WO2012077601A1

WO2012077601A1 - 画像処理装置、画像処理方法、および表示装置

Info

Publication number: WO2012077601A1
Application number: PCT/JP2011/077923
Authority: WO
Inventors: 上原　和弘
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-06-14

Abstract

　画像処理回路（１０）において、外部から高解像度の画像データを含む映像信号Ｄｐを受け取り、人感センサ（２２）の検出範囲内に人がいない場合には、最小階調値または最大階調値（若しくは近傍値）を含むように階調値を再分配した画像信号Ｄａを出力し、人がいる場合にはそのまま高解像度の画像データを出力する。このことにより、複数の視聴者がいる場合であっても視聴者の状態（ここでは位置）に応じて視野角特性による（本来表示されるべき色からの）色変化が解消または抑制される。

Description

画像処理装置、画像処理方法、および表示装置

　本発明は、画像処理装置、画像処理方法、および表示装置に関し、より詳細には視野角特性が補償された表示を行うための画像処理装置、画像処理方法、および表示装置に関する。

　近年、表示装置は大型化および高解像度化が進み、多数の人に視聴されるインフォメーション用表示装置やデジタルサイネージ用表示装置として、液晶表示装置が広く使用される。

　この液晶表示装置は、現時点ではフルＨＤ（full high definition）または２Ｋ１Ｋと呼ばれる１９２０×１０８０画素の解像度を有するものが一般的であるが、さらに４Ｋ２Ｋと呼ばれる４０９８×２１６０画素（またはそれ以上）の解像度や、８Ｋ４Ｋと呼ばれる７６８０×４３２０画素（またはそれ以上）の解像度を有するものなどがある。

　またこの液晶表示装置は、表示面に対する視線の角度により表示状態（表示輝度）が異なって見える特性を有している。この特性は、視野角特性と呼ばれており、この特性により、表示画面を斜めから見る者は、正しい表示輝度、具体的には正しい混色割合による正しい色の画像を見ることができない場合がある。すなわち、この視野角特性は、同一の視野角であっても、表示輝度に応じてその輝度変化量（輝度減衰量）が変化する特性を含んでいる。そして液晶表示装置は、典型的には赤色、緑色、および青色の三原色を表示するための３つのサブ画素の輝度をそれぞれ制御することにより、３つのサブ画素からなる１つのカラー画素において様々な色を表示する。したがって、表示されるべきカラー画素における三原色の混色割合（すなわち各サブ画素における表示輝度）がそれぞれ異なる場合、斜めから見る者には、各色が異なった割合で変化（減衰）するため、（本来表されるべき色からの）色変化の形で認識される。

　そこで従来より、上記視野角特性を補償するための様々な手法があり、例えば日本特開２００８－２４２３４２号公報には、表示画面を見る者（以下「視聴者」という）の当該表示画面に対する角度を検出し、表示画面を分割したエリア毎に表示色が変化しないように表示階調の補正値を算出するテレビジョン装置の構成が開示されている。

　また、日本特開２０１０－１１７５７９号公報には、視聴者の位置を検出し、検出された視聴者から見て最良の画面状態となるよう、表示画面を分割したエリア毎に、バックライトの発光輝度を制御することにより白輝度補正または黒輝度補正を行う液晶表示装置の構成が開示されている。

　さらに、国際公開第２０１０／１６３１９号パンフレットには、入力画像のデータをアップコンバートすることにより高解像度の画像データに変換し、変換されたデータに基づき視野角特性が改善されるよう輝度値が再分配された画像データを生成する表示装置の構成が開示されている。

日本特開２００８－２４２３４２号公報日本特開２０１０－１１７５７９号公報国際公開第２０１０／１６３１９号パンフレット

　ここで、国際公開第２０１０／１６３１９号パンフレットに記載の構成は、高解像度の画像データが得られるので、特に高解像度の表示装置において好適であるが、表示画面の正面近傍に視聴者が位置する場合にも補正が行われるため、視聴者の位置によっては不要な（場合によっては好適でない）補正がなされることがある。

　この点、日本特開２００８－２４２３４２号公報に記載の構成では、視聴者の位置が検出されるため、その検出位置に応じた補正がなされるが、視聴者の位置に応じてその補正量が変化するため、視聴者が複数いる場合には、それぞれに好適な補正を同時に行うことができない。また、この従来の構成は高解像度（具体的には４Ｋ２Ｋ以上の解像度）の表示装置において特に好適なものではない。

　さらに日本特開２０１０－１１７５７９号公報に記載の構成では、視聴者が複数いる場合にも、それぞれの位置を検出して好適な補正を行うことができる。しかしこの構成では、黒浮き等の表示異常を抑制することはできるが、（本来表示されるべき色からの）色変化を解消または抑制するよう補正することはできない。また、この従来の構成も同様に上記高解像度の表示装置において特に好適なものではない。

　そこで、本発明の目的は、高解像度の表示装置において好適であって、複数の視聴者がいる場合であっても必要に応じて所定の場合に視野角特性による色変化を解消または抑制することができる画像処理装置、画像処理方法、および表示装置を提供することである。

　本発明の第１の局面は、外部から与えられる入力画像データに基づき、表示装置の表示画面上に表示される画像を表す出力画像データを出力する画像処理装置であって、
　　前記入力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなる入力画素群の階調値の平均値と、前記出力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなり前記入力画素群に対応する出力画素群の階調の平均値とを略等しくし、かつ前記出力画素群のうちの１つ以上の階調値が最大階調値または最小階調値に一致するかまたは近づくように、前記出力画素群の各階調値を設定する補正動作と、前記入力画素群の階調値をそのまま前記出力画素群の階調値とする非補正動作とを行う入力階調補正部と、
　前記表示画面を見る者の状態を示す信号を受け取り、前記状態に応じて、前記補正動作および前記非補正動作を選択的に行うように前記入力階調補正部を制御する制御部と
を備えることを特徴とする。

　本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の数または前記表示画面に対する位置を示す信号を受け取り、前記数または前記位置に応じて、前記入力階調補正部を制御することを特徴とする。

　本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面において、
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の前記位置が前記表示画面近傍の所定の範囲内である場合、前記非補正動作を行うように前記入力階調補正部を制御することを特徴とする。

　本発明の第４の局面は、本発明の第３の局面において、
　前記制御部は、前記表示画面を見る者のうちの一人以上の者の前記位置が前記表示画面近傍の所定の範囲内であっても、前記一人以上の者以外の前記表示画面を見る者の一人以上の前記位置が前記範囲外である場合、前記補正動作を行うように前記入力階調補正部を制御することを特徴とする。

　本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記制御部は、前記表示画面を見る者を撮影する撮像装置からの画像信号を受け取り、前記画像信号に含まれる画像を認識することにより得られる前記状態に応じて、前記入力階調補正部を制御することを特徴とする。

　本発明の第６の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記制御部は、前記補正動作を行う場合、前記表示画面を見る者の前記状態に応じて、前記入力画素群および対応する前記出力画素群を構成する画素の数を変更することを特徴とする。

　本発明の第７の局面は、本発明の第６の局面において、
　前記制御部は、前記入力階調補正部により前記補正動作が行われるとき、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する位置に応じて定まる、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する距離および視野角の少なくとも一方が所定値より大きい場合、前記所定値より小さい場合に設定される前記入力画素群および対応する前記出力画素群を構成する画素数よりも多い画素数で前記入力画素群および対応する前記出力画素群を設定することを特徴とする。

　本発明の第８の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の前記状態に応じて、前記補正動作および前記非補正動作を行うべき対象となる入力画素群の前記入力画像における範囲をそれぞれ決定し、決定された範囲に基づき前記補正動作および前記非補正動作をそれぞれ行うことを特徴とする。

　本発明の第９の局面は、本発明の第８の局面において、
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の前記位置に応じて、前記位置近傍の前記表示画面部分に表示されるべき画像を構成する出力画素群に対応する入力画素群を、前記非補正動作を行うべき対象となる前記範囲として決定することを特徴とする。

