画像表示装置及びその方法
【課題】周囲の明るさが変化する環境下において、表示画像の明度コントラストを減少させる要因を排除し、全体の明るさ・色みの変化を最小限に抑える画像表示装置を提供する。
【解決手段】ディスプレイ３の周囲輝度を一定周期毎にその変動を検出し、変動量が明るさの弁別閾を超えた場合に、周囲輝度と表示輝度の関係に応じて、周囲輝度の変動前後で表示画像の周辺表示領域と周囲輝度との輝度比を一定とするように、表示画像の周辺表示領域と中心表示領域で異なる信号変換を行う。
【解決手段】ディスプレイ３の周囲輝度を一定周期毎にその変動を検出し、変動量が明るさの弁別閾を超えた場合に、周囲輝度と表示輝度の関係に応じて、周囲輝度の変動前後で表示画像の周辺表示領域と周囲輝度との輝度比を一定とするように、表示画像の周辺表示領域と中心表示領域で異なる信号変換を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を周囲輝度と視覚特性に基づき信号変換する画像表示装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶやパソコンのディスプレイなどの画像表示装置の視聴環境が、強い外光が入射する環境下から弱い外光が入射する環境下へ移行した場合、周囲輝度に応じた視覚特性に起因する画質劣化が生じる。
【０００３】
非特許文献１によれば、対象刺激の周囲輝度が下がると対象刺激の知覚明度が上昇し、コントラストが減少する。すなわち、周囲輝度に対し画像表示装置が明るすぎる状態となる。このとき、図１に視覚特性の概要に示すように、視覚特性に起因する画質劣化は表示画像の周辺表示領域ほど顕著となるという問題点がある。
【０００４】
上記問題点を解決するために、外光変化に応じて画像信号を制御する方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１においては、外光が入射することによって生じる画質劣化を、輝度、コントラスト、階調性等のパラメータを調整することにより、主観的に好ましいと評価されるレベルまで改善する。
【０００６】
しかし、図１１に示すように、特許文献１の方法では、外光によって損なわれるコントラストを全画面一括変換により補填するため、変換前後の画像の印象が必ずしも一定に保たれなくなる。
【非特許文献１】C. J. Bertleson(1975), Optimum image tone reproduction, JSMPTE, 84, 613-618.
【特許文献１】特開２００１−３０９２８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法のように、明るさの異なる環境下において、全画面一括でコントラストを調整すると、変換前後の画像の印象が安定しなくなる。図２に示すように、特許文献１の方法では、調整後の画像は調整前よりも暗い（明るい）印象となり、階調性の変更により色みが変化してしまうという問題点がある。
【０００８】
そこで本発明は、画質劣化が顕著となる画像周辺表示領域に対してのみ、視覚特性を相殺するよう調整を加えるものであり、表示画像全体の明るさ・色みの変化を最小限に抑え、良好な画像を効率よく提示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画像信号を入力する入力部と、画像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定部と、前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換部と、前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力部と、を有する画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、明るさの異なる環境下において、周囲輝度と視覚特性に即した輝度変換を行うことで、表示画像全体の明るさ・色みの変化を最小限に抑え、かつ、良好な画像を効率よく表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態の画像表示装置１０について図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の画像表示装置１０について図１〜図４に基づいて説明する。
【００１３】
（１）画像表示装置１０の構成
図３は、本実施形態に係る画像表示装置１０のブロック図である。
【００１４】
図３に示すように、画像表示装置１０は、入力部８、輝度測定部１、信号変換部２、ディスプレイ３から構成されている。
【００１５】
入力部８には、外部からデジタルまたはアナログの画像信号が入力する。
【００１６】
輝度測定部１は、周囲環境光や画面から回り込んだ光による画像表示装置１０の周囲の明るさ、すなわち、周囲照度を検知する照度センサやその他の増幅回路などからなる。この照度センサはディスプレイ３の画像表示領域の回りにある４つの額縁部（例えば、上額縁部の中心）に少なくとも１個、または、上額縁部、下額縁部、右額縁部、左額縁部にそれぞれの中心に１個設ける。
【００１７】
信号変換部２は、輝度測定部１が測定した周囲照度に応じて、周囲輝度へ変換して出力する。信号変換部２は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）で構成され、中央演算装置、記憶手段（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などから成る。この記憶手段のＲＯＭには、周囲輝度と信号輝度を比べるプログラムやその他各種プログラムと、周囲輝度の差分に応じた変換強度のデータセットやその他の各種データセットが記憶されており、記憶手段のＲＡＭには、測定結果や演算途中の値などが一時記憶される。
【００１８】
ディスプレイ３は、画像信号に基づいて画像を表示する装置であり、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、またはその他のディスプレイ装置である。
【００１９】
（２）信号変換部２の動作
次に、信号変換部２の動作の概要について図４に基づいて説明する。図４は、信号変換部２の信号変換制御動作を示すフローチャートである。
【００２０】
ステップＳ１において、ディスプレイ３の周囲照度を輝度測定部１によって測定する。
【００２１】
ステップＳ２において、入力した画像信号から表示輝度を抽出する。
【００２２】
ステップＳ３において、周囲照度に対応した周囲輝度と表示輝度を比較し、その結果に応じて、ステップＳ４またはステップＳ５へ周囲輝度を出力する。
【００２３】
ステップＳ４において、表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより明るく変換する。
【００２４】
ステップＳ５において、表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより暗く変換する。
【００２５】
ステップＳ６において、変換後の画像信号をディスプレイ３で表示する。
【００２６】
次に、各ステップについてそれぞれ詳述する。
【００２７】
（３）ステップＳ１
ステップＳ１では、ディスプレイ３の額縁部の入射光を輝度測定部１によって周囲照度として取得し、視聴者の網膜に入射する光量を周囲輝度として出力する。
【００２８】
