JP6711564B2 - 表示装置及びその制御方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、表示装置及びその制御方法に関するものである。

近年、ＴＶモニター、ＰＣモニター、各種業務用モニター等の、画像情報を表示する表示装置の高画質化が著しいが、さらに高画質映像システムの今後の動向として、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）対応の映像システムが提案されている。表示を担当するディスプレイ部分に関しては、液晶ディスプレイのダイナミックレンジを拡大する技術として、バックライトを複数の独立に制御可能な光源で構成しエリア制御可能な構成とし、液晶パネルとバックライト光源を協調的に変調する技術がある。このような技術を複変調表示制御と呼ぶことにする。

特表２０１２−５１６４５８号公報

しかしながら、従来の複変調表示制御では、例えば、暗い背景に明るい画像がある画像等を表示する場合、明るい画像の周りに淡く輝くハローと呼ばれる偽像が発生し、画質が低下する問題があった。この課題を解決する方法として、例えば特許文献１に記載された方法がある。特許文献１には、ハロー効果によるアーティファクトを低減する領域適応型バックライト式表示装置及び方法が開示されている。この方法では、暗い背景部であっても、対応するＬＥＤ（Light Emitting Diode）をあまり弱くせずある程度の輝度で発光するように制御することでハローを目立たなくしている。しかし、この技術では暗い背景部を十分に黒く表示することができなくなるという問題があった。

そこで本発明は、表示装置において高輝度画像の周りのハローの発生を抑制するとともに低輝度画像の黒浮きを抑制することを目的とする。

本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置であって、
前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う第１の制御手段と、
前記画像データにおいて輝度の差が閾値以上である隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う第２の制御手段と、
各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御手段と、
を備え、
前記第２の制御手段は、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する表示装置を提供する。
また本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置であって、
前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う第１の制御手段と、
前記画像データにおいて第１の基準値よりも輝度レベルが高い画素と前記第１の基準値よりも低い第２の基準値よりも輝度レベルが低い画素が隣接している場合に、隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う第２の制御手段と、
各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御手段と、
を備え、
前記第２の制御手段は、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する表示装置を提供する。
また本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置であって、
前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う第１の制御手段と、
前記画像データにおいてエッジの検出を行い、検出されたエッジを構成する隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う第２の制御手段と、
各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御手段と、
を備え、
前記第２の制御手段は、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する表示装置を提供する。

本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置の制御方法であって、
前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う工程と、
前記画像データにおいて輝度の差が閾値以上である隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う工程と、
各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御を行う工程と、
を有し、
前記第２の制御では、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する表示装置の制御方法を提供する。
また本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置の制御方法であって、
前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う工程と、
前記画像データにおいて第１の基準値よりも輝度レベルが高い画素と前記第１の基準値よりも低い第２の基準値よりも輝度レベルが低い画素が隣接している場合に、隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う工程と、
各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御を行う工程と、
を有し、
前記第２の制御では、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する表示装置の制御方法を提供する。
また本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置の制御方法であって、
前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う工程と、
前記画像データにおいてエッジの検出を行い、検出されたエッジを構成する隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う工程と、
各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御を行う工程と、
を有し、
前記第２の制御では、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する
表示装置の制御方法を提供する。

本発明によれば、表示装置において高輝度画像の周りのハローの発生を抑制するとともに低輝度画像の黒浮きを抑制することが可能となる。

実施例１の表示装置の構成を示す図 実施例１の三重変調表示技術の制御ブロックを示す図 実施例１における第２液晶パネル４の制御と表示画像を示す図 実施例１における第２液晶パネル４の制御と表示画像を示す図 実施例１における第２液晶パネル４の制御と表示画像を示す図 実施例１における第２液晶パネル４の制御と表示画像を示す図 実施例１における第２液晶パネル４の制御と表示画像を示す図 実施例１における第２液晶パネル４の制御と表示画像を示す図 実施例１の高輝度領域及びその周辺の画像データの例を示す図 実施例１のSobelオペレータの例を示す図 実施例１のSobelオペレータを作用させた結果の例を示す図 実施例１の図１１の結果を基づく第２の液晶の制御を行った例を示す図 実施例１のLaplaceオペレータの例を示す図 実施例１のLaplaceオペレータを作用させた結果の例を示す図 実施例１の図１１の結果を基づく第２液晶パネル４の制御の例を示す図 実施例２の表示装置の部分断面を示す図 比較例１に係る、複変調表示制御の構成例を示す図 低輝度領域と高輝度領域が隣接する画像例を示す図 比較例１の制御Ａに係る、部分断面を示す図 比較例１の制御Ｂに係る、部分断面を示す図 比較例１のハローを示す図 比較例２の単一の光源と粗い画素の液晶パネルの組み合わせを示す図 比較例３を示す図

