JP2018156813A - バックライト制御装置、映像表示装置及びバックライト制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示装置など、バックライトを備えた映像表示装置で、バックライトの領域を区切って、部分的に発光量を制御することにより、明るさの不連続な変化など画質劣化することなく、コントラストの向上と消費電力の低減を行うとともに、明るく輝く部分の描写力を高める。【解決手段】 各領域内の最大輝度と平均輝度と、全体の平均輝度とを算出し、全体の平均輝度によって求めた加重平均係数により、各領域内の最大輝度と平均輝度を加重平均し、各領域の値とする。その値を全領域で平均し、各領域の値から全領域で平均した値を減算する。その値と設定値(Ｇ)と乗算した後、各領域の値を全領域で平均した値から得られた全体のバックライト制御値と加算することで、その領域のバックライト制御値とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、映像表示装置で表示される映像の領域毎にバックライトの明るさを制御するバックライト制御装置、映像表示装置及びバックライト制御方法に関する。

液晶表示装置など、バックライトを備えた映像表示装置では、ローカルディミングと呼ばれる技術が用いられてきた。ローカルディミングとは、コントラストの向上と消費電力の低減とを主な目的とし、映像の領域を区切り部分的にバックライトの発光量を制御する技術である。近年では、車のメーターなどを表示するためにもバックライトを備えた映像表示装置が用いられる。バックライトを備えた映像表示装置では、ローカルディミングを採用する場合が多い。テレビなど自然画像を含む様々な映像コンテンツを表示する装置と、メーターなどのグラフィック画像を表示する装置とでは、効果的なローカルディミングの手法が異なる。グラフィック画像を表示する場合にも適したローカルディミング技術が求められるようになってきている。

例えば、特許文献１によれば、各領域毎に、最大値、最小値、平均値、周波数スペクトラム、特定色の面積、又は分散値などを検出し、全画面で各領域毎と同様の検出を行い、全画面で検出した値に応じて、各領域で光源制御に使用する検出値を決める。

上記のように決められた検出値によって、バックライトの輝度が制御される。入力映像を分析し、それぞれのシーンに応じて、適切に各領域のバックライトを制御することにより、黒浮きや輝度不足の問題を低減することができる。なお、「黒浮き」とは、映像表示機器等における暗い部分が黒で表示されずに灰色に見えることを言う。

特願２０１２−１３７５０９号公報

しかし、特許文献１のようなバックライト制御の技術では、全画面で検出した値に応じて各領域での光源制御をおこなうため、暗い領域の中の局所的に明るい部分までは制御が追随せず、その部分が暗くなるという問題があった。

本発明は上述の問題に鑑みて成されたものであり、暗い領域の中の局所的に明るい部分においても適切な輝度調整ができる。

この発明にかかるバックライト制御装置においては、入力映像信号から特徴量を算出する特徴量算出部と、前記特徴量の画面全体の平均値を算出する全体平均値算出部と、前記特徴量の画面の一部領域の平均値を算出する部分平均値算出部と、前記特徴量の前記画面の一部領域の最大値を検出する部分最大値検出部と、前記画面全体の平均値から加重平均係数を算出する加重平均係数算出部と、前記特徴量の前記画面の一部領域の平均値と前記特徴量の前記画面の一部領域の最大値とを前記加重平均係数によって加重平均する加重平均算出部と、前記加重平均算出部によって算出された加重平均値の画面全体の平均値を算出する平均値算出部と、前記平均値算出部によって算出された平均値と前記加重平均算出部によって算出された加重平均値とを減算処理する減算部と、前記平均値算出部によって算出された平均値から全体制御値を算出する全体制御値算出部と、前記減算部の出力とあらかじめ決めた設定値とを乗算し、前記乗算の結果と前記全体制御値算出部の出力とを加算した値により前記画面の一部領域のバックライトの明るさを制御する部分制御値算出部とを備えるものである。

上記のように、各領域の特徴量の平均値と最大値とを全画面の特徴量で加重平均した値に基づいて各領域のバックライトの明るさを制御するため、暗い領域の中の局所的に明るい部分においても適切な輝度調整ができる。

