JP2012095127A - 映像表示装置およびバックライト制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視聴映像においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制することができること。
【解決手段】フラット化要否判別部が、入力映像についてフラット化が必要であるか否かを判別し、フラット化部が、フラット化を要する入力映像である場合にはバックライトの全体制御であるフラット化を行い、フラット化を不要とする入力映像である場合にはバックライトの局所制御を行うように映像表示装置およびバックライト制御装置を構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、映像表示装置およびバックライト制御装置に関し、特に、階調表現においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制することができる映像表示装置およびバックライト制御装置に関する。

従来、液晶パネルなどの液晶表示部を備え、かかる液晶表示部に併設されたバックライトを制御することによって映像の輝度を調整し、視聴者へ良質な視聴映像を提供する映像表示装置が知られている。

また、かかる映像表示装置におけるバックライト制御手法には、バックライトを複数の光源によって構成したうえで、かかる光源ごとに光量を調整する「局所制御」手法や、すべての光源の光量を等量とする「全体制御」手法などが知られている。

なお、液晶表示部は、かかる液晶表示部を構成するＲＧＢ画素ごとに、バックライト光を部分的に遮蔽あるいは透過させることによって階調表現を行う。したがって、視聴映像の輝度は、かかるＲＧＢ画素ごとの透過光量によって定まる。

そして、かかるＲＧＢ画素ごとの透過光量は、映像信号の増幅量によって調整することができる。ここで、かかる映像信号の増幅量は、ＲＧＢ画素位置におけるバックライトの光量に反比例するように制御される。

また、近年では、映像表示装置の近傍に配置した照度センサによって照度変化を検出し、かかる近傍の照度変化に応じて「局所制御」あるいは「全体制御」を併用しつつバックライトの光量を制御する映像表示装置も登場してきている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９−２０４８２５号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術を用いた場合、バックライトの光量はあくまでも映像表示装置の近傍の照度変化に応じて制御されるため、入力された映像信号自体に視聴映像の品質を低下させる要因が含まれている場合には、良質な視聴映像の表示を行うことができないという問題があった。

ここで、かかる要因が含まれている例としては、入力映像に一定量の輝度値の低い領域と局所的な輝度値の高い領域とがそれぞれ含まれ、かつ、双方の領域の輝度差が大きい場合などが挙げられる。かかる場合、液晶表示部は、階調表現において階段状のエッジ（以下、「ムラ」と記載する）を生じやすい。

これは、バックライトの光量が、電圧の印加によって連続した量で調整可能であるにも関わらず、ＲＧＢ画素の透過光量は、割り当てられた有限ビットの範囲内でのみ調整可能である点に起因している。

すなわち、バックライトの光量は、輝度差が大きい場合であってもかかる輝度差を連続した量で滑らかに表現することができるが、かかるバックライトの光量に反比例するように調整されるＲＧＢ画素の透過光量は、有限ビットでは滑らかに表現しきれないためである。

なお、かかる問題は、ＲＧＢ画素の透過光量を、より拡張した有限ビットへ割り当てることで対処できるが、構成部品の大型化や高コスト化などを招くため、好ましくない。

これらのことから、階調表現においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制することができる映像表示装置をいかにして実現するかが大きな課題となっている。なお、かかる課題は、映像表示装置とは独立してバックライト制御を行うバックライト制御装置についても同様に発生する課題である。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであって、階調表現においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制することができる映像表示装置およびバックライト制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、液晶表示部および複数のバックライト光源を有する映像表示装置であって、入力映像に基づき、当該入力映像が、すべての前記バックライト光源の発光量を等量とするフラット化を要する映像であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記入力映像が前記フラット化を要する映像であると判別された場合に、当該入力映像に基づいて前記フラット化用のフラット化発光量を決定し、当該フラット化発光量を用いて前記フラット化を行うフラット化手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、映像表示装置が有する複数のバックライト光源の発光量を制御するバックライト制御装置であって、入力映像に基づき、当該入力映像が、すべての前記バックライト光源の発光量を等量とするフラット化を要する映像であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって前記入力映像が前記フラット化を要する映像であると判別された場合に、当該入力映像に基づいて前記フラット化用のフラット化発光量を決定し、当該フラット化発光量を用いて前記フラット化を行うフラット化手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、入力映像に基づき、かかる入力映像が、すべてのバックライト光源の発光量を等量とするフラット化を要する映像であるか否かを判別し、入力映像がフラット化を要する映像であると判別された場合に、かかる入力映像に基づいてフラット化用のフラット化発光量を決定し、かかるフラット化発光量を用いてフラット化を行うこととしたので、階調表現においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係るバックライト制御手法の概要を示す図である。 図２は、映像表示装置の構成を示すブロック図である。 図３は、フラット化を要すると判別される入力映像の例を示す図である。 図４は、フラット化要否判別部におけるフラット化要否判別処理を説明するための図である。 図５は、フラット化要否判別部における分布の重心の定め方について説明するための図である。 図６は、入力映像を複数の領域に区画する変形例を説明するための図である。 図７は、下限閾値および上限閾値を定める変形例を説明するための図である。 図８は、フラット化部におけるフラット化用の発光量決定処理を説明するための図である。 図９は、映像表示装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下に、添付図面を参照して、本発明に係るバックライト制御手法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係るバックライト制御手法の概要について図１を用いて説明した後に、本発明に係るバックライト制御手法を適用した映像表示装置およびバックライト制御装置についての実施例を図２〜図９を用いて説明することとする。

