JP2017076064A - Display device and control method and program for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透過型の表示パネルを備えた表示装置及び表示装置の制御方法、プログラムに関する。 The present invention relates to a display device including a transmissive display panel, a control method for the display device, and a program.
透過型の液晶パネルを用いた表示装置のコントラストを向上させる技術として、照明装置に対して、2枚の液晶パネルを重ね合わせて配置する技術がある。特許文献1には、照明装置側に配置された液晶パネルに表示する画像の一部の領域の階調を高めるスムージング処理を施すことで、視線方向に依存する画素の輝度変動を抑制する技術が開示されている。 As a technique for improving the contrast of a display device using a transmissive liquid crystal panel, there is a technique in which two liquid crystal panels are arranged in an overlapping manner on a lighting device. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses a technique for suppressing luminance fluctuations of pixels depending on the line-of-sight direction by performing a smoothing process for increasing the gradation of a partial area of an image displayed on a liquid crystal panel arranged on the lighting device side. It is disclosed.
しかしながら、上述した従来の技術では、照明装置側の液晶パネルに表示される画像にスムージング処理が施されることにより、正面から見た場合に、表示装置に表示される画像が入力画像と異なる画像に見えてしまう場合がある。 However, in the above-described conventional technology, an image displayed on the display device is different from the input image when viewed from the front by performing a smoothing process on the image displayed on the liquid crystal panel on the lighting device side. May appear.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、階調変換処理により照明装置側の液晶パネルに表示される画像の階調値が変更された場合でも、良好な階調性を維持して画像を表示することが可能な表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention maintains an excellent gradation even when the gradation value of an image displayed on the liquid crystal panel on the lighting device side is changed by the gradation conversion processing. An object is to provide a display device capable of displaying.
上述した課題を解決するために、本発明の表示装置は、入力画像の第1領域に隣接し、前記第1領域よりも階調値の低い第2領域のうち、前記第1領域に近接する所定の領域の画素の階調値を高くする処理を施して、第1画像を生成する第1処理手段と、前記第1画像の階調値を用いて、前記入力画像の階調値を変換する処理を施して第2画像を生成する第2処理手段と、光を照射する照明手段と、前記第1画像に基づいて、前記照明手段から照射された光を変調する第1変調手段と、前記第2画像に基づいて、前記第1変調手段で変調された光を更に変調し、画像を出力する第2変調手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the display device of the present invention is adjacent to the first region in the second region adjacent to the first region of the input image and having a gradation value lower than that of the first region. A first processing means for generating a first image by performing a process for increasing the gradation value of pixels in a predetermined area, and converting the gradation value of the input image using the gradation value of the first image Second processing means for performing processing to generate a second image, illumination means for irradiating light, first modulation means for modulating light emitted from the illumination means based on the first image, And second modulation means for further modulating the light modulated by the first modulation means based on the second image and outputting an image.
また、本発明の表示装置の制御方法は、入力画像の第1領域に隣接する前記第1領域よりも階調値の低い第2領域のうち、前記第1領域に近接する領域の画素の階調値を高くする階調変換処理を施して、第1画像を生成する階調変換工程と、前記入力画像の階調値と前記第1画像の階調値とを用いて、当該画素に対応する第2画像の画素の階調値を決定し、前記第2画像を生成する決定工程と、照明手段から照射された光を変調する第1変調手段に前記第1画像を出力する第1出力工程と、前記第1変調手段で変調された光を更に変調する第2変調手段に前記第2画像を出力する第2出力工程とを備えることを特徴とする。 In addition, according to the control method of the display device of the present invention, the pixel level of the region adjacent to the first region in the second region having a lower gradation value than the first region adjacent to the first region of the input image. Corresponding to the pixel using a gradation conversion process for generating a first image by performing a gradation conversion process for increasing the tone value, and the gradation value of the input image and the gradation value of the first image Determining a gradation value of a pixel of the second image to be generated, generating a second image, and a first output for outputting the first image to a first modulation unit that modulates light emitted from the illumination unit And a second output step of outputting the second image to a second modulation unit that further modulates the light modulated by the first modulation unit.
本発明の画像処理装置によれば、入力画像に対して階調変換処理により階調値が変更された第1画像が照明装置側の液晶パネルに表示された場合に、第1画像の階調値に応じて入力画像の階調値を変更した第2画像を正面側の液晶パネルに表示する。 According to the image processing device of the present invention, when the first image in which the tone value is changed by the tone conversion processing on the input image is displayed on the liquid crystal panel on the lighting device side, the tone of the first image is displayed. The second image in which the gradation value of the input image is changed according to the value is displayed on the liquid crystal panel on the front side.
