CN106471565A - 图像显示装置和用于对光源调光的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种能够通过调光控制而显示具有自然明度的图像的图像显示装置和用于光源调光方法。所述图像显示装置包括：光源；显示单元，该显示单元基于输入视频信号(S1)而在空间上调制来自光源的光以形成图像；直方图获取单元(102)，该直方图获取单元基于输入视频信号而获取第一直方图和第二直方图，其中在第一直方图中，使用每个明度等级的频率表示图像数据，并且第二直方图的明度的等级的数量不同于第一直方图所呈现出的明度的等级的数量；以及控制单元(103、104)，该控制单元基于第一直方图和第二直方图而执行调整光源的亮度的调光控制。

Description

图像显示装置和用于对光源调光的方法

技术领域

本发明涉及其中执行光源的调光控制(dimming control)的图像显示装置以及用于对光源调光(dimming)的方法。

背景技术

作为例如液晶显示装置中的光源调光方法，在专利文献1中描述了一种方法，其中从在固定时间间隔期间获取的视频信号计算平均亮度值(average luminance value)，并且接着基于平均亮度值来控制背光的亮度(luminance)。在此控制方法中，当平均亮度值超过阈值时，减小背光的亮度，并且当平均亮度值降低到阈值以下时，增大背光的亮度。以此方式，可根据视频的亮度等级而将屏幕的明度(brightness)调整为最佳明度。

然而，在上述控制方法中，因为仅通过视频信号的平均亮度值来控制背光的亮度而不管图像的特性，所以在一些状况下，由于图像特性，而未实现最佳明度。

例如，即使图像特性相互不同，中央区是白色并且外围区是黑色的第一图像以及整体图像是例如灰色等中间色的第二图像也可具有相同平均亮度。通常，为了在最佳明度下显示这些第一图像和第二图像，必须针对第一图像和第二图像中的每一个来适当地控制背光的亮度。然而，在上文所述的控制方法中，针对第一图像和第二图像的背光的亮度将是相同的，并且因此在最佳明度下进行的第一图像和第二图像的显示将遇到问题。

作为响应，已在专利文献2中提出一种液晶显示器，其中通过除平均亮度值以外还使用指示图像的特性的直方图来调整背光的亮度。

在专利文献2所述的液晶显示装置中，基于输入视频信号而创建三等级直方图。此处，三等级直方图呈明度的等级由低亮度、中等亮度和高亮度三个等级表示的形式，并且图像数据的每一个图像元素值(picture element value)通过不同等级来绘制。

图像的特性是基于三等级直方图来确定，并且背光的光量是基于由三等级直方图的预定明度等级的频率(例如，高亮度侧的频率)指示的图像的特性量来调整。以此方式，可针对特性相互不同的上述第一图像和第二图像而执行根据每一图像的图像进行的光量的控制。

现有技术的文献

专利文献

专利文献1：第2005-308792号日本未审查专利申请公开

专利文献2：第2008-129251号日本未审查专利申请公开

发明内容

如上所述，专利文献1所公开的控制方法具有问题在于难以在最佳明度下显示具有不同特性的图像。

另一方面，专利文献2所述的液晶显示装置具有下文所述的问题。

在使用三等级直方图的光量的控制中，可仅粗略地检测图像特性量，并且因此可仅粗略地调整背光的光量。因此，在一些状况下，所显示的图像的明度将是不自然的。

如果使用16等级的详细直方图代替三等级直方图，那么可较精确地检测图像特性量，并且因此可精确地调整背光的光量。然而，在此状况下，检测图像特性以区别上文所述的第一图像和第二图像的过程随着明度的等级变得更详细而变得更加复杂。

本发明的目标是提供可通过调光控制而提供具有自然明度的图像并因此解决上文所述的问题的图像显示装置和光源调光方法。

根据用于实现上述目标的本发明的方面，提供一种图像显示装置，包括：

光源；

显示单元，所述显示单元基于输入视频信号而在空间上调制来自光源的光以形成图像；

直方图获取单元，所述直方图获取单元基于输入视频信号而获取第一直方图和第二直方图，其中在第一直方图中，图像数据由明度的等级的频率指示，并且第二直方图的明度的等级的数量不同于第一直方图的明度的等级的数量；以及

控制单元，所述控制单元基于第一直方图和第二直方图而实施用于调整光源的亮度的调光控制。

根据本发明的另一方面，提供一种光源调光方法，该光源调光方法是图像显示装置的光源调光方法，其中来自光源的光基于输入视频信号借助于显示元件在空间上调制以显示图像，该方法包括：

基于输入视频信号而获取第一直方图和第二直方图，其中在第一直方图中，图像数据由明度的等级的频率指示，并且第二直方图的明度的等级的数量不同于第一直方图的明度的等级的数量；以及

基于第一直方图和第二直方图而实施用于调整光源的亮度的调光控制。

根据本发明的另一方面，提供一种光源调光方法，其中该光源调光方法是图像显示装置的光源调光方法，其中来自光源的光基于输入视频信号借助于显示元件在空间上调制以显示图像，该方法包括：

从输入视频信号导出两项或更多项统计数据；以及

基于所述两项或更多项统计数据而调整光源的亮度。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的图像显示装置的主要配置的框图。

图2是示出图1所示的图像显示装置的光源调光单元的配置的框图。

图3示出16等级直方图和4等级直方图的实例。

图4是示出输入图像的明度与调光率之间的关系的特性图。

图5是示出图1所示的图像显示装置中所执行的调光控制操作的过程的流程图。

图6示出8等级直方图和4等级直方图的实例。

图7示出10等级直方图和4等级直方图的实例。

具体实施方式

接着，参照附图来描述本发明的示例性实施例。

(第一示例性实施例)