このとき、取得する周囲照度は、ディスプレイ３の額縁部に入射する光量である。また、出力する周囲輝度は、ディスプレイ３の額縁部の反射率を畳み込んだ演算により算出する。
【００２９】
（４）ステップＳ２
ステップＳ２では、画像信号から表示輝度を抽出する。画像信号は、輝度、色度などの一般的な画像情報を備えている。
【００３０】
また、表示輝度とは、ディスプレイ３上において画像を表示するときのガンマ変換が施された輝度であり、全画素の表示輝度の平均値を用いる。このとき、各画素の表示輝度と実測された発光素子の輝度とが等しくなるように予め校正されている。
【００３１】
（５）ステップＳ３
ステップＳ３では、ステップＳ１によって得られた周囲輝度と、ステップＳ２により得られた表示輝度とを比較し、表示輝度が周囲輝度よりも低い場合にステップＳ４へ、表示輝度が周囲輝度よりも高い場合にステップＳ５へ、周囲輝度をそれぞれ出力する。
【００３２】
非特許文献１によれば、ディスプレイ３の画像表示領域の明るさは、周囲輝度とディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度とを対比的に考慮して知覚される。
【００３３】
具体的には、図１に示すように、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より暗い場合に画像表示領域を実輝度より暗く知覚し、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より明るい場合に画像表示領域を実輝度より明るく知覚する。これらは、視覚特有の特性であり、ＪＩＳグレースケール色表でＮ＝５．０（５０％）以上の明度変動をもたらすことが実験により確認されている。そのため、周囲輝度の影響によりディスプレイ３上に表示した画像が著しく劣化して見えてしまう。
【００３４】
本実施形態によれば、ステップＳ１により、ディスプレイ３の額縁部の明るさを周囲輝度として取得することで、周囲輝度と視覚に依存した明るさ知覚の変化を予測することができる。
【００３５】
また、ステップＳ３により、周囲輝度とディスプレイ３の表示輝度を比較し、その結果に応じて異なる処理を行うことで、周囲輝度と視覚特性に対応した明るさ制御が可能となる。
【００３６】
具体的には、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より低い場合に画像表示領域の表示輝度をより高く、画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より高い場合に画像表示領域の表示輝度をより低く変換する。このとき、各々の状況における輝度変換量は、前記した明るさ知覚の変化を相殺する値を予め設定しておく。
【００３７】
（６）ステップＳ４
ステップＳ４では、表示画像の周辺表示領域の画像信号を、表示画像の中心表示領域の画像信号より明るく変換する。中心表示領域の画像信号より明るく変換するとは、ディスプレイ３の画像表示領域において、周辺表示領域の表示輝度を中心表示領域より相対的に高くするように変換することを意味する。
【００３８】
（７）ステップＳ５
ステップＳ５では、表示画像の周辺表示領域の画像信号を、表示画像の中心表示領域の画像信号より暗く変換する。中心表示領域の画像信号より暗く変換するとは、ディスプレイ３の画像表示領域において、周辺表示領域の表示輝度を中心表示領域より相対的に低くするように変換することを意味する。
【００３９】
なお、ステップＳ４及びステップＳ５における表示画像の中心表示領域とは、ディスプレイ３の画像表示領域の中心位置の画素を含む領域である。表示画像の周辺表示領域とは、中心表示領域に対して相対的に十分離れた位置の画素である。具体的には、人の網膜像において視角２度以上離れて投影される部位である。これらは、物理的な画像表示領域の位置情報に対応する画像信号の相対的な位置関係であってもよい。また、アナログ信号ではないデジタル信号における相対的な位置関係であってもよい。
【００４０】
（８）表示輝度の変換例
次に、中心表示領域の表示輝度の補正量と周辺表示領域の表示輝度の補正量に、輝度測定部２により測定された周囲輝度の空間的分布に応じた傾斜を設ける方法を図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施形態に係る表示輝度の変換例を示す。
【００４１】
非特許文献１によれば、視覚における画像表示領域の明るさの知覚は、周囲輝度の空間分布に依存した様相を示す。このとき、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より暗い場合に、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、明るい周辺表示領域に近接した部位）をより暗く知覚する。または、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より明るい場合に、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、暗い周辺表示領域に近接した部位）をより明るく知覚する。
【００４２】
本実施形態によれば、ステップＳ４、Ｓ５の処理を行うことで、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とを考慮した明るさ制御ができる。
【００４３】
具体的には、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より低い場合には、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、明るい周辺表示領域に近接した部位）の表示輝度をより高く変換する。
【００４４】
また、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より高い場合には、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、暗い周辺表示領域に近接した部位）の表示輝度をより低く変換する。
【００４５】
このとき、各々の表示輝度の変換量は、前記視覚に起因する明るさ変化を相殺する数値を、予め設定しておく。これらの制御動作により、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布を考慮した明るさ制御を行なうことで、視覚特性依存した明るさ知覚の変動を相殺し、画質劣化を抑制できる。
【００４６】
（９）効果
以上のように本実施形態によれば、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とに基づいた信号変換ができる。すなわち、周囲輝度の影響を受ける周辺表示領域にのみ、ピンポイントに視覚特性を相殺する変換を行うことで、従来に比べて表示画像全体の明るさや色みの印象変化を抑えた高画質な画像を表示できる。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の画像表示装置１０について図５〜図７に基づいて説明する。
【００４８】
（１）画像表示装置１０の構成
図５に、本実施形態に係る画像表示装置１０のブロック図を示す。
【００４９】
画像表示装置１０は、入力部８、輝度測定部４、輝度変動検出部５、信号変換部６、ディスプレイ７から構成され、入力部８、輝度測定部４、信号変換部６、ディスプレイ７は第１の実施形態の入力部８、輝度測定部１、信号変換部２、ディスプレイ３と同様の構成要素であるので説明は省略する。
