JP4479709B2 - 画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラム、及び画像表示プログラムを記録した記録媒体、並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、入力された画像データに対して処理を行う画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラム、及び画像表示プログラムを記録した記録媒体、並びに電子機器に関する。

従来、液晶パネルなどの非発光型表示デバイスを採用するノート型コンピュータなどの画像表示装置では、外部からの電力の供給がないときには、バッテリから供給された電力を光源（例えば、冷陰極管）が光に変換して、液晶パネルを透過させる光の量を制御することにより表示を行っている。一般に、装置全体の消費電力のうち光源が消費する電力の割合は大きい。そこで、バッテリ駆動時には光源が発する光源光量を少なくする（以下では、「減光」とも呼ぶ。）ことにより装置の消費電力を低減している。また、光源光量を少なくしたときには、画面全体の輝度低下に伴い視認性が低下するので、光源光量を少なくすることによる消費電力の低減と視認性の維持とを両立することができる技術が望まれている。

例えば、特許文献１では、ＲＧＢで表されたデータを輝度色差データ（以下、「ＹＣｂＣｒデータ」と呼ぶ。）に変換して、輝度強調及びバックライト光量低下（減光）の処理を行うことにより、見かけ上の明るさを損なわずに消費電力を低減する技術が記載されている。その他にも、本発明に関連のある技術が特許文献２に記載されている。

特開２００４−２４６０９９号公報 特開２００４−５４２５０号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、見かけの明るさは変化しなくても、表示画像の彩度が低下することによって画質が低下してしまう場合があった。また、特許文献２に記載された技術においても、光源の消費電力を削減する処理を行った際に、表示画像の彩度が低下してしまう場合があった。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、画像における彩度の低下を効果的に抑制しつつ、省電力のためのバックライトの減光を適切に行うことが可能な画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラム、及び画像表示プログラムを記録した記録媒体、並びに電子機器を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正する処理を行うと共に、光源から発光される光源光量を制御する処理を行う画像表示装置は、前記光源光量を決定し、当該光源光量を制御する光源光量制御手段と、前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における輝度の変化を減少させるように、前記画像データが有する輝度に対応する信号に対する補正を行うと共に、前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるように、前記輝度に対応する信号に対する補正結果に基づいて、前記画像データが有する色差に対応する信号に対して補正を行う画像補正手段と、を備える。

上記の画像表示装置は、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正する処理を行うと共に、光源から発光される光源光量を制御する処理を行うために好適に利用される。光源光量制御手段は、光源から発光される光源光量を決定して、光源光量を制御する。また、画像補正手段は、光源光量制御手段によって光源光量を変化（以下、「調光」とも呼ぶ。）させたことに起因する人間の視覚上における輝度の変化を減少させるように、画像データが有する輝度に対応する信号に対する補正を行うと共に、光源光量制御手段によって光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるように、輝度に対応する信号に対する補正結果に基づいて、画像データが有する色差に対応する信号に対して補正を行う。これにより、調光に見合うだけの彩度の補正を行うので、彩度の変化を適切に抑制しつつ、調光することができる。よって、表示画像における彩度の低下を効果的に抑制しつつ、省電力のための減光を適切に行うことが可能となる。

上記の画像表示装置の一態様では、前記画像補正手段は、前記光源光量制御手段による前記光源光量を変化させるための制御を行った場合に、前記視覚上における彩度の空間的な平均値の変化が減少されるように、前記色差に対応する信号に対する補正を行う。これにより、彩度の変化をより効果的に抑制しつつ、調光することができる。したがって、彩度の低下を効果的に抑制し、より高画質に調光（省電力化）することが可能となる。

上記の画像表示装置において好適には、前記画像補正手段は、前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるための前記色差に対応する信号に対する補正及び前記光源光量制御手段による前記光源光量を変化させるための制御を行った後の、１フレーム中の画像データにおける視覚上の彩度の平均値と、前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるための前記色差に対応する信号に対する補正を行う前の画像データに対して所定の彩度基準に近づけるように補正した後の、１フレーム中の画像データにおける視覚上の彩度の平均値と、が概ね等しくなるように、前記色差に対応する信号に対する補正を行う。

上記の画像表示装置の他の一態様では、前記光源光量制御手段は、前記画像データの輝度及び彩度に基づいて、前記光源光量を決定する。よって、光源光量制御手段は、輝度だけでなく彩度も考慮に入れて、光源光量を決定することができる。

上記の画像表示装置の他の一態様では、前記光源光量制御手段は、比較可能なように同一スケールにて定義した、前記輝度によって規定される値及び前記彩度によって規定される値を用い、前記輝度によって規定される値及び前記彩度によって規定される値のうちの大きいほうの値に基づいて、前記光源光量を決定する。これにより、高彩度な色を適切に検出して光源光量を決定することができ、高彩度な色に対する減光を抑制することが可能となる。よって、高彩度な色を有する画像データにおける彩度の低下を抑制しながら、省電力のための減光を適切に行うことが可能となる。つまり、画像データにおける輝度が小さくても高彩度な色を検出できるので、彩度の低下を効果的に抑制しつつ、高画質に減光することが可能となる。

上記の画像表示装置において好適には、前記輝度によって規定される値は、１フレーム中の画像データにおける前記輝度の平均値であり、前記彩度によって規定される値は、前記１フレーム中の画像データにおいて、青−黄色の軸によって規定される色差の平均値の２倍、及び赤−緑の軸によって規定される色差の平均値の２倍であり、前記光源光量制御手段は、前記輝度の平均値、前記青−黄色の軸によって規定される色差の平均値の２倍、及び前記赤−緑の軸によって規定される色差の平均値の２倍、のうちの最大値に基づいて、前記光源光量を決定する。これにより、ＹＣｂＣｒで表された画像データに対する高彩度画像の判別を適切に行うことができる。よって、このような判別のためにＹＣｂＣｒからＲＧＢに変換する回路などを別途設ける必要がないため、大きな回路付加によってコストアップすることはない。

また、上記の画像表示装置において好適には、前記輝度によって規定される値は、１フレーム中の画像データにおける前記輝度の平均値であり、前記彩度によって規定される値は、前記１フレーム中の画像データにおいて、青−黄色の軸によって規定される色差と赤−緑の軸によって規定される色差との平均により定義される彩度の平均値の２倍であり、前記光源光量制御手段は、前記輝度の平均値、及び前記彩度の平均値の２倍、のうちの最大値に基づいて、前記光源光量を決定する。これによっても、大きな回路付加によるコストアップを抑制することができる。

好ましくは、前記画像補正手段は、前記前記光源光量制御手段によって決定された前記光源光量に基づいて、前記色差に対応する信号に対する補正を行う。

また、上記の画像表示装置は、画像表示装置に対して電圧を供給する電源装置を備える電子機器に好適に適用することができる。

本発明の他の観点では、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正する処理を行うと共に、光源から発光される光源光量を制御する処理を行う画像表示方法は、前記光源光量を決定し、当該光源光量を制御する光源光量制御工程と、前記光源光量制御工程によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における輝度の変化を減少させるように、前記画像データが有する輝度に対応する信号に対する補正を行うと共に、前記光源光量制御工程によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるように、前記輝度に対応する信号に対する補正結果に基づいて、前記画像データが有する色差に対応する信号に対して補正を行う画像補正工程と、を備える。

また、本発明の他の観点では、画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正する処理、及び光源から発光される光源光量を制御する処理を行うための画像表示プログラムは、コンピュータを、前記光源光量を決定し、当該光源光量を制御する光源光量制御手段、前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における輝度の変化を減少させるように、前記画像データが有する輝度に対応する信号に対する補正を行うと共に、前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるように、前記輝度に対応する信号に対する補正結果に基づいて、前記画像データが有する色差に対応する信号に対して補正を行う画像補正手段、として機能させる。

上記した画像表示方法及び画像表示プログラムによっても、表示画像における彩度の低下を効果的に抑制しつつ、省電力のための減光を適切に行うことが可能となる。

なお、画像表示プログラムを記録した記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＩＣカードなど、コンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［第１実施形態］
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図面を参照して説明する。