本発明の実施の形態１に係るバックライト制御装置１３の構成を示すブロック図である。 全体平均輝度が低く、明るい部分が一部の場合の映像例を示すイメージ図である。 各領域の最大輝度と平均輝度とを示す説明図である。 全体平均輝度が低く、映像に一部輝度の高い部分が含まれる例を示すイメージ図である。 各領域の最大輝度と平均輝度とを示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る映像表示装置の構成を示すブロック図である。 映像信号処理部１３の信号処理おける入出力特性を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るバックライト制御装置１３の構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係るバックライト制御装置１３は、映像入力端子１、特徴量算出部２、部分最大値検出部３、部分平均値算出部４、全体平均値算出部５、加重平均係数算出部６、加重平均算出部７、平均値算出部８、減算部９、全体制御値算出部１０、及び部分制御値算出部１１を備える。映像入力端子１は、映像信号を入力する端子である。特徴量算出部２は、映像信号から輝度や明度などの特徴量を算出する。部分最大値検出部３は、有効映像領域の中から一部分の領域の特徴量最大値を検出する。部分平均値算出部４は、部分最大値検出部３と同じ領域の特徴量平均値を算出する。全体平均値算出部５は、有効映像領域全体の特徴量平均値を算出する。加重平均係数算出部６は、全体平均値算出部５から出力された有効映像領域全体の特徴量平均値から加重平均係数を算出する。加重平均算出部７は、部分最大値検出部３から出力された部分特徴量最大値と部分平均値算出部４から出力された部分特徴量平均値とを加重平均係数算出部６から出力された加重平均係数により加重平均する。平均値算出部８は、加重平均算出部７から出力された一部分の領域の部分特徴量最大値と部分特徴量平均値の加重平均値とから有効映像領域全体で平均値を算出する。減算部９は、加重平均算出部７と平均値算出部８から出力された値とを減算処理する。全体制御値算出部１０は、平均値算出部８から出力された値から全体のバックライト制御値を算出する。部分制御値算出部１１は、減算部９から出力した値にあらかじめ決めた値である設定値を乗算し全体制御値算出部１０から出力された値と加算する。部分制御値算出部１１から出力される値は、出力端子１２から出力され、それぞれの領域のバックライトの明るさを制御する。

具体的な映像が入力された場合を例に、それぞれの領域のバックライトの部分制御値が、どのように算出されるかを説明する。図２は、全体平均輝度が低く、明るい部分が画面の一部を占める場合の映像例を示すイメージ図である。図２において、左上に月があり、右にビルがある。ビルの窓は、明るく光っている場合を想定している。簡単のため、背景は一様であるとする。

図３は、各領域の最大輝度ＭＡＸ＊と平均輝度ＡＶＧ＊とを示す説明図である。各領域の最大輝度ＭＡＸ＊は、部分最大値検出部３から出力される。各領域の平均輝度ＡＶＧ＊は、部分平均値算出部４から出力される。なお、「＊」には領域名を記すこととする。領域名とは、ＡからＬまでのアルファベット順の英文字である。領域名のアルファベット順は、図２及び図３における１２個に分割された領域において、左上の領域から右の領域へと進み、次の段の左の領域から右の領域へと進み、また次の段の左の領域から右下の領域まで進む順番とする。図３の各領域に対応する箇所において、各々上側の数字が最大輝度ＭＡＸ＊、下側の数字が平均輝度ＡＶＧ＊である。加重平均係数Ｋは、加重平均係数算出部６から出力される。また、加重平均係数Ｋは、全体平均輝度ＡＬＬＡＶＧが低い時、低くなるように算出され、例えば、式（１）のように算出される。なお、加重平均係数Ｋの最大値は１とし、式（１）の演算により１を超える値になっても１と設定する。また、輝度の値は、例えば８ビット諧調のデジタル値などを０から１００までの値に正規化したとする。

