JP2005309338A - Apparatus and method for image display - Google Patents

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Shuichi Kagawa
周一 香川
Jun Someya
潤 染谷
Tomohiro Sasagawa
智広 笹川
Shosuke Oie
祥介 尾家
Hiroaki Sugiura
博明 杉浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display apparatus, such as a liquid crystal display device, which uses a photodetection type optical modulating element, the image display device being capable of desired gradation display at respectively pixel positions irrelevantly to a light distribution of a back light source, the position relation between the light source and pixels, and the quantity of light emission of each light source. <P>SOLUTION: The image display device is equipped with a lighting means comprising a plurality of light sources, a lightness distribution calculating means of calculating a lightness distribution of illumination light of the lighting means, a display image data calculating means of outputting display image data obtained by correcting image data representing a display image based upon the lightness distribution of the illumination light, and a photodetection type optical modulating means of displaying an image by modulating the illumination light projected by the lighting means based upon the display image data. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶パネル等の受光型光変調素子を用いる画像表示装置において、バックライト光源の明度分布に応じて画像データを補正する画像処理装置に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus that corrects image data in accordance with the brightness distribution of a backlight light source in an image display apparatus using a light-receiving light modulation element such as a liquid crystal panel.

パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話等の各種情報携帯端末用モニター、テレビ受像機器等の表示手段として用いられる液晶表示装置のバックライト光源として、冷陰極蛍光ランプや、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が使用されている。近年、このバックライト光源の発光量を液晶パネルに表示される画像の明るさに応じて制御する「ブリンク・ライト・コントロール」あるいは「アクティブ・ライト・コントロール」と称する技術（液晶ＡＩ技術）が採用されている。   Cold cathode fluorescent lamps, light emitting diodes (LEDs), etc. are used as backlight sources for liquid crystal display devices used as display means for personal computers (PCs), monitors for portable information terminals such as mobile phones, and television receivers. Has been. In recent years, a technology called “blink light control” or “active light control” (liquid crystal AI technology) that controls the amount of light emitted from this backlight light source according to the brightness of the image displayed on the liquid crystal panel has been adopted. Has been.

この液晶ＡＩ技術は、バックライト光源の発光量を画像の明るさに応じて制御するものであるが、バックライト光源として冷陰極ランプを用いた場合、応答速度が遅く、リアルタイムでの調光制御が困難という問題がある。そこで、下記の特許文献１に記載された液晶表示装置は、バックライト光源として冷陰極蛍光ランプ、および発光ダイオードアレイを用い、表示画像中、階調値が所定の閾値を越える領域のダイオードの発光量を大きくすることで、当該領域がより明るく表示されるよう制御している。このように、表示画像の部分的な明るさに応じて発光ダイオードの輝度を制御することで、動画像における応答速度を損なうことなく、ダイナミックレンジの広い表示画像を得ることができる。
特開２００３−１４０１１０ This liquid crystal AI technology controls the amount of light emitted from the backlight light source according to the brightness of the image. However, when a cold cathode lamp is used as the backlight light source, the response speed is slow and the dimming control is performed in real time. There is a problem that is difficult. Therefore, the liquid crystal display device described in Patent Document 1 below uses a cold cathode fluorescent lamp and a light emitting diode array as a backlight light source, and emits light from a diode in a region where a gradation value exceeds a predetermined threshold in a display image. By increasing the amount, control is performed so that the area is displayed brighter. In this manner, by controlling the luminance of the light emitting diodes according to the partial brightness of the display image, it is possible to obtain a display image with a wide dynamic range without impairing the response speed in the moving image.
JP2003-140110A

受光型光変調素子は、光の透過率を画素毎に制御することにより表示画像を形成するため、引用文献１に記載されたバックライト光源の制御方法においては、以下のような問題があった。つまり、表示画像中の階調値の高い領域を照明するダイオードの発光量を増加させるため、例えば、明るい画素の周辺に暗い画素が存在する場合、本来、暗く表示されるべき画素が明るく表示され、コントラストが低下するという問題があった。   Since the light-receiving light modulation element forms a display image by controlling the light transmittance for each pixel, the backlight light source control method described in the cited document 1 has the following problems. . In other words, in order to increase the amount of light emitted from the diode that illuminates a region with a high gradation value in the display image, for example, when there are dark pixels around bright pixels, the pixels that should originally be displayed darkly are displayed brightly. There was a problem that the contrast was lowered.

また、各光源は近傍の領域の画素を主に照明し、光源からの距離が大きくなるほど当該光源の照度は低下するため、各画素における照明光の明るさは各光源と画素位置との関係により異なり、表示階調も画素位置との関係により変化する。さらに、各光源は特定の領域の画素のみを照明するのではなく周辺の画素も同時に照明するので、いずれかの光源の発光量が変化することにより周囲の画素における照明光の明るさも変化する。すなわち、従来の液晶表示装置においては、光源と画素との位置関係や各光源の発光量に応じて照明光の明るさが変化し、所望の表示画像が得られないという問題があった。   In addition, each light source mainly illuminates the pixels in the neighboring area, and the illuminance of the light source decreases as the distance from the light source increases, so the brightness of the illumination light at each pixel depends on the relationship between each light source and the pixel position. Differently, the display gradation also changes depending on the relationship with the pixel position. Furthermore, each light source does not illuminate only the pixels in a specific area, but also illuminates the surrounding pixels at the same time, so that the brightness of the illumination light in the surrounding pixels also changes as the light emission amount of one of the light sources changes. That is, the conventional liquid crystal display device has a problem that the brightness of the illumination light changes according to the positional relationship between the light source and the pixel and the light emission amount of each light source, and a desired display image cannot be obtained.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、液晶表示装置等の受光型光変調素子を用いた画像表示装置において、バックライト光源の配光分布、光源と画素との位置関係や各光源の発光量に関わらず、各画素位置において所望の階調表示を行うこと可能が画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. In an image display device using a light-receiving light modulation element such as a liquid crystal display device, the light distribution of a backlight source, the positional relationship between the light source and the pixel, and each light source An object of the present invention is to provide an image display apparatus capable of performing a desired gradation display at each pixel position regardless of the amount of emitted light.

本発明に係る画像表示装置は、複数の光源からなる照明手段と、
上記照明手段の照明光の明度分布を算出する明度分布算出手段と、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを出力する表示用画像データ算出手段と、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示する受光型光変調手段とを備えたものである。 An image display apparatus according to the present invention includes an illumination unit including a plurality of light sources,
Brightness distribution calculating means for calculating the brightness distribution of the illumination light of the illumination means;
Display image data calculating means for outputting display image data obtained by correcting image data representing a display image based on the brightness distribution of the illumination light;
And a light receiving type light modulation means for modulating the illumination light emitted from the illumination means based on the display image data and displaying an image.

また、本発明による画像表示方法は、受光型光変調手段により照明光を変調して画像を表示する画像表示方法であって、
上記照明光の明度分布を算出し、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを算出し、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示するものである。 An image display method according to the present invention is an image display method for displaying an image by modulating illumination light by a light receiving type light modulating means,
Calculate the brightness distribution of the illumination light,
Calculating display image data obtained by correcting the image data representing the display image based on the brightness distribution of the illumination light,
Based on the display image data, the illumination light emitted from the illumination means is modulated to display an image.