图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的图像显示装置的主要配置的框图。

参照图1，图像显示装置包括光源调光单元1、光源驱动单元2、显示元件驱动单元3、光源4和显示元件5。光源4是水银灯或例如LED(发光二极管)的固态光源。显示元件5是在空间上调制来自光源4的光以形成图像的显示元件，并且例如，是例如液晶显示装置的部件。

光源调光单元1从外部视频供应装置接收RGB信号S1，将用于控制光源4的亮度(或光量)的调光信号S2供应到光源驱动单元2，并将用于在显示元件5上显示图像的RGB信号S3供应到显示元件驱动单元3。外部视频供应装置是例如个人计算机的信息处理装置或例如视频记录器的视频设备。

光源驱动单元2根据调光信号S2而驱动光源4。显示元件驱动单元3根据RGB信号S3而驱动显示元件5。

图2是示出光源调光单元1的配置的框图。参照图2，光源调光单元1包括直方图获取单元102、分析单元103、调光等级计算单元104、信号增益倍增率计算单元105以及信号增益倍增单元106。

RGB信号S1含有光的三原色：红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B。直方图获取单元102根据下式1而从RGB信号S1计算亮度信号Y。

Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B (式1)

此外，直方图获取单元102获取亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个的16等级直方图和4等级直方图。换句话说，直方图获取单元102获取两项或更多项统计数据。这些直方图的获取以一帧为单位而执行。

接着针对RGB信号S1是8位数字数据的状况来描述获取16等级直方图的过程。

直方图获取单元102具有作为用于创建与亮度信号Y相关的16等级直方图的寄存器的十六个HistY[0]到HistY[15]。这些HistY[0]到HistY[15]在帧的开始时被复位为零，并且被配置成在帧的结束时保持计数值。根据下文表1所示的加法条件，根据亮度信号Y的输入数据而的计数值相加，因此可获取与亮度信号Y相关的16等级直方图。

[表1]

NO	输入数据	待相加的寄存器
			0	16＞Y≥0	HistY[0]
1	32＞Y≥16	HistY[1]
			2	48＞Y≥32	HistY[2]
3	64＞Y≥48	HistY[3]
			4	80＞Y≥64	HistY[4]
5	96＞Y≥80	HistY[5]
			6	112＞Y≥96	HistY[6]
7	128＞Y≥112	HistY[7]
			8	144＞Y≥128	HistY[8]
9	160＞Y≥144	HistY[9]
			10	176＞Y≥160	HistY[10]
11	192＞Y≥176	HistY[11]
			12	208＞Y≥192	HistY[12]
13	224＞Y≥208	HistY[13]
			14	240＞Y≥224	HistY[14]
15	256＞Y≥240	HistY[15]

直方图获取单元102具有作为红色信号R的寄存器的十六个HistR[0]到HistR[15]、作为绿色信号G的寄存器的十六个HistG[0]到HistG[15]以及作为蓝色信号B的寄存器的十六个HistB[0]到HistB[15]。这些HistR[0]到HistR[15]、HistG[0]到HistG[15]和HistB[0]到HistB[15]在帧的开始时也被复位，并且被配置成在帧的结束时保持计数值。

红色信号R的加法条件是通过将待相加的寄存器从上文表1中的HistY[0]到HistY[15]改变为HistR[0]到HistR[15]而给出。根据这些加法条件，根据红色信号R的输入数据而将HistR[0]到HistR[15]中的对应寄存器的计数值相加。以此方式，可获取与红色信号R相关的16等级直方图。

绿色信号G的加法条件是通过将待相加的寄存器从上文表1中的HistY[0]到HistY[15]改变为HistG[0]到HistG[15]而给出。根据这些加法条件，根据绿色信号G的输入数据而将HistG[0]到HistG[15]中的对应寄存器的计数值相加。以此方式，可获取与绿色信号G相关的16等级直方图。

蓝色信号B的加法条件是通过将待相加的寄存器从上文表1中的HistY[0]到HistY[15]改变为HistB[0]到HistB[15]而给出。根据这些加法条件，根据蓝色信号B的输入数据而将HistB[0]到HistB[15]中的对应寄存器的计数值相加。以此方式，可获取与蓝色信号B相关的16等级直方图。

此外，直方图获取单元102具有作为用于创建与亮度信号Y相关的4等级直方图的寄存器的四个HistLY[0]到HistLY[3]。计数值根据下式2到5而相加到HistLY[0]到HistLY[3]，因此可从亮度信号Y的16等级直方图计算4等级直方图。

HistLY[0]＝HistY[0]+HistY[1]+HistY[2]+HistY[3] (式2)

HistLY[1]＝HistY[4]+HistY[5]+HistY[6]+HistY[7] (式3)

HistLY[2]＝HistY[8]+HistY[9]+HistY[10]+HistY[11] (式4)

HistLY[3]＝HistY[12]+HistY[13]+HistY[14]+HistY[15] (式5)

作为实例，图3示出针对亮度信号Y而获取的16等级直方图和4等级直方图。在图3中，上部(a)示出16等级直方图，并且下部(b)示出4等级直方图。

直方图获取单元102还具有作为用于创建与红色信号R相关的4等级直方图的寄存器的四个HistLR[0]到HistLR[3]。HistLR[0]到HistLR[3]的计数值根据下式6到9而相加，因此可从红色信号R的16等级直方图计算4等级直方图。

HistLR[0]＝HistR[0]+HistR[1]+HistR[2]+HistR[3] (式6)

HistLR[1]＝HistR[4]+HistR[5]+HistR[6]+HistR[7] (式7)

HistLR[2]＝HistR[8]+HistR[9]+HistR[10]+HistR[11] (式8)

HistLR[3]＝HistR[12]+HistR[13]+HistR[14]+HistR[15] (式9)

