の出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報に基づいて、デコード部３で用いたＥＯＴＦに補正係数Ｍを乗算した伝達関数を用いて映像信号の輝度補正を行う。これは、ＥＯＴＦを補正（変化）させることに相当する。上述したように、表示部２の出力最大輝度値Ｌｍａｘは動的に変化し得る。このため、輝度補正部４によるＥＯＴＦの補正値は、出力最大輝度値Ｌｍａｘの変化に応じて動的に変化し得る。

図１１の最も右端に示した特性グラフは、表示部２における入力輝度レベルと出力輝度レベルとの関係の一例を示している。ここでは、表示部２が図８に示したバックライト型のディスプレイである場合を例に説明する。上述の図１０を用いて説明したように、バックライト型のディスプレイにおいて、表示部２では部分駆動と輝度の突き上げ技術を用いることにより、出力最大輝度値Ｌｍａｘを向上させることができる。

図１１の最も右端に示した特性グラフにおいて、理想入出力特性５１は、映像信号の生成側で意図した元々のＨＤＲの映像信号の特性を再現した例を示している。これに対して、入出力特性５５は、部分駆動および輝度の突き上げと輝度補正部４による輝度補正とを行わずに映像表示を行った場合の特性の例を示している。入出力特性５５では、出力輝度が途中で圧縮され、高輝度側の映像信号を再現できていない。

入出力特性５３，５４は、部分駆動および輝度の突き上げを行っているが、輝度補正部４による輝度補正は行っていない場合の特性の例を示している。部分駆動および輝度の突き上げを行うことにより、入出力特性５５に比べて高輝度側の映像信号を再現できているが、輝度補正部４による輝度補正は行っていないので、全輝度領域において理想入出力特性５１から外れた特性となっている。これに対して、入出力特性５２は、部分駆動および輝度の突き上げと輝度補正部４による輝度補正とを行った場合の特性の例を示している。輝度補正部４による輝度補正は行っていることにより、入出力特性５３，５４に比べて理想入出力特性５１に近い特性が得られる。

図１２は、輝度補正部４による輝度補正の具体例を示している。
輝度補正部４では、例えば、デコード部３で用いたＥＯＴＦに補正係数Ｍを乗算する演算を行う。補正係数Ｍとしては、デコード部３でデコードする際の正規化に用いた任意の基準輝度値Ｌｒｅｆと表示部２の出力最大輝度値Ｌｍａｘとの比率に応じた値、例えばＭ＝Ｌｒｅｆ／Ｌｍａｘの値を用いることができる。これにより、ＥＯＴＦがＭ倍に補正される。具体的には、デコード部３において、例えば基準輝度値Ｌｒｅｆ＝１０００ｎｉｔとしてＥＯＴＦのデコードと正規化処理とを行った場合、出力最大輝度値Ｌｍａｘが７５０ｎｉｔであれば、Ｍ＝１．３３３となる。また、例えば出力最大輝度値Ｌｍａｘが１５００ｎｉｔであれば、Ｍ＝０．６６６７となる。なお、デコード時にＥＯＴＦの正規化を行わず、直接、補正後のＥＯＴＦを算出する場合は、基準輝度値Ｌｒｅｆ＝１として、Ｌｍａｘの除算のみを適用すればよい。

図１３は、より具体的な輝度補正の値の例を示している。図１３には、デコード時にＥＯＴＦの正規化を行わなかった場合の輝度補正後のＥＯＴＦの値の例（（１））と、デコード時にＥＯＴＦの正規化を行った場合の輝度補正後のＥＯＴＦの値の例（（２））とを示す。なお、図１２の例と同様に、正規化に用いた任意の基準輝度値Ｌｒｅｆ＝１０００ｎｉｔ、出力最大輝度値Ｌｍａｘ＝７５０ｎｉｔ、Ｍ＝１．３３３の例を示す。デコード時にＥＯＴＦの正規化を行う場合、ＥＯＴＦを任意の基準輝度値Ｌｒｅｆで正規化したＥＯＴＦ’を算出し、これに対しＭ＝（Ｌｒｅｆ／Ｌｍａｘ）を乗算し、輝度補正後のＥＯＴＦを得る。
すなわち、（２）＝ＥＯＴＦ’＊Ｍ
＝（ＨＤＲ ＥＯＴＦ／Ｌｒｅｆ）＊（Ｌｒｅｆ／Ｌｍａｘ）
また、正規化しない場合、Ｌｒｅｆ＝１とし、Ｌｍａｘの除算のみ行えばよい。
すなわち、（１）＝ＨＤＲ ＥＯＴＦ／Ｌｍａｘ

なお、自発光型のディスプレイにおける自発光素子や、バックライト型のディスプレイにおける発光素子の特性には、個体別のばらつきが生じ得る。このため、表示部２における出力最大輝度値Ｌｍａｘも、個体別のばらつきが生じ得る。すなわち、同一の映像信号を入力したとしても、表示装置ごとに出力最大輝度値Ｌｍａｘは個体別のばらつきが生じ得る。最大輝度情報算出部６による出力最大輝度値Ｌｍａｘの算出の際には、このような個体別のばらつきを加味した算出を行うことが望ましい。

［１．３ 効果］
以上のように、本実施の形態によれば、出力最大輝度値Ｌｍａｘが可変の表示部２における出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報に基づいて、映像信号の輝度補正を行うようにしたので、ＨＤＲの映像信号の再現性を高めることができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。

［１．４ 変形例］
以上の説明では、映像信号処理部１において、デコード部３によるＥＯＴＦ処理を行った後、輝度補正部４で輝度補正を行うようにしたが、デコード部３によるデコード処理の際に、出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報に基づく輝度補正を行ってもよい。すなわち、図１２に示したように、映像信号処理部１において、２段階に分けてＥＯＴＦ処理をするのではなく、デコード部３によるデコード処理の際に、表示部２の出力最大輝度値Ｌｍａｘに基づいて算出されたＥＯＴＦを直接用いてＥＯＴＦ処理をしてもよい。映像信号処理部１において、回路ブロック的には、デコード部３と輝度補正部４とを１つの処理ブロックとしてまとめてもよい。

また、本実施の形態に係る表示装置の映像信号処理部１は、以下のような変形例の構成であってもよい。

［１．４．１ 第１の変形例］
図１４は、第１の変形例に係る映像信号処理部１０１の一構成例を示している。

上記実施の形態では、映像信号処理部１においてＰＱ（Perceptual Quantization）方式による信号処理を行う場合を例に説明したが、本開示による技術は、ＨＬＧ（Hybrid Log Gamma）方式の信号処理を行う場合にも適用可能である。

ＨＬＧ方式の場合、デコード部３によるＥＯＴＦ処理後の信号値にＯＯＴＦ（Opto-Optical Transfer Function）処理を行う。その場合、表示部２の出力輝度は、例えば以下の式のように表される。

Ｆ_D＝ＯＯＴＦ［Ｅ］＝α｛Ｙ_S＾（γ−１）｝Ｅ＋β
Ｒ_D＝α｛Ｙ_S＾（γ−１）｝Ｒ_S＋β
Ｇ_D＝α｛Ｙ_S＾（γ−１）｝Ｇ_S＋β
Ｂ_D＝α｛Ｙ_S＾（γ−１）｝Ｂ_S＋β
Ｙ_S＝０．２６２７Ｒ_S＋０．６７８０Ｇ_S＋０．０５９３Ｂ_S
γ＝１．２＋０．４２Ｌｏｇ₁₀（Ｌｗ／１０００）

ここで、Ｆ_Dは表示部２の出力輝度に相当する。ＯＯＴＦ［Ｅ］は、デコード部３によるＥＯＴＦ処理後の信号値にＯＯＴＦ処理することを示す。Ｒ_S，Ｇ_S，Ｂ_Sは，デコード部３によるＥＯＴＦ処理後のＲ，Ｇ，Ｂの信号値に相当する。α，βは、ＥＯＴＦで定義される係数である。
なお、「＾」はべき乗することを示す。以降の記載についても同様である。

