液晶表示装置およびそれに用いるプログラム
【課題】画質劣化を防止しつつディスクリネーションを低減すること
【解決手段】液晶表示装置１００は、入力画像信号が表す画面について、注目画素Ａの階調値と注目画素の周囲にある周辺画素Ｂ１〜Ｂ８の階調値と前記周辺画素の個数との関係を表す特徴量を生成する特徴量生成部２０と、特徴量が閾値よりも大きければ入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくするオフセット値７０１、７０２を設定し、前記特徴量が閾値以下であれば前記補正値を設定しない処理を画面全体に対して行うＣＰＵ３０と、前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて液晶表示素子６６を駆動する液晶駆動部５０と、を有することを特徴とする。
【解決手段】液晶表示装置１００は、入力画像信号が表す画面について、注目画素Ａの階調値と注目画素の周囲にある周辺画素Ｂ１〜Ｂ８の階調値と前記周辺画素の個数との関係を表す特徴量を生成する特徴量生成部２０と、特徴量が閾値よりも大きければ入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくするオフセット値７０１、７０２を設定し、前記特徴量が閾値以下であれば前記補正値を設定しない処理を画面全体に対して行うＣＰＵ３０と、前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて液晶表示素子６６を駆動する液晶駆動部５０と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ディスクリネーションと呼ばれる液晶配向不良現象を低減するために、隣接する画素の白黒間の階調レベル（階調値）差に相当する電位差を小さくする画像処理方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７２７８７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法を使用してディスクリネーションを実際に許容レベルまで抑えるためには画像のエッジの数画素〜数十画素の電位差が段々と変化するように調整する必要があり、画像のエッジがなまる（画像のシャープネスが低減する）という問題が発生する。特に、投射型表示装置のようなマイクロディスプレイタイブの液晶表示装置においては画素サイズが小さく、この問題は顕著となる。また、画面内の輝度の段差や輝度ムラを防止する需要もある。
【０００５】
本発明は、画質劣化を低減しつつディスクリネーションを低減することが可能な液晶表示装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶表示装置は、液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する液晶表示装置であって、前記入力画像信号が表す画面について、注目画素の階調値と前記注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応関係を満足する画素ペアの数に基づく特徴量を生成する特徴量生成部と、前記特徴量が第１の閾値よりも大きければ前記入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定し、前記特徴量が第１の閾値以下であれば前記補正値を設定しない処理を行う処理部と、前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画質劣化を低減しつつディスクリネーションを低減することが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用可能な液晶プロジェクタ（液晶表示装置）の外観斜視図である。
【図２】図１に示す液晶プロジェクタのブロック図である。
【図３】図２に示す特徴量生成部のブロック図である。
【図４】図３に示す特徴量生成回路の動作を説明するための図である。
【図５】図２に示すレベル補正部が行う階調値の補正特性を説明するためのグラフである。
【図６】図２に示すＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。（実施例１、２、３）
【図７】図６に示すＳ１１０３の補正値テーブルである。（実施例１、２、３）
【図８】本発明の画像処理を説明するための図である。（実施例３）
【図９】図２に示すＣＰＵの別の動作を説明するためのフローチャートである。（実施例４）
【図１０】特徴量生成回路が特徴量を生成する際の走査領域に関する説明図である。
【図１１】特徴量生成のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する、本発明が適用可能な液晶プロジェクタ１００（液晶表示装置）の外観斜視図である。ビデオプレーヤ２から出力された画像信号は、ビデオケーブル４を経て、液晶プロジェクタ１００に入力される。液晶プロジェクタ１００は、入力画像信号に応じて液晶パネル等の液晶表示素子により変調された光を投射画像８としてスクリーン６（被投射面）に投射する画像投射装置である。
【００１０】
図２は、液晶プロジェクタ１００のブロック図を示す。液晶プロジェクタ１００は、映像処理部１０、特徴量生成部２０、ＣＰＵ３０、レベル補正部４０、液晶駆動部５０、光学系６０を有する。
【００１１】
映像処理部１０は、入力画像信号にブライトネス補正やコントラスト補正、ガンマ変換、色変換等の画像処理を施して画像信号を生成する。
【００１２】
特徴量生成部２０は、映像処理部１０に接続され、映像処理部１０から出力された画像信号の画像の画面について、ディスクリネーションの発生状態を数値化した特徴量を生成する。
【００１３】
図３は、特徴量生成部２０のブロック図である。特徴量生成部２０は、遅延回路２２、ラインメモリ２４、特徴量生成回路２６、ＲＡＭ(ランダムアクセスメモリ)２８を有する。
【００１４】
遅延回路２２は、入力画像信号のデータをラインメモリ２４に格納して遅延させた後で読み出す。ラインメモリ２４は、最大３水平ライン分の入力画像信号のデータを格納する。遅延回路２２は、過去２水平ラインの階調データをラインメモリ２４から読み出して特徴量生成回路２６に入力する。特徴量生成回路２６は特徴量を生成してＲＡＭ２８に格納する。ＲＡＭ２８に格納される特徴量は、注目画素の階調値とその注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応関係を満足する画素ペアの数に基づく情報であり、本実施例では、後述する図４（ｂ）、（ｃ）に示すテーブルで表現されている。
【００１５】
図２に戻って、ＣＰＵ３０は、特徴量生成部２０とレベル補正部４０に接続され、後述する図７に示す補正値テーブルや図６などの制御方法などを格納している不図示のメモリ（記憶手段）を有している。ＣＰＵ３０は、特徴量生成部２０のＲＡＭ２８から特徴量を読み出し、特徴量に応じてレベル補正部４０にレベル補正量（補正パラメータ）を設定したり、液晶プロジェクタ１００の各部の電源や状態の制御を行ったりするマイクロコンピュータ（処理部）である。
【００１６】
レベル補正部４０は、特徴量生成部２０とＣＰＵ３０に接続されている。レベル補正部４０は、ディスクリネーションを低減するための画像信号のレベル補正を行う。
【００１７】
液晶駆動部５０は、レベル補正部４０に接続され、レベル補正部４０により補正された画像信号を液晶駆動信号に変換し、光学系６０の液晶表示素子６６を駆動する。
【００１８】