此外，直方图获取单元102具有作为用于创建与绿色信号G相关的4等级直方图的寄存器的四个HistLG[0]到HistLG[3]。HistLG[0]到HistLG[3]的计数值根据下式10到13而相加，因此可从绿色信号G的16等级直方图计算4等级直方图。

HistLG[0]＝HistG[0]+HistG[1]+HistG[2]+HistG[3] (式10)

HistLG[1]＝HistG[4]+HistG[5]+HistG[6]+HistG[7] (式11)

HistLG[2]＝HistG[8]+HistG[9]+HistG[10]+HistG[11] (式12)

HistLG[3]＝HistG[12]+HistG[13]+HistG[14]+HistG[15] (式13)

最终，直方图获取单元102具有作为用于创建与蓝色信号B相关的4等级直方图的寄存器的四个HistLB[0]到HistLB[3]。HistLB[0]到HistLB[3]的计数值根据下式14到17而相加，因此可从蓝色信号B的16等级直方图计算4等级直方图。

HistLB[0]＝HistB[0]+HistB[1]+HistB[2]+HistB[3] (式14)

HistLB[1]＝HistB[4]+HistB[5]+HistB[6]+HistB[7] (式15)

HistLB[2]＝HistB[8]+HistB[9]+HistB[10]+HistB[11] (式16)

HistLB[3]＝HistB[12]+HistB[13]+HistB[14]+HistB[15] (式17)

直方图获取单元102将针对亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个而获取的4等级直方图和16等级直方图供应到分析单元103。

分析单元103基于与亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个相关的4等级直方图而评判是否将实施光源4的调光控制。

下文中更具体地描述关于是否实施调光控制的确定。

分析单元103首先将关于与亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个相关的4等级直方图的等级中的每一个排名。

更具体来说，分析单元103从与亮度信号Y相关的4等级直方图HistLY[0]到HistLY[3]的较高频率(直方图计数数量)执行第一、第二、第三和第四的排名。

将图3的部分(b)所示的与亮度信号Y相关的4等级直方图作为实例，HistLY[0]到HistLY[3]如下所示而排名：

HistLY[0]：第一

HistLY[1]：第二

HistLY[2]：第三

HistLY[3]：第四

类似于亮度信号Y的状况，分析单元103进一步基于与红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个相关的4等级直方图的频率(直方图计数数量)来对等级中的每一个排名。

分析单元103接着确定是否满足以下条件1到4：

(条件1)HistLY[0]到HistLY[3]中，HistLY[0]的排名是第一。

(条件2)HistLR[0]到HistLR[3]中，HistLR[3]的排名不是第一。

(条件3)HistLG[0]到HistLG[3]中，HistLG[3]的排名不是第一。

(条件4)HistLB[0]到HistLB[3]中，HistLB[3]的排名不是第一。

当满足全部上述条件1到4时，分析单元103确定将实施调光控制。如果即使未满足上述条件1到4中的一个，分析单元103也确定将不实施调光控制。

分析单元103将指示确定是否执行调光控制的结果的调光控制实施确定结果供应到调光等级计算单元104。当指示将执行调光控制的调光控制实施确定结果被供应到调光等级计算单元104时，分析单元103还将直方图获取单元102所获取的与亮度信号Y相关的16等级直方图与调光控制实施确定结果一起供应到调光等级计算单元104。

在从分析单元103接收到指示将不实施调光控制的调光控制实施确定结果时，调光等级计算单元104将1.0作为调光率来供应以使得光源4供应最大亮度。在从分析单元103接收到指示将执行调光控制的调光控制实施确定结果以及与亮度信号Y相关的16等级直方图时，调光等级计算单元104使用16等级直方图以计算调光率。

接着，更具体地描述用于计算调光率的过程。

调光等级计算单元104首先计算调光度。调光度是指示光源4的明度将变暗的程度的指数，并且其值的范围是0到1.0。光源4与调光度的较高值成比例而变暗，并且光源4与调光度的较低值成比例而变亮。

调光等级计算单元104使用与亮度信号Y相关的16等级直方图的HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]和HistY[3]以计算调光度。在计算调光度时，调光等级计算单元104执行取HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]和HistY[3]作为整个屏幕的比率的优化操作。更具体来说，调光等级计算单元104通过针对HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]和HistY[3]中的每一个将频率(直方图计数数量)除以整个屏幕的图像元素的数量来执行优化。因此，HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]和HistY[3]中的每一个可取的值的最大值是1。调光等级计算单元104具有作为保持优化值的寄存器的Hist[0]、Hist[1]、Hist[2]和Hist[3]。HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]和HistY[3]中的每一个的优化值分别保持在这些Hist[0]、Hist[1]、Hist[2]和Hist[3]中。

例如，当显示元件5设有具有视频图形阵列(VGA)的分辨率的屏幕，并且作为RGB信号S1，640×480图像数据作为输入被接收时，调光等级计算单元104根据下式18到21而执行优化操作。

Hist[0]＝HistY[0]÷(640×480) (式18)

Hist[1]＝HistY[1]÷(640×480) (式19)

Hist[2]＝HistY[2]÷(640×480) (式20)

Hist[3]＝HistY[3]÷(640×480) (式21)

调光等级计算单元104接着使用Hist[0]到Hist[3]以计算调光度。更具体来说，因为与占用整个屏幕的暗图像元素的百分比成比例而执行调光，所以调光等级计算单元104借助于下文的式22来计算调光度。

[数学表达式1]

调光等级计算单元104接着借助于下式23基于所计算的调光度来计算调光率。

调光率＝1.0–(调光度×最大调光增益) (式23)

当调光率是0时，光源4完全熄灭。通常，当光源4完全熄灭时，这会产生问题，例如，当光源4重新点亮时光源4的亮度稳定所需的时间的量增加。因此，在本示例性实施例中，最大调光增益被设定成使得调光率将不变为0，并且光源4将不会熄灭。