（全体構成）
図１は、第１実施形態における画像表示装置のハードウェア構成を示す図である。図１に示すように、画像表示装置１は、入力インターフェイス（以下、「入力Ｉ／Ｆ」と呼ぶ。）１０、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ハードディスク（以下、「ＨＤ」と呼ぶ。）１４、画像処理エンジン１５、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１６、表示インターフェイス（以下、「表示Ｉ／Ｆ」と呼ぶ。）１７、および電源Ｉ／Ｆ１８を備えている。これらの構成はバス１９を介して相互に接続されている。また、表示Ｉ／Ｆ１７には表示パネル３０が、電源Ｉ／Ｆ１８には、電力供給装置３１が接続されている。なお、画像表示装置１の具体的な例としては、表示パネル３０により画像を表示することができるノート型コンピュータ、プロジェクタ、テレビ、携帯電話などを想定している。また、画像処理エンジン１５はメインバス上でなく、画像入力（ＣＰＵによるＩ／Ｏや、通信・外部装置からのＤＭＡなど）から画像出力の間の専用バス上に配置しても良い。

入力Ｉ／Ｆ１０には、動画像を入力する装置としてのデジタルビデオカメラ２０およびデジタルスチルカメラ２１などが接続されている。また、ネットワーク機器からの配信映像、電波による配信映像なども、入力Ｉ／Ｆ１０を介して画像表示装置１に入力される。

ＣＰＵ１１は、画像表示装置１において行われる各種処理を制御する部分であるが、特に、入力Ｉ／Ｆ１０を介する動画像データの入力、やＨＤ１４などに記憶された動画像の再生が行われると、画像処理エンジン１５に動画像データを受け渡して、動画像を表示する処理を行わせる。

電力供給装置３１は、電力供給装置３１の内部にセットされるバッテリに蓄積された電力、や画像表示装置１の外部より供給される電力を、バックライト３２を含む画像表示装置１の各構成に電力を供給する。

バックライト３２は、電力供給装置３１より供給される電力を光に変換する冷陰極管、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などの光源である。バックライト３２からの光は、バックライト３２と表示パネル３０に挟まれる各種シートなどによって拡散されて、ほぼ均一な光として表示パネル３０に照射する。

表示パネル３０は、表示Ｉ／Ｆ１７を介して入力した画像データに対応する駆動信号に従って光を変調することにより、バックライト３２より受光した光の光量と表示パネル３０を透過する光の光量との比率である透過率を画素ごとに制御して、カラー画像を表示する透過型の液晶パネルである。なお、表示パネル３０は光の透過率を制御することにより表示を行うものであるので、バックライト３２より供給される光量に比例して表示する画像の輝度が変化する。

（画像処理エンジンの構成）
図２は、第１実施形態による画像処理エンジンの構成を示した図である。図２に示すように、画像処理エンジン１５は、主に、フレーム画像取得部４０と、色変換部４１と、フレームメモリ４２と、レベル補正部４３と、明るさ補正部４４と、画像表示信号生成部４５と、明るさ補正係数（Ｆ（Ｙ））保持部４６と、光源制御部４８と、画質維持率（Ｒｌｉｍ）設定部７０と、彩度補正部８０と、彩度補正係数（Ｆｃ（Ｃ））保持部８１と、を備えている。

具体的には、レベル補正部４３は、ヒストグラム生成部５０、レベル補正パラメータ生成部５１、及びレベル補正実行部５２を有している。また、明るさ補正部４４は、輝度総和（ΣＹ）演算部６０、平均輝度（Ｙａｖｅ）演算部６１、係数総和（ΣＦ（Ｙ））演算部６２、明るさ補正量（Ｇ３）演算部６９、明るさ補正強化補正量演算部６５、明るさ補正実行部６６、及び調光率（α）演算部７１を有している。更に、彩度補正部８０は、色差総和（Σ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜）演算部８２、平均彩度（Ｓａｖｅ）演算部８３、係数総和（Σ｜Ｆｃ（ｃｂ）｜、Σ｜Ｆｃ（ｃｒ）｜）演算部８４、彩度補正量（Ｇｃ）演算部８５、彩度補正強化補正量（Ｇｃ１）演算部８６、及び彩度補正実行部８７を有している。これらの構成からなる画像処理エンジン１５は、ＡＳＩＣなどのハードウェア回路により構成されるものである。以下、各構成が行う処理について説明する。

フレーム画像取得部４０は、入力Ｉ／Ｆ１０を介して画像表示装置１に入力した動画像データから、動画像の各フレームの画像であるフレーム画像の画像データを順次取得する処理を行う。

また、入力する動画像データは、例えば、時系列に連続する複数の静止画像（以下、「フレーム画像」と呼ぶ。）を示すデータである。動画像データは、圧縮したデータや、入力した動画像がインターレース方式のデータであることもある。このような場合、フレーム画像取得部４０は、圧縮されたデータを解凍する処理やインターレース方式のデータをノンインタレース方式のデータに変換する処理を行うことにより、動画像データの各フレーム画像の画像データを、画像処理エンジン１５が処理することができる形式の画像データに変換するようにして、画像データを取得する。もっとも、静止画像データを入力した場合には、当該静止画像の画像データを取得することにより静止画像を扱うこともできる。

本実施形態では、縦横６４０×４８０画素など、マトリクス状に配列された多数の画素について、主に、Ｙ（輝度）、Ｃｂ（Ｕ）（青−黄色の軸によって規定される色差）、及びＣｒ（Ｖ）（赤−緑の軸によって規定される色差）により表されるＹＣｂＣｒデータを画像データとして取得する。この場合、“０≦Ｙ≦２５５”であり、“−１２８≦Ｃｂ、Ｃｒ≦１２７”であり、“Ｃｂ、Ｃｒ＝０”はグレイ軸を表す。なお、フレーム画像を表す画素数、各画素の階調数はこれに限られることはない。また、画像データの表現形式についても、ＹＣｂＣｒデータに限られることはなく、Ｒ（レッド）・Ｇ（グリーン）・Ｂ（ブルー）の各色に“０”から“２５５”の２５６階調（８ビット）の階調値で表したＲＧＢデータなど様々な表現形式のデータであってもよい。

色変換部４１は、フレーム画像取得部４０が取得した画像データを、輝度データおよび色差データに変換する処理を行う。具体的には、色変換部４１は、取得した画像データをＹＣｂＣｒデータに変化する。より詳しくは、色変換部４１は、取得した画像データがＹＣｂＣｒデータである場合には色変換を行わず、取得した画像データがＲＧＢデータである場合にのみ色変換を行う。具体的には、取得した画像データがＲＧＢデータである場合には、色変換部４１は、例えば次式に示す変換式を計算することにより、ＲＧＢデータをＹＣｂＣｒデータに変換する。

Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ 式（１）
Ｃｂ＝−０．１６８４Ｒ−０．３３１６Ｇ＋０．５０００Ｂ 式（２）
Ｃｒ＝０．５０００Ｒ−０．４１８７Ｇ−０．０８１３Ｂ 式（３）
なお、色変換部４１は、式（１）〜式（３）の変換結果をＲＧＢの各階調（０〜２５５）ごとに表した色変換テーブルを格納して色変換テーブルに基づいて２５６階調（８ビット）で表す階調値に変換してもよい。

色変換部４１で処理された画像データは、フレームメモリ４２に格納される。詳しくは、フレームメモリ４２は、１画面分の画像データを保存する。なお、フレームメモリ４２を設けずに画像処理エンジン１５を構成しても良い。画像処理エンジン１５がフレームメモリ４２を有する場合には、画像特徴量を抽出したフレーム自身への処理が可能であるが、画像処理エンジン１５がフレームメモリ４２を有しない場合には、１フレーム前の画像特徴量を用いて処理を行うことができる。

レベル補正部４３は、色変換部４１から輝度値Ｘを受け取り、輝度値Ｘが分布している範囲を拡大させるレベル補正を行うことにより、輝度値Ｙを取得する。レベル補正に際しては、まず、ヒストグラム生成部５０が、フレーム画像の輝度データＸについてヒストグラムを算出して、レベル補正パラメータ生成部５１が、ヒストグラムからフレーム画像の輝度値Ｘの上限値ＸＨおよび下限値ＸＬをレベル補正パラメータとして取得する。例えば、図３に示すようなヒストグラムを作成すると、ヒストグラムＨ（Ｘ）から上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを取得することができる。なお、ヒストグラムＨ（Ｘ）の最大の値をとる輝度値を上限値ＸＨ、最小の値をとる輝度値を下限値ＸＬとする。もっとも、フレーム画像のノイズ、または字幕や時刻表示などの非画像データ部分に含まれる影響を低減するため、ヒストグラムＨ（Ｘ）について所定の度数以上となる輝度値Ｘから上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを求めるようにしてもよい。また、ヒストグラムＨ（Ｘ）から近似曲線を生成して、近似曲線がＸ軸と交わる輝度値、または近似曲線が所定の値以上となる輝度値から上限値ＸＨおよび下限値ＸＬを求めるようにしてもよい。

