JP5113940B2 - 画像処理装置、画像表示装置 - Google Patents
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Description
図2は、本実施例の画像表示装置100の動作を説明する図である。
光源輝度算出部111は、入力画像から、バックライト122に設定する光源輝度を求める(S11)。光源輝度を求める方法は、種々の方法であって構わない。本実施例では、入力画像の階調値のうち最大値を検出し、最大値に基づき光源輝度を算出する構成について例示する。まず、1フレームの入力画像から、最大階調を検出する。次に、検出された最大階調から最大輝度値を算出する。例えば、入力画像が8ビット(0階調から255階調)で表現される画像の場合、最大階調Lmaxから最大輝度lmaxは、数1により解析的に求めることができる。
以上の処理により求められた変換画像は、階調変換部112よりタイミング制御部114へ送られる。
光源輝度制御部113は、光源輝度算出部111で算出された光源輝度信号から、光源の劣化、温度上昇を予測し、劣化、温度上昇が問題とならないよう、光源輝度を補正した補正光源輝度を求める(S13)。S13で行う処理の詳細については、後述する。
図3は、本実施例における光源輝度制御部113の構成を示す図である。光源輝度制御部113は、累積発光量算出部1131、差分算出部1132、光源輝度補正部1133を備える。累積発光量算出部1131は、所定期間の光源輝度の累積発光量を算出し、累積発光量を差分算出部1132へ送る。差分算出部1132は、累積発光量と予め定められた基準発光量とを比較する。具体的には、差分算出部1132は、累積発光量と基準発光量の差分値を算出し、光源輝度補正部1133に送る。光源輝度補正部1133は、差分値に基づいて、光源輝度を補正した補正光源輝度を求め、タイミング制御部114へ送る。
図4は、光源輝度制御部113が補正光源輝度を算出する動作(S13)の詳細を示す図である。
累積発光量算出部1131は、光源輝度の累積発光量を算出する(S131)。累積発光量の算出方法として、単位時間あたりの光源輝度を加算するような、光源輝度に移動平均フィルタを掛ける方法がある。しかし、移動平均フィルタを使う場合、単位時間分の光源輝度を保持する必要があり、メモリー量が増加してしまう。そこで、本実施例では、累積発光量を無限インパルス応答(IIR)フィルタで求める構成とした。IIRフィルタによる累積発光量は、数4により求められる。
上記のように求められた補正光源輝度を、タイミング制御部114へ送り、S13の処理を終了する。
画像処理部210は、光源輝度算出部211、階調変換部212、光源輝度分布算出部230、光源輝度制御部213、タイミング制御部214を有する。表示部220は、バックライト222と、バックライト222の前面に配され、バックライト222が射出する光を変調する液晶パネル121を有する。バックライト222は、それぞれの発光輝度を制御可能な複数の光源223を備える。
図9は、本実施例の画像表示装置200の動作を説明する図である。
光源輝度算出部211は、バックライトの複数の各光源の光源輝度を算出する(S31)。本実施例では、光源223の空間的な配置に基づいて液晶パネル121の表示領域を仮想的に分割した照明領域における入力画像の画素値に基づいて、光源223毎に光源輝度を算出する。図10(a)は、光源223の配置の例を示す図である。図10(a)は、光源223が水平方向に5つ、垂直方向に4つ設置された構造のバックライト223の例を示している。図10(b)は、図10(a)の配置のバックライト223の場合の、照明領域の設定方法の例を示す図である。入力画像を各光源223に対応するよう5×4の領域に分割した照明領域毎に、入力画像の最大階調を算出する。そして、照明領域毎に算出された最大階調に基づき、各照明領域に対応する各光源の光源輝度を算出する。例えば、入力画像が8ビット(0階調から255階調)で表現される画像の場合、第i番目の照明領域の最大値をLmax(i)とすると、光源輝度は数8により算出される。
図11は、輝度分布を説明する図である。説明を簡単にするために、1次元で輝度分布を表現しており、横軸が位置、縦軸が輝度を示している。図11(a)はバックライト222の複数の光源223のうち1つの光源2231が発光した場合の輝度分布を示す。図11(a)の下部に示す位置に光源223が設置されており、中央の1つの光源2231のみが点灯した場合の輝度分布を示している。図11(a)から分かるように、光源2231が発光した場合の輝度分布は近傍の光源位置まで広がりを持つ。そのため、階調変換部212でバックライト輝度に基づく階調変換を行うために、バックライト222の複数の光源223毎の光源輝度に基づく図11(a)に示す発光輝度分布を足し合わせる必要がある。図11(b)に、複数の光源223が点灯した場合の、光源(バックライト)輝度分布の様子を模式的に示す。図11(b)の下部に示された位置の光源が点灯することにより、各光源223は図11(b)破線で示すような輝度分布をもつ。これら破線で示した各光源223の輝度分布を足し合わせ、光源輝度分布を算出する。光源輝度分布の算出結果を、図11(b)の実線で示す。図11(a)に示した光源2231の輝度分布は、実測した値を光源からの距離に関する近似関数を求め、光源輝度分布算出部230に保持する構成としても良い。本実施例では、図11(a)に示すような光源の輝度分布を、光源からの距離と輝度との関係を求め、LUT232としてROMに保持する構成とする。