图4示出输入图像的明度与调光率之间的关系。水平轴表示输入图像的明度，其中朝向左侧前进表示具有较大数量的暗图像元素的图像。垂直轴表示调光率，其中向下前进表示示较低调光率以及光源的变暗，相反，向上前进表示较高调光率以及光源的变亮。

最小调光等级301被设定成使得光源4不熄灭。调光特性302是从最小调光等级301改变为最大调光等级的直线线性函数，其中调光率与输入图像中所含有的暗图像元素的数量的增加成比例减小，并且调光率与亮图像元素的增加成比例增大。通过将最小调光等级301从最大调光等级减去而获得的等级的范围是最大调光增益303。根据上文的式23，使用处于最大调光增益303内的调光率，并且因此，光源4不熄灭。

调光等级计算单元104将指示所计算的调光率的调光信号S2供应到光源驱动单元2以及信号增益倍增率计算单元105。

信号增益倍增率计算单元105基于由调光信号S2指示的调光率借助于下文的式24而计算倍增率。

倍增率＝1.0÷调光率 (式24)

信号增益倍增率计算单元105将指示通过上文的式24计算的倍增率的倍增率信号供应到信号增益倍增单元106。信号增益倍增单元106被供应来自外部图片供应装置的RGB信号S1。

信号增益倍增单元106根据由来自信号增益倍增率计算单元105的倍增率信号指示的倍增率而放大RGB信号S1的振幅。更具体来说，信号增益倍增单元106根据下文所示的式25到27，将作为RGB信号S1供应的红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个与倍增率信号所指示的倍增率相乘。信号增益倍增单元106接着供应含有已乘以倍增率的红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B的RGB信号S3。

R输出＝R输入×倍增率 (式25)

G输出＝G输入×倍增率 (式26)

B输出＝B输入×倍增率 (式27)

显示元件驱动单元3根据RGB信号S3而驱动显示元件5。因为RGB信号S3的红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B的振幅已各自根据倍增率而增大或减小，所以由显示元件5显示的图像的明度根据倍增率而改变。

另一方面，光源驱动单元2根据由调光信号S2指示的调光率而增大或减小供应到光源4的驱动电力(驱动电流或驱动电压)。当调光率是1.0时，驱动电力最大，并且光源4处于最大亮度输出状态。当调光率减小时，驱动电力减小，并且光源4的亮度也减小。当光源4的亮度根据调光率而改变时，由显示元件5显示的图像的明度随着光源4的亮度的此改变而改变。

图像的明度变暗至光源4根据调光率而变暗的程度，那么，但因为倍增率如上文的式24所示是调光率的倒数，所以图像的表观明度(apparent brightness)可通过根据倍增率来放大RGB信号S3的振幅而返回到正常。以此方式，可在维持半色调的明度的同时实现黑色的卓越再现。

接着描述根据本示例性实施例的图像显示装置的调光控制操作。

图5示出调光控制操作的过程。

直方图获取单元102首先从RGB信号S1计算亮度信号Y，并获取亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个的16等级直方图(步骤S10)。

接着，直方图获取单元102获取亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个的4等级直方图(步骤S11)。在此时间点，已获取两项或更多项统计数据。

分析单元103接着基于步骤S11中所获取的4等级直方图来确定是否实施调光(步骤S12)。此确定是基于上述条件1到4来执行。

当分析单元103已确定将不执行调光时，调光等级计算单元104将指示调光率是1.0的调光信号S2供应到光源驱动单元2(步骤S13)。在此状况下，光源4处于最大亮度输出状态中。

当分析单元103确定将执行调光时，调光等级计算单元104使用与亮度信号Y相关的16等级直方图以计算调光率(步骤S14)。在此调光率计算中，调光等级计算单元104基于上文所述的式22来计算调光度，并接着通过上文的式23基于所计算的调光度来计算调光率。接着，调光等级计算单元104将指示所计算的调光率的调光信号S2供应到光源驱动单元2与信号增益倍增率计算单元105两者。

接着，信号增益倍增率计算单元105借助于上文所述的式23基于由调光信号S2指示的调光率来计算倍增率，并将指示所计算的倍增率的倍增率信号供应到信号增益倍增单元106(步骤S15)。

最终，光源驱动单元2将符合由调光信号S2指示的调光率的驱动电力供应到光源4，并且信号增益倍增单元106向显示元件驱动单元3供应振幅根据由倍增率信号指示的倍增率放大的RGB信号S3(步骤S16)。接着，显示元件驱动单元3根据RGB信号S3而驱动显示元件5。

以下作用和效果由本示例性实施例的图像显示装置展现。

因为具有多达16个等级的直方图(详细直方图)用于确定调光率，所以可准确地执行光源4的亮度的调整。以此方式，具有自然明度和颜色协调的图像可具备稳定性。

此外，因为具有少达4个等级的直方图(粗略直方图)用于检测图像的特性，并且接着基于所检测的特性来执行关于是否实施调光控制的确定，所以确定过程不复杂。

当在例如液晶显示器或液晶投影仪的显示装置中显示黑色时，迄今为止，由于来自液晶装置的光泄漏，难以令人满意地产生黑色。借助于本示例性实施例的图像显示装置，可通过调整光源的明度等级来实现良好的黑色再现。此外，通过根据倍增率来放大RGB信号S3的振幅，可限制因光源4的变暗所致的半色调的明度的任何降低。以此方式，可在维持半色调的明度的同时实现黑色的良好再现。