レベル補正実行部５２は、図４に示すように、フレーム画像の上限値ＸＨおよび下限値ＸＬに挟まれる範囲を輝度データにおいて表現することができる最大の輝度値の範囲に線形変換することにより輝度値Ｙに変換する。すなわち、第１実施形態では輝度値を表現する階調数は“０〜２５５”の２５６階調としているので、次式に従ってレベル補正を行う。

Ｙ（Ｘ）＝２５５×（Ｘ−ＸＬ）／（ＸＨ−ＸＬ） 式（４）
式（４）にしたがってフレーム画像の画像データの階調範囲を拡大することにより、フレーム画像のコントラストを高めることができる。

次に、明るさ補正部４４が行う処理について説明する。明るさ補正部４４は、所定の明るさ基準に近づけるように明るさ補正を行う。具体的には、次式に従ってレベル補正した輝度値Ｙを輝度値Ｙ”に変換する。

Ｙ”＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ３＋Ｙ 式（５）
式（５）において、「Ｙ」はレベル補正した輝度値、「Ｇ３」は所定の輝度値における明るさ補正の補正量（以下、「明るさ補正量」と呼ぶ。）であり、「Ｆ（Ｙ）」は補正量Ｇ３を基準として、各輝度値Ｙにおいて補正すべき値の比率を示す明るさ補正係数である。以下、式（５）に示す補正曲線を決定する方法、すなわち明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）および明るさ補正量Ｇ３を決定する方法について順に説明する。

明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）としては、予め決められた関数を用いている。図５に輝度値Ｙと、明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）との関係を示す。明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）としては、図５（ａ）に示すように、補正の基準とする階調値である補正ポイントを“１９２”とした曲線と、図５（ｂ）に示すように補正ポイントを“６４”とした曲線と、の２つの曲線を用いる。補正ポイントを“１９２”とする場合の明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）は、図５（ａ）に示すように、輝度値“０”および“２５５”においてＦ（Ｙ）が“０”となるＰ１（０，０）およびＰ２（２５５，０）と、補正ポイント“１９２”においてＦ（Ｙ）が“１”となるＰ３（１９２，１）を通る曲線で表す。つまり、本実施形態では、明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）を３次のスプライン曲線で表す関数とした。図５に示す明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）のデータは、輝度値Ｙの各階調値（０〜２５５）に対応したＦ（Ｙ）の値を表すテーブルとして、予め明るさ補正係数保持部４６に格納されている。

このように、第１実施形態による画像表示装置１は、２つの明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）を有しており、明るさ補正量Ｇ３の正負に応じて補正係数Ｆ（Ｙ）を使い分けている。具体的には、明るさ補正量Ｇ３が正の場合には、補正ポイントを“１９２”とする明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）を用い、明るさ補正量Ｇ３が負の場合には、補正ポイントを“６４”とする明るさ補正係数Ｆ（Ｙ）を用いる。これにより、図５（ｃ）で示すように、明るさ補正量Ｇ３の正負に応じて、輝度値Ｙ（入力輝度）が変換されることとなる。つまり、上記した式（５）は、明るさ補正量Ｇ３の符号に従って、上に凸または下に凸形状の補正曲線を示す。具体的には、明るさ補正量Ｇ３は次式で与えられる。

Ｇ３＝Ｇａ（Ｙｔｈ−Ｙａｖｅ） 式（６）
式（６）において、「Ｇａ」は明るさ補正強度係数であり０以上の所定の値であり、「Ｙｔｈ」は明るさ基準（言い換えると、基準階調値）である。式（６）より、明るさ補正量Ｇ３は、明るさ基準Ｙｔｈから輝度の平均値Ｙａｖｅを引いた値に比例するので、輝度値Ｙを明るさ補正量Ｇ３の方向に補正すれば輝度値Ｙを明るさ基準Ｙｔｈに近づけるように補正するので、画像データの輝度値の偏りを小さくすることができる。なお、明るさ補正強度係数Ｇａの値、及び明るさ基準Ｙｔｈについては、予め定められた定数としてもよいし、ユーザが設定するものとしてもよい。または画像データの種別に合わせて決定するものとしてもよい。

なお、明るさ補正量Ｇ３が定まれば、式（５）により明るさ補正することができるが、本実施形態では、実際には、式（５）の演算を行うことなく、明るさ補正量演算部６９が算出した明るさ補正量Ｇ３を、パラメータとして明るさ補正強化補正量演算部６５に受け渡している。

ここで、バックライト３２が発する光量を所定の光量より低減し、表示パネル３０に表示する画像の輝度を低減するために用いるパラメータを「α」とする（「α」は調光率に対応する）。この場合、調光率αは１以下の正数とするので、調光率αが“１”のときバックライト３２は所定の最大光量を発することになる。すなわち、所定の光量に対して、常に減光するように調光する。また、調光率αは人間の視覚へ与える刺激に線形な関係を有した比率である。すなわち、人間の視覚の感度特性を考慮した比率であるので、例えば、調光率αが“０．５”であれば、表示パネル３０に表示する画像の輝度が人間の視覚に与える刺激は、調光率αが“１”のときの５０％となる。

明るさ補正部４４は、さらに次式に従う補正を行うことにより、輝度値の偏りを補正しながら、さらに調光を行うことにより表示する画像に生じる輝度の変化を減少させる補正（以下、この補正を「強化した明るさ補正」と呼ぶ。）を行う。強化した明るさ補正の補正式を次式で定義する。

Ｚ（Ｙ）＝Ｆ（Ｙ）×Ｇ４＋Ｙ 式（７）
ここで、補正量Ｇ４は、強化した明るさ補正した輝度値Ｚの平均値と調光率αとの積が、輝度値Ｙ”の平均値と等しくなるように決定する（以下では、「補正量Ｇ４」を「明るさ補正強化補正量Ｇ４」と呼ぶ）。即ち、以下の式（８）を満たすように、明るさ補正強化補正量Ｇ４を決定する。

α×Ｚａｖｅ＝Ｙ”ａｖｅ 式（８）
式（８）は、輝度値Ｙ”に基づく画像を表示する輝度と、調光したときに輝度値Ｚに基づく画像を表示する輝度とを視覚上等しくすることを意味している。ここで、式（８）の右辺、及び左辺は次式のように表すことができる。

Ｙ”ａｖｅ＝ΣＹ”／Ｎ
＝（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ３＋ΣＹ）／Ｎ 式（９）
Ｚ’ａｖｅ＝ΣＺ’／Ｎ
＝（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ４＋ΣＹ）／Ｎ 式（１０）
式（８）〜式（１０）により、明るさ補正強化補正量Ｇ４を表す次式を得ることができる。

Ｇ４＝Ｇ３／α＋（１−α）ΣＹ／（αΣＦ（Ｙ）） 式（１１）
ここで、式（１１）に示す明るさ補正強化補正量Ｇ４は、輝度値Ｙ”ではなく、明るさ補正量Ｇ３の関数となっているので、明るさ補正部４４は、実際には式（５）による演算を行うことなく、明るさ補正量Ｇ３に基づいて明るさ補正強化補正量Ｇ４を演算することができる。こうして求めた明るさ補正強化補正量Ｇ４を用いて、輝度値の偏りを補正した上で調光による輝度変化を減少させる強化した明るさ補正を行うことができる。