Ｋ＝ＡＬＬＡＶＧ×０．０１＋０．０５ 式（１）

全体平均輝度ＡＬＬＡＶＧは、図２のような画面のときには例えば１０とする。式（１）により、ＡＬＬＡＶＧ＝１０のときの加重平均係数Ｋは０．１５になる。領域Ａは、図２に示される月がある左上の領域である。領域Ｄは、図２に示される右上のビルが一部分ある領域である。領域Ｈは、図２に示される右側のビルがある領域である。領域Ｆは、図２に示される背景の領域である。このとき、領域Ａの加重平均輝度ＫＡＶＡ、領域Ｄの加重平均輝度ＫＡＶＤ、領域Ｆの加重平均輝度ＫＡＶＦ及び領域Ｈの加重平均輝度ＫＡＶＨは、式（２）、式（３）、式（４）、及び式（５）より、７８．７５、６９．５、５及び７１と求められる。

ＫＡＶＡ＝ＡＶＧＡ×Ｋ＋ＭＡＸＡ×（１−Ｋ） 式（２）
ＫＡＶＤ＝ＡＶＧＤ×Ｋ＋ＭＡＸＤ×（１−Ｋ） 式（３）
ＫＡＶＦ＝ＡＶＧＦ×Ｋ＋ＭＡＸＦ×（１−Ｋ） 式（４）
ＫＡＶＨ＝ＡＶＧＨ×Ｋ＋ＭＡＸＨ×（１−Ｋ） 式（５）

図３の各領域の最大輝度ＭＡＸ＊と平均輝度ＡＶＧ＊とから分かる通り、領域Ａと同じ加重平均輝度ＫＡＶＡ＝７８．７５となる領域は１２領域のうち１領域である。また、領域Ｄと同じ加重平均輝度ＫＡＶＤ＝６９．５となる領域は１２領域のうち１領域である。さらに、領域Ｅと同じ加重平均輝度ＫＡＶＥ＝５となる領域は１２領域のうち８領域である。また、領域Ｈと同じ加重平均輝度ＫＡＶＨ＝６９．５となる領域は１２領域のうち２領域である。この時、各領域の加重平均輝度ＫＡＶ＊を有効映像領域全体で平均した値である平均値算出部８の出力ＡＶＧは、式（６）より、２７．２７になる。

ＡＶＧ＝（ＫＡＶＡ＋ＫＡＶＤ＋ＫＡＶＥ×８＋ＫＡＶＨ×２）÷１２ 式（６）

したがって、領域Ａにおける減算部９の出力ＳＵＡ、領域Ｄにおける減算部９の出力ＳＵＤ、領域Ｆにおける減算部９の出力ＳＵＦ、及び領域Ｈにおける減算部９の出力ＳＵＨは、式（７）、式（８）、式（９）、及び式（１０）より、５１．４８、４２．２３、−２２．２７及び４３．７３と求められる。

ＳＵＡ＝ＫＡＶＡ−ＡＶＧ 式（７）
ＳＵＤ＝ＫＡＶＤ−ＡＶＧ 式（８）
ＳＵＦ＝ＫＡＶＦ−ＡＶＧ 式（９）
ＳＵＨ＝ＫＡＶＨ−ＡＶＧ 式（１０）

全体制御値算出部１０は、上記平均値算出部８の出力ＡＶＧから、全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣを算出する。全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣは、上記平均値算出部８の出力ＡＶＧから式（１１）のように表わされる。ただし、全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣは０から１００までの値である。

ＡＬＬＢＬＣ＝ＡＶＧ×０．６＋５０ 式（１１）

式（１１）においてＡＶＧ＝２７．２７のとき、全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣの値は６６．３６となる。

領域Ａにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＡ、領域Ｄにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＤ、領域Ｆにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＦ、及び領域Ｈにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＨは、式（１２）、式（１３）、式（１４）、及び式（１５）のように表わされる。

ＢＬＣＡ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＡ×Ｇ 式（１２）
ＢＬＣＤ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＤ×Ｇ 式（１３）
ＢＬＣＦ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＦ×Ｇ 式（１４）
ＢＬＣＨ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＨ×Ｇ 式（１５）

