JP4216800B2

JP4216800B2 - 表示方法及び表示装置

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Publication number: JP4216800B2
Application number: JP2004374530A
Authority: JP
Inventors: 秀明橋本
Original assignee: Eizo Nanao Corp
Current assignee: Eizo Nanao Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2006184305A

Description

本発明は、画像信号に基づく画像を表示部に表示させる表示方法、及び該表示方法を適用した表示装置に関し、特に表示部に表示させる画像の輝度ムラを補正する表示方法及び表示装置に関する。

ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)モニタ、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)モニタ、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)モニタ、プロジェクタ等の表示装置の表示部（表示デバイス）は、その製造品質のバラツキで輝度ムラが生じてしまうという問題がある。例えばＬＣＤモニタの表示部である液晶パネルの場合、液晶層の厚みのバラツキ、駆動用トランジスタの動作特性のバラツキ及びバックライトの発光分布のバラツキを輝度ムラの原因として例示することができる。

従来、表示装置内部の画像処理回路において、輝度ムラの生じる箇所の階調を個別に調整する方法が提案されている。図８は、従来の表示装置に適用される画像処理方法を概念的に示す説明図である。図８（ａ）は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）から表示装置へ出力される画像信号を表示される画像のイメージとして示しており、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す画像信号を表示部から表示した場合に表示される画像のイメージを示している。また図８（ｃ）は、表示装置が備える画像処理回路にて行われる階調修正処理を画像のイメージとして示しており、図８（ｄ）は、図８（ｃ）に示す階調修正処理後の画像信号を表示される画像のイメージとして示している。パーソナルコンピュータから図８（ａ）に示すイメージの画像信号の入力を受け付けた表示装置が、階調修正処理を行わずに表示した画像が図８（ｂ）である。図８（ｂ）に示す様に、図８（ｂ）に向かって左上部及び右下部の領域に表示された画像は、他の領域に表示された画像より輝度が高くなっており、画面全体に輝度ムラが生じている。そこで表示装置では、図８（ａ）に示す入力された画像信号に対し、図８（ｃ）に示す階調修正処理を行う。図８（ｃ）に示す階調修正処理では、輝度が高くなる左上部及び右下部の領域に表示される画像に対してのみ、階調を下げる階調修正処理を行っている。図８（ｃ）に示す様に階調修正処理を行った画像信号に基づく画像を表示部に表示させると、表示部の輝度ムラと、階調修正処理による階調の修正とが相殺されて、図８（ｄ）に示す様に入力された図８（ａ）のイメージを再現する画像が表示部から表示されることになる。

次に階調の修正による輝度補正について説明する。図９は、入力階調と出力輝度との関係を示す階調特性図である。図９に示す階調特性図は、横軸に入力される画像信号の階調をとり、縦軸に表示部から表示される画像の輝度をとってその関係を実線にて示したガンマ曲線である。図９に示す様に入力階調と出力輝度との関係は、１：１ではないため、例えば輝度ムラにより輝度が１０％上昇した場合、単に階調を１０％低下させても所望の輝度とはならず、輝度ムラを解消することはできない。そこで入力階調と出力輝度との関係を示す下記の式ａのガンマ曲線式を用いて輝度ムラを補正するための階調値を算出する。

式ａ中のγは、表示部固有の定数で、例えばＬＣＤモニタは、γ＝２．２となるように設計されている。式ａを変形することにより、輝度値を補正するための階調値を導出する下記の式ｂが導出される。そして式ｂを用いて階調修正処理を行うことにより、輝度ムラを補正することが可能となる。

なお表示部に表示される画像の輝度ムラを補正する技術としては、例えば下記の特許文献１に開示されている。
特開平３−１８８２２号公報

しかしながら従来の数式を用いて輝度ムラを補正するための階調値を算出する処理の場合、式ｂに示す程度の簡単な数式に基づいて階調値を算出することは容易であるが、複雑な数式を用いる場合、階調値の算出に要する計算負荷が大きくなるという問題がある。

階調値を算出する複雑な数式の例として、医療用ＬＣＤモニタに適用される階調特性を示すＤＩＣＯＭ(Digital Imaging and COmmunications in Medicine)曲線を示す数式がある。ＤＩＣＯＭ曲線とは、医療用画像機器用の規格で、人間が識別可能な輝度差である０．０５(cd/m²)を考慮して導出された曲線であり、ＤＩＣＯＭ曲線式として以下の式ｃにより示される。

なお式ｃ中、ｊとして示したＪＮＤＩＮＤＥＸとは、上述した人間が識別可能な輝度差としてＤＩＣＯＭにて定義された値であり、輝度値から下記の式ｄにて算出される。

そして式ｃ及び式ｄとして示した数式を医療用モニタに適用する場合、最大輝度Ｌmax 及び最小輝度Ｌmin からＪＮＤＩＮＤＥＸの最大値及び最小値を算出し、入力信号の解像度、即ち階調値に等分して割り当てた数式が下記の式ｅである。