此外，通过基于先前描述的条件1到4来确定是否执行调光控制，可进一步获得以下作用和效果。

根据先前描述的式1，可由于亮度转换而使红色图像、绿色图像和蓝色图像全部比原始明度暗。因此，当仅根据条件1而执行关于是否实施调光控制的确定时，针对明亮单色图像而执行调光控制，从而导致暗图像。例如，当对绝对蓝色的天空的图像、夕阳或鲜红玫瑰的图像或苍翠山峰的图像进行调光控制时，无法提供原始亮图像。在本示例性实施例中，通过除条件1之外还使用条件2到4，不对明亮的单色图像执行调光控制。

在先前描述的式1中，蓝色图像、红色图像和绿色图像中的每一个的亮度转换率分别被设定为0.114、0.299和0.587，其中蓝色图像的亮度转换率最低。上文所述的将明亮单色图像调光的问题因此对于蓝色图像来说最明显。因此，也可基于条件1和条件4来执行关于是否实施调光控制的确定。

此外，考虑到红色图像的亮度转换率仅次于蓝色图像低，所以也可基于条件1、条件2和条件4来执行确定是否实施调光控制。

当不考虑上文所述的单色图像的调光的问题时，可以仅基于条件1来执行关于是否实施调光控制的确定。当显示黑白图像时，此确定是有效的。

最终，当作出关于是否实施调光控制的简单确定时，可在不使用条件1的情况下，而是基于条件2、条件3或条件4的条件中的任一个来作出确定。

虽然在本示例性实施例中，针对亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个而获取16等级直方图和4等级直方图，但本发明不限于此形式。可仅针对亮度信号Y而获取16等级直方图和4等级直方图，并且可针对红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B直接从图像数据获取4等级直方图。

此外，虽然针对每一帧而获取直方图，但本发明不限于此形式。可按照若干帧的间隔获取直方图。例如，可每五帧获取直方图。然而，直方图是基于图像数据的单帧部分而获取。

(第二示例性实施例)

根据本发明的第二示例性实施例的图像显示装置还包括图1和图2所示的配置，但第二示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处在于使用8等级直方图和4等级直方图来实施调光控制。在下文的解释中，解释将着重于与第一示例性实施例不同的配置，并且相同配置的解释将被省略。

直方图获取单元102根据先前描述的式1从RGB信号S1计算亮度信号Y，并针对亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个而获取8等级直方图和4等级直方图。这些直方图的获取是以一个帧为单位而执行。

下文描述当RGB信号S1是8位数字数据时获取八等级直方图的过程。

直方图获取单元102具有用于创建与亮度信号Y相关的8等级直方图的八个寄存器HistY[0]到HistY[7]。这些寄存器HistY[0]到HistY[7]在帧的开始时被复位为0，并且被配置成在帧的结束时保持计数值。根据下文表2所示的加法条件，根据亮度信号Y的输入数据而将寄存器HistY[0]到HistY[7]中的对应寄存器的计数值相加。因此，可获取与亮度信号Y相关的8等级直方图。

[表2]

直方图获取单元102具有红色信号R的寄存器HistR[0]到HistR[7]、绿色信号G的寄存器HistG[0]到HistG[7]以及蓝色信号B的寄存器HistB[0]到HistB[7]。这些寄存器HistR[0]到HistR[7]、HistG[0]到HistG[7]和HistB[0]到HistB[7]在帧的开始时也被复位为0，并且被配置成在帧的结束时保持计数值。

红色信号R的加法条件是通过在上文表2中将待相加的寄存器从HistY[0]到HistY[7]转换为HistR[0]到HistR[7]而给出。根据这些加法条件，根据红色信号R的输入数据而将寄存器HistR[0]到HistR[7]中的对应寄存器的计数值相加。以此方式，可获取与红色信号相关的8等级直方图。

绿色信号G的加法条件是通过在上文表2中将待相加的寄存器从HistY[0]到HistY[7]转换为HistG[0]到HistG[7]而给出。根据这些加法条件，根据绿色信号G的输入数据而将寄存器HistG[0]到HistG[7]中的对应寄存器的计数值相加。以此方式，可获取与绿色信号相关的8等级直方图。

蓝色信号B的加法条件是通过在上文表2中将待相加的寄存器从HistY[0]到HistY[7]转换为HistB[0]到HistB[7]而给出。根据这些加法条件，根据蓝色信号B的输入数据而将寄存器HistB[0]到HistB[7]中的对应寄存器的计数值相加。以此方式，可获取蓝色信号相关的8等级直方图。

此外，直方图获取单元102具有用于创建与亮度信号Y相关的4等级直方图的四个寄存器HistLY[0]到HistLY[3]。计数值根据下文的式28到31而相加到HistLY[0]到HistLY[3]。以此方式，可从亮度信号Y的16等级直方图计算4等级直方图。

HistLY[0]＝HistY[0]+HistY[1] (式28)

HistLY[1]＝HistY[2]+HistY[3] (式29)

HistLY[2]＝HistY[4]+HistY[5] (式30)

HistLY[3]＝HistY[6]+HistY[7] (式31)

作为实例，图6示出已针对亮度信号Y而获取的8等级直方图和4等级直方图。在图6中，上部的图(a)示出8等级直方图，并且下部的图(b)示出4等级直方图。

直方图获取单元102还具有用于创建与红色信号R相关的4等级直方图的四个寄存器HistLR[0]到HistLR[3]。HistLR[0]到HistLR[3]的计数值根据下文的式32到35而相加。以此方式，可从红色信号R的8等级直方图计算4等级直方图。

HistLR[0]＝HistR[0]+HistR[1] (式32)

HistLR[1]＝HistR[2]+HistR[3] (式33)

HistLR[2]＝HistR[4]+HistR[5] (式34)

HistLR[3]＝HistR[6]+HistR[7] (式35)