ここで、部分制御値算出部１１では最大値、又は最小値を設定し、例えば最大値は１００に設定され、最小値は０、５、又は２０に設定され、負の値となった場合は、設定された最小値が出力される。例えば設定値Ｇの値を１と設定した場合に、領域Ａにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＡ、領域Ｄにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＤ、領域Ｆにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＦ、及び領域Ｈにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＨは、式（１２）、式（１３）、式（１４）、及び式（１５）より、１００、１００、４４．０９、及び１００と求められる。

このように、背景の領域を領域Ｄでは、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｅや領域Ｉなどの領域に比べてバックライト制御値が大きく異なり、メリハリのあるバックライト制御ができる。具体的には、背景の暗さを表現したうえで、月やビルの窓の明るさも表現できる。

また、領域Ａにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＡ、領域Ｄにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＤ、領域Ｆにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＦ、及び領域Ｈにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＨは、例えば設定値Ｇの値を０．２と設定した場合には、７６．６６、７４．８１、６１．９１及び７５．１１と求められる。この場合、領域間の過度なバックライトの明るさの差はなくなり、穏やかなローカルディミングの制御を意図的に設定することができる。このように、コンテンツ、周囲照度、又はユーザーの好みなどにより設定値Ｇの値を設定することにより、領域間のバックライトの明るさの差を制御することができる。なお、設定値Ｇは、０から１までの実数である。設定値Ｇを小さく設定すれば穏やかな制御となり、設定値Ｇを大きく設定すればメリハリのある制御となる。

図４は、全体平均輝度が低く、明るい部分が画面の中に分散した例を示すイメージ図である。イメージ図において、左上に月があり、右側だけではなく、全領域にビルがある。

図５は、各領域の最大輝度と平均輝度とを示す説明図である。図５の各領域に対応する箇所において、上側の数字が最大輝度ＭＡＸ＊、下側の数字が平均輝度ＡＶＧ＊である。全体平均輝度ＡＬＬＡＶＧは、図４のような画面のときには例えば１５とする。この場合、式（１）により、加重平均係数Ｋは、０．２となる。図４における領域Ａは、月がある左上の領域である。図４における領域Ｂは、細いビルが一部分ある領域である。図４における領域Ｄは、右側のビルが一部分ある領域である。図４における領域Ｆは、細いビルがある領域である。図４における領域Ｈは、細いビルがある領域である。領域Ａにおける加重平均輝度ＫＡＶＡ、領域Ｂにおける加重平均輝度ＫＡＶＢ、領域Ｄにおける加重平均輝度ＫＡＶＤ、領域Ｆにおける加重平均輝度ＫＡＶＦ、及び領域Ｈにおける加重平均輝度ＫＡＶＨは、式（１６）、式（１７）、式（１８）、式（１９）、及び式（２０）より、７５、６５、６６、６６、及び６８と求められる。

ＫＡＶＡ＝ＡＶＧＡ×Ｋ＋ＭＡＸＡ×（１−Ｋ） 式（１６）
ＫＡＶＢ＝ＡＶＧＢ×Ｋ＋ＭＡＸＢ×（１−Ｋ） 式（１７）
ＫＡＶＤ＝ＡＶＧＤ×Ｋ＋ＭＡＸＤ×（１−Ｋ） 式（１８）
ＫＡＶＦ＝ＡＶＧＦ×Ｋ＋ＭＡＸＦ×（１−Ｋ） 式（１９）
ＫＡＶＨ＝ＡＶＧＨ×Ｋ＋ＭＡＸＨ×（１−Ｋ） 式（２０）

