液晶画面色調補正装置
【課題】液晶モニタの画像色調の補正とバックライトの輝度調節を適切に行い、液晶モニタに映像の際だった鮮明な色調で画像表示可能な液晶画面色調補正装置を得る。
【解決手段】複数のＡＶ機器の画像出力を画像出力機器選択部３で選択して画像信号入力部４に入力し、画像信号色調分布検出部で画像信号の分布状態を検出し、その分布状態に応じて画像色調補正信号演算部６で画像色調補正信号を演算して液晶モニタ２に出力する。画像色調補正信号演算部６で演算された補正信号はバックライト輝度演算部１３に入力し、この色調補正に対応したバックライトの輝度調整信号を得る。液晶モニタ２のバックライト輝度調整部は、その信号によって輝度調整を行う。画像色調補正信号の演算に際しては、画像出力機器の種類、周囲の明るさ、画面分割の状態に対応する等、種々の態様で画像の色調補正とバックライトの輝度調整を関連して行う。
【解決手段】複数のＡＶ機器の画像出力を画像出力機器選択部３で選択して画像信号入力部４に入力し、画像信号色調分布検出部で画像信号の分布状態を検出し、その分布状態に応じて画像色調補正信号演算部６で画像色調補正信号を演算して液晶モニタ２に出力する。画像色調補正信号演算部６で演算された補正信号はバックライト輝度演算部１３に入力し、この色調補正に対応したバックライトの輝度調整信号を得る。液晶モニタ２のバックライト輝度調整部は、その信号によって輝度調整を行う。画像色調補正信号の演算に際しては、画像出力機器の種類、周囲の明るさ、画面分割の状態に対応する等、種々の態様で画像の色調補正とバックライトの輝度調整を関連して行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶モニタ画面に表示する画像の色調を調整すると共に、バックライトの輝度調整を行うことにより、画面表示を鮮明にする液晶画面色調補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年はＡＶ（Audio Visual）機器の普及により、各種の放送を受信するテレビ、ＤＶＤの表示において、それらの画像を表示するモニタが生活の中で必須のものとなっているが、その中でも小型軽量で省電力であり、画像を比較的鮮明に表示できる液晶表示手段を用いた液晶モニタが広く用いられるようになっている。
【０００３】
この液晶モニタにおいては、画素を構成する液晶自体は発光しないため、この液晶に対して光を照射する必要があり、その液晶の表面側に配置した光源から光を照射して反射光を見る方式や、液晶の背面側に配置した光源の光を透過して、その透過光見る方式等が存在するが、多くの液晶モニタにおいては後者の透過光を見る方式を採用している。
【０００４】
上記のような液晶の背面側に配置する光源としてのバックライトは、従来より広く陰極蛍光ランプが用いられている。このバックライトの明るさによって液晶で表示される画像の見やすさが異なり、暗すぎると画面全体の色調が黒くなり視認性が悪くなり、逆に明るすぎると画面全体の色調が白くなって視認性が悪くなる。
【０００５】
また、そのときのバックライトの明るさは周囲の明るさにも影響され、周囲が暗いときにはそれに合わせて暗くし、明るいときにはそれに合わせて明るくすることが望まれており、例えば特開平６−６７１５９号公報に示されているように、周囲の明るさを検出してバックライトの明るさを調節することも行われている。上記のような周囲の明るさに応じてバックライトの明るさを調節する際には、周囲の明るさを検出するセンサを用いることなく、例えば車両に搭載するナビゲーション装置用のモニタの場合には、車両の照明を点灯したか否かを検出することによって調節することもある。
【０００６】
一方、液晶画面用のバックライトは前記のような陰極蛍光ランプにおいて水銀が用いられており、近年の環境問題から水銀の使用が制限されるようになっているため、その代わりにＬＥＤ(light-emitting diode：発光ダイオード）が用いられるようになっている。このＬＥＤを用いたバックライトにおいては、液晶の裏面に均等に配置することにより液晶に光を照射するため、液晶に対するバックライトの輝度はそれらの個々で行うことも可能になり、例えば分割した画面の各々において、表示されている画像に対応したバックライトの輝度調節も可能となる。
【０００７】
上記のような液晶モニタに画像を表示するには、各種ＡＶ機器からの画像出力信号をそのままモニタに表示すると、出力される画像の色調が各機器によって異なることが多く、また、例えば映画の表示において暗い画面では画像がほとんど黒くなって見えなくなり、明るい画面では色が白くなって細かい画像が見えなくなる等の現象が生じる。そのため、モニタに入力される画像信号によって画像の明るさを調節するγ(ガンマ)補正機能を搭載することもある。同様に、入力される画像信号の色調により、バックライトの輝度調節を行い、前記のように暗い画面に対しては輝度を強くして明るくし、逆に明るい画面に対しては輝度を弱くして暗くすることも行われている。
【特許文献１】特開平６−６７１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、液晶モニタにおいては入力する画像信号に応じて色調の調節を行い、またバックライトの調節を各々行っているが、それらは個別に調節されており、総合的な調節が行われていなかった。そのため、入力する画像信号が予め設定した明るさより明るいとき画像を暗くする色調調節を行った場合に、モニタの使用環境が明るいときにはバックライトをより明るくする調節を行うこととなり、その結果モニタの画面は極めて明るい画像となってしまい、見にくい画像となってしまう。また、これとは逆の場合も同様に生じる。
【０００９】
