WO2018110056A1 - 光源制御装置、表示装置、画像処理装置、光源制御装置の制御方法、および制御プログラム - Google Patents

光源制御装置、表示装置、画像処理装置、光源制御装置の制御方法、および制御プログラム Download PDF

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Definitions

  • the following disclosure relates to a light source control device that controls a light source included in a display device.
  • Patent Document 1 a technique for generating a high dynamic composite image using a plurality of image contents each having a different luminance is known. Also, an image processing apparatus that performs image processing on displayed image content according to the center point (gaze point) of the user's line of sight is known (Patent Document 1).
  • the image processing apparatus described in Patent Document 1 uses a plurality of image contents obtained by continuously changing the exposure sensitivity at the time of shooting, and using the user's visual field center. The brightness of the entire image content is adjusted so as to ensure the contrast of the portion. As a result, the image processing apparatus generates a high dynamic composite image in which the periphery of the user's gaze point is a more natural expression.
  • JP 2013-254358 A (published on December 19, 2013)
  • the image processing apparatus since the image processing apparatus generates a high dynamic composite image by cutting and pasting a plurality of image contents, a plurality of image contents for generating a high dynamic composite image must be prepared in advance.
  • the plurality of image contents can be generated based on the displayed image contents, but in this case, the image processing becomes complicated. Therefore, it is difficult to apply to television broadcasting or the like that requires continuous processing of image data.
  • An object of one embodiment of the present disclosure is to realize a light source control device and the like that can increase the contrast of an image by simple processing.
  • a light source control device that controls the light source included in a display device that displays an image using light emitted from a plurality of light sources, Luminous intensity of the light source corresponding to a gaze range including the gazing point detected by the sensor among the plurality of light sources, which is communicably connectable to a sensor that detects the gaze point of the viewer on the display surface of the display device. Is based on the emission intensity determined by the emission intensity determination unit and the emission intensity determination unit that determines the emission intensity of each of the plurality of light sources so that the emission intensity is determined to be greater than the emission intensity defined based on the image.
  • a light emission control unit that controls light emission of the plurality of light sources.
  • a method of controlling a light source control device includes: a light source control that controls the light source included in a display device that displays an image using light emitted from a plurality of light sources.
  • An apparatus control method wherein the light source control apparatus is communicably connectable to a sensor for detecting a viewer's gaze point on the display surface of the display device, and is detected by the sensor among the plurality of light sources.
  • a light emission intensity determination step for determining the light emission intensity of each of the plurality of light sources such that the light emission intensity of the light source corresponding to the gaze range including the gazing point is larger than the light emission intensity defined based on the image; And a light emission control step of controlling light emission of the plurality of light sources based on the light emission intensity determined by the light emission intensity determination step.
  • the contrast of an image can be increased by simple processing.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present disclosure. It is a figure which shows an example of an HDR input image for demonstrating the subject in the conventional liquid crystal display device. It is a block diagram which shows the principal part structure of a liquid crystal display device provided with the control part which concerns on Embodiment 1 of this indication.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a main configuration of a local dimming processing unit according to the first embodiment of the present disclosure. It is a figure which shows typically an example of brightness
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of processing executed by a control unit according to Embodiment 1 of the present disclosure. It is a figure which shows an example of the state by which the HDR display image before a process is displayed on the display surface. It is the figure which represented visually an example of the brightness
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a liquid crystal display device including a control unit according to a modification of Embodiment 1 of the present disclosure. It is a block diagram which shows the principal part structure of a liquid crystal display device provided with the control part which concerns on Embodiment 2 of this indication.
  • (A) is the figure which represented visually an example of the brightness
  • (b) is an example of the HDR display image after a process.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of processing executed by a control unit according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the principal part structure of a liquid crystal display device provided with the control part which concerns on Embodiment 3 of this indication.
  • A is the figure which represented visually an example of the brightness
  • (b) is an example of the HDR display image after a process.
  • FIG. It is a block diagram which shows the principal part structure of a liquid crystal display device provided with the control part which concerns on Embodiment 4 of this indication.
  • a to B indicates A or more and B or less.
  • p and q are integers of 1 or more, and at least one of p and q is an integer of 2 or more.
  • Embodiment 1 An embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 10.
  • a light source control device used for a liquid crystal television including a general LED (Light-Emitting-Diode) backlight is described.
  • the light source control device according to one embodiment of the present disclosure is not necessarily limited thereto. Absent.
  • it can be used to control a light source in a display device such as a monitor of a personal computer, a tablet, or a smartphone.
  • a liquid crystal display device is described as an example of a display device that displays an image using light emitted from a plurality of light sources.
  • a display device in which the light source control device according to one embodiment of the present disclosure is used Is not necessarily limited to this.
  • it can be used for a field emission display (FED).
  • FED field emission display
  • HDR High Dynamic Range
  • the liquid crystal display device 1A of the present embodiment displays an HDR image, and the following description will be made assuming that an image data signal indicating an HDR image is input to the liquid crystal display device 1A.
  • the light source control device is also used when an image data signal of a conventional standard (SDR) is input to the liquid crystal display device 1A and an SDR image indicated by the image data signal is displayed. Can do.
  • the present invention can be applied when displaying an SDR image as a pseudo HDR image.
  • an image data signal indicating an HDR image may be referred to as an “HDR signal”, and image data of each frame in the HDR signal input to the liquid crystal display device may be referred to as an “HDR input image”.
  • An image displayed on the display surface (display) of the liquid crystal display device based on the HDR input image may be referred to as an “HDR display image”.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1A according to the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 1A includes a control unit 10A, a liquid crystal panel 20, a panel drive circuit 21 that drives the liquid crystal panel 20, a backlight 30 that irradiates light to the liquid crystal panel 20, and a backlight. And a backlight drive circuit 31 for driving 30.
  • a plurality of LED units 32 are arranged on the back surface of the liquid crystal panel 20.
  • the liquid crystal display device 1 ⁇ / b> A is a display device that displays an image by light emitted from the plurality of LED units 32.
  • the liquid crystal display device 1A divides the display surface of the liquid crystal panel 20 into a plurality of areas (areas), and performs local dimming control based on the HDR input image corresponding to each area. Specifically, the liquid crystal display device 1 ⁇ / b> A controls the liquid crystal panel 20 in each region in accordance with the light emission intensity of each LED unit 32 while individually controlling the light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to each region.
  • the local dimming is a technique that is generally used to display an HDR image on the display surface of the liquid crystal panel 20, that is, to display an image that expresses a wide range of light and dark gradations on the display surface. is there.
  • the liquid crystal display device 1 ⁇ / b> A is configured to include a direct-type backlight 30 in which a plurality of LED units 32 are arranged on the lower surface (back surface) of the liquid crystal panel 20. By modulating the light emission intensity (brightness) of each LED unit 32, the luminance distribution of the backlight 30 can be controlled, and the contrast of the HDR display image displayed on the display surface can be improved.
  • the HDR input image (image to be displayed) indicated by the HDR signal 51 input to the liquid crystal display device 1A is composed of a plurality of picture elements.
  • Each picture element is expressed by a combination of three gradation values corresponding to the three primary colors (R, G, B) of light that are color components.
  • each of the plurality of picture elements constituting the HDR input image is represented by a plurality of gradation values corresponding to a plurality of colors.
  • each gradation value is represented by 12-bit data.
  • each gradation value included in the HDR input image indicated by the HDR signal 51 may be other bit data (for example, 10-bit data).
  • the control unit 10A Based on the HDR input image indicated by the HDR signal 51, the control unit 10A displays data for display used for driving the liquid crystal panel 20 (hereinafter referred to as liquid crystal gradation data 52) and light emission luminance control data used for driving the backlight 30. (Hereinafter referred to as LED luminance data 53). Details of the processing performed by the control unit 10A of the present embodiment will be described later.
  • each pixel 22 includes a plurality of sub-pixels (display elements).
  • sub-pixels a red pixel Rp, a green pixel Gp, and a blue pixel Bp are included.
  • sub-pixels for example, yellow pixels or white pixels
  • the pixel 22 may include a plurality of R, G, and B sub-pixels. For example, a configuration such as Rp, Gp1, Gp2, and Bp may be used.
  • the panel drive circuit 21 is a drive circuit for the liquid crystal panel 20.
  • the panel drive circuit 21 outputs a signal (voltage signal) for controlling the light transmittance of the sub-pixels to the liquid crystal panel 20 based on the liquid crystal gradation data 52 output from the control unit 10A.
  • the backlight 30 includes (p ⁇ q) LED units 32.
  • the LED units 32 are two-dimensionally arranged as a whole, p in the row direction and q in the column direction.
  • positioning form of the LED unit 32 is not specifically limited.
  • the LED unit 32 of the present embodiment is a white LED configured by combining a blue LED and a phosphor.
  • the configuration of the LED unit 32 is not particularly limited.
  • the LED unit 32 may include one red LED, one green LED, and one blue LED (not shown), or may include a plurality of R, G, and B LEDs.
  • the LED unit 32 may be configured by combining a magenta LED in which a red phosphor is combined with a blue LED and a green LED.
  • the backlight drive circuit 31 is a drive circuit for the backlight 30.
  • the backlight drive circuit 31 outputs a drive signal (pulse signal or current signal) to each LED unit 32 based on the LED luminance data 53 output from the control unit 10A. That is, each LED unit 32 is individually controlled independently of the other LED units 32.
  • the display surface of the liquid crystal display device 1A is divided into (p ⁇ q) areas, and one LED unit 32 is associated with one area.
  • region may be sufficient.
  • the control unit 10A obtains the first light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the region based on the picture element of the HDR input image corresponding to the region for each of the (p ⁇ q) regions.
  • the first light emission intensity of each LED unit 32 is determined by the designer of the device as a specification of what kind of image is displayed as the HDR display image based on the HDR input image, and the viewer can It may be determined by adjusting the image quality or the like.
  • the first light emission intensity of each LED unit 32 determined in this way is referred to as “light emission intensity defined based on an image”.
  • control unit 10A determines the second light emission intensity of each LED unit 32 by multiplying the first light emission intensity of the LED unit 32 in each region by a correction coefficient. Then, the control unit 10 ⁇ / b> A outputs the second light emission intensity of each LED unit 32 as LED luminance data 53.
  • the first emission intensity and the second emission intensity can also be expressed as follows. That is, the first light emission intensity and the second light emission intensity can be expressed as a luminance ratio indicating the ratio of the luminance of the LED unit 32 realized in the actual light emission state with respect to the maximum luminance of a certain LED unit 32. .
  • the maximum brightness of the certain LED unit 32 is determined in advance by (i) the maximum current that can be passed through the LED unit 32, (ii) the maximum power that can be used by the backlight 30, and (iii) the power supply circuit capability. It can be determined as a specification. Therefore, the first emission intensity and the second emission intensity described in this specification can be appropriately read as the first luminance ratio and the second luminance ratio, respectively, so that the present invention can be understood.
  • the luminance of the sub-pixel Rp changes according to the product of the intensity of light incident on the sub-pixel Rp and the light transmittance of the sub-pixel Rp.
  • the attenuation rate by other various members is not considered.
  • the illuminance distribution with respect to the liquid crystal panel 20 is formed by superimposing the light emitted from each LED unit 32. Based on the illuminance distribution, the intensity of light incident on each sub-pixel is determined.
  • liquid crystal display device 1A including the light source control device (control unit 10A) according to an aspect of the present disclosure has been described with reference to FIG.
  • control unit 10A the light source control device (control unit 10A) according to an aspect of the present disclosure
  • a problem of a conventional liquid crystal display device corresponding to an HDR signal will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an HDR input image for explaining a problem in a conventional liquid crystal display device.
  • a liquid crystal television as an example of a conventional liquid crystal display device includes a local dimming processing unit that performs local dimming processing based on the HDR signal 51 instead of the control unit 10A in the configuration of the liquid crystal display device 1A described above. It is assumed that it is a configuration. That is, each LED unit is controlled based on the first light emission intensity.
  • the conventional liquid crystal television has insufficient absolute luminance to faithfully reproduce the dynamic range of the HDR input image when displaying the HDR input image indicated by the HDR signal 51. This is because there is a limit to the power that can be used by the liquid crystal television (there is a predetermined limit value).
  • the power consumption of the entire backlight of the liquid crystal television may reach a predetermined limit value (rated power).
  • the limitation of electric power includes the problem of heat resistance of the backlight and the limitation due to the LED driver.
  • the HDR input image P90 shown in FIG. 2 is input to a conventional liquid crystal television.
  • the HDR input image P90 is an image including celestial bodies such as a relatively large first planet 91, a relatively small second planet 92, a nebula 93, and a sparse star 94 against the darkness of the universe. Yes.
  • the HDR input image P90 is an image that is generally dark (RGB gradation values are low), but includes many portions that are locally bright (RGB gradation values are high).
  • the local dimming processing unit controls the LED unit of the backlight independently for each region, if any pixel with a high gradation value of either RGB is included in the region, it corresponds to that region. Control is performed to increase the emission intensity of the LED unit. Therefore, when the HDR input image P90 is input, the local dimming processing unit increases the light emission intensity of the LED unit in a region corresponding to a locally bright portion. For example, in the region A90 where the star 94 is present in the dark, the backlight LEDs corresponding to the region A90 are lit with a certain output. As a result, the average luminance level of the backlight (which can be said to be the average light emission intensity of a plurality of LED units) is higher than the average luminance level of each picture element constituting the HDR input image P90.
  • the conventional liquid crystal television may have the following problems. That is, if the light emission intensity of each LED unit is set so as to faithfully reproduce the dynamic range of the HDR input image, power is consumed exceeding the power consumption limit value of the liquid crystal television. Therefore, there is a case where power is insufficient and the peak luminance of the HDR display image has to be lowered. Also in this case, an HDR display image having a lower HDR effect than the HDR input image P90 is displayed.
  • the liquid crystal display device 1 ⁇ / b> A including the control unit 10 ⁇ / b> A (light source control device) according to one aspect of the present disclosure is in a region (gaze range) including the viewer's line of sight (gaze point) detected by the gaze point detection sensor 2 (sensor).
  • a process for increasing the emission intensity of the corresponding LED unit 32 is performed.
  • the peak brightness of the gaze area (viewer's gaze point and its peripheral portion) on the display surface and the HDR display image in the peripheral area can be increased, and the contrast of the image can be increased by simple processing. . That is, the contrast of the HDR display image in the gaze area and its surrounding area (gaze range) can be brought close to the contrast of the HDR input image.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a main configuration of the liquid crystal display device 1A of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of the local dimming processing unit 11 according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of luminance gradient distribution coefficient data.
  • the liquid crystal display device 1A includes a control unit 10A, a liquid crystal panel 20, a panel drive circuit 21, a backlight 30, a backlight drive circuit 31, and a storage unit 40. Moreover, 10 A of control parts can be connected with the gaze point detection sensor 2 (sensor) so that communication is possible.
  • the gazing point detection sensor 2 detects the gazing point of the viewer on the display surface, and transmits gazing point data 54 indicating the detected gazing point to the luminance inclination information generation unit 12 (correction information generation unit).
  • the gazing point detection sensor 2 is realized by, for example, an eye tracker that detects the movement of the viewer's line of sight by detecting the movement of the viewer's eyeball. Further, the position of the gazing point is represented by, for example, xy coordinates arbitrarily set on the display surface.
  • the liquid crystal display device 1 ⁇ / b> A may include the gazing point detection sensor 2.
  • the position where the gazing point detection sensor 2 is installed is not particularly limited.
  • the control unit 10A controls the liquid crystal display device 1A in an integrated manner. Particularly in the present embodiment, the control unit 10A has an image processing function and a light source control function for performing predetermined processing on the HDR input image of each frame indicated by the HDR signal 51, and based on the processing.
  • the LED unit 32 is controlled.
  • the control unit 10 ⁇ / b> A includes a local dimming processing unit 11, a luminance gradient information generation unit 12, and a backlight signal correction unit 13.
  • the backlight signal correction unit 13 includes a light emission intensity determination unit 13a and a light emission control unit 13b.
  • the control unit 10A includes at least a local dimming processing unit 11 as the image processing function and includes at least a luminance gradient information generation unit 12 and a backlight signal correction unit 13 as the light source control function.
  • the processing executed by the luminance gradient information generation unit 12 and the backlight signal correction unit 13 is performed when there is only one viewer.
  • the liquid crystal display device 1A does not perform the above process when the gaze point detection sensor 2 determines that a plurality of viewers are looking at the display surface by a face detection function that detects the viewer's face. .
  • the processing of the control unit 10A may be applied by identifying (discriminating) the viewers with the face detection function. For example, (i) one of a plurality of viewers may be specified as the main viewer based on viewer priority stored in the storage unit 40 in advance, or (ii) liquid crystal A viewer who is positioned relatively in front of the display device 1A may be specified as the main viewer. In this case, the above processing may be performed based on the gaze point of the main viewer.
  • control unit 10A may be configured to be provided outside the liquid crystal display device 1A.
  • the control unit 10A is communicably connected to the liquid crystal display device 1A, and transmits the liquid crystal gradation data 52 and the LED luminance data 53 to the liquid crystal display device 1A.
  • a light source control apparatus control part 10A in 1 aspect of this indication, what is necessary is just to provide the brightness
  • control unit 10A may not include the luminance gradient information generation unit 12, and the emission intensity determination unit 13a of the backlight signal correction unit 13 may have the function of the luminance gradient information generation unit 12.
  • the storage unit 40 stores various control programs executed by the control unit 10A, and is configured by a non-volatile storage device such as a hard disk or a flash memory.
  • the HDR signal 51 input to the liquid crystal display device 1A is described as moving image data, but may be still image data. In the case of moving image data, the following image processing is performed on each HDR input image (image of each frame).