図５の各領域の最大輝度ＭＡＸ＊と平均輝度ＡＶＧ＊とから分かる通り、領域Ａと同じ加重平均輝度ＫＡＶＡ＝７５となる領域は１２領域のうち１領域である。また、領域Ｂと同じ加重平均輝度ＫＡＶＢ＝６５となる領域は１２領域のうち３領域である。また、領域Ｄ及び領域Ｆと同じ加重平均輝度ＫＡＶＤ＝６６となる領域は１２領域のうち６領域である。また、領域Ｈと同じ加重平均輝度ＫＡＶＨ＝６８となる領域は１２領域のうち２領域である。この時、各領域の加重平均輝度ＫＡＶ＊を有効映像領域全体で平均した値である平均値算出部８の出力ＡＶＧは、式（２１）より、６６．８３になる。

ＡＶＧ＝（ＫＡＶＡ＋ＫＡＶＢ×３＋ＫＡＶＤ×６＋ＫＡＶＨ×２）÷１２ 式（２１）

領域Ａにおける減算部９の出力ＳＵＡ、領域Ｂにおける減算部９の出力ＳＵＢ、領域Ｄにおける減算部９の出力ＳＵＤ、領域Ｆにおける減算部９の出力ＳＵＦ、及び領域Ｈにおける減算部９の出力ＳＵＨは、式（２２）、式（２３）、式（２４）、式（２５）、及び式（２６）より、８．１７、−１．８３、−０．８３、−０．８３、及び１．１７と求められる。

ＳＵＡ＝ＫＡＶＡ−ＡＶＧ 式（２２）
ＳＵＢ＝ＫＡＶＢ−ＡＶＧ 式（２３）
ＳＵＤ＝ＫＡＶＤ−ＡＶＧ 式（２４）
ＳＵＦ＝ＫＡＶＦ−ＡＶＧ 式（２５）
ＳＵＨ＝ＫＡＶＨ−ＡＶＧ 式（２６）

全体制御値算出部１０は、上記平均値算出部８の出力ＡＶＧ＝６６．８３から、全体のバックライト制御値を算出する。式（１１）におけるＡＶＧを６６．８３として、全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣは９０．１０と求められる。

領域Ａにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＡ、領域Ｂにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＢ、領域Ｄにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＤ、領域Ｆにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＦ、及び領域Ｈにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＨは、例えば設定値Ｇの値を１と設定した場合に式（２７）、式（２８）、式（２９）、式（３０）、及び式（３１）より、９８．２７、８８．２７、８９．２７、８９．２７、及び９１．２７と求められる。

ＢＬＣＡ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＡ×Ｇ 式（２７）
ＢＬＣＢ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＢ×Ｇ 式（２８）
ＢＬＣＤ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＤ×Ｇ 式（２９）
ＢＬＣＦ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＦ×Ｇ 式（３０）
ＢＬＣＨ＝ＡＬＬＢＬＣ＋ＳＵＨ×Ｇ 式（３１）

また、例えば、設定値Ｇの値を２と設定すれば、領域Ａにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＡ、領域Ｂにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＢ、領域Ｄにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＤ、領域Ｆにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＦ、及び領域Ｈにおける部分制御値算出部１１の出力ＢＬＣＨは、１００、８６．４４、８８．４４、８８．４４、及び９２．４４と求められる。

図２のような映像の場合は、全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣが６６．３６となり、図４のような映像の場合は、全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣが９０．１０となる。本実施の形態のように全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣを各領域の平均輝度と最大輝度の加重平均の全体での平均値とから求めることにより、それぞれの領域の映像の特徴の差を反映することができる。一方、図２のような映像の場合は、画面全体の平均輝度ＡＬＬＡＶＧは１０、画面全体の最大輝度は９０である。また、図４のような映像の場合は、画面全体の平均輝度ＡＬＬＡＶＧは１５、画面全体の最大輝度は９０である。このように、画面全体の平均輝度ＡＬＬＡＶＧや最大輝度は、それぞれの場合であまり差がないため、それらからバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣを求めても特徴の差を反映することは難しい。

