JP2007121953A - 表示方法及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示するＬＣＤモニタ等の表示装置において、様々なシーン及びシーンの変化に応じて違和感のない映像を表示する表示方法及び表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１は、直近１０フレーム等の所定数のフレーム分の映像信号に関する輝度値等の数値をフレームバッファ１２７ａに記録し、フレームバッファ１２７ａに記録した数値に基づいて光源１３３から照射する光量を制御する。そして入力された映像信号に関する数値の変化が所定値を超える場合に、映像のシーチェンジが発生したと判断し、フレームバッファ１２７ａに記録している数値を、新たに入力された映像信号に関する輝度値等の所定の数値に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示する表示方法、及び該表示方法を適用した表示装置に関し、特に光源から照射する光量を動的に制御する表示方法及び表示装置に関する。

映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示する表示装置、即ちＬＣＤ(Liquid Crystal Display)モニタが広く普及している。そして表示装置は、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)再生装置等の出力装置に接続され、映画、テレビジョン放送等の様々な映像の表示に用いられている。

このような液晶モニタを、自発光型表示素子を用いたＣＲＴ(Cathode Ray Tube)モニタと比較した場合、液晶モニタは、明るいシーンでは明るさ感が不足し、暗いシーンでは薄明るい感じを与えるという問題があった。

そこで特許文献１では、映像信号の変化に応じて動的に光量を制御し、光量の制御と連動して輝度のダイナミックレンジを拡大することにより、明るいシーンでの輝度をより高く、また暗いシーンでの輝度をより低くする様に制御する方法を提案している。

ところが特許文献１では、映像のシーンの切り替わりについての考慮が成されていないため、明るいシーンから暗いシーンへとシーンが切り替わった場合、又は暗いシーンから明るいシーンへとシーンが切り替わった場合に、シーンの切り替わりによる画面全体の輝度レベルの変化に対し、光源の光量の制御が追従しないため、画像を視聴する視聴者に違和感を覚えさせるという問題がある。例えば明るいシーンから急に暗いシーンに切り替わった場合、暗い部分に若干の薄明るさが残存した後、ゆっくりと暗い部分が濃くなっていくという現象が発生し、視聴者は輝度が「フワリ」と変化する所謂「フワリ感」を感じることになる。

そこで特許文献２では、映像信号の平均輝度レベルに応じてゆっくり変化する様に、光源からの光量を動的に制御する方法を開示している。

特許第３２１５３８８号明細書 特開２００２−３５７８１０号公報

しかしながら特許文献２では、明るさが異なるシーンへの切り替わりが急激な場合、シーンの切り替わりによる画面全体の輝度レベルの変化に対して光源からの光量の変化が速やかに追従しないため、画像を視聴する視聴者に違和感を覚えさせるという問題があり、フワリ感を解消するに至っていないという問題がある。

また特許文献１に開示された方法により、単に輝度のダイナミックレンジを拡大した場合、輝度のみが強くなり色が浮く様な印象を与える画像を表示することになるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みて成されたものであり、映像信号に基づく映像の特性値の変化が、記録している閾値を超えるか否かを複数の特定値について判定することでシーンの切り替わりの発生の有無を判定することにより、シーンの切り替わりを正確に判定することができるので、フワリ感を解消する表示方法、及び該表示方法を適用した表示装置の提供を主たる目的とする。

さらに本発明は、輝度信号のコントラスト調整と共に色成分信号の出力範囲をも変更することにより、輝度だけでなく色成分のダイナミックレンジをも拡大し、視聴者の視覚に対して更にダイナミックレンジが拡大した印象を与え、原画像を忠実に再現することが可能な表示方法及び表示装置の提供を他の目的とする。

第１発明に係る表示方法は、輝度信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示する表示装置を用い、映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト、及び光源から照射する光量の変更を実行する表示方法において、入力された映像信号に基づく映像の特性値の変化が、記録している閾値を超えるか否かを複数の特性値について判定することで、映像の変化によるシーンの切り替わりの発生の有無を判定し、切り替わり後のシーンの映像に応じて、輝度信号のコントラスト及び光量の変更を実行することを特徴とする。

本発明では、複数の数値に基づいてシーンの切り替わりの発生の有無を判定することにより、シーンの切り替わりを正確に判定し、シーンの急激な切り替わりに追従することが可能である。

第２発明に係る表示方法は、輝度信号及び色成分信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示する表示装置を用い、映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト及び光源から照射する光量の変更を実行する表示方法において、輝度信号のコントラストと共に映像信号に含まれる色成分信号の出力範囲を変更することを特徴とする。

本発明では、光量の変更及び輝度信号のコントラストの調整を実行する場合に、これらに連動して、輝度のコントラスト調整だけでなく色成分の出力範囲をも拡大することにより、視聴者の視覚に対して更にダイナミックレンジが拡大した印象を与え、原画像を忠実に再現することが可能である。

第３発明に係る表示装置は、輝度信号及び色成分信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示し、しかも映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト、及び光源から照射する光量の変更を実行する表示装置において、入力された映像信号に基づく映像の特性値の変化が、記録している閾値を超えるか否かを複数の特性値について判定することで、映像の変化によるシーンの切り替わりの発生の有無を判定する手段と、切り替わり後のシーンの映像に応じて、輝度信号のコントラスト及び光量の変更を実行する判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、複数の数値に基づいてシーンの切り替わりの発生の有無を判定することにより、シーンの切り替わりを正確に判定し、シーンの急激な切り替わりに追従することが可能である。