式ｃ、式ｄ及び式ｅを用いて示した様にＤＩＣＯＭ曲線から導出される数式は、ガンマ曲線から導出される数式と比べて複雑となるため、従来の数式を用いて輝度ムラを補正するための階調値を算出する処理では、計算負荷が大きくなるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、輝度値の補正に用いる、修正した階調値に関する値を記録手段に記録し、記録している値を用いて修正した階調値を算出することにより、計算負荷を軽減することが可能であり、しかも表示部の表示画面を複数の領域に区分した各画面領域について、階調値に基づき表示される表示画像を測定して得られた輝度値に関する値を予め記録しておき、記録している値を用いて画面領域毎の修正した階調値を算出することにより、輝度ムラに対して表示部の特性に応じた修正した階調値を算出することが可能な表示方法、及び該表示方法を適用した表示装置の提供を主たる目的とする。

さらに本発明は、補正する輝度値の目標となる値を、使用者が任意に設定することにより、使用者の使用環境に対応した輝度の画像を表示し、しかも表示部の経年変化にも対応することが可能な表示装置等の提供を他の目的とする。

また輝度ムラの分布は、表示部の温度分布によって変化することが知られている。表示部の姿勢を変えることのできる表示装置が存在するが、表示部の姿勢によって温度分布が変化し、輝度ムラ分布も変化するという問題がある。そこで本発明は、表示部の姿勢に応じて用いる記録手段を選択することにより、姿勢の変化に関わらず輝度ムラを補正することが可能な表示装置等の提供を更に他の目的とする。

そして本発明は、表示部の温度及び起動からの経過時間に基づいて修正した階調値を算出することにより、温度変化及び時間経過に関わらず輝度ムラを補正することが可能な表示装置等の提供を更に他の目的とする。

第１発明に係る表示方法は、入力された画像信号の階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させる表示装置を用いた表示方法において、前記表示装置は、表示部の表示画面を複数の領域に区分した各画面領域について、階調値に基づき表示される表示画像の輝度値に関する値を夫々記録している第１記録手段から、各画面領域の輝度値に関する値を抽出し、輝度値に対する所定率の補正に用いる、階調値の修正に関する値を記録する第２記録手段から、修正に関する値を抽出し、入力を受け付けた各画面領域の画像信号の階調値、第１記録手段から抽出した各画面領域の輝度値に関する値、及び第２記録手段から抽出した修正に関する値に基づいて、補正した輝度値の表示画像を各画面領域の表示部に表示させる、修正した階調値を画面領域について算出し、各画面領域について、修正した階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させるようにしてあり、前記第１記録手段に記録されている表示画像の輝度値に関する値は、各画面領域についての階調値に対応する輝度値に関する値として、階調値に基づき表示される各画面領域の輝度値の中の最大値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された所定の画面領域の輝度値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された目標輝度値及び測定された輝度値の比に基づく値、並びに測定により得られた輝度値のいずれかであり、前記第２記録手段に記録されている階調値の修正に関する値は、表示画像の輝度値を所定率分補正するために階調値の修正に要する修正係数、又は任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差から、所定輝度の補正量を階調補正量に変換する修正係数であることを特徴とする。

第２発明に係る表示装置は、入力された画像信号の階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させる表示装置において、表示部の表示画面を複数の領域に区分した各画面領域について、階調値に基づき表示される表示画像の輝度値に関する値を夫々記録する第１記録手段と、輝度値に対する所定率の補正に用いる、階調値の修正に関する値を記録する第２記録手段と、入力を受け付けた各画面領域の画像信号の階調値、第１記録手段に記録されている各画面領域の輝度値に関する値、及び第２記録手段に記録されている修正に関する値に基づいて、補正した輝度値の表示画像を各画面領域の表示部に表示させる、修正した階調値を各画面領域について算出する算出手段と、各画面領域について、修正した階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させる手段とを備え、前記第１記録手段は、各画面領域についての階調値に対応する輝度値に関する値として、階調値に基づき表示される各画面領域の輝度値の中の最大値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された所定の画面領域の輝度値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された目標輝度値及び測定された輝度値の比に基づく値、並びに測定により得られた輝度値のいずれかを記録してあり、前記第２記録手段は、階調値に対応付けて、表示画像の輝度値を所定率分補正するための階調値の修正に要する修正係数、又は任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差から、所定輝度の補正量を階調補正量に変換する修正係数を記録してあることを特徴とする。

第３発明に係る表示装置は、第２発明において、異なる階調値に対応付けられた複数の第１記録手段と、入力を受け付けた階調値に基づいて、前記算出手段による算出に用いる第１記録手段を選択する手段とを更に備えることを特徴とする。

第４発明に係る表示装置は、第３発明において、入力を受け付けた画像信号の階調値に対応する第１記録手段の有無を判定する手段と、対応する第１記録手段が無いと判定した場合に、受け付けた階調値に対応する表示画像の輝度値に関する値を、他の階調値に対応する第１記録手段に記録されている輝度値に関する値から算出する手段とを更に備えることを特徴とする。

第５発明に係る表示装置は、第２発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記算出手段は、入力を受け付けた階調値に対し、第１記録手段に記録されている輝度に関する値及び第２記録手段に記録されている修正に関する値を用いた数式による演算を行うことにより、目標値として予め設定されている輝度値の画像を表示させるべく、各画面領域の修正した階調値を算出するように構成していることを特徴とする。