（比較例）
本発明をわかりやすく説明するために、まず、比較例を説明する。比較例１として、複変調表示制御での２種類のハロー制御の例を示す。

図１７に比較例１の構成例を示す。比較例１の表示装置を構成する部材は、液晶パネル１、バックライト２、複数の光源３である。複数の光源３は、それぞれ独立に発光（輝度）を制御可能である。光源３は、例えば、ＬＥＤである。光源をＬＥＤで構成する場合、独立に行われる発光の制御単位としての各光源は、単一のＬＥＤ素子で構成してもよいし、複数のＬＥＤ素子により構成してもよい。以下、ＬＥＤ３と表記した場合、この意味での制御単位としてのＬＥＤ素子又はＬＥＤ素子群を意味するものとする。

液晶パネル１は、複数のＬＥＤ３の各々に対応する複数の仮想的な分割領域からなり、
各分割領域に対応する画像データに応じてＬＥＤ３の制御と液晶パネル１の制御が行われる。分割領域に対応する画像が明るい画像であれば対応するＬＥＤ３を強く発光させ、暗い画像であれば対応するＬＥＤ３を暗く発光させる。このようなエリア制御により液晶パネル１のダイナミックレンジを超えた広いダイナミックレンジの画像表示ができる。

図１８に示すような、低輝度領域を背景として高輝度領域が存在する画像を表示する場合の制御例を説明する。図１８は、低輝度領域は暗い夜空の画像、高輝度領域は明るい星がきらめく画像である。図１９は、高輝度領域を含む部分における表示輝度、液晶パネル制御、バックライト輝度を示す模式図である。高輝度領域の画像を明るく表示するために、高輝度領域に対応するＬＥＤ３−１は高輝度で発光するよう制御されている。一方、低輝度領域は、暗部背景の暗さを十分に表現するために、対応するＬＥＤ３−２、３−３、３−４は低輝度で発光するか消灯するよう制御される。このような制御を制御Ａとする。ところが、そのような制御をすると、ハローが目立つ表示となってしまう。その理由は以下の通りである。

一般に、液晶パネルの各画素は、その制御値が０でも実際の透過率は０ではない。そのため、黒を表示している場所であっても、バックライトからの照射光が強いと、光の漏れが生じ、ある程度の輝度をもって表示される。図１８の例でも、星の画像の近傍の暗い背景の部分は、ＬＥＤ３−１の明るい光が漏れ、ある程度の輝度Ｂ_{ｏｆｆｓｅｔ}で表示される。一方、星の画像から離れた位置では、ＬＥＤ３−２、３−３、３−４が消灯している。そのため、液晶の透過率が０でなくても漏れ光の影響はほとんどなく、この位置の低輝度領域の表示輝度は、星の画像に近い光漏れがある位置での低輝度領域の輝度Ｂ_{ｏｆｆｓｅｔ}より低い輝度となる。つまり、同じ黒画像を表示していても、星の画像の周りは若干明るく表示され、それがハローとして視認される。

複変調表示制御においてこの課題を解決するために、次のような制御Ｂを行うことが考えられる。図２０は、制御Ｂを行う場合の高輝度領域を含む部分における表示輝度、液晶パネル制御、バックライト輝度を示す模式図である。制御Ｂでは、ハローを目立たなくするために、星の画像から離れた位置のＬＥＤ３−２、３−３、３−４も発光するように制御されている。このように、複変調表示制御において低輝度領域に対応するＬＥＤの輝度をあまり低下させずある程度の輝度で発光するように制御することで、高輝度領域（星の画像）の周りのハローは目立たなくなる。しかし、低輝度領域の輝度を十分に低下させることができなくなる。制御Ａ、制御Ｂそれぞれの場合の表示の様子を図２１に示す。図２１（Ａ）は画像データに忠実な理想的な表示、図２１（Ｂ）は制御Ａの場合の表示、図２１（Ｃ）は制御Ｂの場合の表示を示す。

図２２に、異なる比較例である比較例２を示す。この比較例も複変調表示制御の例である。この比較例においては、バックライトを複数の独立に発光制御可能な光源からなる構成とはしない。比較例２では、単一の光源と粗い画素の液晶パネル（第２液晶パネル）とを組み合わせ、疑似的にエリア制御可能なバックライトとして構成する。しかしこの場合は、第２液晶パネルが制御値０でも透過率が０ではないために、やはり黒画像の表示輝度を十分低減することができない。
このように、従来の複変調表示制御では、ハローを抑制することと、黒画像の表示輝度を十分に低減することとを両立させることが難しかった。