また、以下では、映像表示装置が、表示部品として透過型液晶パネルを、バックライト光源として複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を、それぞれ有している場合について説明する。また、以下では、一般に液晶ディスプレイを示す「ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）」という用語を用いるが、以下の説明では、「ＲＧＢ画素」を示す用語として用いる場合がある。そして、かかる「ＲＧＢ画素」の透過光量は、割り当てられた有限ビットの範囲内でのみ調整可能であるものとする。

まず、本発明に係るバックライト制御手法の概要について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係るバックライト制御手法の概要を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、液晶表示部およびバックライトの概略について、同図の（Ｂ）には、従来のバックライト制御手法について、同図の（Ｃ）には、本発明に係るバックライト制御手法について、それぞれ示している。

図１の（Ａ）に示したように、液晶表示部は、構成部品としてＲＧＢ画素「ＬＣＤ」を有している。そして、図示しないが、かかる「ＬＣＤ」は、液晶表示部全体にわたって格子状に配列されている。

なお、正確には、「ＬＣＤ」は、赤、緑、青にそれぞれ対応するサブ画素からなっており、透過光量はかかるサブ画素ごとに調整されるが、以下では、「ＬＣＤ」ごとに透過光量が調整されるものとして説明を行う。

また、同図の（Ａ）に示したように、液晶表示部の端部には、いわゆるエッジライト方式で複数のバックライト光源「ＬＥＤ」が配置される（同図の（Ａ）の「○」印を参照）。なお、かかる「ＬＥＤ」は、光源ごとに発光量を調整することができ、かかる個別の「ＬＥＤ」の発光量と導光板（図示せず）などを組み合わせることによって、所定の「ＬＣＤ」位置におけるバックライト光量を制御することができる。

ここで、同図の（Ａ）に示したように、かかる液晶表示部およびバックライトを有する映像表示装置に対して、入力映像１が入力されたものとする。なお、入力映像１は、輝度値の低い一定量の暗領域Ｓの中に、部分的に輝度値の高い明領域Ｌを含んだ映像であり、双方の領域には所定量の輝度差があるものとする。

かかる場合、従来のバックライト制御手法では、上述した「局所制御」手法によってバックライト制御を行っていた。具体的には、同図の（Ｂ）に示したように、ＰＱ軸（同図の（Ａ）参照）上に存在する各「ＬＣＤ」位置におけるバックライト光量を、上向きの放物線状となるように、「ＬＥＤ」ごとに個別に調整していた（図中の「ＬＥＤ」で示される放物線参照）。

また、これにともなって、ＰＱ軸上の各「ＬＣＤ」の透過光量は、下向きの放物線（同図の（Ｂ）の破線の放物線参照）状となるように（すなわち、各「ＬＣＤ」位置におけるバックライト光量と反比例するように）調整されていた。

しかしながら、かかる透過光量は、上述のように有限ビットでしか表現できないため、所定量の輝度差がある場合には、滑らかな放物線状ではなく、階段状に調整される結果となっていた（同図の（Ｂ）の「ＬＣＤ」で示される実線参照）。そして、かかる階段状の調整結果は、視聴映像においては「ムラ」としてあらわれていた。

そこで、本発明に係るバックライト制御手法では、入力映像１に応じて「全体制御」手法あるいは「局所制御」手法を使い分けることとした。すなわち、すべての入力映像１について「ＬＥＤ」ごとに個別に発光量を調整するのではなく、入力映像１によっては、すべての「ＬＥＤ」の発光量を等量とする「フラット化」を行うこととした。

