JP2006285064A - Image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用環境や表示内容に応じてその表示状態を制御することのできる画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to an image display apparatus capable of controlling a display state according to a use environment and display contents.
直射日光照射から暗闇までの幅広い照度範囲で使用する車載ディスプレイ装置等においては、使用する周囲環境の明るさの状態に応じて、画像の視認性を改善する目的で、ディスプレイ装置周辺の照度をセンシングし、明るさに応じて液晶ディスプレイのバックライト調光を制御するディマーといわれる機能が従来から広く採用されている。
図１３にトンネルの出入り口等におけるような照度変化の場合の、従来例でのディマーによる調光制御の一例動作を示す。この例では、微小な照度変化では反応しないように、最低１秒以上継続する照度変化を検出し、それによる１秒程度のタイムラグをもって、照度に対応した数１０段階の調光制御を行っている。
In-vehicle display devices used in a wide range of illuminance ranging from direct sunlight to darkness, sensing the illuminance around the display device in order to improve the visibility of the image according to the brightness of the surrounding environment However, a function called a dimmer for controlling the backlight dimming of the liquid crystal display according to the brightness has been widely adopted.
FIG. 13 shows an example operation of dimming control by dimmer in the conventional example in the case of a change in illuminance such as at the entrance and exit of a tunnel. In this example, a change in illuminance that lasts for at least one second is detected so as not to react with a minute change in illuminance, and light control of several tens of steps corresponding to the illuminance is performed with a time lag of about 1 second. .
また、トンネルの出入り口部の走行時など、使用環境照度が急激に大きく変化するような場合において、使用者の瞳孔の時間的変化すなわち人間の眼の順応特性を考慮して輝度制御を行う表示制御技術が提案をされている。（例えば、特許文献１および２参照）
しかしながら、特許文献１に記載されている車載ディスプレイ装置における順応制御の場合では、周囲光量の変動時間関数に対応した視覚者の瞳孔開量の時間関数を、予め４〜８パターン定めてＲＯＭテーブルに格納しておき、これを周囲光量の変化状況に応じてより近いものを選択し適用する方法であり、実際のトンネル個々の照明状態やその時の天候状況、自動車のトンネルへの突入突出速度、トンネル以外の場合におけるあらゆる同様な急激な照度変化での変化条件等を考慮すると、その照度変化の状況を充分カバーできるものとはいい難いと考えられる。
図１１にこの車載ディスプレイ装置の構成図を、図１２にトンネルの出入り口での表示輝度制御を説明する図を示す。
これらの図からもわかるように、その順応制御期間中およびその前後の入力映像信号の状態変化は考慮されておらず、順応制御中に入力映像のシーン変化等によって画像の平均輝度が著しく変化したような場合、バックライト輝度の調光制御や駆動による輝度制御のみの順応制御であれば、ディスプレイ画面上の表示輝度状態は、所望の人間の視覚特性に対応した順応制御特性を充分確保できないという課題がある。
特許文献２に記載の車載ディスプレイにおける順応制御の場合でも同様の課題が存在する。
However, in the case of adaptation control in the in-vehicle display device described in
FIG. 11 is a configuration diagram of this in-vehicle display device, and FIG. 12 is a diagram for explaining display luminance control at the entrance and exit of the tunnel.
As can be seen from these figures, the change in the state of the input video signal during and after the adaptation control period is not taken into account, and the average brightness of the image has changed significantly due to the scene change of the input video during the adaptation control. In such a case, if the dimming control of the backlight luminance or the adaptive control only by the luminance control by driving, the display luminance state on the display screen cannot sufficiently secure the adaptive control characteristic corresponding to the desired human visual characteristic. There are challenges.
A similar problem exists even in the case of adaptation control in an in-vehicle display described in
本発明の目的は、以上のような課題を改善するためになされたものであり、照度変化の変化速度や変化状況だけでなく、同時にその入力映像の映像的特徴の変化をも考慮し、常に最適な順応制御を行い視認性の改善および高画質化を図ることができる画像表示装置を実現するものである。 The object of the present invention is to improve the above-mentioned problems, and always considers not only the change rate and change situation of the illuminance change but also the change in the video characteristics of the input video at the same time. An image display device capable of improving visibility and improving image quality by performing optimal adaptation control is realized.
本発明に係る画像表示装置は、入力映像信号に対して、予め定めたコントラスト調整とブライトネス調整を行う信号処理手段と、入力映像信号の１フィールド毎の映像特徴情報を検出する映像特徴検出手段と、周囲の明るさの変化を検出する照度検出手段と、照度検出手段から得られる照度の変化に応じて、所定の順応ターゲット特性を算出する順応制御手段と、画面の表示輝度を制御することのできるディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに対し表示輝度を制御するディスプレイパネル輝度制御手段と、信号処理手段とディスプレイパネル輝度制御手段を、順応ターゲット特性に従って適応制御する照度・映像適応制御手段とを備えるものである。 An image display apparatus according to the present invention includes a signal processing unit that performs predetermined contrast adjustment and brightness adjustment on an input video signal, and a video feature detection unit that detects video feature information for each field of the input video signal. Illuminance detection means for detecting a change in ambient brightness, adaptation control means for calculating a predetermined adaptation target characteristic according to the change in illuminance obtained from the illuminance detection means, and controlling the display brightness of the screen Display panel, display panel brightness control means for controlling display brightness with respect to the display panel, and illuminance / image adaptive control means for adaptively controlling the signal processing means and the display panel brightness control means according to adaptation target characteristics. is there.