  • the HDR signal 51 may be a broadcast wave of a standard adopting HDR, or an external device (for example, a recording device) connected to the liquid crystal display device 1A for storing or generating still image data or moving image data.
  • the local dimming processing unit 11 includes a backlight signal generation unit 11a, a luminance distribution generation unit 11b, and an image signal adjustment unit 11c.
  • the processing performed by the local dimming processing unit 11 may be performed using a known technique, and detailed description thereof is omitted, but a brief description thereof is as follows.
  • the backlight signal generation unit 11a acquires an HDR input image in the HDR signal 51 input to the liquid crystal display device 1A, and generates a backlight signal 55 based on the image. Specifically, the HDR input image is divided into (p ⁇ q) regions, and the LEDs corresponding to the regions are based on the images of the regions (RGB gradation values of the pixel groups in the regions). The first emission intensity of the unit 32 is determined. That is, the backlight signal 55 is data on the first emission intensity of each of the (p ⁇ q) LED units 32.
  • the method for obtaining the first emission intensity can be set as appropriate. For example, it can be set from the average value or maximum value of the luminance values (RGB gradation values) of the pixel groups in the region. Further, the first light emission intensity of each LED unit 32 may be calculated by a calculation process, or a setting value set in advance based on the picture element of each region may be read from the storage unit 40 and determined. Good.
  • the backlight signal 55 is transmitted to the backlight signal correction unit 13 and also to the luminance distribution generation unit 11b.
  • the luminance distribution generation unit 11b estimates the luminance distribution (first luminance distribution) of the backlight 30 when each LED unit 32 emits light at the first emission intensity. Thereby, the luminance distribution generation unit 11b converts the backlight signal 55 to generate luminance distribution data 58. That is, the luminance distribution data 58 is data of the estimated luminance distribution of the backlight 30.
  • the estimation of the luminance distribution may be performed by arithmetic processing, or by reading out the luminance distribution measured or estimated in advance corresponding to the emission intensity of each LED unit 32 stored in advance in the storage unit 40. Also good.
  • the luminance distribution data 58 is transmitted to the image signal adjustment unit 11c.
  • the image signal adjustment unit 11 c generates liquid crystal gradation data 52 based on the HDR signal 51 and the luminance distribution data 58.
  • the image signal adjustment unit 11 c corresponds to a luminance value (RGB gradation value) of a certain pixel of the HDR input image indicated by the HDR signal 51 based on the luminance distribution data 58. Divide using the amount of light at the position. Thereby, the transmissivity of the sub-pixels Rp, Gp, and Bp at the position corresponding to the picture element on the display surface is obtained.
  • the information about the transmittance of each sub-pixel of the liquid crystal panel 20 calculated by performing this process on each picture element of the HDR input image is the liquid crystal gradation data 52.
  • the above-described method is an example, and an algorithm (calculation method) for generating the liquid crystal gradation data 52 can be set as appropriate.
  • the local dimming processing unit 11 generates the liquid crystal gradation data 52 used for driving the liquid crystal panel 20 and the backlight signal 55 about the first light emission intensity of the plurality of LED units 32 of the backlight 30.
  • the liquid crystal gradation data 52 is transmitted to the panel drive circuit 21, and the backlight signal 55 is transmitted to the luminance gradient information generation unit 12 and the backlight signal correction unit 13.
  • the luminance inclination information generation unit 12 receives gazing point data 54 regarding the gazing point of the viewer on the display surface detected by the gazing point detection sensor 2 provided outside the liquid crystal display device 1A.
  • the luminance gradient information generation unit 12 (correction information generation unit) recognizes individual areas formed by dividing the display surface into (p ⁇ q) matrix. . Therefore, it is possible to specify the area including the gazing point as the gazing area.
  • the luminance gradient information generation unit 12 generates luminance gradient distribution coefficient data 56 (correction information) based on the gazing point data 54 and the backlight signal 55.
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 in the present embodiment is a correction coefficient applied to each of the plurality of LED units 32, which is defined as follows. That is, the luminance gradient distribution coefficient data 56 increases the luminance of at least the LED unit 32 corresponding to the gaze area, and the second light emission intensity of the first light emission intensity increases in the LED unit 32 corresponding to the area far from the gaze area. This is a group of correction coefficients defined such that the ratio to is increased (the value of the correction coefficient is decreased).
  • the gaze area and its peripheral area may be collectively referred to as a gaze area.
  • the extent of the gaze range can be set as appropriate.
  • the gaze range may be set according to an object included in the HDR input image. Further, the gaze area and the gaze range may be the same range.
  • the total value of the outputs (second emission intensity) of the LED units 32 determined by the LED luminance data 53 generated by correcting the backlight signal 55 is required to be equal to or less than a predetermined limit value.
  • This predetermined limit value is determined by the specifications of the liquid crystal display device 1A.
  • each correction coefficient of the luminance gradient distribution coefficient data 56 is generated such that the total power consumption of the plurality of LED units 32 included in the backlight 30 is equal to or less than the predetermined limit value.
  • the light emission intensity determination part 13a can determine the output (2nd light emission intensity) of each LED unit 32 so that the power consumption for implement
  • the luminance gradient information generation unit 12 sets each correction coefficient of the luminance gradient distribution coefficient data 56 in the LED luminance data 53 rather than the total value of the outputs (first emission intensity) of the LED units 32 in the backlight signal 55. You may produce
  • the luminance gradient information generation unit 12 performs luminance gradient distribution coefficient data when the average luminance of the pixel group included in the gaze region is high (the gaze region is bright) or when the average luminance is low (the gaze region is dark). 56 may be changed.
  • the luminance gradient information generation unit 12 may change the luminance gradient distribution coefficient data 56 according to the average luminance level of all the picture elements constituting the HDR input image. This is due to the following reason. That is, for example, when the average luminance level of the pixel group constituting the HDR input image is low, even if the power consumed by the LED unit 32 corresponding to the outer region is reduced, the reduced power amount is Less. Therefore, there is a possibility that it may be restricted to sufficiently increase the luminance of the gaze range. By changing the luminance gradient distribution coefficient data 56 as described above, the possibility of receiving the restriction can be reduced.
  • the luminance gradient information generation unit 12 may change the luminance gradient distribution coefficient data 56 for each HDR input image in the HDR signal 51.
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 can be changed for each frame of the HDR signal 51 based on the average luminance level of the picture elements constituting the HDR input image.
  • the luminance gradient information generation unit 12 may not generate the luminance gradient distribution coefficient data 56 for all frames (all HDR input images).
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 may be updated at a predetermined frame interval. While the viewer is viewing the display surface, the brightness gradient distribution coefficient data 56 is not frequently changed according to the viewer's gaze point and the HDR input image, so that the HDR display image is displayed more stably. be able to.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of the luminance gradient distribution coefficient data 56.
  • a 5 ⁇ 5 correction coefficient is considered as the luminance gradient distribution coefficient data 56.
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 is data indicating a coefficient group of p ⁇ q when the luminance gradient information generation unit 12 recognizes the display surface by dividing it into, for example, (p ⁇ q) areas. be able to.
  • n ⁇ n region is one block
  • a coefficient group of (p / n) ⁇ (q / n) It can also be set as data indicating.
  • the luminance gradient information generation unit 12 determines that the location is a relatively bright location. On the other hand, if the luminance gradient information generation unit 12 determines that the gradation value is less than the predetermined value, it determines that the location is a relatively dark location.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the luminance gradient distribution coefficient data 56 when the viewer gazes at a relatively bright spot (an area with relatively high luminance) of the HDR input image.
  • a relatively bright spot an area with relatively high luminance
  • the gaze area is formed near the center of the display surface and the gaze area and the gaze range coincide with each other will be described.
  • the correction coefficient of the gaze area is 1.5, and the correction coefficient of the first area adjacent to each other in the vertical and horizontal directions of the gaze area is 1.
  • the correction coefficient of the region far from the gaze region can be 0.5.
  • the correction coefficient is set between 0 and 1 in the second area, the light emission intensity of the LED unit 32 in the second area can be reduced and the power consumption can be reduced.
  • the reduced power can be used as power for increasing the light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze area. Therefore, the peak luminance in the gaze area can be increased.
  • A is the power consumption of the outermost LED unit 32 corresponding to the second area
  • B is the power consumption of the LED unit 32 corresponding to the gaze area. That is, in the example of FIG. 5A, in order to increase the luminance of the LED unit 32 in the gaze area by 1.5 times, the first emission intensity (the emission intensity in the backlight signal 55) of the LED unit 32 in the gaze area. ) Is 16 times or less the first emission intensity of the outermost LED unit 32.
  • the brightness gradient information generation unit 12 may, for example, (i) second Luminance gradient distribution coefficient data by performing processing such as further lowering the correction coefficient of the area (lower than 0.5) or (ii) further lowering the correction coefficient of the first area (lower than 1). 56 is generated.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the luminance gradient distribution coefficient data 56 when the viewer gazes at a relatively dark spot (an area with relatively low luminance) of the HDR input image.
  • the gaze area correction coefficient is 1.2
  • the first area correction coefficient is 1
  • the second area correction coefficient can be assumed to be 0.8. That is, the range from the maximum value to the minimum value of the correction coefficient (degree of correction coefficient inclination; inclination angle) is made smaller than in the case of FIG.
  • the luminance gradient information generation unit 12 generates the luminance gradient distribution coefficient data 56 having a small inclination angle when it is determined that the portion corresponding to the gaze area in the HDR input image is a relatively dark portion. Thereby, the possibility can be reduced.
  • the backlight signal correction unit 13 corrects the backlight signal 55 based on the luminance gradient distribution coefficient data 56 and outputs the corrected signal as LED luminance data 53.
  • the LED luminance data 53 is data on the second light emission intensity of each of the (p ⁇ q) LED units 32.
  • the LED brightness data 53 is transmitted to the backlight drive circuit 31.
  • the light emission intensity determination unit 13a emits light from each LED unit 32 so that the light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze range is higher than the light emission intensity (first light emission intensity) defined based on the HDR input image.
  • the intensity (second emission intensity) is determined.
  • the light emission intensity of the LED unit 32 defined based on the HDR input image is the first light emission intensity of each LED unit 32 in the backlight signal 55.
  • the light emission intensity determination unit 13 a multiplies the first light emission intensity of each LED unit 32 in the backlight signal 55 by the correction coefficient set in each area in the luminance gradient distribution coefficient data 56. Then, the second emission intensity of each LED unit 32 is determined, and the LED luminance data 53 is generated.
  • the emission intensity determination unit 13a determines the second emission intensity as described above. Thereby, the second light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze range is higher than the first light emission intensity. And the LED unit 32 corresponding to a region far from the gaze range has a second emission intensity lower than the first emission intensity.
  • the light emission control unit 13b controls the light emission of the plurality of LED units 32 based on the light emission intensity determined by the light emission intensity determination unit 13a. Specifically, the light emission control unit 13b receives the LED luminance data 53 from the light emission intensity determining unit 13a, transmits the LED luminance data 53 to the backlight drive circuit 31, and controls the light emission of each LED unit 32. .
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the control unit 10A.
  • the local dimming processing unit 11 acquires an HDR input image (step 1; hereinafter abbreviated as S1). Inside the local dimming processing unit 11, the HDR input image is subjected to local dimming processing by the backlight signal generation unit 11a, the luminance distribution generation unit 11b, and the image signal adjustment unit 11c.
  • the local dimming processing unit 11 outputs the liquid crystal gradation data 52 and the backlight signal 55 as a result of the processing (S2).
  • the liquid crystal gradation data 52 is transmitted to the panel drive circuit 21, and the backlight signal 55 is transmitted to the backlight signal correction unit 13 and the luminance gradient information generation unit 12.
  • the luminance gradient information generation unit 12 does not generate the luminance gradient distribution coefficient data 56, and the backlight signal correction unit 13 determines the luminance gradient distribution coefficient. Data 56 is not received.
  • the light emission intensity determination unit 13a of the backlight signal correction unit 13 uses the backlight signal 55 as it is as the LED luminance data 53, and the light emission control unit 13b transmits the LED luminance data 53 to the backlight drive circuit 31 to each LED. The light emission of the unit 32 is controlled.
  • the HDR signal 51 is subjected to local dimming processing by the local dimming processing unit 11, and an HDR display image is displayed on the display surface based on the liquid crystal gradation data 52 and the backlight signal 55 after the processing. (S7).
  • the gazing point detection sensor 2 detects the viewer's viewpoint (YES in S3), the gazing point detection sensor 2 generates the gazing point data 54 and transmits it to the luminance gradient information generation unit 12. .
  • luminance inclination information generation part 12 produces
  • the light emission intensity determination unit 13a determines that the light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze range is set in the backlight signal 55 based on the backlight signal 55 and the luminance gradient distribution coefficient data 56.
  • the light emission intensity (second light emission intensity) of each LED unit 32 of the backlight 30 is determined so as to increase (1 light emission intensity) (S5; light emission intensity determination step).
  • the light emission control part 13b controls the light emission of each LED unit 32 based on the light emission intensity of each LED unit 32 determined by the said light emission intensity determination process (S6; light emission control process). That is, the LED luminance data 53 is transmitted from the light emission control unit 13 b to the backlight drive circuit 31.
  • the HDR signal 51 is subjected to local dimming processing by the local dimming processing unit 11, and the liquid crystal gradation data 52 after the processing is transmitted to the panel drive circuit 21.
  • the backlight signal 55 after the local dimming process is corrected by the backlight signal correction unit 13, and the corrected LED luminance data 53 is transmitted to the backlight drive circuit 31.
  • An HDR display image is displayed on the display surface based on the liquid crystal gradation data 52 and the LED luminance data 53 obtained by correcting the backlight signal 55 (S7).
  • process of S2 and the process of S3 may be performed in parallel, and the process of S2 may be performed after the process of S3.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a state in which the pre-processing HDR display image P1 is displayed on the display surface.
  • FIG. 8 is a diagram visually showing an example of the luminance gradient distribution coefficient data 56 generated by the luminance gradient information generation unit 12 based on the gazing point data 54.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a state where the processed HDR display image P2 is displayed on the display surface.
  • (A) to (c) of FIG. 10 are diagrams illustrating the HDR display images P3 to 5 after processing at different gazing points F, respectively.
  • the HDR display image P ⁇ b> 1 before processing by the backlight signal correction unit 13 of the control unit 10 ⁇ / b> A (HDR display image subjected to only processing by the local dimming processing unit 11) is displayed on the display surface.
  • An example is shown.
  • the gazing point detection sensor 2 detects the viewer's gazing point
  • the image after processing by the control unit 10A including the backlight signal correction unit 13 (for example, the post-processing HDR display image P2 shown in FIG. 9). Is displayed on the display screen.
  • the HDR display image P1 shown in FIG. 7 is the same as the HDR input image P90 (see FIG. 2) described above for explaining the problems in the conventional liquid crystal display device.
  • the luminance gradient information generation unit 12 is based on the information of the gazing point F (gaze point data 54).
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 is generated.
  • FIG. 8 shows a visual representation of an example of the luminance gradient distribution coefficient data 56.
  • the backlight signal correction unit 13 generates the LED luminance data 53 by multiplying the luminance gradient distribution coefficient data 56 by the first light emission intensity of each LED unit 32 indicated by the backlight signal 55, respectively. Then, the light emission control unit 13 b controls the backlight 30 based on the LED luminance data 53.
  • the processed HDR display image P2 is displayed on the display surface. It can be seen that the peak luminance of the area A1 near the gazing point F is higher than that of the HDR display image P1, and far from the gazing point F, for example, the luminance of the area A2 is lower than that of the HDR display image P1.
  • the HDR display image displayed on the display surface changes according to the position of the gazing point F.
  • the HDR display image P3 in which the peak luminance of the region A11 of the planet is increased is obtained. Thereby, the contrast of area
  • an HDR display image P4 in which the peak luminance of the region A12 of the planet is increased.
  • the region A12 that is displayed relatively dark in the HDR display image P1 is displayed brightly in the HDR display image P4. Therefore, the contrast is increased, and the boundary portion between the small planet and the surrounding darkness and the shadow of the small planet are displayed more clearly.
  • the HDR display image P4 that sufficiently reproduces the dynamic range of the HDR input image can be displayed in the area A12.
  • the image displayed on the display surface usually has a bright part and the surrounding environment is bright, the human eye is in a state where the pupil is difficult to open. For this reason, it is difficult to visually recognize a gradation difference in a dark portion on the screen such as the region A12 in the HDR display image P1.
  • Such an area A12 is displayed slightly brighter in the HDR display image P4. Therefore, by displaying the area A12 with a brighter gradation than originally, the display image of the area A12 can be easily recognized even when the pupil is narrowed.
  • the HDR display image P5 in which the peak luminance of the region A13 of the star cluster is increased is obtained.
  • the LED unit 32 having a relatively low first emission intensity and the first emission intensity are reduced.
  • the difference between the second light emission intensities with the relatively high LED unit 32 is increased.
  • the range of gradations that can be displayed can be widened. Therefore, the contrast is increased, and the HDR display image P5 that sufficiently reproduces the dynamic range of the HDR input image can be displayed in the area A13.
  • the control unit 10A includes the luminance gradient information generation unit 12 and the backlight signal correction unit 13, and can be connected to the gazing point detection sensor 2 so as to be communicable. Based on the gaze point F, the control unit 10A increases the light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze range. Therefore, it is possible to increase the peak luminance of the gaze range and increase the contrast of the HDR display image.
  • control unit 10A generates luminance gradient distribution coefficient data 56 indicating the correction coefficient corresponding to each LED unit 32, and corrects the correction coefficient for the first light emission intensity of each LED unit 32 defined by the local dimming processing unit 11. To calculate the second light emission intensity of each LED unit 32.