具体的には、同図の（Ｃ）に示したように、入力映像１について、「フラット化」の要否を判別することとした（同図の（Ｃ−１）参照）。ここで、かかる判別は、入力映像１の輝度値の分布に基づいて行われる。かかる点の詳細については、図４および図５を用いて後述する。また、「フラット化」を要する入力映像１の具体例については図３を用いて後述する。

そして、「フラット化」を要すると判別された入力映像１についてのみ「フラット化」を行う（同図の（Ｃ−２）参照）。このとき、「フラット化」に際して、すべての「ＬＥＤ」に対して適用される発光量は、入力映像１に基づいて算出した「局所制御」における「ＬＥＤ」ごとの発光量に基づいて決定される。かかる点の詳細については、図８を用いて後述する。

このような手順で「フラット化」を行うことにより、同図の（Ｃ）に示したように、ＰＱ軸（同図の（Ａ）参照）上に存在する各「ＬＣＤ」位置におけるバックライト光量は、直線状に調整される（図中の「ＬＥＤ」で示される直線参照）。

また、これにともなって、ＰＱ軸上に存在する各「ＬＣＤ」の透過光量は、かかる各「ＬＣＤ」位置におけるバックライト光量が一定であれば、階段状ではなく直線状に調整されることとなる（図中の「ＬＣＤ」で示される直線参照）。すなわち、視聴映像における「ムラ」の発生を抑制することができる。

このように、本発明に係るバックライト制御手法では、入力映像１について「フラット化」の要否を判別することとしたうえで、「フラット化」を要する入力映像１に対してのみ「フラット化」を行うこととした。これにより、階調表現においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制することができる。

また、「フラット化」を要する入力映像１に対してのみ「フラット化」を行うので、「フラット化」、すなわち「全体制御」による消費電力のロスを抑えることができる。なお、かかる省電力に関する考慮は、「フラット化」に用いる発光量に対して反映させてもよい。かかる点については、図８を用いた説明の際に後述する。

以下では、図１を用いて説明したバックライト制御手法を適用した映像表示装置およびバックライト制御装置についての実施例を詳細に説明する。

図２は、本実施例に係る映像表示装置１０の構成を示すブロック図である。なお、同図では、映像表示装置１０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

同図に示すように、映像表示装置１０は、映像入力部１１と、映像表示部１２と、制御部１３と、記憶部１４とを備えている。また、映像表示部１２は、バックライト１２ａと、液晶パネル１２ｂとをさらに備えている。

また、制御部１３は、ＬＥＤ発光量算出部１３ａと、フラット化要否判別部１３ｂと、フラット化部１３ｃと、ＰＷＭ部１３ｄと、信号増幅部１３ｅとをさらに備えている。なお、フラット化要否判別部１３ｂは、ヒストグラム算出部１３ｂａと、閾値比較部１３ｂｂとをさらに備えている。そして、記憶部１４は、閾値情報１４ａと、係数情報１４ｂとを記憶する。

映像入力部１１は、映像信号を受信して、ＬＥＤ発光量算出部１３ａ、ヒストグラム算出部１３ｂａおよび信号増幅部１３ｅに対して通知する入力デバイスであり、特に構成を限定されない。したがって、受信する信号の種類を限定するものでもなく、たとえば、ＲＧＢ信号を入力することとしてもよいし、色差信号を入力することとしてもよい。なお、本実施例では、映像信号としてＲＧＢ信号が入力されるものとする。

映像表示部１２は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスに対応する。バックライト１２ａは、図１に示したＬＥＤに対応するデバイスであり、ＰＷＭ部１３ｄからの制御信号に基づいてＬＥＤを発光させる。液晶パネル１２ｂは、図１に示したＬＣＤを配した液晶表示部に対応するデバイスであり、信号増幅部１３ｅによって増幅された映像信号に基づき、ＬＣＤごとの透過光量を制御して階調表現を行う。

制御部１３は、映像入力部１１を介して受信した映像信号に基づいて入力映像のフラット化要否判別、フラット化あるいは信号増幅といった処理を行う処理部である。ＬＥＤ発光量算出部１３ａは、入力した映像信号を解析して、いわゆる「局所制御」におけるＬＥＤごとの発光量を算出する処理を行う処理部である。

フラット化要否判別部１３ｂは、映像入力部１１を介して受信した映像信号に基づき、入力映像がフラット化を要する映像であるか否かを判別する処理を行う処理部である。

ヒストグラム算出部１３ｂａは、映像信号に基づいて輝度値のヒストグラムを算出する処理を行う処理部である。また、ヒストグラム算出部１３ｂａは、算出したヒストグラムを閾値比較部１３ｂｂに対して通知する処理を併せて行う。