ここで、以上に説明したように明るさ補正を行うと、高い輝度領域に対応するコントラストが低くなってしまうことがある。図６は、式（５）で“Ｇ３＝０”としたとき、即ち明るさ補正を行わないで減光してそれに対して平均輝度が等しくなるようにしたときの、明るさ補正の補正曲線ＨＣ２を示した図である。言い換えると、明るさ補正強化補正量Ｇ４が正の値となる場合の明るさ補正の補正曲線ＨＣ２を示した図である。また、図６では、レベル補正したときの輝度値Ｙの階調直線を補正直線ＨＬで示している。図６に示すように、平均輝度Ｙａｖｅより高い輝度側に対応する明るさ補正しないときの補正直線ＨＬの階調範囲は、“ｚ１（＝Ｙａｖｅ）〜２５５”である。明るさ補正量Ｇ３（＞０）を用いて上に凸状の階調曲線ＨＣ２による明るさ補正を行うと、輝度値Ｙの平均値Ｙａｖｅより高い輝度値Ｙの領域“Ｙａｖｅ〜２５５”に対応する輝度値Ｚに調光率αを乗じた輝度値の範囲は、補正曲線ＨＣ２によれば“ｚ２（＝α×Ｚ（Ｙａｖｅ））〜２５５×α”となり、Ｙａｖｅ以上の輝度値Ｙに対応する“ｚ２〜２５５×α”までの輝度範囲が元の“ｚ１〜２５５”までの輝度範囲より小さくなる。つまり、輝度値の高低を表現できる範囲が小さくなっているので、コントラストが低下していることになる。そこで、本実施形態では、調光に伴う高輝度側におけるコントラストの低下を一定の水準に抑えるために、調光率αの値に制限を加える。

明るさ補正量Ｇ３が０でないときを含めて、輝度値Ｙの平均輝度値Ｙａｖｅに対応する輝度値より高階調側における、調光なしのときの輝度値Ｙ”の階調差Ｌ１、調光ありのときの実効輝度値α×Ｚ’の階調差Ｌ２は、次式で表すことができる。

Ｌ１＝２５５−Ｙ”（Ｙａｖｅ）
＝２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ３＋Ｙａｖｅ） 式（１２）
Ｌ２＝α×２５５−α×Ｚ’（Ｙａｖｅ）
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ４＋Ｙａｖｅ）） 式（１３）
このとき、式（１２）および式（１３）より、コントラスト維持率Ｒを表す式、およびコントラスト維持率ＲをＲｌｉｍ（後述する画質維持率設定部７０によって設定される）に制限したときに成り立つ式は次式のように求まる。

Ｒ＝Ｌ２／Ｌ１
＝α×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ４＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ３＋Ｙａｖｅ）） 式（１４）
Ｒｌｉｍ＝αｌｉｍ×（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）Ｇ４ｌｉｍ＋Ｙａｖｅ））
／（２５５−（Ｆ（Ｙａｖｅ）×Ｇ３＋Ｙａｖｅ）） 式（１５）
式（１５）中の「αｌｉｍ」は限界調光率を示し、「Ｇ４ｌｉｍ」は限界補正量を示す。ここで、限界調光率αｌｉｍは次式で表すことができる。

αｌｉｍ＝（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ３＋ΣＹ）
／（ΣＦ（Ｙ）×Ｇ４ｌｉｍ＋ΣＹ） 式（１６）
また、式（８）の条件の元、式（９）、式（１０）および式（１５）より、限界補正量Ｇ４ｌｉｍは、以下の式（１７）のように求めることができる。

こうして求められた限界補正量Ｇ４ｌｉｍを式（１６）に代入することによって、限界調光率αｌｉｍを求めることができる。

上記した限界補正量Ｇ４ｌｉｍおよび限界調光率αｌｉｍを、実際に補正を行う最終補正量Ｇ４’および最終調光率α’とすることにより、画像に対して常に同一基準（Ｒｌｉｍのこと）で最適な画質を保って最適な調光を行うことができる。また、最終補正量Ｇ４’を用いて式（７）による補正を行うことにより、最終調光率α’に制限したときの明るさ補正を行うことができる。すなわち、最終調光率α’に制限したときに補正した輝度値をＺ’とすると次式に従って明るさ補正することになる。

Ｚ’（Ｙ）＝ΣＦ（Ｙ）×Ｇ４’＋Ｙ 式（１８）
一方、画質維持率設定部７０は、ＣＰＵ１１によるレジスタ書込み等により、Ｒｌｉｍ（コントラスト低下制限値に対応する値）を画像表示前にあらかじめ設定する。例えば、画質維持率設定部７０は、画像表示装置１に備わるバッテリなどに残存する電力蓄積量を参照して、画像表示装置１が所定の目標駆動時間を駆動していることができる値を推定することによってＲｌｉｍを設定することとする。もっとも、Ｒｌｉｍの設定方法はこれに限られることなく、画像表示装置１が、外部電力による駆動から、バッテリに蓄積した電力によるバッテリ駆動に切り替わったときなどに、消費電力を抑える省電力モードへの切り替えに連動して、Ｒｌｉｍを所定の値に切り替えるようにしてもよい。また、表示パネル３０に節電設定用の画面を表示するなどして、ユーザがＲｌｉｍを任意に設定するようにしてもよい。急激な調光、画質の変化を防ぐために、フレーム毎に徐々に切り替えていってもよい。

次に、第１実施形態による彩度補正部８０が行う処理について説明する。上記した明るさ補正部４４における処理（明るさ補正）によって、減光しても表示画像における平均輝度を保つことができる。即ち、画像における明るさの低下を抑制しながら、省電力のためのバックライト３２の減光を行うことができる。しかしながら、このような明るさ補正のみでは、処理後の画像全体において彩度が低下して、表示画像の画質が低下してしまう場合がある。これは、減光によって色域全体が縮小し、輝度と同様に彩度Ｓ（色差Ｃｂ、Ｃｒ）も“α”倍に小さくなるためであると考えられる。したがって、本実施形態では、輝度Ｙを強化するための処理だけでなく、色差Ｃｂ、Ｃｒを強化（彩度補正強化）するための処理も行う。具体的には、彩度補正部８０が、色差Ｃｂ、Ｃｒの強化を行う。より詳しくは、彩度補正部８０は、減光しても平均彩度が保たれるように彩度補正強化を行う。つまり、光源光量を変化させても、平均彩度が変化しないように彩度補正を行う。

彩度補正部８０は、所定の彩度基準に近づけるように彩度補正を行う。具体的には、次式に従って色差ｃｂ、ｃｒを色差Ｃｂ、Ｃｒに変換する。

Ｃｂ＝Ｆｃ（ｃｂ）×Ｇｃ＋ｃｂ 式（１９）
Ｃｒ＝Ｆｃ（ｃｒ）×Ｇｃ＋ｃｒ 式（２０）
ここで、「ｃｂ、ｃｒ」は色変換部４０による色変換後の色差、「Ｇｃ」は所定の彩度における補正の補正量（以下では、「彩度補正量」と呼ぶ。）であり、「Ｆｃ（Ｃ）」は補正量Ｇｃを基準として、各色差値において補正すべき値の比率を示す補正係数（以下では、「彩度補正係数」と呼ぶ。）である。以下、式（１９）及び式（２０）に示す補正曲線を決定する方法、すなわち彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）および彩度補正量Ｇｃを決定する方法について順番に説明する。

彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）としては、予め決められた関数を用いる。図７を用いて、彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）について説明する。図７（ａ）は、色差値ｃｂ、ｃｒと、彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）との関係を示し、図７（ｂ）は、彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）に基づいて彩度補正を行ったときの入力色差ｃｂ、ｃｒと出力色差Ｃｂ、Ｃｒとの関係を示している。

彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）は、図７（ａ）に示すように、補正の基準とする色差値である補正ポイントを“６４”と“１９２”の２つとする曲線を用いる。色差値“０”および“２５５”においてＦｃ（Ｃ）が“０”となるＱ１（０，０）およびＱ２（２５５，０）と、補正ポイント“６４”においてＦｃ（Ｃ）が“−１”となるＱ３（６４，−１）と、補正ポイント“１９２”においてＦｃ（Ｃ）が“１”となるＱ４（１９２，１）を通る曲線で表す。第１実施形態では、彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）を、３次のスプライン曲線で表す関数とし、“＋１２８”でオフセットしたものに相対する係数とした。このような彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）を用いて補正を行うことにより、図７（ｂ）で示すように、色差値ｃｂ、ｃｒ（入力色差）が変換されることとなる。なお、図７（ａ）に示す彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）のデータは、色差値ｃｂ、ｃｒの取り得る値に対応したＦｃ（Ｃ）の値を表すテーブルとして、予め彩度補正係数保持部８１に格納されている。