従って、階調変換処理により照明装置側の液晶パネルに表示される画像の階調値が変更された場合でも、良好な階調性を維持して画像を表示することが可能となる。 Therefore, even when the gradation value of the image displayed on the liquid crystal panel on the lighting device side is changed by the gradation conversion process, it is possible to display an image while maintaining good gradation.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下に例示する実施例によって限定されるものではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明に必須とは限らない。本明細書および図面に記載の内容は例示であって、本発明を制限するものと見なすべきではない。本発明の趣旨に基づき種々の変形(各実施例の有機的な組合せを含む)が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is determined by the scope of claims, and is not limited by the examples illustrated below. Further, not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the present invention. The contents described in this specification and drawings are illustrative and should not be construed as limiting the present invention. Various modifications (including organic combinations of the embodiments) are possible based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
(第1の実施例)
図1は、第1の実施例における表示装置100の機能ブロックを示すブロック図である。表示装置100は、画像入力部110、液晶パネル120、液晶パネル121、バックライト130、生成部140、生成部150、制御部160およびメモリ170を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating functional blocks of the
画像入力部110は、表示装置100に表示する入力画像を生成部140、および生成部150に出力する。入力画像は、複数の画素それぞれに対して、赤色(Red、R)、緑色(Green、G)、青色(Blue、B)それぞれの階調値を8ビットの情報で表わした画像データである。表示装置100内部の非図示の記憶部に保存された複数の画像からユーザにより選択された画像や、表示装置100の外部から入力された画像等である。
The
液晶パネル120および121は、それぞれ個別に透過率を制御可能な、複数の液晶素子を有する透過型の表示パネルである。液晶パネル120、121は、それぞれ入射された光を空間的に変調する変調装置である。
The
図2は、第1の実施例における液晶パネル120、液晶パネル121、およびバックライト130の位置を示す表示装置100の分解斜視図である。バックライト130の前面側に、液晶パネル121が配置される。液晶パネル121の前面側に、液晶パネル120が配置される。言い換えると、液晶パネル121は、バックライト130と液晶パネル120との間に配置されるとも言える。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
バックライト130から、液晶パネル121に照射された光は、液晶パネル121によって変調される。また、液晶パネル121により変調された光は、液晶パネル120によって更に変調される。液晶パネル120、121によって、光を変調することによって、画像の暗い領域においても液晶パネルの光のもれの影響を低減することが可能となる。
The light emitted from the
図3(a)は、液晶パネル120の画素の構成を示す概略図である。液晶パネル120は、水平方向に1920個、垂直方向に1080個の計1920×1080個のマトリクス状に配置された画素を備える。液晶パネル120の有する画素は上述の個数に限らず、m×n(m、nは任意の整数)であってもよい。また、液晶パネル120の各画素は、R、G、Bに対応した3つの副画素を有しており、副画素ごとに光の透過率を制御することが可能である。副画素は、それぞれ対応する色のカラーフィルターを備え、対応する色の光の透過率を制御する。液晶パネル120は、液晶パネル120に入力された画像のRGBの階調値に応じて、副画素ごとに光の透過率を制御する。
FIG. 3A is a schematic diagram illustrating the configuration of the pixels of the
図3(b)は、液晶パネル121の画素の構成を示す概略図である。液晶パネル121は、液晶パネル120と同様に、水平方向に1920個、垂直方向に1080個の計1920×1080個のマトリクス状に配置された画素を備える。液晶パネル120の有する画素は上述の個数に限らず、m×n(m、nは任意の整数)であってもよい。液晶パネル121の画素は、各画素ごとに光の透過率を制御することが可能である。液晶パネル121は、液晶パネル121に入力された画像に応じて、画素ごとに光の透過率を制御する。
FIG. 3B is a schematic diagram illustrating the configuration of the pixels of the
バックライト130は、光を発生させる光源と、光源から発生した光を液晶パネル121に照射させる光学ユニット、光源を制御する制御回路等を備える照明装置である。光源はLight−Emitting Diode(LED)光源や、レーザー光源、蛍光管等である。光源の発光量は、液晶パネル121に対して一律に制御される。なお、光源の発光量は、入力画像の階調値に応じて、バックライト130の複数の領域ごとに個別に制御することも可能である。バックライト130が液晶パネル121に照射した光は、液晶パネル121に照射される。
The
生成部140は、入力画像の階調を変換して表示画像Aを生成し、液晶パネル121と生成部150とに出力する。生成部140は、MaxRGB変換部141、スムージング処理部142を備える。MaxRGB変換部141は、入力画像の各画素のR、G、Bの階調値のうち、もっとも大きい階調値を当該画素の階調値とする。MaxRGB変換部141により、入力画像は各画素に対して1つの階調値を有する輝度画像に変換される。MAxRGB変換部141は、輝度画像をスムージング処理部142に出力する。
The
スムージング処理部142は、輝度画像に対してスムージング処理を施す。具体的には、はじめに、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした5×5画素の領域に含まれる複数の画素の階調値のうち、最大のものに置き換え、前処理画像を生成する。次に、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした5×5画素の領域に含まれる複数の画素の階調値の平均値に置き換え、表示画像Aを生成する。スムージング処理部142は、表示画像Aを生成部150と、液晶パネル121とに出力する。
The smoothing
なお、本実施例では参照領域を5×5画素の領域としたが、参照領域の大きさはこれに限らない。但し、前処理画像の生成と、表示画像Aの生成とにおいて、参照領域の大きさは同一であることが望ましい。 In this embodiment, the reference area is a 5 × 5 pixel area, but the size of the reference area is not limited to this. However, it is desirable that the size of the reference area is the same in the generation of the preprocessed image and the generation of the display image A.