閾値比較部１３ｂｂは、ヒストグラム算出部１３ｂａから通知されたヒストグラムと、記憶部１４の閾値情報１４ａに含まれる所定の閾値とを比較することによって入力映像のフラット化要否を判別する処理を行う処理部である。また、閾値比較部１３ｂｂは、判別結果をフラット化部１３ｃに対して通知する処理を併せて行う。

ここで、フラット化要否判別部１３ｂが行うフラット化要否判別処理の詳細について、図３から図４を用いて説明する。まず、フラット化を要すると判別される入力映像１の例について図３を用いて、次に、フラット化要否判別処理について図４を用いて、それぞれ説明することとする。

まず、図３は、フラット化を要すると判別される入力映像１の例を示す図である。たとえば、同図の（Ａ）に示したように、フラット化要否判別部１３ｂは、輝度値の低い一定量の暗領域Ｓの中に、部分的な輝度値の高い明領域Ｌを含み、かかる双方の領域に所定量の輝度差があるような入力映像１を、フラット化を要すると判別する。

また、同図の（Ｂ）に示したように、フラット化要否判別部１３ｂは、映像表示領域の左右に黒枠（すなわち、輝度値がきわめて低い）があるような入力映像１を、フラット化を要すると判別する。なお、かかる例は、アスペクト比が１６：９の画面上に同比４：３の映像を表示した場合などにあらわれうる。

また、同図の（Ｃ）に示したように、フラット化要否判別部１３ｂは、映像表示領域の上下に黒枠（同上）があるような入力映像１を、フラット化を要すると判別する。なお、かかる例は、シネマスコープ（登録商標）サイズの映像を表示した場合などにあらわれうる。

このように、階調表現において「ムラ」を生じやすい、輝度値の低い所定量の領域に対して輝度値の高い領域が局所的に存在するような入力映像１を、フラット化を要すると判別することによって、かかる「ムラ」の発生を抑制するという効果を得ることができる。また、フラット化を要する入力映像１のみを選定することで、フラット化による電力ロスを抑えることができる。

次に、図４は、フラット化要否判別部１３ｂにおけるフラット化要否判別処理を説明するための図である。なお、図４では、既に図３の（Ａ）において示した入力映像１を例に挙げて説明を行う。

また、図４では、輝度値ごとの度数分布をあらわすヒストグラムを示すこととし、説明の便宜上、かかるヒストグラムを、輝度の閾値および度数の閾値を用いて、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の４領域に区画するものとする。

なお、同図の（Ａ）には、入力映像１についてフラット化を要すると判別される場合を、同図の（Ｂ）には、入力映像１についてフラット化は不要であると判別される場合を、それぞれ示している。

同図の（Ａ）に示したように、フラット化要否判別部１３ｂは、映像入力部１１を介して入力映像１の映像信号を受信した場合、かかる映像信号に基づいて輝度値のヒストグラムを算出する。

そして、フラット化要否判別部１３ｂは、かかるヒストグラムにおいて、所定の輝度の閾値を下回り、かつ、所定の度数の閾値を上回る（すなわち、領域（ａ）に）輝度値が存在するか否かに基づいてフラット化の要否を判別する。そして、かかる輝度値が存在した場合に、かかる輝度値とは異なる輝度値の分布が所定の距離を隔てて存在したならば、入力映像１がフラット化を要する映像であると判別する。

したがって、同図の（Ａ）に示すように、暗領域Ｓの輝度値の度数が領域（ａ）に達し、領域（ｄ）に明領域Ｌの輝度値が存在した場合に、かかる暗領域Ｓの輝度値と明領域Ｌの輝度値との差分値である距離Ｄが所定の距離の閾値以上であれば（図中の「距離の閾値≦距離Ｄ」参照）、入力映像１は、フラット化を要する映像であると判別される。

一方、同図の（Ｂ）に示すように、暗領域Ｓの輝度値の度数が領域（ａ）に達するものの、領域（ｃ）に存在する明領域Ｌの輝度値との差分値である距離Ｄが所定の距離の閾値を下回るならば（図中の「距離の閾値＞距離Ｄ」参照）、入力映像１は、フラット化を不要とする映像であると判別される。

なお、所定の、輝度の閾値、度数の閾値および距離の閾値は、記憶部１４の閾値情報１４ａへあらかじめ格納しておくことができる。また、かかる各所定の閾値は、装置の運用に沿って適宜変更可能であるものとする。