光学系６０は、ランプ６２、照明光学系６４、液晶表示素子６６、投射光学系６８を有する。ランプ６２から出た光は、照明光学系６４を通り、液晶表示素子６６で変調された後で投射光学系（投射レンズ）６８を通して投射画像８としてスクリーン６に投射される。液晶表示素子６６は、液晶駆動部５０に接続され、液晶駆動部５０からの液晶駆動信号に基づいて入射光束を変調する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１では、ＣＰＵ３０は、画面の全体に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正部４０に設定する。図４（ａ）は、画像信号が表す画面における任意の３×３の画素マトリックスを示している。また、図４（ｂ）は白側特徴量を表すテーブル（Ｎｗの「ｗ」はｗｈｉｔｅ（白）を意味する）であり、図４（ｃ）は黒側特徴量を表すテーブル（Ｎｂｋの「ｂｋ」はｂｌａｃｋ（黒）を意味する）である。
【００２０】
本実施例では、８ｂｉｔであるので白の階調レベル（階調値）は２５５であり、これは８Ｖに相当し、黒の階調値は０であり、これは０Ｖに相当する。白側特徴量を表わすテーブルとは、注目画素の階調値が２５５に近い場合に用いるテーブルであり、黒側特徴量とは注目画素の階調値が０に近い場合に用いるテーブルである。
【００２１】
実施例１では、特徴量生成回路２６は、図４（ａ）に示す注目画素Ａの階調値と注目画素Ａの周囲にある周辺画素Ｂ１〜Ｂ８との階調値を比較し、図４（ｂ）、（ｃ）に示すマトリックス状に分類される特徴量の個数をカウントする。
【００２２】
周辺画素は、図４（ａ）に示すＢ１〜Ｂ８の８個であるが、液晶の初期配向状態や液晶駆動モードにより、画素Ｂ１〜Ｂ８のうちのいずれかの画素（１つでも複数でも構わない）を比較対象として選択してもよい。本実施例では、２つの周辺画素Ｂ２とＢ５を比較対象とし、これら２つの周辺画素Ｂ２とＢ５の階調値と注目画素の階調値との比較を行うことにより特徴量を得ている。
【００２３】
図１０は、特徴量生成部２０が特徴量を生成する際の走査領域に関する説明図であり、液晶表示素子の表示領域と、注目画素Ａの座標の関係を示した図である。図１０は画素数が、水平方向Ｈ画素、垂直方向Ｖ画素の解像度の液晶表示素子を表わす。このとき、表示領域の左上隅画素を原点とした座標系を考える。注目画素Ａは、座標（Ａｘ，Ａｙ）で定義され、座標（Ａｘ，Ａｙ）は、表示領域の一番外側の座標以外を取りうる。
【００２４】
図１１は、特徴量生成部２０の動作フローを示すフローチャートである。
【００２５】
Ｓ１５０１は、各入力画像のフレームに同期した信号をトリガーとして、開始される。表示画面の左上隅画素から、内側に1画素ずつ進んだ画素を（Ａｘ，Ａｙ）＝（１，１）が、最初の注目画素となる。
【００２６】
Ｓ１５０２にて、注目画素ＡとＢ２の階調を比較する。
【００２７】
Ｓ１５０３にて、図４（ｂ）、（ｃ）に示す条件に該当する場合、条件に該当する特徴量Ｎｗ＿ｉｊ、Ｎｂｋ＿ｉｊを、１加算した値をＲＡＭ２８に書き込む（ここで、ｉ，ｊは、１〜５の自然数である）。
【００２８】
Ｓ１５０４、Ｓ１５０５も、Ｓ１５０２、Ｓ１５０３と同様にして、注目画素ＡとＢ５の階調を比較した後、該当する特徴量に加算する。
【００２９】
Ｓ１５０６、Ｓ１５０７において、特徴量を生成する対象としている領域全体に対してＳ１０５２からＳ１０５６までの処理が実行されたか否かを判定する。
【００３０】
以下、具体的な特徴量の算出例を説明する。例えば、注目画素Ａの階調値が２１５であれば、図４（ｂ）の縦（列）の一番上となり、特徴量生成回路２６は、周辺画素Ｂ２の階調値が１８５であればＮｗ＿１１の値を１だけ加算する。また、特徴量生成回路２６は、周辺画素Ｂ５の階調値が１８５であればＮｗ＿１１の値を更に1加算する。又、特徴量生成回路２６は、もし周辺画素Ｂ５の階調値が１９５であればＮｗ＿１２の値を１加算する。図４（ｂ）、（ｃ）の他のカウントされない要素（Ｎｗ＿１３など）は何も加算がなされないので、０のままである。
【００３１】
同様にして、特徴量生成回路２６は、画面の全画素の各々に注目画素Ａを順次設定することによって図４（ｂ）、（ｃ）に示すデータを重畳（加算）した状態で作成し、これを画像信号のディスクリネーションの特徴量として生成する。つまり、特徴量生成回路２６はテーブルの対応を満足する画素ペアの数を生成しており、本実施例においては、特徴量は、注目画素Ａの階調値と周辺画素の階調値と周辺画素の個数との関係を表している。
【００３２】
本実施例は、白階調（２５５階調）付近と中間調の隣接画素レベルの組み合わせである図４（ｂ）に示すテーブル（マトリックス）と、黒階調（０階調）付近と中間調の隣接画素レベルの組み合わせである図４（ｃ）の条件マトリックスの２種類を採用している。しかし、条件分類としてはこれ以外の構成でもよい。例えば、条件マトリックスの行列の数を増やしても良いし、３種類以上の条件マトリックスを用いてもよい。
【００３３】
レベル補正部４０は、図５（ａ）に示す入出力特性を持つ回路であり、黒側のオフセット量７０１と白側のオフセット量７０２は外部から独立して設定可能な構成となっている。レベル補正部４０は液晶表示素子６６の駆動電圧のダイナミックレンジを縮小する。図５（ａ）の横軸は入力画像の階調値であり、縦軸は出力画像の階調値である。なお、オフセット量７０１、７０２は補正量と同義である。尚、ダイナミックレンジを縮小（小さく）するとは、液晶を駆動する駆動電圧の最大値を小さくする、あるいは、最小値を大きくする、あるいはその両者を含む。尚、駆動電圧のダイナミックレンジを小さくすることは、入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくすると言い換えてもよい。
【００３４】
図５（ｂ）は、一般的な液晶表示素子における入力階調値と表示輝度の関係を示すグラフであり、輝度＝１の白付近と輝度＝０の黒付近では、入力階調に対する輝度変化率が非常に小さい非線形の特性となっている。そのため、黒側のオフセット量７０１と白側のオフセット量７０２により駆動電圧のダイナミックレンジを縮小しても表示画像の輝度変動は小さいため、駆動電圧のダイナミックレンジの縮小による表示画像への影響は殆ど見られない。なお、図５（ｂ）ではオフセット量７０１、７０２をそれぞれ１３０、５０程度と示しているが、本実施例では、オフセット量７０１は５、オフセット量７０２は７程度に設定した。
【００３５】
尚、駆動電圧のダイナミックレンジの縮小オフセット量７０１、７０２の設定値は、液晶表示素子の入力階調と輝度との関係を表わす特性に基づいて、黒側のオフセット量７０１を白側のオフセット量７０２よりも大きく設定してもよい。これにより、輝度変動を抑えつつディスクリネーションの低減効果をさらに得ることができる。
【００３６】
図６は、実施例１のＣＰＵ３０の動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップの略である。図６に示すフローチャートはコンピュータによって実行可能なプログラムとして具現化される。
【００３７】
まず、初期状態ではオフセット量７０１、７０２とも０に設定されて不図示のメモリに格納されている。即ち、初期状態における補正値は０であり、この場合は、図５（ａ）に示す特性はＯｕｔ＝Ｉｎの対角方向の直線となる。
【００３８】
まず、ＣＰＵ３０は、ｘ＝１、ｙ＝１に設定し（Ｓ１１０１）、ＲＡＭ２８から図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量を読み出す（Ｓ１１０２）。次に、ＣＰＵ３０は、図４（ｂ）に示す白側特徴量（Ｎｗ＿１１）の数が第１の閾値１００００よりも大きいか第１の閾値以下であるかを判定する（Ｓ１１０３）。
【００３９】
ＣＰＵ３０は、白側特徴量（Ｎｗ＿１１）が閾値１００００よりも大きいと判定すると、図７に示す補正値テーブルを参照して参照値を取得する（Ｓ１１０４）。図７（ａ）は白側補正値のテーブルであり、図５のオフセット量７０２に対応し、図７（ｂ）は黒側補正値のテーブルであり、図５のオフセット量７０１に対応する。Ｎｗ＿１１に対応する補正値（オフセット量）は１であるので、ＣＰＵ３０はこれを参照値として取得する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ３０は、参照値が現在の補正値よりも大きいかどうかを判定し（Ｓ１１０５）、現在の補正値よりも大きければ補正値を置き換える（Ｓ１１０６）。上述したように、初期状態では補正値は０であり、参照値である１の方が大きいので、ＣＰＵ３０は、参照値である１を現在の補正値として設定して不図示のメモリに格納する。