生成部150は、表示画像Aと入力画像とに基づいて、表示画像Bを生成し、液晶パネル120に出力する。具体的には、入力画像の各画素のR,G,Bそれぞれの階調値に、当該画素に対応する表示画像Aの画素の階調値と表示画像Aが取り得る階調値の最大値との比を乗算して、当該画素に対応する表示画像Bの画素の階調値とする。式1は、入力画像のある画素の階調値(R0、G0、B0)と、対応する表示画像Bの画素の階調値(R1、G1、B1)との関係を示した式である。ここでKは、対応する表示画像Aの画素の階調値である。入力画像の階調値が8ビットで表現されることから、表示画像Aの画素の取り得る最大値は、255である。
The
制御部160は、表示装置100の各機能ブロックを制御する。本実施例において、制御部160はコンピュータである。メモリ170に記憶されたプログラムを実行することにより、表示装置100の各機能ブロックの動作を制御する。制御部160は、Central Processing Unit(CPU)もしくはMicro Processing Unit(MPU)である。記憶部は不揮発性の記憶媒体等である。
The
メモリ170は、各機能ブロックの制御のために、制御部160が実行することが可能なプログラムや、パラメータを記憶する記憶媒体である。メモリ170は、不揮発性の記憶媒体等、種類を問わない。
The
以下、第1の実施例の表示装置100の動作について、詳細に説明する。図4は、第1の実施例における入力画像180を示した模式図である。入力画像180は、領域181と領域182とを有する。領域181に含まれる各画素のR、G、Bの階調値は255であり、領域182に含まれる各画素のR、G、Bの階調値は20である。つまり入力画像180は、左右に、白画像を表示する領域181と灰画像を表示する領域182に分割されるともいえる。入力画像180は、画像入力部110から、生成部140と生成部150とに出力される。
Hereinafter, the operation of the
図5は、MaxRGB変換部141における輝度画像の生成処理を示した模式図である。図5(a)は、図4の領域Aを拡大して示した模式図である。領域Aは、水平方向に8個、垂直方向に5個の計8×5個の画素を有する。図中のXX直線が、領域181と領域182との境界となる。入力画像の各画素は、R、G、Bそれぞれに対して階調値が設定される。MaxRGB変換部141は、入力画像の各画素のR、G、Bの階調値のうち、最大の階調値を用いて、当該画素に対応する輝度画像の画素の階調値とする。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a luminance image generation process in the
図5(b)は、図4に示した入力画像180の領域Aに対応する輝度画像の領域を拡大して示した模式図である。輝度画像の各画素は、対応する入力画像の画素のR、G、Bの階調値のうち、最大の階調値である。MaxRGB変換部141は、輝度画像をスムージング処理部142に出力する。
FIG. 5B is a schematic diagram showing an enlarged region of the luminance image corresponding to the region A of the
図6は、スムージング処理部142における表示画像Aの生成処理を示した模式図である。図6(a)は、図4に示した入力画像180の領域Aに対応する前処理画像の領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部142は、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした5×5画素の参照領域に含まれる画素の階調値のうち、最大の階調値に変換し、前処理画像を生成する。階調値を変換した結果、図6(a)に示すように、領域182の画素のうち、領域181に近接した画素の階調値が、領域181の画素の階調値に変換される。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a display image A generation process in the smoothing
図6(b)は、図4に示した入力画像180の領域Aに対応する表示画像Aの領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部142は、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした5×5画素の参照領域に含まれる画素の階調値の平均値に変換し、表示画像Aを生成する。
FIG. 6B is a schematic diagram showing an enlarged region of the display image A corresponding to the region A of the
階調値を変換した結果、図6(b)に示すように、領域182の画素のうち、領域181に近接した領域に含まれる画素の階調値が高められる。言い換えると、領域182と領域181との階調値の段差が、なめらかに連続して変化するように、階調値が変換されるとも言える。スムージング処理部142は、生成された表示画像Aを、液晶パネル121と生成部150とに出力する。
As a result of converting the gradation values, as shown in FIG. 6B, the gradation values of the pixels included in the region close to the
生成部150は、表示画像Aを用いて、入力画像を変換して表示画像Bを生成する。生成部150は、入力画像の各画素の階調値を、対応する表示画像Aの画素の階調値と式1とに基づいて変換して表示画像Bを生成する。図7は、図4に示した入力画像180の領域Aに対応する表示画像Bの領域を拡大して示した模式図である。生成部150は、入力画像の各画素の階調値に対して、対応する表示画像Aの画素の階調値と表示画像Aの取り得る最大の階調値との比を乗算し、表示画像Bの各画素の階調値を決定する。生成部150は、表示画像Bを液晶パネル120に出力する。
The
液晶パネル120は表示画像Bに基づいて、液晶パネル120の各画素のR、G、Bそれぞれに対応する副画素の透過率を制御する。液晶パネル121は表示画像Aに基づいて、液晶パネル121の各画素の透過率を制御する。図8は、入力された階調値と、液晶パネル120、121の各副画素の透過率の関係を示す模式図である。透過率は、入力階調値の最大値(255)における透過率に対する比率として記述する。透過率は、入力階調値0でT0となり、入力階調値の増加に応じて線形に上昇する。T0は、液晶パネルの特性により決定される値である。第1の実施例においてT0は0.05であるとする。従って、入力階調値と透過率との関係は、(透過率)=255/(1−0.05)×(階調値)+0.05である。