ところで、図４を用いた説明では、２値間の距離Ｄを参照する単純な例について説明したが、暗領域Ｓあるいは明領域Ｌの輝度値の分布が一定量の母集団を形成している場合、かかる分布の重心を定めて、かかる重心位置を距離Ｄの一端とすることが好ましい。

そこで、かかる場合について、図５を用いて説明する。図５は、フラット化要否判別部１３ｂにおける分布の重心の定め方について説明するための図である。なお、図５では、既に図３の（Ｂ）において示した入力映像１を例に挙げて説明を行う。

また、図５においても、図４と同様に輝度値ごとの度数分布をあらわすヒストグラムを示すこととし、輝度の閾値および度数の閾値を用いて、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の４領域に区画するものとする。

また、図５の（Ａ）には、明領域（映像表示領域）の輝度値の分布が一定量の母集団を形成している場合を、同図の（Ｂ）には、かかる場合の明領域の分布の重心の定め方を、それぞれ示している。

同図の（Ａ）に示したように、入力映像１について、暗領域（黒枠部分）の輝度値の度数が領域（ａ）に達し、領域（ｃ）から領域（ｄ）にかけて一定量の母集団を形成する、明領域（映像表示領域）の輝度値の分布（図中の破線の閉曲線５１に囲まれた部分を参照）が得られたものとする。

ここで、距離Ｄを求めるにあたっては、分布の重心Ｘを定める必要がある。そこで、フラット化要否判別部１３ｂは、同図の（Ｂ）に示したような手法を用いて、かかる分布の重心Ｘを定めることができる。

たとえば、同図の（Ｂ−ａ）に示したように、領域（ｄ）にのみ存在する輝度値の分布を母集団ｐ１としたうえで、かかる母集団ｐ１の輝度値の平均値を分布の重心Ｘとすることができる。あるいは、領域（ｃ）から領域（ｄ）にかけて存在する輝度値の分布を母集団ｐ２としたうえで、かかる母集団ｐ２の輝度値の平均値を分布の重心Ｘとしてもよい。

また、同図の（Ｂ−ｂ）に示したように、上述した母集団ｐ１あるいは母集団ｐ２において、所定の偏差値にあたる輝度値を分布の重心Ｘとすることができる。あるいは、暗領域（黒枠部分）の輝度値を含む母集団ｐ３（すなわち、入力映像１全体）の所定の偏差値にあたる輝度値を分布の重心Ｘとしてもよい。

ところで、これまでは、入力映像１全体を１つの領域とみなして、かかる１領域の輝度値のヒストグラムを算出する場合について説明したが、入力映像１を複数の領域に区画したうえで、かかる区画領域ごとにヒストグラムを算出してもよい。

そこで、かかる変形例について、図６を用いて説明する。図６は、入力映像１を複数の領域に区画する変形例を説明するための図である。なお、同図では、入力映像１を区画領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）の４つに区画した場合を示している。

同図に示したように、入力映像１を４つの区画領域に区画した場合、フラット化要否判別部１３ｂは、かかる区画領域のそれぞれについて輝度値のヒストグラムを算出することができる。

そして、フラット化要否判別部１３ｂは、既に図４で示したのと同様に、かかるヒストグラムのそれぞれにおいて、所定の輝度の閾値を下回り、かつ、所定の度数の閾値を上回る（すなわち、領域（ａ）に）輝度値が存在するか否かを判定する。

そして、フラット化要否判別部１３ｂは、かかる輝度値の存在が得られた場合に、やはり図４で示したのと同様に、かかる輝度値とは異なる輝度値の分布が所定の距離を隔てて存在したならば、入力映像１がフラット化を要する映像であると判別する。

したがって、たとえば、同図の閉曲線６４に囲まれた部分に示したように、区画領域（Ｄ）について、領域（ａ）に達する輝度値の分布が得られた場合、フラット化要否判別部１３ｂは、かかる輝度値と、区画領域（Ａ）〜（Ｃ）における輝度値の分布（同図の閉曲線６１〜６３に囲まれた部分参照）のいずれかとが所定の距離を隔てているならば、入力映像１がフラット化を要する映像であると判別する。

ここで、かかる所定の距離を隔てているか否かは、領域（ａ）に達する輝度値の分布が存在する区画領域についてのみ判定することとしてもよい。すなわち、同図に示した場合では、区画領域（Ｄ）のみにおいて所定の距離を隔てた輝度値の分布が存在するか否かを判定してもよい。