　本発明の第１０の局面は、本発明の第８の局面において、
　前記制御部は、前記表示画面を見る者を撮影する撮像装置により取得される画像に含まれる前記表示画面を見る者の顔または目の部分を認識することにより得られる、前記表示画面を見る者が見ている画像部分に基づき、当該画像部分を構成する出力画素群に対応する入力画素群における範囲を、前記非補正動作を行うべき対象となる前記範囲として決定することを特徴とする。

　本発明の第１１の局面は、本発明の第１の局面において、
　外部から与えられる入力画像データに含まれる画素数を増加させることにより得られる高解像度化された画像データを新たな入力画像データとして入力階調補正部に与える高解像度化処理部をさらに備えることを特徴とする。

　本発明の第１２の局面は、本発明の第１１の局面において、
　前記制御部は、前記補正動作を行う場合であって、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する位置に応じて定まる、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する距離および視野角の少なくとも一方が所定値より大きい場合、前記高解像度化処理部により画素数が増加された新たな入力データに基づき、前記入力画素群および対応する前記出力画素群を設定し、前記所定値より小さい場合、外部から与えられる高解像度化されない入力画像データに基づき、前記入力画素群および対応する前記出力画素群を設定することを特徴とする。

　本発明の第１３の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記複数の画素は、カラー画素を構成する複数の画素であって所定数の原色をそれぞれ表示する複数のサブ画素であり、
　前記入力画素群および前記出力画素群は、隣接する複数の前記カラー画素にそれぞれ含まれる、互いに近接する同一の原色を表示するための複数のサブ画素からなることを特徴とする。

　本発明の第１４の局面は、本発明の第１の局面に記載の画像処理装置と、
　最大階調値または最小階調値から近傍の所定範囲内の階調値で表示する場合、前記範囲外の階調値で表示する場合よりも、視野角の変化による表示輝度の変化が小さい視野角特性を有する表示パネルとを備えることを特徴とする、表示装置である。

　本発明の第１５の局面は、外部から与えられる入力画像データに基づき、表示装置の表示画面上に表示される画像を表す出力画像データを出力する画像処理方法であって、
　　前記入力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなる入力画素群の階調値の平均値と、前記出力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなり前記入力画素群に対応する出力画素群の階調の平均値とを略等しくし、かつ前記出力画素群のうちの１つ以上の階調値が最大階調値または最小階調値に一致するかまたは近づくように、前記出力画素群の各階調値を設定する補正動作と、前記入力画素群の階調値をそのまま前記出力画素群の階調値とする非補正動作とを行う入力階調補正ステップと、
　前記表示画面を見る者の状態を示す信号を受け取り、前記状態に応じて、前記入力階調補正ステップにおいて前記補正動作および前記非補正動作を選択的に行うように制御する制御ステップと
を備えることを特徴とする。

　上記本発明の第１の局面によれば、例えば装置外部のセンサやカメラなどから表示画面を見る者の状態を示す信号を受け取り、その状態に応じて、典型的には高解像度の入力画像データに基づき、入力画素群の階調値の平均値と、出力画素群の階調の平均値とを略等しくし、かつ出力画素群のうちの１つ以上の階調値が最大階調値または最小階調値に一致するかまたは近づくように、出力画素群の各階調値を設定する補正動作と、入力画素群の階調値をそのまま出力画素群の階調値とする非補正動作とが行われる。上記非補正動作により、典型的には高解像度の画像信号が得られるので、高解像度の表示装置において好適な表示を行うことができ、複数の視聴者がいる場合であっても、視聴者の状態に応じて、上記補正動作によって視野角特性による（本来表示されるべき輝度、典型的には色からの）輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制することができる。

　上記本発明の第２の局面によれば、表示画面を見る者の数または表示画面に対する位置に応じて、補正動作または非補正動作が行われるので、複数の視聴者がいる場合であっても、視聴者の数または位置に応じて、上記補正動作によって視野角特性による輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制することができる。

　上記本発明の第３の局面によれば、表示画面を見る者の位置が表示画面近傍の所定の範囲内である場合、非補正動作が行われるので、視野角特性の影響を受けない上記範囲内の人は、補正による解像度の低下を感じることなく、典型的には高解像度の画像を見ることができる。

　上記本発明の第４の局面によれば、表示画面を見る者の位置が表示画面近傍の所定の範囲外に一人以上いれば必ず補正動作が行われるので、例えば周囲の多数の人に優先的に視野角特性による上記輝度変化を解消または抑制した画像を表示することができる。よって特に多数の人に表示を行う必要があるデジタルサイネージ用表示装置などに好適である。

　上記本発明の第５の局面によれば、例えばカメラなどの撮像装置からの画像信号を受け取り、画像信号に含まれる画像を認識することにより上記見る者の状態を取得するので、多様な状態を認識可能であり、例えば見る者の位置が所定の範囲にいるか否かを判断する際に、任意の範囲を設定しかつ簡単に判断することができる。

　上記本発明の第６の局面によれば、表示画面を見る者の前記状態に応じて、入力画素群および対応する出力画素群を構成する画素の数を変更するので、典型的には多い画素数にするほど表示解像度が低下する反面でさらに広視野角な画像を得ることができる。よって、視聴者の状態に応じて、視野角特性による輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制する程度を変更することができる。

　上記本発明の第７の局面によれば、見る者の表示画面に対する位置に応じて定まる距離および視野角の少なくとも一方が所定値より大きい場合、より多い画素数で入力画素群および対応する出力画素群が設定されるので、典型的には距離がより離れているかまたは視野角がより大きい場合により視野角特性による輝度変化を大きく抑制する必要があるため、この距離または視野角に応じて好適な程度に視野角特性による輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制することができる。

　上記本発明の第８の局面によれば、表示画面を見る者の状態に応じて、対象となる入力画像における範囲がそれぞれ決定され、決定された範囲に基づき補正動作および非補正動作がそれぞれ行われるので、複数の視聴者がいる場合であっても視聴者の状態に応じて視野角特性による輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制することができ、かつ同時に他の視聴者には典型的には高解像度の表示を提供することができる。

　上記本発明の第９の局面によれば、表示画面を見る者の位置に応じて、当該位置近傍の前記表示画面部分に表示されるべき画像を構成する出力画素群に対応する入力画素群を、非補正動作を行うべき対象となる範囲として決定するので、複数の視聴者がいる場合であっても視聴者の状態に応じて視野角特性による輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制することができ、かつ同時に表示画面正面近傍に存在する視聴者には典型的には高解像度の表示を提供することができる。

　上記本発明の第１０の局面によれば、表示画面を見る者の顔または目の部分を認識することにより得られる、表示画面を見る者が見ている画像部分に基づき、非補正動作を行うべき対象となる範囲が決定されるので、表示画面を見ている者の実際に見ている範囲で当該視聴者に典型的には高解像度の表示を提供することができる。

　上記本発明の第１１の局面によれば、高解像度化処理部により、高解像度化された画像データを新たな入力画像データが入力階調補正部に与えるので、低解像度の入力データが与えられる場合であっても、高解像度の表示装置において好適な表示を行うことができ、かつ視野角特性による輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制することができる。

　上記本発明の第１２の局面によれば、表示画面を見る者の表示画面に対する距離および視野角の少なくとも一方に基づき、高解像度化処理部により高解像度化された入力画像データまたは高解像度化されない入力画像データに基づき、補正動作が行われるので、距離または視野角に応じて好適な程度に視野角特性による輝度変化（典型的には色変化）を解消または抑制することができる。

　上記本発明の第１３の局面によれば、カラー画素を構成するサブ画素単位で上記補正動作または上記非補正動作が行われるので、複数の視聴者がいる場合であっても、視聴者の状態に応じて、上記補正動作によって視野角特性による（本来表示されるべきは色からの）色変化を解消または抑制することができる。

　上記本発明の第１４の局面によれば、上記本発明の第１の局面の効果と同様の効果を表示装置において奏することができる。

　上記本発明の第１５の局面によれば、上記本発明の第１の局面の効果と同様の効果を画像処理方法において奏することができる。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。上記実施形態において、入力階調に対する出力輝度（表示輝度）の関係を視野角毎に表す特性曲線として示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が５０である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が５０である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が５０である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が５０である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図である。上記実施形態において、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。上記実施形態における入力階調に対する出力輝度（表示輝度）の関係を視野角毎に表す特性曲線として示す図である。本発明の第２の実施形態における表示画面の高解像度表示領域と視聴者の位置との関係を説明するための概略的な斜視図である。図１２に示す関係を説明するための液晶表示パネルの概略正面図である。上記実施形態において、視聴者が液晶表示パネルの表示画面に対して垂直方向の視線を向けていない例を説明するための図である。本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