また、Ｌｗは表示部２における出力最大輝度値Ｌｍａｘに相当する。上記式から、出力最大輝度値Ｌｍａｘの変化に応じてγ（ガンマ）の値が変化する。ＯＯＴＦ処理の際には、ＥＯＴＦ処理後の信号値にＹ_S＾（γ−１）を乗算する処理を行う。図１４に示したように、輝度補正部４において、ＯＯＴＦ処理をする際にγの値に出力最大輝度値Ｌｍａｘの値を反映させることで、出力最大輝度値Ｌｍａｘに応じた輝度補正を行うことができる。

図１５は、第１の変形例における輝度補正部４による輝度補正の一例を模式的に示している。図１５には、横軸を信号値、縦軸を信号上の輝度値とした特性曲線を示す。図１５に示したように、ＯＯＴＦ処理をする際に出力最大輝度値Ｌｍａｘに応じた輝度補正を行うことで、特性曲線が変化する。例えば、出力最大輝度値Ｌｍａｘが相対的に下がった場合、特性曲線の深さが相対的に浅くなるような補正を行う。また、例えば、出力最大輝度値Ｌｍａｘが相対的に上がった場合、特性曲線の深さが相対的に深くなるような補正を行う。

その他の構成および動作等は、図１に示した映像信号処理部１と略同様であってもよい。

［１．４．２ 第２の変形例］
図１６は、第２の変形例に係る映像信号処理部１０２の一構成例を示している。

図１６に示したように、映像信号処理部１０２において、デコード部３と輝度補正部４との間に、色空間をＲＧＢ色空間（第１の色空間）からＨＳＶ色空間（第２の色空間）へと変換する色空間変換回路１１１（第１の色空間変換回路）が設けられていてもよい。また、映像信号処理部１０２において、輝度補正部４とエンコード部５との間に、色空間をＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間へと変換する色空間変換回路１１２（第２の色空間変換回路）が設けられていてもよい。なお、ＨＳＶ色空間とは、色相（Ｈｕｅ）、彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、および明度（Ｖａｌｕｅ）の３つの成分からなる色空間である。

輝度補正部４は、色空間変換回路１１１から出力された明度Ｖの信号に対して輝度補正を行ってもよい。色空間変換回路１１２には、色空間変換回路１１１から出力された色相Ｈ、および彩度Ｓの信号と、輝度補正部４による輝度補正後の明度Ｖの信号が入力されてもよい。

輝度補正部４による輝度補正は、ＯＯＴＦに相当するＬＵＴ（ルックアップテーブル）によって行うことが可能である。このような場合、図１６の映像信号処理部１０２は、既存のＨＳＶ処理回路に対して、単純なＬＵＴを追加することで実施可能である。

図１７を参照して、輝度補正部４のＬＵＴの算出手法の一例を説明する。図１７は、第２の変形例における輝度補正部４のＬＵＴの一例を示している。

ＬＵＴは、例えば以下の流れによって算出してもよい。
（１）映像信号処理部１０２に入力されるＨＤＲの映像信号をＥ’とする。ＥＯＴＦとして、映像信号Ｅ’から例えば出力最大輝度値を１０００ｎｉｔとした場合の輝度信号（ＦＤ１０００）を求める。輝度信号（ＦＤ１０００）は、例えばＨＤＲの所定の映像規格通りに計算した値であってもよい。
（２）次に、輝度信号（ＦＤ１０００）を正規化した輝度信号（ＦＤ１０００’）を求める。例えば、仮定した出力最大輝度値が１０００ｎｉｔである場合、各信号レベルを１／１０００で正規化する。
（３）次に、実際の出力最大輝度値Ｌｍａｘ（＝Ｌｗ）に基づくＯＯＴＦのγの値（ＯＯＴＦγ）を求める。例えば、出力最大輝度値Ｌｍａｘが２０００ｎｉｔだった場合のＯＯＴＦγの値を求める。
（４）次に、正規化した輝度信号（ＦＤ１０００’）に対して、ＯＯＴＦγによるγ処理を行い、正規化された輝度信号（Ｔｅｓｔ２０００’）を求める。
（５）上記のように正規化された輝度信号（Ｔｅｓｔ２０００’）によって、例えば最大２０００ｎｉｔのＨＬＧ処理ができる。表示部２から出力される輝度特性は図１７に示した輝度（Ｔｅｓｔ２０００）のような値となる。

上記のように当初の仮定した出力最大輝度値を１０００ｎｉｔ、実際の出力最大輝度値Ｌｍａｘ（＝Ｌｗ）を２０００ｎｉｔとした場合、ＯＯＴＦγは例えば以下のような値となる。
ＯＯＴＦγ＝（１．２＋０．４２＊ＬＯＧ（Ｌｗ／１０００））／（１．２＋０．４２＊ＬＯＧ（１０００／１０００））
＝１．１０５３６

図１８は、第２の変形例における輝度補正部４のＯＯＴＦ特性の一例を示している。
図１８における実線の曲線が、ＯＯＴＦ特性を示す。ＯＯＴＦ特性は、上記した各種値を用いて、例えば以下のように求められる。
ＯＯＴＦ特性＝ＯＯＴＦ入力＾ＯＯＴＦγ
＝ＦＤ１０００’＾ＯＯＴＦγ
＝ＦＤ１０００’＾１．１０５３６

その他の構成および動作等は、図１に示した映像信号処理部１と略同様であってもよい。

［１．４．３ 第３の変形例］
図１９は、第３の変形例に係る映像信号処理部１０３の一構成例を示している。

図１９に示したように、輝度補正部４が色域変換部１１０を有していてもよい。色域変換部１１０は、ＲＧＢの信号を色域変換マトリクスで色域変換する。色域変換マトリクスは、ＲＧＢの信号を色域変換する係数である。色域変換マトリクスに、出力最大輝度値Ｌｍａｘに基づく補正係数を乗算してもよい。補正係数は、例えば上記図１２に示したように、基準輝度値Ｌｒｅｆと出力最大輝度値Ｌｍａｘとの比率に応じた値（Ｍ＝Ｌｒｅｆ／Ｌｍａｘ）であってもよい。補正後の色域変換マトリクスをデコード部３から出力されたＲＧＢの信号と乗算することによって色域変換してもよい。色域変換マトリクスが例えば３×３の行列である場合、３×３の行列値にすべて同じ補正係数を乗算することで、ＥＯＴＦ処理後に補正係数を乗算する場合と実質的に同じ輝度補正を行うことができる。

なお、ここでは色域変換する場合の例で説明したが、色空間をＲＧＢからＨＳＶやＹＵＶに変換する際の色空間変換マトリクスに、出力最大輝度値Ｌｍａｘに基づく補正係数を乗じるようにしてもよい。

その他の構成および動作等は、図１に示した映像信号処理部１と略同様であってもよい。

［１．４．４ 第４の変形例］
図２０は、第４の変形例に係る映像信号処理部１０４の一構成例を示している。

図２０に示したように、映像信号処理部１０４において、デコード部３と輝度補正部４との間に、色空間をＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間へと変換する色空間変換回路１１１が設けられていてもよい。また、映像信号処理部１０４において、輝度補正部４とエンコード部５との間に、色空間をＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間へと変換する色空間変換回路１１２が設けられていてもよい。

輝度補正部４は、色空間変換回路１１１から出力された明度Ｖの信号に対して輝度補正を行ってもよい。輝度補正部４は、色空間変換回路１１１から出力された明度Ｖの信号に対して、出力最大輝度値Ｌｍａｘに基づく補正係数を乗算してもよい。補正係数は、例えば上記図１２に示したように、基準輝度値Ｌｒｅｆと出力最大輝度値Ｌｍａｘとの比率に応じた値（Ｍ＝Ｌｒｅｆ／Ｌｍａｘ）であってもよい。