また、これまでは、フラット化要否判別部１３ｂが用いる所定の輝度の閾値および度数の閾値が上限閾値である場合について説明してきたが、かかる各閾値の下限閾値および上限閾値を定めることとしてもよい。

そこで、かかる変形例について、図７を用いて説明する。図７は、下限閾値および上限閾値を定める変形例を説明するための図である。なお、同図の（Ａ）には、輝度の上下限閾値を定める場合について、同図の（Ｂ）には、暗輝度および明輝度それぞれの上下限閾値を定める場合について、同図の（Ｃ）には、度数の上下限閾値を定める場合について、それぞれ示している。

同図の（Ａ）に示したように、輝度の閾値については、下限閾値および上限閾値を定めることとしたうえで、かかる上下限閾値と度数の閾値との組み合わせにより生ずる領域（ａ）にまで達する輝度値をフラット化要否の判別材料とすることができる。

なお、下限閾値を下回る輝度値については、無条件にフラット化を行うこととしてもよいし、省電力化を優先して無条件に局所制御を行うこととしてもよい。

また、同図の（Ｂ）に示したように、暗領域だけではなく、明領域についても上下限閾値を定めることができる。すなわち、暗領域については、暗輝度の下限および上限閾値を、明領域については、明輝度の下限および上限閾値を、それぞれ定めることとすればよい。

かかる場合、同図の（Ｂ）に示したように、暗輝度の上限閾値および明輝度の下限閾値によって、暗領域および明領域間の距離Ｄが自動的に定まることとなる。したがって、所定の距離の閾値を設定しておく必要がない。

また、同図の（Ｃ）に示したように、度数についても上下限閾値を定めることができる。かかる場合、領域（ａ）を超えて領域（ｅ）にまで達する輝度値が存在するならば、その他の輝度値は存在しない（すなわち、入力映像全体がほぼ暗色のみ）とみなすことができるので、無条件にフラット化が不要であると判別することができる。

図２の説明に戻り、フラット化部１３ｃについて説明する。フラット化部１３ｃは、フラット化要否判別部１３ｂにおいてフラット化が必要であると判別された入力映像に対して、フラット化を施す処理を行う処理部である。

なお、フラット化部１３ｃは、かかるフラット化についてすべてのＬＥＤに対して適用するフラット化用の発光量を、ＬＥＤ発光量算出部１３ａが算出した「局所制御」用の発光量と、記憶部１４の係数情報１４ｂとに基づいて決定する。

また、フラット化部１３ｃは、決定したフラット化用の発光量を、ＰＷＭ部１３ｄあるいは信号増幅部１３ｅに対して通知する処理を併せて行う。

なお、フラット化部１３ｃは、フラット化要否判別部１３ｂにおいてフラット化が不要であると判別された入力映像については、フラット化用の発光量の決定を行わずに、ＬＥＤ発光量算出部１３ａが算出した「局所制御」用の発光量を、ＰＷＭ部１３ｄあるいは信号増幅部１３ｅに対してパススルーする。

ここで、フラット化部１３ｃにおけるフラット化用の発光量決定処理について、図８を用いて説明する。図８は、フラット化部１３ｃにおけるフラット化用の発光量決定処理を説明するための図である。なお、同図では、バックライトが７個のＬＥＤによって構成されており、各ＬＥＤにはそれぞれ１〜７のＬＥＤ番号が付与されている場合を例に挙げている。また、各ＬＥＤの発光量は、「×」印によって示すものとする。

また、同図の（Ａ）には、ＬＥＤ発光量算出部１３ａにおいて算出された「局所制御」用のＬＥＤごとの発光量を、同図の（Ｂ）には、かかる「局所制御」用の発光量の最大値に基づく例を、同図の（Ｃ）には、同様に平均値に基づく例を、それぞれ示している。

同図の（Ａ）に示したように、ＬＥＤ発光量算出部１３ａにおいて「局所制御」用のＬＥＤごとの発光量がそれぞれ算出され、かかる発光量のうちの最大値が、ＬＥＤ番号「３」および「５」のＬＥＤの発光量であったものとする（図中の「ｍａｘ」で示される破線を参照）。また、平均値は、図中の「ａｖｅ」で示される破線上の値であるものとする。

かかる場合、同図の（Ｂ）に示したように、フラット化部１３ｃは、上記した最大値に基づいてフラット化用の発光量を決定することができる。具体的には、同図の（Ｂ−ａ）に示したように、すべてのＬＥＤの発光量を、ＬＥＤ番号「３」および「５」の発光量に揃える。