本発明に係る画像表示装置および画像表示方法によれば照明光の明度分布を算出し、表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示するので、照明光の明度分布関わらず所望の表示画像を得ることができる。   According to the image display device and the image display method of the present invention, the illumination light intensity distribution is calculated, and the illumination data is displayed based on display image data obtained by correcting image data representing a display image based on the illumination light brightness distribution. Since the image is displayed by modulating the illumination light emitted from the means, a desired display image can be obtained regardless of the brightness distribution of the illumination light.

実施の形態１．
図１は、本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示すブロック図である。図１に示す画像表示装置は、表示用画像データ算出手段１、画像表示手段３、光源別明度分布算出手段７、および明度分布算出手段８により構成される。画像表示手段３は、受光型光変調手段４、照明手段５、光源制御手段６を備える。照明手段５は、縦横に配列されたＬＥＤ等の複数の光源素子により構成される。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image display apparatus according to the present invention. The image display apparatus shown in FIG. 1 includes display image data calculation means 1, image display means 3, light source-specific brightness distribution calculation means 7, and brightness distribution calculation means 8. The image display unit 3 includes a light receiving type light modulation unit 4, an illumination unit 5, and a light source control unit 6. The illuminating means 5 is composed of a plurality of light source elements such as LEDs arranged vertically and horizontally.

表示用画像データ算出手段１には、画像表示手段３に表示される画像の各画素の明度を表す表示明度データIｄ（ｘ）が入力される。ここでは説明を簡略化するため、１次元の画像を表す表示明度データIｄ（ｘ）が入力されるものとする。表示画像データ算出手段１は、明度分布算出生手段７により出力される照明手段５の明度分布Ｌ（ｘ）、および表示明度データIｄ（ｘ）に基づいて、表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。   Display brightness data Id (x) representing the brightness of each pixel of the image displayed on the image display means 3 is input to the display image data calculation means 1. Here, in order to simplify the description, it is assumed that display brightness data Id (x) representing a one-dimensional image is input. The display image data calculation means 1 obtains the display image data D2 (x) based on the lightness distribution L (x) of the illumination means 5 and the display lightness data Id (x) output from the lightness distribution calculation raw means 7. calculate.

光源制御手段６には、照明手段５を構成する光源素子Ｓｉの各々の発光強度を指定する発光強度制御データＶｉが入力される。発光強度制御データＶｉは光源素子Ｓｉのそれぞれに対して生成され、ｉは対応する光源素子の番号を示す。光源制御手段６は、発光強度制御データＶｉに基づいて光源素子Ｓｉの各々を所定の発光強度となるよう制御する。   The light source control means 6 receives light emission intensity control data Vi that designates the light emission intensity of each of the light source elements Si constituting the illumination means 5. The emission intensity control data Vi is generated for each light source element Si, and i indicates the number of the corresponding light source element. The light source control means 6 controls each light source element Si so as to have a predetermined light emission intensity based on the light emission intensity control data Vi.

光源別明度分布算出手段７には、発光強度制御データＶｉ、および画像の画素位置を表す画素位置データｘが入力される。画素位置データｘは、表示用画像データ算出手段１に入力される表示明度データIｄ（ｘ）と同期して入力される。
図２は、光源別明度分布算出手段７の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、光源別明度分布算出手段７は配光分布発生手段９、および発光強度乗算手段１０を備え、配光分布発生手段９には画素位置データｘ、発光強度乗算手段１０には発光強度制御データＶｉがそれぞれ入力される。配光分布発生手段９は、画素位置データｘから、各画素位置における光源素子Ｓｉの明るさを表す配光分布Ｌｓｉ（ｘ）を出力する。 The light intensity distribution calculation unit 7 by light source receives the light emission intensity control data Vi and pixel position data x representing the pixel position of the image. The pixel position data x is input in synchronization with the display brightness data Id (x) input to the display image data calculation unit 1.
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the light source-specific brightness distribution calculating means 7. As shown in FIG. 2, the light source-specific brightness distribution calculation means 7 includes a light distribution distribution generation means 9 and a light emission intensity multiplication means 10, and the light distribution distribution generation means 9 includes pixel position data x and light emission intensity multiplication means 10. Is input with emission intensity control data Vi. The light distribution distribution generating means 9 outputs a light distribution Lsi (x) representing the brightness of the light source element Si at each pixel position from the pixel position data x.

図４は、配光分布発生手段９の内部構成の一例を示すブロック図である。図４において、１３１〜１３Ｎは光源素子Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の配光分布Ｌｓ１（ｘ）〜ＬｓＮ（ｘ）を格納したルックアップテーブル（ＬＵＴ）であり、画素位置データｘが読み出しアドレスとしてそれぞれ入力される。ルックアップテーブル１３１〜１３Ｎは、画素位置データｘにより指定される各画素位置における光源Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の照明光の明るさを表すデータを順次読み出すことにより配光分布Ｌｓ１（ｘ）〜ＬｓＮ（ｘ）を出力する。これらの配光分布Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ）は、発光強度乗算手段１０に出力される。発光強度乗算手段１０は、発光強度制御データＶｉを配光分布Ｌｓｉ（ｘ）に乗じることにより、光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）を算出する。   FIG. 4 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the light distribution distribution generating means 9. In FIG. 4, reference numerals 131 to 13N denote lookup tables (LUTs) storing light distributions Ls1 (x) to LsN (x) of the light source elements Si (i = 1 to N), and the pixel position data x is a read address. Respectively. The lookup tables 131 to 13N sequentially read out data representing the brightness of the illumination light of the light source Si (i = 1 to N) at each pixel position specified by the pixel position data x, thereby distributing the light distribution Ls1 (x). ~ LsN (x) is output. These light distributions Lsi (x) (i = 1 to N) are output to the light emission intensity multiplication means 10. The light emission intensity multiplication means 10 calculates the light source-specific brightness distribution Vi × Lsi (x) by multiplying the light distribution intensity control data Vi by the light distribution Lsi (x).

光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）は、明度分布算出手段８に入力される。明度分布算出手段８は、下記式（１）により照明手段５の明度分布Ｌ（ｘ）を算出する。下記式（１）に示すように明度分布Ｌ（ｘ）は、光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ）の総和により求められる。

Figure 2005309338
The brightness distribution by light source Vi × Lsi (x) is input to the brightness distribution calculation means 8. The lightness distribution calculating means 8 calculates the lightness distribution L (x) of the illumination means 5 by the following equation (1). As shown in the following formula (1), the lightness distribution L (x) is obtained by the sum of the lightness-specific lightness distributions Vi × Lsi (x) (i = 1 to N).
Figure 2005309338

明度分布Ｌ（ｘ）は表示用画像データ算出手段１に入力される。表示用画像データ算出手段１は、明度分布Ｌ（ｘ）、および表示明度データIｄ（ｘ）を用いて表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。表示用画像データＤ２（ｘ）は受光型光変調手段４に表示される画像の階調値を指定するデータであり、受光型光変調手段４は表示用画像データＤ２（ｘ）により指定される階調値に基づいて照明手段６からの照明光を画素毎に変調して画像を表示する。受光型光変調手段４として透過型の液晶パネルを用いた場合、表示用画像データＤ２（ｘ）に基づいて画素毎に照明光の透過率が変化させることにより画像が表示される。カラー画像を表す場合、表示用画像データＤ２（ｘ）はＲ，Ｇ，Ｂの３つの色データにより構成されるが、説明を簡単にするため、ここでは単一の表示用画像データＤ２（ｘ）を求めるものとする。   The brightness distribution L (x) is input to the display image data calculation means 1. The display image data calculation means 1 calculates display image data D2 (x) using the lightness distribution L (x) and the display lightness data Id (x). The display image data D2 (x) is data specifying the gradation value of the image displayed on the light receiving type light modulating means 4, and the light receiving type light modulating means 4 is specified by the display image data D2 (x). Based on the gradation value, the illumination light from the illumination means 6 is modulated for each pixel to display an image. When a transmissive liquid crystal panel is used as the light receiving type light modulating means 4, an image is displayed by changing the transmittance of illumination light for each pixel based on the display image data D2 (x). In the case of representing a color image, the display image data D2 (x) is composed of three color data of R, G, and B, but for the sake of simplicity, here, the single display image data D2 (x ).