そして、照度・映像適応制御手段において、映像特徴検出手段で検出された入力映像信号の映像特徴を考慮して、最終的なディスプレイパネルの表示輝度が、順応ターゲット特性に追従するように内部制御目標値を制御し、この内部制御目標値により、信号処理手段に対する制御と、ディスプレイパネル輝度制御手段に対する調光制御とを適応的に行うようにするものである。 Then, the illuminance / video adaptive control means considers the video characteristics of the input video signal detected by the video feature detection means, so that the final display panel display brightness follows the adaptation target characteristics. The value is controlled, and the control for the signal processing means and the dimming control for the display panel brightness control means are adaptively performed according to the internal control target value.
また、順応制御手段において、映像特徴検出手段で検出された映像シーンの変動状況やその明るさを考慮して、適宜順応ターゲット特性そのものを制御するようにしたものである。 In the adaptation control means, the adaptation target characteristic itself is appropriately controlled in consideration of the fluctuation state of the video scene detected by the video feature detection means and its brightness.
本発明によれば、使用環境の照度変化の検出を行い、これにより照度変化状況に応じた最適な順応ターゲット特性を算出し制御目標値とし、同時に入力映像の映像特徴の変化状況を検出し映像状態を考慮して、ディスプレイの最終表示輝度が順応ターゲット特性に相当するよう、適宜映像信号処理およびディスプレイの輝度制御を行うようにしたので、トンネルの出入り口等のような急激な大きな照度変化のある場合においても、常にその個々の照度変化状態に最適な順応ターゲット特性を設定し制御することができる。さらに、順応制御中にその表示映像のシーン変化等による輝度変化があっても、その影響を抑えかつ映像の特徴に適応した最適な順応制御を実現することができ、その表示視認性を向上させることができる。 According to the present invention, the illuminance change of the usage environment is detected, thereby calculating the optimum adaptation target characteristic according to the illuminance change situation and setting it as the control target value, and simultaneously detecting the change situation of the video feature of the input video. In consideration of the situation, video signal processing and display brightness control are performed as appropriate so that the final display brightness of the display corresponds to the adaptation target characteristics. Even in this case, it is possible to always set and control an adaptation target characteristic that is optimal for each illuminance change state. In addition, even if there is a luminance change due to a scene change of the displayed video during adaptation control, it is possible to realize the optimum adaptation control that suppresses the influence and adapts to the characteristics of the video, and improves the display visibility be able to.
以下、本発明に係る画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。以下の各実施の形態では、ディスプレイ装置の一例として液晶表示装置を例に説明するが、本発明が適用される画像表示装置はこの例に特に限定されず、ディスプレイの表示輝度の制御手段を有するものであれば、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）表示装置等にも同様に適用可能である。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１実施形態による画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１の画像表示装置は、信号処理手段１、映像特徴検出手段２、照度・映像適応制御手段３、ディスプレイパネル４、ディスプレイパネル輝度制御手段５、照度検出手段６、順応制御手段７を備える。以降ディスプレイパネル４が液晶ディスプレイである車載ディスプレイ装置の場合について説明を行う。液晶ディスプレイの場合、ディスプレイパネル輝度制御手段５は、液晶ディスプレイのバックライトの輝度調光を行うものとなる。また、図１の９は、映像信号処理機能付ディスプレーパネルである。
Hereinafter, an image display device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a liquid crystal display device will be described as an example of a display device. However, an image display device to which the present invention is applied is not particularly limited to this example, and has a display brightness control means. If it is a thing, it can apply similarly to an organic EL (electroluminescence) display apparatus, a PDP (plasma display) display apparatus, etc.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the image display device according to the first embodiment of the present invention. The image display apparatus of FIG. 1 includes a
信号処理手段１には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分に分離された入力映像信号が入力され、映像信号に対するコントラスト制御、ブライトネス制御等の映像信号処理が施されてディスプレイパネル４へと出力される。映像信号処理された入力映像信号は、ディスプレイパネル輝度制御手段５により輝度制御（バックライト調光制御）されるディスプレイパネル４に映像として表示される。
尚、本実施形態では、入力映像信号の信号形態をＲＧＢ信号としているが、システムによっては、輝度信号と色差信号（Ｙ色差信号）であってもよく、あるいは輝度信号と明度信号と色彩度信号の組み合わせの信号（ＨＳＶ信号）等であってもよい。それらの場合は、信号処理手段１および映像特徴検出手段２が、それらに対応した形のものとなる。
照度検出手段６は、ディスプレイパネル表示面近傍に取り付けられた照度センサーにより、所定の周期（例えば１フィールド毎）でその使用環境の照度変化を検出しＡＤ変換され、ディジタルデータの照度信号として、順応制御手段７に入力される。
順応制御手段７は、照度信号の変化状態から所定の順応ターゲット特性を算出し、照度・映像適応制御手段３に入力する。
映像特徴検出手段２は、入力映像信号から、映像信号の全体の平均的な明るさやダイナミックレンジ、明るさの分布状態等の映像特徴を、１フィールド単位で検出するものであり、ここでは、例えば輝度信号の最大値、最小値、平均値等の特徴情報を検出するものとする。照度・映像適応制御手段３は、最終的にディスプレイパネルの表示輝度が、順応制御手段７により設定される順応制御の目標特性（順応ターゲット特性）となるよう、信号処理手段１に対する信号処理制御と輝度制御手段５に対する調光制御とを、適宜最適に制御するように動作を行うものである。
An input video signal separated into R, G, and B color components is input to the signal processing means 1, and video signal processing such as contrast control and brightness control is performed on the video signal and output to the
In this embodiment, the signal form of the input video signal is an RGB signal. However, depending on the system, it may be a luminance signal and a color difference signal (Y color difference signal), or a luminance signal, a lightness signal, and a color saturation signal. A combination signal (HSV signal) or the like may be used. In those cases, the signal processing means 1 and the video feature detection means 2 have shapes corresponding to them.