したがって本発明は、液晶モニタに表示する画像信号に応じて色調の補正を行うとき、バックライトの明るさも関連して調整することにより、映像の際だった鮮明な色調の画面とすることができるようにした液晶画面色調補正装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による液晶画面色調補正装置は、前記課題を解決するため、画像出力機器から入力した画像信号の色調分布を検出する画像信号色調分布検出手段と、前記画像信号色調分布検出手段により検出した色調分布により、入力画像の色調の補正演算を行う画像色調補正信号演算手段と、前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により液晶モニタのバックライトの輝度を演算するバックライト輝度演算手段とを備え、液晶モニタの画像を前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により補正すると共に、該液晶モニタのバックライトを前記バックライト輝度演算手段の輝度に調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、前記画像色調補正信号演算手段は、画像出力機器に対応した所定の色調補正を行うものであり、画像出力機器の変更時に変更した画像出力機器の色調に徐々に補正を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、液晶モニタの周囲の明るさを検出する周囲明るさ検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、液晶モニタの周囲の明るさに応じて色調を補正することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、ナビゲーション装置と連携した時刻、又はトンネル或いはタワーパーキングの位置を含む現在位置、又は太陽と走行方向の相対位置、の環境条件を検出する環境条件検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、前記環境条件に応じて色調を補正することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、液晶モニタの表示画面の分割の状態を検出する分割画面検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、分割画面毎の画像色調補正信号を演算し、前記バックライト輝度演算手段は各分割画面毎の画像色調補正信号に応じて各分割画面のバックライトの輝度を演算することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が特定の領域に密集しているとき、密集部分を拡散する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記拡散する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が一方に偏在しているとき、偏在部分を中央に移動する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記移動する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上記のように構成したので、液晶モニタに表示する画像信号に応じて画像の色調の補正を行うとき、バックライトの明るさも関連して調整することができ、映像の際だった鮮明な色調の画面とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、液晶モニタに映像の際だった鮮明な色調の画面表示を行うという目的を、画像出力機器から入力した画像信号の色調分布を検出する画像信号色調分布検出手段と、前記画像信号色調分布検出手段により検出した色調分布により、入力画像の色調の補正演算を行う画像色調補正信号演算手段と、前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により液晶モニタのバックライトの輝度を演算するバックライト輝度演算手段とを備え、液晶モニタの画像を前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により補正すると共に、該液晶モニタのバックライトを前記バックライト輝度演算手段の輝度に調整することにより実現した。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例を図１の機能ブロック図に示しており、同機能ブロック図においては、本発明における種々の態様を実施することができるように示しており、本発明においてはこれらの必要な機能を選択して用いることによって実施可能である。なお、同図における各機能を行う機能部は、各々各機能を行う手段ということもできる。
【００２０】
図１に示した液晶画面色調補正装置においては、その主要機能部である液晶画面色調調整処理部１で各種のＡＶ機器からの画像のうち、利用者が選択した任意のものを選択入力して色調の補正演算を行い、それと関連して適切なバックライトの輝度を演算し、液晶モニタ２に出力する例を示している。この液晶画面色調調整処理部１にはそのために画像出力機器選択部３を備えており、Ａ、Ｂ、Ｃの各ＡＶ機器の画像信号を入力可能とし、利用者の選択指示によって特定のＡＶ機器のみを選択して、画像信号入力部４に出力する。
【００２１】
画像信号入力部４で入力した画像信号は、画像信号色調分布検出部５で画像信号の色調分布を表すヒストグラムを作成する等の手法により、入力した画像信号の色調分布を検出する。この色調分布に際しては、画像信号全体の分布を検出する以外に、例えばＲＧＢ或いはＣＭＹＫの各色について信号分布を検出してもよい。この画像信号の分布を検出するに際しては、従来から広く用いられている暗い方から明るい方にわたる各明るさに対して、どれだけの画素（ピクセル）が存在するかを示すヒストグラムを用いることができる。
【００２２】
画像色調補正信号演算部６においては、主として画像信号色調分布検出部５の信号によって、特定のトーン部分に信号が集中している状態を調べ、補正態様設定部１１で設定された各種の補正態様における特定の態様によって色調補正を行う。その際には、前記のように各色について信号分布を検出しているときには、各色の分布状態に応じて各色毎に、更にはその後それらを総合して色調補正を行うこともできる。
【００２３】
この画像色調補正信号演算部６には、種々の態様で色調補正を行うことができるように、例えば画像出力機器検出部７の信号を入力し、画像出力機器選択部３で選択した出力機器に応じて、例えばテレビの画像出力時とＤＶＤの画像出力時とでは各ＡＶ機器特有の色調が存在するので、各ＡＶ機器に対応した補正値を例えば補正態様設定部１１等に予め登録しておき、その補正値を読み出して用いることができるようにする。また、画像出力機器検出部において、利用者の指示等により出力機器の選択が変更したときには、変更した出力機器について前記予め登録してある補正値に徐々に変更することができるようにする。
【００２４】
また、ナビ表示環境条件検出部８においては、この液晶色調補正処理装置が車両に用いられてその車両にナビゲーション装置を搭載しているとき、ナビゲーション装置が通常備えているモニタへの画像表示に際して、周囲が明るいときの表示モードと、周囲が暗いときのモードとで表示形態及びバックライトの輝度を調整変更するので、その環境条件によるモード変更の状態を例えば車両のライトの点灯、ナビゲーション装置と連携した時刻、又はトンネル或いはタワーパーキングの位置等の現在位置、又は太陽と走行方向の相対位置等々の環境条件を検出する環境条件検出手段等により検出し、そのモードに適した補正値を補正態様設定部１１に登録した設定値により、適切な色調補正を行うようにする。