  • Such processing can be performed relatively easily. As a result, continuous processing can be performed on the HDR input image, and it can be easily applied to moving image data such as the HDR signal 51 (for example, television broadcast).
  • the contrast of the HDR display image can be increased by simple processing. That is, the contrast of the HDR display image can be brought close to the contrast of the HDR input image.
  • the control unit 10A can darken the outer region other than the gaze range (decrease the output of the LED unit 32). Thereby, the output (light emission intensity) of the LED unit 32 in the gaze range can be increased using the reduced power. Therefore, even if the backlight signal 55 is generated by the local dimming process based on the HDR input image so that the total power consumption of each LED unit 32 becomes a predetermined limit value, the LED unit 32 in the gaze range.
  • the emission intensity can be increased and the peak luminance can be increased.
  • each correction coefficient of the luminance gradient distribution coefficient data 56 may be generated so that the total value of the second light emission intensity is lower than the total value of the first light emission intensity of each LED unit 32. Thereby, the power consumption of 1 A of liquid crystal display devices can also be reduced.
  • the control unit 10 ⁇ / b> A adjusts the luminance in accordance with the case where the average luminance of the pixel group included in the gaze area is higher than the predetermined reference value (the gaze area is bright) or the average luminance is low (the gaze area is dark).
  • the distribution coefficient data 56 may be changed. When it is determined that the spot corresponding to the gaze area in the HDR input image is a relatively dark spot, luminance slope distribution coefficient data 56 having a small slope angle is generated. Thereby, the possibility that the HDR display image becomes unnatural can be reduced.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device 1A1 according to a modification of the present embodiment.
  • the control unit 10A1 includes a local dimming processing unit 111 and a luminance gradient information generating unit 12.
  • the local dimming processing unit 111 includes a backlight signal generation unit 111a, a luminance distribution generation unit 11b, and an image signal adjustment unit 11c.
  • the backlight signal generation unit 111a includes a light emission intensity determination unit 13a and a light emission control unit 13b. That is, the liquid crystal display device 1A1 is different in that the backlight signal generation unit 111a has the function of the backlight signal correction unit 13 in the liquid crystal display device 1A of the first embodiment.
  • the backlight signal generation unit 111 a of the local dimming processing unit 111 acquires the HDR input image indicated by the HDR signal 51 and also acquires the luminance gradient distribution coefficient data 56 from the luminance gradient information generation unit 12.
  • the light emission intensity determination unit 13a generates LED luminance data 53 based on the HDR input image and the luminance gradient distribution coefficient data 56, and transmits the LED luminance data 53 to the light emission control unit 13b and the luminance distribution generation unit 11b.
  • the emission intensity determination unit 13a of the present modification obtains the first emission intensity of each LED unit 32 based on the pixel group in each region of the HDR input image, and then the luminance gradient distribution coefficient data 56
  • the second emission intensity of each LED unit 32 is determined by multiplying the correction coefficient.
  • the luminance distribution generation unit 11 b generates luminance distribution data 58 based on the LED luminance data 53.
  • the image signal adjustment unit 11 c generates the liquid crystal gradation data 52 based on the HDR input image indicated by the HDR signal 51 and the luminance distribution data 58 and transmits it to the panel drive circuit 21.
  • the local dimming processing unit 11 generates the backlight signal 55
  • the backlight signal correction unit 13 corrects the backlight signal 55 to generate the LED luminance data 53.
  • the backlight signal generation unit 111 a in the local dimming processing unit 111, the backlight signal generation unit 111 a generates the LED luminance data 53 based on the luminance gradient distribution coefficient data 56. Therefore, the LED luminance data 53 can be generated in one stage, and the number of components of the control unit 10A1 can be reduced.
  • the liquid crystal display device 1A of the first embodiment and the liquid crystal display device 1A1 of the first modification perform local dimming processing on the HDR input image indicated by the HDR signal 51, and according to the pixel groups included in each region of the HDR input image.
  • the light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to each region is determined, but is not limited thereto. That is, the control unit of the liquid crystal display device according to one embodiment of the present disclosure does not necessarily need to perform local dimming processing on the HDR input image. In other words, the control unit does not necessarily need to include a local dimming processing unit.
  • control unit controls the plurality of LED units 32 at a substantially constant light emission intensity when the gazing point detection sensor 2 does not detect the viewer's line of sight, and the power consumption of the plurality of LED units 32.
  • the total value may be a predetermined amount lower than a predetermined limit value of the liquid crystal display device. That is, the total value of the power consumption of each LED unit 32 has a margin with respect to a predetermined limit value.
  • the luminance gradient information generation unit 12 increases the luminance gradient so that the emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze range increases.
  • Distribution coefficient data 56 is generated.
  • the luminance gradient information generation unit 12 increases the luminance gradient distribution coefficient so as to increase the emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze range without reducing the emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the area far from the gaze range. Data 56 can be generated.
  • the luminance gradient information generation unit 12 may generate the liquid crystal gradation data 52 based on the luminance distribution data 58 obtained by causing all of the plurality of LED units 32 to emit light with substantially constant emission intensity. Further, the LED brightness data 53 may be obtained by applying the brightness gradient distribution coefficient data 56 to the light emission intensity of each LED unit 32 that emits light at a substantially constant light emission intensity.
  • the peak luminance around the viewer's viewpoint can be increased, and the contrast of the HDR input image can be increased.
  • the LED unit 32 of the backlight 30 may include one red LED, one green LED, and one blue LED.
  • the backlight signal 55 generated by the local dimming processing unit 11 is information on the first emission intensity of each of the red LED, the green LED, and the blue LED of each LED unit 32 (hereinafter, RGB backlight signal 55). Included).
  • the luminance gradient information generation unit 12 generates luminance gradient distribution coefficient data 56 based on the RGB backlight signal 55.
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 may include correction coefficients for each of the red LED, the green LED, and the blue LED of each LED unit 32.
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 in this case is hereinafter referred to as RGB luminance gradient distribution coefficient data 56.
  • the RGB luminance gradient distribution coefficient data 56 may be determined based on an average value or a maximum value of the red gradation value, the green gradation value, and the blue gradation value of the pixel group in the gaze area. Also, RGB luminance gradient distribution coefficient data 56 can be generated based on the average luminance of each RGB of the entire HDR input image. That is, the luminance gradient distribution coefficient data 56 regarding the red LED, the green LED, or the blue LED may be composed of different correction coefficient groups.
  • the RGB luminance gradient distribution coefficient data 56 may be such that the total power consumption of the red LED, green LED, and blue LED of each LED unit 32 does not exceed a predetermined limit value.
  • the light emission intensity determination unit 13a multiplies the RGB backlight signal 55 by the RGB luminance gradient distribution coefficient data 56. Specifically, the first emission intensity of each of the red LED, the green LED, and the blue LED is multiplied by a correction coefficient for each of the red LED, the green LED, and the blue LED of each LED unit 32. And the light emission intensity determination part 13a determines the 2nd light emission intensity of red LED, green LED, and blue LED as a result of multiplication.
  • the light emission control unit 13b transmits RGB LED luminance data 53 indicating the second light emission intensity to the backlight drive circuit 31, and controls each LED unit 32.
  • each LED unit 32 includes the red LED, the green LED, and the blue LED, it is possible to express a wide range of colors and increase the peak luminance of the gaze range to increase the contrast of the HDR display image. be able to.
  • each light source unit of the backlight 30 is not limited to a configuration including one R, G, and B light emitting elements, and each unit includes, for example, R, G1, G2, and B light emitting elements. Also good.
  • the luminance gradient information generation unit 12 may generate the luminance gradient distribution coefficient data 56 by changing the correction coefficient in accordance with the first emission intensity (backlight signal 55) of each LED unit 32. That is, if there is an LED unit 32 having a relatively high first emission intensity in the region outside the gaze range, the correction coefficient corresponding to the LED unit 32 in the luminance gradient distribution coefficient data 56 is further reduced (closed to 0). It may be. Thereby, the emitted light intensity of the LED unit 32 in the gaze range can be easily increased by using the reduced power.
  • the light source control device (control unit 10B) of the present embodiment includes the image signal correction unit 14, and transmits corrected liquid crystal gradation data 57 obtained by correcting the liquid crystal gradation data 52 to the panel drive circuit 21. It is like that.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a main configuration of a liquid crystal display device 1B including the control unit 10B according to the present embodiment.
  • FIG. 13A is a diagram visually showing an example of the luminance gradient distribution coefficient data 56 generated by the luminance gradient information generation unit 12 based on the gazing point data 54.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating an example of the HDR display image P11 after processing.
  • the liquid crystal display device 1B includes a control unit 10B, a liquid crystal panel 20, a panel drive circuit 21, a backlight 35, a backlight drive circuit 31, and a storage unit 40.
  • the backlight 35 is a so-called edge-type backlight, and includes p LED units 32 and a light guide plate 36.
  • the plurality of LED units 32 are arranged side by side so that light enters the light guide plate 36 from the side surface.
  • positioning form of the LED unit 32 is not specifically limited.
  • the control unit 10B includes a local dimming processing unit 11, a luminance gradient information generation unit 12, a backlight signal correction unit 13, and an image signal correction unit 14 (image correction unit).
  • the control unit 10B has an image processing function and a light source control function.
  • the image processing function of the control unit 10B includes at least a local dimming processing unit 11 and an image signal correction unit 14, and the light source control function of the control unit 10B includes at least a luminance gradient information generation unit 12 and a backlight signal correction unit 13.
  • image signal correction unit 14 image processing device
  • the image signal correction unit 14 may be communicably connected as an external device that can communicate with the luminance gradient information generation unit 12 and the backlight signal correction unit 13 (light source control device).
  • the local dimming processing unit 11 recognizes the display surface by dividing it into (1 ⁇ p) areas. That is, the display surface is divided into p rectangular areas arranged from one side of the display surface to the other side opposite to the side.
  • the backlight signal 55 is data on the first emission intensity of each of the p LED units 32
  • the luminance gradient distribution coefficient data 56 is data indicating p correction coefficient groups.
  • FIG. 13A shows a visual representation of the p correction coefficient groups.
  • the correction coefficient decreases as the distance from the gaze area including the gaze point F detected by the gaze point detection sensor 2 increases.
  • the backlight signal correction unit 13 multiplies the backlight signal 55 by the brightness gradient distribution coefficient data 56 and corrects it to generate LED brightness data 53.
  • an HDR display image is displayed on the display surface based on the LED luminance data 53 and the liquid crystal gradation data 52 generated by the local dimming processing unit 11, as shown in FIG. As a result, the HDR display image P11 is obtained.
  • the processed HDR display image P11 includes a portion that is unnaturally bright, unlike the HDR input image, like the region A11 illustrated. This is because each of the p regions is a rectangular region extending in the vertical direction of the drawing. That is, unlike the case of being divided into (p ⁇ q) matrix shapes as in the first embodiment, one region is set wide. Therefore, when the emission intensity of the LED unit 32 is increased, the overall luminance of the rectangular area corresponding to the LED unit 32 is increased.
  • control unit 10B of the present embodiment includes an image signal correction unit 14.
  • the image signal correction unit 14 corrects the brightness of the HDR input image displayed on the display surface based on the second light emission intensity of each LED unit 32 determined by the light emission intensity determination unit 13a. Specifically, the image signal correction unit 14 generates the luminance distribution data 58 based on the LED luminance data 53 received from the light emission intensity determination unit 13a.
  • the luminance distribution data 58 is a luminance distribution of light emitted from the backlight 35 (luminance distribution of light emitted from the LED unit 32 and emitted to the liquid crystal panel 20 through the light guide plate 36).
  • the intensity of light incident on the pixel 22 of the liquid crystal panel 20 corresponding to each picture element of the HDR input image in the luminance distribution data 58 is defined as incident light intensity.
  • the image signal correction unit 14 divides the RGB gradation values of each picture element of the HDR input image by using the incident light intensity corresponding to the picture element, and the divided result is corrected liquid crystal gradation data. 57 is generated. In other words, the image signal correction unit 14 uses the second emission luminance to correct the gradation values indicated by the plurality of picture elements included in the HDR input image, thereby to display an HDR output image displayed on the display surface. Is generated.
  • the method in which the image signal correction unit 14 generates the corrected liquid crystal gradation data 57 by correcting the liquid crystal gradation data 52 is not particularly limited.
  • an object included in an HDR input image is recognized by edge processing or the like to brighten a region where an object including a gazing point is present, and a region outside the object is not brightened or is made less bright. It may be a method to do.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the control unit 10B.
  • the local dimming processing unit 11 acquires an HDR input image (S11).
  • the local dimming processing unit 11 performs local dimming processing based on the HDR input image, and outputs the liquid crystal gradation data 52 and the backlight signal 55 (S12).
  • the liquid crystal gradation data 52 is transmitted to the image signal correction unit 14, and the backlight signal 55 is transmitted to the backlight signal correction unit 13 and the luminance gradient information generation unit 12.
  • the luminance gradient information generation unit 12 does not generate the luminance gradient distribution coefficient data 56
  • the backlight signal correction unit 13 does not generate the luminance gradient distribution coefficient. Data 56 is not received.
  • the light emission intensity determination unit 13 a uses the backlight signal 55 as the LED luminance data 53 as it is.
  • the light emission control unit 13 b transmits the LED luminance data 53 to the backlight drive circuit 31 and controls the light emission of each LED unit 32.
  • the image signal correction unit 14 does not correct the liquid crystal gradation data 52 and transmits it to the panel drive circuit 21 as it is.
  • the HDR signal 51 is subjected to local dimming processing by the local dimming processing unit 11, and an HDR display image is displayed on the display surface based on the liquid crystal gradation data 52 and the backlight signal 55 after the processing. (S18).
  • the gazing point detection sensor 2 detects the viewer's viewpoint (YES in S13)
  • the gazing point detection sensor 2 generates the gazing point data 54 and transmits it to the luminance gradient information generation unit 12.
  • the luminance gradient information generation unit 12 generates luminance gradient distribution coefficient data 56 (determines a correction coefficient) and transmits it to the light emission intensity determination unit 13a (S14).
  • the light emission intensity determination unit 13a determines the light emission intensity of the LED unit 32 corresponding to the gaze range based on the backlight signal 55 and the luminance gradient distribution coefficient data 56 (a first value set in the backlight signal 55).
  • the light emission intensity (second light emission intensity) of each LED unit 32 of the backlight 30 is determined so as to be larger than the light emission intensity) (S15; light emission intensity determination step).
  • the determined light emission intensity data (LED luminance data 53) is transmitted to the light emission control unit 13b and the image signal correction unit 14.
  • the image signal correction unit 14 first creates luminance distribution data based on the determined light emission intensity data received from the light emission intensity determination unit 13a.
  • the image signal correction unit 14 corrects the liquid crystal gradation data 52 using the luminance distribution data, and generates corrected liquid crystal gradation data 57 (S16).
  • corrected liquid crystal gradation data 57 for correcting the transmittance of the liquid crystal included in the liquid crystal panel 20 is generated based on the determined light emission intensity.
  • the corrected liquid crystal gradation data 57 is transmitted from the image signal correction unit 14 to the panel drive circuit 21.
  • the light emission control part 13b controls light emission of each LED unit 32 according to each light emission intensity
  • the liquid crystal gradation data 52 after the local dimming process is corrected by the image signal correction unit 14, and the corrected liquid crystal gradation data 57 is transmitted to the panel drive circuit 21.
  • the backlight signal 55 after the local dimming process is corrected by the backlight signal correction unit 13, and the corrected LED luminance data 53 is transmitted to the backlight drive circuit 31.
  • An HDR display image is displayed on the display surface based on the corrected liquid crystal gradation data 57 and the LED luminance data 53 obtained by correcting the backlight signal 55 (S18).
  • process of S12 and the process of S13 may be performed in parallel, and the process of S12 may be performed after the process of S13.
  • process of S16 and the process of S17 may be performed in parallel, and the process of S16 may be performed after the process of S17.
  • the light source control device (the control unit 10B) according to one embodiment of the present disclosure is used.
  • the contrast of the HDR display image can be increased by increasing the emission intensity in the gaze range.
  • the liquid crystal display device 1B of the second embodiment includes p LED units 32 arranged side by side along the side edge of the light guide plate 36, and divides the display surface into p regions.
  • p pieces are respectively arranged along one side end portion of the light guide plate 36 and the side end portion opposite to the side end portion ( The difference is that p ⁇ 2) LED units 32 are provided and the display surface is divided into (p ⁇ 2) regions.
  • the other configuration of the liquid crystal display device 1C is the same as that of the liquid crystal display device 1A of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a main configuration of a liquid crystal display device 1C including the control unit 10C according to the present embodiment.
  • FIG. 16A is a diagram visually showing an example of the luminance gradient distribution coefficient data 56 generated by the luminance gradient information generation unit 12 based on the gazing point data 54.
  • FIG. 16B is a diagram illustrating an example of the HDR display image after processing.
  • the liquid crystal display device 1 ⁇ / b> C includes a control unit 10 ⁇ / b> C, a liquid crystal panel 20, a panel drive circuit 21, a backlight 38, a backlight drive circuit 31, and a storage unit 40.
  • the backlight 38 is an edge type backlight similar to the backlight 35 of the second embodiment. However, the backlight 38 has (p ⁇ 2) LED units 32.
  • the local dimming processing unit 11 recognizes the display surface by dividing it into (p ⁇ 2) areas.
  • the display surface is set to the left and right with respect to the direction in which p regions of p rectangles arranged from one side of the display surface to the other side facing the side are divided into two equal parts. Divided into two (p ⁇ 2) regions.
  • the backlight signal 55 is data about the first emission intensity of each of the (p ⁇ 2) LED units 32, and the luminance gradient distribution coefficient data 56 is data indicating (p ⁇ 2) correction coefficient groups. It has become.