The illuminance detection means 6 detects an illuminance change in the use environment at a predetermined cycle (for example, every field) by an illuminance sensor attached in the vicinity of the display panel display surface, is AD converted, and is adapted as an illuminance signal of digital data. Input to the control means 7.
The adaptation control means 7 calculates a predetermined adaptation target characteristic from the change state of the illuminance signal and inputs it to the illuminance / image adaptive control means 3.
The video feature detection means 2 detects video features such as the average brightness, dynamic range, and brightness distribution state of the entire video signal from the input video signal in units of one field. It is assumed that feature information such as the maximum value, minimum value, and average value of the luminance signal is detected. The illuminance / image adaptive control means 3 performs signal processing control on the signal processing means 1 so that the display brightness of the display panel finally becomes the adaptation control target characteristic (adaptation target characteristic) set by the adaptation control means 7. The operation is performed so as to appropriately and optimally control the light control for the luminance control means 5.
以上のように構成された、画像表示装置において、使用環境の照度が急変した場合の順応制御についてその動作を説明する。
まず、照度検出手段６において、ディスプレイ装置全体の車両の中での設置位置、照度センサーの取り付け状態等を考慮して、センサーの検出範囲およびその特性を図４に示すように設定する。この例では８ｂｉｔのディジタル値として実際の照度に対する補正照度信号（ターゲット値の可変範囲）が図のような特性で規定される。このようにして、順応ターゲット特性を設定する最小値や最大値のクリップ設定や、センサー特性の補正等が設定される。
実際には、センサー出力をＡＤ変換したデータをこのようなデータテーブルに通して変換することになる。こうして規定された照度信号が順応制御手段７に、所定の周期（例えば１フィールド毎）で入力される。
この際に、予めノイズや微小な照度変化分を平滑化するＬＰＦを通しておく。
順応制御手段７においては、このように変換された照度信号を所定の周期（例えば１フィールド毎）で観測し、所定の変化量以上変化した場合に、順応制御処理を行うものと判断を行い、照度信号の変化から順応ターゲット特性を算出する。具体的には、入力される照度信号が所定量以上かつ所定時間以上連続して同一方向に変化した場合、順応制御を行うべき照度変化があったものと判定する。この判定を行う照度変化量の閾値については、適宜可変設定できるものとする。そして、この変化方向が、照度が高いレベルから低いレベルへと変化した場合は暗順応制御とし、逆方向の場合は明順応制御とする。
照度信号の変化から順応ターゲット特性を算出する方法については、照度信号の変化に対し、ローパスフィルター（ＬＰＦ）演算を行うことによって順応ターゲット特性を算出すし、この順応ターゲット特性を順応制御特性として代用する。理想的な順応特性と厳密に一致させることは困難ではあるが、例えばＩＩＲ型のＬＰＦ演算を行い、フィルターの次数や時定数を適宜調整する、あるいは複数特性のフィルター演算を切り換えて加減算を加える等の演算を施すことにより、ある程度理想特性に近い特性を持たせることができる。このように照度変化から演算により算出することで、あらゆる照度変化に対し対応することのできる順応ターゲット特性を算出することができるだけでなく、特性の調整が容易となる。
図５はこの照度信号の変化から順応ターゲット特性の算出例を図示したものである。図５(a) は、実際の照度変化に対し照度検出手段６において、図４のような前記所定の変換処理を施された照度信号の時間的変化の様子である。このような照度変化に対し、順応制御手段７において図５(ｃ)に示すように、照度が大きく低下した場合は、例えば１５秒程度で収束するような特性をもつ順応ターゲット特性（暗順応特性）を算出する。逆に、照度が大きく上昇した場合は、４秒程度で収束するような特性をもつ順応ターゲット特性（明順応特性）を算出する。
ここで、順応制御手段７に対し外部より設定される順応特性調整値により、暗順応用ＬＰＦおよび明順応用ＬＰＦの各々の特性や時定数等が適宜設定されることにより、必要により、順応制御の変化特性や収束時間等を自由に調整することが可能となる。
In the image display apparatus configured as described above, the operation of the adaptation control when the illuminance in the usage environment changes suddenly will be described.
First, the illuminance detection means 6 sets the detection range of the sensor and its characteristics as shown in FIG. 4 in consideration of the installation position of the entire display device in the vehicle, the attachment state of the illuminance sensor, and the like. In this example, the corrected illuminance signal (variable range of the target value) for the actual illuminance is defined as an 8-bit digital value with the characteristics shown in the figure. In this manner, minimum and maximum clip settings for setting adaptation target characteristics, sensor characteristics correction, and the like are set.
In practice, data obtained by AD converting the sensor output is converted through such a data table. The illuminance signal thus defined is input to the adaptation control means 7 at a predetermined cycle (for example, every field).
At this time, an LPF for smoothing noise and minute changes in illuminance is passed in advance.
The adaptation control means 7 observes the illuminance signal thus converted in a predetermined cycle (for example, for each field), and determines that the adaptation control process is performed when the illuminance signal changes by a predetermined change amount, Adaptation target characteristics are calculated from changes in the illumination signal. Specifically, when the input illuminance signal continuously changes in the same direction for a predetermined amount or more and for a predetermined time or more, it is determined that there is a change in illuminance for which adaptation control is to be performed. The threshold value of the illuminance change amount for making this determination can be variably set as appropriate. When the direction of change changes from a high level to a low level, dark adaptation control is performed, and when the illuminance is reverse, bright adaptation control is performed.