【００４１】
Ｓ１１０３のＮＯ、Ｓ１１０５のＮＯ、または、Ｓ１１０６の後で、ＣＰＵ３０は、検討していないｘ、ｙ（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜５）の組み合わせがあるかどうか判定する（Ｓ１１０７）。他のｘ、ｙがあればｘまたはｙをインクリメントして（Ｓ１１０８）Ｓ１１０２に戻る。
【００４２】
例えば、ＣＰＵ３０は次に、白側特徴量（Ｎｗ＿１２）が第１の閾値１００００よりも大きいと判定すると（Ｓ１１０３）、図７に示す補正値テーブルを参照してＮｗ＿１２に対応する参照値２を取得する（Ｓ１１０４）。そして、ＣＰＵ３０は、参照値２が現在の補正値１よりも大きいかどうかを判定し（Ｓ１１０５）、現在の補正値よりも大きいため補正値２に置き換える（Ｓ１１０６）。
【００４３】
一方、ＣＰＵ３０は、全てのｘ、ｙの組み合わせについて特徴量を取得していると判断すれば（Ｓ１１０７）。白側のオフセット量７０２を決定する（Ｓ１１０９）。ここで、全てのｘ、ｙについて最大の補正値が設定されているのでこれが白側のオフセット量７０２となる。
【００４４】
ＣＰＵ３０は、黒側補正量を決定するための黒側特徴量（Ｎｂｋ＿ｘｙ）に対しても同様のフローを行い、黒側のオフセット量７０１を決定する（Ｓ１１１０〜Ｓ１１１８）。最後に、ＣＰＵ３０は、決定された補正量（オフセット量７０１、７０２）をレベル補正部４０に設定する（Ｓ１１１９）。
【００４５】
従来は、補正値を設定する処理は画面の全体ではなくディスクリネーションが発生している画像のエッジに対してのみ行っていたのでシャープネスが低減するなど画質劣化の問題が発生していた。
【００４６】
一方、本実施例では、ＣＰＵ３０は、特徴量が第１の閾値よりも大きければ入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定し、特徴量が第１の閾値以下であれば補正値を設定しない処理を画面の全体に対して行う。このため、画質劣化を低減することができる。
【００４７】
本実施例は、画面の全体の階調値のダイナミックレンジを小さくすることによって、画像のエッジの階調値に段差を設けずに（従って、シャープネスを損なわずに）ディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。もちろん画像処理を行う領域は後述する一辺１００画素以上の矩形領域でもよい。
【００４８】
なお、ＣＰＵ３０は、Ｓ１１０３、Ｓ１１１２の閾値は、特徴量のインデックスｘ，ｙに応じて異なる値にすることで画像による補正の優先度の重み付けをしてもよい。また、Ｓ１１０５、Ｓ１１１４で最大の補正量を採用しているが、特徴量のインデックスｘ，ｙに応じた重み付けをしてもよい。
【００４９】
尚、特徴量生成回路２６は、図４に記載のテーブルの組み合わせに当てはまる画素ペアの数をカウントし特徴量としているが、これに限られない。例えば、図４に示したテーブルの組み合わせ条件を満たす画素の有無を変数とした評価関数の値を特徴量としてもよい。
【実施例２】
【００５０】
実施例２では、ＣＰＵ３０は、画面を複数の矩形の領域に分けて各領域に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正部４０に設定する。このように、実施例２においては、表示画像は複数の領域に分割されるが、各領域の一辺はシャープネスを維持するために１００画素以上であることが好ましい。
【００５１】
実施例２に適用される装置構成は実施例１の図１〜図３に示すものと共通である。また、実施例２では、図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量は各領域ごとに形成される。ＣＰＵ３０が行うフローも図６と同様であるが、実施例１ではＳ１１０９とＳ１１１８で設定されたオフセット量７０１、７０２が画面全体のオフセット量であったのに対して実施例２ではそれらは各領域について設定されるオフセット量である点で相違する。
【００５２】
本実施例は、１００画素以上の領域の単位で階調値のダイナミックレンジを変更することによって、シャープネスのある程度維持した状態でディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３は画面を複数の矩形の領域（各領域は一辺が１００画素以上）に分ける点では実施例２と同様である。しかし、実施例２ではディスクリネーションの補正を行った領域とディスクリネーションの補正を行っていない領域の境界において輝度の段差が発生するおそれがある。このため、実施例３は輝度の変化が滑らかに連続する画像処理を施している点で実施例２とは相違する。 実施例３では、図８（ａ）に示すように、表示画像は複数（１６×１０）の領域に分割されているが、ＣＰＵ３０は各領域に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正値４０に設定していない。
【００５４】
実施例３に適用される装置構成は実施例１の図１〜図３に示すものと共通である。また、実施例３では、図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量は各領域ごとに形成される。ＣＰＵ３０が行うフローも図６と同様であるが、実施例１ではＳ１１０９とＳ１１１８で設定されたオフセット量７０１、７０２が画面全体のオフセット量であったのに対して実施例３ではそれらは各領域の中心座標に対して設定されるオフセット量である。
【００５５】
即ち、実施例３では、図６のフローによって決定されるのは各領域の中心座標に対して設定されるオフセット量であり、それ以外の座標のオフセット量は図８（ｂ）に示すように設定される。
【００５６】
図８（ｂ）において、８０１ａ〜８０４ａは図８（ａ）に示す領域８０１〜８０４の中心座標を示している。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ００は図６に示すフローで領域８０１の中心座標８０１ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。同様に、ｏｆｆｓｅｔ＿ａ０１は図６に示すフローで領域８０２の中心座標８０２ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ１０は図６に示すフローで領域８０３の中心座標８０３ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ１１は図６に示すフローで領域８０４の中心座標８０４ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。
【００５７】
この時、任意の座標（ｉ、ｊ）におけるオフセット量は次式から求められる。なお、ＣＰＵ３０は、本実施例においてオフセット量が正数にならないものは四捨五入などによって正数に変換する。次に、ＣＰＵ３０は、このように各座標について取得したオフセット量をレベル補正部４０に設定する。
【００５８】
【数１】
【００５９】
【数２】
【００６０】
【数３】
【００６１】
ここで、ｉ、ｊはある領域の中心座標から任意の位置の座標までの水平方向の距離と垂直方向の距離である。Ｄｘ、Ｄｙは隣り合う領域間の水平方向の距離と垂直方向の距離である。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ**はある領域の中心座標の補正量である。ｏｆｆｓｅｔ＿ｈ*は水平方向の補間された計算値である。ｏｆｆｓｅｔ＿ｉｊは補間計算で決定された任意の座標の補正量である。
【００６２】