第６発明に係る表示装置は、第５発明において、輝度値の目標値の入力を受け付ける手段を更に備えることを特徴とする。

第７発明に係る表示装置は、第２発明乃至第６発明のいずれかにおいて、前記表示部の姿勢に対応付けた複数の第１記録手段と、前記表示部の姿勢を検出する手段と、検出した姿勢に基づいて、第１記録手段を選択する手段とを備え、前記算出手段は、選択した第１記録手段に基づいて算出するように構成してあることを特徴とする。

第８発明に係る表示装置は、第２発明乃至第７発明のいずれかにおいて、前記表示部に関する温度を検出する手段を更に備え、前記算出手段は、検出した温度に基づいて、修正した階調値を算出するように構成してあることを特徴とする。

第９発明に係る表示装置は、第２発明乃至第８発明のいずれかにおいて、起動からの経過時間を計時する手段を更に備え、前記算出手段は、計時した経過時間に基づいて、修正した階調値を算出するように構成してあることを特徴とする。

第１発明乃至第５発明では、ＬＣＤモニタ等の表示装置が備えるＬＣＤパネル等の表示部の各画面領域について、特定の階調に対して出力される画像を測定して得られた輝度値に関する値を記録する第１記録手段を用いることにより、入力される階調値に対して実際に出力される画像の輝度の測定値に基づき、画面領域毎の輝度補正を行うことができるので、画像出力時の輝度ムラを補正することが可能である。しかも輝度値を所定率分補正するための階調値に関する修正係数を記録する第２記録手段を用いることにより、輝度値と階調値との関係がどのような関係であろうと複雑な数式を用いることなく修正した階調値を算出することができるので、例えばＤＩＣＯＭ等の複雑な階調特性を示す表示装置に対しても計算負荷を増大することなく対応することが可能となる。

第６発明では、使用者が目標値を任意に設定することにより、使用者の使用環境に対応した輝度の画像を出力することが可能であり、しかも表示部の経年変化にも目標値の変更で容易に対応することが可能である。

第７発明では、例えばジャイロセンサを用いて表示部の設置角度等の姿勢を検出し、検出した姿勢に応じて第１記録手段を選択することにより、表示部の姿勢に応じて変化する輝度ムラに容易に対応することが可能である。

第８発明では、検出した温度に応じた係数を、算出した修正後の階調値に乗じることにより、表示部の温度に応じて変化する輝度ムラに対応することが可能である。

第９発明では、起動からの経過時間に応じた係数を、算出した修正後の階調値に乗じることにより、起動からの経過時間に応じて変化する輝度ムラに対応することが可能である。

本発明に係る表示方法及び表示装置は、表示部の表示画面を複数の領域に区分した各画面領域について、例えば階調値に基づき表示される表示画像を測定した各輝度値の中の最大値が「１」等の基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値を記録する第１記録手段と、階調値に対応付けて、表示画像の輝度値を所定率分補正するために階調値の修正に要する修正係数を記録する第２記録手段とを用い、入力を受け付けた各画面領域の画像信号の階調値、第１記録手段に記録されている正規化された輝度値、及び第２記録手段に記録されている修正係数を用いた所定の数式により、修正した階調値を各画面領域について算出し、算出した修正した階調値に基づいて画像を表示部に表示させる。

第１記録手段を用いることにより、入力される階調値に対して実際に出力される画像の輝度の測定値に基づき、画面領域毎の輝度補正を行うことができるので、画像出力時の輝度ムラを補正することが可能である等、優れた効果を奏する。

第２記録手段を用いることにより、輝度値と階調値との関係がどのような関係であろうと複雑な数式を用いることなく修正した階調値を算出することができるので、例えばＤＩＣＯＭ等の複雑な階調特性を示す表示装置に対しても計算負荷を増大することなく対応することが可能となる等、優れた効果を奏する。

また本発明では、使用者が目標値を任意に設定することにより、使用者の使用環境に対応した輝度の画像を出力することが可能であり、しかも表示部の経年変化にも目標値の変更で容易に対応することが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本発明では、例えばジャイロセンサを用いて表示部の設置角度等の姿勢を検出し、検出した姿勢に応じて第１記録手段を選択することにより、表示部の姿勢に応じて変化する輝度ムラに容易に対応することが可能である等、優れた効果を奏する。

そして本発明では、表示部の近傍の温度又は起動からの経過時間に応じて決定される計数を算出した修正した階調値に乗じることにより、表示部の温度変化及び起動からの経過時間に応じて変化する輝度ムラに対応することが可能である等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の表示装置の外観を示す斜視図である。図１中１は、ＬＣＤモニタ等の表示装置であり、表示装置１は、パーソナルコンピュータ等の処理装置２に接続されており、処理装置２から出力される画像信号の入力を受け付け、受け付けた画像信号の階調値に基づく輝度値の表示画像を液晶パネル等の表示部１０に表示させる。なお表示装置１としては、ＬＣＤモニタに限らず、ＣＲＴモニタ、ＰＤＰモニタ、プロジェクタ等の装置を用いてもよく、また処理装置２としては、パーソナルコンピュータに限らず、テレビ用チューナ、ＤＶＤプレーヤ、ゲーム機等の装置を用いてもよい。