  • FIG. 16A shows a visual representation of the (p ⁇ 2) correction coefficient groups. The correction coefficient decreases as the distance from the gaze area including the gaze point F detected by the gaze point detection sensor 2 increases.
  • the backlight signal correction unit 13 multiplies the first emission intensity of each LED unit 32 in the backlight signal 55 by multiplying the correction coefficient set in each region in the luminance gradient distribution coefficient data 56.
  • LED brightness data 53 is generated.
  • an HDR display image is displayed on the display surface based on the LED luminance data 53 and the liquid crystal gradation data 52 generated by the local dimming processing unit 11, the HDR after processing as shown in FIG.
  • the display image P12 is displayed.
  • the apparently unnatural area does not exist in the HDR display image P12 after processing in the present embodiment. This is because the (p ⁇ 2) area is not so large, and even if the light emission intensity of the LED unit 32 in the gaze range is increased, the influence is partial.
  • the light source control device (the control unit 10 ⁇ / b> C) according to one embodiment of the present disclosure is used. It is possible to increase the emission intensity in the gaze range and increase the contrast of the HDR display image.
  • the liquid crystal display devices 1A to 1C of the first to third embodiments include the LED unit 32 as a plurality of light sources, and display an HDR display image on the display surface using the liquid crystal panel 20.
  • the display device 1D according to the present embodiment includes an organic EL (Electro Luminescence) element (organic EL element, OLED) as a plurality of light sources, and displays an HDR display image on the display surface using the organic EL element.
  • OLED Organic EL element
  • the difference is that it is a self-luminous display device (organic EL display) for display.
  • the display device 1D is a display device that displays an image using light emitted from a plurality of organic EL elements.
  • the display device 1D includes a control unit 10D.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a main configuration of a display device 1D including the control unit 10D according to the present embodiment.
  • the display device 1D of the present embodiment includes a control unit 10D, a display unit 61, and a storage unit 40.
  • the control unit 10D includes a luminance gradient information generation unit 62, a light emission intensity determination unit 63a, and a light emission control unit 63b.
  • the display unit 61 is an organic EL display.
  • the HDR display image is displayed by the light emission of the organic EL element on the display surface.
  • the luminance gradient information generation unit 62 generates luminance gradient distribution coefficient data 56 based on the gazing point data 54 received from the gazing point detection sensor 2 and the HDR input image indicated by the HDR signal 51.
  • the luminance gradient information generation unit 62 may generate the luminance gradient distribution coefficient data 56 based on the RGB gradation values of the pixel group included in the gaze area.
  • the emission intensity determination unit 63a generates element emission intensity data 64 indicating the emission intensity of each organic EL element included in the display unit 61 based on the HDR input image indicated by the HDR signal 51 and the luminance gradient distribution coefficient data 56.
  • the light emission control unit 63 b controls light emission of each organic EL element of the display unit 61 based on the element light emission intensity data 64.
  • the contrast can be increased by increasing the peak luminance of the gaze range by the processing of the control unit 10D.
  • the control unit 10D does not perform a process of increasing the peak luminance based on the line of sight. Therefore, in this case, the display device 1 ⁇ / b> D can reduce the emission intensity of each organic EL element included in the display unit 61 as a whole. Thereby, the deterioration rate of each organic EL element can be suppressed, and a lifetime can be lengthened. Furthermore, image sticking can be reduced.
  • an inorganic EL light-emitting element or a self-luminous display using LEDs can be used as another self-luminous display device.
  • control blocks (particularly, the light emission intensity determination units 13a and 63a and the light emission control units 13b and 63b) of the control units 10A to 10D included in the liquid crystal display devices 1A to 1D are logic circuits (IC chips) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like. Hardware) or software using a CPU (Central Processing Unit).
  • control units 10A to 10D include a CPU that executes instructions of a program that is software for realizing each function, and a ROM (Read (Only Memory) in which the program and various data are recorded so as to be readable by a computer (or CPU). ) Or a storage device (these are referred to as “recording media”), a RAM (Random Access Memory) that expands the program, and the like. And the objective of this indication is achieved when a computer (or CPU) reads and runs the said program from the said recording medium.
  • a “non-temporary tangible medium” such as a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used.
  • the program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (such as a communication network or a broadcast wave) that can transmit the program.
  • an arbitrary transmission medium such as a communication network or a broadcast wave
  • one aspect of the present disclosure can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.
  • the light source control devices (control units 10A to 10D) are display devices (liquid crystal display devices 1A to 1C) that display images by light emitted from a plurality of light sources (LED units 32, organic EL elements).
  • Display device 1D is a light source control device for controlling the light source (LED unit 32, organic EL element) provided in display device 1D, and viewer 3 on the display surface of display devices (liquid crystal display devices 1A to 1C, display device 1D).
  • the light emission intensity of the light source (LED unit 32, organic EL element) corresponding to the gaze range including the gazing point F is higher than the light emission intensity defined based on the image.
  • a light emission intensity determination unit luminance gradient information generation units 12 and 62 and light emission intensity determination units 13a and 63a that determines the light emission intensity of each of the plurality of light sources (LED unit 32, organic EL element), and the above Based on the light emission intensity determined by the light emission intensity determination unit (luminance gradient information generation units 12, 62 and light emission intensity determination units 13a, 63a), the light emission of the plurality of light sources (LED unit 32, organic EL element) is controlled.
  • Light emission control units 13b and 63b Light emission control units 13b and 63b.
  • the sensor detects the gaze point of the viewer on the display surface of the display device.
  • the light emission intensity of the light source is defined based on an image displayed on the display device (an image input to the display device). Note that the image displayed by the display device can be said to be an image displayed on the display surface when the sensor does not detect the gazing point.
  • the emission intensity of the light source defined based on the image is a light source defined by a general local dimming process. Or a light emission intensity of a light source defined by a predetermined value set in advance.
  • the display device is a display device (self-luminous display) including an organic EL element or the like as a light source
  • the light emission intensity of the light source defined based on the image is the image input to the display device and It may be the light emission intensity of a light source defined based on a predetermined limit value of power consumption, or may be the light emission intensity of a light source defined by a predetermined value set in advance.
  • the emission intensity determination unit determines that the emission intensity of the light source corresponding to the gaze range including the gazing point detected by the sensor is greater than the prescribed emission intensity. Also, the emission intensity of each of the plurality of light sources is determined so as to increase.
  • Such processing can be performed by multiplying the emission intensity of each of the plurality of light sources by, for example, an appropriate correction coefficient.
  • This appropriate correction coefficient can be set as appropriate.
  • the contrast of the image can be increased by simple processing.
  • the predetermined value may be defined in advance so that the total power consumption of the plurality of light sources is smaller by a predetermined amount than the predetermined limit value of the display device (so that there is a sufficient margin to the limit value). it can. Therefore, power consumption can be reduced.
  • the light source is an organic EL element
  • the deterioration rate of the organic EL element can be suppressed, and the burn-in on the display surface can be reduced.
  • the light emission intensity determination unit luminance gradient information generation units 12, 62 and light emission intensity determination units 13a and 63a
  • the light emission intensity of the plurality of light sources (LED unit 32, organic EL element) may be determined such that the light emission intensity of the organic light emitting element 32 is lower than the light emission intensity defined based on the image.
  • the light emission intensity determination unit is configured so that the light source corresponding to the region farther from the gaze range has a lower light emission intensity of the light source than the light emission intensity of the light source defined based on the image. Determine the emission intensity of the light source.
  • the emission intensity determination unit generates a correction coefficient corresponding to each of the plurality of light sources.