（実施例１）
以下に、実施例を示して本発明を詳細に説明する。
実施例１の表示装置は、独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段（バックライト）と、発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネル（第２液晶パネル）と、第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネル（第１液晶パネル）と、を有する
。この表示装置は、画像表示のための第１液晶パネルと、バックライトとの間に、ハローを補正するための第２液晶パネルを設けた構造であり、これら複数の液晶パネルとバックライトとを協調的に変調することにより、入力される画像データに基づく画像を表示する。このような変調制御を以下、三重変調表示制御という。この三重変調表示技術により、高輝度領域の輝度を保ちつつ、高輝度領域に隣接する低輝度領域の表示輝度を前述のＢ_{ｏｆｆｓｅｔ}よりさらに低い輝度にすることができる。従ってハローの輝度レベルを低減させることによりハローを目立たなくすることができるとともに、高輝度領域の表示輝度の低下を抑制できる。以下、詳細に説明する。

図１に本発明の実施例１の、表示装置の構成図を示す。図１は実施例１の表示装置を構成する部材をわかりやすく別々に描いた図であるが、実際にはこれらの部材を組み立てて表示装置が構成される。表示装置を構成する部材は、第１の液晶パネル１、バックライト２、光源３、第２液晶パネル４を含む。複数の光源３は、それぞれ独立に発光（輝度）を制御可能である。光源３は、例えば、ＬＥＤである。光源をＬＥＤで構成する場合、独立に行われる発光の制御単位としての各光源は、単一のＬＥＤ素子で構成してもよいし、複数のＬＥＤ素子により構成してもよい。以下、ＬＥＤ３と表記した場合、この意味での制御単位としてのＬＥＤ素子又はＬＥＤ素子群を意味するものとする。

第１液晶パネル１は、複数のＬＥＤ３の各々に対応する複数の仮想的な分割領域からなり、各分割領域に対応する画像データに応じてＬＥＤ３の制御と第１及び第２液晶パネルの制御が行われる。分割領域に対応する画像が明るい画像であれば対応するＬＥＤ３を強く発光させ、暗い画像であれば対応するＬＥＤ３を暗く発光させるか又は消灯させる。
第２の液晶パネル４は、第１液晶パネル１とＬＥＤ３の間に設けられた液晶パネルである。実施例１では、これら複数の液晶パネルとバックライト光源を協調的に変調させる制御を行う。このような変調制御を三重変調表示制御という。

図２は、実施例１における三重変調表示制御を実現する制御部５を構成する機能を模式的に示すブロック図である。制御部５には、画像データＳｉｇ_ＩＭＧが入力される。制御部５は、画像データＳｉｇ_ＩＭＧに応じて複数の液晶パネルとバックライト光源を同時に協調的に変調する三重変調表示制御を行う。実施例１においては、制御部５は、以下の機能部から構成される。
バックライト制御部６は、画像データＳｉｇ_ＩＭＧに応じてバックライト光源を制御する信号を生成する。バックライト制御部６は、各光源（ＬＥＤ）に対応するエリア（分割領域）における画像データの特徴量（例えば明るさ等）に基づき各光源の輝度を制御する第３の制御手段である。
第１液晶制御部７は、第１液晶パネル１を制御する信号を生成する。第１液晶制御部７は、第１液晶パネル１に対し、画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う第１の制御手段である。
第２液晶制御部８は、第２液晶パネル４を制御してハローを補正する信号を生成する。
なお、実施例１においては、制御部５が上記各機能部から構成されている例を示したが、必ずしもこのように明確な要素に分けられる必要はない。制御部５が全体として複数の液晶パネルとバックライト光源を同時に協調的に変調する機能が実現されていればよい。

実施例１において、前述の図１８の画像を表示した場合について説明する。
図３に、実施例１の場合の、図１８の低輝度の画像領域（暗い夜空の画像、暗部背景等。以下低輝度領域という）と高輝度の画像領域（星の画像、輝点等。以下高輝度領域という）とが隣接する位置における表示装置の断面模式図を示す。図３の左側には、上から表示装置による表示輝度分布（第１液晶パネルの透過光の輝度分布）、第１及び第２液晶パネルの画素毎の制御状態、バックライト光の輝度分布、各ＬＥＤの点灯状態を示す。高輝度領域が存在する領域に対応するＬＥＤ３−１は高輝度で発光するよう制御されている。
低輝度領域では、その暗さを十分に表現するために、対応するＬＥＤ３−２、３−３、３−４は低輝度で発光させるか又は消灯するよう制御される。