図１に示す様に表示装置１は、例えば机上に載置するための台座体１ａと、長方形状の表示部１０を有する表示体１ｂとを備えている。表示体１ｂは、台座体１ａに回動自在に枢支されており、図１（ａ）に示す様に表示部１０の長辺が水平になるように設置しても、また図１（ｂ）に示す様に長辺が垂直になるように設置してもよい。

図２は、本発明の表示装置１の構成を示すブロック図である。表示装置１は、処理装置２から画像信号の入力を受け付ける入力部１１、及び入力部１１から受け付けた画像信号に対する変換処理等の処理を実行し、変換処理後の画像信号を出力する画像コントローラ等の画像処理部１２を備えており、画像処理部１２から出力された画像信号は、表示部１０から表示画像として出力される。表示装置１が処理装置２から入力を受け付ける画像信号とは、画像を構成する複数の画素の夫々について、輝度を０〜２５５の２５６段階の離散値に分級して示す階調値を示したデータであり、階調値に基づく輝度値の画素を表示部１０に表示させることにより、使用者は画素の集合体である表示画像を視認することができる。

さらに表示装置１は、表示部１０の姿勢を検出するジャイロセンサ等の姿勢検出部１３、表示部１０の温度を検出する温度計等の温度検出部１４、表示装置１の起動からの経過時間を計時するタイマ等の計時部１５、使用者の操作の入力を受け付ける押釦等の操作入力部１６を備えている。姿勢検出部１３が検出する姿勢とは、例えば台座体１ａと表示体１ｂとの角度であり、姿勢検出部１３により、図１（ａ）に示す様に表示部１０の長辺が水平であるか、図１（ｂ）に示す様に表示部１０の長辺が垂直であるかを検出し、検出した姿勢を姿勢信号として画像処理部１２へ出力する。なお姿勢検出部１３としては、ジャイロセンサに限るものではなく、表示部１０の設置角度を検出することができるのであれば、例えば電気的センサ、機械的センサ等の他のセンサであっても良い。温度検出部１４は、表示部１０の裏面又はその近傍に配設され、検出した温度を示す温度信号を画像処理部１２へ出力する。計時部１５は、起動からの経過時間を計時し、計時した時間を示す時間信号を画像処理部１２へ出力する。操作入力部１６は、ＯＳＤ(On Screen Display) 等の機能と併用することにより、表示部１０に表示される画像の輝度の目標値等の様々な設定の入力を受け付ける。

画像処理部１２は、画像処理部１２全体を制御するＭＰＵ(Micro Processor Unit)等の制御手段１２０と、入力部１１が受け付けた画像信号の入力を受け付ける画像信号入力手段１２１と、画像信号入力手段１２１にて入力を受け付けた画像信号を一時的に記録し、記録した画像信号に対する変換処理を行う画像信号変換手段１２２と、画像信号変換手段１２２にて変換された画像信号を表示部１０へ出力する画像信号出力手段１２３とを備えている。なお入力部１１から受け付けた画像信号がアナログ信号である場合には、画像信号入力手段１２１にてアナログ／デジタル変換を行い、画像信号出力手段１２３にてデジタル／アナログ変換が行われる。

さらに画像処理部１２は、画像信号の変換に要する各種演算処理を実行する演算手段１２４と、演算手段１２４の演算時に使用する各種データを記録する揮発性メモリ、不揮発性メモリ等の記録手段１２５とを備えており、画像信号変換手段１２２に記録された画像信号は、演算手段１２４の演算結果に基づいて変換処理がなされる。なお記録手段１２５の記録領域には、後述する画像処理に要する第１テーブル（第１記録手段）１２５ａ、第２テーブル（第２記録手段）１２５ｂ等の各種テーブル及びデータが予め記録されている。なおここでは第１テーブル１２５ａ及び第２テーブル１２５ｂとの表現を用いているが、本発明の無数にある記録形式の一例として表現しているだけであり、記録される各種情報は必ずしもテーブル形式で記録する必要なく、表示装置１に係るハードウェア、ソフトウェア、目的及びその他の要因に応じて適宜設計されるものである。

本発明の表示装置１は、表示部１０に表示される表示画面を複数の領域に区分し、画面領域毎に表示画像の輝度を調整することにより、輝度ムラを解消する。ここでいう輝度ムラとは、表示部１０の各画面領域に同じ階調値の画像を表示させた時に表示される各画面領域間の輝度の差を示す。従って輝度ムラについては、表示部１０に表示される各画面領域の輝度を、測定器を用いて事前に測定しておくことで把握することができる。

図３は、輝度ムラの測定例を概念的に示す斜視図である。図３に示す表示装置１の表示部１０には、全面に特定の階調の画像が表示されており、表示されている画像の輝度を測定器３により測定する。図３に示す例では、表示部１０の画面は縦３列×横３列の９個の画面領域に区分されており、測定器３では、各画面領域についての輝度を測定する。