色空間変換回路１１２には、色空間変換回路１１１から出力された色相Ｈ、および彩度Ｓの信号と、輝度補正部４による輝度補正後の明度Ｖの信号が入力されてもよい。

その他の構成および動作等は、図１に示した映像信号処理部１と略同様であってもよい。

［１．４．５ 第５の変形例］
図２１は、第５の変形例に係る映像信号処理部１０５の一構成例を示している。

図２１に示したように、映像信号処理部１０５において、デコード部３と輝度補正部４との間に、色空間をＲＧＢ色空間（第１の色空間）からＹＵＶ色空間（第２の色空間）へと変換する色空間変換回路１２１（第１の色空間変換回路）が設けられていてもよい。また、映像信号処理部１０５において、輝度補正部４とエンコード部５との間に、色空間をＹＵＶ色空間からＲＧＢ色空間へと変換する色空間変換回路１２２（第２の色空間変換回路）が設けられていてもよい。なお、ＹＵＶ色空間とは、輝度信号Ｙと、２つの色差信号Ｕ，Ｖとからなる色空間である。

輝度補正部４は、色空間変換回路１２１から出力されたＹＵＶの信号に対して輝度補正を行ってもよい。輝度補正部４は、色空間変換回路１２１から出力されたＹＵＶの信号に対して、出力最大輝度値Ｌｍａｘに基づく補正係数を乗算してもよい。補正係数は、例えば上記図１２に示したように、基準輝度値Ｌｒｅｆと出力最大輝度値Ｌｍａｘとの比率に応じた値（Ｍ＝Ｌｒｅｆ／Ｌｍａｘ）であってもよい。

色空間変換回路１２２には、輝度補正部４による輝度補正後のＹＵＶの信号が入力されてもよい。

その他の構成および動作等は、図１に示した映像信号処理部１と略同様であってもよい。

［１．４．６ 第６の変形例］
図２２は、第６の変形例に係る映像信号処理部１０６の一構成例を示している。

図２２に示したように、映像信号処理部１０６において、デコード部３と輝度補正部４との間に、色空間をＲＧＢ色空間からＹＵＶ色空間へと変換する色空間変換回路１２１が設けられていてもよい。また、映像信号処理部１０５において、輝度補正部４とエンコード部５との間に、色空間をＹＵＶ色空間からＲＧＢ色空間へと変換する色空間変換回路１２２が設けられていてもよい。

輝度補正部４は、色空間変換回路１２１から出力された輝度信号Ｙに対して輝度補正を行ってもよい。輝度補正部４による輝度補正は、図１６の映像信号処理部１０２と略同様に、ＯＯＴＦに相当するＬＵＴによって行うことが可能である。

また、映像信号処理部１０６において、色空間変換回路１２１と色空間変換回路１２２との間には、色補正部１３０が設けられていてもよい。色補正部１３０は、輝度補正部４による輝度補正前の輝度信号Ｙの値と輝度補正後の輝度信号Ｙ’の値との比率に基づいて、色差信号ＵＶの補正を行う。色補正部１３０は、比率算出部１３１と、乗算回路１３２とを有していてもよい。

比率算出部１３１には、色空間変換回路１２１から出力された輝度信号Ｙと、輝度補正部４による輝度補正後の輝度信号Ｙ’とが入力されてもよい。比率算出部１３１は、輝度信号Ｙと輝度信号Ｙ’との比率（Ｙ’／Ｙ）を算出する。

乗算回路１３２は、色空間変換回路１２１から出力された色差信号ＵＶに比率（Ｙ’／Ｙ）を乗算する。

色空間変換回路１２２には、乗算回路１３２による乗算後の色差信号Ｕ’Ｖ’と、輝度補正部４による輝度補正後の輝度信号Ｙ’とが入力される。

ここで、比率算出部１３１と乗算回路１３２とを設けずに、色空間変換回路１２２に直接、色空間変換回路１２１から出力された色差信号ＵＶを入力した場合、輝度信号Ｙに対してＬＵＴ処理が行われることによって、色空間変換処理の前後でＲＧＢ比がずれてしまい、色味が変わり得る。そこで、本変形例では、比率算出部１３１と乗算回路１３２とによって、Ｙ／Ｃ比補正と呼ばれる手法を用いて、ＵＶ信号を補正している。ＬＵＴ処理前後の輝度信号Ｙの比率（Ｙ’／Ｙ）を色差信号ＵＶに乗算することで、色空間変換処理の前後のＲＧＢ比を保持できる。

ＲＧＢからＹＵＶへの色空間変換後のＹＵＶをＹｏｒｇ，Ｕｏｒｇ，Ｖｏｒｇとしたとき、ＬＵＴ処理後にＹｏｒｇがＹｎｅｗになったとすると、Ｕ，Ｖに対して同様の比率を掛けると、Ｕｎｅｗ＝Ｕｏｒｇ×（Ｙｎｅｗ／Ｙｏｒｇ）、Ｖｎｅｗ＝Ｖｏｒｇ×（Ｙｎｅｗ／Ｙｏｒｇ）となる。結果として、ＹＵＶに対して全て（Ｙｎｅｗ／Ｙｏｒｇ）を乗算したことになり、ＲＧＢ比を維持できる。ＹＵＶからＲＧＢへの色空間変換マトリクスにこの比率をスカラー値として乗算することと同じであるため、ＲＧＢ比は維持される。

その他の構成および動作等は、図１に示した映像信号処理部１と略同様であってもよい。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用を有する部分については、適宜説明を省略する。

図２３は、本開示の第２の実施の形態に係る表示装置の概要を示している。
本実施の形態に係る表示装置は、上記第１の実施の形態の構成に対して、輝度補正部４の配置位置が異なる映像信号処理部１Ａを備えている。上記第１の実施の形態では、デコード部３による処理とエンコード部５による処理との間に輝度補正部４による輝度補正を行うようにしたが、図２３に示したように、エンコード部５による処理の後に、輝度補正部４による輝度補正を行うようにしてもよい。

エンコード部５では、例えば、ＯＥＴＦとして（１／γ）乗する演算、例えば入力される信号Ｘに対してＸ＾（１／γ）の演算を行うようなガンマ補正を行う。γは例えば２．２や２．４等の値である。輝度補正部４では、エンコード部５によるＯＥＴＦ処理後の信号に対して、例えば、上記第１の実施の形態と同様の補正係数Ｍを乗算したＯＥＴＦ、例えばＭ＾（１／γ）を用いた演算を行う。これにより、ＯＥＴＦ適用前にＭ倍に補正することと同様の効果が得られる。

なお、以上の説明では、エンコード部５によるＯＥＴＦ処理を行った後、輝度補正部４で輝度補正を行うようにしたが、エンコード部５によるＯＥＴＦ処理の際に、出力最大輝度値Ｌｍａｘの情報に基づく輝度補正を行ってもよい。すなわち、２段階に分けてＯＥＴＦ処理をするのではなく、エンコード部５によるＯＥＴＦ処理の際に、表示部２の出力最大輝度値Ｌｍａｘに基づいて算出されたＯＥＴＦを直接用いてＯＥＴＦ処理をしてもよい。回路ブロック的には、エンコード部５と輝度補正部４とを１つの処理ブロックとしてまとめてもよい。

その他の構成および動作等は、上記第１の実施の形態に係る表示装置と略同様であってもよい。

＜３．第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態について説明する。以下では、上記第１の実施の形態または上記第２の実施の形態と同様の構成および作用を有する部分については、適宜説明を省略する。

図２４は、本開示の第３の実施の形態に係る表示装置の概要を示している。
本実施の形態では、上記図１および図８に示した表示部２の具体例として、液晶ディスプレイの構成例を示す。