  • the correction coefficient is set between 0 and 1 in an area relatively far from the gaze range. By setting the correction coefficient closer to 0 in the area far from the gaze range, the emission intensity of the area far from the gaze range is set. And power consumption can be reduced.
  • the total power consumption of the plurality of light sources is the predetermined limit value of the display device. Even in such a case, it is possible to increase the peak luminance of the gaze range by using the power decrease in the region relatively far from the gaze range, and to increase the contrast of the image.
  • region ( gaze range) around a gaze range can be raised by setting a correction coefficient suitably.
  • the light source control device (control units 10A to 10D) according to aspect 3 of the present disclosure is the light emission intensity determination unit (luminance gradient information generation units 12, 62 and light emission intensity determination units 13a and 63a) according to aspect 1 or 2. May determine the light emission intensity so that the power consumption for realizing the light emission intensity is not more than a predetermined limit value.
  • the plurality of light sources emit light with the determined light emission intensity, whereby the total power consumption of the plurality of light sources can be made smaller than a predetermined limit value of the display device. Therefore, the load given to the display device can be reduced.
  • the display device includes the light source control device according to any one of the first to third aspects.
  • An image processing apparatus is an image processing apparatus that can be communicably connected to any one of the light source control apparatuses according to aspects 1 to 3, and includes the light emission intensity determination unit (luminance gradient information generation unit 12). And an image correction unit (image signal correction unit 14) for correcting the luminance of the image displayed on the display surface based on the light emission intensity determined by the light emission intensity determination unit 13a).
  • a control method of a light source control device is a control method of a light source control device that controls the light source included in a display device that displays an image by light emitted from a plurality of light sources, the light source control
  • the apparatus can be communicably connected to a sensor for detecting a viewer's gazing point on the display surface of the display device, and the light source corresponding to a gazing range including the gazing point detected by the sensor among the plurality of light sources.
  • the emission intensity determination step for determining the emission intensity of each of the plurality of light sources, and the emission intensity determined by the emission intensity determination step so that the emission intensity of the light source is greater than the emission intensity defined based on the image.
  • a light emission control step for controlling the light emission of the plurality of light sources.
  • the light source control device may be realized by a computer.
  • the light source control device is operated by the computer as each unit (software element) included in the light source control device.
  • the control program of the light source control device realized and the computer-readable recording medium on which the control program is recorded also fall within the scope of the present disclosure.
  • 1A, 1B, 1C Liquid crystal display device (display device) 1D: Display device 2: Gaze point detection sensor (sensor) 3: Viewer 10A, 10B, 10C, 10D: Control unit (light source control device) 12: Luminance gradient information Generation unit (emission intensity determination unit) 13a: Emission intensity determination unit 13b: Emission control unit 14: Image signal correction unit (image correction unit) 32: LED unit (light source) 62: Luminance gradient information generation unit (emission intensity determination unit) 63a: emission intensity determination unit 63b: emission control unit

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Abstract

簡易な処理により、画像が有するコントラストを高める。制御部(10A)は、注視点検出センサ(2)と通信可能に接続でき、表示面における注視点を含む注視範囲に対応するLEDユニットの発光強度が、HDR信号(51)が示す画像に基づいて規定される発光強度よりも増大するように、複数のLEDユニットのそれぞれの発光強度を決定する発光強度決定部(13a)と、複数のLEDユニットの発光を制御する発光制御部(13b)とを備えている。

Description

光源制御装置、表示装置、画像処理装置、光源制御装置の制御方法、および制御プログラム
 以下の開示は、表示装置が備える光源を制御する光源制御装置等に関する。
 従来、輝度が各々異なる複数の画像コンテンツを用いてハイダイナミック合成画像を生成する技術が知られている。また、ユーザの視線の中心点(注視点)に応じて、表示されている画像コンテンツに対して画像処理を行う画像処理装置が知られている(特許文献1)。
 具体的には、特許文献1に記載の画像処理装置は、ハイダイナミック合成画像を生成する場合、撮影時に露光感度を変えて連写して得られた複数の画像コンテンツを用いて、ユーザの視野中心部分のコントラストを確保するように画像コンテンツ全体の輝度調整を行う。これにより、上記画像処理装置は、ユーザの注視点の周辺がより自然な表現となったハイダイナミック合成画像を生成する。
日本国公開特許公報「特開2013-254358号公報(2013年12月19日公開)」
 しかしながら、上記画像処理装置は、複数の画像コンテンツを切り貼りしてハイダイナミック合成画像を生成するため、ハイダイナミック合成画像を生成するための複数の画像コンテンツをあらかじめ用意しなければならない。この複数の画像コンテンツは、表示している画像コンテンツに基づいて生成することもできるが、その場合、画像処理が複雑なものとなってしまう。それゆえ、画像データの連続的な処理が要求されるテレビ放送等に適用することは難しい。
 本開示の一態様は、簡易な処理により、画像が有するコントラストを高めることができる光源制御装置等を実現することを目的とする。
 上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る光源制御装置は、複数の光源から出射される光により画像を表示する表示装置が備える上記光源を制御する光源制御装置であって、上記表示装置の表示面における鑑賞者の注視点を検出するセンサと通信可能に接続でき、上記複数の光源のうち、上記センサによって検出された注視点を含む注視範囲に対応する上記光源の発光強度が、上記画像に基づいて規定される発光強度よりも増大するように、上記複数の光源のそれぞれの発光強度を決定する発光強度決定部と、上記発光強度決定部が決定した発光強度に基づいて、上記複数の光源の発光を制御する発光制御部と、を備えている。
 また、上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る光源制御装置の制御方法は、複数の光源から出射される光により画像を表示する表示装置が備える上記光源を制御する光源制御装置の制御方法であって、上記光源制御装置は、上記表示装置の表示面における鑑賞者の注視点を検出するセンサと通信可能に接続でき、上記複数の光源のうち、上記センサによって検出された注視点を含む注視範囲に対応する上記光源の発光強度が、上記画像に基づいて規定される発光強度よりも増大するように、上記複数の光源のそれぞれの発光強度を決定する発光強度決定工程と、上記発光強度決定工程により決定した発光強度に基づいて、上記複数の光源の発光を制御する発光制御工程と、を含んでいる。
 本開示の一態様によれば、簡易な処理により、画像が有するコントラストを高めることができる。
本開示の実施形態1に係る液晶表示装置の概略的な構成を示すブロック図である。 従来の液晶表示装置における課題を説明するための、HDR入力画像の一例を示す図である。 本開示の実施形態1に係る制御部を備える液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態1に係るローカルディミング処理部の要部構成を示すブロック図である。 輝度傾斜分布係数データの一例を模式的に示す図であり、(a)は、表示面に表示された画像の比較的明るい箇所を鑑賞者が注視した場合、(b)は、表示面に表示された画像の比較的暗い箇所を鑑賞者が注視した場合の例を示している。 本開示の実施形態1に係る制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 表示面に処理前のHDR表示画像が表示されている状態の一例を示す図である。 注視点データに基づいて輝度傾斜情報生成部が生成した輝度傾斜分布係数データの一例を視覚的に表した図である。 表示面に処理後のHDR表示画像が表示されている状態の一例を示す図である。 (a)~(c)は、それぞれ異なる注視点Fにおける、処理後のHDR表示画像を例示する図である。 本開示の実施形態1の変形例に係る制御部を備える液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態2に係る制御部を備える液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 (a)は、注視点データに基づいて輝度傾斜情報生成部が生成した輝度傾斜分布係数データの一例を視覚的に表した図であり、(b)は、処理後のHDR表示画像の一例を示す図である。 本開示の実施形態2に係る制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本開示の実施形態3に係る制御部を備える液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 (a)は、注視点データに基づいて輝度傾斜情報生成部が生成した輝度傾斜分布係数データの一例を視覚的に表した図であり、(b)は、処理後のHDR表示画像の一例を示す図である。 本開示の実施形態4に係る制御部を備える液晶表示装置の要部構成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説明する。なお、本出願において、「A~B」とは、A以上B以下であることを示している。また、pおよびqは1以上の整数であり、pおよびqのうち少なくとも一方は2以上の整数であるとする。
 〔実施形態1〕
 本開示の一実施形態について図1~図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
 本実施の形態では、例えば、一般的なLED(Light Emitting Diode)バックライトを備える液晶テレビに用いられる光源制御装置について説明するが、本開示の一態様における光源制御装置としては、必ずしもこれに限らない。例えば、パーソナルコンピュータのモニタ、タブレット、またはスマートフォンといった表示装置における光源の制御に用いることができる。また、本実施の形態では、複数の光源から出射される光により画像を表示する表示装置として液晶表示装置を例示して説明するが、本開示の一態様における光源制御装置が用いられる表示装置としては、必ずしもこれに限らない。例えば、フィールドエミッションディスプレイ(FED)等にも利用することができる。
 また、近年、より良好な質感再現または臨場感再現を求めてHDR(ハイダイナミックレンジ)を採用したテレビ放送の規格化が進められている。HDRを採用した規格(例えば、ドルビーらが提唱するST2084等)では、従来の規格を遙かに超えるダイナミックレンジの画像(HDR画像)が用いられる。そのようなHDRに対応した表示装置の開発が精力的に行われている。
 本実施の形態の液晶表示装置1Aは、HDR画像を表示するものであり、以下では、HDR画像を示す画像データ信号が液晶表示装置1Aに入力されるものとして説明する。なお、液晶表示装置1Aに、従来の規格(SDR)の画像データ信号が入力され、当該画像データ信号が示すSDR画像が表示される場合も、本開示の一態様における光源制御装置を利用することができる。また、SDR画像を疑似HDR画像として表示する場合にも適用できる。
 以下、HDR画像を示す画像データ信号を「HDR信号」と称し、液晶表示装置に入力されるHDR信号における各フレームの画像データを「HDR入力画像」と称することがある。また、HDR入力画像に基づいて液晶表示装置の表示面(ディスプレイ)に表示された画像を「HDR表示画像」と称することもある。
 <液晶表示装置1Aの構成>
 本開示の一態様における光源制御装置(液晶表示装置1Aが備える制御部10A)の理解を容易にするために、先ず、図1を用いて、本実施の形態の液晶表示装置1A(表示装置)の概略的な構成について説明する。図1は、本実施の形態における液晶表示装置1Aの概略的な構成を示すブロック図である。
 液晶表示装置1Aは、図1に示すように、制御部10Aと、液晶パネル20と、液晶パネル20を駆動するパネル駆動回路21と、液晶パネル20に光を照射するバックライト30と、バックライト30を駆動するバックライト駆動回路31とを備えている。バックライト30として、液晶パネル20の背面に複数のLEDユニット32(光源)が配置されている。液晶表示装置1Aは、複数のLEDユニット32から出射される光により画像を表示する表示装置である。
 液晶表示装置1Aは、液晶パネル20の表示面を複数のエリア(領域)に分割して、各領域に対応するHDR入力画像に基づいて、ローカルディミング制御を行う。具体的には、液晶表示装置1Aは、各領域に対応するLEDユニット32の発光強度を個別に制御しつつ、各LEDユニット32の発光強度に合わせて各領域の液晶パネル20を制御する。
 ローカルディミング(部分駆動)とは、液晶パネル20の表示面にHDR画像を表示する、すなわち表示面に幅広い明暗の階調が表現された画像を表示するために一般的に用いられている技術である。特に、液晶表示装置1Aは、液晶パネル20の下面(背面)に複数のLEDユニット32を配置した直下方式のバックライト30を備える構成である。各LEDユニット32の発光強度(明るさ)をそれぞれ変調することによって、バックライト30の輝度分布を制御し、表示面に表示されるHDR表示画像のコントラストを向上させることができる。
 液晶表示装置1Aに入力されるHDR信号51が示すHDR入力画像(表示対象の画像)は、複数の絵素(picture element)によって構成されている。各絵素は、色成分である光の3原色(R、G、B)に対応する3つの階調値の組み合わせによって表現される。換言すれば、HDR入力画像を構成する複数の絵素はそれぞれ、複数の色に対応する複数の階調値によって表現される。
 具体的には、HDR入力画像には、絵素ごとに、赤色の階調を規定する赤階調値、緑色の階調を規定する緑階調値、青色の階調を規定する青階調値が含まれている。また、本実施の形態では、各階調値は、いずれも12ビットデータによって示されている。なお、HDR信号51が示すHDR入力画像に含まれる各階調値は、他のビットデータ(例えば、10ビットデータ)であってもよい。
 制御部10Aは、HDR信号51が示すHDR入力画像に基づいて、液晶パネル20の駆動に用いる表示用データ(以下、液晶階調データ52という)と、バックライト30の駆動に用いる発光輝度制御データ(以下、LED輝度データ53という)とを求める。なお、本実施の形態の制御部10Aが行う処理の詳細については後述する。
 液晶パネル20には、複数の画素22が、例えばマトリクス状に並べられ、各画素22は、複数のサブ画素(表示素子)から構成されている。サブ画素として、赤画素(Red pixel)Rp、緑画素(Green pixel)Gp、および青画素(Blue pixel)Bpが含まれている。なお、R、G、B以外のサブ画素(例えば、黄画素または白画素)が液晶パネル20に含まれていてもよい。また、カラーバランス調整の観点から、画素22は、R、G、Bのサブ画素を複数含んでいてもよい。例えば、Rp、Gp1、Gp2、Bpのような構成であってもよい。
 パネル駆動回路21は、液晶パネル20の駆動回路である。パネル駆動回路21は、制御部10Aから出力された液晶階調データ52に基づいて、液晶パネル20に対してサブ画素の光透過率を制御する信号(電圧信号)を出力する。
 バックライト30は、(p×q)個のLEDユニット32を含んでいる。LEDユニット32は、行方向にp個ずつ、列方向にq個ずつ、全体として2次元状に配置されている。なお、LEDユニット32の配置の形態は特に限定されない。
 本実施の形態のLEDユニット32は、青色LEDと蛍光体とを組み合わせて構成された白色LEDである。ただし、LEDユニット32の構成は特に限定されない。LEDユニット32は、図示しない赤色LED、緑色LED、および青色LEDを1個ずつ含んだ構成であってもよく、R、G、BのLEDを複数含んでいてもよい。他の一態様として、LEDユニット32は、青色LEDに赤色蛍光体を組み合わせたマゼンタのLEDと、緑色LEDとを組み合わせて構成されてもよい。
 バックライト駆動回路31は、バックライト30の駆動回路である。バックライト駆動回路31は、制御部10Aから出力されたLED輝度データ53に基づいて、各LEDユニット32のそれぞれに対して、駆動信号(パルス信号または電流信号)を出力する。つまり、各LEDユニット32は、他のLEDユニット32とは独立して個別に制御される。
 液晶表示装置1Aの表示面は、(p×q)個の領域に分割され、1個の領域には、1個のLEDユニット32が対応づけられる。なお、1個の領域に対して複数のLEDユニットが対応づけられる構成(セットで使用される構成)であってもよい。
 制御部10Aは、(p×q)個の領域のそれぞれについて、領域に対応するHDR入力画像の絵素に基づいて、当該領域に対応したLEDユニット32の第1発光強度を求める。各LEDユニット32の第1発光強度は、例えば、HDR入力画像に基づいて、HDR表示画像としてどのような画像を表示するかということを装置の設計者が仕様として決定すること、および鑑賞者が画質の調整等を行うことによって決定されてよい。本明細書において、このように決定された各LEDユニット32の第1発光強度を、「画像に基づいて規定される発光強度」という。
 また、制御部10Aは、詳しくは後述するが、各領域におけるLEDユニット32の上記第1発光強度に対して、補正係数を乗じて、各LEDユニット32の第2発光強度を決定する。そして、制御部10Aは、各LEDユニット32のそれぞれの第2発光強度をLED輝度データ53として出力する。