【００５０】
輝度変動検出部５は、マイコンで構成され、中央演算装置、記憶手段（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などから成る。この記憶手段のＲＯＭには、周囲輝度と信号表示輝度を比べるプログラムやその他各種プログラムと、周囲輝度の差分に応じた変換強度のデータセットやその他各種データセットが記憶されており、記憶手段のＲＡＭには、測定結果や演算途中の値などが一時記憶される。
【００５１】
（２）画像表示装置１０の信号変換制御動作
図６は、本実施形態に係る画像表示装置１０の信号変換制御動作を示すフローチャートである。
【００５２】
ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１７は、第１の実施形態のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ６と同様の制御動作であるので説明は省略する。
【００５３】
ステップＳ１２において、周囲輝度の時間的な変動差分を算出する。そして、周囲輝度、または、周囲輝度の変動差分を渡す。
【００５４】
ステップＳ１４において、周囲輝度とディスプレイ３の表示輝度を比較し、その結果に応じてステップＳ１５またはステップＳ１６へ、周囲輝度、または、周囲輝度の変動差分を渡す。
【００５５】
ステップＳ１５において、周囲輝度の変動差分に応じて表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより明るく変換する。
【００５６】
ステップＳ１６において、周囲輝度の変動差分に応じて表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより暗く変換する。
【００５７】
次に、各ステップについてそれぞれ詳述する。
【００５８】
（３）ステップＳ１２
ステップＳ１２では、ステップＳ１１により測定された周囲輝度から、周囲輝度が変動したときに変動前の周囲輝度との時間的な変動差分を算出する。そして、周囲輝度、または、変動差分を出力する。
【００５９】
（４）ステップＳ１４
ステップＳ１４では、ステップＳ１２によって得られた周囲輝度と、ステップ１３によって得られた表示輝度とを比較し、表示輝度が周囲輝度よりも低い場合にステップＳ１５へ進み、表示輝度が周囲輝度よりも高い場合にステップＳ１６へ進み、周囲輝度、または、周囲輝度の変動差分を出力する。
【００６０】
ステップＳ１２の制御動作により、明るさ制御の初期段階において周囲輝度の変動を時間的な変動差分として定めることで、複雑な周囲輝度の変化を簡素化し以降の演算量を低減できる。
【００６１】
また、ステップＳ１４の制御動作により、第１の実施形態に示したステップＳ２に相当する周囲輝度に応じた選択性を備え、かつ、変動差分を利用して以降の動作を効率的に制御できる。
【００６２】
（５）ステップＳ１５
ステップＳ１５の制御動作について図７を用いて詳述する。
【００６３】
ステップＳ２１において、中心表示領域より周辺表示領域の係数が大きくなる変換密度分布を生成する。この変換密度分布は、中心表示領域から周辺表示領域に向かって表示輝度を滑らかに変化させるために用いるものである。本実施形態では、二次元確立密度分布（ガウシアン分布）による実装を想定する。このとき、横方向にＭ個、縦方向にＮ個の画素が配列されたＭｘＮ画素の画像信号において、Ｍ／２番目、かつ、Ｎ／２番目の画素を中心画素として、中心画素から離れた画素ほど大きな変換係数を割り当てる。生成された変換係数は、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ各々格納する。なお、変換密度分布は、正規分布、コサイン窓、ステップ関数などの一般的な関数を利用してもよい。
【００６４】
ステップＳ２２において、周囲輝度の変動差分に対応する周辺表示領域の表示輝度の変換強度を設定する。変換強度は、信号変換部６に示す記憶手段中に予め具備された外部データセットを参照し、ステップＳ１２において出力された周囲輝度の変動差分に対応する係数を割り当てる。なお、外部データセットは、複数の周囲輝度の変動差分に対し、周囲輝度の変動前後で表示画像の周辺表示領域の表示輝度と周囲輝度との輝度比を一定とする数値データ群を、予め格納しておく。このとき、数値データは、整数、浮動小数点などのマイコンで扱えるいかなる数値形式であってもよい。
【００６５】
ステップＳ２３において、ステップＳ２１によって得られた変換密度分布と、ステップＳ２２によって得られた変換強度とを重畳し、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ、対応する画素の輝度変換係数として格納する。
【００６６】
ステップＳ２４において、最後に、画像信号のＭｘＮ画素の画像信号中の表示輝度を、輝度変換係数の指数乗で変換し、ディスプレイ７へ伝送する。
【００６７】
（６）ステップＳ１６
ステップＳ１６の制御動作について図７を用いて詳述する。
【００６８】
ステップＳ２５において、中心表示領域より周辺表示領域の係数が小さくなる変換密度分布を生成する。本実施形態では、二次元確立密度分布（ガウシアン分布）による実装を想定する。このとき、横方向にＭ個、縦方向にＮ個の画素が配列されたＭｘＮ画素の画像信号において、Ｍ／２番目、かつ、Ｎ／２番目の画素を中心画素として、中心画素から離れた画素ほど小さな変換係数を割り当てる。生成された変換係数は、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ各々格納する。なお、変換密度分布は、正規分布、コサイン窓、ステップ関数などの一般的な関数を利用してもよい。
【００６９】
ステップＳ２６において、周囲輝度の変動差分に対応する外部データを参照し変換強度を設定する。変換強度は、信号変換部６に示す記憶手段中に予め具備された外部データセットを参照し、ステップＳ１２において出力された周囲輝度の変動差分に対応する係数を割り当てる。なお、外部データセットは、複数の周囲輝度の変動差分に対し、周囲輝度の変動前後で表示画像の周辺表示領域の表示輝度と周囲輝度との輝度比を一定とする数値データ群を、予め格納しておく。
【００７０】
ステップＳ２７において、ステップＳ２５によって得られた変換密度分布と、ステップＳ２６によって得られた変換強度とを重畳し、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ、対応する画素の輝度変換係数として格納する。
【００７１】
ステップＳ２８において、最後に入力信号のＭｘＮ画素の画像信号中の表示輝度を輝度変換係数の指数乗で変換し、ディスプレイ７へ伝送する。
【００７２】
（７）効果
第１の実施形態では、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とに基づいた信号変換を行った。しかし、本実施形態では、ステップＳ１５、Ｓ１６において、ディスプレイ７の画像表示領域の信号補正量が中心表示領域と周辺表示領域で異なるよう演算を行うことにより、第１の実施形態のステップＳ４、Ｓ５と同様の効果を得られる。
【００７３】