Regarding the method of calculating the adaptation target characteristic from the change in the illuminance signal, the adaptation target characteristic is calculated by performing a low-pass filter (LPF) operation on the change in the illuminance signal, and this adaptation target characteristic is used as the adaptation control characteristic. . Although it is difficult to exactly match the ideal adaptation characteristic, for example, IIR type LPF calculation is performed and the filter order and time constant are adjusted as appropriate, or addition and subtraction are performed by switching the filter calculation of multiple characteristics. By performing this calculation, characteristics close to ideal characteristics can be obtained to some extent. Thus, by calculating from the illuminance change, it is possible not only to calculate an adaptation target characteristic that can cope with any illuminance change, but also to easily adjust the characteristic.
FIG. 5 illustrates an example of calculating the adaptation target characteristic from the change in the illuminance signal. FIG. 5A shows a temporal change in the illuminance signal that has been subjected to the predetermined conversion processing as shown in FIG. In response to such a change in illuminance, as shown in FIG. 5 (c), in the adaptation control means 7, when the illuminance is greatly reduced, for example, an adaptation target characteristic (dark adaptation characteristic) that converges in about 15 seconds. ) Is calculated. On the contrary, when the illuminance greatly increases, an adaptation target characteristic (light adaptation characteristic) having a characteristic that converges in about 4 seconds is calculated.
Here, the characteristics, time constants, etc. of the dark order application LPF and the light order application LPF are appropriately set according to the adjustment characteristic adjustment value set from the outside for the adaptation control means 7, so that the adaptation control is performed as necessary. It is possible to freely adjust the change characteristics, convergence time, and the like.
次に照度・映像適応制御手段３の動作について説明する。照度・映像適応制御手段３では、規定の信号レベルの信号をディスプレイパネルに入力した場合に、ディスプレイパネルに表示される輝度が規定の輝度レベル（目標輝度）になるよう、信号処理手段１に対する信号処理制御と、ディスプレイパネル輝度制御手段５に対する調光制御が、映像特徴検出手段２で得られる特徴情報に応じて映像適応制御（ＡＩ処理）されるようになっている。これを図６、図７を用いて説明する。図６は全体に明るい入力画像の例で、入力信号の輝度の最大値、最小値、平均値の映像特徴情報を元に、入力画像のダイナミックレンジを振幅拡大（コントラスト制御）し、所定のレンジに収まるようなオフセット制御（ブライトネス制御）が行われる。これらの処理による本来の入力画像の平均値レベルの変動分を調光制御により相殺されるようにバックライト輝度アップの動作を行う。
図７は全体に暗い入力画像の場合の例で、図６の場合と同様の概念で処理が行われるが、この場合はブライトネス制御と調光制御が、それぞれ図６の場合と逆方向に行われることになる。
このように映像適応制御（ＡＩ処理）では、入力映像信号の映像的特徴に応じて、信号振幅を拡大し同時に調光制御されるため、映像のコントラスト感が向上し、黒はより黒く、白はより白い映像となる良好な信号処理が行われるものである。
以上のような映像適応制御（ＡＩ処理）を行う場合に、入力画像の平均輝度レベルが、信号処理のコントラスト制御やブライトネス制御を行っても維持されるように規定する値が、目標輝度である。
照度・映像適応制御手段３においては、順応制御手段７により算出される順応ターゲット特性を、そのままこの目標輝度に設定をして前記のような映像適応制御を実施することにより、映像適応制御と順応制御を両立することができるようになる。
Next, the operation of the illuminance / image adaptive control means 3 will be described. In the illuminance / image adaptive control means 3, when a signal of a prescribed signal level is input to the display panel, a signal to the signal processing means 1 is set so that the brightness displayed on the display panel becomes a prescribed brightness level (target brightness). Processing control and dimming control for the display panel brightness control means 5 are adapted to video adaptive control (AI processing) in accordance with the feature information obtained by the video feature detection means 2. This will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows an example of a bright input image as a whole. Based on the video feature information of the maximum value, minimum value, and average value of the luminance of the input signal, the dynamic range of the input image is expanded (contrast control) to obtain a predetermined range. Offset control (brightness control) is performed so as to fall within the range. The operation of increasing the backlight luminance is performed so that the fluctuation of the average value level of the original input image due to these processes is offset by the light control.
FIG. 7 shows an example of a dark input image as a whole, and processing is performed with the same concept as in FIG. 6. In this case, brightness control and dimming control are performed in the opposite directions to those in FIG. It will be.
As described above, in the video adaptive control (AI processing), the signal amplitude is enlarged and the light control is simultaneously performed according to the video characteristics of the input video signal, so that the contrast of the video is improved, black becomes blacker, white In this case, good signal processing for producing a whiter image is performed.
When video adaptive control (AI processing) as described above is performed, the target luminance is a value that defines that the average luminance level of the input image is maintained even if signal processing contrast control or brightness control is performed. .
In the illuminance / video adaptive control means 3, the adaptation target characteristic calculated by the adaptation control means 7 is set to this target luminance as it is, and the video adaptive control as described above is carried out. It becomes possible to achieve both control.