図３の右側には、第１液晶パネル１と第２液晶パネル４のそれぞれを制御する制御信号を模式的に示す。縦軸は制御信号の最大値を１として規格化した値を示し、横軸は画素の位置を示す。制御信号は、例えば８ビット制御の場合は最大値が２５５、１０ビット制御の場合は最大が１０２３であるが、本発明の説明では、最大値で規格化した値を用いて説明する。また、液晶パネルの画素の透過率は、実際にはガンマがかかるため必ずしも制御値に比例しないが、本発明の説明では、簡単のため比例するものとして説明する。

第２液晶制御部８は、第２液晶パネル４を、高輝度領域に対応する部分の画素の透過率は高く、低輝度領域に対応する部分の画素の透過率は高輝度領域に対応する部分の透過率よりも低くなるようにする第２の制御を行う第２の制御手段である。第２液晶制御部８は、画像データＳｉｇ_ＩＭＧを解析することでこの制御を行う。ここでは、低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分は、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分に隣接する部分である。ここでは、第１液晶パネル１の画素間距離と第２液晶パネル４の画素間距離が同じであり、同一の画素構成である。従って、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分は、高輝度領域を構成する画素と同じ位置にある第２液晶パネル４の画素である。また、低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分は、高輝度領域を構成する画素に隣接する第２液晶パネル４の画素である。これにより、高輝度領域に隣接する低輝度領域の表示輝度を、前述のＢ_{ｏｆｆｓｅｔ}よりさらに低い輝度にすることができる。このため、ハローの輝度レベルが低くなり、ハローが目立たなくなる。さらに、高輝度領域の画素の位置では第２液晶パネル４の透過率を高くするので、高輝度領域の表示輝度の低下が抑制され、入力画像データに忠実な表示が可能になる。

第２液晶パネル４は画像データに応じて適切に制御される必要がある。図２３に、三重変調表示制御において第２液晶パネル４が適切に制御されていない場合の示す比較例３を示す。比較例３では、第２液晶パネル４の画素は、高輝度領域も低輝度領域も均一の透過率（例えば０．５）に制御されている。この場合、ハローの輝度レベルを従来より低減することはできるが、同時に高輝度領域の表示輝度も低下してしまい、入力される画像データに忠実な表示ができない。

図３に戻って説明する。第２液晶パネル４の画素の透過率を低くする、高輝度領域に隣接する低輝度領域の位置は、画像データに基づき、高輝度領域と低輝度領域との境界を検出することで特定することができる。実施例１においては、図２に示した制御部５において、具体的に以下のような処理を行っている。

第２液晶制御部８は、第１の基準値lebel1に基づき高輝度領域であるかの判断を行い、第２の基準値lebel2に基づき低輝度領域であるかの判断を行う。第２液晶制御部８は、画像データＳｉｇ_ＩＭＧにおいて、輝度レベルがlebel1より高い画素と輝度レベルがlebel2より低い画素とが隣接している場合に、lebel2より低い画素を、高輝度領域に隣接する低輝度領域の画素と判断する。すなわち、第２液晶制御部８は、画像データにおいて輝度の差が閾値以上である領域が隣接している場合に、高輝度の画像領域と低輝度の画像領域が隣接していると判定する。

第１液晶パネル１と第２液晶パネル４との間の距離によっては、第２液晶パネル４の画素を通過した光束が第１液晶パネル１に到達するまでの間に拡がりを持ってしまう場合がある。この場合、第２液晶制御部８は、高輝度領域の直近に隣接する第２液晶パネル４の画素の透過率は低くせず高く保ち、そのさらに外側、あるいはさらにその外側等、ある程度高輝度領域から離れた位置にある第２液晶パネル４の画素の透過率を低く制御してもよ
い。

図４に、低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分が、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分から所定の距離にある部分である場合を例示する。ここでは、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分から低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分までの間の部分の透過率を、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分と同じ透過率に制御する場合を例示する。高輝度領域から離れて位置する第２液晶パネル４の画素の透過率を低く制御することによりハローを抑制する。図４において、第２液晶制御部８は、高輝度領域Ａの直近に隣接する第２液晶パネル４の画素Ｂの透過率は低くせず高く保ち、その外側に位置する画素Ｃの透過率を低く制御する。ここでは、所定の距離は、光源からの光束の広がりの程度に基づく距離とする場合を例示する。光源からの光束が液晶パネルの方へ進行するにつれて拡がりを持ってしまう場合でも、拡がった光束が到達する位置にある第２液晶パネル４の画素Ｃの透過率が低くされるので、拡がった光束に起因するハローの発生を抑制できる。また、図３の場合と同様、第１液晶パネル１の高輝度領域に対応する画素Ａに到達する光束の量が低減することは抑制されるので、高輝度領域の表示輝度を高く保つことができる。また、図３の場合と同様、第１液晶パネル１の画素間距離と第２液晶パネル４の画素間距離が同じであり、同一の画素構成である。従って、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分は、高輝度領域を構成する画素と同じ位置にある第２液晶パネル４の画素である。また、低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分は、高輝度領域を構成する画素から所定の距離にある第２液晶パネル４の画素である。