図４は、本発明の表示装置１に記録されている第１テーブル１２５ａの記録内容の一例を概念的に示す図表である。第１テーブル１２５ａは、図３に示す様に測定器３を用いて測定した輝度に基づき作成されるテーブルであり、各画面領域について、階調値に基づき表示される各画面領域の輝度値に関する値を記録している。図４（ａ）は、第１テーブル１２５ａに記録する正規化した値を求めるために必要な各画面領域について測定した輝度値を示している。図４（ａ）に示す様に同じ階調値に基づく画像を表示した時であっても、表示された画像の輝度の測定値は、４８０〜３３６（ｃｄ／ｍ² ）のバラツキをもって分布している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した輝度の測定値を正規化した値であり、第１テーブル１２５ａの記録内容の一例を示している。測定値を正規化した値とは、各画面領域の夫々の測定値の中で最大値をとる測定値が「１．００」等の基準値となるように測定値を変換した値である。図４に示す例では、図４（ａ）に示した測定値の中で最大値をとる測定値は、中央の画面領域の輝度４８０（ｃｄ／ｍ²）であるので、各画面領域の測定値を４８０にて除することにより、図４（ｂ）に示す正規化した値を求めることができる。なお第１テーブル１２５ａは、階調値毎に、また表示部１０の姿勢毎に複数記録されており、入力された画像信号が示す階調値及び姿勢に応じて、使用する第１テーブル１２５ａが適宜選択される。ただし全ての階調値に対応する第１テーブル１２５ａを記録しておく必要はなく、例えば階調値が０，１０，２０，…というように１０おきの階調値に対応する第１テーブル１２５ａのみを記録しておく様にしても良く、その場合、第１テーブル１２５ａが対応していない階調値を受け付けた場合、他の階調値に対応する第１テーブル１２５ａに示された輝度値に関する値を加重平均して、受け付けた階調値に対応する値を算出する。なお図４（ａ）に示す測定値を第１テーブル１２５ａに記録する様にしても良い。また図４では、表示部１０の画面を９個の画面領域に区分する形態を示したが、本発明はこれに限らず、９以外の数、例えば１０以上の多数の画面領域に区分することも可能であり、更には画素毎に区分することも可能である。そして区分する画面領域の数が多い程、高精度の輝度ムラ補正が可能となる。

図５は、本発明の表示装置１に記録されている第２テーブル１２５ｂの記録内容の一例を概念的に示す図表である。第２テーブル１２５ｂは、階調値に対応付けて、表示画像の輝度値を所定率分補正するために階調値の修正に要する修正係数LUT_vin を記録するテーブル(Look Up Table) である。図５に例示した第２テーブル１２５ｂは、修正係数LUT_vin として、任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差を算出し、算出した階調差に基づき求められる修正係数を記録しているテーブルであり、入力階調、修正係数が対応付けて記録されている。入力階調とは、処理装置２から入力される画像信号の階調に対応しており、０〜２５５の２５６段階の離散値である。擬似階調とは、後述する修正係数の算出誤差をなくすため、入力階調の１階調を４階調に細分化した値である。理論輝度とは、階調値と輝度値との関係を示すガンマ曲線式、ＤＩＣＯＭ曲線式等の式を用いて擬似階調の値から算出される計算上の輝度値であり、予め算出された結果が第２テーブル１２５ｂに記録されている。修正係数は、ある入力階調における輝度を所定率分補正するために階調値の修正に要する係数である。なお経験上、輝度ムラは１０％前後で分布するため、輝度を１０％低下させる補正を行う第２テーブル１２５ｂのみを記録しておく様にしても良いが、更に精度を高めるのであれば輝度を補正する率に応じて複数記録しておき、補正する率に応じて、使用する第２テーブル１２５ｂを適宜選択する様にしても良い。例えば輝度を５％低下させる補正を行う第２テーブル１２５ｂ、１０％低下させる第２テーブル１２５ｂ及び２０％低下させる第２テーブル１２５ｂを予め記録しておき、５％、１０％及び２０％以外の率の補正を行う場合、夫々の第２テーブル１２５ｂに記録されている値を加重平均して補間する。

階調差に基づく修正係数の求め方について具体的に説明する。階調差に基づく修正係数は、任意の入力階調における輝度が所定割合低下する時の階調差を修正係数とする。即ち入力階調から所定輝度低下する階調を減じることにより求められる。但し０〜２５５の数値を用いて所定輝度低下した階調を算出する場合、誤差が大きくなる場合が考えられる。そこで擬似階調を用いて精度を向上させる。図５に例示した第２テーブル１２５ｂは、輝度を１０％低下させる補正を行う場合の数値を示したものであり、例えば入力階調が２５５である時の修正係数は、下記の式１にて求められる。

修正係数LUT_vin(255) ＝（１０２３−１００４）／４≒４．７５ …式１

式１において、１０２３とは、入力階調２５５に対応する擬似階調を示している。１００４とは、入力階調２５５に対応する理論輝度４７９．８６（ｃｄ／ｍ² ）が１０％低下した場合の理論輝度４３２．２３（ｃｄ／ｍ²）に対応する擬似階調を示している。そして擬似階調の差を、４で割ることにより、細分化されていない２５６段階の入力階調に対する修正係数である４．７５を求めることができる。なお図５中の矢印は、理論輝度を１０％低下させる場合の入力階調に対応する理論輝度、修正係数及び補正後の理論輝度の関係を示したものである。例えば入力階調に対応する理論輝度が４６９．８３（ｃｄ／ｍ²）である場合、修正係数は、５．００であり、補正後の理論輝度は、４２３．０１（ｃｄ／ｍ² ）となる。