【００２５】
同様に周囲明るさ検出部９では明るさを検出するセンサの信号を用いて液晶モニタの周囲の明るさを検出し、その明るさに応じて前記のように予め登録してある補正値を読出して補正を行う。なお、車両用モニタにおいては、ナビ表示における環境条件の検出に際して、この周囲明るさ検出部９の検出信号を用いることができる。
【００２６】
分割画面検出部１０では、液晶モニタ２において例えばナビゲーション装置の表示を行っているとき、画面を２分割して片側を地図画面とし、他側を施設案内表示、或いは右左折交差点案内表示等を行っているとき、その画面分割の状態と各分割画面に表示している情報の種類を検出し、その信号を画像色調補正信号演算部６に出力して、各画面において適切な色調になるように、前記と同様の手法により補正信号を得ることができるようにする。
【００２７】
図１に示す液晶画面色調調整処理部１の例においては、前記のような各種の検出部の信号を加味して、画像色調補正信号演算部６が液晶モニタ２にとって適切な色調の画像を表示するための画像色調補正信号を演算し、これを画像色調補正信号出力部１２から、液晶モニタ２の画像色調補正部２１に出力している。
【００２８】
また、画像色調補正信号演算部６で演算した前記の画像色調補正信号は、バックライト輝度演算部１３にも出力し、前記のような画像色調補正に応じて、更に画像表示している液晶モニタの画面が適切な色調で表示することができるように、バックライトの輝度を演算する。本発明はこのように、画像の色調補正と共に、その色調補正に応じてバックライトの輝度を適切に設定することにより、液晶モニタに表示される画面の映像は、より鮮明で見やすいものとすることができる。
【００２９】
図１に示す例においては、バックライト輝度演算部１３に対して画像信号色調分布検出部５の信号を直接出力し、画像色調補正を行わないときにでも少なくともバックライトの輝度については適切に調整することができるようにしている。バックライト輝度演算部１３で演算したバックライトの輝度信号は、バックライト輝度信号出力部１４から液晶モニタ２のバックライト輝度調整部２２に出力し、液晶モニタの画面の輝度を適切に調整し、前記のように画像色調補正を行った表示画像を、更に鮮明に見えるようにする。
【００３０】
上記のような機能部から構成される液晶画面色調補正装置は、例えば図２に示す作動フローにしたがって順に作動させることにより、所定の機能を行わせることができる。図２に示す例においては、図１に示す各種の機能部の内、最も基本となる画像信号色調分布検出部５の検出信号を用い、画像出力機器検出部７の検出信号を用いて処理を行う例を示しているが、そのほかナビ表示環境条件検出部８、周囲明るさ検出部９、分割画面検出部１０の各信号を用いて、同様の作動を追加することにより容易に実施することができる。以下に、図２の作動フローを前記図１の機能ブロック図、及び図３の信号処理の実例を参照しつつ説明する。
【００３１】
図２に示す液晶画面表示色調補正処理の作動フローの例においては、最初に本発明による液晶画面色調補正装置に対して画像信号を入力し（ステップＳ１）、次いで画像色調信号分布の検出を行う（ステップＳ２）。これらの作動は、図１の液晶画面色調調整処理部１における画像出力機器選択部３で選択したＡＶ機器の画像信号を画像信号入力部４で入力し、その画像信号により画像信号色調分布検出部５が、例えば図３（ａ）（ｉ）及び同図（ｂ）（ｉ）に示すような画像信号のトーン分布ヒストグラムを作成することによって検出して行うことができる。なお、このようなトーン分布ヒストグラムの作成に際しては、画像処理分野において広く用いられている種々の処理手法を用いることができる。
【００３２】
次いで、上記のようにして検出した入力画像の色調信号分布に基づいて、画像色調補正信号を演算する（ステップＳ３）。この作動は図１の画像色調補正信号演算部６において、補正態様設定部１１に設定されている各種の補正態様の内、適切な補正態様を任意に設定し、その補正態様に応じて補正演算することにより行われる。
【００３３】
その画像色調補正に際しては、例えば図３（ａ）に示す例においては、前記のように同図（ｉ）のような入力画像信号分布が検出されているとき、特に暗い部分に信号が密集しているので、このまま出力すると画面全体が暗い画像となって見にくくなるため、この密集部分より明るい部分には分布レベルの低い領域が存在することを利用して、その部分に前記密集部分を拡散し、同図（ii）の画像補正出力信号に示すような信号とする。その結果、画像は全体として色調が鮮明となり、見やすい画像とすることができる。
【００３４】
次いで、前記のような画像色調補正に対応したバックライトの輝度の演算を行う（ステップＳ４）。この処理は図１のバックライト輝度演算部１３において画像色調補正信号演算部６で演算した上記のような信号を入力し、所定の輝度演算をすることによって行われる。図３（ａ）の例においては同図(ii)のような画像補正処理の結果、全体が明るい方向に信号を拡散したので、バックライトについてはその輝度をその拡散量に応じて暗くするように演算する。その際には従来から行われている周囲の明るさに応じた輝度調整等の調整も適宜加味して行う。
【００３５】
図３（ａ）に示す例においては、同図（ｉ）に示すようにトーン分布が暗い方に密集している例を示したが、逆に明るい方に密集しているときには、その密集部分を暗い方に同様に拡散し、バックライトの輝度については拡散した分だけ暗くするように調整する。なお、トーン分布が中間部分に密集している場合には、それを明るい側と暗い側に拡散し、その際にはバックライトの輝度は変更しないように処理することもできる。本発明においてはこのように、画像の色調補正と共に、その色調補正に応じてバックライトの輝度を適切に設定することにより、液晶モニタに表示される画面の映像は、より鮮明で見やすいものとすることができる。
【００３６】
その後上記のようにして演算した画像色調補正信号とバックライト輝度調整信号を、液晶モニタに対して出力し（ステップＳ５）、液晶モニタにおいてはその信号に応じて画像色調の補正を行い、同時にバックライトの輝度を調節する。これは図１の例においては画像色調補正信号出力部１２が液晶モニタ２の画像色調補正部２１に対して信号を出力し、バックライト輝度信号出力部１４が液晶モニタ２のバックライト輝度調整部２２に信号を出力することにより行われる。
【００３７】