しかし、第２液晶パネル４において透過率を低く制御する画素が、高輝度領域とそれに隣接する低輝度領域との境界から大きく離れた位置に設定されると、ハローの輝度レベルを低減させる効果が少なくなってしまう。ハロー抑制のために透過率を低くする第２液晶パネル４の画素の位置をどの程度境界から離れた位置にするかは、高輝度領域の輝度の確保とハローの低減の効果の兼ね合いを見ながら主観的に最も望ましい結果が得られる位置を決めることになる。一般的には、おおよそ、第２液晶パネル４の画素を通過した光束が第１液晶パネル１に到達するまでの光束の拡がりの半値幅を基準に、半値幅の１０倍程度までの間で適宜選択することになると考えられる。

高輝度領域は単一画素の輝点ではなく、広がりを持った画像でもよい。図５に、高輝度領域が広がりを持った画像である場合の例を示す。図５では、高輝度領域は画素Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３から構成される。第２液晶パネル４における高輝度領域に対応する位置の画素は画素Ａ１，Ａ２，Ａ３である。第２液晶制御部８は、第２液晶パネル４の高輝度領域に隣接する画素Ｂ１，Ｂ２をハロー低減のために透過率を低くする。

高輝度領域が広がりを持つ場合、高輝度領域に隣接する第２液晶パネル４の画素のうちの一部のみハロー低減のために透過率を低くしてもよい。図６に、高輝度領域に対し輝度の差が閾値以上である第１の低輝度の画像領域が隣接するとともに、第１の低輝度領域とは反対側に高輝度領域との輝度の差が閾値より小さい第２の低輝度の画像領域が隣接している場合を例示する。この場合、第１の低輝度領域に対応する部分においてのみ、第２液晶パネル４の透過率を、高輝度領域に対応する部分における第２液晶パネル４の透過率よりも低くする制御を行う。一例を示す。図６の例では、ある大きさを持つ高輝度領域（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）が、一方は低輝度領域Ｙに接し、一方は低輝度領域に接していない（高輝度領域Ｚに接する）。この場合は、高輝度領域（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３）に対応する第２液晶パネル４の画素（Ａ１，Ａ２，Ａ３）に対し、低輝度領域Ｙに接する側で隣接する第２液晶パネル４の画素Ｂの透過率をハロー低減のために低くする。高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の画素に対し、低輝度領域に接しない側（高輝度領域Ｚに接する側）で隣接する第２液晶パネル４の画素Ｃについては、透過率をハロー低減のために低くすることはせず、画像に応じて適宜透過率を決定する。

第２液晶パネル４において、高輝度領域に隣接する位置の画素だけでなく、さらにその外側の画素の透過率もハロー低減のために下げてもよい。ハロー低減のために透過率を下げる第２液晶パネル４の画素の範囲は、高輝度領域に対応するＬＥＤの発光の広がりの範囲及び入力画像に基づき決めることができる。図７に一例を示す。図７の例では、低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分が、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分から所定の距離にある部分である場合を例示する。ここでは、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分から低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分までの間の部分の透過率を、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分より低くする場合を例示する。第２液晶パネル４の画素のうち、高輝度領域Ｘに対応する画素Ａに隣接する画素Ｂと、さらにその外側においてＬＥＤ３−１の光の広がりの範囲に相当する画素Ｃまで、ハロー低減のために透過率を下げている。

第２液晶パネル４において、高輝度領域から遠い位置の画素の透過率は、入力画像に応じて決めることができる。図８の例では、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分からの距離が低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分よりも遠い位置にある部分Ｃの透過率を、高輝度領域に対応する部分の透過率と低輝度領域に対応する部分の透過率の間の透過率に制御する。図８においては、高輝度領域から遠い、ＬＥＤ３−２、３−３、３−４に対応する位置の第２液晶パネル４の画素Ｃの透過率は、中間的な値に設定されている。