表示用画像データＤ２（ｘ）は以下のように算出される。
受光型光変調手段４の画素位置ｘにおける画素の透過率Ｔｒ（ｘ）は、透過率の最大値・最小値をＴｒｍａｘ，Ｔｒｍｉｎとして、下記式（２）により表すことができる。

Figure 2005309338
The display image data D2 (x) is calculated as follows.
The transmissivity Tr (x) of the pixel at the pixel position x of the light-receiving light modulating means 4 can be expressed by the following formula (2), where the maximum and minimum transmissivity values are Trmax and Trmin.
Figure 2005309338

式（２）において、ｇ（Ｄ２（ｘ））は、受光型光変調手段４の階調特性を表す関数であり、表示用画像データＤ２（ｘ）の値に対応する透過率を示す。ｇ（Ｄ２（ｘ））は、表示用画像データＤ２（ｘ）の値に応じて０から１の範囲の値をとる。ここで、受光型光変調手段４により照明手段５からの照明光を変調して得られる表示画像の各画素における実際の明るさ（表示明度分布）をＩｒ（ｘ）とすると、表示明度分布Ｉｒ（ｘ）は明度分布Ｌ（ｘ）と受光型光変調手段４の透過率Ｔｒ（ｘ）の積Ｌ（ｘ）×Ｔｒ（ｘ）により求められ、上記式（１）および式（２）から下記式（３）により表すことができる。

Figure 2005309338
In Expression (2), g (D2 (x)) is a function representing the gradation characteristics of the light-receiving light modulating means 4, and indicates the transmittance corresponding to the value of the display image data D2 (x). g (D2 (x)) takes a value in the range of 0 to 1 according to the value of the display image data D2 (x). Here, when the actual brightness (display brightness distribution) in each pixel of the display image obtained by modulating the illumination light from the illumination means 5 by the light receiving type light modulation means 4 is Ir (x), the display brightness distribution Ir (X) is obtained by the product L (x) × Tr (x) of the lightness distribution L (x) and the transmittance Tr (x) of the light-receiving light modulating means 4, and is obtained from the above formulas (1) and (2). It can be represented by the following formula (3).
Figure 2005309338

表示用画像データ算出手段１は、受光型光変調手段４により表示される画像の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）が表示明度データIｄ（ｘ）により指定される表示階調と等しくなるよう表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。よって、Ｉｒ（ｘ）＝Ｉｄ（ｘ）として、上記式（３）より、表示用画像データＤ２（ｘ）は下記式（４）により求められる。

Figure 2005309338
表示用画像データ算出手段１においては、上記式（４）の演算を行うことで表示用画像データＤ２（ｘ）が生成される。 The display image data calculation unit 1 displays the display image so that the display brightness distribution Ir (x) of the image displayed by the light receiving type light modulation unit 4 is equal to the display gradation specified by the display brightness data Id (x). Data D2 (x) is calculated. Therefore, as Ir (x) = Id (x), the display image data D2 (x) is obtained by the following equation (4) from the above equation (3).
Figure 2005309338
 The display image data calculation unit 1 generates display image data D2 (x) by performing the calculation of the above equation (4).

図３は受光型光変調手段４の上面図（ａ）、および照明手段５の側面図（ｂ）を示す図である。図３（ａ）中“×”印により示すＰｓ２〜Ｐｓ７は、図３（ｂ）に示す光源Ｓ２〜Ｓ７上に配列する画素である。図５は、光源Ｓ１〜Ｓ８の配光分布Ｌｓ１（ｘ）〜Ｌｓ８（ｘ）、およびこれらを加算して得られる明度分布Ｌ（ｘ）の一例を示す図である。ここで、発光強度制御データＶ１〜Ｖ８は１．０であり、光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度は標準的な強度となるように制御されている。この場合の明度分布Ｌ（ｘ）は、下記式（５）により表すことができる。

Figure 2005309338
FIG. 3 is a diagram showing a top view (a) of the light receiving type light modulating means 4 and a side view (b) of the illuminating means 5. Ps2 to Ps7 indicated by “x” marks in FIG. 3A are pixels arranged on the light sources S2 to S7 shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the light distributions Ls1 (x) to Ls8 (x) of the light sources S1 to S8 and the brightness distribution L (x) obtained by adding them. Here, the emission intensity control data V1 to V8 is 1.0, and the emission intensity of the light sources S1 to S8 is controlled to be a standard intensity. The brightness distribution L (x) in this case can be expressed by the following formula (5).
Figure 2005309338

図５（ａ）は、光源Ｓ１〜Ｓ８が各光源の中心を集中して照明し、中心から離れるに従い明るさが急激に減少する配光分布を有する場合について示している。この場合、各光源が照明する範囲が狭く、特定の領域が集中して照明されるため明度分布Ｌ（ｘ）は不均一となる。一方、図５（ｂ）は、各光源が比較的広い範囲を照明する配光分布を有する場合について示しており、このような配光分布を有する光源を用いた場合、明度分布Ｌ（ｘ）は均一となる。なお、本実施の形態による画像表示装置の照明手段５においては、図５（ｂ）に示すように、明度分布が均一となるような配光分布を有する光源素子が用いられるものとする。   FIG. 5A shows a case where the light sources S1 to S8 illuminate the centers of the respective light sources in a concentrated manner and have a light distribution in which the brightness sharply decreases as they move away from the center. In this case, since the range illuminated by each light source is narrow and a specific area is concentrated and illuminated, the brightness distribution L (x) becomes non-uniform. On the other hand, FIG. 5B shows a case where each light source has a light distribution that illuminates a relatively wide range. When a light source having such a light distribution is used, the lightness distribution L (x) Becomes uniform. In the illuminating means 5 of the image display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 5B, a light source element having a light distribution such that the brightness distribution is uniform is used.