図２に示す例においては次いで、画像出力機器は変更したか否かの判別を行い（ステップＳ６）、変更しないときには再びステップＳ１に戻って前記作動を繰り返す。ここで、例えば現在テレビを受信中で画像出力機器選択部でその画像の入力を選択しているときに、利用者がＤＶＤを再生してこれを見ようとしたとき、画像出力機器選択部３に利用者の指示が入力し、ＤＶＤからの画像が画像信号入力部４に入力することとなる。
【００３８】
そのときには、変更出力機器に対応した画像色調補正と、バックライト輝度を設定値に徐々に変更する補正処理を行う（ステップＳ７）。このような補正処理は、図１の補正態様設定部１１によって、予め記憶されているテレビの画像出力時の補正値から、ＤＶＤの画像出力時の補正値に例えば３秒間で徐々に変更し、その補正に対応してバックライトの輝度を演算することにより行われる。その後、機器変更による色調補正は終了したか否かを判別し（ステップＳ８）、未だ前記のような３秒が経過していないときにはステップＳ７に戻って前記作動を繰り返し、機器変更による色調補正が終了したと判別したときにはステップＳ１に戻って前記作動を繰り返す。
【００３９】
前記実施例においては画像色調補正の例として、図３（ａ）のように特定の明るさ部分に信号が密集しているときその部分を拡散する補正の態様を示したが、そのほか従来から用いられている種々の画像の色調補正を行うことができ、例えば図３（ｂ）（ｉ）に示すように、特に暗い部分に存在する信号はこれを液晶モニタに表示すると画像が潰れて真っ黒になることが確実な領域の信号であるので、これを潰れ域の分だけ明るい方向に移動し、明るい方においてモニタに表示されない移動信号部分は削除し、その結果図３（ｂ）(ii)に示すようなトーン分布のヒストグラム状態となるように補正を行っても良い。そのときには、画像信号全体が明るい方向に移動するので、その分移動分だけバックライトの輝度を暗くし、モニタ画面の映像を鮮明に見ることができるようにする。
【００４０】
また、前記実施例においては、入力する画像信号について、例えばＲＧＢやＣＭＹＫの各色において特定の色、或いは全ての色について個別に補正を行い、全体としての平均的な色調補正を行うようにしても良い。更に、バックライトに陰極蛍光ランプを用いることなく多数のＬＥＤ等の発光素子を用いた液晶モニタにおいては、モニタ画面の任意の部分について本発明を適用し、全体として見やすい画面を表示するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明による液晶画面色調補正装置は、あらゆる液晶モニタに広く用いることができ、特に車両に搭載するモニタのように、周囲の明るさが大きく変化し、或いは周囲の明るさによってバックライトの輝度を大きく変化させる必要のある液晶モニタに対して好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を種々の態様で実施する機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の作動フロー図である。
【図３】本発明における画像色調補正とバックライト輝度調整を関連して行う例を示し、（ａ）はその第１の例、（ｂ）はその第２の例を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１ 液晶画面色調調整処理部
２ 液晶モニタ
３ 画像出力機器選択部
４ 画像信号入力部
５ 画像信号色調分布検出部
６ 画像色調補正信号演算部
７ 画像出力機器検出部
８ ナビ表示環境条件検出部
９ 周囲明るさ検出部
１０ 分割画面検出部
１１ 補正態様設定部
１２ 画像色調補正信号出力部
１３ バックライト輝度演算部
１４ バックライト輝度信号出力部
２１ 画像色調補正部
２２ バックライト輝度調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶モニタ画面に表示する画像の色調を調整すると共に、バックライトの輝度調整を行うことにより、画面表示を鮮明にする液晶画面色調補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年はＡＶ（Audio Visual）機器の普及により、各種の放送を受信するテレビ、ＤＶＤの表示において、それらの画像を表示するモニタが生活の中で必須のものとなっているが、その中でも小型軽量で省電力であり、画像を比較的鮮明に表示できる液晶表示手段を用いた液晶モニタが広く用いられるようになっている。
【０００３】
この液晶モニタにおいては、画素を構成する液晶自体は発光しないため、この液晶に対して光を照射する必要があり、その液晶の表面側に配置した光源から光を照射して反射光を見る方式や、液晶の背面側に配置した光源の光を透過して、その透過光見る方式等が存在するが、多くの液晶モニタにおいては後者の透過光を見る方式を採用している。
【０００４】
上記のような液晶の背面側に配置する光源としてのバックライトは、従来より広く陰極蛍光ランプが用いられている。このバックライトの明るさによって液晶で表示される画像の見やすさが異なり、暗すぎると画面全体の色調が黒くなり視認性が悪くなり、逆に明るすぎると画面全体の色調が白くなって視認性が悪くなる。
【０００５】
また、そのときのバックライトの明るさは周囲の明るさにも影響され、周囲が暗いときにはそれに合わせて暗くし、明るいときにはそれに合わせて明るくすることが望まれており、例えば特開平６−６７１５９号公報に示されているように、周囲の明るさを検出してバックライトの明るさを調節することも行われている。上記のような周囲の明るさに応じてバックライトの明るさを調節する際には、周囲の明るさを検出するセンサを用いることなく、例えば車両に搭載するナビゲーション装置用のモニタの場合には、車両の照明を点灯したか否かを検出することによって調節することもある。
【０００６】
一方、液晶画面用のバックライトは前記のような陰極蛍光ランプにおいて水銀が用いられており、近年の環境問題から水銀の使用が制限されるようになっているため、その代わりにＬＥＤ(light-emitting diode：発光ダイオード）が用いられるようになっている。このＬＥＤを用いたバックライトにおいては、液晶の裏面に均等に配置することにより液晶に光を照射するため、液晶に対するバックライトの輝度はそれらの個々で行うことも可能になり、例えば分割した画面の各々において、表示されている画像に対応したバックライトの輝度調節も可能となる。
【０００７】