本実施の形態に係る表示装置は、入力端子２０１と、デコード部３に相当するビデオデコーダ２０２と、輝度補正部４と、最大輝度情報算出部６と、エンコード部５およびパネル駆動制御部２３に相当するビデオエンコーダ２０４とを備えている。また、表示装置は、パネル駆動部２５に相当するデータドライバ２０５およびゲートドライバ２０６と、表示パネル２１に相当する液晶表示パネル２０７と、バックライト２２に相当するバックライト２０８とを備えている。また、表示装置は、バックライト駆動制御部２４に相当するバックライト駆動制御部２０９と、電源２１０とを備えている。

輝度補正部４および最大輝度情報算出部６は、上記第１の実施の形態と略同様の機能を有している。なお、輝度補正部４は、上記図２３に示した表示装置と略同様に、ビデオデコーダ２０２とビデオエンコーダ２０４との間ではなく、ビデオエンコーダ２０４の後段に設けられていてもよい。

ビデオデコーダ２０２には、入力端子２０１を介してＨＤＲの映像信号が入力される。ビデオデコーダ２０２は、ＥＯＴＦを用いた映像信号のデコード等の処理を行う。ビデオデコーダ２０２は、例えば、映像信号に対して、クロマ処理などの信号処理を行い、液晶表示パネル２０７の駆動に適した解像度のＲＧＢの映像信号を、水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖとともに輝度補正部４に出力する。

輝度補正部４は、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号に対して、上記第１の実施の形態と略同様の輝度補正を行った後、輝度補正後の映像信号を、水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖとともにビデオエンコーダ２０４に供給する。

ビデオエンコーダ２０４は、水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖに同期して、データドライバ２０５およびゲートドライバ２０６を動作させるための制御信号を生成する。また、ビデオエンコーダ２０４は、バックライト２０８を制御する光量制御信号を生成して、バックライト駆動制御部２０９に供給する。

データドライバ２０５は、映像信号に基づく駆動電圧を出力する駆動回路であり、ビデオエンコーダ２０４から伝送されたタイミング信号ならびに映像信号に基づいて、液晶表示パネル２０７のデータ線へ印加する信号を生成して出力する。また、ゲートドライバ２０６は、液晶表示パネル２０７のゲート線（走査線）を順次駆動するための信号を生成する駆動回路であり、ビデオエンコーダ２０４から伝送されたタイミング信号に応じて、液晶表示パネル２０７内の各画素に接続されたゲート線へ、駆動電圧を出力する。

液晶表示パネル２０７は、例えば格子状に配列された複数の画素を有する。液晶表示パネル２０７は、ガラスなどの透明板の間に所定の配向状態を有する液晶分子が封入された構造を有し、外部からの信号の印加に応じて映像を表示する。液晶表示パネル２０７への信号の印加はデータドライバ２０５およびゲートドライバ２０６によって実行される。

バックライト２０８は、液晶表示パネル２０７の背面側に配設された面照明装置であり、液晶表示パネル２０７の背面側から光を照射して、液晶表示パネル２０７に表示される映像を視認可能にする。バックライト２０８は、例えば、液晶表示パネル２０７の背面側の直下に光源を配置する直下型構造となっている。バックライト２０８の光源として、Ｒ色、Ｇ色、またはＢ色で発光するＬＥＤや白色発光するＬＥＤを利用することができる。また、バックライト２０８の光源として、レーザ光源を用いてもよい。

図２７は、バックライト２０８として直下型の構成例を模式的に示している。図２７に示す例では、バックライト２０８は、遮光隔壁体２１０１によってそれぞれ仕切られた複数の光源ユニット４２で構成されている。各光源ユニット４２は、１または複数の光源を所定個数で組み合わせた単位発光モジュールを備えている。例えば、発光ダイオードユニットによって、単位発光モジュールが構成されている。遮光隔壁体２１０１は、各単色光源の実装面と直交して立設されている。これにより、遮光隔壁体２１０１は、各単位発光モジュール間の照射光の漏れを低減して良好な階調制御を実現する。なお、図２７に示す例では、遮光隔壁体２１０１で仕切られる各光源ユニット４２の平面形状は４角形であるが、光源ユニット４２の平面形状は任意である。例えば、３角形やハニカム形状であってもよい。

なお、バックライト２０８は、導光板の周囲に光源を配置するエッジライト型構造であってもよい。

バックライト駆動制御部２０９は、ビデオエンコーダ２０４から供給される光量制御信号に応じて、例えば、バックライト２０８の発光ダイオードユニットごとに明るさを個別に制御する。バックライト駆動制御部２０９は、電源２１０からの電力を供給する量に応じて、例えば、各発光ダイオードユニットの光量を制御することができる。また、バックライト駆動制御部２０９は、光源ユニット４２ごとにバックライト２０８の点灯状態を制御するような部分駆動を行う。

図２５は、液晶表示パネル２０７およびバックライト２０８の駆動部の具体例を示している。また、図２６には、バックライト２０８の駆動部の一部分の具体例を示している。

液晶表示パネル２０７は、図２５に示したように、例えば、第１の方向に沿ってＭ₀個、第２の方向に沿ってＮ₀個の、合計Ｍ₀×Ｎ₀個の画素がマトリクス状に配列された表示領域１１を備えている。具体的には、例えば、映像表示用解像度としてＨＤ−ＴＶ規格を満たすものであり、マトリクス状に配列された画素の数Ｍ₀×Ｎ₀を（Ｍ₀，Ｎ₀）で表記したとき、例えば、（１９２０，１０８０）や（３８４０，２１６０）等である。液晶表示パネル２０７において、部分駆動を行う場合には、例えば、表示領域１１がＰ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に分割される。各表示領域ユニット１２は複数（Ｍ×Ｎ）の画素から構成されている。また、バックライト２０８は、Ｐ×Ｑ個の仮想の表示領域ユニット１２に対応したＰ×Ｑ個の光源ユニット４２に分割されている。なお、表示領域１１およびバックライト２０８の分割数は図示した数には限定されない。

液晶表示パネル２０７における各画素は、それぞれが異なる色を発光する複数のサブ画素を１組として構成されている。より具体的には、各画素は、例えば、赤色発光画素［Ｒ］、緑色発光画素［Ｇ］、および、青色発光画素［Ｂ］の３つのサブ画素から構成されている。

各光源ユニット４２は、光源ユニット４２に対応する表示領域ユニット１２を背面から照明する。そして、光源ユニット４２に備えられた発光ダイオードユニットは、個別に制御される。

表示装置は、図２５に示すように、液晶表示パネル２０７の駆動部として、液晶表示パネル駆動回路９０を含んでいる。液晶表示パネル駆動回路９０は、タイミングコントローラ９１を含んでいる。

バックライト駆動制御部２０９は、光源ユニット駆動回路８０を含んでいる。バックライト駆動制御部２０９は、例えば、パルス幅変調制御方式に基づき、バックライト２０８を構成する発光ダイオード４１の点灯制御を行う。また、バックライト駆動制御部２０９は、演算回路７１と、記憶装置７２とを含んでいてもよい。

光源ユニット駆動回路８０は、図２６に示すように、演算回路８１と、記憶装置８２と、ＬＥＤ駆動回路８３と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor,）からなるスイッチング素子８５と、定電流源としての発光ダイオード駆動電源８６とを含んでいる。

各発光ダイオード４１の下流には、電流検出用の抵抗体ｒが、各発光ダイオード４１と直列に挿入されている。そして、抵抗体ｒを流れる電流が電圧に変換され、抵抗体ｒにおける電圧降下が所定の値となるように、ＬＥＤ駆動回路８３の制御下で、発光ダイオード駆動電源８６の動作が制御される。

液晶表示パネル２０７において、サブ画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］のそれぞれの輝度は、例えば０〜２５５の２⁸段階で階調制御することができる。この場合、液晶表示パネル駆動回路９０に入力される入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値ｘ_R、ｘ_G、ｘ_Bは、それぞれ２⁸段階の値をとることになる。また、各光源ユニット４２を構成する発光ダイオード４１の発光時間を制御するためのパルス幅変調信号Ｓの値も、０〜２５５の２⁸段階の値をとることになる。ただし、これに限定するものではなく、例えば、１０ビット制御とし、０〜１０２３の２¹⁰段階の階調制御をすることもできる。その場合、８ビットの数値での表現を、例えば４倍すればよい。