　以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。

＜１．　第１の実施形態＞
＜１．１　全体的構成および動作＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、この液晶表示装置１００は、所定の視野角特性を有する液晶表示パネル２１と、人感センサ２２と、外部から高解像度（具体的には８Ｋ４Ｋ）の画像データを含む映像信号Ｄｐを受け取り、上記視野角特性によって生じるべき色変化を抑制ないし解消させた画像信号Ｄａを出力する画像処理回路１０とを備える。なお以下では、画像処理回路１０は、液晶表示装置１００に内蔵されるように説明するが、液晶表示装置１００とは異なる装置であってもよい。

　液晶表示パネル２１は、液晶層を含む液晶パネルと、液晶層の光透過率を制御するドライバ回路とを備える。この液晶表示パネル２１は、８Ｋ４Ｋ（例えば７６８０×４３２０画素）の表示解像度を有し、典型的には広視野角であるＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶配向方式を採用するものとする。このＶＡモードを採用する場合あっても視野角特性は存在するため、視野角特性を補償しない場合には、表示画面を（所定角度以上の）斜め方向から見ると（本来表示されるべき色からの）色変化を生じる場合がある。画像処理回路１０は、この視野角特性を補償する機能を有している。

　人感センサ２２は、例えば赤外線を感知し、または照射した超音波の反射波を感知するなどの周知の検知機構により、所定の範囲（ここでは図１に示す範囲Ｓ）内に存在する人（ここでは視聴者）を検知し、検知信号Ｓｄを出力する。この人感センサ２２は、液晶表示パネル２１の前面近傍の範囲Ｓに存在する人を検知することができるものであればよく、周知の様々なセンサを使用することができる。例えば人感センサ２２は、カメラなどの（人を認識するための回路等を含む）撮像装置であってもよいし、踏まれたことを検知するマットセンサなどであってもよい。なお、カメラを使用する方が上記範囲Ｓを簡単かつ自由に設定することができる点では好ましい。このカメラを使用する構成例については詳しく後述する。

　画像処理回路１０は、視野角特性を補償することにより視野角特性によって生じるべき色変化を抑制ないし解消させた画像信号Ｄａを出力する。この画像処理回路１０は、映像信号Ｄｐを受け取るためのインタフェース回路１１と、インタフェース回路１１から受け取った映像信号をダウンコンバートするダウンコンバート回路１３と、ダウンコンバート回路１３を制御するダウンコンバート制御回路１４と、ダウンコンバート回路１３によってダウンコンバートされた画像信号に含まれる（表示輝度に対応する）階調値を再分配する再分配回路１７と、液晶表示パネル２１を駆動するための制御信号Ｓｃを出力する液晶駆動制御回路１８とを備える。

　ダウンコンバート回路１３は、ダウンコンバート制御回路１４からのダウンコンバート制御信号Ｃｄに含まれる指示に応じて、インタフェース回路１１を介して受け取られる映像信号Ｄｐに含まれる画像データの画像解像度を下げる動作、すなわちダウンコンバートを行う。具体的には、このダウンコンバートは、８Ｋ４Ｋの解像度を有する画像データを４Ｋ２Ｋまたは２Ｋ１Ｋの解像度を有する画像データに変換する動作であって、後述する再分配回路１７により再分配されるべき一群の複数のサブ画素の階調値を決定する。

　例えば、８Ｋ４Ｋの解像度を有する画像データは、４Ｋ２Ｋの解像度を有する画像データに変換されると、その解像度が１／４となる。そこで、２行２列で隣接する４つのカラー画素にそれぞれ含まれる同一色のサブ画素からなる（カラー画素単位で隣接する）４つのサブ画素の一群を定め、これら一群のサブ画素に適用されるべき同一の１つの階調値を算出する。この算出手法としては、例えば上記４つのサブ画素の階調値の平均値（相加平均値の他、相乗平均値や加重平均値など）を算出するような、周知のダウンコンバート手法を採用することができる。

　ダウンコンバート回路１３は、このような階調値の算出を各色毎に行い、４つのカラー画素の一群に適用されるべき３つの原色に対応する３つの階調値を算出する。このようなダウンコンバートが全カラー画素について行われると、映像信号Ｄｐは、解像度が１／４のダウンコンバート映像信号Ｄｐｄに変換される。このダウンコンバート映像信号Ｄｐｄは、再分配回路１７に与えられる。

　なお、ダウンコンバート回路１３は、ダウンコンバート制御信号Ｃｄに含まれる指示がダウンコンバートを行わない旨の指示である場合には、受け取った映像信号Ｄｐを変換することなくそのままダウンコンバート映像信号Ｄｐｄとして再分配回路１７に与える。

　また、ダウンコンバート回路１３は、ここでは（カラー画素単位で隣接する）４つのサブ画素に適用されるべき同一の１つの階調値を算出するが、１つの階調値でなく同一の４つのサブ画素の階調値を出力してもよい。この場合には、ダウンコンバート映像信号Ｄｐｄに含まれる画素の階調値データ数（すなわち画素数）に変化はないが、実質的な画像解像度は１／４となるので、このような動作もダウンコンバートであると言える。

　ダウンコンバート制御回路１４は、人感センサ２２からの検知信号Ｓｄに基づき、ダウンコンバート回路１３において上記ダウンコンバートを行うか否かを決定し、当該決定内容を指示として含むダウンコンバート制御信号Ｃｄをダウンコンバート回路１３および再分配回路１７へ与える。この決定手法については後述する。

　再分配回路１７は、ダウンコンバート制御回路１４からのダウンコンバート制御信号Ｃｄに含まれる指示がダウンコンバートを行う旨の指示である場合、ダウンコンバート回路１３から受け取ったダウンコンバート映像信号Ｄｐｄに含まれる各画素の階調値、すなわち上記４つのサブ画素に適用されるべき１つの階調値に基づき、視野角特性の影響の抑制または解消を実現するための再分配手法、すなわち広視野角を実現するための再分配手法により、４つのサブ画素それぞれの階調値を算出する。この再分配手法については詳しく後述する。

　再分配回路１７は、このような再分配による階調値の算出を各色毎に行う。そして全カラー画素について再分配が行われると、映像信号Ｄｐに含まれる画素数に等しい数の画素に対応する階調値データを含む映像信号Ｄａが得られる。この映像信号Ｄａは、液晶駆動制御回路１８に与えられる。

　なお、この映像信号Ｄａは、８Ｋ４Ｋの解像度を有する画像データと同形式のデータを含む信号であるが、上記ダウンコンバートがなされている場合、実際にはこの信号に基づき４つの画素で１つの画素（具体的には、本来４つのカラー画素を構成する各色４個ずつ合計１２個のサブ画素で１つのカラー画素）が表示されることになる。したがって、映像信号Ｄａの解像度は、実質的には１／４の解像度（４Ｋ２Ｋの解像度）となっていると言える。

　また、再分配回路１７は、上記指示がダウンコンバートを行わない旨の指示である場合、ダウンコンバート回路１３から受け取った映像信号Ｄｐをそのまま液晶駆動制御回路１８に与える。

　液晶駆動制御回路１８は、液晶表示パネル２１に含まれる表示パネルを駆動するためのドライバ回路に対する（クロック信号などの）表示制御信号Ｓｃと、再分配回路１７から受け取った画像信号Ｄａとを出力する。

　なお、以上のような画像処理回路１０の機能は、上記各構成要素に対応する所定の論理回路を含むハードウェアにより実現されるが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および半導体メモリなどの記憶部を備えるコンピュータにおいて、所定のソフトウェアによって上記各構成要素に対応する機能を実現してもよい。次に、再分配回路１７における広視野角を実現するための再分配手法について、図２から図１１までを参照して具体的に説明する。