以下、本発明による画像表示装置の動作を具体例に基づいて説明する。
ここでは、受光型光変調手段４の透過率の最大値・最小値をそれぞれＴｒｍａｘ＝１．０，Ｔｒｍｉｎ＝１／４００＝０．００２５とする。また、式（２）においてｇ（Ｄ２（ｘ））＝Ｄ２（ｘ）とし、表示用画像データＤ２（ｘ）は０から１までの値をとるものとする。よって、上記式（５）に示す各画素における表示階調Ｉｒ（ｘ）は、下記式（６）により表される。

Figure 2005309338
Hereinafter, the operation of the image display device according to the present invention will be described based on specific examples.
Here, it is assumed that the maximum value and the minimum value of the transmittance of the light receiving type light modulation means 4 are Trmax = 1.0 and Trmin = 1/400 = 0.005, respectively. In Expression (2), g (D2 (x)) = D2 (x), and the display image data D2 (x) takes a value from 0 to 1. Therefore, the display gradation Ir (x) in each pixel shown in the above formula (5) is expressed by the following formula (6).
Figure 2005309338

図６は、表示用画像データ算出手段１に入力される表示明度データIｄ（ｘ）の一例を示す図であり、縦軸は各画素位置における明度を表す。図６に示す表示明度データIｄ（ｘ）によれば、暗い画素の中に白い（明るい）画素が表示される。このとき、光源Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれに対して与えられる発光強度制御データＶ１〜Ｖ８を、それぞれＶ１＝１．０，Ｖ２＝１．０，Ｖ３＝１．０，Ｖ４＝１．８，Ｖ５＝１．０，Ｖ６＝１．０，Ｖ７＝１．０，Ｖ８＝１．０とする。図７は、上記の発光強度制御データＶ１〜Ｖ８により制御される光源Ｓ１〜Ｓ８の光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜８）、および明度分布Ｌ（ｘ）を示す図である。発光強度制御データＶ１〜Ｖ８のうちＶ４の値を１．８とし、他を１．０としたので、図７に示すように光源Ｓ４の発光強度は他の１．８倍となっており、光源Ｓ４の周辺の画素における明度が高くなっている。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of display brightness data Id (x) input to the display image data calculation unit 1, and the vertical axis represents the brightness at each pixel position. According to the display brightness data Id (x) shown in FIG. 6, white (bright) pixels are displayed in dark pixels. At this time, the emission intensity control data V1 to V8 given to the light sources S1 to S8 are respectively V1 = 1.0, V2 = 1.0, V3 = 1.0, V4 = 1.8, V5 =. 1.0, V6 = 1.0, V7 = 1.0, and V8 = 1.0. FIG. 7 is a diagram showing lightness distribution Vi × Lsi (x) (i = 1 to 8) and lightness distribution L (x) for each light source S1 to S8 controlled by the light emission intensity control data V1 to V8. It is. Among the emission intensity control data V1 to V8, the value of V4 is set to 1.8 and the others are set to 1.0, so that the emission intensity of the light source S4 is 1.8 times as shown in FIG. The brightness of the pixels around the light source S4 is high.

図８は、図６に示す表示明度データIｄ（ｘ）、および図７に示す明度分布Ｌ（ｘ）に対して求められる表示用画像データＤ２（ｘ）を示す図である。このとき、表示用画像データ算出手段１は、上記式（４）から導かれる下記式（７）により表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。

Figure 2005309338
FIG. 8 is a diagram showing the display lightness data Id (x) shown in FIG. 6 and the display image data D2 (x) obtained for the lightness distribution L (x) shown in FIG. At this time, the display image data calculation unit 1 calculates the display image data D2 (x) by the following equation (7) derived from the above equation (4).
Figure 2005309338

なお、上記式（７）の演算により得られた表示用画像データＤ２（ｘ）の値が画像表示手段３の表示可能な範囲を超えた場合は、その値を制限する等の処理を行う。図８に示すように、光源Ｓ４の発光強度を高くしたことにより、本来暗く表示されるべき領域が明るく表示されるのを防ぐため、明るい領域の周辺部（図８中矢印により示す範囲）における表示用画像データＤ２（ｘ）の値は小さくなっている。また、この明るい領域についても、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される範囲を越えた明るさとなるのを防ぐため、当該領域の表示用画像データＤ２（ｘ）の値は中心部において小さくなっている。   When the value of the display image data D2 (x) obtained by the calculation of the above formula (7) exceeds the displayable range of the image display means 3, processing such as limiting the value is performed. As shown in FIG. 8, by increasing the light emission intensity of the light source S4, in order to prevent a region that should originally be displayed dark from being displayed brightly, in the periphery of the bright region (the range indicated by the arrow in FIG. 8). The value of the display image data D2 (x) is small. Also, in order to prevent the brightness of the bright area from exceeding the range specified by the display brightness data Id (x), the value of the display image data D2 (x) in the area is small in the center. ing.

図９は、図８に示す表示用画像データＤ２（ｘ）を受光型光変調手段４に与えた場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を示す図である。受光型光変調手段４において表示用画像データＤ２（ｘ）に基づく光変調素子の制御を行うことにより、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される所望の表示画像を得ることができる。
これに対し、図１０に示すように表示用画像データＤ２（ｘ）を図６に示す表示明度データIｄ（ｘ）と相似形とした場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を図１１に示す。図１１に示すように、図１０に示す表示用画像データＤ２（ｘ）を用いた場合、光源Ｓ４の周囲の本来暗く表示されるべき領域（図１１中矢印により示す範囲）が明るく表示される。人間の視覚特性によれば、明るい部分の輝度の差と比較して、暗い部分の輝度の差はより大きく認識されるので、暗く表示されるべき画素が所望の明るさよりも明るく表示された場合、画質低下がより目立つことになる。 FIG. 9 is a diagram showing the display brightness distribution Ir (x) when the display image data D2 (x) shown in FIG. By controlling the light modulation element based on the display image data D2 (x) in the light receiving type light modulation means 4, a desired display image specified by the display brightness data Id (x) can be obtained.
On the other hand, as shown in FIG. 10, the display brightness distribution Ir (x) when the display image data D2 (x) is similar to the display brightness data Id (x) shown in FIG. 6 is shown in FIG. As shown in FIG. 11, when the display image data D2 (x) shown in FIG. 10 is used, a region that should be darkly displayed around the light source S4 (a range indicated by an arrow in FIG. 11) is displayed brightly. . According to human visual characteristics, the difference in brightness in the dark part is recognized more greatly than the difference in brightness in the bright part, so that the pixel that should be displayed dark is displayed brighter than the desired brightness. As a result, the deterioration of image quality becomes more conspicuous.

本発明による画像表示装置は、光源手段５の明度分布Ｌ（ｘ）を考慮して表示用画像データＤ２（ｘ）を算出するので、暗い領域中に明るい画素が存在する場合においても、明るい領域についてはより明るく、暗い領域については暗く表示することが可能である。   Since the image display device according to the present invention calculates the display image data D2 (x) in consideration of the lightness distribution L (x) of the light source means 5, even when a bright pixel exists in the dark region, the bright region Can be displayed brighter and dark areas can be displayed darker.

上記の説明においては簡略化のため、画素および光源が１次元方向にのみ配列する場合を例としたが、実際は、画素および光源は２次元方向に配列するので、画素位置をｘ，ｙの２変数を用いて２次元の座標上に表す。この場合、配光分布、光源別明度分布、明度分布、表示特性データは、ｘ，ｙを用いてそれぞれＬｓｉ（ｘ，ｙ）、Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ，ｙ）、Ｌ（ｘ，ｙ）、Ｄ２（ｘ，ｙ）として表される。ここで、明度分布Ｌ（ｘ，ｙ）、および表示用画像データＤ２（ｘ，ｙ）は、上記式（１）および（６）よりそれぞれ下記式（８）および（９）により表される。下記式（８）おいて、Ｎは光源の数を表す。

Figure 2005309338
Figure 2005309338
 In the above description, for simplification, the case where the pixels and the light sources are arranged only in the one-dimensional direction is taken as an example. However, since the pixels and the light sources are actually arranged in the two-dimensional direction, the pixel position is set to 2 of x and y. It is expressed on two-dimensional coordinates using variables. In this case, the light distribution, the lightness distribution by light source, the lightness distribution, and the display characteristic data are expressed as Lsi (x, y), Vi × Lsi (x, y), L (x, y), x, y, respectively. Expressed as D2 (x, y). Here, the lightness distribution L (x, y) and the display image data D2 (x, y) are expressed by the following equations (8) and (9) from the equations (1) and (6), respectively. In the following formula (8), N represents the number of light sources.
Figure 2005309338
Figure 2005309338

なお、図１に示す画像表示装置において、光源手段５は、発光ダイオードのような点光源以外に、冷陰極蛍光ランプなどの線状光源を用いてもよい。   In the image display apparatus shown in FIG. 1, the light source means 5 may use a linear light source such as a cold cathode fluorescent lamp in addition to a point light source such as a light emitting diode.