第４発明に係る表示装置は、第３発明において、前記判定手段は、連続したフレームにて構成される映像の特徴値の変化を、輝度信号にて示される各画素の輝度値の平均値のフレーム間の変化、色成分信号にて示される各画素の色成分の大きさの平均値のフレーム間の変化、及び輝度信号にて示される各画素の輝度値の範囲のフレーム間の変化の中の少なくとも一つを含む複数の数値の変化について判定する様に構成してあることを特徴とする。

本発明では、輝度信号に係る数値、色成分の大きさに関する数値等の数値を用いた複数の条件でシーンの切り替わりを判定することにより、シーンの切り替わりの判定精度を向上させることが可能である。

第５発明に係る表示装置は、輝度信号及び色成分信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示し、しかも映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト及び光源から照射する光量の変更を実行する表示装置において、輝度信号のコントラストと共に映像信号に含まれる色成分信号の出力範囲を変更する手段を備えることを特徴とする。

本発明では、光量の変更及び輝度信号のコントラストの調整を実行する場合に、これらに連動して、輝度値だけでなく色成分の出力範囲をも拡大することにより、視聴者の視覚に対して更にダイナミックレンジが拡大した印象を与え、原画像を忠実に再現することが可能である。

本発明に係る表示方法及び表示装置は、映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで連続したフレームによる映像を表示するＬＣＤモニタ等の表示装置を用い、映像のシーンの切り替わりが発生した場合に、切り替わり後のシーンに応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト、及び光源から照射する光量の変更を実行する方法及び装置であり、入力された映像信号に基づく映像の特性値の変化が、記録している閾値を超えるか否かを複数の特性値について判定することでシーンの切り替わりの発生の有無を判定する。

この構成により、本発明では、例えば輝度信号に係る数値、色成分の大きさに関する数値等の数値を用いた複数の条件でシーンの切り替わりを判定することにより、シーンの急激な切り替わりに対する判定精度を向上させ、コントラスト及び光量の制御をシーンの急激な切り替わりに追従させてフワリ感を解消することが可能である等、優れた効果を奏する。

また本発明に係る表示方法及び表示装置は、輝度信号及び色成分信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示する表示装置を用い、映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト及び光源から照射する光量の変更を実行する方法及び装置であり、輝度信号のコントラスト調整と共に映像信号に含まれる色成分信号の出力範囲を変更し、ダイナミックレンジを拡大する。

この構成により、本発明では、輝度値の範囲の変化に基づいて、映像信号に係る輝度値及び色成分の大きさを動的に変更することにより、ダイナミックレンジを拡大することが可能であり、また輝度値だけでなく色成分をも動的に変更することで例えば輝度のみが強くなり色が浮く様な印象の画像を表示することなく、原画像を高精度に再現することが可能である等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す画面について詳述する。図１は、本発明の表示装置の構成例を示すブロック図である。図１中１は、ＬＣＤモニタ等の本発明の表示装置であり、表示装置１は、フレーム単位の映像信号を出力するＤＶＤ再生装置等の出力装置２に接続されている。表示装置１は、出力装置２から画像信号の入力を受け付ける入力部１１と、入力部１１から受け付けた画像信号に対する解析処理、変換処理等の処理を実行し、各種信号を出力する画像コントローラ等の画像処理部１２と、画像処理部１２から受け付けた信号に基づいて画像を表示する表示部１３とを備えている。

入力部１１は、出力装置１から受け付けたＹＵＶ形式の映像信号を画像処理部１２へ出力する。なお受け付けた映像信号がＲＧＢ形式の信号である場合、ＹＵＶ形式の映像信号に変換して画像処理部１２へ出力する。ＹＵＶ形式の映像信号とは、フレームを構成する各画素の輝度値を示す輝度信号（Ｙ）と、輝度信号と青色成分の差（Ｕ）として色成分の大きさを示す色成分信号と、輝度信号と赤色成分の差（Ｖ）として色成分の大きさを示す色成分信号とを含む信号である。これらの輝度信号及び色成分信号は、０〜２５５の２５６段階の階調値にて示される。なお以降の説明において、これらの信号により示される夫々の値を必要に応じて、Ｙ値、Ｕ値及びＶ値として表現する。

画像処理部１２は、画像処理部１２全体を制御するＭＰＵ(Micro Processor Unit)等の制御手段１２１と、入力部１１から出力された映像信号を受け付ける映像信号入力手段１２２と、映像信号入力手段１２２が受け付けた映像信号に対する解析処理を実行する解析手段１２３と、解析手段１２３による解析処理結果に基づいて映像信号を変換する変換手段１２４と、変換手段１２４により変換された映像信号をフレーム単位で表示部１３へ出力する映像信号出力手段１２５と、解析手段１２３による解析処理結果に基づいて表示部１３の光量を制御する光量信号を出力する光量信号出力手段１２６と、各種処理に要する様々なデータを記録する揮発性メモリ、不揮発性メモリ等の記録手段１２７とを備えている。なお記録手段１２７の記録領域の一部は、Ｎ個（Ｎは自然数）のフレーム分のデータを記録するフレームバッファ１２７ａとして用いられている。また記録手段１２７には、後述する信号倍率の導出に用いる信号倍率テーブル１２７ｂ及び光量倍率の導出に用いる光量倍率テーブル１２７ｃが記録されている。