次に本発明の表示装置１の処理について説明する。図６は、本発明の表示装置１にて実行される画像処理を示すフローチャートである。表示装置１が備える画像処理部１２では、制御手段１２０の制御により、画像信号入力手段１２１にて画像信号の入力を受け付け（ステップＳ１）、画像信号として受け付けた各画面領域に含まれる画素毎の階調値を判別し（ステップＳ２）、判別した階調値に対応する第１テーブル１２５ａの有無を判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、階調値に対応する第１テーブル１２５ａが有ると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）表示装置１が備える画像処理部１２では、制御手段１２０の制御により、ステップＳ２にて判別した階調値、及び姿勢検出部１３から受け付けている姿勢信号が示す姿勢に基づいて、第１テーブル１２５ａを選択し（ステップＳ４）、選択した第１テーブル１２５ａに記録されている各画面領域について輝度値を正規化した値を読み取り（ステップＳ５）、判別した階調値に対応する修正係数を第２テーブル１２５ｂから読み取る（ステップＳ６）。

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、制御手段１２０の制御により、各画面領域の階調値、各画面領域について輝度値を正規化した値、及び階調値に対応する修正係数に基づいて、下記の式２による演算を行うことにより、各画面領域の修正した夫々の階調値を算出する（ステップＳ７）。

各画面領域の修正した夫々の階調値
＝階調値−［｛基準値−（Tgt ／Bu_Para ）｝／補正する所定率］×LUT_vin …式２
但し、 Tgt ：予め設定されている正規化された輝度値の目標値
Bu_Para ：正規化した測定値
LUT_vin ：階調値に対応する修正係数

式２において、｛基準値−（Tgt ／Bu_Para ）｝とは、輝度の補正量であり、基準値である１から目標値、例えば０．８を正規化した測定値Bu_Para にて除した値を減じることにより求められる。目標値は、使用者が操作入力部１６から適宜設定することが可能である。従って例えば経年変化により表示部１０の特性が変化したとしても、操作入力部１６から目標値を再設定することにより、特性変化後の輝度を所望の輝度に変更することができる。正規化した測定値Bu_Para は、第１テーブル１２５ａから抽出した値である。

補正する所定率とは、輝度値を補正する所定率、即ち輝度低下率であり、例えば１０％輝度値を低下させる補正を行う場合、輝度値を補正する所定率は０．１となる。また５％輝度を低下させる場合は、０．０５となり、２０％輝度を低下させる場合は、０．２となる。LUT_vin とは、第２テーブル１２５ｂから抽出した修正係数である。式２に対し具体的な数値として、基準値に１、輝度値の目標値Tgt に０．８、第１テーブル１２５ａから抽出した正規化した測定値Bu_Paraに０．９、輝度値を補正する所定率に０．１、及び階調値に対応する修正係数LUT_vin に５．７５を代入し、修正した階調値を算出した例が下記の式３である。

修正した階調値＝２５３−［｛１−（０．８／０．９）｝／０．１］×５．７５
≒２４６．６７ …式３

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、制御手段１２０の制御により、算出した各画面領域の画素について修正した夫々の階調値を、出力に係る階調値とする画像信号を画像信号出力手段１２３から表示部１０へ出力し、表示部１０では、受け付けた画像信号に基づく階調値、即ち各画面領域の画素について修正した夫々の階調値に基づく輝度の表示画像を、各画面領域で表示する（ステップＳ７）。

ステップＳ３において、ステップＳ２にて判別した階調値に対応する第１テーブル１２５ａが無いと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、所定の条件、例えば当該階調値の前後の階調値に対応する複数の第１テーブル１２５ａを選択し（ステップＳ９）、選択した複数の第１テーブル１２５ａに記録されている各画面領域について輝度値を正規化した値を夫々読み取り（ステップＳ１０）、読み取った値から、ステップＳ５における各画面領域について輝度値を正規化した値に相当する代替値を算出し（ステップＳ１１）、ステップＳ６へ進み、以降の処理を実行する。例えば階調値が０，１０，２０，…というように１０おきの階調値に対応する第１テーブル１２５ａのみを記録していた場合で、第１テーブル１２５ａが対応していない２４３等の階調値を受け付けた場合、その前後の階調値である２４０及び２５０に対応する第１テーブル１２５ａに示された輝度値に関する値を読み取り、加重平均することにより、判別した階調値に対応する輝度値を正規化した値の代替値を算出する。

なお表示装置１が備える画像処理部１２では、温度検出部１４から温度信号の入力を受け付けている場合及び／又は計時部１５から時間信号の入力を受け付けている場合、温度信号が示す温度及び／又は時間信号が示す経過時間に対応付けて予め記録手段１２５に記録している重み係数を用いて修正した階調値を補正する。具体的には、式２を下記の式４に変換して用いる。なお温度及び／又は計時時間を修正した階調値に換算する関数を用いて重み係数を求める様にしても良い。