Based on the display image B, the
図9(a)は、表示画像Aを液晶パネル121に表示し、表示画像Bを液晶パネル120に表示した際に各画素を通過する光の様子を示した模式図である。第1の実施例において、液晶パネル120の画素の各副画素の階調値は共通であるので、画素ごとに透過率を示す。バックライト130から照射された光は、図中の矢印で示すように、液晶パネル121の画素を通過し、さらに液晶パネル120の画素を通過して、液晶パネル120の前面のユーザに到達する。
FIG. 9A is a schematic diagram illustrating a state of light passing through each pixel when the display image A is displayed on the
領域181を正面から見た場合(P1)、バックライト130から照射された光は、矢印L1で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L1での透過率は、液晶パネル121側の透過率1.00と、液晶パネル120側の透過率1.00との乗算した値となり、1.00となる。
When the
また、領域182のうち領域181から離れた領域を正面から見た場合(P2)、バックライト130から照射された光は、矢印L2で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L2での透過率は、液晶パネル121側の透過率0.12と、液晶パネル120側の透過率1.00との乗算した値となり、0.12となる。
Further, when a region away from the
また、領域181のうち、領域181と領域182の境界近傍を斜めから見た場合(P4)、バックライト130から照射された光は、矢印L4で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L4での透過率は、液晶パネル121側の透過率0.89と、液晶パネル120側の透過率1.00との乗算した値となり、0.89となる。したがって、境界近傍の明るい画素を見る位置をP1からP4に変更した場合においても、ユーザが視認する輝度の変動が抑制される。
Further, when the vicinity of the boundary between the
領域182のうち領域181に近接する領域を正面から見た場合(P3)、バックライト130から照射された光は、矢印L3で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L3での透過率は、液晶パネル121側の透過率0.65と、液晶パネル120側の透過率0.17との乗算した値となり、0.11となる。したがって、領域182を正面から見た場合に、領域181との距離に依らず透過率が同等程度となる。
When a region close to the
図9(b)は、液晶パネル120の各画素の透過率を入力画像に基づいて制御した場合の、液晶パネル120、121それぞれの画素の透過率を示した比較図である。図9(b)において、領域181を正面から見た場合(P1)、および領域181のうち、領域181と領域182の境界近傍を斜めから見た場合(P4)、のユーザが視認する輝度は、図9(a)と同様であるので、説明を省略する。
FIG. 9B is a comparison diagram showing the transmittance of each pixel of the
領域182のうち領域181から離れた領域を正面から見た場合(P2)、バックライト130から照射された光は、矢印L12で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L2での透過率は、液晶パネル121側の透過率0.12と、液晶パネル120側の透過率0.12との乗算した値となり、0.01となる。
When a region of the
また、領域182のうち領域181に近接する領域を正面から見た場合(P3)、バックライト130から照射された光は、矢印L13で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L13での透過率は、液晶パネル121側の透過率0.65と、液晶パネル120側の透過率0.12との乗算した値となり、0.08となる。したがって、ユーザは同一の輝度が表示された領域182を正面から見ているにもかかわらず、領域181近傍で、輝度が変化しているように感じてしまう。
Further, when the area close to the
第1の実施例に記載の表示装置100によれば、入力画像にスムージング処理を施した画像をバックライト側の液晶パネルに表示し、バックライト側の液晶パネルに表示した画像に基づいて入力画像を変換した画像を、ユーザ側の液晶パネルに表示する。したがって、視線方向の変化による輝度変更を抑制しつつ、階調変換処理による階調性の変動を抑制し、良好な階調性を維持して入力画像に基づいた画像を表示することが可能となる。
According to the
なお、本実施例において、光を変調する手段をそれぞれ液晶パネルとしたが、透過型の表示パネルであれば液晶パネルに限らない。透過率を変更する手段として液晶素子ではなくMicro Electro Mechanical Systems(MEMS)シャッターを用いた透過型の表示パネルであってもよい。また、照明装置と、照明装置側の表示パネルとは、有機EL素子を用いた自発光側の表示パネルとすることも可能である。 In this embodiment, the means for modulating light is a liquid crystal panel, but the liquid crystal panel is not limited as long as it is a transmissive display panel. Instead of a liquid crystal element, a transmissive display panel using a Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) shutter may be used as means for changing the transmittance. In addition, the lighting device and the display panel on the lighting device side can be a self-luminous display panel using an organic EL element.