表示部１３は、透過型の光変調素子を用いた液晶１３１と、映像信号出力手段１２５から出力されたフレーム毎の映像信号に基づいて液晶１３１を駆動する液晶駆動回路１３２と、液晶１３１の光変調素子に対して光を照射する光源（バックライト）１３３と、光量信号出力手段１２６から出力された光量信号に基づいて光源から照射する光量を制御する光量制御回路１３４とを備えている。

次に本発明の表示装置１の処理について説明する。図２は、本発明の表示装置１の画像処理全体の流れの一例を示すフローチャートである。図２（ａ）は、映像信号の解析及び変換処理を示すフローチャートである。表示装置１が備える画像処理部１２では、フレーム単位の映像信号を受け付ける都度、受け付けたフレームの画像としての特徴を抽出するフレーム特徴抽出処理を実行する（Ｓ１）。

表示装置１が備える画像処理部１２では、特徴抽出処理の結果に基づいて直近Ｎフレーム分の特徴値の平均を導出するＮフレーム平均導出処理を実行し（Ｓ２）、光源１３３の光量制御の要否を判定する光量制御要否判定処理を実行し（Ｓ３）、映像信号を変換するための信号倍率を導出する信号倍率導出処理を実行し（Ｓ４）、光量制御に要する光量の倍率を導出する光量倍率導出処理を実行する（Ｓ５）。なおステップＳ３の光量制御要否判定処理にて、光量制御が実行不要であると判定された場合、信号倍率導出処理及び光量倍率導出処理を省略することも可能である。

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、映像信号を変換する映像信号変換処理を実行する（Ｓ６）。

表示装置１では、ステップＳ１に示す特徴抽出処理を実行後、ステップＳ２〜Ｓ５に示す解析及び変換処理と並行して、映像として示されるシーン（場面）の変更の有無を判定するシーンチェンジ判定処理を実行する。図２（ｂ）は、解析及び変換処理と平行して実行されるシーンチェンジ判定処理を示すフローチャートである。表示装置１が備える画像処理部１２では、フレーム単位の映像信号を受け付ける都度、受け付けたフレームの画像としての特徴を抽出するフレーム特徴抽出処理を実行し（Ｓ１）、そして特徴抽出処理の結果に基づいて、シーンチェンジ判定処理を実行する（Ｓ７）。

なおシーンチェンジの判定は、ステップＳ７に示すシーンチェンジ判定処理だけでなく、ステップＳ４に示す信号倍率導出処理でも実行する様にしても良い。

次に各処理の詳細について説明する。図３は、本発明の表示装置１のフレーム特徴抽出処理の一例を示すフローチャートである。表示装置１が備える画像処理部１２では、フレーム単位で入力を受け付けたＹＵＶ形式の映像信号について、各画素のＹ値の平均値Ｙave 、Ｕ値の平均値Ｕave 及びＶ値の平均値Ｖave を算出し（Ｓ１０１）、算出したＹave 、Ｕave 及びＶaveを当該フレームに係るフレーム特徴値として記録手段１２７に記録する（Ｓ１０２）。

さらに表示装置１が備える画像処理部１２では、フレーム単位で入力を受け付けたＹＵＶ形式の映像信号について、各画素のＹ値の最大値Ｙmax 及びＹ値の最小値Ｙmin を算出し（Ｓ１０３）、算出した輝度最大値Ｙmax 及び輝度最小値Ｙmin を当該フレームに係るフレーム特徴値として記録手段１２７に記録する（Ｓ１０４）。この様にして特徴抽出処理が実行される。なおステップＳ１０３にてＹ値の最大値Ｙmax 及び最小値Ｙmin を算出する処理は、単に全画素の中でＹ値が最大又は最小である画素を抽出するのではなく、異常な特異値による誤差を防止するため画素を選別する処理が行われる。

図４は、本発明の表示装置１の輝度最大値及び最小値算出処理の一例を示すフローチャートである。輝度最大値及び最小値算出処理とは、図３を用いて説明したフレーム特徴処理のステップＳ１０３における各画素の輝度値（Ｙ値）の最大値Ｙmax 及び最小値Ｙmin を算出する処理に対応する。表示装置１が備える画像処理部１２では、フレームに含まれる各画素について、Ｙ値の度数分布を示すヒストグラムを作成する（Ｓ１０３１）。ステップＳ１０３１にて作成されるヒストグラムは、８の階級Ｎhistに分級され、夫々の階級の幅Ｋhistは３２（Ｋhist＝３２／Ｎhist＝８）となる。

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、ヒストグラムを構成する各階級の度数から定数Ｈbaseを減じる（Ｓ１０３２）。定数Ｈbaseは記録手段１２７に予め記録されている定数である。また定数Ｈbaseを減じることにより、度数が負の値となる場合、当該階級の度数は０であるものとする。

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、Ｙ値の最大値Ｙmax を算出し（Ｓ１０３３）、Ｙ値の最小値Ｙmin を算出する（Ｓ１０３４）。ステップＳ１０３３において、輝度最大値Ｙmax は、下記の式１にて算出され、輝度最小値Ｙmin は、下記の式２にて算出される。

Ｙmax ＝ｉmax ×Ｋhist−１ …式１
Ｙmin ＝（ｉmin −１）×Ｋhist …式２
但し、ｉmax ：度数が正の値をとる階級の中で最大の階級に付された階級インデックス
ｉmin ：度数が正の値をとる階級の中で最小の階級に付された階級インデックス

式１及び式２において階級インデックスとは、階級を識別するために付与された数値であり、Ｙ値が０〜７の階級である最小の階級には、階級インデックスとして１が付与され、以降、階級が上がるに従い階級インデックスとして２、３、…、が付与される。そしてＹ値が２４８〜２５５の階級である最大の階級には、階級インデックスとして８が付与される。