具体的には、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より低い場合に、画像の中心表示領域から周辺表示領域へ滑らかな傾斜を設けて、より高く表示輝度を変換する、または、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より高い場合に、画像の中心表示領域から周辺表示領域へ画像の中心表示領域から周辺表示領域へ滑らかな傾斜を設けて、より低く表示輝度を変換する。
【００７４】
ステップＳ１５、Ｓ１６では、中心表示領域と周辺表示領域の係数が異なる一般的な関数を利用することで、画像中心表示領域と周辺表示領域の信号の信号補正量を自動的に制御できる。これらをステップＳ１２、Ｓ１４と組み合わせることで、周囲輝度の変化に対して、入力した画像信号の表示輝度に変換を加え、連続的に適応的な画像を表示ができる。
【００７５】
また、画像表示領域の表示輝度が中心表示領域と周辺表示領域で異なる変換を行う場合、周辺表示領域と中心表示領域で急峻な輝度変化が生じると、変換後の画像の印象が変化してしまう。これを回避するために、ガウシアンのような強度変化を持つ関数を重畳し、補正信号に滑らかな傾斜を加えることで、画像の中心表示領域と周辺表示領域で異なる信号補正を行い、自然な画像を表示ができる。
【００７６】
また、画像の中心表示領域と周辺表示領域の表示輝度の変換量を自動的に決定し、かつ、表示輝度の補正量に滑らかな傾斜を加えることで、視聴者の空間輝度弁別特性に適した自然な画像の表示ができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の画像表示装置１０について図８〜図９に基づいて説明する。なお、本実施形態に係る画像表示装置１０の構成は第２の実施形態と同様である。
【００７８】
図８は、本実施形態に係る画像表示装置１０の信号変換制御動作を示すフローチャートである。
【００７９】
ステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６、Ｓ３７は、第２の実施形態のステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７と同様の制御動作であるので説明は省略する。
【００８０】
ステップＳ３２の制御動作について図９を用いて詳述する。
【００８１】
（１）ステップＳ４１
ステップＳ４１において、サンプリング期間をｔで一定とした時、ｔ１、ｔ２、ｔ３の各サンプリングタイミングにおいて、ステップＳ３１から周囲輝度を受理する。
【００８２】
（２）ステップＳ４２
ステップＳ４２において、各サンプリングタイム間での輝度差を周囲輝度変動前後の差分として算出する。このとき、ステップＳ４１において受理した周囲輝度は、前記輝度変動検出部５のＲＡＭ上に一時的に記憶され、ステップＳ４２の処理時に、ｔ時間後の周囲輝度との差分を算出する。
【００８３】
（３）ステップＳ４３
ステップＳ４３において、算出された周囲輝度の変動差分が輝度変動弁別閾を超えたかどうかを判定する。ステップＳ４３での判定が真となる場合にステップＳ４４へ進む。ステップＳ４３における判定が偽であった場合には、ステップＳ４１に戻る。
【００８４】
「輝度変動弁別閾」とは、周囲輝度が変動した場合にその輝度変化を知覚できる検知限である。人の光刺激に対する感覚量は、フェヒナーの法則により刺激強度の１／３乗に比例し、刺激強度Ｉと弁別閾値ΔＩの比が一定となる。
【００８５】
例えば、サンプリングタイミングｔ１における周囲輝度がＩであった時、ｔ２における周囲輝度がＩ＋ΔＩ以上である場合に、周囲輝度の変化が知覚される。そのときのΔＩが輝度変動弁別閾である。
【００８６】
このとき、複数範囲のＩについて対応するΔＩを予め算出し、輝度変動検出部５のＲＯＭに格納しておく。
【００８７】
（４）ステップＳ４４
ステップＳ４４において、周囲輝度または周囲輝度の変動差分を出力する。これらの制御動作により、人が知覚可能な周囲輝度の変動が起こった場合にのみ制御できる。
【００８８】
また、ステップＳ４３における判定が偽であった場合には、ステップＳ４４以降の制御を行わないことで、動作コストを低減できる。
【００８９】
なお、ステップＳ３２に係る全ての制御は、信号変換部６において実現してもよい。
【００９０】
（２）効果
本実施形態によれば、ステップＳ３２の制御動作により、人が知覚できない微小な周囲輝度変動に対する非選択性を備えることができる。すなわち、視覚と同様の輝度変動検出トリガを備えた制御ができる。
【００９１】
また、人が知覚できる周囲輝度の変動が生じた場合にのみ、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とに基づいた画像の表示ができる。これにより、全体の計算量を低減することと、装置全体の安定性を向上できる。
【００９２】
（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の課題となる視覚特性の外光環境依存性を示す図である。
【図２】本発明が想定する使用環境と技術的課題を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る画像表示装置のフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る画像表示装置の制御動作のフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る信号変換部のフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係る輝度変動検出部のフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態に係る輝度変換図である。
【図１１】従来技術に係る輝度変換図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ 輝度測定部
２ 信号変換部
３ ディスプレイ
８ 入力部
１０ 画像表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を周囲輝度と視覚特性に基づき信号変換する画像表示装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶやパソコンのディスプレイなどの画像表示装置の視聴環境が、強い外光が入射する環境下から弱い外光が入射する環境下へ移行した場合、周囲輝度に応じた視覚特性に起因する画質劣化が生じる。
【０００３】
非特許文献１によれば、対象刺激の周囲輝度が下がると対象刺激の知覚明度が上昇し、コントラストが減少する。すなわち、周囲輝度に対し画像表示装置が明るすぎる状態となる。このとき、図１に視覚特性の概要に示すように、視覚特性に起因する画質劣化は表示画像の周辺表示領域ほど顕著となるという問題点がある。
【０００４】
上記問題点を解決するために、外光変化に応じて画像信号を制御する方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１においては、外光が入射することによって生じる画質劣化を、輝度、コントラスト、階調性等のパラメータを調整することにより、主観的に好ましいと評価されるレベルまで改善する。
【０００６】
しかし、図１１に示すように、特許文献１の方法では、外光によって損なわれるコントラストを全画面一括変換により補填するため、変換前後の画像の印象が必ずしも一定に保たれなくなる。
【非特許文献１】C. J. Bertleson(1975), Optimum image tone reproduction, JSMPTE, 84, 613-618.