各画面領域の修正した夫々の階調値
＝階調値−［｛基準値−（Tgt ／Bu_Para ）｝／補正する所定率］×LUT_vin×重み係数 …式４

上述した処理は、図１に例示した表示装置１の画像処理部１２内の各種ハードウェア及びソフトウェアが協同して、適宜処理を分担して実行されるが、パーソナルコンピュータ等の処理装置を接続し、接続した処理装置とも協同して実行する様にしても良い。

前記実施の形態では、図４を用いて説明した様に、第１記録手段（第１テーブル）には、階調値に基づき表示される各画面領域の輝度値に関する値として、階調値に基づき表示される各画面領域の輝度値の中の最大値が基準値となる様に、夫々の輝度値を正規化した値を記録する形態を示したが、本発明はこれに限らず、適宜輝度値に関する値を設定することが可能である。例えば輝度値の中の最大値を基準値とするのではなく、中央の画面領域の輝度値が基準値となる様に、夫々の輝度値の値を正規化した値を記録する様にしても良い。また例えば操作入力部から受け付けた輝度値の目標値と測定した輝度値との比率に基づく値、具体的には、（１−輝度値の目標値／測定した輝度値）等の数式にて示される値を記録する様にしても良い。更には測定した輝度値そのものを記録する等、適宜設定することが可能である。

また前記実施の形態では、図５を用いて説明したように、第２記録手段（第２テーブル）には、修正係数として、任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差を算出し、算出した階調差に基づき求められる修正係数を記録する形態を示したが、本発明は、これに限らず、修正係数を求める方法を適宜設定することが可能である。例えば階調特性より、任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差から、所定輝度の補正量を階調補正量に変換する修正係数を算出し、記録する等、様々な修正係数を定義することが可能である。

以下に、任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差から、所定輝度の補正量を階調補正量に変換する修正係数（以下、輝度階調変換係数という）を求める方法を説明する。図７は、本発明の表示装置に記録されている第２テーブルの記録内容の一例を概念的に示す図表である。図７に例示した第２テーブルは、修正係数LUT_vin として、任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差から、所定輝度の補正量を階調補正量に変換する修正係数を記録しているテーブルであり、入力階調、擬似階調、理論輝度及び修正係数が対応付けて記録されている。図７に示す輝度階調変換係数の求め方について具体的に説明する。図７に示す修正係数（輝度階調変換係数）LUT_vin は、下記の式５にて求められる。

修正係数LUT_vin
＝（１−低下階調／入力階調）／（１−低下階調に係る輝度／入力階調に係る輝度） …式５

式５において、入力階調とは、入力を受け付けた信号の階調値であり、入力階調に係る輝度とは、受け付けた階調値に対応する輝度を示している。そしてその輝度を所定の割合、例えば１０％低下させる場合の階調が低下階調であり、低下階調に係る輝度とは、輝度を所定の割合低下させた場合の階調に対応する輝度を示している。なお修正係数の計算においては、精度を向上させるため擬似階調として示した数値を用いて計算する。例えば入力を受け付けた信号の階調値が２５５である場合で、輝度を１０％低下させるときの修正係数を算出する計算が以下の式６である。

修正係数LUT_vin(255)
＝（１−１００４／１０２３）／（１−４３２．２３／４７９．８６）
＝０．１８７ …式６

式６において、１０２３とは、入力階調２５５に対応する擬似階調であり、擬似階調２５５に対応する理論輝度が４７９．８６（ｃｄ／ｍ² ）である。そして理論輝度４７９．８６（ｃｄ／ｍ² ）が１０％低下した場合の理論輝度４３２．２３（ｃｄ／ｍ²）に対応する擬似階調が１００３である。この場合、式６に示す様に修正係数は、０．１８７となる。なお修正係数として式５に示す輝度階調変換係数を用いた場合、図６に示すフローチャートを用いて説明したステップＳ７の各画面領域の修正した夫々の階調値を算出する数式は、式２ではなく、下記の式７を用いることとなる。

各画面領域の修正した夫々の階調値
＝階調値×［１−｛基準値−（Tgt ／Bu_Para ）｝×LUT_vin ］ …式７
但し、 Tgt ：予め設定されている正規化された輝度値の目標値
Bu_Para ：正規化した測定値
LUT_vin ：階調値に対応する修正係数

式７における目標値Tgt 及び正規化した測定値Bu_Para は、式２と同様であり、従って｛基準値−（Tgt ／Bu_Para ）｝とは、輝度の補正量となる。なお修正係数LUT_vinは、輝度階調変換係数である。式７に対し具体的な数値として、階調値に２５５、輝度の補正量に５（０．０５％）、及び輝度階調変換係数である修正係数に０．１８５を代入し、修正した階調値を算出した例が下記の式８である。

修正した階調値＝２５５×（１−０．０５×０．１８５）
≒２５２．６ …式８

さらに前記実施の形態では、１種類の階調により示されるモノクローム画像に適用する形態を示したが、本発明はこれに限らず、複数の色成分の刺激値（輝度）により表現されるカラー画像に適用することも可能であり、その場合、Ｒｅｄ成分の刺激値を示す階調、Ｇｒｅｅｎ成分の刺激値を示す階調及びＢｌｕｅ成分の刺激値を示す階調の夫々に対し、本発明の表示方法による補正処理がなされる。