図５は、本発明の表示装置１の輝度最大値及び最小値算出処理の一例を概念的に示すヒストグラムである。図５に示すヒストグラムは、図４のステップＳ１０３１の処理にて作成されたヒストグラムを示しており、横軸がＹ値を示し、縦軸が度数を示している。縦軸にＨbaseとして示された値は、ステップＳ１０３２にて用いられる定数Ｈbaseを示しており、度数がＨbase以下である階級は、定数Ｈbaseを減じることにより度数が０であると見なされる。定数Ｈbaseを減じることにより、異常な特異値による誤差を防止することができる。そして定数Ｈbaseを減じた状態において、階級インデックスｉmax にて示した階級が最大の階級であり、最大の階級の右端の値が輝度最大値Ｙmax として算出される。また階級インデックスｉmin にて示した階級が最小の階級であり、最小の階級の左端の値が輝度最小値Ｙmin として算出される。この様にして輝度最大値及び最小値算出処理が実行される。

図６は、本発明の表示装置１のＮフレーム平均導出処理の一例を示すフローチャートである。Ｎフレーム平均導出処理では、記録手段１２７中に確保されたフレームバッファ１２７ａに記録されるＮ個のフレームに関する輝度最大値Ｙmax 、輝度最小値Ｙmin 、輝度平均値Ｙave 等の数値を用いる。表示装置１が備える画像処理部１２では、シーンチェンジの有無を判定する（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１におけるシーンチェンジの有無は、ステップＳ７として実行されるシーンチェンジ判定処理等の結果に基づいて判定される。具体例として、ステップＳ７のシーンチェンジ判定処理において、シーンチェンジが有ると判定した場合、シーンチェンジの有無を示すシーンチェンジフラグに「true」を示す数値、例えば「１」が格納され、シーンチェンジが無いと判定した場合、シーンチェンジフラグに「false 」を示す数値、例えば「０」が格納される。ステップＳ２０１では、シーンチェンジフラグを参照することにより、シーンチェンジの有無を判定する。

ステップＳ２０１において、シーンチェンジが無いと判定した場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、新たに受け付けたフレームに関する輝度最大値Ｙmax 、輝度最小値Ｙmin 、輝度平均値Ｙave 等の数値をフレームバッファ１２７ａに記録し、フレームバッファ１２７ａに記録しているＮフレーム分の数値の中で最も古いフレームに関する輝度最大値Ｙmax 、輝度最小値Ｙmin 、輝度平均値Ｙave 等の数値を破棄する押出更新処理を実行する（Ｓ２０２）。

ステップＳ２０１において、シーンチェンジが有ると判定した場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、フレームバッファ１２７ａに記録している全Ｎフレーム分の数値を、所定値、ここでは新たに受け付けたフレームに関する輝度最大値Ｙmax 、輝度最小値Ｙmin 、輝度平均値Ｙave 等の数値にする統一更新処理を実行する（Ｓ２０３）。

ステップＳ２０２による押出更新処理又はステップＳ２０３による統一更新処理の実行後、表示装置１が備える画像処理部１２では、フレームバッファ１２７ａから夫々Ｎ個の輝度最大値Ｙmax 、輝度最小値Ｙmin 及び輝度平均値Ｙave を抽出し（Ｓ２０４）、抽出した夫々Ｎ個の輝度最大値Ｙmax 、輝度最小値Ｙmin 及び輝度平均値Ｙave の平均値であるＹmax'、Ｙmin'及びＹave'を算出し（Ｓ２０５）、算出したＹmax'、Ｙmin'及びＹave'を記録手段１２７に記録する（Ｓ２０６）。

図７は、本発明の表示装置１の更新処理の一例を概念的に示す説明図である。フレームバッファ１２７ａは、Ｎフレーム分の格納領域を有しており、前述した統一更新処理が行われない限り、直近に入力されたＮフレーム分の映像信号に関する数値、１、２、３、…、Ｎ−２、Ｎ−１、Ｎが格納されており、フレーム単位の映像信号が入力される都度更新処理が行われる。図７（ａ）は、ステップＳ２０２にて示した押出更新処理を示しており、フレームバッファ１２７ａは、Ｎフレーム分の格納領域を有している。そして新たなフレームに関する数値Ａを受け付けた場合、夫々の格納領域に格納されている数値は、図７（ａ）に向かって右側へシフトされ、新たに受け付けたフレームに関する数値Ａは図中左端の格納領域に格納され、図中右端の格納領域に格納された最も古いフレームに関する数値、１は破棄される。

図７（ｂ）は、ステップＳ２０３にて示した統一更新処理を示している。新たなフレームに関する数値Ａを受け付けた場合、夫々の格納領域に記録されている数値は、全て数値Ａに更新される。この様にしてＮフレーム平均導出処理が実行される。

図８は、本発明の表示装置１の光量制御要否判定処理の一例を示すフローチャートである。表示装置１が備える画像処理部１２では、記録手段１２７に記録している輝度最大値Ｙmax 、輝度最小値Ｙmin 及び輝度平均値Ｙave の平均値であるＹmax'、Ｙmin'及びＹave'を抽出し（Ｓ３０１）、下記の式３にてＹmax'及びＹmin'の差が、予め記録手段１２７に記録している定数ｄ以下であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。