上記のような液晶モニタに画像を表示するには、各種ＡＶ機器からの画像出力信号をそのままモニタに表示すると、出力される画像の色調が各機器によって異なることが多く、また、例えば映画の表示において暗い画面では画像がほとんど黒くなって見えなくなり、明るい画面では色が白くなって細かい画像が見えなくなる等の現象が生じる。そのため、モニタに入力される画像信号によって画像の明るさを調節するγ(ガンマ)補正機能を搭載することもある。同様に、入力される画像信号の色調により、バックライトの輝度調節を行い、前記のように暗い画面に対しては輝度を強くして明るくし、逆に明るい画面に対しては輝度を弱くして暗くすることも行われている。
【特許文献１】特開平６−６７１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、液晶モニタにおいては入力する画像信号に応じて色調の調節を行い、またバックライトの調節を各々行っているが、それらは個別に調節されており、総合的な調節が行われていなかった。そのため、入力する画像信号が予め設定した明るさより明るいとき画像を暗くする色調調節を行った場合に、モニタの使用環境が明るいときにはバックライトをより明るくする調節を行うこととなり、その結果モニタの画面は極めて明るい画像となってしまい、見にくい画像となってしまう。また、これとは逆の場合も同様に生じる。
【０００９】
したがって本発明は、液晶モニタに表示する画像信号に応じて色調の補正を行うとき、バックライトの明るさも関連して調整することにより、映像の際だった鮮明な色調の画面とすることができるようにした液晶画面色調補正装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による液晶画面色調補正装置は、前記課題を解決するため、画像出力機器から入力した画像信号の色調分布を検出する画像信号色調分布検出手段と、前記画像信号色調分布検出手段により検出した色調分布により、入力画像の色調の補正演算を行う画像色調補正信号演算手段と、前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により液晶モニタのバックライトの輝度を演算するバックライト輝度演算手段とを備え、液晶モニタの画像を前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により補正すると共に、該液晶モニタのバックライトを前記バックライト輝度演算手段の輝度に調整することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、前記画像色調補正信号演算手段は、画像出力機器に対応した所定の色調補正を行うものであり、画像出力機器の変更時に変更した画像出力機器の色調に徐々に補正を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、液晶モニタの周囲の明るさを検出する周囲明るさ検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、液晶モニタの周囲の明るさに応じて色調を補正することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、ナビゲーション装置と連携した時刻、又はトンネル或いはタワーパーキングの位置を含む現在位置、又は太陽と走行方向の相対位置、の環境条件を検出する環境条件検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、前記環境条件に応じて色調を補正することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、液晶モニタの表示画面の分割の状態を検出する分割画面検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、分割画面毎の画像色調補正信号を演算し、前記バックライト輝度演算手段は各分割画面毎の画像色調補正信号に応じて各分割画面のバックライトの輝度を演算することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が特定の領域に密集しているとき、密集部分を拡散する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記拡散する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による他の液晶画面色調補正装置は、前記液晶画面色調補正装置において、前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が一方に偏在しているとき、偏在部分を中央に移動する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記移動する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上記のように構成したので、液晶モニタに表示する画像信号に応じて画像の色調の補正を行うとき、バックライトの明るさも関連して調整することができ、映像の際だった鮮明な色調の画面とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、液晶モニタに映像の際だった鮮明な色調の画面表示を行うという目的を、画像出力機器から入力した画像信号の色調分布を検出する画像信号色調分布検出手段と、前記画像信号色調分布検出手段により検出した色調分布により、入力画像の色調の補正演算を行う画像色調補正信号演算手段と、前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により液晶モニタのバックライトの輝度を演算するバックライト輝度演算手段とを備え、液晶モニタの画像を前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により補正すると共に、該液晶モニタのバックライトを前記バックライト輝度演算手段の輝度に調整することにより実現した。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例を図１の機能ブロック図に示しており、同機能ブロック図においては、本発明における種々の態様を実施することができるように示しており、本発明においてはこれらの必要な機能を選択して用いることによって実施可能である。なお、同図における各機能を行う機能部は、各々各機能を行う手段ということもできる。
【００２０】