本発明に係る画像表示装置においては、各画素位置における照明光の明るさを表す明度分布Ｌ（ｘ）を算出し、この明度分布Ｌ（ｘ）と表示明度データIｄ（ｘ）を用いて表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。ここで、表示用画像データＤ２（ｘ）は、明度分布Ｌ（ｘ）の照明光を変調して得られる表示画像の明度が、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される明度に等しくなるよう算出される。これにより、光源の配光分布、光源と画素との位置関係や各光源の発光強度に関わらず、所望の表示画像を得ることができる。つまり、明るく表示すべき画素はより明るく表示するとともに、暗く表示すべき領域は暗く表示することにより、ダイナミックレンジが広く、コントラストの高い表示画像を得ることができる。   In the image display device according to the present invention, the brightness distribution L (x) representing the brightness of the illumination light at each pixel position is calculated, and display is performed using the brightness distribution L (x) and the display brightness data Id (x). Image data D2 (x) is calculated. Here, the display image data D2 (x) is such that the brightness of the display image obtained by modulating the illumination light of the brightness distribution L (x) is equal to the brightness specified by the display brightness data Id (x). Calculated. Thus, a desired display image can be obtained regardless of the light distribution of the light source, the positional relationship between the light source and the pixel, and the light emission intensity of each light source. That is, by displaying brighter pixels to be displayed brightly and displaying darker areas to be displayed darker, a display image with a wide dynamic range and high contrast can be obtained.

照明光を生成する複数の光源の発光強度を、表示画像の部分的な明るさに応じて独立に制御する画像表示装置においては、表示画像の内容に応じて照明光の明度分布は変化する。本発明に係る画像表示装置は、複数の各光源の配光分布Ｌｓｉ（ｘ）と発光強度制御データＶｉから光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）を算出し、これらの総和を明度分布Ｌ（ｘ）として算出するので、光源毎に発光強度が異なる場合であっても正確に明度分布Ｌ（ｘ）を求めることができ、また、この明度分布Ｌ（ｘ）に基づいて表示画像データＤ２（ｘ）を生成するので、常に所望の表示画像を得ることができる。   In an image display device that independently controls the light emission intensities of a plurality of light sources that generate illumination light according to the partial brightness of the display image, the brightness distribution of the illumination light changes according to the content of the display image. The image display device according to the present invention calculates a light source-specific brightness distribution Vi × Lsi (x) from the light distribution Lsi (x) of each of the plurality of light sources and the light emission intensity control data Vi, and the sum of these is calculated as the brightness distribution L ( x), the lightness distribution L (x) can be accurately obtained even when the light emission intensity differs for each light source, and the display image data D2 ( Since x) is generated, a desired display image can always be obtained.

なお、図４に示す配光分布発生手段９は、光源Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれの照明光の各画素における明るさを格納したルックアップテーブルにより構成したが、画素位置と配光分布との間に規則性がある場合、例えば、周辺の光源からの照明光のみが各画素の明るさに影響する場合は、この周辺の光源の配光分布のみ格納すればよい。こうした規則性を利用することでルックアップテーブルの容量を削減することが可能である。
また、画素位置と光源との位置関係に周期性があり、各光源の配光分布が同一である場合には、一つの光源についての配光分布データをルックアップテーブルに格納し、光源との相対的な位置関係を表すデータを画素位置データｘとして用いることによりルックアップテーブルの容量を削減可能となる。 The light distribution distribution generating means 9 shown in FIG. 4 is configured by a look-up table that stores the brightness of each pixel of the illumination light of the light source Si (i = 1 to N). When there is regularity between the distributions, for example, when only illumination light from a peripheral light source affects the brightness of each pixel, only the light distribution of the peripheral light source may be stored. By using such regularity, the capacity of the lookup table can be reduced.
In addition, when the positional relationship between the pixel position and the light source is periodic and the light distribution distribution of each light source is the same, the light distribution distribution data for one light source is stored in a lookup table, and By using the data representing the relative positional relationship as the pixel position data x, the capacity of the lookup table can be reduced.

図１２は、配光分布発生手段９の他の構成を示すブロック図である。光源距離算出手段１４１〜１４Ｎは、画素位置データｘにより表される各画素位置から光源Ｓ１〜光源ＳＮまでのそれぞれの距離を算出する。ルックアップテーブル１５には、光源の配光分布が画素位置と光源との距離を読み出しアドレスとして格納されており、光源距離算出手段１４１〜１４Ｎから出力される距離データに基づいて各光源の配光分布を出力する。図１２に示す構成は、各光源の配光分布が各画素位置と光源の中心との距離のみの関数となる場合に用いることができる。   FIG. 12 is a block diagram showing another configuration of the light distribution distribution generating means 9. The light source distance calculation units 141 to 14N calculate the distances from the respective pixel positions represented by the pixel position data x to the light sources S1 to SN. The look-up table 15 stores the light distribution of the light sources using the distance between the pixel position and the light source as a read address, and the light distribution of each light source based on the distance data output from the light source distance calculation means 141 to 14N. Output the distribution. The configuration shown in FIG. 12 can be used when the light distribution of each light source is a function only of the distance between each pixel position and the center of the light source.

実施の形態２．
図１３は、本発明に係る画像表示装置の他の実施形態を示すブロック図である。図１３に示す画像表示装置は、表示明度データ算出手段１６、および発光強度制御データ算出手段１７をさらに備える。表示明度データ算出手段１６、および発光強度データ算出手段１７には、それぞれ画像データＤ１（ｘ）が入力される。表示特性データ算出手段１６は、画像データＤ１（ｘ）を画像表示手段３に入力して得られる所望の明度分布を算出し、表示明度データIｄ（ｘ）として出力する。ここで、画像表示手段３の明度の最大値をＬａｍａｘ、最小値をＬａｍｉｎとすると、表示明度データIｄ（ｘ）は下記式（１０）により求めることができる。

Figure 2005309338
ここで、上記式（１０）におけるｇａ（Ｄ１（ｘ））は、画像表示手段３の階調特性を表す関数である。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 13 is a block diagram showing another embodiment of the image display device according to the present invention. The image display device shown in FIG. 13 further includes display brightness data calculation means 16 and emission intensity control data calculation means 17. Image data D1 (x) is input to the display brightness data calculation unit 16 and the emission intensity data calculation unit 17, respectively. The display characteristic data calculation means 16 calculates a desired brightness distribution obtained by inputting the image data D1 (x) to the image display means 3, and outputs it as display brightness data Id (x). Here, when the maximum brightness value of the image display means 3 is Lamax and the minimum value is Lamin, the display brightness data Id (x) can be obtained by the following equation (10).
Figure 2005309338
 Here, ga (D1 (x)) in the above equation (10) is a function representing the gradation characteristics of the image display means 3.