なお、このように最大値に基づいてフラット化用の発光量を決定する場合、階調表現において色とびを起こしにくいというメリットを得ることができるが、省電力化の点においては、電力ロスが大きいというデメリットもある。

そこで、同図の（Ｂ−ｂ）に示したように、最大値に対して所定の係数を乗じた値をフラット化用の発光量としてもよい（図中の「ｍａｘ＊係数」で示される直線を参照）。かかる場合、色とびを起こしにくいというメリットに加えて、電力ロスを低減できるという効果を得ることができる。

なお、所定の係数は、記憶部１４の係数情報１４ｂへあらかじめ格納しておくことができる。また、かかる所定の係数は、装置の運用に沿って適宜変更可能であるものとする。

また、同図の（Ｃ）に示したように、フラット化部１３ｃは、上記した平均値に基づいてフラット化用の発光量を決定することができる。具体的には、同図の（Ｃ）に示したように、すべてのＬＥＤの発光量を、図中の「ａｖｅ」で示した直線上の発光量に揃える。

なお、このように平均値に基づいてフラット化用の発光量を決定する場合、省電力化の点において、電力ロスが小さいというメリットを得ることができる。また、最大値の場合と比較して発光量は小さいものの、かかる差分は信号増幅部１３ｅにおける映像信号の増幅によって補うことができるため、視聴映像全体の輝度を著しく下げることもない。

図２の説明に戻り、ＰＷＭ部１３ｄについて説明する。ＰＷＭ部１３ｄは、フラット化部１３ｃから通知されたフラット化用あるいは局所制御用の発光量に基づき、バックライト１２ａをいわゆるパルス幅変調（Pulse Width Modulation）方式によって調光する処理を行う処理部である。

信号増幅部１３ｅは、フラット化部１３ｃから通知されたフラット化用あるいは局所制御用の発光量に基づき、かかる発光量に反比例するように、映像入力部１１から通知された映像信号を増幅する処理を行う処理部である。また、信号増幅部１３ｅは、増幅した映像信号を液晶パネル１２ｂに対して通知する処理を併せて行う。

記憶部１４は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリ、レジスタといった記憶デバイスで構成される記憶部であり、閾値情報１４ａと、係数情報１４ｂとを記憶する。

なお、閾値情報１４ａおよび係数情報１４ｂは、映像表示装置１０の運用前の検証試験などを経て、あらかじめ設定値が格納されている。かかる設定値については、運用に沿って適宜変更することとしてもよい。また、設定や変更などの方法についても特に限定する必要はなく、ハードウェアによることとしてもよいし、ソフトウェアによることとしてもよい。

閾値情報１４ａは、フラット化要否判別部１３ｂにおいて入力映像のフラット化要否の判別に用いられる閾値に関する情報であり、フラット化要否判別部１３ｂの閾値比較部１３ｂｂによって参照される。なお、閾値情報１４ａは、上述した輝度の閾値、度数の閾値および距離の閾値を含む（図４参照）。

係数情報１４ｂは、フラット化部１３ｃがフラット化用の発光量を決定する際に用いる係数に関する情報である。

なお、図２では、映像表示装置１０について説明したが、同図の破線の閉曲線２０で囲まれた部分の構成要素を用いて、映像表示装置１０とは独立してバックライトのみを制御するバックライト制御装置２０を構成することとしてもよい。

次に、映像表示装置１０が実行する処理手順について図９を用いて説明する。図９は、映像表示装置１０が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図９に示したように、まず、ＬＥＤ発光量算出部１３ａが、「局所制御」におけるＬＥＤごとの発光量を算出する（ステップＳ１０１）。

つづいて、フラット化要否判別部１３ｂのヒストグラム算出部１３ｂａが、入力映像について輝度値のヒストグラムを算出する（ステップＳ１０２）。そして、フラット化要否判別部１３ｂの閾値比較部１３ｂｂが、かかるヒストグラムにおける輝度値の分布と閾値情報１４ａの各閾値とを比較する（ステップＳ１０３）。

そして、フラット化要否判別部１３ｂは、かかる比較結果に基づき、入力映像に対してフラット化が必要であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、入力映像に対してフラット化が必要であると判定された場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、フラット化部１３ｃは、ステップＳ１０１にて算出されたＬＥＤごとの発光量に基づいてフラット化用のフラット化発光量を決定する（ステップＳ１０５）。

そして、フラット化部１３ｃは、かかるフラット化発光量に基づいてバックライトの「全体制御」、すなわちフラット化を行う（ステップＳ１０６）。一方、ステップＳ１０４の判定条件を満たさなかった場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、フラット化部１３ｃは、ステップＳ１０１にて算出されたＬＥＤごとの発光量に基づいてバックライトの「局所制御」を行う（ステップＳ１０７）。