＜１．２　再分配回路の再分配動作＞
　図２は、入力階調に対する出力輝度（表示輝度）の関係を視野角毎に表す特性曲線として示す図である。図２における横軸は最小値を０とし最大値を１００とする入力階調であり、縦軸は最小値を０とし最大値を１００とする出力輝度（表示輝度）である。この図２では、表示画面に対する垂直方向（正面方向）を視野角０度とし、この視野角０度の位置から見た上記関係を表す特性曲線Ｌ０が実線で示されている。また、上記垂直方向から（典型的には左または右へ）３０度傾いた方向を視野角３０度とし、この視野角３０度の位置から見た上記関係を表す特性曲線Ｌ３０が破線で示されている。さらに、視野角６０度の位置から見た上記関係を表す特性曲線Ｌ６０が一点鎖線で示されている。

　この図２に示す各特性曲線は、各サブ画素で異なるものではないが、各サブ画素により表示される各色の輝度は、カラー画素により表示される色に応じて様々に異なる。例えば、カラー画素において白が表示される場合、各色の入力階調および出力輝度は同一値である最大値となるが、カラー画素において朱色を表示する場合、赤色を表示するサブ画素の入力階調は最大値の９０％となり、緑色および青色を表示するサブ画素の入力階調はそれぞれ最大値の４０％となる。なお、上記混色割合で表示される色は、厳密には一般的に定義される朱色とは異なるが、ここでは説明の便宜のため上記色を朱色と表現する。

　このような入力階調に対して、図２に示す特性曲線Ｌ０を参照すればわかるように、視野角０度の視聴者に表示される三原色の表示輝度のうちの赤色の表示輝度は輝度Ａ１であり、緑色および青色の表示輝度は輝度Ｂ１である。また、図２に示す特性曲線Ｌ６０を参照すればわかるように、視野角６０度の視聴者に表示される三原色の表示輝度のうちの赤色の表示輝度は輝度Ａ２であり、緑色および青色の表示輝度は輝度Ｂ２である。これらの輝度を比較すればわかるように、視野角６０度の視聴者に表示される上記各色の表示輝度は、視野角０度の視聴者に表示される上記各色の表示輝度よりもそれぞれ大きくなるよう変化し、かつ赤色の輝度変化の方が緑色および青色の輝度変化よりも小さいので、表示される色は上記朱色よりも明るく薄い朱色となる。このような変化は視聴者には画質の劣化として認識される。

　再分配回路１７は、このような画質の劣化を引き起こす視野角特性を補償するため、ダウンコンバートが行われる場合において、ダウンコンバート回路１３から受け取ったダウンコンバート映像信号Ｄｐｄに含まれる各画素の階調値に相当する、４つのサブ画素に適用されるべき１つの階調値をそのまま当該４つのサブ画素の階調値に分配する（割り当てる）のではなく、予め定められたまたは所定の数式等により算出された４つの階調値に再分配する。この再分配は、ダウンコンバート回路１３から受け取った上記１つの階調値と４つの階調値の平均値とが等しくなるように、かつできるだけ視野角特性による影響を受けないように決定される。

　すなわち、図２に示される特性曲線Ｌ０、Ｌ３０、Ｌ６０をそれぞれ参照すれば分かるように、視野角が変化しても、入力階調が最小値０または最大値１００である場合またはそれらの近傍値である場合には、ほとんど出力輝度に変化はなく、入力階調がこれらの値に近いほど出力輝度の変化は小さい。したがって、視野角の影響を生じさせないようにするためには、階調値の最小値０または最大値１００またはこれらの近傍値をできるだけ多く含むように上記４つの階調値を決定する。

　例えば、ダウンコンバート回路１３から受け取った上記１つの階調値（すなわち再分配されるべき階調値）が５０である場合、最小値０の階調値２つおよび最大値１００の階調値２つからなる４つの階調値に再分配すればよい。またモアレなどを生じないよう、すなわち均一に表示されるよう、例えば図３または図４に示すような配置で表示されることが好ましい。

　図３は、再分配されるべき階調値が５０である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図であり、図４は、再分配されるべき階調値が５０である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。このような階調の割り当ては再分配されるべき階調値毎（または所定範囲の階調値群毎）に所定の対応テーブルに記憶されていてもよいし、所定の数式により算出してもよい。このように再分配されるべき上記１つの階調値が５０である場合には、階調値０のサブ画素と階調値１００のサブ画素とを組み合わせることにより、階調値５０の出力輝度（表示輝度）を実現することができるので、視野角特性による影響をほとんど受けないように表示を行うことができる。

　また、本実施形態では、ダウンコンバート回路１３によって８Ｋ４Ｋの解像度を有する画像信号は４Ｋ２Ｋの解像度を有する画像信号にダウンコンバートされるが、２Ｋ１Ｋの解像度を有する画像信号にダウンコンバートしてもよい。この場合には、解像度が１／１６となるので、１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てられるべき１６個の階調値の組み合わせにより表現する必要がある。この場合も同様にモアレなどが生じないよう、例えば図５または図６に示すような割り当てで表示されることが好ましい。

　図５は、再分配されるべき階調値が５０である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図であり、図６は、再分配されるべき階調値が５０である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。このような階調値の割り当ては、図３または図４に示す階調値の割り当てに比べて、割り当てられる（組み合わせられる）階調値の数が多いため、階調値の最小値０または最大値１００（若しくはこれらの近傍値）をさらに多く含むように階調値を決定することができる。したがって、図３または図４に示す割り当てに比べて、視野角特性による（本来表示されるべき色からの）色変化の影響をさらに大きく抑制または解消することができる。もっとも、この割り当て手法では、本実施形態の場合よりも実質的な表示解像度がさらに低くなる。したがって、表示画面から近い正面付近の視聴者には、表示解像度の点で必ずしも好適とは言えない表示結果となる。

　以上の図３から図６までに示す例は、ダウンコンバート回路１３から受け取った上記１つの階調値が５０であるが、階調値０および階調値１００の組み合わせだけで表現できる階調値は限られており、全ての階調値についてこれらの組み合わせだけで表現することはできない。そこで、本実施形態では、階調値０または階調値１００（若しくはこれらの近傍値）をできるだけ多く含むように階調値が決定される。

　例えば、ダウンコンバート回路１３から受け取った上記１つの階調値が６２．５である場合、最大値１００の階調値２つと、２５の階調値２つとからなる４つの階調値に決定すればよい。またモアレなどを生じないよう、すなわち均一に表示されるよう、例えば図７または図８に示すような配置で表示されることが好ましい。

　図７は、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図であり、図８は、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の４つのサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。

　ここで、上記２５の階調値２つに代えて、５０の階調値と最小値０の階調値とを使用することも考えられる。この場合、図２を参照すれば分かるように、視野角が変化した場合の５０の（入力）階調値に対する出力輝度（表示輝度）の変化量は、２５の（入力）階調値に対する出力輝度（表示輝度）の変化量の２倍以上となるため、視野角特性の影響をより大きく受けるといえる。また、視野角が大きくなると５０の階調値のサブ画素の表示輝度が大きく変化するため、モアレなどの表示異常が認識されやすくなる。このことから、本実施形態では、階調値の最大値１００を最も多く含み、かつ１００以外の階調値をできるだけ小さくするように再分配する。もちろん、このような再分配手法は一例であって、階調値の最小値０または最大値１００を最も多く含むよう再分配してもよいし、その他の手法により階調値０または階調値１００（若しくはこれらの近傍値）を含むように再分配してもよい。

　また、前述したようにダウンコンバート回路１３によって８Ｋ４Ｋの解像度を有する画像信号を２Ｋ１Ｋの解像度を有する画像信号にダウンコンバートしてもよい。この場合には、解像度が１／１６となるので、１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てられるべき１６階調値で表現する必要がある。この場合も同様にモアレなどが生じないよう、例えば図９または図１０に示すような配置で表示されることが好ましい。

　図９は、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の一例を示す図であり、図１０は、再分配されるべき階調値が６２．５である場合の１６のサブ画素に割り当てられる階調値の他の例を示す図である。このような階調値の割り当ては、視野角特性による（本来表示されるべき色からの）色変化の影響をさらに大きく抑制しまたは解消することができることは前述したとおりである。次に図１１を参照して、本実施形態の構成により視野角特性の影響が抑制されることを説明する。