 なお、上記第1発光強度および第2発光強度について、以下のように表現することもできる。すなわち、上記第1発光強度および第2発光強度は、或るLEDユニット32の最大輝度に対する、実際の発光状態において実現される該LEDユニット32の輝度の割合を示す輝度割合として表現することもできる。上記或るLEDユニット32の最大輝度は、(i)LEDユニット32に流すことができる最大電流、(ii)バックライト30が使用可能な最大電力、および(iii)電源回路の能力、等によって予め仕様として決定され得る。よって、本明細書に記載の上記第1発光強度および第2発光強度はそれぞれ、第1輝度割合および第2輝度割合と適宜読み替えて、本発明を理解することもできる。
 サブ画素Rpの輝度は、該サブ画素Rpに入射する光の強度と、サブ画素Rpの光透過率との積に応じて変化する。このことは、他のサブ画素Gp、Bpについても同様である。なお、ここでは、説明を簡略化するために、その他の各種の部材(偏光板など)による減衰率等は考慮していない。また、各LEDユニット32から出射された光が重畳することにより、液晶パネル20に対する照度分布が形成される。上記照度分布に基づいて、各サブ画素に入射する光の強度が決定される。
 ここまで、図1を用いて、本開示の一態様における光源制御装置(制御部10A)を備える液晶表示装置1Aについて説明してきた。次に、本開示の一態様における光源制御装置(制御部10A)についての理解を容易にするために、HDR信号に対応した従来の液晶表示装置が有する課題について、図2を用いて説明する。
 <従来の液晶表示装置における課題>
 図2は、従来の液晶表示装置における課題を説明するための、HDR入力画像の一例を示す図である。ここで、従来の液晶表示装置の一例としての液晶テレビは、上記した液晶表示装置1Aの構成において、制御部10Aの代わりに、HDR信号51に基づいてローカルディミング処理を行うローカルディミング処理部を備えた構成であるとする。つまり、各LEDユニットが上記第1発光強度に基づいて制御されている。
 従来の液晶テレビは、HDR信号51が示すHDR入力画像の表示において、HDR入力画像のダイナミックレンジを忠実に再現するには、絶対的な輝度が不足している。これは、液晶テレビが利用可能な電力に制限がある(所定の限界値がある)こと等の理由による。
 例えば、HDR入力画像の平均輝度レベル(APL)が高い場合、HDR表示画像のピーク輝度を十分に高くする(複数のLEDユニットの発光強度を十分に高くする)には電力が不足してしまう場合がある。すなわち、該液晶テレビのバックライト全体の消費電力が、所定の限界値(定格電力)に達してしまう場合が有る。
 この場合、ピーク輝度を高くするためのバックライトの部分制御ができなくなる。すなわち、ある領域のLEDユニットの発光強度をさらに増大させるだけの電力的な余裕がなく、HDR表示画像のピーク輝度を高くすることができない。そのため、ピーク輝度を下げて(高輝度領域をクリッピングして)、表示面にHDR表示画像を表示せざるをえない。また、HDR表示画像の低階調領域についても、バックライトの輝度が低下するので黒つぶれが生じてしまう。それゆえ、HDR入力画像よりもHDRの効果が低い(すなわち、HDRを十分に再現できていない)HDR表示画像となってしまう。また、このような問題は、例えば家庭用の(供給可能な電力が制限され、周囲の環境が明るい)液晶テレビにおいて、表示面が大型であるほど、大きな問題となり得る。
 なお、電力の制限は、バックライトの耐熱の問題、およびLEDドライバによる制限等も、理由として挙げられる。
 また、例えば、従来の液晶テレビに、図2に示すHDR入力画像P90が入力されたとする。HDR入力画像P90は、宇宙の暗闇を背景として、比較的大きい第1の惑星91、比較的小さい第2の惑星92、星雲93、およびまばらな恒星94などの天体が含まれた画像となっている。HDR入力画像P90は、全体的には暗い(RGBの階調値が低い)画像であるが、局所的に明るい(RGBの階調値が高い)部分を多数含んでいる。
 上記ローカルディミング処理部は、バックライトのLEDユニットを領域毎に独立して制御するため、RGB何れかの階調値が高い絵素が領域内に少しでも含まれていると、該領域に対応するLEDユニットの発光強度を高くするように制御を行う。それゆえ、HDR入力画像P90が入力されると、ローカルディミング処理部は、局所的に明るい部分に相当する領域のLEDユニットの発光強度を高くする。例えば、暗闇の中に点々と恒星94が存在する領域A90において、領域A90に対応するバックライトのLEDはある程度の出力にて点灯することになる。その結果、HDR入力画像P90を構成する各絵素の平均輝度レベルよりも、バックライトの平均輝度レベル(複数のLEDユニットの平均発光強度ともいえる)は高くなってしまう。
 そのため、HDR入力画像P90が入力されると、従来の液晶テレビは、以下のような問題が生じることがある。すなわち、HDR入力画像のダイナミックレンジを忠実に再現するように各LEDユニットの発光強度を設定しようとすると、液晶テレビの消費電力の限界値を超えて電力を消費することになってしまう。そのため、電力が不足してHDR表示画像のピーク輝度を下げざるを得ない場合があった。この場合も、HDR入力画像P90よりもHDRの効果が低いHDR表示画像が表示されることになってしまう。
 <本開示の一態様における光源制御装置の詳細>
 本開示の一態様における制御部10A(光源制御装置)を備える液晶表示装置1Aは、注視点検出センサ2(センサ)によって検出された鑑賞者の視線(注視点)を含む領域(注視範囲)に対応するLEDユニット32の発光強度を増大させる処理を行う。これにより、表示面における注視領域(鑑賞者の注視点、およびその周辺部分)およびその周辺領域のHDR表示画像のピーク輝度を高くして、簡易な処理により、画像が有するコントラストを高めることができる。すなわち、注視領域およびその周辺領域(注視範囲)のHDR表示画像のコントラストをHDR入力画像のコントラストに近づけることができる。
 以下、本実施の形態の制御部10A(光源制御装置)の構成について、図3~5を用いて説明する。図3は、本実施の形態の液晶表示装置1Aの要部構成を示すブロック図である。図4は、本実施の形態のローカルディミング処理部11の要部構成を示すブロック図である。図5は、輝度傾斜分布係数データの一例を模式的に示す図である。
 図3および図4に示すように、液晶表示装置1Aは、制御部10A、液晶パネル20、パネル駆動回路21、バックライト30、バックライト駆動回路31、および記憶部40を備えている。また、制御部10Aは、注視点検出センサ2(センサ)と通信可能に接続することができる。
 注視点検出センサ2は、表示面における鑑賞者の注視点を検出するものであり、検出した注視点を示す注視点データ54を輝度傾斜情報生成部12(補正情報生成部)に送信する。注視点検出センサ2は、例えば鑑賞者の眼球の動きを検出することで、鑑賞者の視線の動きを検出するアイトラッカー等で実現される。また、注視点の位置は、例えば表示面に任意に設定されたxy座標で表される。
 なお、液晶表示装置1Aが注視点検出センサ2を備える構成であってもよい。注視点検出センサ2が設置される位置は特に限定されるものではない。
 制御部10Aは、液晶表示装置1Aを統括的に制御する。本実施の形態では特に、制御部10Aは、HDR信号51が示す各フレームのHDR入力画像に対して所定の処理を行う、画像処理機能および光源制御機能を有するものであり、該処理に基づいてLEDユニット32を制御するものである。制御部10Aは、ローカルディミング処理部11、輝度傾斜情報生成部12、およびバックライト信号補正部13を備えている。バックライト信号補正部13は、発光強度決定部13aおよび発光制御部13bを備えている。
 制御部10Aは、上記画像処理機能として少なくともローカルディミング処理部11を備え、上記光源制御機能として少なくとも輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13を備える構成である。
 なお、本実施の形態の制御部10Aにおいて、輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13が実行する処理は、鑑賞者が1人である場合に行われる。すなわち、液晶表示装置1Aは、鑑賞者の顔を検出する顔検出機能等によって、注視点検出センサ2が複数の鑑賞者が表示面を見ていると判定した場合には、上記処理を行わない。
 或いは、複数の鑑賞者が表示面を見ている場合には、顔検出機能によって鑑賞者を特定(区別)して、制御部10Aの処理を適用してもよい。例えば、(i)あらかじめ記憶部40に記憶している、鑑賞者の優先度に基づいて、複数の中の1人の鑑賞者を主鑑賞者として特定してもよいし、または(ii)液晶表示装置1Aの比較的正面に位置している鑑賞者を主鑑賞者として特定してもよい。この場合、主鑑賞者の注視点に基づいて上記処理を行う構成としてもよい。
 また、制御部10Aは、液晶表示装置1Aの外部に設けられている構成であってもよい。この場合、制御部10Aは、液晶表示装置1Aと通信可能に接続されて、液晶表示装置1Aに、液晶階調データ52およびLED輝度データ53を送信する。そして、本開示の一態様における光源制御装置(制御部10A)としては、少なくとも輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13を備えていればよい。そのため、輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13が液晶表示装置1Aの外部に設けられ、ローカルディミング処理部11が液晶表示装置1Aに設けられている構成であってもよい。
 また、制御部10Aが輝度傾斜情報生成部12を備えておらず、バックライト信号補正部13の発光強度決定部13aが、輝度傾斜情報生成部12の機能を有する構成であってもよい。
 記憶部40は、制御部10Aが実行する各種の制御プログラム等を記憶するものであり、例えばハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置によって構成される。
 なお、液晶表示装置1Aに入力されるHDR信号51は、動画像データとして説明するが、静止画像データであってよい。動画像データの場合、各HDR入力画像(各フレームの画像)に対して、以下に述べる画像処理を行う。
 また、HDR信号51は、HDRを採用した規格の放送波であってよく、または、液晶表示装置1Aに接続された、静止画像データまたは動画像データを格納若しくは生成する外部装置(例えば、録画装置)から取得されたデータ信号であってもよい。
 (ローカルディミング処理部11)
 ローカルディミング処理部11は、バックライト信号生成部11a、輝度分布生成部11b、および画像信号調整部11cを含む。ローカルディミング処理部11が行う処理については、公知の技術を用いればよく、詳細な説明は省略するが、概略的に説明すれば次のとおりである。
 バックライト信号生成部11aは、液晶表示装置1Aに入力されたHDR信号51におけるHDR入力画像を取得して、該画像に基づいてバックライト信号55を生成する。具体的には、HDR入力画像を(p×q)個の領域に分割して、各領域の画像(領域内の絵素群のRGBの階調値)に基づいて、各領域に対応するLEDユニット32の第1発光強度を決定する。つまり、バックライト信号55は、(p×q)個のLEDユニット32のそれぞれの第1発光強度についてのデータである。
 この第1発光強度の求め方については、適宜設定することができる。例えば、領域内の絵素群の輝度値(RGBの階調値)の平均値または最大値などから設定することができる。また、各LEDユニット32の第1発光強度は、演算処理によって算出してもよいし、各領域の絵素に基づいてあらかじめ設定されている設定値を、記憶部40から読み出して決定してもよい。
 バックライト信号55は、バックライト信号補正部13に送信されるとともに、輝度分布生成部11bに送信される。輝度分布生成部11bは、各LEDユニット32が第1発光強度にて光を出射したときの、バックライト30の輝度分布(第1輝度分布)を推定する。これにより、輝度分布生成部11bは、バックライト信号55を変換して輝度分布データ58を生成する。つまり、輝度分布データ58は、推定したバックライト30の輝度分布のデータである。この輝度分布の推定は、演算処理によって行ってもよいし、記憶部40に予め格納されている、各LEDユニット32の発光強度に対応して事前に測定または推定した輝度分布を読み出して行ってもよい。
 輝度分布データ58は、画像信号調整部11cに送信される。画像信号調整部11cは、HDR信号51および輝度分布データ58に基づいて、液晶階調データ52を生成する。具体的には、画像信号調整部11cは、HDR信号51が示すHDR入力画像の或る絵素の輝度値(RGBの階調値)を、輝度分布データ58に基づいて、該絵素に該当する位置の光量を用いて除算する。これにより、表示面における、上記絵素に該当する位置のサブ画素Rp、Gp、Bpの透過率が求まる。HDR入力画像の各絵素に対して、この処理を行い算出した、液晶パネル20の各サブ画素の透過率についての情報が、液晶階調データ52である。
 なお、上記した方法は一例であり、この液晶階調データ52を生成するアルゴリズム(算出方法)については、適宜設定することができる。
 このように、ローカルディミング処理部11は、液晶パネル20の駆動に用いる液晶階調データ52と、バックライト30の複数のLEDユニット32の第1発光強度についてのバックライト信号55とを生成する。液晶階調データ52はパネル駆動回路21に送信され、バックライト信号55は輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13に送信される。
 (輝度傾斜情報生成部12)
 輝度傾斜情報生成部12は、液晶表示装置1Aの外部に設けられた注視点検出センサ2が検出した、表示面における鑑賞者の注視点についての注視点データ54を受信する。
 ここで、本実施の形態では、輝度傾斜情報生成部12(補正情報生成部)は、表示面を(p×q)個にマトリクス状に分割して形成される個々の領域を認識している。そのため、注視点が含まれる領域を注視領域として特定することができる。輝度傾斜情報生成部12は、注視点データ54およびバックライト信号55に基づいて、輝度傾斜分布係数データ56(補正情報)を生成する。
 本実施の形態における輝度傾斜分布係数データ56は、以下のように規定された、複数のLEDユニット32のそれぞれに適用される補正係数である。すなわち、輝度傾斜分布係数データ56は、少なくとも上記注視領域に対応するLEDユニット32の輝度を高め、かつ当該注視領域から遠い領域に対応するLEDユニット32ほど、上記第1発光強度の第2発光強度に対する比が大きくなるように(補正係数の値が小さくなるように)規定された補正係数の群である。
 この輝度傾斜分布係数データ56を用いてバックライト信号55を補正することにより、注視領域およびその周辺領域以外の外側領域を暗くする(LEDユニット32の出力を低下させる)ことができる。それゆえ、低下した分の電力を用いて、注視領域およびその周辺領域のLEDユニット32の出力(発光強度)を増大させることができる。以下、注視領域およびその周辺領域を合わせて注視範囲と称することもある。
 なお、上記注視範囲をどの程度の広がりとするかは、適宜設定することができる。HDR入力画像が含む物体に応じて、注視範囲が設定されるようになっていてもよい。また、注視領域と注視範囲とが同一の範囲となっていてもよい。
 ここで、バックライト信号55を補正して生成するLED輝度データ53によって決定される各LEDユニット32の出力(第2発光強度)の合計値は、所定の限界値以下となることが求められる。この所定の限界値は、液晶表示装置1Aの仕様等によって決定される。
 そのため、輝度傾斜分布係数データ56の各補正係数は、バックライト30が含む複数のLEDユニット32の合計の消費電力が、上記所定の限界値以下となるように生成される。これにより、発光強度決定部13aは、発光強度を実現するための消費電力が所定の限界値以下となるように、各LEDユニット32の出力(第2発光強度)を決定することができる。
 また、輝度傾斜情報生成部12は、輝度傾斜分布係数データ56の各補正係数を、バックライト信号55における各LEDユニット32の出力(第1発光強度)の合計値よりも、LED輝度データ53における各LEDユニット32の出力(第2発光強度)の合計値が低くなるように生成してもよい。これにより、液晶表示装置1Aの消費電力を低減することができる。
 輝度傾斜情報生成部12は、上記注視領域が含む絵素群の平均輝度が高い(注視領域が明るい)場合、または平均輝度が低い(注視領域が暗い)場合に合わせて、輝度傾斜分布係数データ56を変化させてもよい。
 そして、輝度傾斜情報生成部12は、HDR入力画像を構成する全ての絵素の平均輝度レベルに応じて輝度傾斜分布係数データ56を変化させてもよい。これは、以下の理由による。すなわち、例えば、HDR入力画像を構成する絵素群の平均輝度レベルが低い場合には、上記外側領域に対応するLEDユニット32で消費される電力を低下させたとしても、低下させた電力量が少なくなる。そのため、上記注視範囲の輝度を十分に高めることに制限がかかる可能性がある。上記のように輝度傾斜分布係数データ56を変化させることにより、当該制限を受ける可能性を低減することができる。
 また、輝度傾斜情報生成部12は、HDR信号51におけるHDR入力画像毎に輝度傾斜分布係数データ56を変化させるようになっていてもよい。この場合、HDR信号51のフレーム毎に、HDR入力画像を構成する絵素の平均輝度レベルに基づいて、輝度傾斜分布係数データ56を変化させることができる。
 また、輝度傾斜情報生成部12は、全フレーム(全てのHDR入力画像)に対して、輝度傾斜分布係数データ56を生成しなくてもよい。所定のフレーム間隔で、輝度傾斜分布係数データ56を更新してもよい。鑑賞者が表示面を視ている間において、鑑賞者の注視点およびHDR入力画像に合わせて、頻繁に輝度傾斜分布係数データ56を変化させないことにより、より一層安定してHDR表示画像を表示させることができる。
 この輝度傾斜分布係数データ56の一例について、図5を用いて説明する。図5は、輝度傾斜分布係数データ56の一例を模式的に示す図である。ここでは、説明を簡略化するために、輝度傾斜分布係数データ56として5×5の補正係数を考えることとする。なお、輝度傾斜分布係数データ56は、輝度傾斜情報生成部12が表示面を例えば(p×q)個の領域に分割して認識している場合、p×qの係数群を示すデータとすることができる。また、より広いブロック(例えば、2×2の領域を1ブロック)単位に分割して、例えばn×nの領域を1ブロックとした場合、(p/n)×(q/n)の係数群を示すデータとすることもできる。
 また、輝度傾斜情報生成部12は、特定した注視領域に対応するHDR入力画像の階調値が所定値以上であると判定した場合に、当該箇所が比較的明るい箇所であると判定する。一方、輝度傾斜情報生成部12は、上記階調値が所定値未満であると判定した場合に、当該箇所が比較的暗い箇所であると判定する。
 図5の(a)は、鑑賞者がHDR入力画像の比較的明るい箇所(比較的輝度が高い領域)を注視した場合の、輝度傾斜分布係数データ56の一例を示す図である。本例では、注視領域が表示面の中央付近に形成され、注視領域と注視範囲とが一致している場合について説明する。
 図5の(a)に示すように、例えば、輝度傾斜分布係数データ56は、注視領域の補正係数は1.5であり、注視領域の縦横斜めにそれぞれ隣接する第1領域の補正係数は1であり、注視領域から遠い位置の領域(第1領域の外側にそれぞれ隣接する第2領域)の補正係数は0.5であるとすることができる。この場合、第2領域において、補正係数が0~1の間で設定されていることにより、第2領域のLEDユニット32の発光強度を低下させ、消費電力を低下させることができる。その低下分の電力を、注視領域に対応するLEDユニット32の発光強度を増大させる電力として使用することができる。そのため、注視領域におけるピーク輝度を高くすることができる。
 但し、この場合、注視領域の係数である1.5を実現するためには、16(0.5A)≧0.5Bの関係を満足することが求められる。ここで、図5の(a)の例では、Aは第2領域に対応する最外周のLEDユニット32の消費電力、Bは注視領域に対応するLEDユニット32の消費電力である。つまり、図5の(a)の例では、注視領域のLEDユニット32の輝度を1.5倍にするためには、注視領域のLEDユニット32の第1発光強度(バックライト信号55における発光強度)が、最外周のLEDユニット32の第1発光強度の16倍以下であることが求められる。
 仮に、注視領域のLEDユニット32の第1発光強度が、最外周のLEDユニット32の第1発光強度の16倍を超えている場合、輝度傾斜情報生成部12は、例えば、(i)第2領域の補正係数をより一層低くする(0.5より低くする)、または(ii)第1領域の補正係数をより一層低くする(1より低くする)、等の処理を行い輝度傾斜分布係数データ56を生成する。
 図5の(b)は、鑑賞者がHDR入力画像の比較的暗い箇所(比較的輝度が低い領域)を注視した場合の、輝度傾斜分布係数データ56の一例を示す図である。
 図5の(b)に示すように、例えば、輝度傾斜分布係数データ56において、注視領域の補正係数は1.2であり、第1領域の補正係数は1であり、第2領域の補正係数は0.8であるとすることができる。すなわち、補正係数の最大値から最小値までの範囲(補正係数の傾斜の度合い;傾斜角度)を、図5の(a)の場合に比べ小さくしている。
 HDR入力画像において注視領域に対応する部分が暗い場合には、電力的に不足になることは考えにくい。一方で、HDR入力画像において暗い部分の輝度をあまりに高めすぎるとHDR表示画像が不自然になる可能性がある。上記のように、輝度傾斜情報生成部12は、HDR入力画像において注視領域に対応する箇所が比較的暗い箇所であると判定した場合に、傾斜角度が小さい輝度傾斜分布係数データ56を生成する。これにより、上記可能性を低減することができる。
 (バックライト信号補正部13)
 バックライト信号補正部13は、輝度傾斜分布係数データ56に基づいて、バックライト信号55を補正して、LED輝度データ53として出力する。LED輝度データ53は、(p×q)個のLEDユニット32のそれぞれの第2発光強度についてのデータである。LED輝度データ53は、バックライト駆動回路31に送信される。
 発光強度決定部13aは、注視範囲に対応するLEDユニット32の発光強度が、HDR入力画像に基づいて規定される発光強度(第1発光強度)よりも増大するように、各LEDユニット32の発光強度(第2発光強度)を決定する。
 本実施の形態における「HDR入力画像に基づいて規定されるLEDユニット32の発光強度」とは、バックライト信号55における各LEDユニット32の第1発光強度のことである。
 具体的には、発光強度決定部13aは、バックライト信号55における各LEDユニット32の第1発光強度に対して、輝度傾斜分布係数データ56における各領域に設定された補正係数をそれぞれ乗算して、各LEDユニット32の第2発光強度を決定し、LED輝度データ53を生成する。
 また、発光強度決定部13aは、上記のように第2発光強度を決定する。これにより、注視範囲に対応するLEDユニット32の第2発光強度は、第1発光強度よりも高くなる。かつ、注視範囲から遠い領域に対応するLEDユニット32ほど、第1発光強度よりも第2発光強度が低くなる。