このように、全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣを上記のように各領域の平均輝度と最大輝度の加重平均の全体での平均値とから求める算出法により、図４のように全体に明るい部分が存在する映像では、バックライトを明るく制御することにより、明るく鮮明な映像を表示することができる。また、上記の全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣの算出法により、図２のように全体平均輝度が低く、明るい部分が一部の映像では、バックライトを領域毎に、明るく又は暗く制御することにより、メリハリのある映像を表示することができる。つまり暗い画面の中に小面積の明るい部分がある領域などでも小面積の部分の明るさへの影響が少ない。

なお、最大輝度を算出するには、意図しない信号（ノイズ）による影響を和らげるため、近隣の画素同士で、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）によるフィルタ処理を行うことで、突出した最大値を抑制する方法がある。また、時間方向ＬＰＦを用いて、時間的に突出した最大値を抑制する方法がある。「時間方向ＬＰＦ」とは、例えば、それぞれの領域で、１画面前の最大輝度に現画面の最大輝度を一定の割合で加算することでフィルタ処理を行うものである。加算する割合は、ユーザーにより設定することができる。

また、本実施の形態では、減算部９において減算処理を行っていたが、この処理を除算処理に置き換えてもよい。その場合は、全体制御値算出部１０で行う処理は加算ではなく、乗算とする。

以上の説明では、特徴量を輝度としたが、輝度に準ずる値として、簡易的な計算式で求めても良い。入力映像が明るい時に大きくなる数値であれば、代用可能である。また、例えば、入力映像が赤、緑、及び青の３原色であった場合は、各画素で、赤、緑、及び青の信号の画素値の最大値を特徴量としても良い。例えば、赤、緑、及び青の最大値を特徴量とした場合、輝度の低い色である青色なども、高い特徴量として算出することができ、特徴量を輝度とした時よりもバックライトを明るく制御できる。色鮮やかな物を明るく表示したい表示装置などと組み合わせると、効果が期待できる。

また、加重平均の算出例として、式（１）を用いて説明したが、最大値を１より小さい値、例えば０．８にしても良いし、最小値を０．５などとしてもよい。また、必ずしも、全体平均輝度ＡＬＬＡＶＧの１次式である必要はない。例えば、メーターなどの表示で、平均輝度は低い場合でもバックライトを暗く制御しないことが望まれる場合は、特徴量の最大値を重視すると良いので、式（１）の計算結果が小さくなるように式（１）を変更すればよい。

また、消費電力の低減を重視する時は、バックライトを暗めに制御できるよう、式（１１）をＡＬＬＢＬＣが小さくなるように変更してもよいし、例えば車載モニタにおいて、夜間の表示などの場合も、同様に式（１１）の計算結果が小さくなるよう変更するなどすればよい。周辺照度や、ユーザーの好みによるモード設定などに柔軟に対応できる。

このように、式（１）や式（１１）を変更することで、主に自然画像を表示する液晶テレビや、車載ナビ等に用いる計器用パネルなどの表示装置の用途に応じて、バックライトの明るさ制御を変更することができる。

上記の構成により、暗い領域の中の局所的に明るい部分においても適切な輝度調整ができる。

また、全体のバックライト制御値は、各領域で特徴量の平均値と最大値を加重平均したものを全画面分で平均したものとを全体のバックライト制御値として算出しているため、映像の特徴をより忠実に反映した制御値となる。

また、全体のバックライト制御値を用いて、映像信号処理を行い、中間階調を明るくすることによって、画面全体から受ける明るさの印象を明るめに保ち、バックライトが暗くなったことを気にせず視聴者が映像を見ることが可能になる。

設定値Ｇの変更は、実際の回路では、外部から設定可能なレジスタなどで対応することができる。

以上、本発明のバックライト制御装置について説明したが、上記のバックライト制御装置で実施されるバックライト制御方法もまた本発明の一部を成す。図６は、本発明の実施の形態１に係るフローチャートである。入力された映像信号は、特徴量算出ステップで特徴量を算出され、各領域で最大特徴量を算出し、各領域で平均特徴量を算出し、全画面で平均特徴量を算出する。全画面の平均特徴量から加重平均係数を算出し、各領域の最大特徴量と同じ領域の平均特徴量を加重平均する。加重平均された値を全画面で平均し、各領域の加重平均値とその全画面で平均した値とを減算処理する。加重平均された値を全画面で平均したものから全体制御値を算出する。減算処理して得られた値と全体制御値とから各領域のバックライト制御値を出力する。映像信号入力が続く等、特に終了する必要がない場合、これらのステップを継続する。全てのステップは、一般的に映像信号の時系列的な入力に対し、繰り返し行われる。