液晶表示パネル２０７における画素のそれぞれに、光透過率Ｌ_tを制御する制御信号が液晶表示パネル駆動回路９０から供給される。具体的には、サブ画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に各々の光透過率Ｌ_tを制御する制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が液晶表示パネル駆動回路９０から供給される。すなわち、液晶表示パネル駆動回路９０では、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］から制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が生成され、この制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］がサブ画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に供給される。なお、光源ユニット４２の光源輝度は１映像表示フレームごとに変化する。制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］は、基本的に、入力信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値をγ補正した値に対して光源輝度の変化に基づく補正（補償）を行った値を有する。

タイミングコントローラ９１からは、液晶表示パネル２０７のデータドライバ２０５およびゲートドライバ２０６に、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］が送出される。この制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］に基づいて液晶表示パネル２０７の各サブ画素を構成するスイッチング素子が駆動される。その結果、液晶表示パネル２０７の液晶セルを構成する透明電極に所望の電圧が印加されることによって、各サブ画素の光透過率Ｌ_tが制御される。ここで、制御信号［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の値が大きいほど、サブ画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の光透過率Ｌ_tが高くなり、サブ画素［Ｒ，Ｇ，Ｂ］の輝度の値が高くなる。

液晶表示パネル２０７の表示輝度およびバックライト２０８の光源輝度の制御は、例えば、映像表示における１映像表示フレームごと、表示領域ユニット１２ごと、および光源ユニット４２ごとに行われる。また、１映像表示フレーム内における液晶表示パネル２０７の動作とバックライト２０８の動作は同期させられる。

なお、以上の説明では、表示部２の具体例として、液晶ディスプレイの構成例を示したが、液晶ディスプレイ以外のデバイスを表示部２に適用可能である。例えば、ＴＦＴ基板上でＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）シャッタを駆動するＭＥＭＳディスプレイを表示部２に適用可能である。

また、本実施の形態における液晶ディスプレイの構成は、特定の画素配置構造に限定されない。例えば、ＲＧＢの３原色のサブ画素と白色（Ｗ）のサブ画素とを含んだＲＧＢＷの４色画素構造や、ＲＧＢの３原色のサブ画素と黄色（Ｙ）のサブ画素とを含んだＲＧＢＹの４色画素構造であってもよい。

［部分駆動と輝度の突き上げ技術］
バックライト２０８の出力輝度は、バックライト駆動制御部２０９がバックライト２０８のゲイン量Ｋを制御することで、変えることができる。ゲイン量Ｋを大きくすれば、バックライト２０８の出力輝度を上げることができる。ただし、ハードウェア的な限界を越えない範囲でゲイン量Ｋを制御する。

バックライト２０８に、部分駆動と輝度の突き上げ技術を適用することで、例えば、暗部で抑えた電力を、輝度の高い領域に配分して集中的に発光させることで、出力輝度を通常よりも高くすることができる。バックライト駆動制御部２０９は、映像信号を解析して、部分駆動と輝度の突き上げ技術とを適用したときの最大輝度に基づいて、バックライト２０８のゲイン量Ｋを決定するようにしてもよい。

バックライト２０８のゲイン量Ｋを大きくすると、例えば図２８に示したように、すべての階調にわたりバックライト２０８の出力輝度を向上させることができる。図２８において、入出力特性４０１に対して、ゲイン量Ｋを大きくさせた特性が入出力特性４０２である。なお、便宜上、図２８では、各入出力特性４０１，４０２を直線状に描いているが、指数関数などの曲線であってもよい。

上述したように、部分駆動と輝度の突き上げ技術とを組み合わせることで、輝度のダイナミックレンジを向上させることができる。図２９〜図３１を参照して、液晶ディスプレイにおける部分駆動と輝度の突き上げ技術の動作例を説明する。説明の簡素化のため、左半分が輝度信号レベル１％の黒領域と、右半分が輝度信号レベル１００％の映像を表示する場合を例にする。

図２９はバックライト２０８の部分駆動を行わなかった例である。図２９に示す例では、画面全体にわたり、バックライト２０８のゲインを１００％とし、液晶表示パネル２０７の左半分の輝度信号レベルを１％、右半分の輝度信号レベルを１００％にして、映像を表示している。また、バックライト２０８を画面全体にわたり１００％で点灯したときの出力電力は、最大の４００Ｗとする。

図３０はバックライト２０８の部分駆動を行った例である。図３０に示す例では、図２９と同じ輝度の映像を表示するために、輝度信号を上げることによって、バックライト２０８の電力を低下させている。液晶表示パネル２０７の左半分の輝度信号レベルを１００％に吊り上げることで、左半分のバックライト２０８のゲインを１％に低下させている。一方、右半分の輝度信号レベルは１００％、バックライト２０８のゲインは１００％のままである。バックライト２０８の左半分の電力が１％になることから、全体での電力はほぼ２００Ｗとなる。

ここで、バックライト２０８の電力は、全体で最大の４００Ｗ以下であればよい。したがって、図３１に示したように、バックライト２０８の左半分で節電して得た余剰の電力を右半分に利用することができる。図３１に示す例では、液晶表示パネル２０７の左半分の輝度信号レベルを１００％、左半分のバックライト２０８のゲインを１％にしている。一方、右半分の輝度信号レベルは１００％であるが、バックライト２０８のゲインを２００％に吊り上げることができる。これによって、輝度のダイナミックレンジが約２倍に向上する。また、バックライト２０８全体での電力は最大の４００Ｗを超えないようにすることができる。

その他の構成および動作等は、上記第１または第２の実施の形態に係る表示装置と略同様であってもよい。

＜４．第４の実施の形態（応用例）＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、手術室システムに適用されてもよい。

図３２は、本開示に係る技術が適用され得る手術室システム５１００の全体構成を概略的に示す図である。図３２を参照すると、手術室システム５１００は、手術室内に設置される装置群が視聴覚コントローラ（AV Controller）５１０７及び手術室制御装置５１０９を介して互いに連携可能に接続されることにより構成される。

手術室には、様々な装置が設置され得る。図３２では、一例として、内視鏡下手術のための各種の装置群５１０１と、手術室の天井に設けられ術者の手元を撮像するシーリングカメラ５１８７と、手術室の天井に設けられ手術室全体の様子を撮像する術場カメラ５１８９と、複数の表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄと、レコーダ５１０５と、患者ベッド５１８３と、照明５１９１と、を図示している。

ここで、これらの装置のうち、装置群５１０１は、後述する内視鏡手術システム５１１３に属するものであり、内視鏡や当該内視鏡によって撮像された画像を表示する表示装置等からなる。内視鏡手術システム５１１３に属する各装置は医療用機器とも呼称される。一方、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄ、レコーダ５１０５、患者ベッド５１８３及び照明５１９１は、内視鏡手術システム５１１３とは別個に、例えば手術室に備え付けられている装置である。これらの内視鏡手術システム５１１３に属さない各装置は非医療用機器とも呼称される。視聴覚コントローラ５１０７及び／又は手術室制御装置５１０９は、これら医療機器及び非医療機器の動作を互いに連携して制御する。

視聴覚コントローラ５１０７は、医療機器及び非医療機器における画像表示に関する処理を、統括的に制御する。具体的には、手術室システム５１００が備える装置のうち、装置群５１０１、シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９は、手術中に表示すべき情報（以下、表示情報ともいう）を発信する機能を有する装置（以下、発信元の装置とも呼称する）であり得る。また、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄは、表示情報が出力される装置（以下、出力先の装置とも呼称する）であり得る。また、レコーダ５１０５は、発信元の装置及び出力先の装置の双方に該当する装置であり得る。視聴覚コントローラ５１０７は、発信元の装置及び出力先の装置の動作を制御し、発信元の装置から表示情報を取得するとともに、当該表示情報を出力先の装置に送信し、表示又は記録させる機能を有する。なお、表示情報とは、手術中に撮像された各種の画像や、手術に関する各種の情報（例えば、患者の身体情報や、過去の検査結果、術式についての情報等）等である。