これにより、映像適応制御（ＡＩ処理）を行いながら、順応制御を実施することができるため、照度が安定をしている状態の時だけでなく、照度変化があって順応制御を行う場合でも、常に映像適応制御を行うことができるようになり、照度変化の前後で違和感のない、順応制御を実施することができるものである。
また、照度検出手段６において任意に照度信号の範囲と特性（順応制御の対象範囲とその特性）を規定することができるため、ディスプレイの設置位置、センサー取り付け位置等に伴う検出範囲の調整や、ディスプレイの最小表示輝度および最大表示輝度等の調整が容易に実施できる。
さらに、順応ターゲット特性を照度信号からＬＰＦ演算により算出するようにしたことにより、あらゆる照度変化の状態に対しても対応することができるだけでなく、順応ターゲット特性の特性そのものや時定数等を容易に調整することができるものである。
As a result, adaptation control can be performed while performing video adaptive control (AI processing). Therefore, not only when the illuminance is stable, but also when adaptation control is performed due to illuminance change, Image adaptive control can always be performed, and adaptation control can be performed without any sense of incongruity before and after illuminance change.
In addition, since the illuminance detection means 6 can arbitrarily define the range and characteristics of the illuminance signal (target range of adaptation control and its characteristics), adjustment of the detection range associated with the display installation position, sensor mounting position, etc. Adjustment of the minimum display brightness and the maximum display brightness of the display can be easily performed.
Furthermore, the adaptation target characteristics are calculated from the illuminance signal by LPF calculation, so that it is possible not only to cope with any illuminance change state, but also to easily adapt the characteristics of the adaptation target characteristics and time constants. It can be adjusted.
尚、図1のように、前記信号処理手段、前記映像特徴検出手段、前記照度・映像適応制御手段、前記順応制御手段、前記照度検出手段、前記ディスプレイパネル輝度制御手段、を単数、又は複数の集積回路にまとめることも可能である。
（実施の形態２）
次に、本発明の第２実施形態による画像表示装置とその表示方法について説明する。
図２は本発明の第２実施形態による画像表示装置の構成を示すブロック図である。
図２に示す画像表示装置と図１に示す画像表示装置とで異なる点は、映像特徴検出手段２ａおよび画像・映像適応制御手段３ａの各々の内部動作が変更されている点である。その他の点は、図１に示す画像表示装置と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 1, the signal processing means, the video feature detection means, the illuminance / video adaptive control means, the adaptation control means, the illuminance detection means, and the display panel brightness control means are singular or plural. It can also be integrated into an integrated circuit.
(Embodiment 2)
Next, an image display apparatus and display method according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an image display apparatus according to the second embodiment of the present invention.
The difference between the image display device shown in FIG. 2 and the image display device shown in FIG. 1 is that the internal operations of the video feature detection means 2a and the image / video adaptive control means 3a are changed. Since the other points are the same as those of the image display device shown in FIG. 1, the same portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
従来例で示されているような、入力映像信号の映像特徴を考慮しない、順応制御の場合で、順応制御期間中に映像のシーンが変化した時の状態について示した図が図８である。図８(ｂ)の図は、入力映像信号の輝度平均値の時間変化を示したもので、映像のシーンが変わった時等の映像が急に暗くなったり明るくなったりする映像の特徴変化を示しているものである。図８(a)のような照度変化があった場合に、図８(ｃ)の実線に示されるような順応制御が行われるが、ここで図８(ｂ)に示すように暗順応期間中に入力映像のシーン変化により急に明るくなった場合、実際にディスプレイパネルの表示輝度は、図８(ｃ)の点線のように明るさの変化が反映されてしまう。映像表現を忠実に再現する上においては、これが本来の表示ではあるが、使用環境の照度が急変した場合に、人間の眼の視覚特性に合わせて視認性を改善するという観点においては、好ましくない。
そこで、本実施形態による画像表示装置の表示方法は、画像・映像適応制御手段３ａにおいて、入力映像のシーン変化や明るさの急激な変化を考慮して、映像適応制御を行うようにしたものである。この制御の様子を示したのが図９である。
映像特徴検出手段２ａでは、入力映像の特徴情報として映像特徴検出手段２に加えて、映像シーンの変化や急激な明るさの変化が所定量以上あった場合、これを検出して画像・映像適応制御手段３ａへ入力されるようになっている。
画像・映像適応制御手段３ａでは、順応制御期間中に、図９(ｂ)に示すようなシーン変化による入力映像の明るさの変化を検出した場合には、最終的なディスプレイの表示輝度特性が図９(ｃ)実線のような順応ターゲット特性になるように、シーン変化による信号レベルの変化を考慮して、図９(ｃ)点線のように内部制御目標値を制御して、映像適応制御を実施するものである。すなわち、入力映像の平均輝度が図９(ｂ)の基準レベルで一定であれば、順応制御手段７より入力される順応ターゲット特性をそのまま内部制御目標値とすればよいが、順応制御期間中に平均輝度の変化があった場合には、この変化分を考慮して（言い換えれば、入力映像信号の平均輝度値と内部制御目標値を掛け合わしたものが、常に順応ターゲット特性に比例関係となるように）内部制御目標値を制御するものである。このようにして制御された内部制御目標値を、実施形態１で説明した目標輝度に設定をして、映像適応制御（ＡＩ処理）を行うようにする。
FIG. 8 is a diagram showing the state when the video scene changes during the adaptation control period in the case of the adaptation control without considering the video characteristics of the input video signal as shown in the conventional example. The diagram of FIG. 8 (b) shows the temporal change of the luminance average value of the input video signal. The characteristic change of the video suddenly becomes darker or brighter when the video scene changes. It is what is shown. When there is a change in illuminance as shown in FIG. 8 (a), adaptation control as shown by the solid line in FIG. 8 (c) is performed. Here, as shown in FIG. 8 (b), during the dark adaptation period. If the input video scene suddenly becomes brighter due to the scene change, the display brightness of the display panel actually reflects the change in brightness as shown by the dotted line in FIG. This is the original display to faithfully reproduce the video expression, but it is not preferable from the viewpoint of improving the visibility according to the visual characteristics of the human eye when the illuminance of the usage environment changes suddenly. .