なお、本実施例において、スムージング処理部142は、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素中心とした参照範囲に含まれる画素の階調値の平均値に変換して表示画像Aを生成するとしたが、変換方法はこれに限られない。平均値でなく、二乗平均値を用いて表示画像Aを生成することも可能である。また、参照範囲に含まれる画素の階調値のうち最大の階調値(DMax)と、最小の階調値(Dmin)と、参照範囲に含まれる画素の階調値の平均値(Davg)を用いて、表示画像Aの画素の階調値を決定することも可能である。
In this embodiment, the smoothing
(第2の実施例)
図10は、第2の実施例における表示装置200の機能ブロックを示すブロック図である。第1の実施例と同名の機能ブロックは、生成部240を除いて同一の機能を発揮するため、説明を省略する。生成部240は、MaxRGB変換部241、スムージング処理部242、拡張処理部243、黒画素判定部244、および選択部245を備える。
(Second embodiment)
FIG. 10 is a block diagram illustrating functional blocks of the
MaxRGB変換部241は、第1の実施例との同名の機能ブロックと同様の処理を入力画像に施し、輝度画像を生成する。MaxRGB変換部241は、輝度画像をスムージング処理部242と、拡張処理部243とに出力する。スムージング処理部242は、第1の実施例との同名の機能ブロックと同様の処理を、輝度画像に対して施し、スムージング画像を生成する。スムージング処理部242は、スムージング画像を選択部245に出力する。
The
拡張処理部243は、MaxRGB変換部241から出力された輝度画像を取得し、拡張処理を施す。具体的には、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした3×3画素の参照範囲に含まれる画素の階調値のうち最大の階調値に変換し、拡張画像を生成する。言い換えると、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素に隣接する画素の階調値のうち最大の階調値に変換して、拡張画像を生成するとも言える。拡張処理部243は、拡張画像を選択部245に出力する。
The
黒画素判定部244は、入力画像の各画素が有するR、G、Bの副画素の階調値が全て0であるか否かを判定する。黒画素判定部244は、入力画像の各画素ごとに判定結果を記録し、判定画像を生成する。第2の実施例において、黒画素判定部244は、入力画像の画素が有するR、G、Bの副画素の階調値が全て0であった場合に当該画素に0を入力し、それ以外の場合には当該画素に1を入力する。黒画素判定部244は、判定画像を選択部245に出力する。
The black
なお、判定画像は、画像データでなくともよく、入力画像の各画素に対して、当該画素の副画素の階調値が全て0か否かを判定できる結果であればよい。例えば、入力画像の各画素のX座標、Y座標と、判定結果を記述したデータを用いることも可能である。 Note that the determination image may not be image data, and may be any result as long as it is possible to determine whether or not the gradation values of the sub-pixels of the pixel are all 0 for each pixel of the input image. For example, it is possible to use data describing the X coordinate and Y coordinate of each pixel of the input image and the determination result.
選択部245は、各画素ごとに、判定画像の画素値に応じて、スムージング画像と拡張画像とのうちいずれかを選択し、表示画像Aを生成する。具体的には、表示画像Aの各画素に対して、判定画像の画素値が1であった場合、選択部245は、スムージング画像の対応する画素の階調値を選択する。また、判定画像の画素値が0であった場合、選択部245は、拡張画像の対応する画素を選択する。そして、選択部245は、選択した画素の画素値を、表示画像Aの対応する画素の階調値とする。選択部245は生成した表示画像Aを液晶パネル121と生成部250とに出力する。
For each pixel, the
以下、第2の実施例の表示装置200の動作について、詳細に説明する。図11は、第2の実施例における入力画像280を示した模式図である。入力画像280は、XX直線を境界として、領域281と領域282とを有する。領域281に含まれる各画素のR、G、Bの階調値は255であり、かつ、領域282に含まれる各画素のR、G、Bの階調値は0である。つまり入力画像280は、左右に、白画像を表示する領域281と黒画像を表示する領域282に分割される。入力画像280は、画像入力部210から、生成部240と生成部250とに出力される。
Hereinafter, the operation of the
生成部240に入力された入力画像280は、MaxRGB変換部241と、黒画素判定部244とに入力される。MaxRGB変換部241は、入力画像280を輝度画像に変換する。MaxRGB変換部241は、第1の実施例と同様に、入力画像280の各画素が有するR、G、Bの副画素の階調値のうち、最大の階調値を輝度画像における当該画素の階調値に変換する。第2の実施例では、輝度画像は、領域281に含まれる画素の階調値がすべて255であり、かつ領域282に含まれる画素の階調値は全て0となる。MaxRGB変換部241は、輝度画像をスムージング処理部242と、拡張処理部243とに出力する。
The
スムージング処理部242は、第1の実施例と同様の変換処理を輝度画像に施してスムージング画像を生成する。図12(a)は、図11に示した入力画像280の領域Bに対応する前処理画像の領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部242は、輝度画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした5×5画素の参照領域に含まれる画素の階調値のうち、最大の階調値に変換し、前処理画像を生成する。階調値を変換した結果、図12(a)に示すように、領域282の画素のうち、領域281に近接した画素の階調値が、領域281の画素の階調値に変換される。
The smoothing
図12(b)は、図11に示した入力画像280の領域Bに対応するスムージング画像Aの領域を拡大して示した模式図である。スムージング処理部142は、前処理画像の各画素の階調値を、当該画素を中心とした5×5画素の参照領域に含まれる画素の階調値の平均値に変換し、スムージング画像を生成する。
FIG. 12B is a schematic diagram showing an enlarged region of the smoothing image A corresponding to the region B of the