発光強度制御データ算出手段１７は、画像データＤ１（ｘ）に基づいて、各光源の発光強度を指定する発光強度制御データＶｉを算出する。発光強度制御データＶｉは、例えば下記式（１１）により求められる。

Figure 2005309338
The light emission intensity control data calculation means 17 calculates light emission intensity control data Vi that designates the light emission intensity of each light source based on the image data D1 (x). The emission intensity control data Vi is obtained by, for example, the following formula (11).
Figure 2005309338

式（１１）において、ＶｍａｘおよびＶｍｉｎは、あらかじめ設定される発光強度制御データの最大値および最小値である。また、ＭＡＸｉ（Ｄ１（ｘ））（ｉ＝１〜Ｎ）は、光源Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の主な照明領域における画像データＤ１（ｘ）の最大値である。図１４は、光源Ｓｉの主な照明領域と配光分布Ｌｓｉ（ｘ）との関係を示す図である。図１４において、Ｌｓ１（ｘ）〜Ｌｓ８（ｘ）は光源Ｓ１〜Ｓ８の配光分布であり、Ｌ（ｘ）は光源Ｓ１〜Ｓ８に対して与えられる発光強度制御データＶ１〜Ｖ８を１．０とした場合の明度分布（Ｌｓ１（ｘ）〜Ｌｓ８（ｘ）の総和）である。ここで、光源Ｓｉが主に照明する領域とは、図１４に示すように、配光分布の値が他の光源の配光分布に比して最大となる領域をいう。よって、図１４に示す光源Ｓ２〜Ｓ７の主な照明領域における画像データＤ１（ｘ）の最大値がＭａｘ２（Ｄ１（ｘ））〜Ｍａｘ７（Ｄ１（ｘ））となる。   In Expression (11), Vmax and Vmin are the maximum value and the minimum value of the emission intensity control data set in advance. MAXi (D1 (x)) (i = 1 to N) is the maximum value of the image data D1 (x) in the main illumination region of the light source Si (i = 1 to N). FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the main illumination area of the light source Si and the light distribution Lsi (x). In FIG. 14, Ls1 (x) to Ls8 (x) are light distributions of the light sources S1 to S8, and L (x) is the light emission intensity control data V1 to V8 given to the light sources S1 to S8 by 1.0. Brightness distribution (sum of Ls1 (x) to Ls8 (x)). Here, the region where the light source Si mainly illuminates refers to a region where the value of the light distribution is maximum as compared to the light distribution of other light sources, as shown in FIG. Therefore, the maximum value of the image data D1 (x) in the main illumination areas of the light sources S2 to S7 shown in FIG. 14 is Max2 (D1 (x)) to Max7 (D1 (x)).

以下、本実施形態による画像表示装置の動作を具体例に基づいて説明する。
ここでは、画像表示手段３の明度の最大値・最小値を、それぞれＬａｍａｘ＝２．２、Ｌａｍｉｎ＝０．００２とし、入力画像データＤ１（ｘ）は０から１までの値にて表されるものとする。また、式（１０）においてｇａ（Ｄ１（ｘ））＝Ｄ１（ｘ）とし、表示明度データIｄ（ｘ）は下記式（１２）により表されるものとする。

Figure 2005309338
Hereinafter, the operation of the image display apparatus according to the present embodiment will be described based on specific examples.
Here, the maximum value and the minimum value of the brightness of the image display means 3 are Lamax = 2.2 and Lamin = 0.002, respectively, and the input image data D1 (x) is represented by values from 0 to 1. Shall. Further, in equation (10), ga (D1 (x)) = D1 (x) is assumed, and display brightness data Id (x) is represented by the following equation (12).
Figure 2005309338

上記式（１２）は、画像表示手段３の最大の明るさが２．２であり、コントラストがＬａｍａｘ：Ｌａｍｉｎ＝１１００：１である場合を想定している。
なお、発光強度制御データＶｉは、式（１１）において、Ｖｍａｘ＝１．５、Ｖｍｉｎ＝０．５として下記式（１３）により求められるものとする。

Figure 2005309338
The above formula (12) assumes that the maximum brightness of the image display means 3 is 2.2 and the contrast is Lamax: Lamin = 1100: 1.
Note that the emission intensity control data Vi is obtained by the following equation (13) with Vmax = 1.5 and Vmin = 0.5 in equation (11).
Figure 2005309338

また、画像表示手段３の受光型光変調手段４の各画素における透過率Ｔｒ（ｘ）は、上記式（２）により表され、透過率の最大値・最小値をＴｒｍａｘ＝１．０、Ｔｒｍｉｎ＝１／４００＝０．００２５とする。また、ｇ（Ｄ２（ｘ））＝Ｄ２（ｘ）とし、表示用画像データＤ２（ｘ）は、０〜１の値をとるものとする。光源Ｓ１〜Ｓ８は図１４に示す配光分布を有するものとする。よって、光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度制御データＶｉ（ｉ＝１〜８）を１．０とすると、画像表示手段３の平均明度は約１．５８、コントラストは４００：１となる。   Further, the transmittance Tr (x) in each pixel of the light receiving type light modulating means 4 of the image display means 3 is expressed by the above equation (2), and the maximum value / minimum value of the transmittance is Trmax = 1.0, Trmin. = 1/400 = 0.0025. Further, it is assumed that g (D2 (x)) = D2 (x), and the display image data D2 (x) has a value of 0 to 1. The light sources S1 to S8 have the light distribution shown in FIG. Therefore, if the emission intensity control data Vi (i = 1 to 8) of the light sources S1 to S8 is 1.0, the average brightness of the image display means 3 is about 1.58 and the contrast is 400: 1.

図１５は、表示明度データ算出手段１６、および発光強度制御データ出力手段１７に入力される画像データＤ１（ｘ）の一例を示す図である。図１５に示す画像データＤ１（ｘ）は、画素位置Ｐｓ４において最大となり、画素位置Ｐｓ２およびＰｓ６にかけて徐々に暗くなる画像を表すデータである。表示明度データ算出手段１６は、式（１２）を用いて表示明度データIｄ（ｘ）を算出する。図１６は、図１５に示す画像データＤ１（ｘ）に対応する表示明度データIｄ（ｘ）を示す図である。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of image data D1 (x) input to the display brightness data calculation unit 16 and the light emission intensity control data output unit 17. Image data D1 (x) shown in FIG. 15 is data representing an image that becomes maximum at the pixel position Ps4 and gradually becomes darker toward the pixel positions Ps2 and Ps6. The display brightness data calculation means 16 calculates the display brightness data Id (x) using the equation (12). FIG. 16 is a diagram showing display brightness data Id (x) corresponding to the image data D1 (x) shown in FIG.