Ｙmax'−Ｙmin'≦ｄ …式３

ステップＳ３０２により、Ｙmax'及びＹmin'の差が、定数ｄより大きいと判定した場合（Ｓ３０２：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、光量制御を要すると判定し（Ｓ３０３）、処理を終了する。

ステップＳ３０２により、Ｙmax'及びＹmin'の差が、定数ｄ以下であると判定した場合（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式４、式５、式６及び式７にて変数ａ１、ａ２、ａ３及びａ４を計算し、計算した変数ａ１、ａ２、ａ３及びａ４を用いた下記の式８にて、変数ａを計算する（Ｓ３０４）。

ａ１＝２５５−Ｙmax' …式４
ａ２＝Ｙmin' …式５
ａ３＝Ｙmax'−Ｙave' …式６
ａ４＝Ｙave'−Ｙmin' …式７
ａ＝ａ１×ａ４−ａ２×ａ３ …式８

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、計算にて得られた変数ａが、記録手段１２７に予め記録している定数ｃ以上であるか否かを判定し（Ｓ３０５）、変数ａが定数ｃ以上であると判定した場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３へ進み、光量制御の実行を要すると判定し（Ｓ３０３）、処理を終了する。

ステップＳ３０５において、変数ａが定数ｃより小さいと判定した場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、変数ａが、記録手段１２７に予め記録している定数ｂ（但し、ｂ＜ｃ）以下であるか否かを判定する（Ｓ３０６）。

ステップＳ３０６において、変数ａが定数ｂ以下であると判定した場合（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、光量制御の実行を要しないと判定し（Ｓ３０７）、処理を終了する。光量制御の実行を要しないと判定した場合、それまでに光量制御を実行していた場合には、光量を初期状態に戻す処理を行う。

ステップＳ３０６において、変数ａが定数ｂより大きいと判定した場合（Ｓ３０６：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、現状の制御状態を維持すると判定し（Ｓ３０８）、処理を終了する。現状の制御状態を維持すると判定した場合、それまでに実行している条件に従って光量制御を実行する。

上述した処理により、Ｙmax'及びＹmin'の差が、定数ｄ以下である場合、又は変数ａが定数ｃ以上である場合、フレームを構成する各画素間の輝度差が小さく、画面全体としての明暗の差に乏しいと判断し、信号倍率導出処理による映像信号の変換を行った上で光量制御を実行するコントラスト調整により、ダイナミックレンジを拡大する。逆に変数ａが定数ｂ以下である場合、フレームを構成する各画素間の輝度差が大きく、画面全体の明暗が明確であると判断し、光量制御を中止する。また変数ａが定数ｃ未満であり、かつ定数ｂより大きい場合、現状の制御状態維持することで、安定した制御を実現する。この様にして光量制御要否判定処理が実行される。

図９は、本発明の表示装置１の信号倍率導出処理の一例を示すフローチャートである。信号倍率導出処理として導出する信号倍率とは、光量制御を実行する場合に映像信号に係る輝度信号及び色成分信号の変換に用いる倍率を示す。表示装置１が備える画像処理部１２では、記録手段１２７に記録している輝度最大値Ｙmax 及び輝度最小値Ｙmin の平均値であるＹmax'及びＹmin'を抽出し（Ｓ４０１）、下記の式９にてＹmax'及びＹmin'の差である輝度範囲Ｙdiffを計算し（Ｓ４０２）、更に下記の式１０にて、信号倍率テーブル１２７ｂにおいて、信号倍率の階級を指示する信号倍率インデックスｉを計算する（Ｓ４０３）。

Ｙdiff＝Ｙmax'−Ｙmin' …式９
ｉ＝ceil（（Ｙdiff＋１）／ｓ＋１） …式１０
但し、ceil：ceil関数（括弧内の数値以上となる最小の整数）
ｓ：階級幅

ここで信号倍率テーブル１２７ｂについて説明する。図１０は、本発明の表示装置１が備える信号倍率テーブル１２７ｂの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。信号倍率テーブル１２７ｂとは、０〜２５５の２５６段階で示される輝度範囲Ｙdiffを、階級幅ｓにてＮ個の階級に分級し、各階級に対し、夫々の階級を指示する信号倍率インデックスｉを付与し、また各階級に対応する信号倍率を記録したテーブルである。図１０に示す例では、２５６段階の輝度範囲Ｙdiffを、階調幅を１６として、１７の階級に分級し、各階級に対して信号倍率インデックスｉを付与している。なお階級数を示す１７は、２５６の約数ではないため、この例では階調幅が１６ではない階級も存在する。そして各信号倍率インデックスｉに対応付けて、信号倍率が記録されている。また図１０では、便宜上、各階級に対応する輝度範囲Ｙdiffも示している。なお信号倍率テーブル１２７ｂを用いるのではなく、輝度範囲Ｙdiffに対応する信号倍率を所定の計算式により都度計算する様にしても良い。

図９に示すフローチャートに戻り、表示装置１が備える画像処理部１２では、信号倍率インデックスｉが、前フレームの処理時に用いた信号倍率インデックスｉprevより大きいか否かを判定する（Ｓ４０４）。

ステップＳ４０４において、信号倍率インデックスｉが、前フレームの処理時に用いた信号倍率インデックスｉprevより大きいと判定した場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、現状の信号倍率インデックスｉを今回のフレームの処理に用いる信号倍率インデックスｉとし（Ｓ４０５）、シーンチェンジフラグに「true」を示す数値、例えば「１」を格納する（Ｓ４０６）。即ち輝度値の範囲が大きくなる様に変化する場合、シーンチェンジが生じていると判断するのである。