高輝度領域に隣接する位置であるかどうかの判断は、以下のような方法で行ってもよい。第２液晶制御部８は、図２の画像データＳｉｇ_ＩＭＧを解析し、画像の空間微分処理を行い、エッジを検出し、エッジが検出された場合に、高輝度の画像領域と低輝度の画像領域が隣接していると判定する。第２液晶制御部８は、エッジの両側の画素の輝度を調べ、低輝度側の画素を高輝度領域に隣接する位置にある低輝度領域の画素と判断する。あるいは、エッジの位置を、高輝度領域に隣接する位置にある低輝度領域の画素と判断してもよい。エッジを検出するための空間微分処理については各種の手法が開発されているが、例えばその一つの例として、１次の空間微分処理を行うSobelオペレータを用いる方法の例
を示す。

図９に、高輝度領域とその周辺の低輝度領域からなる画像及び画像データ（画素値）の例を示す。ここでは画像データの画素値は最大値を１として規格化する。中央の高輝度領域に対応する画素の輝度値は１、その周囲の低輝度領域に対応する画素の輝度値は０である。

図１０に空間微分処理に用いられる代表的オペレータの一つであるSobelオペレータの
例を示す。
図１１に、図９の画像データに図１０のSobelオペレータを作用させた結果を示す。た
て、よこ、それぞれのSobelオペレータを別々に作用させ、その結果の絶対値和をとると
、高輝度領域に対応する画素の値は０となるが、その周辺のエッジ付近に対応する画素の値は大きくなる。また、高輝度領域から遠く離れると値は再び０となる。すなわち、たてのSobelオペレータとよこのSobelオペレータを元画像に作用させて絶対値和をとったものは、低輝度領域を背景に高輝度領域が存在する画像において高輝度領域のエッジ部分に値を持つ。これによりエッジを検出できる。

図１２に、図１１の結果を基づき、第２液晶パネル４の制御を行った例を示す。図１１に示すエッジ（境界）検出により、高輝度領域ＸのエッジＹが検出される。この検出結果に基づき、第２液晶制御部８は、エッジＹの位置における第２液晶パネル４の画素Ｂを、高輝度領域Ｘに隣接する低輝度領域の画素と判断する。第２液晶制御部８は、高輝度領域
Ｘに対応する位置の第２液晶パネル４の画素Ａの透過率を高くし、高輝度領域に隣接する画素Ｂの透過率を低く制御する。このことにより、高輝度領域に隣接する低輝度領域分の輝度を、前述のＢ_{ｏｆｆｓｅｔ}よりさらに低い輝度にすることができる。このため、ハローの輝度レベルが低くなり、ハローが目立たなくなる。

図１２の制御と図３の制御とは、入力画像から高輝度領域と低輝度領域との境界を検出する方法が異なっている。しかし、高輝度領域に隣接する位置にある低輝度領域の画素に対応する第２液晶パネル４の画素の透過率を低くしてハローを抑制するという制御の考え方は同じである。同様に、入力画像に対し空間微分処理を行ってエッジを検出し、それに基づき、図５から図８で説明した考え方で第２液晶パネル４の制御を行ってハローの抑制を行ってもよい。

空間微分処理を用いる他の例として、２次の空間微分処理を行うLaplaceオペレータを
用いる方法の例を示す。
図１３にLaplaceオペレータの例を示す。
図１４に、図９の画像データに図１３のLaplaceオペレータを作用させた結果を示す。
高輝度領域に対応する画素の値は正の値となるが、その周辺のエッジの外側に対応する画素の値は負の値となっている。また、高輝度領域から遠く離れると値は０となっている。Laplaceオペレータを用いる方法においては、高輝度領域とその周囲の低輝度領域との境
界は、Laplaceオペレータを作用させた結果が正から負へ、あるいは負から正へ符号が変
わる、ゼロクロスの位置で表される。図１４においては、高輝度領域である中央の画素と、その周囲を囲む８つの画素との間に境界があることが示されている。図１４のこのエッジ検出結果と、図９の画像データとを比較することにより、中央の画素が高輝度領域で、その周囲を囲む８つの画素、及びその外側の画素が、高輝度領域の背景である低輝度領域であることがわかる。

図１５に、図１４のエッジ検出結果を基づく第２液晶制御部８による第２液晶パネル４の制御を示す。図１５では、高輝度領域Ｘに隣接する低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の画素Ｂと、さらにその外側にある、高輝度領域に対応するＬＥＤ３−１の光束の広がりの範囲に含まれる第２液晶パネル４の画素Ｃの透過率を低くすることでハローを低減している。