直方图获取单元102还具有用于创建与绿色信号G相关的4等级直方图的四个寄存器HistLG[0]到HistLG[3]。HistLG[0]到HistLG[3]的计数值根据下文的式36到39而相加。以此方式，可从绿色信号G的8等级直方图计算4等级直方图。

HistLG[0]＝HistG[0]+HistG[1] (式36)

HistLG[1]＝HistG[2]+HistG[3] (式37)

HistLG[2]＝HistG[4]+HistG[5] (式38)

HistLG[3]＝HistG[6]+HistG[7] (式39)

直方图获取单元102还具有用于创建与蓝色信号B相关的4等级直方图的四个寄存器HistLB[0]到HistLB[3]。HistLB[0]到HistLB[3]的计数值根据下文的式40到43而相加。以此方式，可从蓝色信号B的8等级直方图计算4等级直方图。

HistLB[0]＝HistB[0]+HistB[1] (式40)

HistLB[1]＝HistB[2]+HistB[3] (式41)

HistLB[2]＝HistB[4]+HistB[5] (式42)

HistLB[3]＝HistB[6]+HistB[7] (式43)

直方图获取单元102将针对亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个而获取的8等级直方图和4等级直方图供应到分析单元103。

分析单元103基于与亮度信号Y、红色信号R、绿色信号G和蓝色信号B中的每一个相关的4等级直方图的每一等级的频率(直方图计数数量)而执行排名。

将图6的下部(b)所示的与亮度信号Y相关的4等级直方图作为实例，HistLY[0]到HistLY[3]如下所示而排名：

HistLY[0]：第一

HistLY[1]：第二

HistLY[2]：第三

HistLY[3]：第四

分析单元103基于上文所述的条件1到4而确定是否执行光源4的调光控制。如同在第一实施例中，当已满足全部条件1到4时，分析单元103确定将执行调光控制。即使未满足上述条件1到4中的一个，分析单元103也确定将不执行调光控制。

分析单元103向调光等级计算单元104供应指示关于是否执行调光控制的确定的结果的调光控制实施确定结果。当指示将执行调光控制的调光控制实施确定结果被供应到调光等级计算单元104时，分析单元103还将直方图获取单元102中所获取的与亮度信号Y相关的8等级直方图与调光控制实施确定结果一起供应到调光等级计算单元104。

在从分析单元103接收到指示将不执行调光控制的调光控制实施确定结果时，调光等级计算单元104将1.0作为调光率来供应以使得光源4供应最大亮度。在从分析单元103接收到指示将执行调光控制的调光控制实施确定结果以及与亮度信号Y相关的8等级直方图时，调光等级计算单元104使用8等级直方图以计算调光率。

在计算调光率时，调光等级计算单元104首先使用8等级直方图的HistY[0]和HistY[1]以计算调光度。调光等级计算单元104具有寄存器Hist[0]和Hist[1]。HistY[0]和HistY[1]中的每一个的优化值分别存储在这些寄存器Hist[0]和Hist[1]中。例如，当显示元件5配备具有视频图形阵列(VGA)分辨率的屏幕，并且640×480图像数据作为RGB信号S1被接收时，调光等级计算单元104根据下式44到45而执行优化操作。

Hist[0]＝HistY[0]÷(640×480) (式44)

Hist[1]＝HistY[1]÷(640×480) (式45)

在优化操作之后，调光等级计算单元104使用Hist[0]和Hist[2]以通过下式46来计算调光度。

[数学表达式2]

调光等级计算单元104接着借助于先前描述的式23基于所计算的调光度来计算调光率。接着，调光等级计算单元104将指示所计算的调光率的调光信号S2供应到光源驱动单元2以及信号增益倍增率计算单元105。

信号增益倍增率计算单元105和信号增益倍增电路106与第一示例性实施例中的相同，并且因此解释在此处被省略。

本示例性实施例的图像处理装置也展现与第一示例性实施例相同的作用和效果。此外，与第一示例性实施例中相同的修改在本示例性实施例中也是可能的。

本发明不限于第一示例性实施例或第二示例性实施例所述的配置和操作，并且配置和操作能够进行落入不偏离本发明的要点的范围内的适当修改。

例如，直方图的等级的数量不限于16个、8个或4个。具有除16个或8个以外的更详细的数量的等级的直方图可替代16等级或8等级直方图来使用，并且具有除四个以外的数量的等级的较粗略的直方图可替代4等级直方图来使用。然而，当等级的数量改变时，用于创建直方图的寄存器的配置、表1和表2的加法条件以及调光度的计算式视需要根据等级的数量而修改。

例如，假设HistY[0]到HistY[m](其中m是等于或大于1的自然数)是与亮度信号Y相关的精确直方图的明度的等级，假设Hist[0]到Hist[m]是通过将HistY[0]到HistY[m]中的每一个的频率除以显示元件5的图像元素的数量而获得的值。在此状况下，可借助于下式47来找出调光度。

[数学表达式3]

可通过从精确直方图的较低明度的一侧开始每预定数量收集明度的等级而创建粗略直方图。当精确直方图的等级的数量不可除以粗略直方图的等级的数量时，在精确直方图中较低明度的一侧上收集的等级的数量可以大于在其它部分中收集的等级的数量。以此方式，可提高调光度的计算准确性。

作为实例，图7示出已针对亮度信号Y而获取的10等级直方图和4等级直方图。在图7中，图的上部(a)示出10等级直方图，并且图的下部(b)示出4等级直方图。10等级直方图由HistY[0]到HistY[9]构成，并且4等级直方图由HistLY[0]到HistLY[3]构成。HistLY[0]是通过HistY[0]到HistY[2]三个的相加而获得的值。HistLY[1]是通过将HistY[3]和HistY[4]两个相加而获得的值。HistLY[2]是通过将HistY[5]和HistY[6]两个相加而获得的值。HistLY[3]是通过将HistY[7]到HistY[9]三个相加而获得的值。