ステップＳ４０４において、信号倍率インデックスｉが、前フレームの処理時に用いた信号倍率インデックスｉprev以下であると判定した場合（Ｓ４０４：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式１１により変数ｔを計算し（Ｓ４０７）、輝度範囲Ｙdiffが計算により得られたｔ未満であるか否かを判定する（Ｓ４０８）。

ｔ＝ｓ×（２×ｉ−５）／２ …式１１

ステップＳ４０８において、輝度範囲Ｙdiffがｔ未満であると判定した場合（Ｓ４０８：ＹＥＳ）、表示装置１画備える画像処理部１２では、ステップＳ４０５へ進み、現状の信号倍率インデックスｉを今回のフレームの処理に用いる信号倍率インデックスｉとし（Ｓ４０５）、シーンチェンジフラグに「true」を示す数値を格納する（Ｓ４０６）。

ステップＳ４０８において、輝度範囲Ｙdiffがｔ以上であると判定した場合（Ｓ４０８：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、前フレームの処理時に用いた信号倍率インデックスｉprevを今回のフレーム処理に用いる信号倍率インデックスｉとし（Ｓ４０９）、シーンチェンジが無いと判断して、シーンチェンジフラグに「false 」を示す数値、例えば「０」を格納する（Ｓ４１０）。

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、信号倍率インデックスｉにて指示される信号倍率Ａ(i) を信号倍率テーブル１２７ｂから抽出し（Ｓ４１１）、抽出した信号倍率Ａ(i) を含む直近Ｎフレーム分の処理に用いられた信号倍率Ａ(i) の平均を算出し（Ｓ４１２）、算出した信号倍率Ａ(i) の平均を今回の信号倍率MagSigとして記録手段１２７に記録する（Ｓ４１３）。この様にして信号倍率導出処理が実行される。

図１１は、本発明の表示装置１の光量倍率導出処理の一例を示すフローチャートである。光量倍率導出処理として導出する光量倍率とは、光量制御を実行する場合に、光量の制御に用いる倍率を示す。表示装置１が備える画像処理部１２では、記録手段１２７に記録している信号倍率MagSigを抽出し（Ｓ５０１）、抽出した信号倍率MagSigが１であるか否かを判定する（Ｓ５０２）。

ステップＳ５０２において、信号倍率MagSigが１であると判定した場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、光量倍率MagBL を１とし（Ｓ５０３）、光量倍率MagBL を光量信号として光量信号出力手段１２６から表示部１２へ出力する（Ｓ５０４）。

ステップＳ５０２において、信号倍率MagSigが１ではないと判定した場合（Ｓ５０２：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式１２により、輝度平均値Ｙave'に信号倍率MagSigを乗じて変換後の輝度平均値Ｙave'' を計算し（Ｓ５０５）、更に下記の式１３及び式１４にて光量倍率テーブル１２７ｃにおいて、変換前の輝度平均値Ｙave'の光量倍率の階級を指示する第１光量倍率インデックスｉｄｘ１及び変換後の輝度平均値Ｙave'' の光量倍率の階級を指示する第２光量倍率インデックスｉｄｘ２を計算する（Ｓ５０６）。

Ｙave'' ＝MagSig×Ｙave' …式１２
ｉｄｘ１＝ceil（（Ｙave'＋１）／ｓ） …式１３
ｉｄｘ２＝ceil（（Ｙave'' ＋１）／ｓ） …式１４
但し、ｉｄｘ１：第１光量倍率インデックス
ｉｄｘ２：第２光量倍率インデックス

ここで光量倍率テーブル１２７ｃについて説明する。図１２は、本発明の表示装置１が備える光量倍率テーブル１２７ｃの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。光量倍率テーブル１２７ｃとは、０〜２５５の２５６段階で示される変換前の輝度平均値Ｙave'及び変換後の輝度平均値Ｙave'' を夫々階級幅ｓにてＮ個の階級に分級し、Ｙave'に係る各階級に対しては、夫々の階級を指示する第１光量倍率インデックスｉｄｘ１を付与し、Ｙave'' に係る各階級に対しては、夫々の階級を指示する第２光量倍率インデックスｉｄｘ２を付与し、双方の夫々の階級をマトリクス状に配置したテーブルである。そして光量倍率テーブル１２７ｃには、双方の夫々の階級の交点となる位置（セル）に、夫々の階級の関係に基づく光量倍率が記録されている。図１２に示す例では、夫々２５６段階の輝度範囲を、階調幅を１６として、１７の階級に分級し、各階級に対して光量倍率インデックスｉｄｘ１，ｉｄｘ２を付与している。なお階級数を示す１７は、２５６の約数ではないため、この例では階調幅が１６ではない階級も存在する。また図１２では、便宜上、各階級に対応する輝度平均値も示している。なお光量倍率テーブル１２７ｃを用いるのではなく、輝度平均値Ｙave'及びＹave'' に対応する光量倍率を所定の計算式により都度計算する様にしても良い。

図１１に示すフローチャートに戻り、表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式１５、式１６、式１７及び式１８により変数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ２１及びＫ２２を計算する（Ｓ５０７）。ステップＳ５０７の計算では、光量テーブル１２７ｃを参照して、輝度平均値Ｙave'及びＹave'' の関係を示す交点の近傍の４点の値を計算する。