また、彩度補正量Ｇｃは次式で与えられる。

Ｇｃ＝Ｇｓ（ｓｔｈ−ｓａｖｅ） 式（２１）
ここで、「Ｇｓ」は彩度補正強度係数であり０以上の所定の値、「ｓｔｈ」は彩度基準（基準彩度値）であり、「ｓａｖｅ」は平均彩度である。この場合、彩度ｓは、「ｓ＝（｜ｃｂ｜＋｜ｃｒ｜）/２」で表される。彩度補正強度係数Ｇｓの値および彩度基準ｓｔｈについては、予め定められた定数としてもよいし、ユーザが設定するものとしてもよい。または画像データの種別に合わせて決定するものとしてもよい。

式（２１）に見られるように、彩度補正量Ｇｃは、彩度基準ｓｔｈから平均彩度ｓａｖｅを引いた値に比例するので、彩度値Ｓを彩度補正量Ｇｃの方向に補正すれば彩度値Ｓを彩度基準ｓｔｈに近づけるように補正するので、画像データの彩度値の偏りを小さくすることができる。

なお、彩度補正量Ｇｃが定まれば、式（１９）、式（２０）により彩度補正することができるが、本実施形態では、実際には、式（１９）、式（２０）の演算を行うことなく、彩度補正量演算部８５が算出した彩度補正量Ｇｃを、パラメータとして彩度補正強化補正量演算部８６に受け渡している。

彩度補正部８６は、さらに次式に従う補正を行うことにより、彩度値の偏りを補正しながら、さらに調光を行うことにより表示する画像に生じる彩度の変化を減少させる強化した彩度補正を行う。強化した彩度補正の補正式は次式で定義する。

Ｃｂ’（ｃｂ）＝Ｆｃ（ｃｂ）×Ｇｃ１＋ｃｂ 式（２２）
Ｃｒ’（ｃｒ）＝Ｆｃ（ｃｒ）×Ｇｃ１＋ｃｒ 式（２３）
式（２２）及び式（２３）において、「Ｇｃ１」は彩度補正強化補正量を示している。本実施形態では、彩度補正強化補正量Ｇｃ１は、強化した彩度補正した色差Ｃｂ’Ｃｒ’から求めた彩度Ｓ’の平均値と調光率αとの積が、通常の彩度補正した色差ＣｂＣｒから求めた彩度Ｓの平均値と等しくなるように決定する。つまり、以下に示す式（２４）が成立するように、彩度補正強化補正量Ｇｃ１を求める。

α×Ｓ’ａｖｅ＝Ｓａｖｅ 式（２４）
式（２４）は、色差ＣｂＣｒに基づく画像を表示する彩度と、調光したときに色差Ｃｂ’Ｃｒ’に基づく画像を表示する彩度とを視覚上等しくすることを意味している。なお、調光率αは明るさ補正部４４により最終的に決定された値を用いるものとする。ここで、式（２４）の右辺、左辺は次式のように表すことができる。

Ｓａｖｅ＝ΣＳ／Ｎ
＝（Σ｜Ｆｃ（ｃｂ）｜×Ｇｃ＋Σ｜ｃｂ｜
＋Σ｜Ｆｃ（ｃｒ）｜×Ｇｃ＋Σ｜ｃｒ｜）／Ｎ 式（２５）
Ｓ’ａｖｅ＝ΣＳ’／Ｎ
＝（Σ｜Ｆｃ（ｃｂ）｜×Ｇｃ１＋Σ｜ｃｂ｜
＋Σ｜Ｆｃ（ｃｒ）｜×Ｇｃ１＋Σ｜ｃｒ｜）／Ｎ 式（２６）
式（２４）〜式（２６）より、彩度補正強化補正量Ｇｃ１を表す次式を得ることができる。

Ｇｃ１＝Ｇｃ／α＋｛（１−α）（Σ｜ｃｂ｜＋Σ｜ｃｒ｜）｝
／｛α（Σ｜Ｆｃ（ｃｂ）｜＋Σ｜Ｆｃ（ｃｒ）｜）｝ 式（２７）
ここで、式（２７）に示す彩度補正強化補正量Ｇｃ１は、彩度値Ｓではなく、彩度補正量Ｇｃの関数となっているので、彩度補正部８０は、実際には式（１９）、式（２０）による演算を行うことなく、彩度補正量Ｇｃから彩度補正強化補正量Ｇｃ１を演算することができる。こうして、求めた彩度補正強化補正量Ｇｃ１用いて、彩度値の偏りを補正した上で調光による彩度変化を減少させる強化した彩度補正を行うことができる。このように、彩度補正部８０は、本発明における画像補正手段として機能する。

次に、光源制御部４８は、調光率αに従って電力供給装置３１がバックライト３２へ供給する電力を制御することにより、バックライト３２が発生する光源光量（言い換えると、「光源輝度」）の制御を行う。つまり、光源制御部４８は、調光を行う。ここで、調光率αは人間の視覚の感度特性を考慮した値であるので、バックライト３２が発する所定の光量に対する実際の光量の比率を示す光源の調光率Ｋは、ガンマ係数γを用いて次式により定めることができる。

Ｋ＝α^γ 式（２８）
例えば、ガンマ係数γは“２．２”などの値であり、式（２８）により人間の視覚特性を考慮した調光率αから、実際にバックライト３２を調光する光量比を示す光源の調光率Ｋを得ることができる。また、調光率αが“１”であれば、バックライト３２の調光率Ｋが“１”となるので、バックライト３２は最大の光量を発することになる。

また、バックライト３２が発生する光量と、表示パネル３０に表示される画像の輝度とは一般に比例するので、調光したときに表示パネル３０に表示する画像の実際の輝度Ｌと、調光しないときの画像の実際の輝度ＬＵ０との関係は次式で表すことができる。

ＬＵ＝Ｋ×ＬＵ０ 式（２９）
例えば、人間が視覚上感じる輝度を１５％低減させるために調光率αを“０．８５”に設定すると、ガンマ係数γが“２．２”であることから、式（２８）より光源の調光率Ｋは“０．７”となる。式（２９）より調光したときの輝度Ｌを調光しないときの輝度ＬＵ０に比べて３０％低減すればよいことになるので、バックライト３２に供給する電力を低減することができる。光源制御部４８は、式（２８）にしたがって調光率αより光源の調光率Ｋを算出して、光源の調光率Ｋに従ってバックライト３２へ供給する電力を制御する旨の制御信号を電力供給装置３１に送信することにより調光を行っている。

画像表示信号生成部４５は、明るさ補正した輝度値Ｙ’、及び彩度補正した色差データＣｂ’Ｃｒ’を、ＲＧＢデータに変換する処理を行う。この場合、輝度データ、および色差データをＲＧＢデータに変換する次式に従って、明るさ補正したＲＧＢデータを得ることができる。なお、実際には式（３０）〜式（３２）の変換についても色変換テーブルに従って行ってもよい。

Ｒ＝Ｙ’＋１．４０２０Ｃｒ’ 式（３０）
Ｇ＝Ｙ’−０．３４４１Ｃｂ’−０．７１３９Ｃｒ’ 式（３１）
Ｂ＝Ｙ’＋１．７７１８Ｃｂ’−０．００１２Ｃｒ’ 式（３２）
また、画像表示信号生成部４５は、光源制御部４８が光源を制御するタイミングと同期を取りながら、生成した画像表示信号を表示パネル３０に送信している。そして、表示パネル３０は、受信した画像表示信号に基づいて、バックライト３２が発する光を変調して画素ごとに透過量を制御することにより画像を表示する。

以上に説明したように、第１実施形態によれば、減光に見合うだけの彩度補正強化を行うので、彩度低下なく高画質に調光（省電力化）することができる。つまり、本実施形態によれば、表示画像における輝度（明るさ）の低下だけでなく、彩度の低下も効果的に抑制しながら、省電力のためのバックライト３２の減光を適切に行うことができる。