　図１１は、以上のように再分配される場合の入力階調に対する出力輝度（表示輝度）の関係を視野角毎に表す特性曲線として示す図である。図１１に示す特性曲線Ｌ０、Ｌ６０は、図２に示すものと同様であるが、図１１では、図２に示される特性曲線Ｌ３０が省略され、新たに上記再分配の結果得られる特性曲線Ｌ６０（４Ｋ２Ｋ）が二点鎖線で、特性曲線Ｌ６０（２Ｋ１Ｋ）が点線でそれぞれ示されている。

　特性曲線Ｌ６０（４Ｋ２Ｋ）は、上述したダウンコンバート回路１３によって８Ｋ４Ｋの解像度から４Ｋ２Ｋの解像度を有する画像信号にダウンコンバートされる場合であって、ダウンコンバート回路１３から受け取った１つの階調値を４個のサブ画素に割り当てる場合において、表示画面に対する垂直方向（正面）から（典型的には左または右へ）６０度傾いた方向である視野角６０度の位置から見た入力階調と出力輝度との関係を表している。また特性曲線Ｌ６０（２Ｋ１Ｋ）は、上述したダウンコンバート回路１３によって８Ｋ４Ｋの解像度から２Ｋ１Ｋの解像度を有する画像信号にダウンコンバートされる場合であって、ダウンコンバート回路１３から受け取った１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てる場合において、視野角６０度の位置から見た入力階調と出力輝度との関係を表している。

　図１１を参照すれば分かるように、特性曲線Ｌ６０（４Ｋ２Ｋ）は、上記視野角の補償がなされていない特性曲線Ｌ６０よりも、視野角０度の特性曲線Ｌ０に近似しており、特性曲線Ｌ６０（２Ｋ１Ｋ）は、上記特性曲線Ｌ６０（４Ｋ２Ｋ）よりもさらに特性曲線Ｌ０に近似している。

　このことから、上記階調値の再分配によって視野角特性の影響を抑制することができることが分かる。さらに、１つの階調値を４個のサブ画素に割り当てる場合（８Ｋ４Ｋから４Ｋ２Ｋにダウンコンバートする場合）より、１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てる場合（８Ｋ４Ｋから２Ｋ１Ｋにダウンコンバートする場合）の方が、視野角特性の影響をより大きく抑制することができることが分かる。

　以上のような再分配手法により視野角特性の影響が抑制されれば、正面付近以外の位置で表示画面を見る視聴者、例えば液晶表示パネル２１を遠巻きに囲むようにして見ている複数の視聴者において、上記視野角特性によって感じられるべき（本来表示されるべき色からの）色変化を抑制ないし解消させる（すなわち広視野角化を実現する）ことができる。

　このように上記ダウンコンバートおよび再分配動作によって視野角特性の影響を抑制または解消することができる反面、前述したように表示される画像の実質的な解像度は１／４（または１／８）に低下する。したがって、表示画面を正面近傍から見る視聴者は、視野角特性の影響を受けないので、解像度の低下のみを感じることになる。このような解像度の低下は、表示画面に近づくほど感じられやすくなるため、表示画面を正面近傍から見る視聴者にとっては、上記再分配を行うことは好ましく感じられないと言える。特にインフォメーション用表示装置における表示は、一般的に解像度が高い方が望ましい。そこで、ダウンコンバート制御回路１４により、上記再分配を行うことが好ましくない場合にはダウンコンバートおよび再分配が停止される。以下、このようなダウンコンバート制御回路１４の制御動作について説明する。

＜１．３　ダウンコンバートおよび再分配の停止動作＞
　ダウンコンバート制御回路１４は、液晶表示パネル２１の正面近傍（ここでは図１に示す範囲Ｓ内）に視聴者が存在する場合には、ダウンコンバート回路１３において上記ダウンコンバートおよび再分配を行うことが好ましくない場合であるものとして、ダウンコンバート（および再分配）を行わないことを決定する。

　前述したように人感センサ２２は、図１に示す範囲Ｓ内に存在する人（ここでは視聴者Ｕ１）を検知し、検知信号Ｓｄを出力する。よって、ダウンコンバート制御回路１４は、この検知信号Ｓｄを受け取る場合、ダウンコンバート（および再分配）を行わないことを決定し、当該決定内容を指示として含むダウンコンバート制御信号Ｃｄをダウンコンバート回路１３および再分配回路１７へ与える。

　上記指示を含むダウンコンバート制御信号Ｃｄを受け取ったダウンコンバート回路１３は、受け取った映像信号Ｄｐを変換（ダウンコンバート）することなくそのままダウンコンバート映像信号Ｄｐｄとして再分配回路１７に与え、上記指示を含むダウンコンバート制御信号Ｃｄを受け取った再分配回路１７は、受け取った映像信号Ｄｐｄをそのまま画像信号Ｄａとして液晶駆動制御回路１８に与える。そうすれば受け取った映像信号Ｄｐの解像度である８Ｋ４Ｋの高い解像度のまま表示を行うことができる。

　このように上記ダウンコンバート制御回路１４は、人感センサ２２の検知信号Ｓｄに基づき、液晶表示パネル２１の表示画面正面近傍に視聴者が存在するか否かを判定するが、この人感センサ２２による視聴者の検出範囲、検出対象、検出方法、および上記判定方法等には様々な手法を適用可能である。

　例えば、上記範囲Ｓ内に人が存在する場合であっても、その人が移動中である場合には表示画面を注視していないことが多い。その場合にはその人のために高解像度で表示する必要はないとも言える。そこで、ダウンコンバート制御回路１４は、人感センサ２２の検知信号Ｓｄ（またはカメラなどにより撮影された画像の認識結果等）に基づき、上記範囲Ｓ内に数秒程度立ち止まっている人がいる場合にのみ８Ｋ４Ｋの高い解像度のままで表示を行うよう構成してもよい。また、カメラで撮影した上記範囲Ｓ内の人の顔部分（さらには目の部分）を周知のパターン認識手法などに基づき画像認識することにより、当該人が表示画面を向いていると判定される場合のみ８Ｋ４Ｋの高い解像度のままで表示を行うよう構成してもよい。

　また例えば、上記範囲Ｓ内に視聴者がいる場合あっても、上記範囲Ｓ外に多数の視聴者がいる場合、これらの視聴者に視野角特性の影響を受けない画像を表示することを重視する構成も考えられる。特にデジタルサイネージ用の表示装置では一人の視聴者よりも多数の視聴者に好適な画像を表示することが好ましいとも言える。そこで、例えば人感センサ２２に代えて撮像装置（カメラ）が使用され、ダウンコンバート制御回路１４は、このカメラにより認識された全ての視聴者のうち、上記範囲Ｓ内にいる視聴者よりも範囲外にいる視聴者の方が少ない場合には、８Ｋ４Ｋの高い解像度のままで表示を行い、範囲外にいる視聴者の方が多い場合には、上記ダウンコンバートおよび階調の再分配を行い、視野角特性を補償した表示を行うよう構成してもよい。なお、範囲外に視聴者が一人でもいる場合には、視野角特性を補償した表示を行うよう構成してもよい。

　さらに次のような構成も考えられる。すなわち上記範囲Ｓの範囲外であっても、視野角が０度から（左または右へ）３０度近傍である範囲は、視野角が（左または右へ）６０度以上である範囲に比べて、視野角特性の影響による色変化は小さい。このことから、上記範囲Ｓの範囲外をさらに２つの範囲、例えば視野角が６０度以上である範囲とそれ以外の範囲とに分け、視野角が６０度以上である範囲内に視聴者がいる場合には、ダウンコンバート回路１３において８Ｋ４Ｋから２Ｋ１Ｋにダウンコンバートする動作を行った後、再分配回路１７において１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てる動作を行うことによりさらに広い視野角特性（以下ではこの特性を「超広視野角特性」と呼ぶ）を実現し、また視野角が６０度未満である範囲内に視聴者がいる場合には、ダウンコンバート回路１３において８Ｋ４Ｋから４Ｋ２Ｋにダウンコンバートする動作を行った後、再分配回路１７において１つの階調値を４個のサブ画素に割り当てる動作を行うよう構成してもよい。また、上記のように視野角に応じて２つの範囲に分けるのではなく、例えば画面近傍の範囲Ｓ外であって所定の距離以内の範囲ＳＳと、当該距離より遠い範囲ＳＳＳとに分けるなど、表示画面からの距離に応じて２つの範囲に分けてもよい。さらに、上記の範囲は３つ以上であってもよい。このような範囲を設定することにより、各範囲に応じた視野角特性による色変化を抑制する程度を適宜に設定することができる。