Therefore, the display method of the image display apparatus according to the present embodiment is such that the image / video adaptive control means 3a performs the video adaptive control in consideration of the scene change of the input video and the sudden change in brightness. is there. FIG. 9 shows the state of this control.
In the video feature detection means 2a, in addition to the video feature detection means 2 as the feature information of the input video, if there is a predetermined amount or more of a change in the video scene or a sudden change in brightness, this is detected and image / video adaptation is performed. It is input to the control means 3a.
In the image / video adaptive control means 3a, when a change in the brightness of the input video due to a scene change as shown in FIG. 9B is detected during the adaptation control period, the final display luminance characteristic of the display is obtained. Image adaptive control is performed by controlling the internal control target value as shown by the dotted line in FIG. 9 (c) in consideration of the change of the signal level due to the scene change so that the adaptation target characteristic as shown by the solid line in FIG. 9 (c). Is to implement. That is, if the average luminance of the input video is constant at the reference level in FIG. 9B, the adaptation target characteristic input from the adaptation control means 7 may be used as the internal control target value as it is, but during the adaptation control period. If there is a change in the average brightness, this change is taken into account (in other words, the product of the average brightness value of the input video signal and the internal control target value is always proportional to the adaptation target characteristics. B) Controls the internal control target value. The internal control target value controlled in this way is set to the target luminance described in the first embodiment, and video adaptive control (AI processing) is performed.
これにより、順応制御期間中に入力映像のシーン変化による輝度の変化があった場合でも、その影響を抑えた良好な順応制御とすることができ、人間の眼の視覚特性面から理想的な順応制御を実施することができるものである。 As a result, even if there is a change in luminance due to a scene change in the input video during the adaptation control period, it is possible to achieve favorable adaptation control that suppresses the effect, and ideal adaptation from the viewpoint of the visual characteristics of the human eye Control can be implemented.
尚、図２のように、前記信号処理手段、前記映像特徴検出手段、前記照度・映像適応制御手段、前記順応制御手段、前記照度検出手段、前記ディスプレイパネル輝度制御手段、を単数、又は複数の集積回路にまとめることも可能である。
（実施の形態３）
次に、本発明の第３実施形態による画像表示装置とその表示方法について説明する。
図３は本発明の第３実施形態による画像表示装置の構成を示すブロック図である。
図３に示す画像表示装置と図１に示す画像表示装置とで異なる点は、映像特徴検出手段２ｂおよび順応制御手段７ｂの各々の内部動作が変更されている点と、順応制御手段７ｂの順応特性の制御が、外部からの調整ではなく、映像特徴検出手段２ｂからの特徴情報によりなされるようになっている点である。その他の点は、図１に示す画像表示装置と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the signal processing means, the video feature detection means, the illuminance / video adaptive control means, the adaptation control means, the illuminance detection means, and the display panel luminance control means are singular or plural. It can also be integrated into an integrated circuit.
(Embodiment 3)
Next, an image display apparatus and display method according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the image display apparatus according to the third embodiment of the present invention.
The difference between the image display device shown in FIG. 3 and the image display device shown in FIG. 1 is that the internal operations of the video feature detection means 2b and the adaptation control means 7b are changed, and the adaptation of the adaptation control means 7b. The characteristic is controlled not by adjustment from the outside but by feature information from the video feature detection means 2b. Since the other points are the same as those of the image display device shown in FIG. 1, the same portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
実施形態１および２では、順応ターゲット特性は、照度変化に対して所定のＬＰＦ演算によって算出するようにしており、必要により外部よりコントロールされる順応特性調整値によってＬＰＦ演算のパラメータを制御する構成としていた。これに対し、本実施形態による画像表示装置の表示方法は、映像特徴検出手段２ｂにより検出される映像特徴情報により、適宜自動的に順応ターゲット特性自体を制御するようにしたものである。
すなわち、実施形態２では入力される映像信号が順応制御期間中にシーン変化等で輝度レベルが大きく変化するような場合への対応であったが、本実施形態では、順応制御期間中の変化ではなく、入力映像信号として、現在全体的に明るいシーンであるもしくは暗いシーンであるというように、偏りのある映像が入力されている場合に、順応ターゲット特性自体を適応的に制御するものである。
映像特徴検出手段２ｂでは、入力映像の特徴情報として映像特徴検出手段２に加えて、映像の全体的な明るさの分布状況が検出される。これは簡易的には例えば、輝度の最小値がどのレベルであるか、かつ平均値が最小値と最大値のどちらよりに位置しているかという具合に、輝度の最小値、最大値、平均値から概ね算出するようにしてもよいし、より詳細には信号レベルのヒストグラムを算出して判断するようにしてもよい。そしてこの明るさ情報から、所定時間過去から連続して所定のレベルで継続している場合に、これを映像シーンの明るさ情報として、順応制御手段７ｂに入力する。そしてこの映像シーンの明るさ情報と最小値、最大値、平均値等の映像特徴が画像・映像適応制御手段３へ入力される。順応制御手段７ｂでは、入力された映像シーンの明るさ情報を元に、順応ターゲット特性を算出するＬＰＦ演算の演算パラメータが適宜変更され、その演算パラメータにて照度変化から順応ターゲット特性が算出される。
画像・映像適応制御手段３では、実施形態１で説明したものと同一の制御が行われる。ここでは、画像・映像適応制御手段は実施形態１と同一としたが、実施形態２と同一として、実施形態２と本実施形態を組み合わせた制御とすることも可能である。
In the first and second embodiments, the adaptation target characteristic is calculated by a predetermined LPF calculation with respect to the illuminance change, and the LPF calculation parameter is controlled by an adaptation characteristic adjustment value controlled from the outside as necessary. It was. On the other hand, the display method of the image display apparatus according to the present embodiment automatically and appropriately controls the adaptation target characteristic itself based on the video feature information detected by the video feature detection means 2b.