（実施例２）
実施例１では、第１液晶パネル１と第２液晶パネル４の画素の大きさ（画素間距離）が同じである例を説明したが、第１液晶パネル１と第２液晶パネル４の画素の大きさ（画素間距離）は同じでなくてもよい。実施例２では、第２液晶パネル４の画素の大きさ（画素間距離）が第１液晶パネル１の画素の大きさ（画素間距離）より大きい場合の実施例を説明する。この構成では、第２液晶パネル４の、最大制御値のときの透過率を高くすることにより、表示装置全体のエネルギー効率を高くすることができる。

図１６は、実施例２の第２液晶パネル４の制御を模式的に示す表示装置の断面図である。実施例１との相違点は、第２液晶パネル４である。実施例２の第２液晶パネル４は、画素中心間の距離が、第１液晶パネル１の画素中心間の距離より大きい。ＬＥＤ間距離をａ＿ｌｅｄ、第１液晶パネル１の画素中心間の距離をａ＿ｌｃ１、第２液晶パネル４の画素中心間の距離をａ＿ｌｃ２、とする。実施例２では、
ａ＿ｌｃ２＝２×ａ＿ｌｃ１
である。

一般に、液晶パネルは画素中心間の距離を大きく設計すれば、各画素における有効開口率を大きくすることができ、バックライトからの光束を表示に有効に利用することができ
るので、表示装置全体のエネルギー効率が高くなる。第１液晶パネル１の画素中心間の距離ａ＿ｌｃ１は画像表示装置の画素数や解像度の仕様で決まる値より大きくすることはできない。しかし、第２液晶パネル４の画素中心間の距離ａ＿ｌｃ２は、画像表示装置の仕様とは独立に大きくすることが可能である。実施例２においては、第２液晶パネル４の画素中心間距離ａ＿ｌｃ２を第１液晶パネル１の画素中心間距離ａ＿ｌｃ１の２倍とした例を示したが、これに限らない。第２液晶パネル４の画素中心間距離ａ＿ｌｃ２は、第１液晶パネル１の画素中心間距離ａ＿ｌｃ１とバックライトのＬＥＤ間距離ａ＿ｌｅｄとの間の値に設定することが望ましい。
すなわち、
ａ＿ｌｃ１≦ａ＿ｌｃ２≦ａ＿ｌｅｄ
を満たすようにａ＿ｌｃ２を決定するとよい。実施例２では、高輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分は、画像データの高輝度領域を構成する画素を包含する第２液晶パネル４の画素又は画像データの高輝度領域を構成する画素と共通部分を有する第２液晶パネル４の画素である。低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の部分は、高輝度領域を構成する画素を包含する第２液晶パネル４の画素に隣接する第２液晶パネル４の画素又は高輝度領域を構成する画素と共通部分を有する第２液晶パネル４の画素に隣接する第２液晶パネルの画素である。また、光源間距離は、第２液晶パネル４の画素間距離より大きい。なお、図４や図７の場合と同様に、高輝度領域を構成する画素を包含する第２液晶パネル４の画素や高輝度領域を構成する画素と共通部分を有する第２液晶パネル４の画素から所定の距離にある画素を低輝度領域に対応する第２液晶パネル４の画素としても良い。
入力画像において低輝度領域を背景とする高輝度領域Ｘ（隣接する高輝度領域と低輝度領域）を検出し、高輝度領域Ｘに対応する第２液晶パネル４の画素Ａに隣接する画素Ｂの透過率を低くする。第２液晶パネル４の画素中心間距離ａ＿ｌｃ２はＬＥＤ間距離ａ＿ｌｅｄより短いので、高輝度領域に対応する画素Ａに隣接する画素Ｂの透過率を低くすることでＬＥＤ３−１の光に起因するハローを抑制することが可能である。また、第２液晶パネル４の画素Ａの透過率は高い値とするので、高輝度領域Ｘの表示輝度が低下することを抑制できる。これにより、高輝度領域の表示輝度を高く保つことと、周辺の低輝度領域におけるハローの抑制とを好適に両立することが可能となる。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
上記各実施例ではバックライトからの光の透過率を調節する表示パネルとして液晶パネルを用いた例を説明したが、表示パネルはこれに限らない。例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッター方式の表示パネルでもよい。

１：第１液晶パネル、２：バックライト、３：ＬＥＤ、４：第２液晶パネル、７：第１液晶制御部、８：第２液晶制御部

Claims (18)