光源輝度算出部211により算出された光源輝度は、輝度が低下しているため、所望の明るさを得るためには、液晶パネル121の透過率、すなわち、階調値を変換する必要がある。入力画像の位置(x、y)の赤、緑、青のサブ画素の階調値を、それぞれ、LR(x、y)、LG(x、y)、LB(x、y)とすると、階調変換後の赤、緑、青のサブ画素の階調値は、以下のように算出される。
図13は、光源輝度制御部213の構成を示す図である。光源輝度制御部213は、累積発光量算出部2131、累積発光量最大値算出部2132、差分算出部2133、光源輝度補正部2134を有する。
110、210…画像処理部、111、211…光源輝度算出部、112、212…階調変換部、113、213…光源輝度制御部、114、214…タイミング制御部
120、220…表示部、121…液晶パネル、122、222…バックライト、223、2231…光源
1131…累積発光量算出部、1132…差分算出部、1133…光源輝度補正部
230…光源輝度分布算出部
231…輝度分布取得部、232…LUT、光源分布合成部233
2131…累積発光量算出部、2132…累積発光量最大値算出部、2133…差分算出部、2134…光源輝度補正部、2135…光源輝度畳み込み部
Claims (6)
- 光を射出するバックライトと、
前記バックライトからの光を変調することで画像を表示領域において表示する液晶パネルと、を有する画像表示装置であって、
入力画像の画素値に基づき、前記バックライトが射出する光の光源輝度を算出する光源輝度算出部と、
前記光源輝度に基づいて、前記入力画像の階調を変換した変換画像を得る階調変換部と、
前記入力画像よりも表示時刻が前である任意の期間の画像を表示させる際の光源輝度の和によって累積発光量を算出する累積発光量算出部と、
前記累積発光量と予め定められた基準発光量とを比較する比較部と、
前記累積発光量と前記基準発光量の差が基準よりも小さい場合に、前記光源輝度が小さくなるよう補正した補正光源輝度を求める光源輝度補正部と、
前記変換画像を前記液晶パネルに書き込むよう制御し、前記バックライトを前記補正光源輝度に基づいて発光させるよう制御する制御部と、
を備える画像表示装置。 - 前記比較部は、前記基準発光量と前記累積発光量の差分値を求め、
前記光源輝度補正部は、前記累積発光量と前記基準発光量の差が基準よりも小さい場合に、前記差分値が小さいほど小さい値となる補正係数を求め、前記光源輝度に前記補正係数を乗算することで前記補正光源輝度を求める
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 - 前記バックライトは、それぞれに光の強度を制御可能な複数の光源を有し、
前記光源輝度算出部は、前記複数の光源の空間的な配置に基づいて前記表示領域を仮想的に分割した照明領域における入力映像信号に基づいて、前記光源毎に前記光源輝度を算出し、
前記階調変換部は、前記光源毎に算出された前記光源輝度に応じて前記入力画像の階調変換を行い、
前記累積発光量算出部は、前記複数の光源毎に前記時間累積発光量を算出し、当該複数の光源毎の前記時間累積発光量の最大値を算出し、
前記比較部は、前記累積発光量の最大値と前記基準発光量とを比較し、
前記比較部により、前記累積発光量の最大値と前記基準発光量の差が基準よりも小さいと判断された場合に、前記複数の光源の前記光源輝度が小さい値となるよう補正する光源輝度補正部と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 - 前記累積発光量算出部は、累積発光量を算出する対象となる前記光源の前記光源輝度と、当該対象となる前記光源の周辺の光源の前記光源輝度の重み付き線形和を求め、前記線形和から前記累積を求めることを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。
- 前記累積発光量算出部は、前記光源輝度に無限インパルス応答フィルタを適用することで前記累積発光量を算出することを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
- 光を射出するバックライトと、前記バックライトからの光を変調することで画像を表示領域において表示する液晶パネルと、を有する画像表示装置を制御する画像処理装置であって、
入力画像の画素値に基づき、前記バックライトが射出する光の光源輝度を算出する光源輝度算出部と、
前記光源輝度に基づいて、前記入力画像の階調を変換した変換画像を得る階調変換部と、
前記入力画像よりも表示時刻が前である任意の期間の画像を表示させる際の光源輝度の和によって累積発光量を算出する累積発光量算出部と、
前記累積発光量と予め定められた基準発光量とを比較する比較部と、
前記累積発光量と前記基準発光量の差が基準よりも小さい場合に、前記光源輝度が小さくなるよう補正した補正光源輝度を求める光源輝度補正部と、
前記変換画像を前記液晶パネルに書き込むよう制御し、前記バックライトを前記補正光源輝度に基づいて発光させるよう制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
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