本実施例も画面全体で補正値を設定する処理を行っているので画像のエッジのみを処理するよりもシャープネスをある程度維持した状態でディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。また、本実施例は、隣接する領域の間でのレベル補正量が滑らかに補間接続された自然な画像を得ることができる。
【００６３】
本実施例は補間演算手段を用いているが、領域間の不連続な輝度段差が見られないような画像生成手段であればその他の手段でもよい。視認性に関する検討の結果、画像補正に伴い発生する不連続な輝度変化が表示最大輝度の５％以内、より好ましくは２％以内、更により好ましくは１％以内に収まるような補正画像であれば本実施例と同様の効果を期待することができる。
【実施例４】
【００６４】
実施例４も画面を複数の矩形の領域（各領域は一辺が１００画素以上）に分ける点では実施例２、３と同様である。しかし、実施例３の画像処理を行ってもディスクリネーションの補正を行った領域とディスクリネーションの補正を行っていない領域の境界において輝度ムラが発生するおそれがある。このため、実施例４は、本来はディスクリネーションの補正を行う必要がない領域に対しても補正を行ってディスクリネーションの補正を行った領域との補正差を少なくして補正差を視認されないようにする画像処理を施している。
【００６５】
実施例４に適用される装置構成は実施例１の図１〜図３に示すものと共通である。また、実施例４では、図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量は各領域ごとに形成される。ＣＰＵ３０が行うフローも図６と同様であるが、実施例３と同様にＳ１１０９とＳ１１１８で設定されたオフセット量７０１、７０２は各領域の中心座標に対して設定されるオフセット量である。
【００６６】
また、実施例４も実施例３と同様に、表示画像は複数の領域に分割されているが、ＣＰＵ３０は各領域に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正値４０に設定していない。
【００６７】
図９は、実施例４のＣＰＵ３０の動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップの略である。図９に示すフローチャートはコンピュータによって実行可能なプログラムとして具現化される。
【００６８】
まず、実施例３と同様に、ＣＰＵ３０は、図６のフローによって実施例３で説明したように各領域の中心座標に対するオフセット量を取得する（Ｓ１２０１）。実施例３と異なるのは、ここで取得したオフセット量は仮のオフセット量である点である。また、ＣＰＵ３０は図６のＳ１１１９をまだ行わない。
【００６９】
次に、ＣＰＵ３０は、画面における全領域の中心座標の白側のオフセット量７０２において最大値と最小値を探索し（Ｓ１２０２）、最大値に相当する輝度と最小値に相当する輝度の差が第２の閾値０．１（１０％）よりも大きいかどうかを判定する（Ｓ１２０３）。
【００７０】
Ｓ１２０３の第２の閾値は限定されず、任意に設定可能である。領域間の輝度差が１０％以内、好ましくは７％以内、更により好ましくは５％以内であれば、輝度ムラが目立ちにくいため、Ｓ１２０３の閾値はこのような輝度差を越えないように設定すればよい。
【００７１】
ＣＰＵ３０は、最大値−最小値＞１０％であると判定すると、領域間の補正量差が大き過ぎることにより、補正画像に輝度ムラが発生する懸念があるため、最大値と最小値の少なくとも一方を修正する（Ｓ１２０４）。
【００７２】
Ｓ１２０３のＮＯの場合、あるいは、Ｓ１２０４の後でＣＰＵ３０はオフセット量をレベル補正部４０に設定する（Ｓ１２０５）。Ｓ１２０５はＳ１１１９に相当するものである。その後、各領域の中心座標以外の座標のオフセット量はＳ１２０４で修正されたオフセット量と数式１〜３を使用して設定される。
【００７３】
本実施例も画面全体で補正値を設定する処理を行っているので画像のエッジのみを処理するよりもシャープネスをある程度維持した状態でディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。また、本実施例は、実施例３と同様に、隣接する領域の間でのレベル補正量が滑らかに補間接続された自然な画像を得ることができる。更に、本実施例は、輝度ムラの少ない高品位な画像を提供することができる。
【００７４】
なお、本実施例は、補正ムラが比較的視認されやすい白側のオフセット量７０２を補正しているが、黒側のオフセット量７０１を同様に補正してもよい。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
液晶表示装置は液晶表示素子を使用する液晶プロジェクタや液晶ディスプレイなどの用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
２０ 特徴量生成部
３０ ＣＰＵ（処理部）
５０ 液晶駆動部
６６ 液晶表示素子
１００ 液晶プロジェクタ（液晶表示装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ディスクリネーションと呼ばれる液晶配向不良現象を低減するために、隣接する画素の白黒間の階調レベル（階調値）差に相当する電位差を小さくする画像処理方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７２７８７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法を使用してディスクリネーションを実際に許容レベルまで抑えるためには画像のエッジの数画素〜数十画素の電位差が段々と変化するように調整する必要があり、画像のエッジがなまる（画像のシャープネスが低減する）という問題が発生する。特に、投射型表示装置のようなマイクロディスプレイタイブの液晶表示装置においては画素サイズが小さく、この問題は顕著となる。また、画面内の輝度の段差や輝度ムラを防止する需要もある。
【０００５】
本発明は、画質劣化を低減しつつディスクリネーションを低減することが可能な液晶表示装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶表示装置は、液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する液晶表示装置であって、前記入力画像信号が表す画面について、注目画素の階調値と前記注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応関係を満足する画素ペアの数に基づく特徴量を生成する特徴量生成部と、前記特徴量が第１の閾値よりも大きければ前記入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定し、前記特徴量が第１の閾値以下であれば前記補正値を設定しない処理を行う処理部と、前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画質劣化を低減しつつディスクリネーションを低減することが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用可能な液晶プロジェクタ（液晶表示装置）の外観斜視図である。
【図２】図１に示す液晶プロジェクタのブロック図である。
【図３】図２に示す特徴量生成部のブロック図である。
【図４】図３に示す特徴量生成回路の動作を説明するための図である。
【図５】図２に示すレベル補正部が行う階調値の補正特性を説明するためのグラフである。
【図６】図２に示すＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。（実施例１、２、３）
【図７】図６に示すＳ１１０３の補正値テーブルである。（実施例１、２、３）
【図８】本発明の画像処理を説明するための図である。（実施例３）