（彩度補正処理）
次に、上記した彩度補正部８０が行う彩度補正処理について、図８を用いて説明する。図８は、彩度補正部８０によって実行される彩度補正処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、彩度補正部８０が、入力色差ｃｂ、ｃｒから、画素ごとにΣ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜、Σ｜Ｆｃ（ｃｂ）｜、Σ｜Ｆｃ（ｃｒ）｜を演算する。具体的には、彩度補正部８０内の色差総和演算部８２がΣ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜を演算すると共に、彩度補正部８０内の係数総和演算部８４がΣ｜Ｆｃ（ｃｂ）｜、Σ｜Ｆｃ（ｃｒ）｜を演算する。この場合、色差総和演算部８２及び係数総和演算部８４は、各フレーム画像の入力中に処理を行う。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、彩度補正部８０内の彩度補正量演算部８５が、彩度補正量Ｇｃを演算する。具体的には、彩度補正量演算部８５は、平均彩度演算部８３から平均彩度ｓａｖｅを取得し、取得した平均彩度ｓａｖｅを上記した式（２１）に代入することによって彩度補正量Ｇｃを演算する。なお、平均彩度演算部８３は、ステップＳ１０１で演算されたΣ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜を用いて平均彩度ｓａｖｅを演算する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、彩度補正部８０内の彩度補正強化補正量演算部８６が、彩度補正量Ｇｃと調光率αを用いて、彩度補正強化補正量Ｇｃ１を演算する。この場合、彩度補正量ＧｃはステップＳ１０２で彩度補正量演算部８５によって演算された値であり、調光率αは調光率演算部７１から取得される値である。詳しくは、彩度補正強化補正量演算部８６は、上記した式（２７）に基づいて、彩度補正強化補正量Ｇｃ１を演算する。この場合、彩度補正強化補正量演算部８６は、彩度補正量演算部８５から取得される彩度補正量Ｇｃ、調光率演算部７１から取得される調光率α、及び色差総和演算部８２から取得されるΣ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜、並びに係数総和演算部８４から取得されるΣ｜Ｆｃ（ｃｂ）｜、Σ｜Ｆｃ（ｃｒ）｜を、式（２７）に代入することによって、彩度補正強化補正量Ｇｃ１を演算する。そして、処理はステップＳ１０４に進む。なお、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の処理は、各フレーム画像の入力後に行われる。

ステップＳ１０４では、彩度補正部８０内の彩度補正実行部８７が、ステップＳ１０３で演算された彩度補正強化補正量Ｇｃ１、及び彩度補正係数保持部８１に格納された彩度補正係数Ｆｃ（Ｃ）を用いて、画像データに対して彩度補正を実行する。この場合、彩度補正実行部８７は、次フレーム画像に対して彩度補正を行う。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

以上の彩度補正処理によれば、減光に見合うだけの彩度補正強化を行うので、彩度低下なく高画質に調光することができる。つまり、画像における彩度の低下を効果的に抑制しながら、消費電力を低減することが可能となる。

ここで、上記した彩度補正処理を行ったときの結果の具体例について、図９を用いて説明する。図９は、それぞれ、横軸に入力値を示し、縦軸に画像補正を行ったときの出力値を示している。また、図９において、一点鎖線は補正なしのオリジナルデータを示し、破線は減光なしで画像補正を行ったときのデータを示し、実線は減光して画像補正を行ったときのデータ（即ち、本実施形態に係る彩度補正を行ったときのデータ）を示している。更に、図９（ａ）は輝度Ｙにおける入出力特性を示し、図９（ｂ）は色差Ｃｂにおける入出力特性を示し、図９（ｃ）は色差Ｃｒにおける入出力特性を示している。なお、色差Ｃｂ、Ｃｒに関しては、“＋１２８”でオフセットがされているものとする。図９中の実線より明らかなように、本実施形態に係る彩度補正によれば、中間階調部分において、減光なしと同等の輝度及び色差を再現できていることがわかる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、前述した彩度補正を行うと共に、画像データの輝度及び色差に従って光源光量を決定する処理を行う点で、第１実施形態と異なる。このような処理を行う理由は以下の通りである。前述した明るさ補正によって、減光しても表示画像における平均輝度を保つことができるが、赤（Ｒ）や青（Ｂ）の彩度の高い画像において著しい彩度低下が生じる場合がある。これは、赤や青は彩度が高いが、輝度の値で見ると小さいので、減光し過ぎるために生じるものと考えられる。具体的に、図１０を用いて説明する。図１０は、ＲＧＢＣＭＹ（６４，１２８，１９２，２５５）における（「Ｃ」はシアンを示し、「Ｍ」はマゼンダを示し、「Ｙ」は黄色を示す）、輝度Ｙと色差Ｃｂ、Ｃｒとの関係を示す図である。図１０（ａ）より、青の原色は輝度Ｙが小さくても色差Ｃｂが大きいことがわかり、図１０（ｂ）より、赤の原色は輝度Ｙが小さくても色差Ｃｒが大きいことがわかる。したがって、第２実施形態では、このような高彩度な赤及び青に対しては、輝度ではなく彩度（色差）に基づいて、光源光量を決定する。

前述した第１実施形態では式（１）〜式（３）によってＲＧＢをＹＣｂＣｒに変換して画像補正を行っていたが、Ｒ及びＢはＧと比較して輝度Ｙへの寄与度が小さいため、鮮やかな画像であっても暗い画像と判断されてしまう。例えば、“(Ｒ，Ｇ，Ｂ)＝(０，０，２５５)”のとき“Ｙ＝２９（または３０）”となり、鮮やかな青のはずが暗いグレイと同等の輝度になる。つまり、暗い画像に対してバックライトを減光した場合、高彩度のＲやＢを減光しすぎて適切に再現できなくなる場合がある。したがって、第２実施形態では、輝度Ｙだけでなく彩度Ｓも考慮に入れて、光源光量を求める（即ち調光する）。具体的には、輝度によって規定される値、及び彩度によって規定される値のうちの大きいほうの値に基づいて、光源光量を決定する。こうすることによって、高彩度画像を適切に判別して、高彩度画像に対しては輝度が低くても減光を抑制する。

詳しくは、第２実施形態では、ＹＣｂＣｒ空間において、高彩度画像の判別を行う。こうするのは、ＲＧＢの最大値又はＲＧＢそれぞれの平均の最大値を用いて調光してもよいのだが、入力画像が元々ＹＣｂＣｒの場合には、画像表示信号生成部４５におけるＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換回路とは別のＲＧＢ変換回路が必要になりコストアップ要因となるからである。よって、第２実施形態では、ＲＧＢデータの代わりに、ＹＣｂＣｒデータに基づいて、高彩度画像の判別を行う。具体的には、ＹＣｂＣｒそれぞれの平均を取って、その最大値を用いる。この場合、上記した式（１）〜式（３）を変形した以下の式（３３）及び式（３４）を用いて、“２Ｃｂ”及び“２Ｃｒ”を求める。

式（３３）及び式（３４）から、“（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０）”のときに“２Ｃｒ＝２５５”となり、“（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，２５５）”のときに“２Ｃｂ＝２５５”となり、Ｙと同一スケール（０〜２５５）になる。よって、本実施形態では、“２|Ｃｂ|”、“２|Ｃｒ|”を用いて、高彩度画像の判別を行う。詳しくは、輝度Ｙの平均値、色差ｃｂの平均値の２倍、及び色差ｃｒの平均値の２倍を比較することによって、高彩度画像の判別を行う。なお、Ｒ、Ｂの補色であるＣ（シアン）、Ｙ（黄色）も“２|Ｃｂ|”、“２|Ｃｒ|”から判別することができる。また、Ｇ及びその補色であるＭ（マゼンダ）は“Ｙ”、“２|Ｃｂ|”、“２|Ｃｒ|”のいずれにおいても“２５５”にはならないが、“（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，２５５，０）”のときに“２|Ｃｒ|＝２１６”となり、大きな影響はないと言える。

（画像処理エンジンの構成）
図１１に、第２実施形態による画像処理エンジンの構成を示す。第２実施形態による画像処理エンジン１６も、前述した画像表示装置１（図１）参照に適用される。第２実施形態による画像処理エンジン１６は、調光基準値算出部９０を有する点で、第１実施形態による画像処理エンジン１５と構成が異なる。なお、第１実施形態による画像処理エンジン１５と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