　なお上記範囲の設定手法は一例であって、各視聴者から表示画面までの直線距離が所定値以上の場合とそれ未満の場合とに分け、上記のようなダウンコンバートおよび再分配を行う構成や、所定の距離内または所定の視野角内の視聴者の数が所定数以上の場合とそれ未満の場合とに分け、上記のようなダウンコンバートおよび再分配を行う構成など、様々な範囲設定（条件設定）が可能である。このような視聴者の存在する範囲設定や各種の条件設定を、以下では「視聴者の状態」と称する。

＜１．４　第１の実施形態における効果＞
　以上のように、本実施形態における液晶表示装置１００に備えられる画像処理回路１０は、外部から高解像度（ここでは８Ｋ４Ｋ）の画像データを含む映像信号Ｄｐを受け取り、人感センサ２２の検出範囲内に人がいない場合には、上記再分配手法によって視野角特性により生じるべき（本来表示されるべき色からの）色変化を抑制ないし解消させた画像信号Ｄａを出力し、人がいる場合にはそのまま高解像度の画像データを出力する。したがって、（ダウンコンバートによっても実用的な解像度で表示可能な程度の）高解像度の表示装置において好適な表示を行うことができ、複数の視聴者がいる場合であっても視聴者の状態に応じて、視野角特性による（本来表示されるべき色からの）色変化を解消または抑制することができる。

＜２．　第２の実施形態＞
＜２．１　全体的構成および動作＞
　本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置は、図１に示す第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成とほぼ同様であって、人感センサ２２に代えてカメラなどの撮像装置が使用される点と、画像処理回路１０によって表示画面の一部のみが広視野角化されない（すなわち高解像度で表示される）点が異なる。よって、同一の構成要素には同一の符号を使用し、その説明を省略する。

　図１２は、本実施形態における表示画面の高解像度表示領域と視聴者の位置との関係を説明するための概略的な斜視図であり、図１３は、図１２に示す関係を説明するための液晶表示パネルの概略的な正面図である。

　図１２および図１３に示されるように、液晶表示パネル２１の表示画面のうちの高解像度表示領域２１０は、視聴者Ｕ１の正面近傍に配置される。この高解像度表示領域２１０は、第１の実施形態におけるダウンコンバートおよび再分配が行われない動作と同様の動作により表示される。すなわち、当該高解像度表示領域２１０の部分においてだけ、受け取った映像信号Ｄｐの解像度である８Ｋ４Ｋの高い解像度のままで表示が行われる。また、液晶表示パネル２１の表示画面のうちの高解像度表示領域２１０以外の部分は、第１の実施形態におけるダウンコンバートおよび再分配動作と同様の動作により、広視野角化された（視野角特性が補償された）表示が行われる。以下、本実施形態におけるダウンコンバート制御回路１４による、上記高解像度表示領域２１０の有無および範囲の判定方法について詳しく説明する。

＜２．２　高解像度表示領域の範囲判定方法＞
　このような高解像度表示領域２１０の有無および範囲は、図１２に示すように設けられるカメラ３１からの撮影画像に基づき、ダウンコンバート制御回路１４により決定される。すなわち、ダウンコンバート制御回路１４は、カメラ３１により撮影された視聴者Ｕ１～Ｕ３のうち、液晶表示パネル２１の近傍に位置する視聴者Ｕ１の表示画面に対する相対位置を算出する。例えば、液晶表示パネル２１に対するカメラ３１の取り付け位置や、視聴者Ｕ１～Ｕ３が立つ床面との位置関係等が予め定まっている場合、カメラ３１の撮影画像に含まれる視聴者Ｕ１～Ｕ３の像を認識し、その画像上の位置を算出することにより、液晶表示パネル２１の近傍に位置する視聴者Ｕ１の表示画面に対する相対位置を容易に算出することができる。なおこれらの画像認識および位置算出手法は周知であるため、詳しい説明は省略する。また、カメラ３１は周知の撮像装置であればよく、例えばステレオカメラであってもよい。さらに、カメラ３１は、周知の画像認識回路を内蔵していてもよい。

　このように算出された相対位置に基づき、ダウンコンバート制御回路１４は、液晶表示パネル２１の正面近傍に視聴者が存在するか否かを判定し、存在する場合には当該視聴者の位置に基づき、所定の数式や予め定められた対応テーブル等を参照し、液晶表示パネル２１における高解像度表示領域２１０の範囲を決定する。

　ダウンコンバート制御回路１４により決定された高解像度表示領域２１０の有無および範囲は、当該決定内容を指示として含むダウンコンバート制御信号Ｃｄとしてダウンコンバート回路１３および再分配回路１７へ与えられる。

　上記指示を含むダウンコンバート制御信号Ｃｄを受け取ったダウンコンバート回路１３は、上記指示に高解像度表示領域２１０の範囲が含まれている場合には、受け取った映像信号Ｄｐのうち上記範囲に対応する画素の階調値は変換（ダウンコンバート）せず、それ以外の範囲に対応する画素の階調値は変換（ダウンコンバート）し、これらの階調値を含む信号をダウンコンバート映像信号Ｄｐｄとして再分配回路１７に与える。なお、この構成におけるダウンコンバート回路１３は、第１の実施形態の場合と同様に４つのサブ画素に適用されるべき同一の１つの階調値を算出するとしても、１つの階調値を出力するのではなく、４つのサブ画素に対応する（同一の値の）４つの階調値として出力することが好ましい。この場合には、画素数（画素の階調値データ数）に変化はないが、実質的にこのような動作もダウンコンバートと言えることは前述したとおりである。このように構成すればデータ構造が簡単になる。

　また、上記指示を含むダウンコンバート制御信号Ｃｄを受け取った再分配回路１７は、上記指示に高解像度表示領域２１０の範囲が含まれている場合には、受け取ったダウンコンバート映像信号Ｄｐｄのうち上記範囲に対応する画素の階調値は再分配せず、それ以外の範囲に対応する画素の階調値は再分配しこれらの階調値を含む信号を画像信号Ｄａとして液晶駆動制御回路１８に与える。そうすれば高解像度表示領域２１０の範囲では、受け取った映像信号Ｄｐの解像度である８Ｋ４Ｋの高い解像度のまま表示を行うことができるとともに、それ以外の範囲では前述のような広視野角化した表示を行うことができる。

　したがって、上記第１の実施形態の場合とは異なり、本実施形態の構成では表示画面近傍に存在する視聴者には高い解像度で表示を行いながら、これと同時に（両立して）その他の視聴者（例えば大きな視野角で遠くから表示画面全体を見ている人）に対しても広視野角表示を行うことができる。

　このように上記ダウンコンバート制御回路１４は、カメラ３１により撮影された画像を認識することにより、液晶表示パネル２１の表示画面正面近傍に存在する視聴者の有無およびその位置を算出し、当該位置に対応する上記高解像度表示領域２１０の範囲を算出するが、この範囲の算出にはその他の要素を適宜に考慮してもよい。

　例えば、表示画面正面近傍に存在する視聴者は、表示画面に正対している（すなわち表示画面に対してこれと垂直方向の視線を向けている）とは限らず、図１４に示されるようにその他の部分を見ていることもある。

　図１４は、視聴者が液晶表示パネル２１の表示画面に対して垂直方向の視線を向けていない例を説明するための図である。図１４では、視聴者Ｕ１は、表示画面に対して垂直方向ではなく、やや左方向かつやや上方向を見ている例が示されている。特に、液晶表示パネル２１の表示画面全てが近傍にいる視聴者の視界（視野内）に収まらない程度に液晶表示パネル２１の表示画面が大きい場合、視聴者Ｕ１は正面以外の部分を見ていることもあるため、当該視聴者Ｕ１の見ている範囲が上記高解像度表示領域２１０の範囲と合致していることが好ましい。