【特許文献１】特開２００１−３０９２８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法のように、明るさの異なる環境下において、全画面一括でコントラストを調整すると、変換前後の画像の印象が安定しなくなる。図２に示すように、特許文献１の方法では、調整後の画像は調整前よりも暗い（明るい）印象となり、階調性の変更により色みが変化してしまうという問題点がある。
【０００８】
そこで本発明は、画質劣化が顕著となる画像周辺表示領域に対してのみ、視覚特性を相殺するよう調整を加えるものであり、表示画像全体の明るさ・色みの変化を最小限に抑え、良好な画像を効率よく提示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画像信号を入力する入力部と、画像を表示するディスプレイと、前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定部と、前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換部と、前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力部と、を有する画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、明るさの異なる環境下において、周囲輝度と視覚特性に即した輝度変換を行うことで、表示画像全体の明るさ・色みの変化を最小限に抑え、かつ、良好な画像を効率よく表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態の画像表示装置１０について図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の画像表示装置１０について図１〜図４に基づいて説明する。
【００１３】
（１）画像表示装置１０の構成
図３は、本実施形態に係る画像表示装置１０のブロック図である。
【００１４】
図３に示すように、画像表示装置１０は、入力部８、輝度測定部１、信号変換部２、ディスプレイ３から構成されている。
【００１５】
入力部８には、外部からデジタルまたはアナログの画像信号が入力する。
【００１６】
輝度測定部１は、周囲環境光や画面から回り込んだ光による画像表示装置１０の周囲の明るさ、すなわち、周囲照度を検知する照度センサやその他の増幅回路などからなる。この照度センサはディスプレイ３の画像表示領域の回りにある４つの額縁部（例えば、上額縁部の中心）に少なくとも１個、または、上額縁部、下額縁部、右額縁部、左額縁部にそれぞれの中心に１個設ける。
【００１７】
信号変換部２は、輝度測定部１が測定した周囲照度に応じて、周囲輝度へ変換して出力する。信号変換部２は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）で構成され、中央演算装置、記憶手段（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などから成る。この記憶手段のＲＯＭには、周囲輝度と信号輝度を比べるプログラムやその他各種プログラムと、周囲輝度の差分に応じた変換強度のデータセットやその他の各種データセットが記憶されており、記憶手段のＲＡＭには、測定結果や演算途中の値などが一時記憶される。
【００１８】
ディスプレイ３は、画像信号に基づいて画像を表示する装置であり、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、またはその他のディスプレイ装置である。
【００１９】
（２）信号変換部２の動作
次に、信号変換部２の動作の概要について図４に基づいて説明する。図４は、信号変換部２の信号変換制御動作を示すフローチャートである。
【００２０】
ステップＳ１において、ディスプレイ３の周囲照度を輝度測定部１によって測定する。
【００２１】
ステップＳ２において、入力した画像信号から表示輝度を抽出する。
【００２２】
ステップＳ３において、周囲照度に対応した周囲輝度と表示輝度を比較し、その結果に応じて、ステップＳ４またはステップＳ５へ周囲輝度を出力する。
【００２３】
ステップＳ４において、表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより明るく変換する。
【００２４】
ステップＳ５において、表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより暗く変換する。
【００２５】
ステップＳ６において、変換後の画像信号をディスプレイ３で表示する。
【００２６】
次に、各ステップについてそれぞれ詳述する。
【００２７】
（３）ステップＳ１
ステップＳ１では、ディスプレイ３の額縁部の入射光を輝度測定部１によって周囲照度として取得し、視聴者の網膜に入射する光量を周囲輝度として出力する。
【００２８】
このとき、取得する周囲照度は、ディスプレイ３の額縁部に入射する光量である。また、出力する周囲輝度は、ディスプレイ３の額縁部の反射率を畳み込んだ演算により算出する。
【００２９】
（４）ステップＳ２
ステップＳ２では、画像信号から表示輝度を抽出する。画像信号は、輝度、色度などの一般的な画像情報を備えている。
【００３０】
また、表示輝度とは、ディスプレイ３上において画像を表示するときのガンマ変換が施された輝度であり、全画素の表示輝度の平均値を用いる。このとき、各画素の表示輝度と実測された発光素子の輝度とが等しくなるように予め校正されている。
【００３１】
（５）ステップＳ３
ステップＳ３では、ステップＳ１によって得られた周囲輝度と、ステップＳ２により得られた表示輝度とを比較し、表示輝度が周囲輝度よりも低い場合にステップＳ４へ、表示輝度が周囲輝度よりも高い場合にステップＳ５へ、周囲輝度をそれぞれ出力する。
【００３２】
非特許文献１によれば、ディスプレイ３の画像表示領域の明るさは、周囲輝度とディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度とを対比的に考慮して知覚される。
【００３３】
具体的には、図１に示すように、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より暗い場合に画像表示領域を実輝度より暗く知覚し、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より明るい場合に画像表示領域を実輝度より明るく知覚する。これらは、視覚特有の特性であり、ＪＩＳグレースケール色表でＮ＝５．０（５０％）以上の明度変動をもたらすことが実験により確認されている。そのため、周囲輝度の影響によりディスプレイ３上に表示した画像が著しく劣化して見えてしまう。
【００３４】
本実施形態によれば、ステップＳ１により、ディスプレイ３の額縁部の明るさを周囲輝度として取得することで、周囲輝度と視覚に依存した明るさ知覚の変化を予測することができる。
【００３５】
また、ステップＳ３により、周囲輝度とディスプレイ３の表示輝度を比較し、その結果に応じて異なる処理を行うことで、周囲輝度と視覚特性に対応した明るさ制御が可能となる。
【００３６】
具体的には、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より低い場合に画像表示領域の表示輝度をより高く、画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より高い場合に画像表示領域の表示輝度をより低く変換する。このとき、各々の状況における輝度変換量は、前記した明るさ知覚の変化を相殺する値を予め設定しておく。
【００３７】
（６）ステップＳ４
ステップＳ４では、表示画像の周辺表示領域の画像信号を、表示画像の中心表示領域の画像信号より明るく変換する。中心表示領域の画像信号より明るく変換するとは、ディスプレイ３の画像表示領域において、周辺表示領域の表示輝度を中心表示領域より相対的に高くするように変換することを意味する。