発光強度制御データ算出手段１７は、式（１３）を用いて画像データＤ１（ｘ）から発光強度制御データＶｉを算出する。図１５に示す画像データＤ１（ｘ）が入力された場合、光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度制御データはＶ１＝０．５、Ｖ２＝０．７５、Ｖ３＝１．２５、Ｖ４＝１．５、Ｖ５＝１．２５、Ｖ６＝０．７５、Ｖ７＝０．５、Ｖ８＝０．５となる。発光強度乗算手段１０は、配光分布Ｌｓ１(ｘ)〜Ｌｓ８に上記発光強度制御データＶ１〜Ｖ８を乗じることにより、光源別明度分布Ｖｉ×Ｌｓｉ（ｘ）（ｉ＝１〜８）を算出する。明度分布算出手段８は、式（１３）により光源別明度分布の総和を求め、明度分布データＬ（ｘ）を算出する。
図１７は、図１５に示す画像データＤ１（ｘ）について算出される光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度制御データＶ１〜Ｖ８、当該発光強度制御データを用いた場合の光源別明度分布、および明度分布を示す図である。図１７に示す明度分布は、画像データＤ１（ｘ）のデータ値が最大となる画素位置Ｐｓ４において最大となる。 The light emission intensity control data calculating unit 17 calculates the light emission intensity control data Vi from the image data D1 (x) using the equation (13). When the image data D1 (x) shown in FIG. 15 is input, the emission intensity control data of the light sources S1 to S8 are V1 = 0.5, V2 = 0.75, V3 = 1.25, V4 = 1.5, V5 = 1.25, V6 = 0.75, V7 = 0.5, and V8 = 0.5. The light emission intensity multiplication means 10 calculates the light source-specific brightness distribution Vi × Lsi (x) (i = 1 to 8) by multiplying the light distribution distributions Ls1 (x) to Ls8 by the light emission intensity control data V1 to V8. . The lightness distribution calculation means 8 calculates the lightness distribution data L (x) by calculating the sum of the lightness distribution by light source by the equation (13).
FIG. 17 shows the light emission intensity control data V1 to V8 of the light sources S1 to S8 calculated for the image data D1 (x) shown in FIG. 15, the light intensity distribution by light source and the light intensity distribution when using the light emission intensity control data. FIG. The brightness distribution shown in FIG. 17 is maximum at the pixel position Ps4 where the data value of the image data D1 (x) is maximum.

表示用画像データ算出手段１は、上記式（４）により表示用画像データＤ２（ｘ）を算出する。図１８は、図１６に示す表示明度データIｄ（ｘ）、および図１７に示す明度分布Ｌ（ｘ）に基づいて算出される表示用画像データＤ２（ｘ）を示す図である。表示用画像データＤ２（ｘ）は画像表示手段３の受光型変調手段４に入力される。   The display image data calculation means 1 calculates display image data D2 (x) by the above equation (4). 18 is a diagram illustrating display image data D2 (x) calculated based on the display brightness data Id (x) shown in FIG. 16 and the brightness distribution L (x) shown in FIG. The display image data D2 (x) is input to the light receiving modulation means 4 of the image display means 3.

図１９は、図１８に示す表示用画像データＤ２（ｘ）を受光型光変調手段４に与えた場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を示す図である。図１９に示すように、受光型光変調手段４において表示用画像データＤ２（ｘ）に基づく光変調素子の制御を行うことにより、表示明度データIｄ（ｘ）により指定される所望の表示画像を得ることができる。また、画像データＤ１（ｘ）に基づいて光源Ｓ１〜Ｓ８の発光強度を制御するので、ダイナミックレンジが広く、コントラストの高い表示画像を得ることができる。この場合、図１７に示すように、明度の最大値は２．２、コントラストは１１００：１となっており、所望の表示特性が得られる。   FIG. 19 is a diagram showing the display brightness distribution Ir (x) when the display image data D2 (x) shown in FIG. As shown in FIG. 19, by controlling the light modulation element based on the display image data D2 (x) in the light receiving type light modulation means 4, a desired display image specified by the display brightness data Id (x) is obtained. Can be obtained. Moreover, since the light emission intensity of the light sources S1 to S8 is controlled based on the image data D1 (x), a display image with a wide dynamic range and high contrast can be obtained. In this case, as shown in FIG. 17, the maximum value of lightness is 2.2 and the contrast is 1100: 1, and desired display characteristics can be obtained.

これに対し、図１５に示す画像データＤ１（ｘ）を受光型光変調手段４に入力した場合の表示明度分布Ｉｒ（ｘ）を図２０に示す。図２０に示すように、画像データＤ１（ｘ）を用いた場合、画素位置Ｐｓ３およびＰｓ５周辺の領域における表示階調が低下し、図２０において破線により示す表示明度データIｄ（ｘ）により指定される所望の画像とは異なった画像が表示されることとなる。   In contrast, FIG. 20 shows the display brightness distribution Ir (x) when the image data D1 (x) shown in FIG. As shown in FIG. 20, when the image data D1 (x) is used, the display gradation in the area around the pixel positions Ps3 and Ps5 is lowered, and is designated by the display brightness data Id (x) indicated by the broken line in FIG. An image different from the desired image is displayed.

以上のように、本実施形態による画像表示装置によれば、画像データＤ１（ｘ）に応じて複数の光源の発光強度を個別に制御するので、ダイナミックレンジが広く、コントラストの高い表示画像を得ることができる。また、照明光の明度分布に基づいて画像データＤ１（ｘ）を補正し、表示用画像データＩｄ（ｘ）を算出するので、複数の光源の発光強度を個別に制御した場合においても、所望の表示画像を得ることができる。   As described above, according to the image display device according to the present embodiment, since the emission intensities of the plurality of light sources are individually controlled according to the image data D1 (x), a display image with a wide dynamic range and high contrast is obtained. be able to. Further, the image data D1 (x) is corrected based on the brightness distribution of the illumination light, and the display image data Id (x) is calculated. Therefore, even when the emission intensities of a plurality of light sources are individually controlled, a desired value is obtained. A display image can be obtained.

実施の形態３．
図２１は、本発明に係る画像表示装置の他の実施形態を示すブロック図である。図２１に示す画像表示装置は、照明手段５からの照明光の強度を光源毎に検出する発光強度検出手段１８を備えている。光源制御手段６は予め設定された固定の制御信号を照明手段５に供給し、照明手段５は、この制御信号に基づいて光源Ｓｉの発光強度を制御する。発光強度検出手段１８は、各光源からの照明光の強度を検出し、検出値を表す発光強度検出データ（Ｖｍｉ）を光源別明度分布算出手段７に出力する。光源別明度分布データ出力手段７は、発光強度検出データ（Ｖｍｉ）に基づいて各光源の明度分布を算出する。具体的には、発光強度検出データＶｍｉを各光源の配光分布に乗じることにより、明度分布Ｖｍｉ×Ｌｓｉ（ｘ）を算出する。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 21 is a block diagram showing another embodiment of the image display device according to the present invention. The image display apparatus shown in FIG. 21 includes emission intensity detection means 18 that detects the intensity of illumination light from the illumination means 5 for each light source. The light source control means 6 supplies a preset fixed control signal to the illumination means 5, and the illumination means 5 controls the light emission intensity of the light source Si based on this control signal. The light emission intensity detection means 18 detects the intensity of illumination light from each light source, and outputs light emission intensity detection data (Vmi) representing the detection value to the light source-specific brightness distribution calculation means 7. The brightness distribution data output means 7 for each light source calculates the brightness distribution of each light source based on the emission intensity detection data (Vmi). Specifically, the lightness distribution Vmi × Lsi (x) is calculated by multiplying the light distribution distribution of each light source by the emission intensity detection data Vmi.