また、上記のバックライト制御装置の機能の一部又は全部、上記のバックライト制御方法における処理の一部又は全部を、プロセッサを含むプログラムされたコンピュータに実行させることができる。従って、コンピュータに上記バックライト制御装置の機能の一部又は全部、上記のバックライト制御方法における処理の一部又は全部を実行させるためのプログラム、並びにそのようなプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体もまた本発明の一部を成す。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る映像表示装置１７の構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係る映像表示装置１７は、実施の形態１に係るバックライト制御装置１３に対して映像信号処理部１４と、バックライト１５と、光学パネル１６とを備えたものである。映像信号処理部１４は、全体制御値算出部１０から出力された値に応じて、映像信号を処理する。バックライト１５は、出力端子１２を通して、部分制御値算出部１１から出力された値を用いて、それぞれの領域のバックライトの明るさを制御する。光学パネル１６は、映像信号処理部１４から出力された映像信号を用いて、各画素の光の透過率を制御する。映像表示装置１７は、バックライト１５から出力された光を、光学パネル１６が透過率を制御することで映像を表示する。

バックライト制御値計算の方法は、実施の形態１と同様であるが、映像信号に対して映像信号処理部１４により信号処理演算を加えて光学パネル１６に出力する点が異なる。

ここで、映像信号処理部１４の動作について説明する。図８は、映像信号処理部１４の信号処理における入出力特性を示す説明図である。図８に示された曲線は、横軸に映像信号の入力値、縦軸に映像信号の出力値を取る。図８の入出力特性は、輝度信号などについて、上に凸の曲線であり、入力された映像信号より出力映像信号を明るく信号処理することを表す。暗い階調から中間階調で、より明るくする割合が大きく、明るい階調でも明るく信号処理するが、白つぶれを防ぐように信号処理される。なお、「白つぶれ」とは、明るい部分で階調差が表現できなくなる現象のことを言う。前述の通り、図２のような映像では、全体制御値算出部１０算出する全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣは、６６．３６になり、図４のような映像では、全体制御値算出部１０算出する全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣは、９０．１０になる。図８に示したように、ＡＬＬＢＬＣ＝６６．３６の時は、比較的大きく上に凸形状をなす曲線となり、ＡＬＬＢＬＣ＝９０．１０の時は、比較的小さく上に凸形状をなす曲線となる。ＡＬＬＢＬＣ＝６６．３６の時は、バックライトが平均的に暗くなっているため、映像信号処理により、ＡＬＬＢＬＣ＝９０．１０の時より、明るく信号処理する。

実施の形態１で述べたように、設定値Ｇの値が０でない場合、各領域のバックライトの明るさは異なるが、全体としての明るさの平均は全体のバックライト制御値ＡＬＬＢＬＣによって決まるので、バックライト制御値ＡＬＬＢＬＣの値によって、映像信号処理部１４における信号処理量を制御する。画面全体に均一な信号処理を行うため、領域間での信号処理の不一致や不連続による画質劣化がなく回路規模を抑えることができる。

映像信号処理部１４では、各領域のバックライトの明るさが異なっている場合にも、画面全体に均一な信号処理を行う。バックライトの明るさが大きい領域では、映像信号も明るい階調が多いことから映像信号処理部１４の信号処理により明るくなる割合が小さく、バックライトの明るさが暗い領域では、映像信号も暗い階調が多いため、映像信号処理部１４の信号処理により明るくなる割合が大きい。このように映像表示装置１７は、バックライトの明るさの違いによる各領域の間の明るさのむらを、映像信号処理によって抑制する。