具体的には、視聴覚コントローラ５１０７には、装置群５１０１から、表示情報として、内視鏡によって撮像された患者の体腔内の術部の画像についての情報が送信され得る。また、シーリングカメラ５１８７から、表示情報として、当該シーリングカメラ５１８７によって撮像された術者の手元の画像についての情報が送信され得る。また、術場カメラ５１８９から、表示情報として、当該術場カメラ５１８９によって撮像された手術室全体の様子を示す画像についての情報が送信され得る。なお、手術室システム５１００に撮像機能を有する他の装置が存在する場合には、視聴覚コントローラ５１０７は、表示情報として、当該他の装置からも当該他の装置によって撮像された画像についての情報を取得してもよい。

あるいは、例えば、レコーダ５１０５には、過去に撮像されたこれらの画像についての情報が視聴覚コントローラ５１０７によって記録されている。視聴覚コントローラ５１０７は、表示情報として、レコーダ５１０５から当該過去に撮像された画像についての情報を取得することができる。なお、レコーダ５１０５には、手術に関する各種の情報も事前に記録されていてもよい。

視聴覚コントローラ５１０７は、出力先の装置である表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄの少なくともいずれかに、取得した表示情報（すなわち、手術中に撮影された画像や、手術に関する各種の情報）を表示させる。図示する例では、表示装置５１０３Ａは手術室の天井から吊り下げられて設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｂは手術室の壁面に設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｃは手術室内の机上に設置される表示装置であり、表示装置５１０３Ｄは表示機能を有するモバイル機器（例えば、タブレットＰＣ（Personal Computer））である。

また、図３２では図示を省略しているが、手術室システム５１００には、手術室の外部の装置が含まれてもよい。手術室の外部の装置は、例えば、病院内外に構築されたネットワークに接続されるサーバや、医療スタッフが用いるＰＣ、病院の会議室に設置されるプロジェクタ等であり得る。このような外部装置が病院外にある場合には、視聴覚コントローラ５１０７は、遠隔医療のために、テレビ会議システム等を介して、他の病院の表示装置に表示情報を表示させることもできる。

手術室制御装置５１０９は、非医療機器における画像表示に関する処理以外の処理を、統括的に制御する。例えば、手術室制御装置５１０９は、患者ベッド５１８３、シーリングカメラ５１８７、術場カメラ５１８９及び照明５１９１の駆動を制御する。

手術室システム５１００には、集中操作パネル５１１１が設けられており、ユーザは、当該集中操作パネル５１１１を介して、視聴覚コントローラ５１０７に対して画像表示についての指示を与えたり、手術室制御装置５１０９に対して非医療機器の動作についての指示を与えることができる。集中操作パネル５１１１は、表示装置の表示面上にタッチパネルが設けられて構成される。

図３３は、集中操作パネル５１１１における操作画面の表示例を示す図である。図３３では、一例として、手術室システム５１００に、出力先の装置として、２つの表示装置が設けられている場合に対応する操作画面を示している。図３３を参照すると、操作画面５１９３には、発信元選択領域５１９５と、プレビュー領域５１９７と、コントロール領域５２０１と、が設けられる。

発信元選択領域５１９５には、手術室システム５１００に備えられる発信元装置と、当該発信元装置が有する表示情報を表すサムネイル画面と、が紐付けられて表示される。ユーザは、表示装置に表示させたい表示情報を、発信元選択領域５１９５に表示されているいずれかの発信元装置から選択することができる。

プレビュー領域５１９７には、出力先の装置である２つの表示装置（Monitor1、Monitor2）に表示される画面のプレビューが表示される。図示する例では、１つの表示装置において４つの画像がＰｉｎＰ表示されている。当該４つの画像は、発信元選択領域５１９５において選択された発信元装置から発信された表示情報に対応するものである。４つの画像のうち、１つはメイン画像として比較的大きく表示され、残りの３つはサブ画像として比較的小さく表示される。ユーザは、４つの画像が表示された領域を適宜選択することにより、メイン画像とサブ画像を入れ替えることができる。また、４つの画像が表示される領域の下部には、ステータス表示領域５１９９が設けられており、当該領域に手術に関するステータス（例えば、手術の経過時間や、患者の身体情報等）が適宜表示され得る。

コントロール領域５２０１には、発信元の装置に対して操作を行うためのＧＵＩ（Graphical User Interface）部品が表示される発信元操作領域５２０３と、出力先の装置に対して操作を行うためのＧＵＩ部品が表示される出力先操作領域５２０５と、が設けられる。図示する例では、発信元操作領域５２０３には、撮像機能を有する発信元の装置におけるカメラに対して各種の操作（パン、チルト及びズーム）を行うためのＧＵＩ部品が設けられている。ユーザは、これらのＧＵＩ部品を適宜選択することにより、発信元の装置におけるカメラの動作を操作することができる。なお、図示は省略しているが、発信元選択領域５１９５において選択されている発信元の装置がレコーダである場合（すなわち、プレビュー領域５１９７において、レコーダに過去に記録された画像が表示されている場合）には、発信元操作領域５２０３には、当該画像の再生、再生停止、巻き戻し、早送り等の操作を行うためのＧＵＩ部品が設けられ得る。

また、出力先操作領域５２０５には、出力先の装置である表示装置における表示に対する各種の操作（スワップ、フリップ、色調整、コントラスト調整、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切り替え）を行うためのＧＵＩ部品が設けられている。ユーザは、これらのＧＵＩ部品を適宜選択することにより、表示装置における表示を操作することができる。

なお、集中操作パネル５１１１に表示される操作画面は図示する例に限定されず、ユーザは、集中操作パネル５１１１を介して、手術室システム５１００に備えられる、視聴覚コントローラ５１０７及び手術室制御装置５１０９によって制御され得る各装置に対する操作入力が可能であってよい。

図３４は、以上説明した手術室システムが適用された手術の様子の一例を示す図である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９は、手術室の天井に設けられ、患者ベッド５１８３上の患者５１８５の患部に対して処置を行う術者（医者）５１８１の手元及び手術室全体の様子を撮影可能である。シーリングカメラ５１８７及び術場カメラ５１８９には、倍率調整機能、焦点距離調整機能、撮影方向調整機能等が設けられ得る。照明５１９１は、手術室の天井に設けられ、少なくとも術者５１８１の手元を照射する。照明５１９１は、その照射光量、照射光の波長（色）及び光の照射方向等を適宜調整可能であってよい。

内視鏡手術システム５１１３、患者ベッド５１８３、シーリングカメラ５１８７、術場カメラ５１８９及び照明５１９１は、図３２に示すように、視聴覚コントローラ５１０７及び手術室制御装置５１０９（図３４では図示せず）を介して互いに連携可能に接続されている。手術室内には、集中操作パネル５１１１が設けられており、上述したように、ユーザは、当該集中操作パネル５１１１を介して、手術室内に存在するこれらの装置を適宜操作することが可能である。

以下、内視鏡手術システム５１１３の構成について詳細に説明する。図示するように、内視鏡手術システム５１１３は、内視鏡５１１５と、その他の術具５１３１と、内視鏡５１１５を支持する支持アーム装置５１４１と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５１５１と、から構成される。

内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５１３９ａ〜５１３９ｄから、内視鏡５１１５の鏡筒５１１７や、その他の術具５１３１が患者５１８５の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５１３１として、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７が、患者５１８５の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５１３５は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５１３１はあくまで一例であり、術具５１３１としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。