【図９】図２に示すＣＰＵの別の動作を説明するためのフローチャートである。（実施例４）
【図１０】特徴量生成回路が特徴量を生成する際の走査領域に関する説明図である。
【図１１】特徴量生成のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する、本発明が適用可能な液晶プロジェクタ１００（液晶表示装置）の外観斜視図である。ビデオプレーヤ２から出力された画像信号は、ビデオケーブル４を経て、液晶プロジェクタ１００に入力される。液晶プロジェクタ１００は、入力画像信号に応じて液晶パネル等の液晶表示素子により変調された光を投射画像８としてスクリーン６（被投射面）に投射する画像投射装置である。
【００１０】
図２は、液晶プロジェクタ１００のブロック図を示す。液晶プロジェクタ１００は、映像処理部１０、特徴量生成部２０、ＣＰＵ３０、レベル補正部４０、液晶駆動部５０、光学系６０を有する。
【００１１】
映像処理部１０は、入力画像信号にブライトネス補正やコントラスト補正、ガンマ変換、色変換等の画像処理を施して画像信号を生成する。
【００１２】
特徴量生成部２０は、映像処理部１０に接続され、映像処理部１０から出力された画像信号の画像の画面について、ディスクリネーションの発生状態を数値化した特徴量を生成する。
【００１３】
図３は、特徴量生成部２０のブロック図である。特徴量生成部２０は、遅延回路２２、ラインメモリ２４、特徴量生成回路２６、ＲＡＭ(ランダムアクセスメモリ)２８を有する。
【００１４】
遅延回路２２は、入力画像信号のデータをラインメモリ２４に格納して遅延させた後で読み出す。ラインメモリ２４は、最大３水平ライン分の入力画像信号のデータを格納する。遅延回路２２は、過去２水平ラインの階調データをラインメモリ２４から読み出して特徴量生成回路２６に入力する。特徴量生成回路２６は特徴量を生成してＲＡＭ２８に格納する。ＲＡＭ２８に格納される特徴量は、注目画素の階調値とその注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応関係を満足する画素ペアの数に基づく情報であり、本実施例では、後述する図４（ｂ）、（ｃ）に示すテーブルで表現されている。
【００１５】
図２に戻って、ＣＰＵ３０は、特徴量生成部２０とレベル補正部４０に接続され、後述する図７に示す補正値テーブルや図６などの制御方法などを格納している不図示のメモリ（記憶手段）を有している。ＣＰＵ３０は、特徴量生成部２０のＲＡＭ２８から特徴量を読み出し、特徴量に応じてレベル補正部４０にレベル補正量（補正パラメータ）を設定したり、液晶プロジェクタ１００の各部の電源や状態の制御を行ったりするマイクロコンピュータ（処理部）である。
【００１６】
レベル補正部４０は、特徴量生成部２０とＣＰＵ３０に接続されている。レベル補正部４０は、ディスクリネーションを低減するための画像信号のレベル補正を行う。
【００１７】
液晶駆動部５０は、レベル補正部４０に接続され、レベル補正部４０により補正された画像信号を液晶駆動信号に変換し、光学系６０の液晶表示素子６６を駆動する。
【００１８】
光学系６０は、ランプ６２、照明光学系６４、液晶表示素子６６、投射光学系６８を有する。ランプ６２から出た光は、照明光学系６４を通り、液晶表示素子６６で変調された後で投射光学系（投射レンズ）６８を通して投射画像８としてスクリーン６に投射される。液晶表示素子６６は、液晶駆動部５０に接続され、液晶駆動部５０からの液晶駆動信号に基づいて入射光束を変調する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１では、ＣＰＵ３０は、画面の全体に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正部４０に設定する。図４（ａ）は、画像信号が表す画面における任意の３×３の画素マトリックスを示している。また、図４（ｂ）は白側特徴量を表すテーブル（Ｎｗの「ｗ」はｗｈｉｔｅ（白）を意味する）であり、図４（ｃ）は黒側特徴量を表すテーブル（Ｎｂｋの「ｂｋ」はｂｌａｃｋ（黒）を意味する）である。
【００２０】
本実施例では、８ｂｉｔであるので白の階調レベル（階調値）は２５５であり、これは８Ｖに相当し、黒の階調値は０であり、これは０Ｖに相当する。白側特徴量を表わすテーブルとは、注目画素の階調値が２５５に近い場合に用いるテーブルであり、黒側特徴量とは注目画素の階調値が０に近い場合に用いるテーブルである。
【００２１】
実施例１では、特徴量生成回路２６は、図４（ａ）に示す注目画素Ａの階調値と注目画素Ａの周囲にある周辺画素Ｂ１〜Ｂ８との階調値を比較し、図４（ｂ）、（ｃ）に示すマトリックス状に分類される特徴量の個数をカウントする。
【００２２】
周辺画素は、図４（ａ）に示すＢ１〜Ｂ８の８個であるが、液晶の初期配向状態や液晶駆動モードにより、画素Ｂ１〜Ｂ８のうちのいずれかの画素（１つでも複数でも構わない）を比較対象として選択してもよい。本実施例では、２つの周辺画素Ｂ２とＢ５を比較対象とし、これら２つの周辺画素Ｂ２とＢ５の階調値と注目画素の階調値との比較を行うことにより特徴量を得ている。
【００２３】
図１０は、特徴量生成部２０が特徴量を生成する際の走査領域に関する説明図であり、液晶表示素子の表示領域と、注目画素Ａの座標の関係を示した図である。図１０は画素数が、水平方向Ｈ画素、垂直方向Ｖ画素の解像度の液晶表示素子を表わす。このとき、表示領域の左上隅画素を原点とした座標系を考える。注目画素Ａは、座標（Ａｘ，Ａｙ）で定義され、座標（Ａｘ，Ａｙ）は、表示領域の一番外側の座標以外を取りうる。
【００２４】
図１１は、特徴量生成部２０の動作フローを示すフローチャートである。
【００２５】
Ｓ１５０１は、各入力画像のフレームに同期した信号をトリガーとして、開始される。表示画面の左上隅画素から、内側に1画素ずつ進んだ画素を（Ａｘ，Ａｙ）＝（１，１）が、最初の注目画素となる。
【００２６】
Ｓ１５０２にて、注目画素ＡとＢ２の階調を比較する。
【００２７】
Ｓ１５０３にて、図４（ｂ）、（ｃ）に示す条件に該当する場合、条件に該当する特徴量Ｎｗ＿ｉｊ、Ｎｂｋ＿ｉｊを、１加算した値をＲＡＭ２８に書き込む（ここで、ｉ，ｊは、１〜５の自然数である）。
【００２８】
Ｓ１５０４、Ｓ１５０５も、Ｓ１５０２、Ｓ１５０３と同様にして、注目画素ＡとＢ５の階調を比較した後、該当する特徴量に加算する。
【００２９】
Ｓ１５０６、Ｓ１５０７において、特徴量を生成する対象としている領域全体に対してＳ１０５２からＳ１０５６までの処理が実行されたか否かを判定する。
【００３０】
以下、具体的な特徴量の算出例を説明する。例えば、注目画素Ａの階調値が２１５であれば、図４（ｂ）の縦（列）の一番上となり、特徴量生成回路２６は、周辺画素Ｂ２の階調値が１８５であればＮｗ＿１１の値を１だけ加算する。また、特徴量生成回路２６は、周辺画素Ｂ５の階調値が１８５であればＮｗ＿１１の値を更に1加算する。又、特徴量生成回路２６は、もし周辺画素Ｂ５の階調値が１９５であればＮｗ＿１２の値を１加算する。図４（ｂ）、（ｃ）の他のカウントされない要素（Ｎｗ＿１３など）は何も加算がなされないので、０のままである。
【００３１】
同様にして、特徴量生成回路２６は、画面の全画素の各々に注目画素Ａを順次設定することによって図４（ｂ）、（ｃ）に示すデータを重畳（加算）した状態で作成し、これを画像信号のディスクリネーションの特徴量として生成する。つまり、特徴量生成回路２６はテーブルの対応を満足する画素ペアの数を生成しており、本実施例においては、特徴量は、注目画素Ａの階調値と周辺画素の階調値と周辺画素の個数との関係を表している。
【００３２】
本実施例は、白階調（２５５階調）付近と中間調の隣接画素レベルの組み合わせである図４（ｂ）に示すテーブル（マトリックス）と、黒階調（０階調）付近と中間調の隣接画素レベルの組み合わせである図４（ｃ）の条件マトリックスの２種類を採用している。しかし、条件分類としてはこれ以外の構成でもよい。例えば、条件マトリックスの行列の数を増やしても良いし、３種類以上の条件マトリックスを用いてもよい。