【００３８】
（７）ステップＳ５
ステップＳ５では、表示画像の周辺表示領域の画像信号を、表示画像の中心表示領域の画像信号より暗く変換する。中心表示領域の画像信号より暗く変換するとは、ディスプレイ３の画像表示領域において、周辺表示領域の表示輝度を中心表示領域より相対的に低くするように変換することを意味する。
【００３９】
なお、ステップＳ４及びステップＳ５における表示画像の中心表示領域とは、ディスプレイ３の画像表示領域の中心位置の画素を含む領域である。表示画像の周辺表示領域とは、中心表示領域に対して相対的に十分離れた位置の画素である。具体的には、人の網膜像において視角２度以上離れて投影される部位である。これらは、物理的な画像表示領域の位置情報に対応する画像信号の相対的な位置関係であってもよい。また、アナログ信号ではないデジタル信号における相対的な位置関係であってもよい。
【００４０】
（８）表示輝度の変換例
次に、中心表示領域の表示輝度の補正量と周辺表示領域の表示輝度の補正量に、輝度測定部２により測定された周囲輝度の空間的分布に応じた傾斜を設ける方法を図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施形態に係る表示輝度の変換例を示す。
【００４１】
非特許文献１によれば、視覚における画像表示領域の明るさの知覚は、周囲輝度の空間分布に依存した様相を示す。このとき、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より暗い場合に、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、明るい周辺表示領域に近接した部位）をより暗く知覚する。または、ディスプレイ３の画像表示領域の表示輝度が周囲輝度より明るい場合に、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、暗い周辺表示領域に近接した部位）をより明るく知覚する。
【００４２】
本実施形態によれば、ステップＳ４、Ｓ５の処理を行うことで、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とを考慮した明るさ制御ができる。
【００４３】
具体的には、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より低い場合には、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、明るい周辺表示領域に近接した部位）の表示輝度をより高く変換する。
【００４４】
また、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より高い場合には、画像表示領域の周辺表示領域（すなわち、暗い周辺表示領域に近接した部位）の表示輝度をより低く変換する。
【００４５】
このとき、各々の表示輝度の変換量は、前記視覚に起因する明るさ変化を相殺する数値を、予め設定しておく。これらの制御動作により、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布を考慮した明るさ制御を行なうことで、視覚特性依存した明るさ知覚の変動を相殺し、画質劣化を抑制できる。
【００４６】
（９）効果
以上のように本実施形態によれば、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とに基づいた信号変換ができる。すなわち、周囲輝度の影響を受ける周辺表示領域にのみ、ピンポイントに視覚特性を相殺する変換を行うことで、従来に比べて表示画像全体の明るさや色みの印象変化を抑えた高画質な画像を表示できる。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の画像表示装置１０について図５〜図７に基づいて説明する。
【００４８】
（１）画像表示装置１０の構成
図５に、本実施形態に係る画像表示装置１０のブロック図を示す。
【００４９】
画像表示装置１０は、入力部８、輝度測定部４、輝度変動検出部５、信号変換部６、ディスプレイ７から構成され、入力部８、輝度測定部４、信号変換部６、ディスプレイ７は第１の実施形態の入力部８、輝度測定部１、信号変換部２、ディスプレイ３と同様の構成要素であるので説明は省略する。
【００５０】
輝度変動検出部５は、マイコンで構成され、中央演算装置、記憶手段（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）などから成る。この記憶手段のＲＯＭには、周囲輝度と信号表示輝度を比べるプログラムやその他各種プログラムと、周囲輝度の差分に応じた変換強度のデータセットやその他各種データセットが記憶されており、記憶手段のＲＡＭには、測定結果や演算途中の値などが一時記憶される。
【００５１】
（２）画像表示装置１０の信号変換制御動作
図６は、本実施形態に係る画像表示装置１０の信号変換制御動作を示すフローチャートである。
【００５２】
ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１７は、第１の実施形態のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ６と同様の制御動作であるので説明は省略する。
【００５３】
ステップＳ１２において、周囲輝度の時間的な変動差分を算出する。そして、周囲輝度、または、周囲輝度の変動差分を渡す。
【００５４】
ステップＳ１４において、周囲輝度とディスプレイ３の表示輝度を比較し、その結果に応じてステップＳ１５またはステップＳ１６へ、周囲輝度、または、周囲輝度の変動差分を渡す。
【００５５】
ステップＳ１５において、周囲輝度の変動差分に応じて表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより明るく変換する。
【００５６】
ステップＳ１６において、周囲輝度の変動差分に応じて表示画像の周辺表示領域の画像信号の表示輝度をより暗く変換する。
【００５７】
次に、各ステップについてそれぞれ詳述する。
【００５８】
（３）ステップＳ１２
ステップＳ１２では、ステップＳ１１により測定された周囲輝度から、周囲輝度が変動したときに変動前の周囲輝度との時間的な変動差分を算出する。そして、周囲輝度、または、変動差分を出力する。
【００５９】
（４）ステップＳ１４
ステップＳ１４では、ステップＳ１２によって得られた周囲輝度と、ステップ１３によって得られた表示輝度とを比較し、表示輝度が周囲輝度よりも低い場合にステップＳ１５へ進み、表示輝度が周囲輝度よりも高い場合にステップＳ１６へ進み、周囲輝度、または、周囲輝度の変動差分を出力する。
【００６０】
ステップＳ１２の制御動作により、明るさ制御の初期段階において周囲輝度の変動を時間的な変動差分として定めることで、複雑な周囲輝度の変化を簡素化し以降の演算量を低減できる。
【００６１】
また、ステップＳ１４の制御動作により、第１の実施形態に示したステップＳ２に相当する周囲輝度に応じた選択性を備え、かつ、変動差分を利用して以降の動作を効率的に制御できる。
【００６２】
（５）ステップＳ１５
ステップＳ１５の制御動作について図７を用いて詳述する。
【００６３】
ステップＳ２１において、中心表示領域より周辺表示領域の係数が大きくなる変換密度分布を生成する。この変換密度分布は、中心表示領域から周辺表示領域に向かって表示輝度を滑らかに変化させるために用いるものである。本実施形態では、二次元確立密度分布（ガウシアン分布）による実装を想定する。このとき、横方向にＭ個、縦方向にＮ個の画素が配列されたＭｘＮ画素の画像信号において、Ｍ／２番目、かつ、Ｎ／２番目の画素を中心画素として、中心画素から離れた画素ほど大きな変換係数を割り当てる。生成された変換係数は、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ各々格納する。なお、変換密度分布は、正規分布、コサイン窓、ステップ関数などの一般的な関数を利用してもよい。