図１に示した液晶画面色調補正装置においては、その主要機能部である液晶画面色調調整処理部１で各種のＡＶ機器からの画像のうち、利用者が選択した任意のものを選択入力して色調の補正演算を行い、それと関連して適切なバックライトの輝度を演算し、液晶モニタ２に出力する例を示している。この液晶画面色調調整処理部１にはそのために画像出力機器選択部３を備えており、Ａ、Ｂ、Ｃの各ＡＶ機器の画像信号を入力可能とし、利用者の選択指示によって特定のＡＶ機器のみを選択して、画像信号入力部４に出力する。
【００２１】
画像信号入力部４で入力した画像信号は、画像信号色調分布検出部５で画像信号の色調分布を表すヒストグラムを作成する等の手法により、入力した画像信号の色調分布を検出する。この色調分布に際しては、画像信号全体の分布を検出する以外に、例えばＲＧＢ或いはＣＭＹＫの各色について信号分布を検出してもよい。この画像信号の分布を検出するに際しては、従来から広く用いられている暗い方から明るい方にわたる各明るさに対して、どれだけの画素（ピクセル）が存在するかを示すヒストグラムを用いることができる。
【００２２】
画像色調補正信号演算部６においては、主として画像信号色調分布検出部５の信号によって、特定のトーン部分に信号が集中している状態を調べ、補正態様設定部１１で設定された各種の補正態様における特定の態様によって色調補正を行う。その際には、前記のように各色について信号分布を検出しているときには、各色の分布状態に応じて各色毎に、更にはその後それらを総合して色調補正を行うこともできる。
【００２３】
この画像色調補正信号演算部６には、種々の態様で色調補正を行うことができるように、例えば画像出力機器検出部７の信号を入力し、画像出力機器選択部３で選択した出力機器に応じて、例えばテレビの画像出力時とＤＶＤの画像出力時とでは各ＡＶ機器特有の色調が存在するので、各ＡＶ機器に対応した補正値を例えば補正態様設定部１１等に予め登録しておき、その補正値を読み出して用いることができるようにする。また、画像出力機器検出部において、利用者の指示等により出力機器の選択が変更したときには、変更した出力機器について前記予め登録してある補正値に徐々に変更することができるようにする。
【００２４】
また、ナビ表示環境条件検出部８においては、この液晶色調補正処理装置が車両に用いられてその車両にナビゲーション装置を搭載しているとき、ナビゲーション装置が通常備えているモニタへの画像表示に際して、周囲が明るいときの表示モードと、周囲が暗いときのモードとで表示形態及びバックライトの輝度を調整変更するので、その環境条件によるモード変更の状態を例えば車両のライトの点灯、ナビゲーション装置と連携した時刻、又はトンネル或いはタワーパーキングの位置等の現在位置、又は太陽と走行方向の相対位置等々の環境条件を検出する環境条件検出手段等により検出し、そのモードに適した補正値を補正態様設定部１１に登録した設定値により、適切な色調補正を行うようにする。
【００２５】
同様に周囲明るさ検出部９では明るさを検出するセンサの信号を用いて液晶モニタの周囲の明るさを検出し、その明るさに応じて前記のように予め登録してある補正値を読出して補正を行う。なお、車両用モニタにおいては、ナビ表示における環境条件の検出に際して、この周囲明るさ検出部９の検出信号を用いることができる。
【００２６】
分割画面検出部１０では、液晶モニタ２において例えばナビゲーション装置の表示を行っているとき、画面を２分割して片側を地図画面とし、他側を施設案内表示、或いは右左折交差点案内表示等を行っているとき、その画面分割の状態と各分割画面に表示している情報の種類を検出し、その信号を画像色調補正信号演算部６に出力して、各画面において適切な色調になるように、前記と同様の手法により補正信号を得ることができるようにする。
【００２７】
図１に示す液晶画面色調調整処理部１の例においては、前記のような各種の検出部の信号を加味して、画像色調補正信号演算部６が液晶モニタ２にとって適切な色調の画像を表示するための画像色調補正信号を演算し、これを画像色調補正信号出力部１２から、液晶モニタ２の画像色調補正部２１に出力している。
【００２８】
また、画像色調補正信号演算部６で演算した前記の画像色調補正信号は、バックライト輝度演算部１３にも出力し、前記のような画像色調補正に応じて、更に画像表示している液晶モニタの画面が適切な色調で表示することができるように、バックライトの輝度を演算する。本発明はこのように、画像の色調補正と共に、その色調補正に応じてバックライトの輝度を適切に設定することにより、液晶モニタに表示される画面の映像は、より鮮明で見やすいものとすることができる。
【００２９】
図１に示す例においては、バックライト輝度演算部１３に対して画像信号色調分布検出部５の信号を直接出力し、画像色調補正を行わないときにでも少なくともバックライトの輝度については適切に調整することができるようにしている。バックライト輝度演算部１３で演算したバックライトの輝度信号は、バックライト輝度信号出力部１４から液晶モニタ２のバックライト輝度調整部２２に出力し、液晶モニタの画面の輝度を適切に調整し、前記のように画像色調補正を行った表示画像を、更に鮮明に見えるようにする。
【００３０】
上記のような機能部から構成される液晶画面色調補正装置は、例えば図２に示す作動フローにしたがって順に作動させることにより、所定の機能を行わせることができる。図２に示す例においては、図１に示す各種の機能部の内、最も基本となる画像信号色調分布検出部５の検出信号を用い、画像出力機器検出部７の検出信号を用いて処理を行う例を示しているが、そのほかナビ表示環境条件検出部８、周囲明るさ検出部９、分割画面検出部１０の各信号を用いて、同様の作動を追加することにより容易に実施することができる。以下に、図２の作動フローを前記図１の機能ブロック図、及び図３の信号処理の実例を参照しつつ説明する。
【００３１】
図２に示す液晶画面表示色調補正処理の作動フローの例においては、最初に本発明による液晶画面色調補正装置に対して画像信号を入力し（ステップＳ１）、次いで画像色調信号分布の検出を行う（ステップＳ２）。これらの作動は、図１の液晶画面色調調整処理部１における画像出力機器選択部３で選択したＡＶ機器の画像信号を画像信号入力部４で入力し、その画像信号により画像信号色調分布検出部５が、例えば図３（ａ）（ｉ）及び同図（ｂ）（ｉ）に示すような画像信号のトーン分布ヒストグラムを作成することによって検出して行うことができる。なお、このようなトーン分布ヒストグラムの作成に際しては、画像処理分野において広く用いられている種々の処理手法を用いることができる。
【００３２】
次いで、上記のようにして検出した入力画像の色調信号分布に基づいて、画像色調補正信号を演算する（ステップＳ３）。この作動は図１の画像色調補正信号演算部６において、補正態様設定部１１に設定されている各種の補正態様の内、適切な補正態様を任意に設定し、その補正態様に応じて補正演算することにより行われる。