【００３３】
レベル補正部４０は、図５（ａ）に示す入出力特性を持つ回路であり、黒側のオフセット量７０１と白側のオフセット量７０２は外部から独立して設定可能な構成となっている。レベル補正部４０は液晶表示素子６６の駆動電圧のダイナミックレンジを縮小する。図５（ａ）の横軸は入力画像の階調値であり、縦軸は出力画像の階調値である。なお、オフセット量７０１、７０２は補正量と同義である。尚、ダイナミックレンジを縮小（小さく）するとは、液晶を駆動する駆動電圧の最大値を小さくする、あるいは、最小値を大きくする、あるいはその両者を含む。尚、駆動電圧のダイナミックレンジを小さくすることは、入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくすると言い換えてもよい。
【００３４】
図５（ｂ）は、一般的な液晶表示素子における入力階調値と表示輝度の関係を示すグラフであり、輝度＝１の白付近と輝度＝０の黒付近では、入力階調に対する輝度変化率が非常に小さい非線形の特性となっている。そのため、黒側のオフセット量７０１と白側のオフセット量７０２により駆動電圧のダイナミックレンジを縮小しても表示画像の輝度変動は小さいため、駆動電圧のダイナミックレンジの縮小による表示画像への影響は殆ど見られない。なお、図５（ｂ）ではオフセット量７０１、７０２をそれぞれ１３０、５０程度と示しているが、本実施例では、オフセット量７０１は５、オフセット量７０２は７程度に設定した。
【００３５】
尚、駆動電圧のダイナミックレンジの縮小オフセット量７０１、７０２の設定値は、液晶表示素子の入力階調と輝度との関係を表わす特性に基づいて、黒側のオフセット量７０１を白側のオフセット量７０２よりも大きく設定してもよい。これにより、輝度変動を抑えつつディスクリネーションの低減効果をさらに得ることができる。
【００３６】
図６は、実施例１のＣＰＵ３０の動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップの略である。図６に示すフローチャートはコンピュータによって実行可能なプログラムとして具現化される。
【００３７】
まず、初期状態ではオフセット量７０１、７０２とも０に設定されて不図示のメモリに格納されている。即ち、初期状態における補正値は０であり、この場合は、図５（ａ）に示す特性はＯｕｔ＝Ｉｎの対角方向の直線となる。
【００３８】
まず、ＣＰＵ３０は、ｘ＝１、ｙ＝１に設定し（Ｓ１１０１）、ＲＡＭ２８から図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量を読み出す（Ｓ１１０２）。次に、ＣＰＵ３０は、図４（ｂ）に示す白側特徴量（Ｎｗ＿１１）の数が第１の閾値１００００よりも大きいか第１の閾値以下であるかを判定する（Ｓ１１０３）。
【００３９】
ＣＰＵ３０は、白側特徴量（Ｎｗ＿１１）が閾値１００００よりも大きいと判定すると、図７に示す補正値テーブルを参照して参照値を取得する（Ｓ１１０４）。図７（ａ）は白側補正値のテーブルであり、図５のオフセット量７０２に対応し、図７（ｂ）は黒側補正値のテーブルであり、図５のオフセット量７０１に対応する。Ｎｗ＿１１に対応する補正値（オフセット量）は１であるので、ＣＰＵ３０はこれを参照値として取得する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ３０は、参照値が現在の補正値よりも大きいかどうかを判定し（Ｓ１１０５）、現在の補正値よりも大きければ補正値を置き換える（Ｓ１１０６）。上述したように、初期状態では補正値は０であり、参照値である１の方が大きいので、ＣＰＵ３０は、参照値である１を現在の補正値として設定して不図示のメモリに格納する。
【００４１】
Ｓ１１０３のＮＯ、Ｓ１１０５のＮＯ、または、Ｓ１１０６の後で、ＣＰＵ３０は、検討していないｘ、ｙ（ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜５）の組み合わせがあるかどうか判定する（Ｓ１１０７）。他のｘ、ｙがあればｘまたはｙをインクリメントして（Ｓ１１０８）Ｓ１１０２に戻る。
【００４２】
例えば、ＣＰＵ３０は次に、白側特徴量（Ｎｗ＿１２）が第１の閾値１００００よりも大きいと判定すると（Ｓ１１０３）、図７に示す補正値テーブルを参照してＮｗ＿１２に対応する参照値２を取得する（Ｓ１１０４）。そして、ＣＰＵ３０は、参照値２が現在の補正値１よりも大きいかどうかを判定し（Ｓ１１０５）、現在の補正値よりも大きいため補正値２に置き換える（Ｓ１１０６）。
【００４３】
一方、ＣＰＵ３０は、全てのｘ、ｙの組み合わせについて特徴量を取得していると判断すれば（Ｓ１１０７）。白側のオフセット量７０２を決定する（Ｓ１１０９）。ここで、全てのｘ、ｙについて最大の補正値が設定されているのでこれが白側のオフセット量７０２となる。
【００４４】
ＣＰＵ３０は、黒側補正量を決定するための黒側特徴量（Ｎｂｋ＿ｘｙ）に対しても同様のフローを行い、黒側のオフセット量７０１を決定する（Ｓ１１１０〜Ｓ１１１８）。最後に、ＣＰＵ３０は、決定された補正量（オフセット量７０１、７０２）をレベル補正部４０に設定する（Ｓ１１１９）。
【００４５】
従来は、補正値を設定する処理は画面の全体ではなくディスクリネーションが発生している画像のエッジに対してのみ行っていたのでシャープネスが低減するなど画質劣化の問題が発生していた。
【００４６】
一方、本実施例では、ＣＰＵ３０は、特徴量が第１の閾値よりも大きければ入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定し、特徴量が第１の閾値以下であれば補正値を設定しない処理を画面の全体に対して行う。このため、画質劣化を低減することができる。
【００４７】
本実施例は、画面の全体の階調値のダイナミックレンジを小さくすることによって、画像のエッジの階調値に段差を設けずに（従って、シャープネスを損なわずに）ディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。もちろん画像処理を行う領域は後述する一辺１００画素以上の矩形領域でもよい。
【００４８】
なお、ＣＰＵ３０は、Ｓ１１０３、Ｓ１１１２の閾値は、特徴量のインデックスｘ，ｙに応じて異なる値にすることで画像による補正の優先度の重み付けをしてもよい。また、Ｓ１１０５、Ｓ１１１４で最大の補正量を採用しているが、特徴量のインデックスｘ，ｙに応じた重み付けをしてもよい。
【００４９】
尚、特徴量生成回路２６は、図４に記載のテーブルの組み合わせに当てはまる画素ペアの数をカウントし特徴量としているが、これに限られない。例えば、図４に示したテーブルの組み合わせ条件を満たす画素の有無を変数とした評価関数の値を特徴量としてもよい。
【実施例２】
【００５０】
実施例２では、ＣＰＵ３０は、画面を複数の矩形の領域に分けて各領域に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正部４０に設定する。このように、実施例２においては、表示画像は複数の領域に分割されるが、各領域の一辺はシャープネスを維持するために１００画素以上であることが好ましい。
【００５１】
実施例２に適用される装置構成は実施例１の図１〜図３に示すものと共通である。また、実施例２では、図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量は各領域ごとに形成される。ＣＰＵ３０が行うフローも図６と同様であるが、実施例１ではＳ１１０９とＳ１１１８で設定されたオフセット量７０１、７０２が画面全体のオフセット量であったのに対して実施例２ではそれらは各領域について設定されるオフセット量である点で相違する。
【００５２】