In other words, in the second embodiment, the input video signal corresponds to a case where the luminance level changes greatly due to a scene change or the like during the adaptation control period. However, in the present embodiment, the change during the adaptation control period Instead, the adaptation target characteristic itself is adaptively controlled when a biased video is input as an input video signal, such as a currently bright scene or a dark scene as a whole.
In the video feature detection means 2b, in addition to the video feature detection means 2 as the feature information of the input video, the overall brightness distribution state of the video is detected. In simple terms, this is, for example, what level the minimum luminance value is, and whether the average value is located below the minimum or maximum value, and the minimum, maximum, and average luminance values. From the above, it may be calculated roughly, or more specifically, a signal level histogram may be calculated and judged. Then, when the brightness information continues from the past for a predetermined time at a predetermined level, this is input to the adaptation control means 7b as the video scene brightness information. The video scene brightness information and video features such as minimum value, maximum value, and average value are input to the image / video adaptive control means 3. In the adaptation control means 7b, the calculation parameter of the LPF calculation for calculating the adaptation target characteristic is appropriately changed based on the brightness information of the input video scene, and the adaptation target characteristic is calculated from the illuminance change by the calculation parameter. .
The image / video adaptive control means 3 performs the same control as described in the first embodiment. Here, the image / video adaptive control means is the same as that of the first embodiment, but the same control as that of the second embodiment can also be implemented by combining the second embodiment and the present embodiment.
実際の制御の例としては、順応制御は人間の眼の瞳孔が開いたり閉じたりする特性に対応させることであるから、暗順応では瞳孔が開くのに時間が多少必要であることに起因しているので、入力映像シーンが暗ければ、暗順応時間を多少長めにし、逆に入力映像が明るいシーンであれば、暗順応時間を多少短めにして、順応制御期間中の表示輝度の積分値が標準的な明るさにおける標準時定数の場合とほぼ同等になるように制御する。
逆に、明順応では瞳孔が絞られる時間は比較的早いことに起因しているので、入力映像が暗いシーンであれば、明順応時間はより早くし、逆に入力映像が明るいシーンであれば、明順応時間を多少長めすることで、表示輝度として十分な光量を確保するように制御することが視認性の面から適切と考えられる。
As an example of actual control, adaptation control is to correspond to the characteristics of the opening and closing of the pupil of the human eye, so dark adaptation requires some time to open the pupil. Therefore, if the input video scene is dark, the dark adaptation time is slightly longer. Conversely, if the input video is a bright scene, the dark adaptation time is slightly shorter, and the integrated value of the display luminance during the adaptation control period is Control so that it is almost equivalent to the standard time constant for standard brightness.
On the other hand, in bright adaptation, the pupil is narrowed down relatively quickly, so if the input video is a dark scene, the bright adaptation time is faster, and conversely if the input video is a bright scene. From the viewpoint of visibility, it is considered appropriate to control the light adaptation time so as to ensure a sufficient amount of light as the display luminance.
この様に、入力映像信号の映像特徴に応じて、順応ターゲット特性を制御する例を、図１０に示した。図１０(a)は、入力映像の平均輝度レベルが標準的な場合の例で、この場合は順応制御手段７ｂでは、標準の時定数の暗順応特性および明順応特性が、順応ターゲット特性として設定される。図１０(ｂ)は、入力映像の平均輝度レベルが暗い（暗いシーン）場合の例であり、暗順応特性は標準よりやや長めに調整され、明順応特性は標準よりやや短めに調整される。図１０(ｃ)は、入力映像の平均輝度レベルが明るい（明るいシーン）場合の例であり、暗順応特性は標準よりやや短めに調整され、明順応特性は標準よりやや長めに調整される。このように、順応制御の前後の映像シーン状態を考慮することで、より理想的な順応制御が実現できる。 An example in which the adaptation target characteristic is controlled in accordance with the video feature of the input video signal in this way is shown in FIG. FIG. 10A shows an example in which the average luminance level of the input video is standard. In this case, the adaptation control means 7b sets the dark adaptation characteristic and the bright adaptation characteristic of the standard time constant as the adaptation target characteristics. Is done. FIG. 10B shows an example in which the average luminance level of the input video is dark (dark scene). The dark adaptation characteristic is adjusted slightly longer than the standard, and the bright adaptation characteristic is adjusted slightly shorter than the standard. FIG. 10C shows an example in which the average luminance level of the input video is bright (bright scene). The dark adaptation characteristic is adjusted slightly shorter than the standard, and the bright adaptation characteristic is adjusted slightly longer than the standard. In this way, more ideal adaptation control can be realized by considering the video scene state before and after adaptation control.
次に暗順応ターゲット特性の収束値の制御について説明する。上記の説明では、順応特性の時定数についてのみ説明しているが、入力映像の映像特徴の明るさレベルに応じて、暗順応ターゲット特性の収束値。すなわち、トンネルに入ってトンネル内部で照度が安定している期間の順応ターゲット値を入力映像信号の明るさレベルに応じて調整するものである。具体的には、図１０(ｂ)のように、入力映像が暗いシーンの場合には、収束値レベルもやや高めに設定し、図１０(ｃ)のように入力映像が明るいシーンの場合には、収束値レベルもやや低めに設定するものである。 Next, control of the convergence value of the dark adaptation target characteristic will be described. In the above description, only the time constant of the adaptation characteristic is described, but the convergence value of the dark adaptation target characteristic according to the brightness level of the video feature of the input video. That is, the adaptation target value during the period when the illuminance is stable inside the tunnel after entering the tunnel is adjusted according to the brightness level of the input video signal. Specifically, when the input video is a dark scene as shown in FIG. 10 (b), the convergence value level is set to be slightly higher, and when the input video is a bright scene as shown in FIG. 10 (c). Is to set the convergence level slightly lower.