　そこで、上記ダウンコンバート制御回路１４は、カメラ３１により撮影された視聴者Ｕ１の像から顔部分を認識し、当該顔が液晶表示パネル２１の表示画面に対してどの方向を向いているかを判定することにより、顔の向きから視聴者Ｕ１の見ている範囲を推定し、当該推定結果に基づき上記高解像度表示領域２１０の範囲を算出してもよい。

　また例えば、ダウンコンバート制御回路１４は、認識された顔部分の画像から目の部分をさらに認識し、当該視聴者Ｕ１の目がどの方向を向いているかを判定することにより、視聴者Ｕ１の見ている範囲を算出し、当該算出結果に基づき上記高解像度表示領域２１０の範囲を算出してもよい。なお、以上のような画像認識手法（例えば顔認識や視線方向の判定手法など）は周知であるため、詳しい説明は省略する。

　なお上記高解像度表示領域２１０の範囲の算出方法は一例であって、複数の視聴者のそれぞれ見ている（１つ以上の）範囲について、当該複数の視聴者の位置に応じて高解像度表示領域２１０の範囲をそれぞれ算出したり、第１の実施形態における判定手法と組み合わせることも考えられる。例えば、複数の視聴者それぞれの視野角に応じて高解像度表示領域２１０の他に、広視野角表示領域やそれよりもさらに広視野角表示が可能な（超広視野角特性を実現する）超広視野角表示領域などを設定する構成なども考えられる。この超広視野角表示領域は、ダウンコンバート回路１３において８Ｋ４Ｋから２Ｋ１Ｋにダウンコンバートする動作を行った後、再分配回路１７において１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てる動作を行うことにより表示することができる。その他、様々な範囲設定（条件設定）、すなわち視聴者の状態に基づく各種の設定が可能である。

＜２．３　第２の実施形態における効果＞
　以上のように、本実施形態における液晶表示装置１００の画像処理回路１０は、外部から高解像度（ここでは８Ｋ４Ｋ）の画像データを含む映像信号Ｄｐを受け取り、カメラ３１の画像認識結果に基づき、液晶表示パネル２１の表示画面正面近傍に存在する視聴者の有無およびその位置を算出し、当該位置に対応する上記高解像度表示領域２１０の範囲を算出する。したがって、（ダウンコンバートによっても実用的な解像度で表示可能な程度の）高解像度の表示装置において好適であって、複数の視聴者がいる場合であっても視聴者の状態に応じて視野角特性による（本来表示されるべき色からの）色変化を解消または抑制することができ、かつ同時に表示画面正面近傍に存在する視聴者には高解像度の表示を提供することができる。

＜３．　第３の実施形態＞
＜３．１　全体的構成および動作＞
　図１５は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１５に示されるように、この液晶表示装置２００は、図１に示される第１の実施形態におけると同様の液晶表示パネル２１と、第２の実施形態におけると同様のカメラ３２を備えるとともに、第１および第２の実施形態とは異なる画像処理回路１０２を備える。

　画像処理回路１０２は、第１の実施形態におけると同様のインタフェース回路１１、ダウンコンバート回路１３、ダウンコンバート制御回路１４、および液晶駆動制御回路１８とを備える。さらに第１の実施形態の場合とは異なって、画像処理回路１０２は、映像信号Ｄｐｈよりも解像度の低い映像信号Ｄｐｌを受け取るためのインタフェース回路１２と、インタフェース回路１２から受け取った映像信号をアップコンバートするアップコンバート回路１５と、アップコンバート回路１５を制御するアップコンバート制御回路１６と、ダウンコンバート回路１３によってダウンコンバートされた画像信号に含まれる（表示輝度に対応する）階調値を再分配する再分配回路１９とをさらに備える。よって、同一の構成要素には同一の符号を使用してその説明を省略し、第１の実施形態とは異なる構成要素について説明する。

　なお、ダウンコンバート制御回路１４は、カメラ３２から画像信号を受け取り、周知の画像認識手法により、視聴者Ｕ１～Ｕ３の位置を算出する点で、図１に示す構成とは異なるが、このような構成については第２の実施形態において説明したとおりである。

　アップコンバート回路１５は、アップコンバート制御回路１６からのアップコンバート制御信号Ｃｕに含まれる指示に応じて、インタフェース回路１２を介して受け取られる映像信号Ｄｐｌに含まれる画像データの画素数を増加させる、すなわち高解像度化する動作であるアップコンバートを行い、アップコンバート映像信号Ｄｐｕとしてダウンコンバート回路１３に与える。具体的には、このアップコンバートは、４Ｋ２Ｋの解像度を有する画像データを８Ｋ４Ｋの解像度を有する画像データに変換する動作である。もちろん、例えば２Ｋ１Ｋの解像度を有する画像データを（４Ｋ２Ｋまたは）８Ｋ４Ｋの解像度を有する画像データに変換する動作であってもよい。このような変換はアップスケールとも呼ばれ、隣接または近接する画素の階調値に基づく補間演算など各種変換手法が使用されるが、このような手法は周知であるため詳しい説明は省略する。

　なお、アップコンバート回路１５は、アップコンバート制御信号Ｃｕに含まれる指示がアップコンバートを行わない旨の指示である場合には、受け取った映像信号Ｄｐｌを変換することなくそのままアップコンバート映像信号Ｄｐｕとしてダウンコンバート回路１３に与える。

　アップコンバート制御回路１６は、カメラ３２からの画像信号Ｓｄに基づき、アップコンバート回路１５において上記アップコンバートを行うか否かを決定し、当該決定内容を指示として含むアップコンバート制御信号Ｃｕをアップコンバート制御回路１６および再分配回路１９へ与える。この決定手法については後述するが、第１または第２の実施形態において説明した超広視野角特性を実現しない場合、アップコンバート制御回路１６は、常にアップコンバートを行うよう決定することが好ましい。

　再分配回路１９は、アップコンバート回路１５からアップコンバートされたアップコンバート映像信号Ｄｐｕを受け取る場合も、ダウンコンバート回路１３からダウンコンバート映像信号Ｄｐｄを受け取る場合と同様の再分配手法により、４つのサブ画素それぞれの階調値を算出する。この再分配手法については前述したとおりであるが、ここでは第１または第２の実施形態において説明した超広視野角特性を実現する場合があることを前提に説明する。

　すなわち、第１の実施形態における図１に示す範囲Ｓの範囲外をさらに２つの範囲、例えば視野角が６０度以上である範囲とそれ以外の範囲とに分け、または画面近傍の範囲Ｓ外であって所定の距離以内の範囲ＳＳと、当該距離より遠い範囲ＳＳＳとに分ける。

　まず、範囲Ｓの範囲外の視野角が６０度より小さい範囲に視聴者がいる場合、または範囲ＳＳに視聴者がいる場合であって、映像信号Ｄｐｈが与えられる場合には、ダウンコンバート回路１３において４Ｋ２Ｋから２Ｋ１Ｋにダウンコンバートする動作を行った後、再分配回路１７において１つの階調値を４個のサブ画素に割り当てる動作を行うことにより広視野角特性を実現する。また映像信号Ｄｐｌが与えられる場合には、アップコンバート回路１５によりアップコンバートする動作は行われず、そのままの解像度で得られるアップコンバート映像信号Ｄｐｕをさらにダウンコンバート回路１３において４Ｋ２Ｋから２Ｋ１Ｋにダウンコンバートする動作を行う。その後同様に、再分配回路１７において１つの階調値を４個のサブ画素に割り当てる動作を行う。

　また、視野角が６０度以上である範囲に視聴者がいる場合、または範囲ＳＳＳに視聴者がいる場合であって、映像信号Ｄｐｈが与えられる場合には、ダウンコンバート回路１３において８Ｋ４Ｋから２Ｋ１Ｋにダウンコンバートする動作を行った後、再分配回路１７において１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てる動作を行うことによりさらに広い視野角特性（超広視野角特性）を実現する。また映像信号Ｄｐｌが与えられる場合には、アップコンバート回路１５により４Ｋ２Ｋから８Ｋ４Ｋにアップコンバートする動作を行った後、得られたアップコンバート映像信号Ｄｐｕをさらにダウンコンバート回路１３において８Ｋ４Ｋから２Ｋ１Ｋにダウンコンバートする動作を行う。その後同様に、再分配回路１７において１つの階調値を１６個のサブ画素に割り当てる動作を行う。