本実施例は、１００画素以上の領域の単位で階調値のダイナミックレンジを変更することによって、シャープネスのある程度維持した状態でディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３は画面を複数の矩形の領域（各領域は一辺が１００画素以上）に分ける点では実施例２と同様である。しかし、実施例２ではディスクリネーションの補正を行った領域とディスクリネーションの補正を行っていない領域の境界において輝度の段差が発生するおそれがある。このため、実施例３は輝度の変化が滑らかに連続する画像処理を施している点で実施例２とは相違する。 実施例３では、図８（ａ）に示すように、表示画像は複数（１６×１０）の領域に分割されているが、ＣＰＵ３０は各領域に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正値４０に設定していない。
【００５４】
実施例３に適用される装置構成は実施例１の図１〜図３に示すものと共通である。また、実施例３では、図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量は各領域ごとに形成される。ＣＰＵ３０が行うフローも図６と同様であるが、実施例１ではＳ１１０９とＳ１１１８で設定されたオフセット量７０１、７０２が画面全体のオフセット量であったのに対して実施例３ではそれらは各領域の中心座標に対して設定されるオフセット量である。
【００５５】
即ち、実施例３では、図６のフローによって決定されるのは各領域の中心座標に対して設定されるオフセット量であり、それ以外の座標のオフセット量は図８（ｂ）に示すように設定される。
【００５６】
図８（ｂ）において、８０１ａ〜８０４ａは図８（ａ）に示す領域８０１〜８０４の中心座標を示している。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ００は図６に示すフローで領域８０１の中心座標８０１ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。同様に、ｏｆｆｓｅｔ＿ａ０１は図６に示すフローで領域８０２の中心座標８０２ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ１０は図６に示すフローで領域８０３の中心座標８０３ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ１１は図６に示すフローで領域８０４の中心座標８０４ａに対して設定されたオフセット量７０１、７０２の情報を含んだ補正量である。
【００５７】
この時、任意の座標（ｉ、ｊ）におけるオフセット量は次式から求められる。なお、ＣＰＵ３０は、本実施例においてオフセット量が正数にならないものは四捨五入などによって正数に変換する。次に、ＣＰＵ３０は、このように各座標について取得したオフセット量をレベル補正部４０に設定する。
【００５８】
【数１】
【００５９】
【数２】
【００６０】
【数３】
【００６１】
ここで、ｉ、ｊはある領域の中心座標から任意の位置の座標までの水平方向の距離と垂直方向の距離である。Ｄｘ、Ｄｙは隣り合う領域間の水平方向の距離と垂直方向の距離である。ｏｆｆｓｅｔ＿ａ**はある領域の中心座標の補正量である。ｏｆｆｓｅｔ＿ｈ*は水平方向の補間された計算値である。ｏｆｆｓｅｔ＿ｉｊは補間計算で決定された任意の座標の補正量である。
【００６２】
本実施例も画面全体で補正値を設定する処理を行っているので画像のエッジのみを処理するよりもシャープネスをある程度維持した状態でディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。また、本実施例は、隣接する領域の間でのレベル補正量が滑らかに補間接続された自然な画像を得ることができる。
【００６３】
本実施例は補間演算手段を用いているが、領域間の不連続な輝度段差が見られないような画像生成手段であればその他の手段でもよい。視認性に関する検討の結果、画像補正に伴い発生する不連続な輝度変化が表示最大輝度の５％以内、より好ましくは２％以内、更により好ましくは１％以内に収まるような補正画像であれば本実施例と同様の効果を期待することができる。
【実施例４】
【００６４】
実施例４も画面を複数の矩形の領域（各領域は一辺が１００画素以上）に分ける点では実施例２、３と同様である。しかし、実施例３の画像処理を行ってもディスクリネーションの補正を行った領域とディスクリネーションの補正を行っていない領域の境界において輝度ムラが発生するおそれがある。このため、実施例４は、本来はディスクリネーションの補正を行う必要がない領域に対しても補正を行ってディスクリネーションの補正を行った領域との補正差を少なくして補正差を視認されないようにする画像処理を施している。
【００６５】
実施例４に適用される装置構成は実施例１の図１〜図３に示すものと共通である。また、実施例４では、図４（ｂ）、（ｃ）に示す特徴量は各領域ごとに形成される。ＣＰＵ３０が行うフローも図６と同様であるが、実施例３と同様にＳ１１０９とＳ１１１８で設定されたオフセット量７０１、７０２は各領域の中心座標に対して設定されるオフセット量である。
【００６６】
また、実施例４も実施例３と同様に、表示画像は複数の領域に分割されているが、ＣＰＵ３０は各領域に対して共通したディスクリネーションの補正量をレベル補正値４０に設定していない。
【００６７】
図９は、実施例４のＣＰＵ３０の動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」はステップの略である。図９に示すフローチャートはコンピュータによって実行可能なプログラムとして具現化される。
【００６８】
まず、実施例３と同様に、ＣＰＵ３０は、図６のフローによって実施例３で説明したように各領域の中心座標に対するオフセット量を取得する（Ｓ１２０１）。実施例３と異なるのは、ここで取得したオフセット量は仮のオフセット量である点である。また、ＣＰＵ３０は図６のＳ１１１９をまだ行わない。
【００６９】
次に、ＣＰＵ３０は、画面における全領域の中心座標の白側のオフセット量７０２において最大値と最小値を探索し（Ｓ１２０２）、最大値に相当する輝度と最小値に相当する輝度の差が第２の閾値０．１（１０％）よりも大きいかどうかを判定する（Ｓ１２０３）。
【００７０】
Ｓ１２０３の第２の閾値は限定されず、任意に設定可能である。領域間の輝度差が１０％以内、好ましくは７％以内、更により好ましくは５％以内であれば、輝度ムラが目立ちにくいため、Ｓ１２０３の閾値はこのような輝度差を越えないように設定すればよい。
【００７１】
ＣＰＵ３０は、最大値−最小値＞１０％であると判定すると、領域間の補正量差が大き過ぎることにより、補正画像に輝度ムラが発生する懸念があるため、最大値と最小値の少なくとも一方を修正する（Ｓ１２０４）。
【００７２】
Ｓ１２０３のＮＯの場合、あるいは、Ｓ１２０４の後でＣＰＵ３０はオフセット量をレベル補正部４０に設定する（Ｓ１２０５）。Ｓ１２０５はＳ１１１９に相当するものである。その後、各領域の中心座標以外の座標のオフセット量はＳ１２０４で修正されたオフセット量と数式１〜３を使用して設定される。
【００７３】
本実施例も画面全体で補正値を設定する処理を行っているので画像のエッジのみを処理するよりもシャープネスをある程度維持した状態でディスクリネーションを低減した画像を表示することができる。また、本実施例は、実施例３と同様に、隣接する領域の間でのレベル補正量が滑らかに補間接続された自然な画像を得ることができる。更に、本実施例は、輝度ムラの少ない高品位な画像を提供することができる。
【００７４】
なお、本実施例は、補正ムラが比較的視認されやすい白側のオフセット量７０２を補正しているが、黒側のオフセット量７０１を同様に補正してもよい。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
液晶表示装置は液晶表示素子を使用する液晶プロジェクタや液晶ディスプレイなどの用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