これにより、順応制御期間中における入力映像のシーンの全体的な明るさに応じて、順応ターゲット特性自体を適応的に調整できるため、入力映像の映像的特徴の影響を抑えた良好な順応制御とすることができ、人間の眼の視覚特性面から理想的な順応制御を実施することができるものである。 As a result, the adaptation target characteristic itself can be adaptively adjusted according to the overall brightness of the scene of the input video during the adaptation control period. It is possible to implement ideal adaptation control from the viewpoint of the visual characteristics of the human eye.
尚、図３のように、前記信号処理手段、前記映像特徴検出手段、前記照度・映像適応制御手段、前記順応制御手段、前記照度検出手段、前記ディスプレイパネル輝度制御手段、を単数、又は複数の集積回路にまとめることも可能である。 As shown in FIG. 3, the signal processing means, the video feature detection means, the illuminance / video adaptive control means, the adaptation control means, the illuminance detection means, and the display panel brightness control means are singular or plural. It can also be integrated into an integrated circuit.
本発明に係る画像表示装置は、車載用ディスプレイなど、使用する環境の照度範囲が非常に広く、かつ激しく変化することが想定される用途における映像表示機器に適用して有用である。 The image display device according to the present invention is useful when applied to a video display device in an application such as an in-vehicle display in which the illuminance range of the environment in which it is used is expected to be extremely wide and change drastically.
１ 信号処理手段
２ 映像特徴検出手段
３ 照度・映像適応制御手段
４ ディスプレイパネル
５ ディスプレイパネル輝度制御手段
６ 照度検出手段
７ 順応制御手段
８ 集積回路
９ 映像信号処理機能付ディスプレーパネル
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記入力映像信号に対して、予め定めたコントラスト調整とブライトネス調整を行う信号処理手段と、
前記入力映像信号の１フィールド毎の映像特徴情報を検出する映像特徴検出手段と、
周囲の明るさの変化を検出する照度検出手段と、
前記照度検出手段から得られる照度の変化に応じて、所定の順応ターゲット特性を算出する順応制御手段と、
画面の表示輝度を制御することのできるディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルに対し表示輝度を制御するディスプレイパネル輝度制御手段と、
前記信号処理手段と前記ディスプレイパネル輝度制御手段を、前記順応ターゲット特性に従って適応制御する照度・映像適応制御手段とを備え、
前記順応ターゲット特性を制御目標値としたうえで、前記映像特徴検出手段で検出された映像特徴情報に応じて、
前記信号処理手段に対する制御と、前記ディスプレイパネル輝度制御手段に対する調光制御とを適応的に行うようにしたことを特徴とする画像表示装置。 An image display device having a function of displaying an input video signal on a display panel and controlling a display state according to ambient illuminance,
Signal processing means for performing predetermined contrast adjustment and brightness adjustment on the input video signal;
Video feature detection means for detecting video feature information for each field of the input video signal;
Illuminance detection means for detecting changes in ambient brightness;
Adaptation control means for calculating a predetermined adaptation target characteristic according to the change in illuminance obtained from the illuminance detection means;
A display panel that can control the display brightness of the screen;
Display panel brightness control means for controlling display brightness for the display panel;
Illuminance / video adaptive control means for adaptively controlling the signal processing means and the display panel brightness control means according to the adaptation target characteristics,
Based on the video feature information detected by the video feature detection means, with the adaptation target characteristic as a control target value,
An image display apparatus characterized by adaptively performing control on the signal processing means and dimming control on the display panel brightness control means.
前記照度・映像適応制御手段では、内部制御目標値を設定するものとし、
前記各特徴値と前記内部制御目標値を掛け合わせた値が、前記順応ターゲット特性に比例関係となるよう前記内部制御目標値を制御することにより、
前記順応ターゲット特性の制御期間中に前記入力映像信号のシーン変化が生じた場合であっても、前記ディスプレイパネルの表示輝度が前記順応ターゲット特性に追従するように制御することを特徴とする請求項１、２記載の画像表示装置。 The video feature detection means detects at least the average brightness level and the maximum and minimum feature values of the brightness signal as the video feature information of the input video signal,
In the illuminance / image adaptive control means, an internal control target value is set,
By controlling the internal control target value so that a value obtained by multiplying each characteristic value and the internal control target value is proportional to the adaptation target characteristic,
The control is performed so that the display brightness of the display panel follows the adaptation target characteristic even when a scene change of the input video signal occurs during the adaptation target characteristic control period. The image display device according to 1 or 2.
前記順応制御手段では、前記映像シーンの明るさ情報に応じて、前記ローパスフィルター演算の演算パラメータおよび前記順応ターゲット特性を制御することにより、
照度の変化に加え前記入力映像信号の明るさにも適応して、前記順応ターゲット特性を算出するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３記載の画像表示装置。 In the video feature detection means, the video feature information of the input video signal is detected as brightness information of a video scene from the luminance level distribution state and its time-lapse state, and is input to the adaptation control means.
In the adaptation control means, by controlling the calculation parameter of the low-pass filter calculation and the adaptation target characteristic according to the brightness information of the video scene,
4. The image display device according to claim 1, wherein the adaptation target characteristic is calculated in conformity with a brightness of the input video signal in addition to a change in illuminance.
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