1. 独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
   前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
   前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
   を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置であって、
   前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う第１の制御手段と、
   前記画像データにおいて輝度の差が閾値以上である隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う第２の制御手段と、
   各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御手段と、
   を備え、
   前記第２の制御手段は、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する
   表示装置。
2. 独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
   前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
   前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
   を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置であって、
   前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う第１の制御手段と、
   前記画像データにおいて第１の基準値よりも輝度レベルが高い画素と前記第１の基準値よりも低い第２の基準値よりも輝度レベルが低い画素が隣接している場合に、隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする
   、第２の制御を行う第２の制御手段と、
   各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御手段と、
   を備え、
   前記第２の制御手段は、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する
   表示装置。
3. 独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
   前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
   前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
   を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置であって、
   前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う第１の制御手段と、
   前記画像データにおいてエッジの検出を行い、検出されたエッジを構成する隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う第２の制御手段と、
   各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御手段と、
   を備え、
   前記第２の制御手段は、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する
   表示装置。
4. 前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分に隣接する部分である請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分から、所定の距離にある部分である請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記所定の距離は、前記光源からの光束の広がりの程度に基づく距離である請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第２の制御手段は、前記第２の制御において、前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分から前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分までの間の部分の透過率を、前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分と同じ透過率に制御する請求項５又は６に記載の表示装置。
8. 前記第２の制御手段は、前記第２の制御において、前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分から前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分までの間の部分の透過率を、前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分よりも低くする請求項５又は６に記載の表示装置。
9. 前記第２のパネルの画素間距離は、前記第１のパネルの画素間距離と同じであり、
   前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、前記高輝度の画素と同じ位置
   にある前記第２のパネルの画素であり、
   前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、前記高輝度の画素に隣接する前記第２のパネルの画素である請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記第２のパネルの画素間距離は、前記第１のパネルの画素間距離と同じであり、
    前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、前記高輝度の画素と同じ位置にある前記第２のパネルの画素であり、
    前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、前記高輝度の画素から所定の距離にある前記第２のパネルの画素である請求項１〜３、６〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 前記第２のパネルの画素間距離は、前記第１のパネルの画素間距離より大きく、
    前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、前記高輝度の画素を包含する前記第２のパネルの画素であり、
    前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、
    前記高輝度の画素を包含する前記第２のパネルの画素に隣接する前記第２のパネルの画素である請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
12. 前記第２のパネルの画素間距離は、前記第１のパネルの画素間距離より大きく、
    前記高輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、
    前記高輝度の画素を包含する前記第２のパネルの画素であり、
    前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分は、
    前記高輝度の画素を包含する前記第２のパネルの画素から所定の距離にある前記第２のパネルの画素である請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
13. 前記発光手段の光源間距離は、前記第２のパネルの画素間距離より大きい請求項１１又は１２に記載の表示装置。
14. 前記第３の制御手段は、前記低輝度の画素に対応するエリアに対応する光源の輝度を前記高輝度の画素に対応するエリアに対応する光源の輝度より低くするか又は消灯させる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の表示装置。
15. 独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
    前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
    前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
    を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置の制御方法であって、
    前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う工程と、
    前記画像データにおいて輝度の差が閾値以上である隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う工程と、
    各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御を行う工程と、
    を有し、
    前記第２の制御では、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する
    表示装置の制御方法。
16. 独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
    前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
    前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
    を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置の制御方法であって、
    前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う工程と、
    前記画像データにおいて第１の基準値よりも輝度レベルが高い画素と前記第１の基準値よりも低い第２の基準値よりも輝度レベルが低い画素が隣接している場合に、隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う工程と、
    各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御を行う工程と、
    を有し、
    前記第２の制御では、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する
    表示装置の制御方法。
17. 独立に発光を制御可能な複数の光源を有する発光手段と、
    前記発光手段からの光の透過率を調節する第２のパネルと、
    前記第２のパネルからの光の透過率を調節する第１のパネルと、
    を備え、画像データに基づく画像を表示する表示装置の制御方法であって、
    前記第１のパネルに対し、前記画像データに基づき画素毎に透過率を制御する第１の制御を行う工程と、
    前記画像データにおいてエッジの検出を行い、検出されたエッジを構成する隣接画素のうちの低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率を、前記隣接画素のうちの高輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率よりも低くする、第２の制御を行う工程と、
    各光源に対応するエリアにおける前記画像データの特徴量に基づき前記各光源の輝度を制御する第３の制御を行う工程と、
    を有し、
    前記第２の制御では、前記低輝度の画素に対応する前記第２のパネルの部分以外の前記第２のパネルの透過率を、前記画像データの輝度レベルに応じて決定し、前記低輝度の画素に対応する部分における前記第２のパネルの透過率が最も低くなるように制御する
    表示装置の制御方法。
18. 請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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