 発光制御部13bは、発光強度決定部13aが決定した発光強度に基づいて、複数のLEDユニット32の発光を制御する。具体的には、発光制御部13bは、発光強度決定部13aからLED輝度データ53を受信して、LED輝度データ53をバックライト駆動回路31に送信して、各LEDユニット32の発光を制御する。
 <制御部10Aが実行する処理>
 液晶表示装置1Aにおける制御部10Aが実行する処理(光源制御装置の制御方法)の一例について、図6を用いて説明する。図6は、制御部10Aが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
 図6に示すように、まず、液晶表示装置1AにHDR信号51が入力されると、ローカルディミング処理部11は、HDR入力画像を取得する(ステップ1;以下S1のように略記する)。ローカルディミング処理部11の内部にて、HDR入力画像は、バックライト信号生成部11a、輝度分布生成部11b、および画像信号調整部11cによってローカルディミング処理される。ローカルディミング処理部11は、処理の結果としての液晶階調データ52およびバックライト信号55を出力する(S2)。液晶階調データ52は、パネル駆動回路21に送信され、バックライト信号55は、バックライト信号補正部13および輝度傾斜情報生成部12に送信される。
 注視点検出センサ2が、鑑賞者の視点を検出しない場合(S3でNO)、輝度傾斜情報生成部12は輝度傾斜分布係数データ56を生成せず、バックライト信号補正部13は輝度傾斜分布係数データ56を受信しない。バックライト信号補正部13の発光強度決定部13aは、バックライト信号55をそのままLED輝度データ53とし、発光制御部13bは、該LED輝度データ53をバックライト駆動回路31に送信して、各LEDユニット32の発光を制御する。つまり、S3でNOの場合、HDR信号51はローカルディミング処理部11によってローカルディミング処理され、該処理後の液晶階調データ52およびバックライト信号55に基づいて、表示面にHDR表示画像が表示される(S7)。
 これに対して、注視点検出センサ2が、鑑賞者の視点を検出した場合(S3でYES)、注視点検出センサ2は注視点データ54を生成して、輝度傾斜情報生成部12に送信する。そして、輝度傾斜情報生成部12は、輝度傾斜分布係数データ56を生成し(補正係数を決定し)、発光強度決定部13aに送信する(S4)。
 次に、発光強度決定部13aは、バックライト信号55および輝度傾斜分布係数データ56に基づいて、注視範囲に対応するLEDユニット32の発光強度が、バックライト信号55において設定された発光強度(第1発光強度)よりも増大するように、バックライト30の各LEDユニット32の発光強度(第2発光強度)を決定する(S5;発光強度決定工程)。
 そして、発光制御部13bは、上記発光強度決定工程により決定した、各LEDユニット32の発光強度に基づいて、各LEDユニット32の発光を制御する(S6;発光制御工程)。つまり、発光制御部13bから、LED輝度データ53がバックライト駆動回路31に送信される。
 このように、S3でYESの場合、HDR信号51はローカルディミング処理部11によってローカルディミング処理され、該処理後の液晶階調データ52はパネル駆動回路21に送信される。一方で、ローカルディミング処理後のバックライト信号55は、バックライト信号補正部13によって補正されて、補正後のLED輝度データ53がバックライト駆動回路31に送信される。液晶階調データ52、およびバックライト信号55を補正して得られたLED輝度データ53に基づいて、表示面にHDR表示画像が表示される(S7)。
 なお、S2の処理とS3の処理とは並行して行われてもよいし、S3の処理後にS2の処理が行われてもよい。
 (処理の具体例)
 本実施の形態の液晶表示装置1Aにおける処理の具体例について、図7~10を用いて以下に説明する。図7は、表示面に処理前のHDR表示画像P1が表示されている状態の一例を示す図である。図8は、注視点データ54に基づいて輝度傾斜情報生成部12が生成した輝度傾斜分布係数データ56の一例を視覚的に表した図である。図9は、表示面に処理後のHDR表示画像P2が表示されている状態の一例を示す図である。図10の(a)~(c)は、それぞれ異なる注視点Fにおける、処理後のHDR表示画像P3~5を例示する図である。
 なお、図7では、説明の便宜上、制御部10Aのバックライト信号補正部13による処理前のHDR表示画像P1(ローカルディミング処理部11による処理のみが行われたHDR表示画像)が表示面に表示されている例を示している。しかしながら、実際上、注視点検出センサ2が鑑賞者の注視点を検出した場合、バックライト信号補正部13を含む制御部10Aによる処理後の画像(例えば図9に示す処理後HDR表示画像P2)が表示面に表示される。
 図7に示すHDR表示画像P1は、従来の液晶表示装置における課題を説明するために上述したHDR入力画像P90(図2参照)と同じものである。
 図7に示すように、注視点検出センサ2が表示面における鑑賞者3の注視点Fを検出した場合、輝度傾斜情報生成部12は、該注視点Fの情報(注視点データ54)に基づいて、輝度傾斜分布係数データ56を生成する。
 この輝度傾斜分布係数データ56の一例について、視覚的に表現したものを図8に示す。図8において、表示面をマトリクス状に分割して形成される各領域における補正係数が大きいほど白に近く、補正係数が小さいほど黒に近い色にて表現している。
 バックライト信号補正部13は、このような輝度傾斜分布係数データ56をバックライト信号55が示す各LEDユニット32の第1発光強度にそれぞれ乗算することによって、LED輝度データ53を生成する。そして、発光制御部13bは、LED輝度データ53に基づいてバックライト30を制御する。
 これにより、図9に示すように、表示面には、処理後のHDR表示画像P2が表示される。注視点Fの付近の領域A1のピーク輝度がHDR表示画像P1よりも増大しており、注視点Fから遠い、例えば領域A2の輝度がHDR表示画像P1よりも低減していることがわかる。
 また、注視点Fの位置に応じて、表示面に表示されるHDR表示画像は変化する。
 図10の(a)に示すように、例えば、鑑賞者3が比較的大きい惑星を注視している場合、該惑星の領域A11のピーク輝度が高められたHDR表示画像P3となる。これにより、領域A11のコントラストを高めることができる。そのため、領域A11について、HDR入力画像のダイナミックレンジを十分に再現したHDR表示画像P3を表示することができる。
 図10の(b)に示すように、鑑賞者3が比較的小さい惑星を注視している場合、該惑星の領域A12のピーク輝度が高められたHDR表示画像P4となる。これにより、HDR表示画像P1では比較的暗く表示されていた領域A12が、HDR表示画像P4では明るく表示される。そのため、コントラストが高められ、小さい惑星と周辺の暗闇との境界部分、および該小さい惑星が有する陰影がより鮮明に表示される。その結果、領域A12について、HDR入力画像のダイナミックレンジを十分に再現したHDR表示画像P4を表示することができる。
 ここで、通常、表示面に表示される画像には明るい部分があること、および周囲環境が明るいことから、人間の目は瞳孔が開きにくい状態にある。そのため、HDR表示画像P1における領域A12のような画面上の暗い部分の階調差が視覚しづらくなる。そのような領域A12が、HDR表示画像P4では少し明るく表示される。そのため、領域A12を本来より明るい階調にて表示することにより、瞳孔が狭くなっている状態でも、領域A12の表示画像を認識しやすくすることができる。
 図10の(c)に示すように、鑑賞者3が星団を注視している場合、該星団の領域A13のピーク輝度が高められたHDR表示画像P5となる。また、このとき、領域A13に対応する複数のLEDユニット32の第1発光強度に対して、補正係数を乗算することにより、第1発光強度が比較的低いLEDユニット32と、第1発光強度が比較的高いLEDユニット32との互いの第2発光強度の差が大きくなる。これにより、上記A13において、表示できる階調の幅を広げることができる。そのため、コントラストが高められ、領域A13について、HDR入力画像のダイナミックレンジを十分に再現したHDR表示画像P5を表示することができる。
 <主たる効果>
 制御部10Aは、上述のように、輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13を備え、注視点検出センサ2と通信可能に接続できる。制御部10Aは、注視点Fに基づいて、注視範囲に対応するLEDユニット32の発光強度を増大させる。そのため、注視範囲のピーク輝度を高くして、HDR表示画像が有するコントラストを高めることができる。
 また、制御部10Aは、各LEDユニット32に対応する補正係数を示す輝度傾斜分布係数データ56を生成し、ローカルディミング処理部11が規定した各LEDユニット32の第1発光強度に対して補正係数を乗算して、各LEDユニット32の第2発光強度を算出する。このような処理は、比較的容易に行うことができる。その結果、HDR入力画像に対して連続的な処理を行うことができ、HDR信号51のような動画像データ(例えばテレビ放送)に容易に適用することができる。
 したがって、簡易な処理により、HDR表示画像が有するコントラストを高めることができる。すなわち、HDR表示画像のコントラストをHDR入力画像のコントラストに近づけることができる。
 そして、制御部10Aは、注視範囲以外の外側領域を暗くする(LEDユニット32の出力を低下させる)ことができる。これにより、低下した分の電力を用いて、注視範囲のLEDユニット32の出力(発光強度)を増大させることができる。そのため、HDR入力画像に基づくローカルディミング処理によって、各LEDユニット32の合計の消費電力が所定の限界値となるようなバックライト信号55が生成される場合であっても、注視範囲のLEDユニット32の発光強度を増大させ、ピーク輝度を高くすることができる。
 また、輝度傾斜分布係数データ56の各補正係数を、各LEDユニット32の第1発光強度の合計値よりも、第2発光強度の合計値が低くなるように生成してもよい。これにより、液晶表示装置1Aの消費電力を低減することもできる。
 制御部10Aは、所定の基準値よりも上記注視領域が含む絵素群の平均輝度が高い(注視領域が明るい)場合、または平均輝度が低い(注視領域が暗い)場合に合わせて、輝度傾斜分布係数データ56を変化させてもよい。HDR入力画像において注視領域に対応する箇所が比較的暗い箇所であると判定した場合に、傾斜角度が小さい輝度傾斜分布係数データ56を生成する。これにより、HDR表示画像が不自然になる可能性を低減することができる。
 <変形例1>
 本実施の形態の液晶表示装置1Aの変形例としての液晶表示装置1A1について、図11を用いて説明する。図11は、本実施の形態の変形例の液晶表示装置1A1の概略的な構成を示すブロック図である。
 図11に示すように、本変形例の液晶表示装置1A1において、制御部10A1は、ローカルディミング処理部111と、輝度傾斜情報生成部12とを備えている。ローカルディミング処理部111は、バックライト信号生成部111aと、輝度分布生成部11bと、画像信号調整部11cとを備えている。バックライト信号生成部111aは、発光強度決定部13aと発光制御部13bとを備えている。つまり、液晶表示装置1A1は、バックライト信号生成部111aが、前記実施形態1の液晶表示装置1Aにおけるバックライト信号補正部13の機能を有している点が異なっている。
 ローカルディミング処理部111のバックライト信号生成部111aは、HDR信号51が示すHDR入力画像を取得するとともに、輝度傾斜情報生成部12から輝度傾斜分布係数データ56を取得する。発光強度決定部13aは、HDR入力画像および輝度傾斜分布係数データ56に基づいて、LED輝度データ53を生成し、該LED輝度データ53を発光制御部13bおよび輝度分布生成部11bに送信する。具体的には、本変形例の発光強度決定部13aは、HDR入力画像の各領域における絵素群に基づいて各LEDユニット32の第1発光強度を求めた後、輝度傾斜分布係数データ56の補正係数を乗じて、各LEDユニット32の第2発光強度を決定する。
 輝度分布生成部11bは、LED輝度データ53に基づいて、輝度分布データ58を生成する。画像信号調整部11cは、HDR信号51が示すHDR入力画像および輝度分布データ58に基づいて、液晶階調データ52を生成し、パネル駆動回路21に送信する。
 前記実施形態1の液晶表示装置1Aでは、ローカルディミング処理部11がバックライト信号55を生成し、バックライト信号補正部13がバックライト信号55を補正してLED輝度データ53を生成していた。これに対して、本変形例の液晶表示装置1A1は、ローカルディミング処理部111において、バックライト信号生成部111aが、輝度傾斜分布係数データ56に基づいてLED輝度データ53を生成する。そのため、LED輝度データ53を1段階で生成することができ、制御部10A1の構成部材を少なくすることができる。
 <変形例2>
 前記実施形態1の液晶表示装置1Aおよび変形例1の液晶表示装置1A1は、HDR信号51が示すHDR入力画像に対してローカルディミング処理を行い、HDR入力画像の各領域が含む絵素群に応じて、各領域に対応するLEDユニット32の発光強度を決定するようになっているが、これに限られない。つまり、本開示の一態様における液晶表示装置の制御部は、HDR入力画像に対してローカルディミング処理を行う必要は必ずしも無い。換言すれば、当該制御部は、ローカルディミング処理部を備える必要は必ずしも無い。
 例えば、上記制御部は、注視点検出センサ2が鑑賞者の視線を検出していない場合において、複数のLEDユニット32を略一定の発光強度にて制御し、かつ複数のLEDユニット32の消費電力の合計値が液晶表示装置の所定の限界値よりも所定量低くなっている構成であるとしてもよい。つまり、各LEDユニット32の消費電力の合計値が、所定の限界値に対して余裕をもった状態とする。
 この場合も前記実施形態1と同様、注視点検出センサ2が鑑賞者の視線を検出すると、輝度傾斜情報生成部12は、注視範囲に対応するLEDユニット32の発光強度が増大するように輝度傾斜分布係数データ56を生成する。ここで、本変形例の液晶表示装置では、各LEDユニット32のピーク輝度を高めることができる電力的な余裕がある。そのため、輝度傾斜情報生成部12は、注視範囲から遠い領域に対応するLEDユニット32の発光強度を低減することなく、注視範囲に対応するLEDユニット32の発光強度を増大させるように輝度傾斜分布係数データ56を生成することができる。
 輝度傾斜情報生成部12は、複数のLEDユニット32を全て略一定の発光強度にて発光させて得られる輝度分布データ58に基づいて、液晶階調データ52を生成すればよい。また、略一定の発光強度にて発光させた各LEDユニット32の発光強度に対して、輝度傾斜分布係数データ56を適用することにより、LED輝度データ53とすればよい。
 これにより、より簡単な構成にて、鑑賞者の視点周辺のピーク輝度を高めることができ、HDR入力画像が有するコントラストを高めることができる。
 <変形例3>
 上述したように、バックライト30のLEDユニット32は、それぞれ赤色LED、緑色LED、および青色LEDを1個ずつ含んだ構成であってもよい。この場合、ローカルディミング処理部11が生成するバックライト信号55は、各LEDユニット32の赤色LED、緑色LED、および青色LEDのそれぞれの第1発光強度についての情報(以下、RGBのバックライト信号55という)を含む。
 前記実施形態1における液晶表示装置1Aの構成において、このRGBのバックライト信号55に基づいて、輝度傾斜情報生成部12は、輝度傾斜分布係数データ56を生成する。ここで、輝度傾斜分布係数データ56は、各LEDユニット32の赤色LED、緑色LED、および青色LEDのそれぞれに対する補正係数を含んでいてもよい。この場合の輝度傾斜分布係数データ56を、以下ではRGBの輝度傾斜分布係数データ56という。
 また、RGBの輝度傾斜分布係数データ56は、注視領域における絵素群の赤階調値、緑階調値、青階調値の平均値または最大値に基づいて決定されてもよい。また、HDR入力画像全体のRGBのそれぞれの平均輝度に基づいて、RGBの輝度傾斜分布係数データ56を生成することができる。つまり、赤色LED、緑色LED、または青色LEDに関する輝度傾斜分布係数データ56は、それぞれ互いに異なる補正係数群にてなっていてよい。
 そして、RGBの輝度傾斜分布係数データ56は、各LEDユニット32の赤色LED、緑色LED、および青色LEDの消費電力の合計が、所定の限界値を超えないようになっていればよい。
 発光強度決定部13aは、このRGBのバックライト信号55に対して、RGBの輝度傾斜分布係数データ56を乗算する。具体的には、赤色LED、緑色LED、および青色LEDのそれぞれの第1発光強度に、各LEDユニット32の赤色LED、緑色LED、および青色LEDのそれぞれに対する補正係数を乗算する。そして、発光強度決定部13aは、乗算した結果として、赤色LED、緑色LED、および青色LEDの第2発光強度を決定する。発光制御部13bは、当該第2発光強度を示すRGBのLED輝度データ53をバックライト駆動回路31に送信して、各LEDユニット32を制御する。
 このように、各LEDユニット32が赤色LED、緑色LED、および青色LEDを備えていることにより、幅広い色表現が可能となるとともに、注視範囲のピーク輝度を高めて、HDR表示画像のコントラストを高めることができる。
 なお、LEDユニット32の代わりに、赤色レーザダイオード(LD)、緑色LD、および青色LDを1個ずつ含んだ構成であってもよい。また、バックライト30の各光源ユニットがR、G、Bの発光素子を1個ずつ備える構成に限定されず、各ユニットが、例えばR、G1、G2、Bの発光素子を備える構成であってもよい。
 <変形例4>
 輝度傾斜情報生成部12は、各LEDユニット32の第1発光強度(バックライト信号55)に応じて補正係数を変化させて輝度傾斜分布係数データ56を生成してもよい。つまり、上記注視範囲の外側領域において、比較的高い第1発光強度のLEDユニット32があれば、輝度傾斜分布係数データ56における該LEDユニット32に対応する補正係数をさらに減じる(0に近づける)ようになっていてもよい。これにより、低下した分の電力を用いて、注視範囲のLEDユニット32の発光強度を高くし易くすることができる。
 〔実施形態2〕
 本開示の他の実施形態について、図12~14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 前記実施形態1の液晶表示装置1Aでは、バックライト30として液晶パネル20の背面に(p×q)個のLEDユニット32が配置され、表示面を(p×q)個の領域に分割していた。これに対して、本実施の形態の液晶表示装置1Bでは、バックライト35として、液晶パネル20の1つの側端部の下方に該側端部に沿ってp個並べて配置した複数のLEDユニット32と、液晶パネル20の背面に配置された導光板36とを備え、表示面をp個の領域に分割している点が異なっている。これに伴い、本実施の形態の光源制御装置(制御部10B)は、画像信号補正部14を備え、液晶階調データ52を補正した補正後液晶階調データ57をパネル駆動回路21に送信するようになっている。
 <制御部10Bの構成>
 本実施の形態の制御部10B(光源制御装置)の構成について、図12および図13を用いて説明する。図12は、本実施の形態の制御部10Bを備える液晶表示装置1Bの要部構成を示すブロック図である。図13の(a)は、注視点データ54に基づいて輝度傾斜情報生成部12が生成した輝度傾斜分布係数データ56の一例を視覚的に表した図である。図13の(b)は、処理後のHDR表示画像P11の一例を示す図である。
 図12に示すように、液晶表示装置1Bは、制御部10B、液晶パネル20、パネル駆動回路21、バックライト35、バックライト駆動回路31、および記憶部40を備えている。
 バックライト35は、いわゆるエッジ型のバックライトであり、p個のLEDユニット32と導光板36とを含んでいる。複数のLEDユニット32は、導光板36に側面から光を入射するように並んで配置されている。なお、LEDユニット32の配置の形態は特に限定されない。
 制御部10Bは、ローカルディミング処理部11、輝度傾斜情報生成部12、バックライト信号補正部13、および画像信号補正部14(画像補正部)を備えている。制御部10Bは、画像処理機能および光源制御機能を有する。制御部10Bの画像処理機能は少なくともローカルディミング処理部11および画像信号補正部14を備え、制御部10Bの上記光源制御機能は少なくとも輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13を備える。
 なお、画像信号補正部14(画像処理装置)は、輝度傾斜情報生成部12およびバックライト信号補正部13(光源制御装置)と通信可能な外部装置として、通信可能に接続されてもよい。
 本実施の形態では、ローカルディミング処理部11は、表示面を(1×p)個の領域に分割して認識している。つまり、表示面は、表示面の一辺から、該辺に対向する他辺にかけて並んだp個の矩形の領域に分割される。バックライト信号55は、p個のLEDユニット32のそれぞれの第1発光強度についてのデータであり、輝度傾斜分布係数データ56は、p個の補正係数群を示すデータとなっている。
 このp個の補正係数群を視覚的に表現したものを図13の(a)に示す。注視点検出センサ2が検出した注視点Fを含む注視領域から遠くなるについて、補正係数が小さくなっている。
 バックライト信号補正部13は、このような輝度傾斜分布係数データ56をバックライト信号55に乗算して補正し、LED輝度データ53を生成する。ここで、仮に、このLED輝度データ53と、ローカルディミング処理部11が生成した液晶階調データ52とに基づいて、表示面にHDR表示画像を表示した場合、図13の(b)に示すような処理後のHDR表示画像P11となる。
 処理後のHDR表示画像P11は、図示した領域A11のように、HDR入力画像とは異なり不自然に明るくなっている箇所を含む。これは、p個の領域のそれぞれが、図面の上下方向に延びる矩形の領域となっていることに起因する。つまり、実施形態1のように(p×q)個のマトリクス状に分割されている場合と異なり、1つの領域が広く設定されている。そのため、LEDユニット32の発光強度を高くすると、該LEDユニット32に対応する矩形領域の全体の輝度が高くなるためである。
 この領域A11のような不自然な箇所を修正するために、本実施の形態の制御部10Bは、画像信号補正部14を備えている。
 画像信号補正部14は、発光強度決定部13aが決定した各LEDユニット32の第2発光強度に基づいて、表示面に表示されるHDR入力画像の輝度を補正する。具体的には、画像信号補正部14は、発光強度決定部13aから受信したLED輝度データ53に基づいて輝度分布データ58を生成する。この輝度分布データ58は、バックライト35から出射される光の輝度分布(LEDユニット32から出射され、導光板36を通じて液晶パネル20に出射される光の輝度分布)である。該輝度分布データ58における、HDR入力画像の各絵素に対応する液晶パネル20の画素22に入射する光の強度を入射光強度とする。画像信号補正部14は、HDR入力画像のそれぞれの絵素のRGBの階調値を、該絵素に対応する上記入射光強度を用いて除算して、除算した結果を補正後液晶階調データ57として生成する。換言すれば、画像信号補正部14は、上記第2発光輝度を用いて、上記HDR入力画像が有する複数の絵素が示す階調値を補正することにより、表示面に表示されるHDR出力画像を生成する。