本发明可应用到投影仪或液晶显示器所代表的图像显示装置。当本发明应用到投影仪时，例如数字微镜装置(DMD)或液晶显示元件的部件用作显示元件5。显示元件5上所形成的图像借助于投影透镜而投影在屏幕上。水银灯、例如LED的固态光源或使用磷光体的装置可用作光源4。

此外，本发明可采用以下补充说明1到16中所示的形式，但不限于这些形式。

[补充说明1]

一种图像显示装置，具有：

光源；

显示单元，所述显示单元基于输入视频信号而在空间上调制来自所述光源的光以形成图像；

直方图获取单元，所述直方图获取单元基于所述输入视频信号而获取第一直方图和第二直方图，其中在所述第一直方图中，图像数据由明度的等级的频率指示，并且所述第二直方图的明度的等级的数量不同于所述第一直方图的明度的等级的数量；以及

控制单元，所述控制单元基于所述第一直方图和所述第二直方图而实施用于调整所述光源的所述亮度的调光控制。

[补充说明2]

在如补充说明1所述的图像显示装置中，所述第二直方图的明度的等级的数量小于所述第一直方图的明度的等级的数量。

[补充说明3]

在如补充说明2所述的图像显示装置中，所述控制单元基于所述第二直方图来确定是否执行所述调光控制，并且在将执行所述调光控制时，基于所述第一直方图来执行所述调光控制。

[补充说明4]

在如补充说明3所述的图像显示装置中：

所述输入视频信号包括指示红色图像的红色信号、指示绿色图像的绿色信号以及指示蓝色图像的蓝色信号；

所述直方图获取单元获取第一与第二亮度直方图，以及获取彩色直方图，其中所述第一与第二亮度直方图是对应于所述红色图像、绿色图像和蓝色图像中的每一个的图像元素值以预定比率相加的亮度信号的所述第一与第二直方图，所述彩色直方图是所述红色信号、绿色信号和蓝色信号的彩色信号中的至少一个的所述第二直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述彩色直方图的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

[补充说明5]

在如补充说明4所述的图像显示装置中：

所述直方图获取单元获取作为所述蓝色信号的所述彩色直方图的第一彩色直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述第一彩色直方图的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

[补充说明6]

在如补充说明5所述的图像显示装置中：

所述直方图获取单元进一步获取作为所述红色信号的所述彩色直方图的第二彩色直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述第一与第二彩色直方图中的每一个的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

[补充说明7]

在如补充说明6所述的图像显示装置中：

所述直方图获取单元进一步获取作为所述绿色信号的所述彩色直方图的第三彩色直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述第一到第三彩色直方图中的每一个的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

[补充说明8]

在如补充说明4至7中的任一项所述的图像显示装置中：

所述第一亮度直方图的明度的等级是HistY[0]到HistY[m](其中m是等于或大于1的自然数)；

所述控制单元借助于下式分别通过将HistY[0]到HistY[m]中的每一个的频率除以所述显示单元的图像元素的数量而作为Hist[0]到Hist[m]导出的值来找出调光度：

[数学表达式4]

其中n小于m；

使用所述调光度和预先给出的最大调光增益以借助于下式来找出调光率：

调光率＝1.0–(调光度×最大调光增益)

并且：

根据所述调光率来调整所述光源的亮度。

[补充说明9]

在如补充说明8所述的图像显示装置中：

所述控制单元找出作为所述调光率的倒数的倍增率；并且

将所述红色信号、绿色信号和蓝色信号中的每一个乘以所述倍增率，并向所述显示单元供应含有所述红色信号、绿色信号和蓝色信号的视频信号。

[补充说明10]

在如补充说明1到9中的任一项所述的图像显示装置中，所述直方图获取单元每预定数量的等级而收集所述第一直方图以创建所述第二直方图。

[补充说明11]

在如补充说明10所述的图像显示装置中，在所述第二直方图的明度的每一等级中，较低侧等级的明度的范围大于其它等级的明度的范围。

[补充说明12]

一种图像显示装置的光源调光方法，其中来自光源的光基于输入视频信号借助于显示元件在空间上调制以显示图像，所述方法包括：

从所述输入视频信号导出两项或更多项统计数据；以及

基于所述两项或更多项统计数据而调整所述光源的亮度。

[补充说明13]

一种图像显示装置的光源调光方法，其中来自光源的光基于输入视频信号借助于显示元件在空间上调制以显示图像，所述方法包括：

基于所述输入视频信号而获取第一直方图和第二直方图，其中在所述第一直方图中，图像数据由明度的等级的频率指示，并且所述第二直方图的明度的等级的数量不同于所述第一直方图的明度的等级的数量；以及

基于所述第一直方图和所述第二直方图而执行调整所述光源的亮度的调光控制。

[补充说明14]

在如补充说明13所述的光源调光方法中，所述第二直方图的明度的等级的数量小于所述第一直方图的明度的等级的数量。

[补充说明15]

在如补充说明14所述的光源调光方法中，所述控制单元基于所述第二直方图来确定是否实施所述调光控制，并且在将实施所述调光控制时，基于所述第一直方图来执行所述调光控制。

[补充说明16]

在如补充说明15所述的光源调光方法中，

所述输入视频信号包括指示红色图像的红色信号、指示绿色图像的绿色信号以及指示蓝色图像的蓝色信号；

并且所述方法进一步包括：

获取第一与第二亮度直方图，以及获取彩色直方图，其中所述第一与第二亮度直方图是对应于所述红色图像、绿色图像和蓝色图像中的每一个的图像元素值以预定比率相加的亮度信号的所述第一与第二直方图，所述彩色直方图是所述红色信号、绿色信号和蓝色信号中的至少一个彩色信号的所述第二直方图；以及