調光基準値算出部９０は、平均色差演算部９１、及び調光基準値演算部９２を有する。平均色差演算部９１は、明るさ補正部４４内の色差総和演算部８２が演算したΣ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜を取得し、これを用いて平均色差|ｃｂ|ａｖｅ、|ｃｒ|ａｖｅを演算する。また、調光基準値演算部９２は、平均色差演算部９１から平均色差|ｃｂ|ａｖｅ、|ｃｒ|ａｖｅなどを取得して、これに基づいて調光基準値Ｗａｖｅを演算する。具体的には、調光基準値演算部９２は、以下の式（３５）に基づいて、調光基準値Ｗａｖｅを求める。

Ｗａｖｅ＝ｍａｘ（Ｙａｖｅ、２|ｃｂ|ａｖｅ、２|ｃｒ|ａｖｅ） 式（３５）
式（３５）から明らかなように、調光基準値演算部９２は、平均輝度Ｙａｖｅ、色差ｃｂの平均値の２倍（２|ｃｂ|ａｖｅ）、及び色差ｃｒの平均値の２倍（２｜ｃｒ｜ａｖｅ）のうちの最大値を、調光基準値Ｗａｖｅとして決定する。

このようにして調光基準値算出部９０で算出された調光基準値Ｗａｖｅは、明るさ補正部４４内の明るさ補正強化補正量演算部６５に供給される。明るさ補正強化補正量演算部６５は、調光基準値Ｗａｖｅに基づいて、限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’を求める。この場合、明るさ補正強化補正量演算部６５は、基準入力階調値を“Ｙａｖｅ”から“Ｗａｖｅ”に変更して、Ｒｌｉｍ’を定義する。具体的には、前述した式（１５）を変更した以下の式（３６）を用いて、Ｒｌｉｍ’を求める。なお、式（３６）中の限界調光率αｌｉｍは、前述した式（１６）で表される。

Ｒｌｉｍ’＝αｌｉｍ×（２５５−（Ｆ（Ｗａｖｅ）Ｇ４ｌｉｍ’＋Ｗａｖｅ））
／（２５５−（Ｆ（Ｗａｖｅ）×Ｇ３＋Ｗａｖｅ）） 式（３６）
式（１６）及び式（３６）から、限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’は、以下の式（３７）によって求めることができる。

そして、式（３７）より求められた限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’を式（１６）に代入することによって、限界調光率αｌｉｍを求めることができる。また、限界調光率αｌｉｍを式（２８）に代入することによって、輝度の下限値を示す光源の調光率Ｋ（以下、この「Ｋ」を「輝度下限値Ｋｌｉｍ」とも呼ぶ。）を求めることができる。このように求められた限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’及び輝度下限値Ｋｌｉｍを用いて、調光及び画像補正が実行される。以上のように調光基準値算出部９０及び明るさ補正部４４は、本発明における光源光量制御手段として機能する。

以上に説明したように、第２実施形態によれば、高彩度な色を適切に検出して光源光量を決定する（具体的には、高彩度な色に対する減光を抑制する）ことができるため、高彩度な色を有する画像データにおける彩度の低下を抑制しながら、省電力のためのバックライト３２の減光を適切に行うことが可能となる。つまり、画像データにおける輝度が小さくても高彩度な色を検出できるので、彩度の低下を効果的に抑制しつつ、高画質に調光（省電力化）することが可能となる。

また、第２実施形態では、調光基準値Ｗａｖｅは、輝度色差信号形式（ＹＣｂＣｒ）のままで、通常の画像補正（明るさ補正、彩度補正）に用いる特徴量（Ｙａｖｅや、|ｃｂ|ａｖｅや、|ｃｒ|ａｖｅ）からの演算で簡単に求めることができる。よって、大きな回路付加（ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換回路とＲＧＢでの高彩度検出回路）を行う必要がなく、コストアップすることはない。

（処理手順）
次に、調光基準値Ｗａｖｅに基づいて限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’などを求める際に行われる処理について、図１２を用いて説明する。図１２は、主に明るさ補正部４４及び調光基準値算出部９０によって実行される処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１では、彩度補正部８０内の色差総和演算部８２が、入力色差ｃｂ、ｃｒから、画素ごとにΣ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜を演算する。この場合、色差総和演算部８２は、各フレーム画像の入力中に処理を行う。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、調光基準値算出部９０が、平均色差|ｃｂ|ａｖｅ、|ｃｒ|ａｖｅを計算すると共に、調光基準値Ｗａｖｅを計算する。この場合、調光基準値算出部９０内の平均色差演算部９１が、彩度補正部８０内の色差総和演算部８２が演算したΣ｜ｃｂ｜、Σ｜ｃｒ｜を取得し、これを用いて平均色差|ｃｂ|ａｖｅ、|ｃｒ|ａｖｅを計算する。また、調光基準値算出部９０内の調光基準値演算部９２が、平均色差演算部９１が計算した平均色差|ｃｂ|ａｖｅ、|ｃｒ|ａｖｅなどを取得して、上記した式（３５）に基づいて調光基準値Ｗａｖｅを決定する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、明るさ補正部４４が、限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’、及び限界調光率αｌｉｍを計算する。具体的には、明るさ補正部４４内の明るさ補正強化補正量演算部６５が、調光基準値算出部９０から調光基準値Ｗａｖｅを取得して、限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’を求める。詳しくは、明るさ補正強化補正量演算部６５は、取得した調光基準値Ｗａｖｅを式（３７）に代入することによって、限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’を求める。そして、求められた限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’を式（１６）に代入することによって、限界調光率αｌｉｍが求められる。更に、限界調光率αｌｉｍを式（２８）に代入することによって、輝度下限値Ｋｌｉｍが求められる。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０４に進む。なお、ステップＳ２０２及びＳ２０３の処理は、各フレーム画像の入力後に行われる。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で求められた限界補正量Ｇ４ｌｉｍ’及び限界調光率αｌｉｍ（輝度下限値Ｋｌｉｍ）を用いて、調光及び画像補正が実行される。具体的には、明るさ補正実行部６６によって画像補正が実行されると共に、光源制御部４８によって調光が実行される。なお、実際には、上記した画像補正に加えて、第１実施形態で示した彩度補正が彩度補正部８０によって実行される。この場合、彩度補正部８０は、ステップＳ２０３の処理で得られた限界調光率αｌｉｍを用いて、彩度補正を実行する。以上の処理が終了すると、当該フローを抜ける。なお、ステップＳ２０４の処理は、次フレーム画像に対して行われる。

以上の処理によれば、画像データにおける輝度が小さくても高彩度な色を検出できるので、彩度の低下を効果的に抑制しつつ、高画質に調光することが可能となる。

なお、上記では、調光基準値演算部９２が、輝度の平均値Ｙａｖｅ、色差ｃｂの平均値の２倍、及び色差ｃｒの平均値の２倍を比較することによって、調光基準値Ｗａｖｅを求める例を示したが、これに限定はされない。他の例では、調光基準値演算部９２は、輝度の平均値Ｙａｖｅと、色差ｃｂと色差ｃｒとの平均により定義される彩度（つまり、「Ｓ＝（｜ｃｂ｜＋｜ｃｒ｜）/２」を用いて彩度Ｓを求める。）の平均値Ｓａｖｅの２倍とを比較することによって、調光基準値Ｗａｖｅ’を求めることができる。即ち、調光基準値演算部９２は、以下の式（３８）に基づいて、調光基準値Ｗａｖｅ’を求める。

Ｗａｖｅ’＝ｍａｘ（Ｙａｖｅ、２Ｓａｖｅ） 式（３８）
この場合、式（３８）から明らかなように、調光基準値演算部９２は、平均輝度Ｙａｖｅ、及び色差ｃｂと色差ｃｒとの平均により定義される彩度の平均値Ｓａｖｅの２倍、のうちの最大値を、調光基準値Ｗａｖｅ’として決定する。なお、式（３８）を用いた場合には色差ｃｂ、ｃｒの情報が平均化されてしまうため、この式（３８）を用いて調光基準値Ｗａｖｅ’を算出するよりも、前述した式（３５）を用いて調光基準値Ｗａｖｅを算出するほうが、精度は良いと言える。式（３５）では、色差ｃｂ、ｃｒの情報を平均化せずに、“２|ｃｒ|”及び“２|ｃｂ|”を用いて調光基準値Ｗａｖｅを決定しているからである。