内視鏡５１１５によって撮影された患者５１８５の体腔内の術部の画像が、表示装置５１５５に表示される。術者５１８１は、表示装置５１５５に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５１３５や鉗子５１３７を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５１３３、エネルギー処置具５１３５及び鉗子５１３７は、手術中に、術者５１８１又は助手等によって支持される。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃ、及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂから構成されており、アーム制御装置５１５９からの制御により駆動される。アーム部５１４５によって内視鏡５１１５が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５１１５の安定的な位置の固定が実現され得る。

（内視鏡）
内視鏡５１１５は、先端から所定の長さの領域が患者５１８５の体腔内に挿入される鏡筒５１１７と、鏡筒５１１７の基端に接続されるカメラヘッド５１１９と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒５１１７を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５１１５を図示しているが、内視鏡５１１５は、軟性の鏡筒５１１７を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒５１１７の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５１１５には光源装置５１５７が接続されており、当該光源装置５１５７によって生成された光が、鏡筒５１１７の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５１８５の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５１１５は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド５１１９の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera Control Unit）５１５３に送信される。なお、カメラヘッド５１１９には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。

なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５１１９には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５１１７の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。

（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５１５３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡５１１５及び表示装置５１５５の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５１５３は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５１５５に提供する。また、ＣＣＵ５１５３には、図３２に示す視聴覚コントローラ５１０７が接続される。ＣＣＵ５１５３は、画像処理を施した画像信号を視聴覚コントローラ５１０７にも提供する。また、ＣＣＵ５１５３は、カメラヘッド５１１９に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。当該撮像条件に関する情報は、入力装置５１６１を介して入力されてもよいし、上述した集中操作パネル５１１１を介して入力されてもよい。

表示装置５１５５は、ＣＣＵ５１５３からの制御により、当該ＣＣＵ５１５３によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５１１５が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５１５５としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５１５５として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５１５５が設けられてもよい。

光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５１１５に供給する。

アーム制御装置５１５９は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の駆動を制御する。

入力装置５１６１は、内視鏡手術システム５１１３に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５１６１を介して、内視鏡手術システム５１１３に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５１６１を介して、アーム部５１４５を駆動させる旨の指示や、内視鏡５１１５による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５１３５を駆動させる旨の指示等を入力する。

入力装置５１６１の種類は限定されず、入力装置５１６１は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５１６１としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５１７１及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５１６１としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５１５５の表示面上に設けられてもよい。

あるいは、入力装置５１６１は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head Mounted Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５１６１は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５１６１は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５１６１が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５１８１）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。

処置具制御装置５１６３は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５１３５の駆動を制御する。気腹装置５１６５は、内視鏡５１１５による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５１８５の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５１３３を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５１６７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５１６９は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

以下、内視鏡手術システム５１１３において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５１４１は、基台であるベース部５１４３と、ベース部５１４３から延伸するアーム部５１４５と、を備える。図示する例では、アーム部５１４５は、複数の関節部５１４７ａ、５１４７ｂ、５１４７ｃと、関節部５１４７ｂによって連結される複数のリンク５１４９ａ、５１４９ｂと、から構成されているが、図３４では、簡単のため、アーム部５１４５の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５１４５が所望の自由度を有するように、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃ及びリンク５１４９ａ、５１４９ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５１４５は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５１４５の可動範囲内において内視鏡５１１５を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５１１５の鏡筒５１１７を患者５１８５の体腔内に挿入することが可能になる。

関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５１４７ａ〜５１４７ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５１５９によって制御されることにより、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃの回転角度が制御され、アーム部５１４５の駆動が制御される。これにより、内視鏡５１１５の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５１５９は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５１４５の駆動を制御することができる。

例えば、術者５１８１が、入力装置５１６１（フットスイッチ５１７１を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５１５９によってアーム部５１４５の駆動が適宜制御され、内視鏡５１１５の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５１４５の先端の内視鏡５１１５を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５１４５は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５１４５は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５１６１を介してユーザによって遠隔操作され得る。

また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５１５９は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５１４５が移動するように、各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５１４５に触れながらアーム部５１４５を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５１４５を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５１１５を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。

ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５１１５が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５１４１を用いることにより、人手によらずに内視鏡５１１５の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。

なお、アーム制御装置５１５９は必ずしもカート５１５１に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５１５９は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５１５９は、支持アーム装置５１４１のアーム部５１４５の各関節部５１４７ａ〜５１４７ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５１５９が互いに協働することにより、アーム部５１４５の駆動制御が実現されてもよい。

（光源装置）
光源装置５１５７は、内視鏡５１１５に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５１５７は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５１５７において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置５１５７は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５１１９の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置５１５７は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５１５７は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図３５を参照して、内視鏡５１１５のカメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３の機能についてより詳細に説明する。図３５は、図３４に示すカメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３の機能構成の一例を示すブロック図である。

図３５を参照すると、カメラヘッド５１１９は、その機能として、レンズユニット５１２１と、撮像部５１２３と、駆動部５１２５と、通信部５１２７と、カメラヘッド制御部５１２９と、を有する。また、ＣＣＵ５１５３は、その機能として、通信部５１７３と、画像処理部５１７５と、制御部５１７７と、を有する。カメラヘッド５１１９とＣＣＵ５１５３とは、伝送ケーブル５１７９によって双方向に通信可能に接続されている。

まず、カメラヘッド５１１９の機能構成について説明する。レンズユニット５１２１は、鏡筒５１１７との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５１１７の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５１１９まで導光され、当該レンズユニット５１２１に入射する。レンズユニット５１２１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５１２１は、撮像部５１２３の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。

撮像部５１２３は撮像素子によって構成され、レンズユニット５１２１の後段に配置される。レンズユニット５１２１を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５１２３によって生成された画像信号は、通信部５１２７に提供される。

撮像部５１２３を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５１８１は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。

また、撮像部５１２３を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５１８１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５１２３が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５１２１も複数系統設けられる。

また、撮像部５１２３は、必ずしもカメラヘッド５１１９に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５１２３は、鏡筒５１１７の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部５１２５は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５１２９からの制御により、レンズユニット５１２１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５１２３による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部５１２７は、ＣＣＵ５１５３との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５１２７は、撮像部５１２３から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５１７９を介してＣＣＵ５１５３に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５１８１が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５１２７には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５１７９を介してＣＣＵ５１５３に送信される。

また、通信部５１２７は、ＣＣＵ５１５３から、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５１２７は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５１２９に提供する。なお、ＣＣＵ５１５３からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５１２７には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５１２９に提供される。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５１５３の制御部５１７７によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡５１１５に搭載される。

カメラヘッド制御部５１２９は、通信部５１２７を介して受信したＣＣＵ５１５３からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５１１９の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５１２９は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５１２３の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５１２９は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５１２５を介してレンズユニット５１２１のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５１２９は、更に、鏡筒５１１７やカメラヘッド５１１９を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。

なお、レンズユニット５１２１や撮像部５１２３等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５１１９について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。

次に、ＣＣＵ５１５３の機能構成について説明する。通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９から、伝送ケーブル５１７９を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５１７３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５１７３は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５１７５に提供する。

また、通信部５１７３は、カメラヘッド５１１９に対して、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。

画像処理部５１７５は、カメラヘッド５１１９から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５１７５は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。

画像処理部５１７５は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５１７５が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５１７５は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。

制御部５１７７は、内視鏡５１１５による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５１７７は、カメラヘッド５１１９の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５１７７は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５１１５にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５１７７は、画像処理部５１７５による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。

また、制御部５１７７は、画像処理部５１７５によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５１５５に表示させる。この際、制御部５１７７は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５１７７は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５１３５使用時のミスト等を認識することができる。制御部５１７７は、表示装置５１５５に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５１８１に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド５１１９及びＣＣＵ５１５３を接続する伝送ケーブル５１７９は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル５１７９を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５１１９とＣＣＵ５１５３との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５１７９を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５１７９によって妨げられる事態が解消され得る。