Ｋ１１＝ｓ×（ｉｄｘ１−１）−１ …式１５
Ｋ１２＝ｓ×（ｉｄｘ１）−１ …式１６
Ｋ２１＝ｓ×（ｉｄｘ２−１）−１ …式１７
Ｋ２２＝ｓ×（ｉｄｘ２）−１ …式１８

表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式１９、式２０、式２１及び式２２により変数ｔ１１、ｔ１２、ｔ２１及びｔ２２を計算する（Ｓ５０８）。

ｔ１１＝Ｙave'−Ｋ１１ …式１９
ｔ１２＝Ｋ１２−Ｙave' …式２０
ｔ２１＝Ｙave'' −Ｋ２１ …式２１
ｔ２２＝Ｋ２２−Ｙave'' …式２２

表示装置１が備える画像処理部１２では、第１光量倍率インデックスｉｄｘ１及び第２光量倍率インデックスｉｄｘ２にて指示される光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２，ｉｄｘ１）、第１光量倍率インデックスｉｄｘ１及び第２光量倍率インデックスｉｄｘ２＋１にて指示される光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２，ｉｄｘ１＋１）、第１光量倍率インデックスｉｄｘ１＋１及び第２光量倍率インデックスｉｄｘ２にて指示される光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２＋１，ｉｄｘ１）並びに第１光量倍率インデックスｉｄｘ１＋１及び第２光量倍率インデックスｉｄｘ２＋１にて指示される光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２＋１，ｉｄｘ１＋１）を光量倍率テーブル１２７ｃから抽出し（Ｓ５０９）、抽出した光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２，ｉｄｘ１）、光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２，ｉｄｘ１＋１）、光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２＋１，ｉｄｘ１）及び光量倍率Ｍ（ｉｄｘ２＋１，ｉｄｘ１＋１）に用いた下記の式２３及び式２４により変数ｔ１及びｔ２を計算する（Ｓ５１０）。ステップＳ５０８〜Ｓ５１０の計算により、近傍の４点に基づき離散値の線形補間を行う。

ｔ１＝（Ｍ（ｉｄｘ２，ｉｄｘ１）×ｔ１２＋Ｍ（ｉｄｘ２，ｉｄｘ１＋１）×ｔ１１）／ｓ
…式２３
ｔ２＝（Ｍ（ｉｄｘ２＋１，ｉｄｘ１）×ｔ１２＋Ｍ（ｉｄｘ２＋１，ｉｄｘ１＋１）×ｔ１１）／ｓ
…式２４

そして表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式２５により光量倍率MagBL を算出し（Ｓ５１１）、ステップＳ５０４へ進み、算出した光量倍率MagBL を、光量を制御する光量信号として光量信号出力手段１２６から表示部１３へ出力する（Ｓ５０４）。この様にして光量倍率導出処理が実行される。

MagBL ＝（ｔ１×ｔ２２＋ｔ２×ｔ２１）／ｓ …式２５

図１３は、本発明の表示装置１の映像信号変換処理の一例を示すフローチャートである。表示装置１が備える画像処理部１２では、記録手段１２７からＹ値の最小値Ｙmin 及び信号倍率MagSigを抽出し（Ｓ６０１）、輝度最小値Ｙmin 及びMagSig 並びに入力された映像信号の画素のＹ値の入力値Ｙinを用いた下記の式２６により、入力値Ｙinに対応する画素の出力値Ｙout を算出し（Ｓ６０２）、各画素について算出した出力値Ｙout をフレーム単位で表示部１３へ出力する（Ｓ６０３）。

Ｙout ＝（Ｙin−Ｙmin ）×MagSig …式２６

また本発明では、Ｙ値に関する出力値Ｙout だけでなく色成分に係る出力値Ｕ値及びＶ値についても、Ｙ値と同様の変換処理を実行する。即ちＵ値の出力値を示すＵout は、Ｕ値の最小値Ｕmin 及び入力された映像信号の画素のＵ値の入力値Ｕinを用いた下記の式２７にて算出され表示部１３へ出力される。同様にしてＶ値の出力値を示すＶout は、Ｖ値の最小値Ｖmin 及び入力された映像信号の画素のＶ値の入力値Ｖinを用いた下記の式２８にて算出され、映像信号出力手段１２５から表示部１３へ出力される。

Ｕout ＝（Ｕin−Ｕmin ）×MagSig …式２７
Ｖout ＝（Ｖin−Ｖmin ）×MagSig …式２８

図１４は、本発明の表示装置１のシーンチェンジ判定処理の一例を示すフローチャートである。表示装置１が備える画像処理部１２では、新たに受け付けたＹ値の平均値Ｙave(n)及び前回受け付けたＹ値の平均値Ｙave(n-1)、新たに受け付けたＵ値の平均値Ｕave(n)及び前回受け付けたＵ値の平均値Ｕave(n-1)、並びに新たに受け付けたＶ値の平均値Ｖave(n)及び前回受け付けたＶ値の平均値Ｖave(n-1)を記録手段１２７から抽出する（Ｓ７０１）。

表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式２９により、Ｙave(n)及びＹave(n-1)の差の絶対値diffＹ(n) を計算する（Ｓ７０２）。

diffＹ(n) ＝｜Ｙave(n)−Ｙave(n-1)｜ …式２９

表示装置１が備える画像処理部１２では、下記の式３０及び式３１により変数ｕｖ１及びｕｖ２を計算し（Ｓ７０３）、更に下記の式３２により変数ｕｖ１及びｕｖ２の差の絶対値diffＵＶ(n) を計算する（Ｓ７０４）。