【００３３】
その画像色調補正に際しては、例えば図３（ａ）に示す例においては、前記のように同図（ｉ）のような入力画像信号分布が検出されているとき、特に暗い部分に信号が密集しているので、このまま出力すると画面全体が暗い画像となって見にくくなるため、この密集部分より明るい部分には分布レベルの低い領域が存在することを利用して、その部分に前記密集部分を拡散し、同図（ii）の画像補正出力信号に示すような信号とする。その結果、画像は全体として色調が鮮明となり、見やすい画像とすることができる。
【００３４】
次いで、前記のような画像色調補正に対応したバックライトの輝度の演算を行う（ステップＳ４）。この処理は図１のバックライト輝度演算部１３において画像色調補正信号演算部６で演算した上記のような信号を入力し、所定の輝度演算をすることによって行われる。図３（ａ）の例においては同図(ii)のような画像補正処理の結果、全体が明るい方向に信号を拡散したので、バックライトについてはその輝度をその拡散量に応じて暗くするように演算する。その際には従来から行われている周囲の明るさに応じた輝度調整等の調整も適宜加味して行う。
【００３５】
図３（ａ）に示す例においては、同図（ｉ）に示すようにトーン分布が暗い方に密集している例を示したが、逆に明るい方に密集しているときには、その密集部分を暗い方に同様に拡散し、バックライトの輝度については拡散した分だけ暗くするように調整する。なお、トーン分布が中間部分に密集している場合には、それを明るい側と暗い側に拡散し、その際にはバックライトの輝度は変更しないように処理することもできる。本発明においてはこのように、画像の色調補正と共に、その色調補正に応じてバックライトの輝度を適切に設定することにより、液晶モニタに表示される画面の映像は、より鮮明で見やすいものとすることができる。
【００３６】
その後上記のようにして演算した画像色調補正信号とバックライト輝度調整信号を、液晶モニタに対して出力し（ステップＳ５）、液晶モニタにおいてはその信号に応じて画像色調の補正を行い、同時にバックライトの輝度を調節する。これは図１の例においては画像色調補正信号出力部１２が液晶モニタ２の画像色調補正部２１に対して信号を出力し、バックライト輝度信号出力部１４が液晶モニタ２のバックライト輝度調整部２２に信号を出力することにより行われる。
【００３７】
図２に示す例においては次いで、画像出力機器は変更したか否かの判別を行い（ステップＳ６）、変更しないときには再びステップＳ１に戻って前記作動を繰り返す。ここで、例えば現在テレビを受信中で画像出力機器選択部でその画像の入力を選択しているときに、利用者がＤＶＤを再生してこれを見ようとしたとき、画像出力機器選択部３に利用者の指示が入力し、ＤＶＤからの画像が画像信号入力部４に入力することとなる。
【００３８】
そのときには、変更出力機器に対応した画像色調補正と、バックライト輝度を設定値に徐々に変更する補正処理を行う（ステップＳ７）。このような補正処理は、図１の補正態様設定部１１によって、予め記憶されているテレビの画像出力時の補正値から、ＤＶＤの画像出力時の補正値に例えば３秒間で徐々に変更し、その補正に対応してバックライトの輝度を演算することにより行われる。その後、機器変更による色調補正は終了したか否かを判別し（ステップＳ８）、未だ前記のような３秒が経過していないときにはステップＳ７に戻って前記作動を繰り返し、機器変更による色調補正が終了したと判別したときにはステップＳ１に戻って前記作動を繰り返す。
【００３９】
前記実施例においては画像色調補正の例として、図３（ａ）のように特定の明るさ部分に信号が密集しているときその部分を拡散する補正の態様を示したが、そのほか従来から用いられている種々の画像の色調補正を行うことができ、例えば図３（ｂ）（ｉ）に示すように、特に暗い部分に存在する信号はこれを液晶モニタに表示すると画像が潰れて真っ黒になることが確実な領域の信号であるので、これを潰れ域の分だけ明るい方向に移動し、明るい方においてモニタに表示されない移動信号部分は削除し、その結果図３（ｂ）(ii)に示すようなトーン分布のヒストグラム状態となるように補正を行っても良い。そのときには、画像信号全体が明るい方向に移動するので、その分移動分だけバックライトの輝度を暗くし、モニタ画面の映像を鮮明に見ることができるようにする。
【００４０】
また、前記実施例においては、入力する画像信号について、例えばＲＧＢやＣＭＹＫの各色において特定の色、或いは全ての色について個別に補正を行い、全体としての平均的な色調補正を行うようにしても良い。更に、バックライトに陰極蛍光ランプを用いることなく多数のＬＥＤ等の発光素子を用いた液晶モニタにおいては、モニタ画面の任意の部分について本発明を適用し、全体として見やすい画面を表示するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明による液晶画面色調補正装置は、あらゆる液晶モニタに広く用いることができ、特に車両に搭載するモニタのように、周囲の明るさが大きく変化し、或いは周囲の明るさによってバックライトの輝度を大きく変化させる必要のある液晶モニタに対して好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を種々の態様で実施する機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の作動フロー図である。
【図３】本発明における画像色調補正とバックライト輝度調整を関連して行う例を示し、（ａ）はその第１の例、（ｂ）はその第２の例を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１ 液晶画面色調調整処理部
２ 液晶モニタ
３ 画像出力機器選択部
４ 画像信号入力部
５ 画像信号色調分布検出部
６ 画像色調補正信号演算部
７ 画像出力機器検出部
８ ナビ表示環境条件検出部
９ 周囲明るさ検出部
１０ 分割画面検出部
１１ 補正態様設定部
１２ 画像色調補正信号出力部
１３ バックライト輝度演算部
１４ バックライト輝度信号出力部
２１ 画像色調補正部
２２ バックライト輝度調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像出力機器から入力した画像信号の色調分布を検出する画像信号色調分布検出手段と、
前記画像信号色調分布検出手段により検出した色調分布により、入力画像の色調の補正演算を行う画像色調補正信号演算手段と、
前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により液晶モニタのバックライトの輝度を演算するバックライト輝度演算手段とを備え、