図１３は、式（３５）によって得られる調光基準値Ｗａｖｅ（図１３（ａ））と、式（３８）によって得られる調光基準値Ｗａｖｅ’（図１３（ｂ））とを示す図である。図１３では、横軸に平均輝度Ｙａｖｅを示し、縦軸に調光基準値Ｗａｖｅ、Ｗａｖｅ’を示している。図１３（ａ）より、青や赤の原色の高彩度が調光基準値Ｗａｖｅに適切に反映されていることがわかる。なお、ＲＧＢＣＭＹは全て、輝度ではなく色差を用いて調光基準値Ｗａｖｅを求めている。一方、図１３（ｂ）より、輝度Ｙのみを用いるよりも、青や赤の原色の高彩度が調光基準値Ｗａｖｅ’に反映されているが、図１３（ａ）に示すものよりは値が小さいことがわかる。また、Ｙ（黄色）及びＣは彩度よりも輝度のほうが大きいため、調光基準値Ｗａｖｅ’には平均輝度Ｙａｖｅが用いられている。

［変形例］
以上で示した演算は、基本的には、動画のフレーム間に回路で行うことを想定しているが、ソフトウェア処理によって演算を行っても良い。例えば、画像処理エンジン１５、１６の各構成がもつ機能は、ＣＰＵ（コンピュータ）１１に実行させる画像表示プログラムにより実現することができる。なお、画像表示プログラムは、予めハードディスク１４やＲＯＭ１２に格納されていることとしてもよいし、またはＣＤ−ＲＯＭ２２などのコンピュータが読み取り可能な記録媒体によって外部から供給され、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１６が読み取った画像表示プログラムをハードディスク１４に格納するものとしてもよい。また、インターネットなどのネットワーク手段を介して、画像表示プログラムを供給するサーバー等にアクセスし、データをダウンロードすることによってハードディスク１４に格納するものとしてもよい。

また、一部の機能はハードウェア回路により実現して、ハードウェア回路が有しない機能をソフトウェアにより実現する構成としてもよい。例えば、ヒストグラムや、ΣＹ、Σ|ｃｂ|、Σ|ｃｒ|、ΣＦ（Ｙ）、Σ|Ｆｃ（ｃｂ）|、Σ|Ｆｃ（ｃｒ）|といった画素毎に処理する部分は回路で持ち、平均値、調光率、画像補正量といったフレーム毎の演算は、フレーム間にＣＰＵ１１がソフトウェア処理によって行っても良い。更には、フォトビューワなどのように静止画表示を目的とする場合や、動画でも表示前に予め調光データ及び補正済み動画に変換しておく場合などは、全てをソフトウェア処理で行ってもよい。

［電子機器］
次に、上述した実施形態に係る画像表示装置１を適用可能な電子機器の具体例について図１４を参照して説明する。

まず、上述した実施形態に係る画像表示装置１を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１４（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、上述した実施形態に係る画像表示装置１を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１４（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明に係る画像表示装置１を適用可能な電子機器は、上記したものに限られない。

第１実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態による画像処理エンジンの構成を示した図である。 フレーム画像のヒストグラムを示した図である。 レベル補正の補正直線の一例を示した図である。 輝度値と明るさ補正係数との関係を示す図である。 明るさ補正強化補正量が正の値となる場合の明るさ補正の補正曲線を示す図である。 彩度補正係数について説明するための図である。 第１実施形態による彩度補正処理を示すフローチャートである。 彩度補正処理を行ったときの結果の具体例を示す図である。 輝度と色差との関係の一例を示す図である。 第２実施形態による画像処理エンジンの構成を示した図である。 第２実施形態による処理を示すフローチャートである。 平均輝度と調光基準値との関係を示す図である。 画像表示装置を適用可能な電子機器の具体例を示す図である。

符号の説明

１ 画像表示装置 １５、 １６ 画像処理エンジン、 ３０ 表示パネル、 ３２ バックライト、 ４３ レベル補正部、 ４４ 明るさ補正部、 ４６ 明るさ補正係数保持部、 ４８ 光源制御部、 ６５ 明るさ補正強化補正量演算部、 ７０ 画質維持率設定部、 ８０ 彩度補正部、 ８１ 彩度補正係数保持部、 ８６ 彩度補正強化補正量演算部、 ９０ 調光基準値算出部

Claims (12)

1. 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正する処理を行うと共に、光源から発光される光源光量を制御する処理を行う画像表示装置であって、
   前記光源光量を決定し、当該光源光量を制御する光源光量制御手段と、
   前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における輝度の変化を減少させるように、前記画像データが有する輝度に対応する信号に対する補正を行うと共に、前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるように、前記輝度に対応する信号に対する補正結果に基づいて、前記画像データが有する色差に対応する信号に対して補正を行う画像補正手段と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記画像補正手段は、前記光源光量制御手段による前記光源光量を変化させるための制御を行った場合に、前記視覚上における彩度の空間的な平均値の変化が減少されるように、前記色差に対応する信号に対する補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記画像補正手段は、前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるための前記色差に対応する信号に対する補正及び前記光源光量制御手段による前記光源光量を変化させるための制御を行った後の、１フレーム中の画像データにおける視覚上の彩度の平均値と、前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるための前記色差に対応する信号に対する補正を行う前の画像データに対して所定の彩度基準に近づけるように補正した後の、１フレーム中の画像データにおける視覚上の彩度の平均値と、が概ね等しくなるように、前記色差に対応する信号に対する補正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記光源光量制御手段は、前記画像データの輝度及び彩度に基づいて、前記光源光量を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
5. 前記光源光量制御手段は、比較可能なように同一スケールにて定義した、前記輝度によって規定される値及び前記彩度によって規定される値を用い、前記輝度によって規定される値及び前記彩度によって規定される値のうちの大きいほうの値に基づいて、前記光源光量を決定することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記輝度によって規定される値は、１フレーム中の画像データにおける前記輝度の平均値であり、
   前記彩度によって規定される値は、前記１フレーム中の画像データにおいて、青−黄色の軸によって規定される色差の平均値の２倍、及び赤−緑の軸によって規定される色差の平均値の２倍であり、
   前記光源光量制御手段は、前記輝度の平均値、前記青−黄色の軸によって規定される色差の平均値の２倍、及び前記赤−緑の軸によって規定される色差の平均値の２倍、のうちの最大値に基づいて、前記光源光量を決定することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記輝度によって規定される値は、１フレーム中の画像データにおける前記輝度の平均値であり、
   前記彩度によって規定される値は、前記１フレーム中の画像データにおいて、青−黄色の軸によって規定される色差と赤−緑の軸によって規定される色差との平均により定義される彩度の平均値の２倍であり、
   前記光源光量制御手段は、前記輝度の平均値、及び前記彩度の平均値の２倍、のうちの最大値に基づいて、前記光源光量を決定することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
8. 前記画像補正手段は、前記前記光源光量制御手段によって決定された前記光源光量に基づいて、前記色差に対応する信号に対する補正を行うことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像表示装置と、
   前記画像表示装置に電圧を供給する電源装置と、を備えることを特徴とする電子機器。
10. 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正する処理を行うと共に、光源から発光される光源光量を制御する処理を行う画像表示方法であって、
    前記光源光量を決定し、当該光源光量を制御する光源光量制御工程と、
    前記光源光量制御工程によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における輝度の変化を減少させるように、前記画像データが有する輝度に対応する信号に対する補正を行うと共に、前記光源光量制御工程によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるように、前記輝度に対応する信号に対する補正結果に基づいて、前記画像データが有する色差に対応する信号に対して補正を行う画像補正工程と、を備えることを特徴とする画像表示方法。
11. 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正する処理、及び光源から発光される光源光量を制御する処理を行うための画像表示プログラムであって、
    コンピュータを、
    前記光源光量を決定し、当該光源光量を制御する光源光量制御手段、
    前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における輝度の変化を減少させるように、前記画像データが有する輝度に対応する信号に対する補正を行うと共に、前記光源光量制御手段によって前記光源光量を変化させたことに起因する人間の視覚上における彩度の変化を減少させるように、前記輝度に対応する信号に対する補正結果に基づいて、前記画像データが有する色差に対応する信号に対して補正を行う画像補正手段、として機能させることを特徴とする画像表示プログラム。
12. 請求項１１に記載の画像表示プログラムを記録した、コンピュータ読取り可能な記録媒体。

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