以上、本開示に係る技術が適用され得る手術室システム５１００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として手術室システム５１００が適用される医療用システムが内視鏡手術システム５１１３である場合について説明したが、手術室システム５１００の構成はかかる例に限定されない。例えば、手術室システム５１００は、内視鏡手術システム５１１３に代えて、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。

本開示に係る技術は、以上で説明した構成のうち、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄ、集中操作パネル５１１１、または表示装置５１５５に好適に適用され得る。また、本開示に係る技術は、視聴覚コントローラ５１０７、またはＣＣＵ５１５３（特に、画像処理部５１７５）に好適に適用され得る。特に、表示装置５１０３Ａ〜５１０３Ｄ、集中操作パネル５１１１、または表示装置５１５５において、ＨＤＲの映像信号に基づく表示を行う場合に好適に適用され得る。

＜５．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。

例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
出力最大輝度値が可変の表示部における前記出力最大輝度値の情報に基づいて、前記表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う輝度補正部
を備える映像信号処理装置。
（２）
電光伝達関数を用いて前記映像信号のデコードを行うデコード部をさらに備え、
前記輝度補正部は、前記デコード後の映像信号に対して輝度補正を行う
上記（１）に記載の映像信号処理装置。
（３）
前記輝度補正部は、前記電光伝達関数に前記出力最大輝度値の情報に基づく補正係数を乗算した伝達関数を用いて輝度補正を行う
上記（２）に記載の映像信号処理装置。
（４）
前記デコードされた後の前記映像信号に対して光電伝達関数を用いたガンマ補正を行うエンコード部をさらに備え、
前記輝度補正部は、前記ガンマ補正後の前記映像信号に対して輝度補正を行う
上記（２）に記載の映像信号処理装置。
（５）
前記輝度補正部は、前記光電伝達関数に前記出力最大輝度値の情報に基づく補正係数を乗算した伝達関数を用いて輝度補正を行う
上記（４）に記載の映像信号処理装置。
（６）
前記輝度補正部は、前記デコード後の映像信号に対して、前記出力最大輝度値に基づいて補正されたガンマ値を用いたＯＯＴＦ処理を行う
上記（２）に記載の映像信号処理装置。
（７）
前記デコード後の映像信号を第１の色空間から第２の色空間へと変換して前記輝度補正部に出力する第１の色空間変換回路と、
前記輝度補正部による輝度補正後の映像信号を前記第２の色空間から第１の色空間へと変換する第２の色空間変換回路と
をさらに備える
上記（２）に記載の映像信号処理装置。
（８）
前記第２の色空間は、色相、彩度、および明度の３つの成分からなるＨＳＶ色空間であり、
前記輝度補正部は、前記明度の信号に対して輝度補正を行う
上記（７）に記載の映像信号処理装置。
（９）
前記輝度補正部は、ルックアップテーブルを用いた輝度補正を行う
上記（８）に記載の映像信号処理装置。
（１０）
前記第２の色空間は、輝度信号と色差信号とからなるＹＵＶ色空間であり、
前記輝度補正部は、少なくとも前記輝度信号に対して輝度補正を行う
上記（７）に記載の映像信号処理装置。
（１１）
輝度補正前の前記輝度信号の信号値と輝度補正後の信号値との比率に基づいて、前記色差信号の補正を行う色補正部
をさらに備える
上記（１０）に記載の映像信号処理装置。
（１２）
前記輝度補正部は、前記デコードされた後の前記映像信号に対して、前記出力最大輝度値に基づく補正係数を乗算した色域変換マトリクスに基づいて色域変換を行う色域変換部を有する
上記（２）に記載の映像信号処理装置。
（１３）
出力最大輝度値が可変の表示部における前記出力最大輝度値の情報に基づいて、前記表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う
映像信号処理方法。
（１４）
出力最大輝度値が可変の表示部と、
前記出力最大輝度値の情報に基づいて、前記表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う輝度補正部と
を備える表示装置。
（１５）
前記表示部は、
複数の部分発光領域を有し、前記部分発光領域ごとに駆動電力を変えた点灯制御がなされるバックライトと、
前記バックライトからの照明光が照射される表示パネルと
を含む
上記（１４）に記載の表示装置。
（１６）
前記表示部は、それぞれの駆動電流が可変である複数の自発光素子を含む
上記（１４）に記載の表示装置。

本出願は、日本国特許庁において２０１５年７月３１日に出願された日本特許出願番号第２０１５−１５２６３５号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (16)

1. 出力最大輝度値が可変の表示部における前記出力最大輝度値の情報に基づいて、前記表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う輝度補正部
   を備える映像信号処理装置。
2. 電光伝達関数を用いて前記映像信号のデコードを行うデコード部をさらに備え、
   前記輝度補正部は、前記デコード後の映像信号に対して輝度補正を行う
   請求項１に記載の映像信号処理装置。
3. 前記輝度補正部は、前記電光伝達関数に前記出力最大輝度値の情報に基づく補正係数を乗算した伝達関数を用いて輝度補正を行う
   請求項２に記載の映像信号処理装置。
4. 前記デコードされた後の前記映像信号に対して光電伝達関数を用いたガンマ補正を行うエンコード部をさらに備え、
   前記輝度補正部は、前記ガンマ補正後の前記映像信号に対して輝度補正を行う
   請求項２に記載の映像信号処理装置。
5. 前記輝度補正部は、前記光電伝達関数に前記出力最大輝度値の情報に基づく補正係数を乗算した伝達関数を用いて輝度補正を行う
   請求項４に記載の映像信号処理装置。
6. 前記輝度補正部は、前記デコード後の映像信号に対して、前記出力最大輝度値に基づいて補正されたガンマ値を用いたＯＯＴＦ処理を行う
   請求項２に記載の映像信号処理装置。
7. 前記デコード後の映像信号を第１の色空間から第２の色空間へと変換して前記輝度補正部に出力する第１の色空間変換回路と、
   前記輝度補正部による輝度補正後の映像信号を前記第２の色空間から第１の色空間へと変換する第２の色空間変換回路と
   をさらに備える
   請求項２に記載の映像信号処理装置。
8. 前記第２の色空間は、色相、彩度、および明度の３つの成分からなるＨＳＶ色空間であり、
   前記輝度補正部は、前記明度の信号に対して輝度補正を行う
   請求項７に記載の映像信号処理装置。
9. 前記輝度補正部は、ルックアップテーブルを用いた輝度補正を行う
   請求項８に記載の映像信号処理装置。
10. 前記第２の色空間は、輝度信号と色差信号とからなるＹＵＶ色空間であり、
    前記輝度補正部は、少なくとも前記輝度信号に対して輝度補正を行う
    請求項７に記載の映像信号処理装置。
11. 輝度補正前の前記輝度信号の信号値と輝度補正後の信号値との比率に基づいて、前記色差信号の補正を行う色補正部
    をさらに備える
    請求項１０に記載の映像信号処理装置。
12. 前記輝度補正部は、前記デコードされた後の前記映像信号に対して、前記出力最大輝度値に基づく補正係数を乗算した色域変換マトリクスに基づいて色域変換を行う色域変換部を有する
    請求項２に記載の映像信号処理装置。
13. 出力最大輝度値が可変の表示部における前記出力最大輝度値の情報に基づいて、前記表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う
    映像信号処理方法。
14. 出力最大輝度値が可変の表示部と、
    前記出力最大輝度値の情報に基づいて、前記表示部に供給する映像信号の輝度補正を行う輝度補正部と
    を備える表示装置。
15. 前記表示部は、
    複数の部分発光領域を有し、前記部分発光領域ごとに駆動電力を変えた点灯制御がなされるバックライトと、
    前記バックライトからの照明光が照射される表示パネルと
    を含む
    請求項１４に記載の表示装置。
16. 前記表示部は、それぞれの駆動電流が可変である複数の自発光素子を含む
    請求項１４に記載の表示装置。

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