本実施形態によれば、光源制御手段から出力される制御信号の値と光源の実際の発光強度との関係に変化があった場合、例えば、経時変化や周囲温度などの影響により、発光強度制御データの値と実際の発光強度との関係が、各光源で個別に変化したような場合においても、その影響を受けることなく正確に明度分布を算出できる。   According to the present embodiment, when there is a change in the relationship between the value of the control signal output from the light source control means and the actual light emission intensity of the light source, for example, the light emission intensity control due to the influence of a change over time, ambient temperature, or the like. Even when the relationship between the data value and the actual light emission intensity changes individually for each light source, the brightness distribution can be accurately calculated without being affected by the influence.

本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of an image display device according to the present invention. 光源別明度分布算出手段の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the brightness distribution calculation means according to light source. 本発明に係る画像表示装置の上面および側面を示す図である。It is a figure which shows the upper surface and side surface of the image display apparatus which concern on this invention. 配光分布発生手段の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a light distribution distribution generation means. 配光分布および明度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of light distribution and lightness distribution. 表示明度データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of display brightness data. 光源別明度分布および明度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the brightness distribution classified by light source, and a brightness distribution. 表示用画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image data for a display. 表示明度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of display brightness distribution. 表示用画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image data for a display. 表示明度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of display brightness distribution. 発光分布発生手段の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of a light emission distribution generation means. 本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the image display apparatus which concerns on this invention. 配光分布と各光源の主な照明領域との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between light distribution and the main illumination area | region of each light source. 画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of image data. 表示明度データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of display brightness data. 光源別明度分布、および明度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the brightness distribution classified by light source, and a brightness distribution. 表示用画像データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image data for a display. 表示明度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of display brightness distribution. 表示明度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of display brightness distribution. 本発明に関る画像表示装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the image display apparatus concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 表示用画像データ算出手段、３ 画像表示手段、４ 受光型光変調手段、５ 照明手段、６ 光源制御手段、７ 光源別明度分布算出手段、８ 明度分布算出手段、９ 配光分布発生手段、１０ 発光強度乗算手段、１３１〜１３Ｎ ルックアップテーブル、１４１〜１４Ｎ 光源距離算出手段、１５ ルックアップテーブル、１６ 表示明度データ算出手段、１７ 発光強度制御データ算出手段、１８ 発光強度検出手段



DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display image data calculation means, 3 Image display means, 4 Light-receiving type light modulation means, 5 Illumination means, 6 Light source control means, 7 Light source specific brightness distribution calculation means, 8 Brightness distribution calculation means, 9 Light distribution distribution generation means, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light emission intensity multiplication means, 131-13N look-up table, 141-14N Light source distance calculation means, 15 Look-up table, 16 Display brightness data calculation means, 17 Light emission intensity control data calculation means, 18 Light emission intensity detection means



Claims (10)

複数の光源からなる照明手段と、
上記照明手段の照明光の明度分布を算出する明度分布算出手段と、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを出力する表示用画像データ算出手段と、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示する受光型光変調手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。 Illumination means comprising a plurality of light sources;
Brightness distribution calculating means for calculating the brightness distribution of the illumination light of the illumination means;
Display image data calculating means for outputting display image data obtained by correcting image data representing a display image based on the brightness distribution of the illumination light;
An image display device comprising: a light-receiving type light modulation unit that modulates illumination light emitted from the illumination unit based on the display image data to display an image. 上記表示用画像データ算出手段は、上記画像データにより表される表示画像の所望の明度分布を表す表示明度データを求め、当該表示明度データ、および上記照明光の明度分布を用いて上記表示用画像データを出力することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 The display image data calculation means obtains display brightness data representing a desired brightness distribution of the display image represented by the image data, and uses the display brightness data and the illumination light brightness distribution to display the display image. The image display device according to claim 1, wherein data is output. 上記画像データに基づいて、上記照明手段の各光源の発光強度を指定する発光強度制御データを算出する発光強度データ算出手段と、
上記発光強度データに基づいて上記各光源の発光強度を制御する光源制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。 Based on the image data, emission intensity data calculation means for calculating emission intensity control data for specifying the emission intensity of each light source of the illumination means,
The image display apparatus according to claim 1, further comprising a light source control unit configured to control light emission intensity of each light source based on the light emission intensity data. 上記明度分布算出手段は、上記照明手段の各光源の配光分布を出力する配光分布発生手段を備え、上記配光分布および上記発光強度制御データに基づいて明度分布を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。 The lightness distribution calculating means includes light distribution distribution generating means for outputting a light distribution of each light source of the illumination means, and calculates the lightness distribution based on the light distribution and the emission intensity control data. The image display device according to claim 3. 上記照明手段の各光源の発光強度を検出し、検出値を示す発光強度データを出力する発光強度検出手段をさらに備え、
明度分布算出手段は、上記発光強度データに基づいて明度分布を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 Further comprising emission intensity detection means for detecting emission intensity of each light source of the illumination means and outputting emission intensity data indicating a detection value;
The image display device according to claim 1, wherein the lightness distribution calculating unit calculates a lightness distribution based on the emission intensity data. 受光型光変調手段により照明光を変調して画像を表示する画像表示方法であって、
上記照明光の明度分布を算出し、
表示画像を表す画像データを上記照明光の明度分布に基づいて補正した表示用画像データを算出し、
上記表示用画像データに基づいて上記照明手段から出射される照明光を変調して画像を表示することを特徴とする画像表示方法。 An image display method for displaying an image by modulating illumination light by a light receiving type light modulation means,
Calculate the brightness distribution of the illumination light,
Calculating display image data obtained by correcting the image data representing the display image based on the brightness distribution of the illumination light,
An image display method, wherein an image is displayed by modulating illumination light emitted from the illumination means based on the display image data. 上記画像データにより表される表示画像の所望の明度分布を表す表示明度データを求め、当該表示明度データ、および上記照明光の明度分布を用いて上記表示用画像データを出力することを特徴とする請求項６に記載の画像表示方法。 Display brightness data representing a desired brightness distribution of the display image represented by the image data is obtained, and the display image data is output using the display brightness data and the brightness distribution of the illumination light. The image display method according to claim 6. 上記画像データに基づいて、上記照明手段の各光源の発光強度を指定する発光強度制御データを算出し、
上記発光強度データに基づいて上記各光源の発光強度を制御することを特徴とする請求項６または７に記載の画像表示方法。 Based on the image data, calculate emission intensity control data for specifying the emission intensity of each light source of the illumination means,
8. The image display method according to claim 6, wherein the light emission intensity of each light source is controlled based on the light emission intensity data. 上記照明光の明度分布は、当該照明光を生成する複数の各光源の配光分布、および上記発光強度制御データに基づいて算出されることを特徴とする請求項８に記載の画像表示方法。 The image display method according to claim 8, wherein the brightness distribution of the illumination light is calculated based on a light distribution of a plurality of light sources that generate the illumination light and the emission intensity control data. 上記照明光を生成する複数の各光源の発光強度を検出し、検出値を示す発光強度データを出力し、
上記発光強度データに基づいて明度分布を算出することを特徴とする請求項６に記載の画像表示方法。
Detect the emission intensity of each of the plurality of light sources that generate the illumination light, and output emission intensity data indicating the detection value,
The image display method according to claim 6, wherein a lightness distribution is calculated based on the emission intensity data.
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