階調値を変換した結果、図12(b)に示すように、領域282の画素のうち、領域281に近接した領域に含まれる画素の階調値が高められる。言い換えると、領域282と領域281との階調値の段差が、なめらかに連続して変化するように、階調値が変換されるとも言える。スムージング処理部242は、生成されたスムージング画像を、選択部245に出力する。
As a result of the conversion of the gradation value, as shown in FIG. 12B, the gradation value of the pixel included in the area close to the
拡張処理部243は、輝度画像の各画素の階調値を変換して、拡張画像を生成する。図13(a)は、図11に示した入力画像280の領域Bに対応する輝度画像の領域を拡大して示した模式図である。XX直線は領域281と領域282との境界である。図13(a)の斜線で示した注目画素に対して、拡張処理部243は、注目画素を中心とした3×3の参照領域に含まれる画素の階調値のうち、最大の階調値を、注目画素の階調値とするように変換する。拡張処理部243は、輝度画像の全ての画素に対して、上述の処理を施して、拡張画像を生成する。
The
図13(b)は、図11に示した入力画像280の領域Bに対応する拡張画像の領域を拡大して示した模式図である。拡張処理部243による階調変換処理によって、領域282の境界近傍の画素の階調値が高められる。拡張処理部243は、拡張画像を選択部245に出力する。拡張処理部243は、スムージング処理部242が5×5の範囲を参照範囲とすることに対して、3×3の範囲を参照範囲として、輝度画像に対して階調変換処理を施す点が異なる。
FIG. 13B is a schematic diagram illustrating an enlarged area of the extended image corresponding to the area B of the
黒画素判定部244は、入力画像280の各画素に対して、黒画素か否かを判定し、判定画像を生成する。黒画素判定部244は、入力画像の各画素が有するR、G、Bの副画素の階調値が全て0であるか否かを判定する。
The black
第2の実施例において、領域281に含まれる全ての副画素の階調値が255であることから、黒画素判定部244は、領域281に含まれる全ての画素に、対して黒画素でないことを意味する1を入力する。また、領域282に含まれる全ての副画素の階調値が0であることから、黒画素判定部244は、領域282に含まれる全ての画素に、黒画素であることを意味する0を入力する。黒画素判定部244は、判定画像を選択部245に出力する。
In the second embodiment, since the gradation value of all the sub-pixels included in the
選択部245は、判定画像に基づいて、各画素に対してスムージング画像もしくは拡張画像を選択し、対応する画素の階調値を当該画素の階調値とした表示画像A2を生成する。選択部245は、表示画像A2のある画素に対応する判定画像の画素の値が1である場合に、対応するスムージング画像の画素の階調値を表示画像A2のある画素の階調値とする。また、選択部245は、表示画像A2のある画素に対応する判定画像の画素の値が0である場合に、対応する拡張画像の画素の階調値を表示画像A2のある画素の階調値とする。
The
図14は、図11に示した入力画像280の領域Bに対応する表示画像A2の領域を拡大した模式図である。判定画像の領域281に含まれる画素の値がすべて1であることから、表示画像A2の領域281に含まれる画素に対して、スムージング画像の階調値が入力される。また、判定画像の領域282に含まれる画素の値がすべて1であることから、表示画像A2の領域282に含まれる画素に対して、拡張画像の階調値が入力される。選択部245は、表示画像A2を生成部250と、液晶パネル221とに出力する。
FIG. 14 is a schematic diagram in which a region of the display image A2 corresponding to the region B of the
生成部250は、入力画像280と、表示画像A2とを用いて、表示画像B2を生成して液晶パネル220に出力する。表示画像B2の生成方法は、第1の実施例と同様であることから、説明を省略する。
The
液晶パネル220は、表示画像B2に基づいて、液晶素子の透過率を制御する。また、液晶パネル221は、表示画像A2に基づいて、液晶素子の透過率を制御する。バックライト230から液晶パネル221に照射した光は、液晶パネル221で変調され、さらに液晶パネル220で変調される。
The
図15(a)は、第2の実施例の記述に基づいて液晶パネル220、221に画像を表示した際のそれぞれの画素の透過率を示した模式図である。液晶パネル220の画素はR、G、Bそれぞれに対応する副画素を有するが、第1の実施例と同様、同一の画素に含まれる副画素の階調値は共通であるので、画素ごとに透過率を示した。液晶パネル220、221の各画素における、階調値と透過率との関係は第1の実施例と同様である。バックライト230から照射された光は、図中の矢印で示すように、液晶パネル221の画素を通過し、さらに液晶パネル220の画素を通過して、液晶パネル220の前面のユーザに到達する。
FIG. 15A is a schematic diagram showing the transmittance of each pixel when an image is displayed on the
領域281を正面から見た場合(P1)、バックライト130から照射された光は、矢印L1で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L1での透過率は、液晶パネル121側の透過率1.00と、液晶パネル120側の透過率1.00との乗算した値となり、1.00となる。
When the
領域282のうち領域281から離れた領域を正面から見た場合(P2)、バックライト230から照射された光は、矢印L2で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L2での透過率は、液晶パネル221側の透過率0.05と、液晶パネル220側の透過率0.05との乗算した値となり、0.0025となる。したがって、液晶パネル220、221を重ねることで黒画像が表示される領域282の光の透過率が、液晶パネルを1枚通過した場合に比べて低減する。
When a region of the
また、領域281のうち、領域281と領域282の境界近傍を斜めから見た場合(P4)、バックライト230から照射された光は、矢印L4で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L4での透過率は、液晶パネル221側の透過率1.00と、液晶パネル120側の透過率1.00との乗算した値となり、1.00となる。したがって、境界近傍の明るい画素を見る位置をP1からP4に変更した場合においても、ユーザが視認する輝度の変動が抑制される。
Further, when the vicinity of the boundary between the