　なお上記範囲の設定は一例であって、第１および第２の実施形態において前述した設定の他、様々な範囲設定（条件設定）、すなわち視聴者の状態に基づく各種の設定が可能である。また入力される映像信号の解像度の種類は３つ以上であってもよい。

　さらに本実施形態においても、第２の実施形態において説明したような、複数の視聴者それぞれの視野角に応じて高解像度表示領域２１０の他に、広視野角表示領域や（上記超広視野角特性を実現する）超広視野角表示領域などを設定する構成なども考えられる。この構成では、映像信号Ｄｐｈが与えられる場合、高解像度表示領域２１０にはダウンコンバートされないで（再分配されないで）各画素値が割り当てられ、映像信号Ｄｐｌが与えられる場合、高解像度表示領域２１０にはアップコンバートされた（さらにダウンコンバートされない）各画素値が割り当てられることになる。

＜３．２　第３の実施形態における効果＞
　以上のように、本実施形態における液晶表示装置２００の画像処理回路１０２は、外部から高解像度（ここでは８Ｋ４Ｋ）の画像データを含む映像信号Ｄｐｈを受け取る場合と、それより解像度の低い（ここでは４Ｋ２Ｋ）の画像データを含む映像信号Ｄｐｌを受け取る場合とにおいて、カメラ３１の画像認識により得られる視聴者の状態、例えば液晶表示パネル２１の表示画面正面近傍に存在する視聴者の有無およびその位置を算出し、当該位置に対応して高解像度表示、広視野角表示、および超広視野角表示を選択的に行う。したがって、必要に応じてアップコンバートされるため高解像度の表示装置において好適であって、複数の視聴者がいる場合であっても視聴者の状態に応じて、視野角特性による（本来表示されるべき色からの）色変化を段階的に適宜に解消または抑制することができる。

　本発明は、例えば液晶表示装置などの表示装置に適用されるものであって、視野角特性が補償された表示を行うインフォメーション用表示装置やデジタルサイネージ用表示装置などに適している。

　１０、１０２　…画像処理回路
　１１、１２　…インタフェース回路
　１３　…ダウンコンバート回路
　１４　…ダウンコンバート制御回路
　１５　…アップコンバート回路
　１６　…アップコンバート制御回路
　１７、１９　…再分配回路
　１８　…液晶駆動制御回路
　２１　…液晶表示パネル
　２２　…人感センサ
　３１、３２　…カメラ
　１００、２００　…液晶表示装置
　Ｕ１～Ｕ３　…視聴者

Claims

　外部から与えられる入力画像データに基づき、表示装置の表示画面上に表示される画像を表す出力画像データを出力する画像処理装置であって、
　　前記入力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなる入力画素群の階調値の平均値と、前記出力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなり前記入力画素群に対応する出力画素群の階調の平均値とを略等しくし、かつ前記出力画素群のうちの１つ以上の階調値が最大階調値または最小階調値に一致するかまたは近づくように、前記出力画素群の各階調値を設定する補正動作と、前記入力画素群の階調値をそのまま前記出力画素群の階調値とする非補正動作とを行う入力階調補正部と、
　前記表示画面を見る者の状態を示す信号を受け取り、前記状態に応じて、前記補正動作および前記非補正動作を選択的に行うように前記入力階調補正部を制御する制御部と
を備えることを特徴とする、画像処理装置。
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の数または前記表示画面に対する位置を示す信号を受け取り、前記数または前記位置に応じて、前記入力階調補正部を制御することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の前記位置が前記表示画面近傍の所定の範囲内である場合、前記非補正動作を行うように前記入力階調補正部を制御することを特徴とする、請求項２に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記表示画面を見る者のうちの一人以上の者の前記位置が前記表示画面近傍の所定の範囲内であっても、前記一人以上の者以外の前記表示画面を見る者の一人以上の前記位置が前記範囲外である場合、前記補正動作を行うように前記入力階調補正部を制御することを特徴とする、請求項３に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記表示画面を見る者を撮影する撮像装置からの画像信号を受け取り、前記画像信号に含まれる画像を認識することにより得られる前記状態に応じて、前記入力階調補正部を制御することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記補正動作を行う場合、前記表示画面を見る者の前記状態に応じて、前記入力画素群および対応する前記出力画素群を構成する画素の数を変更することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記入力階調補正部により前記補正動作が行われるとき、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する位置に応じて定まる、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する距離および視野角の少なくとも一方が所定値より大きい場合、前記所定値より小さい場合に設定される前記入力画素群および対応する前記出力画素群を構成する画素数よりも多い画素数で前記入力画素群および対応する前記出力画素群を設定することを特徴とする、請求項６に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の前記状態に応じて、前記補正動作および前記非補正動作を行うべき対象となる入力画素群の前記入力画像における範囲をそれぞれ決定し、決定された範囲に基づき前記補正動作および前記非補正動作をそれぞれ行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記表示画面を見る者の前記位置に応じて、前記位置近傍の前記表示画面部分に表示されるべき画像を構成する出力画素群に対応する入力画素群を、前記非補正動作を行うべき対象となる前記範囲として決定することを特徴とする、請求項８に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記表示画面を見る者を撮影する撮像装置により取得される画像に含まれる前記表示画面を見る者の顔または目の部分を認識することにより得られる、前記表示画面を見る者が見ている画像部分に基づき、当該画像部分を構成する出力画素群に対応する入力画素群における範囲を、前記非補正動作を行うべき対象となる前記範囲として決定することを特徴とする、請求項８に記載の画像処理装置。
　外部から与えられる入力画像データに含まれる画素数を増加させることにより得られる高解像度化された画像データを新たな入力画像データとして入力階調補正部に与える高解像度化処理部をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　前記制御部は、前記補正動作を行う場合であって、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する位置に応じて定まる、前記表示画面を見る者の前記表示画面に対する距離および視野角の少なくとも一方が所定値より大きい場合、前記高解像度化処理部により画素数が増加された新たな入力データに基づき、前記入力画素群および対応する前記出力画素群を設定し、前記所定値より小さい場合、外部から与えられる高解像度化されない入力画像データに基づき、前記入力画素群および対応する前記出力画素群を設定することを特徴とする、請求項１１に記載の画像処理装置。
　前記複数の画素は、カラー画素を構成する複数の画素であって所定数の原色をそれぞれ表示する複数のサブ画素であり、
　前記入力画素群および前記出力画素群は、隣接する複数の前記カラー画素にそれぞれ含まれる、互いに近接する同一の原色を表示するための複数のサブ画素からなることを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
　請求項１に記載の画像処理装置と、
　最大階調値または最小階調値から近傍の所定範囲内の階調値で表示する場合、前記範囲外の階調値で表示する場合よりも、視野角の変化による表示輝度の変化が小さい視野角特性を有する表示パネルと
を備えることを特徴とする、表示装置。
　外部から与えられる入力画像データに基づき、表示装置の表示画面上に表示される画像を表す出力画像データを出力する画像処理方法であって、
　　前記入力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなる入力画素群の階調値の平均値と、前記出力画像データにより表される画像を構成する複数の画素のうちの隣接または近接する複数からなり前記入力画素群に対応する出力画素群の階調の平均値とを略等しくし、かつ前記出力画素群のうちの１つ以上の階調値が最大階調値または最小階調値に一致するかまたは近づくように、前記出力画素群の各階調値を設定する補正動作と、前記入力画素群の階調値をそのまま前記出力画素群の階調値とする非補正動作とを行う入力階調補正ステップと、
　前記表示画面を見る者の状態を示す信号を受け取り、前記状態に応じて、前記入力階調補正ステップにおいて前記補正動作および前記非補正動作を選択的に行うように制御する制御ステップと
を備えることを特徴とする、画像処理方法。