つづいて、映像表示装置１０は、ＰＷＭ部１３ｄによるパルス幅変調処理および信号増幅部１３ｅによる信号増幅処理を経たうえで映像表示部１２に対して映像を表示し（ステップＳ１０８）、処理を終了する。

なお、バックライト制御装置２０として構成する場合には、ステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理手順を実行すればよい。

上述してきたように、本実施例では、フラット化要否判別部が、入力映像についてフラット化が必要であるか否かを判別し、フラット化部が、フラット化を要する入力映像である場合にはバックライトの全体制御であるフラット化を行い、フラット化を不要とする入力映像である場合にはバックライトの局所制御を行うように映像表示装置およびバックライト制御装置を構成した。したがって、階調表現においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制することができる。

以上のように、本発明に係る映像表示装置およびバックライト制御装置は、階調表現においてムラを生じやすい映像信号が入力された場合であっても、ムラの発生を抑制したい場合に有用であり、特に、運転者を支援する情報などを良質な映像で提供する必要性の高い車載用の映像表示装置およびバックライト制御装置への適用に適している。

１０ 映像表示装置
１１ 映像入力部
１２ 映像表示部
１２ａ バックライト
１２ｂ 液晶パネル
１３ 制御部
１３ａ ＬＥＤ発光量算出部
１３ｂ フラット化要否判別部
１３ｂａ ヒストグラム算出部
１３ｂｂ 閾値比較部
１３ｃ フラット化部
１３ｄ ＰＷＭ部
１３ｅ 信号増幅部
１４ 記憶部
１４ａ 閾値情報
１４ｂ 係数情報
２０ バックライト制御装置
Ｌ 明領域
Ｓ 暗領域

Claims (8)

1. 液晶表示部および複数のバックライト光源を有する映像表示装置であって、
   入力映像に基づき、当該入力映像が、すべての前記バックライト光源の発光量を等量とするフラット化を要する映像であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって前記入力映像が前記フラット化を要する映像であると判別された場合に、当該入力映像に基づいて前記フラット化用のフラット化発光量を決定し、当該フラット化発光量を用いて前記フラット化を行うフラット化手段と
   を備えたことを特徴とする映像表示装置。
2. 前記判別手段は、
   前記入力映像において、輝度値の低い所定量の映像領域に対して輝度値の高い映像領域が局所的に存在する場合に、当該入力映像が前記フラット化を要する映像であると判別することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記判別手段は、
   前記入力映像の輝度値ごとの度数を示すヒストグラムを算出したうえで、当該ヒストグラムにおいて所定の輝度の閾値を下回り、かつ、所定の度数の閾値を上回る前記輝度値である暗領域輝度値が存在するか否かに基づき、当該入力映像が、前記フラット化を要する映像であるか否かを判別することを特徴とする請求項１または２に記載の映像表示装置。
4. 前記判別手段は、
   前記暗領域輝度値が存在した場合に、前記暗領域輝度値以外の前記輝度値の分布が存在し、かつ、前記暗領域輝度値と前記分布の重心位置に対応する前記輝度値との差分値が所定の差分の閾値以上であるならば、当該入力映像が前記フラット化を要する映像であると判別することを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
5. 前記判別手段は、
   前記入力映像を複数の区画領域に区画したうえで算出した前記区画領域ごとの前記ヒストグラムに基づき、当該入力映像が前記フラット化を要する映像であるか否かを判別することを特徴とする請求項３または４に記載の映像表示装置。
6. 前記フラット化手段は、
   前記入力映像に基づいて算出した前記バックライト光源ごとの発光量の最大値に対して所定の係数を乗じた値を前記フラット化発光量とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の映像表示装置。
7. 前記フラット化手段は、
   前記入力映像に基づいて算出した前記バックライト光源ごとの発光量の平均値を前記フラット化発光量とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の映像表示装置。
8. 映像表示装置が有する複数のバックライト光源の発光量を制御するバックライト制御装置であって、
   入力映像に基づき、当該入力映像が、すべての前記バックライト光源の発光量を等量とするフラット化を要する映像であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって前記入力映像が前記フラット化を要する映像であると判別された場合に、当該入力映像に基づいて前記フラット化用のフラット化発光量を決定し、当該フラット化発光量を用いて前記フラット化を行うフラット化手段と
   を備えたことを特徴とするバックライト制御装置。

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