【００６４】
ステップＳ２２において、周囲輝度の変動差分に対応する周辺表示領域の表示輝度の変換強度を設定する。変換強度は、信号変換部６に示す記憶手段中に予め具備された外部データセットを参照し、ステップＳ１２において出力された周囲輝度の変動差分に対応する係数を割り当てる。なお、外部データセットは、複数の周囲輝度の変動差分に対し、周囲輝度の変動前後で表示画像の周辺表示領域の表示輝度と周囲輝度との輝度比を一定とする数値データ群を、予め格納しておく。このとき、数値データは、整数、浮動小数点などのマイコンで扱えるいかなる数値形式であってもよい。
【００６５】
ステップＳ２３において、ステップＳ２１によって得られた変換密度分布と、ステップＳ２２によって得られた変換強度とを重畳し、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ、対応する画素の輝度変換係数として格納する。
【００６６】
ステップＳ２４において、最後に、画像信号のＭｘＮ画素の画像信号中の表示輝度を、輝度変換係数の指数乗で変換し、ディスプレイ７へ伝送する。
【００６７】
（６）ステップＳ１６
ステップＳ１６の制御動作について図７を用いて詳述する。
【００６８】
ステップＳ２５において、中心表示領域より周辺表示領域の係数が小さくなる変換密度分布を生成する。本実施形態では、二次元確立密度分布（ガウシアン分布）による実装を想定する。このとき、横方向にＭ個、縦方向にＮ個の画素が配列されたＭｘＮ画素の画像信号において、Ｍ／２番目、かつ、Ｎ／２番目の画素を中心画素として、中心画素から離れた画素ほど小さな変換係数を割り当てる。生成された変換係数は、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ各々格納する。なお、変換密度分布は、正規分布、コサイン窓、ステップ関数などの一般的な関数を利用してもよい。
【００６９】
ステップＳ２６において、周囲輝度の変動差分に対応する外部データを参照し変換強度を設定する。変換強度は、信号変換部６に示す記憶手段中に予め具備された外部データセットを参照し、ステップＳ１２において出力された周囲輝度の変動差分に対応する係数を割り当てる。なお、外部データセットは、複数の周囲輝度の変動差分に対し、周囲輝度の変動前後で表示画像の周辺表示領域の表示輝度と周囲輝度との輝度比を一定とする数値データ群を、予め格納しておく。
【００７０】
ステップＳ２７において、ステップＳ２５によって得られた変換密度分布と、ステップＳ２６によって得られた変換強度とを重畳し、信号変換部６に示す記憶手段のＭｘＮ個の記憶領域へ、対応する画素の輝度変換係数として格納する。
【００７１】
ステップＳ２８において、最後に入力信号のＭｘＮ画素の画像信号中の表示輝度を輝度変換係数の指数乗で変換し、ディスプレイ７へ伝送する。
【００７２】
（７）効果
第１の実施形態では、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とに基づいた信号変換を行った。しかし、本実施形態では、ステップＳ１５、Ｓ１６において、ディスプレイ７の画像表示領域の信号補正量が中心表示領域と周辺表示領域で異なるよう演算を行うことにより、第１の実施形態のステップＳ４、Ｓ５と同様の効果を得られる。
【００７３】
具体的には、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より低い場合に、画像の中心表示領域から周辺表示領域へ滑らかな傾斜を設けて、より高く表示輝度を変換する、または、画像表示領域の表示輝度が周辺表示領域の表示輝度より高い場合に、画像の中心表示領域から周辺表示領域へ画像の中心表示領域から周辺表示領域へ滑らかな傾斜を設けて、より低く表示輝度を変換する。
【００７４】
ステップＳ１５、Ｓ１６では、中心表示領域と周辺表示領域の係数が異なる一般的な関数を利用することで、画像中心表示領域と周辺表示領域の信号の信号補正量を自動的に制御できる。これらをステップＳ１２、Ｓ１４と組み合わせることで、周囲輝度の変化に対して、入力した画像信号の表示輝度に変換を加え、連続的に適応的な画像を表示ができる。
【００７５】
また、画像表示領域の表示輝度が中心表示領域と周辺表示領域で異なる変換を行う場合、周辺表示領域と中心表示領域で急峻な輝度変化が生じると、変換後の画像の印象が変化してしまう。これを回避するために、ガウシアンのような強度変化を持つ関数を重畳し、補正信号に滑らかな傾斜を加えることで、画像の中心表示領域と周辺表示領域で異なる信号補正を行い、自然な画像を表示ができる。
【００７６】
また、画像の中心表示領域と周辺表示領域の表示輝度の変換量を自動的に決定し、かつ、表示輝度の補正量に滑らかな傾斜を加えることで、視聴者の空間輝度弁別特性に適した自然な画像の表示ができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の画像表示装置１０について図８〜図９に基づいて説明する。なお、本実施形態に係る画像表示装置１０の構成は第２の実施形態と同様である。
【００７８】
図８は、本実施形態に係る画像表示装置１０の信号変換制御動作を示すフローチャートである。
【００７９】
ステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６、Ｓ３７は、第２の実施形態のステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７と同様の制御動作であるので説明は省略する。
【００８０】
ステップＳ３２の制御動作について図９を用いて詳述する。
【００８１】
（１）ステップＳ４１
ステップＳ４１において、サンプリング期間をｔで一定とした時、ｔ１、ｔ２、ｔ３の各サンプリングタイミングにおいて、ステップＳ３１から周囲輝度を受理する。
【００８２】
（２）ステップＳ４２
ステップＳ４２において、各サンプリングタイム間での輝度差を周囲輝度変動前後の差分として算出する。このとき、ステップＳ４１において受理した周囲輝度は、前記輝度変動検出部５のＲＡＭ上に一時的に記憶され、ステップＳ４２の処理時に、ｔ時間後の周囲輝度との差分を算出する。
【００８３】
（３）ステップＳ４３
ステップＳ４３において、算出された周囲輝度の変動差分が輝度変動弁別閾を超えたかどうかを判定する。ステップＳ４３での判定が真となる場合にステップＳ４４へ進む。ステップＳ４３における判定が偽であった場合には、ステップＳ４１に戻る。
【００８４】
「輝度変動弁別閾」とは、周囲輝度が変動した場合にその輝度変化を知覚できる検知限である。人の光刺激に対する感覚量は、フェヒナーの法則により刺激強度の１／３乗に比例し、刺激強度Ｉと弁別閾値ΔＩの比が一定となる。
【００８５】
例えば、サンプリングタイミングｔ１における周囲輝度がＩであった時、ｔ２における周囲輝度がＩ＋ΔＩ以上である場合に、周囲輝度の変化が知覚される。そのときのΔＩが輝度変動弁別閾である。
【００８６】
このとき、複数範囲のＩについて対応するΔＩを予め算出し、輝度変動検出部５のＲＯＭに格納しておく。
【００８７】
（４）ステップＳ４４
ステップＳ４４において、周囲輝度または周囲輝度の変動差分を出力する。これらの制御動作により、人が知覚可能な周囲輝度の変動が起こった場合にのみ制御できる。
【００８８】
また、ステップＳ４３における判定が偽であった場合には、ステップＳ４４以降の制御を行わないことで、動作コストを低減できる。
【００８９】
なお、ステップＳ３２に係る全ての制御は、信号変換部６において実現してもよい。
【００９０】
（２）効果
本実施形態によれば、ステップＳ３２の制御動作により、人が知覚できない微小な周囲輝度変動に対する非選択性を備えることができる。すなわち、視覚と同様の輝度変動検出トリガを備えた制御ができる。
【００９１】
また、人が知覚できる周囲輝度の変動が生じた場合にのみ、周囲輝度と画像表示領域の表示輝度の空間的分布と視覚とに基づいた画像の表示ができる。これにより、全体の計算量を低減することと、装置全体の安定性を向上できる。