２０ 特徴量生成部
３０ ＣＰＵ（処理部）
５０ 液晶駆動部
６６ 液晶表示素子
１００ 液晶プロジェクタ（液晶表示装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する液晶表示装置であって、
前記入力画像信号が表す画面について、注目画素の階調値と前記注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応関係を満足する画素ペアの数に基づく特徴量を生成する特徴量生成部と、
前記特徴量が第１の閾値よりも大きければ前記入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定し、前記特徴量が第１の閾値以下であれば前記補正値を設定しない処理を行う処理部と、
前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動部と、
を有することを特徴とする液晶表示装置
【請求項２】
前記特徴量生成部は、前記画面を構成する全画素の各々に前記注目画素を順次設定することによって前記画面の全体の特徴量を生成し、
前記処理部は、前記画面の全体に対して前記補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画面は、それぞれが一辺１００画素以上の複数の矩形の領域から構成され、
前記特徴量生成部は、各領域を構成する全画素の各々に前記注目画素を順次設定することによって各領域の特徴量を生成し、
前記処理部は、各領域ごとに前記補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記画面は、それぞれが一辺１００画素以上の複数の矩形の領域から構成され、
前記特徴量生成部は、各領域を構成する全画素の各々に前記注目画素を順次設定することによって各領域の特徴量を生成し、
前記処理部は、各領域の中心座標に対して各領域の前記特徴量に対応する前記補正値を設定し、各領域の中心座標以外の座標の補正量を各領域の前記中心座標の補正量から補間することによって設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記画面における前記中心座標の前記補正値の最大値と最小値の差が第２の閾値よりも小さくなるように前記中心座標の前記補正値の前記最大値と前記最小値の少なくとも一方を修正し、
前記処理部は、前記中心座標以外の座標の補正量を前記中心座標の修正された補正量から補間することによって設定することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記特徴量生成部は、前記注目画素の複数の階調値の範囲と前記周辺画素の複数の階調値の範囲に従って複数の特徴量を生成し、
前記処理部は、前記第１の閾値を前記周辺画素の階調値の範囲に従って変更することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する表示装置に以下のステップを実行させるプログラムにおいて、
前記液晶表示素子の注目画素の階調値と前記注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応を示す情報を読み出し、前記対応を満足する画素の数を生成し、該生成された画素の数に基づく特徴量を生成する特徴量生成ステップと、
前記特徴量が第１の閾値よりも大きければ前記入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定する処理ステップと、
前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動ステップと、
を表示装置に実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する液晶表示装置であって、
前記入力画像信号が表す画面について、注目画素の階調値と前記注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応関係を満足する画素ペアの数に基づく特徴量を生成する特徴量生成部と、
前記特徴量が第１の閾値よりも大きければ前記入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定し、前記特徴量が第１の閾値以下であれば前記補正値を設定しない処理を行う処理部と、
前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動部と、
を有することを特徴とする液晶表示装置
【請求項２】
前記特徴量生成部は、前記画面を構成する全画素の各々に前記注目画素を順次設定することによって前記画面の全体の特徴量を生成し、
前記処理部は、前記画面の全体に対して前記補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画面は、それぞれが一辺１００画素以上の複数の矩形の領域から構成され、
前記特徴量生成部は、各領域を構成する全画素の各々に前記注目画素を順次設定することによって各領域の特徴量を生成し、
前記処理部は、各領域ごとに前記補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記画面は、それぞれが一辺１００画素以上の複数の矩形の領域から構成され、
前記特徴量生成部は、各領域を構成する全画素の各々に前記注目画素を順次設定することによって各領域の特徴量を生成し、
前記処理部は、各領域の中心座標に対して各領域の前記特徴量に対応する前記補正値を設定し、各領域の中心座標以外の座標の補正量を各領域の前記中心座標の補正量から補間することによって設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記画面における前記中心座標の前記補正値の最大値と最小値の差が第２の閾値よりも小さくなるように前記中心座標の前記補正値の前記最大値と前記最小値の少なくとも一方を修正し、
前記処理部は、前記中心座標以外の座標の補正量を前記中心座標の修正された補正量から補間することによって設定することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記特徴量生成部は、前記注目画素の複数の階調値の範囲と前記周辺画素の複数の階調値の範囲に従って複数の特徴量を生成し、
前記処理部は、前記第１の閾値を前記周辺画素の階調値の範囲に従って変更することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する表示装置に以下のステップを実行させるプログラムにおいて、
前記液晶表示素子の注目画素の階調値と前記注目画素の周囲にある周辺画素の階調値との対応を示す情報を読み出し、前記対応を満足する画素の数を生成し、該生成された画素の数に基づく特徴量を生成する特徴量生成ステップと、
前記特徴量が第１の閾値よりも大きければ前記入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくする補正値を設定する処理ステップと、
前記補正値によって補正された前記入力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動ステップと、
を表示装置に実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０３０５２（Ｐ２０１２−２０３０５２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５０９９（Ｐ２０１１−６５０９９）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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