また、各領域のバックライトの明るさが異なっている時に、それぞれの領域で別の信号処理を行う場合は、それぞれの領域での信号処理の不連続部が目立つことがある。このときは例えば、部分制御値算出部１１の出力を用いて、各領域の境界付近で画素の位置情報に応じて、信号処理後の画素同士の値を加重平均すれば良い。

１ 映像入力端子
２ 特徴量算出部
３ 部分最大値検出部
４ 部分平均値算出部
５ 全体平均値算出部
６ 加重平均係数算出部
７ 加重平均算出部
８ 平均値算出部
９ 減算部
１０ 全体制御値算出部
１１ 部分制御値算出部
１２ 出力端子
１３ バックライト制御装置
１４ 映像信号処理部
１５ バックライト
１６ 光学パネル
１７ 映像表示装置

Claims (5)

1. 入力映像信号から特徴量を算出する特徴量算出部と、
   前記特徴量の画面全体の平均値を算出する全体平均値算出部と、
   前記特徴量の画面の一部領域の平均値を算出する部分平均値算出部と、
   前記特徴量の前記画面の一部領域の最大値を検出する部分最大値検出部と、
   前記画面全体の平均値から加重平均係数を算出する加重平均係数算出部と、
   前記特徴量の前記画面の一部領域の平均値と前記特徴量の前記画面の一部領域の最大値とを前記加重平均係数によって加重平均する加重平均算出部と、
   前記加重平均算出部によって算出された加重平均値の画面全体の平均値を算出する平均値算出部と、
   前記平均値算出部によって算出された平均値と前記加重平均算出部によって算出された加重平均値とを減算処理する減算部と、
   前記平均値算出部によって算出された平均値から全体制御値を算出する全体制御値算出部と、
   前記減算部の出力とあらかじめ決めた設定値とを乗算し、前記乗算の結果と前記全体制御値算出部の出力とを加算した値により前記画面の一部領域のバックライトの明るさを制御する部分制御値算出部とを備える
   ことを特徴とするバックライト制御装置。
2. 前記特徴量は輝度であることを特徴とする請求項１に記載のバックライト制御装置。
3. 前記特徴量は、それぞれの画素の構成要素の最大値であることを特徴とする請求項１に記載のバックライト制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のバックライト制御装置と、
   前記部分制御値算出部の出力である制御値に基づいて前記画面の一部領域のそれぞれを照明するバックライトと、
   前記全体制御値算出部から出力された値に応じて、映像信号を処理する映像信号処理部と、
   前記映像信号処理部によって処理された映像信号に基づいて制御される光学パネルとを備え
   前記バックライトから出力された光を前記光学パネルが透過率を制御することで映像を表示する
   ことを特徴とする映像表示装置。
5. 入力映像信号から特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
   前記特徴量の画面の一部領域の最大値を検出する部分最大値検出ステップと、
   前記特徴量の前記画面の一部領域の平均値を算出する部分平均値算出ステップと、
   前記特徴量の画面全体の平均値を算出する全体平均値算出ステップと、
   前記画面全体の平均値から加重平均係数を算出する加重平均係数算出ステップと、
   前記特徴量の画面の一部領域の平均値と前記特徴量の前記画面の一部領域の最大値とを前記加重平均係数によって加重平均する加重平均算出ステップと、
   前記加重平均算出ステップによって算出された加重平均値の画面全体の平均値を算出する平均値算出ステップと、
   前記平均値算出ステップによって算出された平均値と前記加重平均算出ステップによって算出された加重平均値とを減算処理する減算ステップと、
   前記特徴量の加重平均値の画面全体の平均値から全体制御値を算出する全体制御値算出ステップと、
   前記減算ステップの出力とあらかじめ決めた設定値とを乗算し、前記乗算の結果と前記全体制御値算出ステップの出力とを加算した値により各領域のバックライトの明るさを制御する部分制御値算出ステップとを備える
   ことを特徴とするバックライト制御方法。

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