【００９２】
（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の課題となる視覚特性の外光環境依存性を示す図である。
【図２】本発明が想定する使用環境と技術的課題を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る画像表示装置のフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る画像表示装置の制御動作のフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る信号変換部のフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る画像表示装置のブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係る輝度変動検出部のフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態に係る輝度変換図である。
【図１１】従来技術に係る輝度変換図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ 輝度測定部
２ 信号変換部
３ ディスプレイ
８ 入力部
１０ 画像表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を入力する入力部と、
画像を表示するディスプレイと、
前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定部と、
前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換部と、
前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力部と、
を有する画像表示装置。
【請求項２】
前記変換部は、
前記中心表示領域から前記周辺表示領域に向かうほど前記表示輝度の補正量を大きくする、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記変換部は、
前記周囲輝度の時間的な変動差分を算出し、
前記時間的な変動差分が任意の閾値を超えたときに、前記画像信号の変換を行う、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記輝度測定部は、
前記周囲輝度を一定周期毎に出力する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記変換部は、
前記周囲輝度の変動前における前記周辺表示領域の前記表示輝度と前記周囲輝度との比と、前記周囲輝度の変動後における前記周辺表示領域の前記表示輝度と前記周囲輝度との比が一定となるように、前記周辺表示領域の前記表示輝度を補正する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
ディスプレイに画像を表示する画像表示方法において、
画像信号を入力する入力ステップと、
前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定ステップと、
前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換ステップと、
前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力ステップと、
を有する画像表示方法。
【請求項７】
ディスプレイに画像を表示する処理をコンピュータに実行させる画像表示プログラムにおいて、
画像信号を入力する入力機能と、
前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定機能と、
前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換機能と、
前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力機能と、
をコンピュータによって実現する画像表示プログラム。
【請求項１】
画像信号を入力する入力部と、
画像を表示するディスプレイと、
前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定部と、
前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換部と、
前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力部と、
を有する画像表示装置。
【請求項２】
前記変換部は、
前記中心表示領域から前記周辺表示領域に向かうほど前記表示輝度の補正量を大きくする、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記変換部は、
前記周囲輝度の時間的な変動差分を算出し、
前記時間的な変動差分が任意の閾値を超えたときに、前記画像信号の変換を行う、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記輝度測定部は、
前記周囲輝度を一定周期毎に出力する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記変換部は、
前記周囲輝度の変動前における前記周辺表示領域の前記表示輝度と前記周囲輝度との比と、前記周囲輝度の変動後における前記周辺表示領域の前記表示輝度と前記周囲輝度との比が一定となるように、前記周辺表示領域の前記表示輝度を補正する、
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
ディスプレイに画像を表示する画像表示方法において、
画像信号を入力する入力ステップと、
前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定ステップと、
前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換ステップと、
前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力ステップと、
を有する画像表示方法。
【請求項７】
ディスプレイに画像を表示する処理をコンピュータに実行させる画像表示プログラムにおいて、
画像信号を入力する入力機能と、
前記ディスプレイの周囲の照度を測定し、この測定した照度に対応した前記ディスプレイの周囲の輝度である周囲輝度を算出する輝度測定機能と、
前記ディスプレイの周辺表示領域における前記画像信号の表示輝度が前記周囲輝度より暗いときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記ディスプレイの中心表示領域における前記表示輝度より明るく補正し、前記周辺表示領域における前記表示輝度が前記周囲輝度より明るいときは、前記周辺表示領域における前記表示輝度を、前記中心表示領域における前記表示輝度より暗く補正するように前記画像信号を変換する変換機能と、
前記変換した画像信号を前記ディスプレイへ出力する出力機能と、
をコンピュータによって実現する画像表示プログラム。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２０４８２４（Ｐ２００９−２０４８２４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４６２３０（Ｐ２００８−４６２３０）
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２７日（２００８．２．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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