領域282のうち領域281に近接する領域を正面から見た場合(P3)、バックライト230から照射された光は、矢印L3で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L3での透過率は、液晶パネル221側の透過率0.05と、液晶パネル220側の透過率0.05との乗算した値となり、0.025となる。したがって、領域282の光の透過率が充分に低減され、良好な黒画像を表示することが可能となる。
When an area close to the
図15(b)は、液晶パネル221をスムージング画像に基づいて制御した場合の、液晶パネル220、221それぞれの画素の透過率を示した比較図である。図9(b)において、領域281を正面から見た場合(P1)、および領域282を正面から見た場合(P2)、それぞれのユーザが視認する輝度は、図15(a)と同様であるので、説明を省略する。
FIG. 15B is a comparison diagram showing the transmittance of each pixel of the
領域282のうち領域281に近接する領域を正面から見た場合(P3)、バックライト230から照射された光は、矢印L3で示される経路を通ってユーザに到達する。この場合、矢印L3での透過率は、液晶パネル221側の透過率0.65と、液晶パネル220側の透過率0.05との乗算した値となり、0.033となる。同様にして、領域282のうち領域281に近接した部分を、正面から見た場合、P3からP2の間で、液晶パネル220、221の透過率は画素ごとに変化する。したがって、ユーザは黒画像が表示された領域282を正面から見ているにもかかわらず、領域281との境界近傍で、輝度が変化しているように感じてしまう。言い換えると、領域282のうち、領域281に近接する領域に表示される黒画像に、輝度の高い黒浮きが発生してしまう。
When an area close to the
第2の実施例に記載の表示装置200によれば、バックライト側の液晶パネルに、スムージング処理等の階調変換処理を入力画像に施した画像を用いた場合に、ユーザ側の液晶パネルに表示する画像を、階調変換処理を施された画像を用いて生成する。したがって、視線方向の変化による輝度変更を抑制しつつ、階調変換処理による階調性の変動を抑制し、良好な階調性を維持して入力画像に基づいた画像を表示することが可能となる。
According to the
更に、黒画像が入力された領域に対して、階調変換に用いる参照範囲を低減することにより、明るい領域に隣接する黒画像の黒浮きを軽減することが可能となる。 Furthermore, by reducing the reference range used for tone conversion for the area where the black image is input, it is possible to reduce the black floating of the black image adjacent to the bright area.
(第3の実施例)
図16は、第2の実施例における表示装置300の機能ブロックを示すブロック図である。第1の実施例および第2の実施例と同名の機能ブロックは、生成部340を除いて同一の機能を発揮するため、説明を省略する。生成部340は、2値化変換部346、および拡張処理部343とを備える。
(Third embodiment)
FIG. 16 is a block diagram illustrating functional blocks of the
2値化変換部346は、入力画像を2値化処理し、2値化画像を拡張処理部243に出力する。2値化変換部346は、入力画像の各画素のR、G、Bそれぞれに対応する副画素の階調値が、全て所定の閾値以下である場合に、当該画素の階調値を0に変換する。また、2値化変換部346は、所定の閾値よりも大きい階調値の副画素を有する場合に、当該画素の階調値を255に変換する。2値化変換部346は、2値化画像を拡張処理部243に出力する。
The
拡張処理部343は、2値化画像に対して、拡張処理を施して表示画像A3を生成する。拡張処理は、第2の実施例と同様の処理であるので、説明を省略する。拡張処理部343は、表示画像A3を生成部350と液晶パネル321とに出力する。
The
第3の実施例によれば、図11に示した入力画像280が入力された場合に、第2の実施例で得られた表示画像A2と同様の表示画像A3をより簡便に得ることが可能となる。従って、黒画像が入力された領域に対して、階調変換に用いる参照範囲を低減することにより、明るい領域に隣接する黒画像の黒浮きを軽減することが可能となる。
According to the third embodiment, when the
また、図3に示した入力画像180が入力された場合、表示画像A3は全ての画素の階調値が255となる全白画像となる。この場合は、生成部350において生成される表示画像B3は、入力画像180と同様の画像となる。従って、領域181と領域182との境界に対してユーザが視線を傾けた場合でも、視線方向対して液晶パネル320の透過率が変化しないので、視線方向に対する依存する画素の輝度変動を抑制することができる。
When the
第3の実施例によれば、バックライト側の液晶パネルに、スムージング処理等の階調変換処理を入力画像に施した画像を用いた場合に、ユーザ側の液晶パネルに表示する画像を、階調変換処理を施された画像を用いて生成する。したがって、視線方向の変化による輝度変更を抑制しつつ、階調変換処理による階調性の変動を抑制し、良好な階調性を維持して入力画像に基づいた画像を表示することが可能となる。 According to the third embodiment, when an image obtained by performing gradation conversion processing such as smoothing processing on the input image is used for the backlight-side liquid crystal panel, the image displayed on the user-side liquid crystal panel is It is generated using an image that has been subjected to a tone conversion process. Therefore, it is possible to display an image based on the input image while suppressing a change in gradation due to a change in the line of sight, suppressing a variation in gradation due to the gradation conversion process, and maintaining a good gradation. Become.
更に、黒画像が入力された領域に対して、階調変換に用いる参照範囲を低減することにより、明るい領域に隣接する黒画像の黒浮きを軽減することが可能となる。 Furthermore, by reducing the reference range used for tone conversion for the area where the black image is input, it is possible to reduce the black floating of the black image adjacent to the bright area.