仅当在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述彩色直方图的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

在上文所述的补充说明1至11的图像显示装置中，光源可由图1所示的光源驱动单元2和光源4实现。显示单元可由图1所示的显示元件驱动单元3和显示元件5实现。直方图获取单元可由图2所示的直方图获取单元102实现。控制单元可由图2所示的分析单元103和调光等级计算单元104实现。在此状况下，控制单元可以包括图2所示的信号增益倍增率计算单元105和信号增益倍增单元106。

附图标记说明

1 光源调光单元

2 光源驱动单元

3 显示元件驱动单元

4 光源

5 显示元件

102 直方图获取单元

103 分析单元

104 调光等级计算单元

105 信号增益倍增率计算单元

106 信号增益倍增单元

Claims (16)

1.一种图像显示装置，包括：

光源；

显示单元，所述显示单元基于输入视频信号而在空间上调制来自所述光源的光以形成图像；

直方图获取单元，所述直方图获取单元基于所述输入视频信号而获取第一直方图和第二直方图，其中在所述第一直方图中，图像数据由明度的等级的频率指示，并且所述第二直方图的明度的等级的数量不同于所述第一直方图的明度的等级的数量；以及

控制单元，所述控制单元基于所述第一直方图和所述第二直方图而实施用于调整所述光源的亮度的调光控制。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述第二直方图的明度的等级的数量小于所述第一直方图的明度的等级的数量。

3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中所述控制单元基于所述第二直方图来确定是否执行所述调光控制，并且在将执行所述调光控制时，基于所述第一直方图来执行所述调光控制。

4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中：

所述输入视频信号包括指示红色图像的红色信号、指示绿色图像的绿色信号以及指示蓝色图像的蓝色信号；

所述直方图获取单元获取第一与第二亮度直方图，以及获取彩色直方图，其中所述第一与第二亮度直方图是对应于所述红色图像、绿色图像和蓝色图像中的每一个的图像元素值以预定比率相加的亮度信号的所述第一与第二直方图，所述彩色直方图是所述红色信号、绿色信号和蓝色信号中的至少一个彩色信号的所述第二直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述彩色直方图的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中：

所述直方图获取单元获取作为所述蓝色信号的所述彩色直方图的第一彩色直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述第一彩色直方图的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中：

所述直方图获取单元进一步获取作为所述红色信号的所述彩色直方图的第二彩色直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述第一与第二彩色直方图中的每一个的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其中：

所述直方图获取单元进一步获取作为所述绿色信号的所述彩色直方图的第三彩色直方图；并且

所述控制单元在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述第一到第三彩色直方图中的每一个的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的图像显示装置，其中：

所述第一亮度直方图的明度的等级是HistY[0]到HistY[m](其中m是等于或大于1的自然数)；并且

所述控制单元：

借助于下式分别通过将HistY[0]到HistY[m]中的每一个的频率除以所述显示单元的图像元素的数量而作为Hist[0]到Hist[m]导出的值来找出调光度：

[数学表达式1]

其中n小于m；

使用所述调光度和预先给出的最大调光增益以借助于下式来找出调光率：

调光率＝1.0–(调光度×最大调光增益)

并且：

根据所述调光率来调整所述光源的亮度。

9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其中所述控制单元：

找出作为所述调光率的倒数的倍增率；并且

将所述红色信号、绿色信号和蓝色信号中的每一个乘以所述倍增率，并向所述显示单元供应含有所述红色信号、绿色信号和蓝色信号的视频信号。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的图像显示装置，其中所述直方图获取单元每预定数量的等级而收集所述第一直方图以创建所述第二直方图。

11.根据权利要求10所述的图像显示装置，其中在所述第二直方图的明度的每一等级中，较低侧等级的明度的范围大于其它等级的明度的范围。

12.一种图像显示装置的光源调光方法，在所述图像显示装置中，来自光源的光基于输入视频信号借助于显示元件在空间上调制以显示图像，所述方法包括：

从所述输入视频信号导出两项或更多项统计数据；以及

基于所述两项或更多项统计数据而调整所述光源的亮度。

13.一种图像显示装置的光源调光方法，在所述图像显示装置中，来自光源的光基于输入视频信号借助于显示元件在空间上调制以显示图像，所述方法包括：

基于所述输入视频信号而获取第一直方图和第二直方图，其中在所述第一直方图中，图像数据由明度的等级的频率指示，并且所述第二直方图的明度的等级的数量不同于所述第一直方图的明度的等级的数量；以及

基于所述第一直方图和所述第二直方图而执行调整所述光源的亮度的调光控制。

14.根据权利要求13所述的光源调光方法，其中所述第二直方图的明度的等级的数量小于所述第一直方图的明度的等级的数量。

15.根据权利要求14所述的光源调光方法，其中所述控制单元基于所述第二直方图来确定是否实施所述调光控制，并且在将实施所述调光控制时，基于所述第一直方图来执行所述调光控制。

16.根据权利要求15所述的光源调光方法，其中：

所述输入视频信号包括指示红色图像的红色信号、指示绿色图像的绿色信号以及指示蓝色图像的蓝色信号；

所述光源调光方法进一步包括：

获取第一与第二亮度直方图，以及获取彩色直方图，其中所述第一与第二亮度直方图是对应于所述红色图像、绿色图像和蓝色图像中的每一个的图像元素值以预定比率相加的亮度信号的所述第一与第二直方图，所述彩色直方图是所述红色信号、绿色信号和蓝色信号中的至少一个彩色信号的所述第二直方图；以及

仅当在所述第二亮度直方图的明度的每一等级中，最低等级的频率大于任何其它等级的频率并且此外在所述彩色直方图的明度的每一等级中，最高等级的频率小于任何其它等级的频率时，执行所述调光控制。