液晶モニタの画像を前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により補正すると共に、該液晶モニタのバックライトを前記バックライト輝度演算手段の輝度に調整することを特徴とする液晶画面色調補正装置。
【請求項２】
前記画像色調補正信号演算手段は、画像出力機器に対応した所定の色調補正を行うものであり、画像出力機器の変更時に変更した画像出力機器の色調に徐々に補正を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項３】
液晶モニタの周囲の明るさを検出する周囲明るさ検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、液晶モニタの周囲の明るさに応じて色調を補正することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項４】
ナビゲーション装置と連携した時刻、又はトンネル或いはタワーパーキングの位置を含む現在位置、又は太陽と走行方向の相対位置、の環境条件を検出する環境条件検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、前記環境条件に応じて色調を補正することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項５】
液晶モニタの表示画面の分割の状態を検出する分割画面検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、分割画面毎の画像色調補正信号を演算し、前記バックライト輝度演算手段は各分割画面毎の画像色調補正信号に応じて各分割画面のバックライトの輝度を演算することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項６】
前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が特定の領域に密集しているとき、密集部分を拡散する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記拡散する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項７】
前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が一方に偏在しているとき、偏在部分を中央に移動する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記移動する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項１】
画像出力機器から入力した画像信号の色調分布を検出する画像信号色調分布検出手段と、
前記画像信号色調分布検出手段により検出した色調分布により、入力画像の色調の補正演算を行う画像色調補正信号演算手段と、
前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により液晶モニタのバックライトの輝度を演算するバックライト輝度演算手段とを備え、
液晶モニタの画像を前記画像色調補正信号演算手段で演算された補正信号により補正すると共に、該液晶モニタのバックライトを前記バックライト輝度演算手段の輝度に調整することを特徴とする液晶画面色調補正装置。
【請求項２】
前記画像色調補正信号演算手段は、画像出力機器に対応した所定の色調補正を行うものであり、画像出力機器の変更時に変更した画像出力機器の色調に徐々に補正を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項３】
液晶モニタの周囲の明るさを検出する周囲明るさ検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、液晶モニタの周囲の明るさに応じて色調を補正することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項４】
ナビゲーション装置と連携した時刻、又はトンネル或いはタワーパーキングの位置を含む現在位置、又は太陽と走行方向の相対位置、の環境条件を検出する環境条件検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、前記環境条件に応じて色調を補正することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項５】
液晶モニタの表示画面の分割の状態を検出する分割画面検出手段を備え、前記画像色調補正信号演算手段は、分割画面毎の画像色調補正信号を演算し、前記バックライト輝度演算手段は各分割画面毎の画像色調補正信号に応じて各分割画面のバックライトの輝度を演算することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項６】
前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が特定の領域に密集しているとき、密集部分を拡散する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記拡散する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【請求項７】
前記画像色調補正信号演算手段では、前記画像信号色調分布検出手段で検出した画像信号の色調分布が一方に偏在しているとき、偏在部分を中央に移動する補正を行い、同時に前記バックライト輝度演算手段は、前記移動する補正に対応した輝度を演算することを特徴とする請求項１記載の液晶画面色調補正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１４５８３６（Ｐ２００６−１４５８３６Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３５７７１（Ｐ２００４−３３５７７１）
【出願日】平成１６年１１月１９日（２００４．１１．１９）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１９日（２００４．１１．１９）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
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