ｕｖ１＝Ｕave(n)×Ｖave(n-1) …式３０
ｕｖ２＝Ｕave(n-1)×Ｖave(n) …式３１
diffＵＶ(n) ＝｜ｕｖ１−ｕｖ２｜ …式３２

表示装置１が備える画像処理部１２では、計算した差の絶対値diffＹ(n) が、記録手段１２７に予め記録している輝度閾値thresholdＹより大きいか否かを判定し（Ｓ７０５）、diffＹ(n) が輝度閾値thresholdＹより大きいと判定した場合（Ｓ７０５：ＹＥＳ）、シーンチェンジが有ると判断して、シーンチェンジフラグに「true」を示す数値、例えば「１」を格納し（Ｓ７０６）、処理を終了する。即ち輝度が大きく変化する場合、シーンチェンジが生じていると判断するのである。

ステップＳ７０５にて差の絶対値diffＹ(n) が輝度閾値thresholdＹ以下であると判定した場合（Ｓ７０５：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、計算したdiffＵＶ(n) が、記録手段１２７に予め記録している色度閾値thresholdＵＶより大きいか否かを判定し（Ｓ７０７）、差の絶対値diffＵＶ(n) が色度閾値thresholdＵＶより大きいと判定したとき（Ｓ７０７：ＹＥＳ）、シーンチェンジが有ると判断して、ステップＳ７０６へ進み、シーンチェンジフラグに「true」を示す数値、例えば「１」を格納し（Ｓ７０６）、処理を終了する。即ち色度が大きく変化する場合、シーンチェンジが生じていると判断するのである。

ステップＳ７０７にて差の絶対値diffＵＶ(n) が色度閾値thresholdＵＶ以下であると判定したとき（Ｓ７０７：ＮＯ）、表示装置１が備える画像処理部１２では、シーンチェンジが無いと判断して、シーンチェンジフラグに「false 」を示す数値、例えば「０」を格納し（Ｓ７０８）、処理を終了する。この様にしてシーンチェンジ判定処理が実行される。

前記実施の形態にて記述した各種テーブル及び数式を用いた各種計算方法は、あくまでも一例であり、本願発明は特許請求の範囲に記載した技術的範囲内で、様々な形態に展開することが可能である。例えばテーブルを用いることなく演算処理することも可能であり、数式に用いた各種計算式並びに定数及び変数を異なるものとして定義することも可能である。

本発明の表示装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の表示装置の画像処理全体の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置のフレーム特徴抽出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置の輝度最大値及び最小値算出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置の輝度最大値及び最小値算出処理の一例を概念的に示すヒストグラムである。 本発明の表示装置のＮフレーム平均導出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置の更新処理の一例を概念的に示す説明図である。 本発明の表示装置の光量制御要否判定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置の信号倍率導出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置が備える信号倍率テーブルの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。 本発明の表示装置の光量倍率導出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置が備える光量倍率テーブルの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。 本発明の表示装置の映像信号変換処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の表示装置のシーンチェンジ判定処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 表示装置
１１ 入力部
１２ 画像処理部
１２１ 制御手段
１２２ 映像信号入力手段
１２３ 解析手段
１２４ 変換手段
１２５ 映像信号出力手段
１２６ 光量信号出力手段
１２７ 記録手段
１２７ａ フレームバッファ
１２７ｂ 信号倍率テーブル
１２７ｃ 光量倍率テーブル
１３ 表示部
１３１ 液晶
１３２ 液晶駆動回路
１３３ 光源
１３４ 光量制御回路

Claims (5)

1. 輝度信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示する表示装置を用い、映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト、及び光源から照射する光量の変更を実行する表示方法において、
   入力された映像信号に基づく映像の特性値の変化が、記録している閾値を超えるか否かを複数の特性値について判定することで、映像の変化によるシーンの切り替わりの発生の有無を判定し、
   切り替わり後のシーンの映像に応じて、輝度信号のコントラスト及び光量の変更を実行する
   ことを特徴とする表示方法。
2. 輝度信号及び色成分信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示する表示装置を用い、映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト及び光源から照射する光量の変更を実行する表示方法において、
   輝度信号のコントラストと共に映像信号に含まれる色成分信号の出力範囲を変更することを特徴とする表示方法。
3. 輝度信号及び色成分信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示し、しかも映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト、及び光源から照射する光量の変更を実行する表示装置において、
   入力された映像信号に基づく映像の特性値の変化が、記録している閾値を超えるか否かを複数の特性値について判定することで、映像の変化によるシーンの切り替わりの発生の有無を判定する手段と、
   切り替わり後のシーンの映像に応じて、輝度信号のコントラスト及び光量の変更を実行する判定手段と
   を備えることを特徴とする表示装置。
4. 前記判定手段は、連続したフレームにて構成される映像の特徴値の変化を、輝度信号にて示される各画素の輝度値の平均値のフレーム間の変化、色成分信号にて示される各画素の色成分の大きさの平均値のフレーム間の変化、及び輝度信号にて示される各画素の輝度値の範囲のフレーム間の変化の中の少なくとも一つを含む複数の数値の変化について判定する様に構成してあることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 輝度信号及び色成分信号を含む映像信号に基づいて駆動する透過型の光変調素子に対し、光源からの光を照射することで映像を表示し、しかも映像の変化に応じて、映像信号に含まれる輝度信号のコントラスト及び光源から照射する光量の変更を実行する表示装置において、
   輝度信号のコントラストと共に映像信号に含まれる色成分信号の出力範囲を変更する手段を備えることを特徴とする表示装置。

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