100 表示装置
180 入力画像
181、182 領域
140、150 生成部
120、121 液晶パネル
130 バックライト
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記第1画像の階調値を用いて、前記入力画像の階調値を変換する処理を施して、第2画像を生成する第2生成手段と、
光を照射する照明手段と、
前記第1画像に基づいて、前記照明手段から照射された光を変調する第1変調手段と、
前記第2画像に基づいて、前記第1変調手段で変調された光を更に変調する第2変調手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。 A process of increasing the gradation value of a pixel in a predetermined area adjacent to the first area among the second areas adjacent to the first area of the input image and having a gradation value lower than that of the first area is performed. First generating means for generating a first image;
Second generation means for generating a second image by performing a process of converting the gradation value of the input image using the gradation value of the first image;
Illumination means for irradiating light;
First modulation means for modulating light emitted from the illumination means based on the first image;
Second modulation means for further modulating the light modulated by the first modulation means based on the second image;
A display device comprising:
当該画素の階調値が低いほど、当該画素の階調変換に用いられる前記参照範囲は、小さくなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。 The first generation means converts the gradation value of the pixel using gradation values of a plurality of pixels included in a reference range including each pixel of the input image,
The display device according to claim 1, wherein the reference range used for gradation conversion of the pixel becomes smaller as the gradation value of the pixel is lower.
前記入力画像の各画素の階調値が0でない場合に、当該画素を中心とした前記第1参照範囲よりも広い第2参照範囲に含まれる画素の階調値を用いて、対応する前記第1画像の画素の階調値を変換することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。 When the gradation value of each pixel of the input image is 0, the first generation unit uses the gradation value of the pixel included in the first reference range centered on the pixel to Convert the tone value of one image pixel,
When the gradation value of each pixel of the input image is not 0, the gradation value of the pixel included in the second reference range that is wider than the first reference range centered on the pixel is used. The display device according to claim 1, wherein a gradation value of a pixel of one image is converted.
前記第1生成手段は、
前記入力画像の各画素の階調値に対して、前記第1参照範囲に含まれる画素の階調値を用いて階調変換処理を施す第1処理手段と、
前記入力画像の各画素の階調値に対して、前記第2参照範囲に含まれる画素の階調値を用いて階調変換処理を施す第2処理手段と、
前記判定手段により階調値が0であると判定された画素に対して、前記第1処理手段による階調変換処理の結果を、対応する前記第1画像の画素として選択し、
前記判定手段により階調値が0でないと判定された画素に対して、前記第2処理手段による階調変換処理の結果を、対応する前記第1画像の画素として選択する選択手段とを備えることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。 Determination means for determining whether or not the gradation value of each pixel of the input image is 0;
The first generation means includes
First processing means for performing a gradation conversion process on a gradation value of each pixel of the input image using a gradation value of a pixel included in the first reference range;
Second processing means for performing gradation conversion processing on the gradation value of each pixel of the input image using the gradation value of the pixel included in the second reference range;
For the pixel whose gradation value is determined to be 0 by the determination means, the result of the gradation conversion process by the first processing means is selected as the corresponding pixel of the first image,
Selecting means for selecting, as a corresponding pixel of the first image, a result of gradation conversion processing by the second processing means for a pixel for which the gradation value is determined not to be 0 by the determination means; The display device according to claim 5.
前記第1生成手段は、前記変換手段に変換された前記入力画像の画素の階調値を変換する処理を施すことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。 When the gradation value of each pixel of the input image is equal to or less than a predetermined threshold, the gradation value of the pixel is changed to 0, and the gradation value of each pixel of the input image is larger than the predetermined threshold A conversion means for changing the gradation value of the pixel to a predetermined value,
5. The display according to claim 1, wherein the first generation unit performs a process of converting a gradation value of a pixel of the input image converted by the conversion unit. apparatus.
前記第2変調手段は、前記複数の画素のそれぞれが有する赤色の副画素、緑色の副画素、および青色の副画素に対して、個別に光の透過率を設定することが可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の表示装置。 The first modulation means and the second modulation means have a plurality of pixels that can individually control the light transmittance,
The second modulation means can individually set light transmittance for the red subpixel, the green subpixel, and the blue subpixel of each of the plurality of pixels. The display device according to any one of claims 1 to 8, wherein the display device is characterized.
前記第1生成手段は、前記入力画像の各画素の階調値を、当該画素に含まれる副画素の階調値うち、もっとも大きい階調値に変換し、
前記変換された前記入力画像の画素の階調値を変換する処理を施すことを特徴とする請求項10に記載の表示装置。 The input image is an image having a gradation value corresponding to each sub-pixel,
The first generation means converts the gradation value of each pixel of the input image to the largest gradation value among the gradation values of the sub-pixels included in the pixel,
The display device according to claim 10, wherein a process of converting a gradation value of a pixel of the converted input image is performed.
前記第2変調手段は、液晶パネルであることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の表示装置。 The first modulation means is a liquid crystal panel;
The display device according to claim 1, wherein the second modulation unit is a liquid crystal panel.
前記入力画像の階調値と前記第1画像の階調値とを用いて、当該画素に対応する第2画像の画素の階調値を決定し、前記第2画像を生成する決定工程と、
照明手段から照射された光を変調する第1変調手段に前記第1画像を出力する第1出力工程と、
前記第1変調手段で変調された光を更に変調する第2変調手段に前記第2画像を出力する第2出力工程と
を備えることを特徴とする表示装置の制御方法。 A gradation conversion process is performed to increase the gradation value of a pixel in a region adjacent to the first region, out of the second region having a gradation value lower than that of the first region adjacent to the first region of the input image. A gradation conversion step of generating a first image;
Using the gradation value of the input image and the gradation value of the first image, determining a gradation value of a pixel of the second image corresponding to the pixel, and generating the second image;
A first output step of outputting the first image to a first modulation means for modulating light emitted from the illumination means;
A control method for a display device, comprising: a second output step of outputting the second image to a second modulation unit that further modulates the light modulated by the first modulation unit.
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