 なお、画像信号補正部14が、液晶階調データ52を補正して補正後液晶階調データ57を生成する方法は特に限定されない。例えば、HDR入力画像に含まれる物体を、エッジ処理等により認識して、注視点を含む物体が存在する領域を明るくするとともに、物体の外側の領域については、明るくしない、または明るくする程度を小さくするような方法であってよい。
 これにより、処理後のHDR表示画像P11における領域A21の不自然な部分を補正して、注視範囲のピーク輝度を高めて、コントラストを高めることができる。
 <制御部10Bが実行する処理>
 液晶表示装置1Bにおける制御部10Bが実行する処理(光源制御装置の制御方法)の一例について、図14を用いて説明する。図14は、制御部10Bが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
 図14に示すように、まず、液晶表示装置1AにHDR信号51が入力されると、ローカルディミング処理部11は、HDR入力画像を取得する(S11)。ローカルディミング処理部11は、HDR入力画像に基づいてローカルディミング処理を行い、液晶階調データ52およびバックライト信号55を出力する(S12)。液晶階調データ52は、画像信号補正部14に送信され、バックライト信号55は、バックライト信号補正部13および輝度傾斜情報生成部12に送信される。
 注視点検出センサ2が、鑑賞者の視点を検出しない場合(S13でNO)、輝度傾斜情報生成部12は輝度傾斜分布係数データ56を生成せず、バックライト信号補正部13は輝度傾斜分布係数データ56を受信しない。発光強度決定部13aは、バックライト信号55をそのままLED輝度データ53とする。発光制御部13bは、該LED輝度データ53をバックライト駆動回路31に送信して、各LEDユニット32の発光を制御する。また、画像信号補正部14は、液晶階調データ52を補正せず、そのままパネル駆動回路21に送信する。つまり、S13でNOの場合、HDR信号51はローカルディミング処理部11によってローカルディミング処理され、該処理後の液晶階調データ52およびバックライト信号55に基づいて、表示面にHDR表示画像が表示される(S18)。
 これに対して、注視点検出センサ2が、鑑賞者の視点を検出した場合(S13でYES)、注視点検出センサ2は注視点データ54を生成して、輝度傾斜情報生成部12に送信する。そして、輝度傾斜情報生成部12は、輝度傾斜分布係数データ56を生成し(補正係数を決定し)、発光強度決定部13aに送信する(S14)。
 次に、発光強度決定部13aは、バックライト信号55および輝度傾斜分布係数データ56に基づいて、注視範囲に対応するLEDユニット32の発光強度が、バックライト信号55において設定された値(第1発光強度)よりも増大するように、バックライト30の各LEDユニット32のそれぞれの発光強度(第2発光強度)を決定する(S15;発光強度決定工程)。この決定した発光強度のデータ(LED輝度データ53)は、発光制御部13bおよび画像信号補正部14に送信される。
 画像信号補正部14は、発光強度決定部13aから受信した上記決定された発光強度のデータに基づいて、まず輝度分布データを作成する。画像信号補正部14は、該輝度分布データを用いて、液晶階調データ52を補正して、補正後液晶階調データ57を生成する(S16)。換言すれば、S16において、上記決定された発光強度に基づいて、液晶パネル20が有する液晶の透過率を補正するための補正後液晶階調データ57を生成する。そして、画像信号補正部14から、補正後液晶階調データ57がパネル駆動回路21に送信される。
 そして、発光制御部13bは、上記発光強度決定工程により決定した、各LEDユニット32のそれぞれの発光強度に従って、各LEDユニット32の発光を制御する(S17;発光制御工程)。つまり、発光制御部13bから、LED輝度データ53がバックライト駆動回路31に送信される。
 このように、S13でYESの場合、ローカルディミング処理後の液晶階調データ52は画像信号補正部14によって補正されて、補正後液晶階調データ57がパネル駆動回路21に送信される。一方で、ローカルディミング処理後のバックライト信号55は、バックライト信号補正部13によって補正されて、補正後のLED輝度データ53がバックライト駆動回路31に送信される。補正後液晶階調データ57、およびバックライト信号55を補正して得られたLED輝度データ53に基づいて、表示面にHDR表示画像が表示される(S18)。
 なお、S12の処理とS13の処理とは並行して行われてもよいし、S13の処理後にS12の処理が行われてもよい。また、S16の処理とS17の処理とは並行して行われてもよいし、S17の処理後にS16の処理が行われてもよい。
 このように、表示面の側端部にLEDユニット32が配置されたエッジ型のバックライト35を備える液晶表示装置1Bにおいても、本開示の一態様における光源制御装置(制御部10B)を用いて、注視範囲の発光強度を高くして、HDR表示画像のコントラストを高めることができる。
 〔実施形態3〕
 本開示のさらに他の実施形態について、図15および図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施形態1および実施形態2と同じである。また、説明の便宜上、前記実施形態1および実施形態2にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 前記実施形態2の液晶表示装置1Bでは、導光板36の側端部に沿って並べて配置したp個のLEDユニット32を備え、表示面をp個の領域に分割していた。これに対して、本実施の形態の液晶表示装置1Cでは、導光板36の1つの側端部と、該側端部の反対側の側端部とに沿って、それぞれp個ずつ配置した(p×2)個のLEDユニット32を備え、表示面を(p×2)個の領域に分割している点が異なっている。液晶表示装置1Cは、これ以外の構成は、前記実施形態1の液晶表示装置1Aと同様である。
 本実施の形態の制御部10C(光源制御装置)の構成について、図15および図16を用いて説明する。図15は、本実施の形態の制御部10Cを備える液晶表示装置1Cの要部構成を示すブロック図である。図16の(a)は、注視点データ54に基づいて輝度傾斜情報生成部12が生成した輝度傾斜分布係数データ56の一例を視覚的に表した図である。図16の(b)は、処理後のHDR表示画像の一例を示す図である。
 図15に示すように、液晶表示装置1Cは、制御部10C、液晶パネル20、パネル駆動回路21、バックライト38、バックライト駆動回路31、および記憶部40を備えている。
 バックライト38は、前記実施形態2のバックライト35と同様にエッジ型のバックライトである。但し、バックライト38は、(p×2)個のLEDユニット32を有している。
 本実施の形態では、ローカルディミング処理部11は、表示面を(p×2)個の領域に分割して認識している。つまり、表示面は、表示面の一辺から、該辺に対向する他辺にかけて並んだp個の矩形の領域を、各領域を2等分するように、その並んでいる方向に対して左右に2分した(p×2)個の領域に分割される。
 バックライト信号55は、(p×2)個のLEDユニット32のそれぞれの第1発光強度についてのデータであり、輝度傾斜分布係数データ56は、(p×2)個の補正係数群を示すデータとなっている。この(p×2)個の補正係数群を視覚的に表現したものを図16の(a)に示す。注視点検出センサ2が検出した注視点Fを含む注視領域から遠くなるについて、補正係数が小さくなっている。
 バックライト信号補正部13は、バックライト信号55における各LEDユニット32の第1発光強度に対して、このような輝度傾斜分布係数データ56における各領域に設定された補正係数を乗算して補正し、LED輝度データ53を生成する。このLED輝度データ53と、ローカルディミング処理部11が生成した液晶階調データ52とに基づいて、表示面にHDR表示画像を表示する場合、図16の(b)に示すような処理後のHDR表示画像P12となる。
 本実施の形態における処理後のHDR表示画像P12には、明らかに不自然な領域は存在しない。これは、(p×2)個のそれぞれの領域の広さがあまり大きくないことから、注視範囲のLEDユニット32の発光強度を高くしたとしても、その影響が部分的であるからである。
 このように、表示面の2つの側端部にLEDユニット32が配置されたエッジ型のバックライト38を備える液晶表示装置1Cにおいても、本開示の一態様における光源制御装置(制御部10C)を用いて、注視範囲の発光強度を高くして、HDR表示画像のコントラストを高めることができる。
 〔実施形態4〕
 本開示のさらに他の実施形態について、図17に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施形態1~3と同じである。また、説明の便宜上、前記実施形態1~3にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
 前記実施形態1~3の液晶表示装置1A~1Cは、複数の光源としてLEDユニット32を備え、液晶パネル20を用いて表示面にHDR表示画像を表示していた。これに対して、本実施の形態の表示装置1Dは、複数の光源として有機EL(Electro Luminescence)素子(有機EL素子、OLED)を備え、該有機EL素子を用いて表示面にHDR表示画像を表示する自発光型の表示装置(有機ELディスプレイ)である点が異なっている。表示装置1Dは、複数の有機EL素子から出射される光により画像を表示する表示装置である。
 有機ELディスプレイにおいて、HDR表示画像のピーク輝度は、電力的な制限を受けるとともに、発光強度をあまり高くすると有機物の劣化が生じ易いため、所定の限界値に制限される。また、有機ELディスプレイは、同じ画像を長時間表示すると焼き付きが生じ易いという問題を有している。このような問題を解決すべく、表示装置1Dは、制御部10Dを備えている。
 図17は、本実施の形態の制御部10Dを備える表示装置1Dの要部構成を示すブロック図である。
 図17に示すように、本実施の形態の表示装置1Dは、制御部10D、表示部61、および記憶部40を備えている。制御部10Dは、輝度傾斜情報生成部62、発光強度決定部63a、および発光制御部63bを備えている。
 表示部61は、有機ELディスプレイである。表示面における有機EL素子の発光により、HDR表示画像が表示される。
 輝度傾斜情報生成部62は、注視点検出センサ2から受信した注視点データ54およびHDR信号51が示すHDR入力画像に基づいて、輝度傾斜分布係数データ56を生成する。輝度傾斜情報生成部62は、注視領域が含む絵素群のRGBの階調値に基づいて、輝度傾斜分布係数データ56を生成してもよい。
 発光強度決定部63aは、HDR信号51が示すHDR入力画像および輝度傾斜分布係数データ56に基づいて、表示部61が備える各有機EL素子の発光強度を示す素子発光強度データ64を生成する。
 発光制御部63bは、素子発光強度データ64に基づいて、表示部61の各有機EL素子の発光を制御する。
 本実施の形態の表示装置1Dでは、制御部10Dの処理により、注視範囲のピーク輝度を高めることにより、コントラストを高めることができる。また、例えば、注視点検出センサ2が視線を検出していない場合(鑑賞者が表示面を視ていない場合)、制御部10Dは、視線に基づくピーク輝度を高める処理を行わない。そのためこの場合には、表示装置1Dは、表示部61が備える各有機EL素子の発光強度を全体的に低くすることもできる。これにより、各有機EL素子の劣化速度を抑えることができ、寿命を長くすることができる。さらには、焼き付きを低減することもできる。
 なお、他の自発光型の表示装置として、無機EL発光素子、若しくはLEDを用いた自発光型のディスプレイ等にも利用することができる。
 〔ソフトウェアによる実現例〕
 液晶表示装置1A~1Dが備える制御部10A~10Dの制御ブロック(特に発光強度決定部13a、63a、および発光制御部13b、63b)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
 後者の場合、制御部10A~10Dは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本開示の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
 〔まとめ〕
 本開示の態様1に係る光源制御装置(制御部10A~10D)は、複数の光源(LEDユニット32、有機EL素子)から出射される光により画像を表示する表示装置(液晶表示装置1A~1C,表示装置1D)が備える上記光源(LEDユニット32、有機EL素子)を制御する光源制御装置であって、上記表示装置(液晶表示装置1A~1C,表示装置1D)の表示面における鑑賞者3の注視点Fを検出するセンサ(注視点検出センサ2)と通信可能に接続でき、上記複数の光源(LEDユニット32、有機EL素子)のうち、上記センサ(注視点検出センサ2)によって検出された注視点Fを含む注視範囲に対応する上記光源(LEDユニット32、有機EL素子)の発光強度が、上記画像に基づいて規定される発光強度よりも増大するように、上記複数の光源(LEDユニット32、有機EL素子)のそれぞれの発光強度を決定する発光強度決定部(輝度傾斜情報生成部12、62、および発光強度決定部13a、63a)と、上記発光強度決定部(輝度傾斜情報生成部12、62、および発光強度決定部13a、63a)が決定した発光強度に基づいて、上記複数の光源(LEDユニット32、有機EL素子)の発光を制御する発光制御部13b、63bと、を備えている。
 上記構成によれば、センサが、表示装置の表示面における鑑賞者の注視点を検出する。また、光源の発光強度は、表示装置が表示する画像(表示装置に入力された画像)に基づいて規定される。なお、表示装置が表示する画像とは、センサが注視点を検出していない場合に表示面に表示される画像であるといえる。
 (i)ここで、例えば、表示装置が、光源としてLEDユニットを備える液晶表示装置である場合、画像に基づいて規定される光源の発光強度とは、一般的なローカルディミング処理によって規定された光源の発光強度であってよく、または予め設定された所定値によって規定された光源の発光強度であってもよい。
 (ii)例えば、表示装置が、光源として有機EL素子等を備える表示装置(自発光ディスプレイ)である場合、画像に基づいて規定される光源の発光強度とは、表示装置に入力された画像および消費電力の所定の限界値に基づいて規定された光源の発光強度であってよく、または予め設定された所定値によって規定された光源の発光強度であってもよい。
 そして、例えば、上記(i)または(ii)のいずれかにおいて、発光強度決定部は、センサによって検出された注視点を含む注視範囲に対応する光源の発光強度が、上記規定された発光強度よりも増大するように、複数の光源のそれぞれの発光強度を決定する。
 これにより、注視範囲のピーク輝度を高くすることができ、画像が有するコントラストを高めることができる。また、このような処理は、複数の光源のそれぞれの発光強度に対して、例えば適切な補正係数を乗算することによって行うことができる。この適切な補正係数は適宜設定することができる。
 したがって、簡易な処理により、画像が有するコントラストを高めることができる。また、光源の発光強度を予め設定された所定値に規定した場合、以下のような効果も奏する。すなわち、複数の光源の消費電力の合計値が、表示装置の所定の限界値よりも所定量小さくなるように(限界値までの余裕が十分にあるように)、予め所定値を規定することができる。そのため、消費電力を低減することができる。また、例えば光源が有機EL素子の場合、有機EL素子の劣化速度を抑制することができるとともに、表示面の焼き付きを低減することもできる。
 本開示の態様2に係る光源制御装置(制御部10A~10D)は、上記態様1において、上記発光強度決定部(輝度傾斜情報生成部12、62、および発光強度決定部13a、63a)は、上記注視範囲に対応する上記光源(LEDユニット32、有機EL素子)の発光強度を高め、かつ当該注視範囲から遠い領域に対応する上記光源(LEDユニット32、有機EL素子)ほど当該光源(LEDユニット32、有機EL素子)の発光強度が上記画像に基づいて規定される発光強度よりも低くなるように上記複数の光源(LEDユニット32、有機EL素子)の発光強度を決定してもよい。
 上記構成によれば、発光強度決定部は、注視範囲から遠い領域に対応する光源ほど、画像に基づいて規定される光源の発光強度よりも、該光源の発光強度が低くなるように上記複数の光源の発光強度を決定する。例えば、発光強度決定部は、複数の光源のそれぞれに対応する補正係数を生成する。注視範囲から比較的遠い領域において、補正係数が0~1の間で設定されており、注視範囲から遠い領域ほど補正係数が0に近づくように設定することにより、注視範囲から遠い領域の発光強度を低下させ、消費電力を低下させることができる。
 そのため、表示装置が表示する画像(表示装置に入力された画像)に基づいて光源の発光強度が規定されたときに、複数の光源の消費電力の合計値が、表示装置の所定の限界値となっている場合であっても、注視範囲から比較的遠い領域における電力の低下分を利用して、注視範囲のピーク輝度を高くすることができ、画像が有するコントラストを高めることができる。なお、補正係数を適宜設定することによって、注視範囲の周辺の領域(注視範囲)のピーク輝度を高めることができる。
 本開示の態様3に係る光源制御装置(制御部10A~10D)は、上記態様1または2において、上記発光強度決定部(輝度傾斜情報生成部12、62、および発光強度決定部13a、63a)は、上記発光強度を実現するための消費電力が所定の限界値以下となるように、当該発光強度を決定してもよい。
 上記構成によれば、決定された発光強度にて複数の光源が発光することにより、複数の光源の消費電力の合計値が、表示装置の所定の限界値よりも小さくすることができる。そのため、表示装置に与える負荷を小さくすることもできる。
 本開示の態様4に係る表示装置は、上記態様1から3のいずれか1つに係る光源制御装置を備えている。
 上記構成によれば、本開示の一態様に係る光源制御装置と同様の効果を奏する。
 本開示の態様5に係る画像処理装置は、上記態様1から3のいずれかの光源制御装置と通信可能に接続可能な画像処理装置であって、上記発光強度決定部(輝度傾斜情報生成部12および発光強度決定部13a)が決定した上記発光強度に基づいて、上記表示面に表示される画像の輝度を補正する画像補正部(画像信号補正部14)を備えていてもよい。
 表示装置における光源の配置によっては、発光強度決定部が決定した発光強度に基づいて光源が発光した場合の表示画像に不具合が生じる場合がある。しかしながら、上記構成によれば、そのような光源の配置であっても、画像の輝度を補正して、より高画質な画像を表示面に表示させることができる。
 本開示の態様6に係る光源制御装置の制御方法は、複数の光源から出射される光により画像を表示する表示装置が備える上記光源を制御する光源制御装置の制御方法であって、上記光源制御装置は、上記表示装置の表示面における鑑賞者の注視点を検出するセンサと通信可能に接続でき、上記複数の光源のうち、上記センサによって検出された注視点を含む注視範囲に対応する上記光源の発光強度が、上記画像に基づいて規定される発光強度よりも増大するように、上記複数の光源のそれぞれの発光強度を決定する発光強度決定工程と、上記発光強度決定工程により決定した発光強度に基づいて、上記複数の光源の発光を制御する発光制御工程と、を含んでいる。
 上記構成によれば、本開示の一態様に係る光源制御装置と同様の効果を奏する。
 本開示の各態様に係る光源制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記光源制御装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより上記光源制御装置をコンピュータにて実現させる光源制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本開示の範疇に入る。
 本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
 (関連出願の相互参照)
 本出願は、2016年12月14日に出願された日本国特許出願:特願2016-242548に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。
 1A、1B、1C:液晶表示装置(表示装置) 1D:表示装置 2:注視点検出センサ(センサ) 3:鑑賞者 10A、10B、10C、10D:制御部(光源制御装置) 12:輝度傾斜情報生成部(発光強度決定部) 13a:発光強度決定部 13b:発光制御部 14:画像信号補正部(画像補正部) 32:LEDユニット(光源) 62:輝度傾斜情報生成部(発光強度決定部) 63a:発光強度決定部 63b:発光制御部

Claims (7)

  1.  複数の光源から出射される光により画像を表示する表示装置が備える上記光源を制御する光源制御装置であって、
     上記表示装置の表示面における鑑賞者の注視点を検出するセンサと通信可能に接続でき、
     上記複数の光源のうち、上記センサによって検出された注視点を含む注視範囲に対応する上記光源の発光強度が、上記画像に基づいて規定される発光強度よりも増大するように、上記複数の光源のそれぞれの発光強度を決定する発光強度決定部と、
     上記発光強度決定部が決定した発光強度に基づいて、上記複数の光源の発光を制御する発光制御部と、を備えている光源制御装置。
  2.  上記発光強度決定部は、上記注視範囲に対応する上記光源の発光強度を高め、かつ当該注視範囲から遠い領域に対応する上記光源ほど当該光源の発光強度が上記画像に基づいて規定される発光強度よりも低くなるように上記複数の光源の発光強度を決定する請求項1に記載の光源制御装置。
  3.  上記発光強度決定部は、上記発光強度を実現するための消費電力が所定の限界値以下となるように、当該発光強度を決定する請求項1または2に記載の光源制御装置。
  4.  請求項1から3のいずれか1項に記載の光源制御装置を備える表示装置。
  5.  請求項1から3のいずれか1項に記載の光源制御装置と通信可能に接続可能な画像処理装置であって、
     上記発光強度決定部が決定した上記発光強度に基づいて、上記表示面に表示される画像の輝度を補正する画像補正部を備える画像処理装置。
  6.  複数の光源から出射される光により画像を表示する表示装置が備える上記光源を制御する光源制御装置の制御方法であって、
     上記光源制御装置は、上記表示装置の表示面における鑑賞者の注視点を検出するセンサと通信可能に接続でき、
     上記複数の光源のうち、上記センサによって検出された注視点を含む注視範囲に対応する上記光源の発光強度が、上記画像に基づいて規定される発光強度よりも増大するように、上記複数の光源のそれぞれの発光強度を決定する発光強度決定工程と、
     上記発光強度決定工程により決定した発光強度に基づいて、上記複数の光源の発光を制御する発光制御工程と、を含んでいる光源制御装置の制御方法。
  7.  請求項1に記載の光源制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記発光強度決定部および上記発光制御部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
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