本発明の表示装置の外観を示す斜視図である。本発明の表示装置の構成を示すブロック図である。輝度ムラの測定例を概念的に示す斜視図である。本発明の表示装置に記録されている第１テーブルの記録内容の一例を概念的に示す図表である。本発明の表示装置に記録されている第２テーブルの記録内容の一例を概念的に示す図表である。本発明の表示装置にて実行される画像処理を示すフローチャートである。本発明の表示装置に記録されている第２テーブルの記録内容の一例を概念的に示す図表である。従来の表示装置に適用される画像処理方法を概念的に示す説明図である。入力階調と出力輝度との関係を示す階調特性図である。

符号の説明

１表示装置
１０表示部
１１入力部
１２画像処理部
１３姿勢検出部
１４温度検出部
１５計時部
１６操作入力部
２処理装置
３測定装置

Claims

入力された画像信号の階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させる表示装置を用いた表示方法において、
前記表示装置は、
表示部の表示画面を複数の領域に区分した各画面領域について、階調値に基づき表示される表示画像の輝度値に関する値を夫々記録している第１記録手段から、各画面領域の輝度値に関する値を抽出し、
輝度値に対する所定率の補正に用いる、階調値の修正に関する値を記録する第２記録手段から、修正に関する値を抽出し、
入力を受け付けた各画面領域の画像信号の階調値、第１記録手段から抽出した各画面領域の輝度値に関する値、及び第２記録手段から抽出した修正に関する値に基づいて、補正した輝度値の表示画像を各画面領域の表示部に表示させる、修正した階調値を画面領域について算出し、
各画面領域について、修正した階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させるようにしてあり、
前記第１記録手段に記録されている表示画像の輝度値に関する値は、各画面領域についての階調値に対応する輝度値に関する値として、階調値に基づき表示される各画面領域の輝度値の中の最大値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された所定の画面領域の輝度値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された目標輝度値及び測定された輝度値の比に基づく値、並びに測定により得られた輝度値のいずれかであり、
前記第２記録手段に記録されている階調値の修正に関する値は、表示画像の輝度値を所定率分補正するために階調値の修正に要する修正係数、又は任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差から、所定輝度の補正量を階調補正量に変換する修正係数である
ことを特徴とする表示方法。
入力された画像信号の階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させる表示装置において、
表示部の表示画面を複数の領域に区分した各画面領域について、階調値に基づき表示される表示画像の輝度値に関する値を夫々記録する第１記録手段と、
輝度値に対する所定率の補正に用いる、階調値の修正に関する値を記録する第２記録手段と、
入力を受け付けた各画面領域の画像信号の階調値、第１記録手段に記録されている各画面領域の輝度値に関する値、及び第２記録手段に記録されている修正に関する値に基づいて、補正した輝度値の表示画像を各画面領域の表示部に表示させる、修正した階調値を各画面領域について算出する算出手段と、
各画面領域について、修正した階調値に基づく輝度値の表示画像を表示部に表示させる手段と
を備え、
前記第１記録手段は、各画面領域についての階調値に対応する輝度値に関する値として、階調値に基づき表示される各画面領域の輝度値の中の最大値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された所定の画面領域の輝度値が基準値となるように、夫々の輝度値を正規化した値、予め設定された目標輝度値及び測定された輝度値の比に基づく値、並びに測定により得られた輝度値のいずれかを記録してあり、
前記第２記録手段は、階調値に対応付けて、表示画像の輝度値を所定率分補正するための階調値の修正に要する修正係数、又は任意の入力階調における輝度が所定の割合低下する時の階調差から、所定輝度の補正量を階調補正量に変換する修正係数を記録してある
ことを特徴とする表示装置。
異なる階調値に対応付けられた複数の第１記録手段と、
入力を受け付けた階調値に基づいて、前記算出手段による算出に用いる第１記録手段を選択する手段と
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
入力を受け付けた画像信号の階調値に対応する第１記録手段の有無を判定する手段と、
対応する第１記録手段が無いと判定した場合に、受け付けた階調値に対応する表示画像の輝度値に関する値を、他の階調値に対応する第１記録手段に記録されている輝度値に関する値から算出する手段と
を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記算出手段は、入力を受け付けた階調値に対し、第１記録手段に記録されている輝度に関する値及び第２記録手段に記録されている修正に関する値を用いた数式による演算を行うことにより、目標値として予め設定されている輝度値の画像を表示させるべく、各画面領域の修正した階調値を算出するように構成している
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の表示装置。
輝度値の目標値の入力を受け付ける手段を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
前記表示部の姿勢に対応付けた複数の第１記録手段と、
前記表示部の姿勢を検出する手段と、
検出した姿勢に基づいて、第１記録手段を選択する手段と
を備え、
前記算出手段は、選択した第１記録手段に基づいて算出するように構成してある
ことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の表示装置。
前記表示部に関する温度を検出する手段を更に備え、
前記算出手段は、検出した温度に基づいて、修正した階調値を算出するように構成してある
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の表示装置。
起動からの経過時間を計時する手段を更に備え、
前記算出手段は、計時した経過時間に基づいて、修正した階調値を算出するように構成してある
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれかに記載の表示装置。