JP3754965B2

JP3754965B2 - 映像表示装置

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Publication number: JP3754965B2
Application number: JP2003053381A
Authority: JP
Inventors: 真起子森
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
映像表示装置として、ＡＢＬ回路やコントラスト調整回路を有するものが知られている。特に、ビーム集中や消費電力の抑制等の目的で、画面の平均表示輝度が大きくなりすぎないように制御を行うＡＢＬが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２１９４１
【０００４】
特許文献１には、ＡＢＬを行う構成が開示されている。ここでは自動輝度制御回路を用い、ＰＤＰの画面上に表示される画像の平均輝度が所定の輝度範囲内に収まるように、Ａ／Ｄ変換器から順次供給されてくる各画素毎の画素データに対して輝度レベルの調整を行う。ここでの輝度レベルの調整は、各サブフィールドでの発光回数の比を非線形に設定して逆ガンマ補正を行う前に行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
映像信号は、一般に、ＣＲＴディスプレイ装置で表示することを前提として、図１２に示すような、ＣＲＴディスプレイの入力−発光特性に合わせたガンマ変換と呼ばれる０．４５乗などの非線形変換が施されて伝送あるいは記録されている。その映像信号を、ＳＥＤ、ＦＥＤ、ＰＤＰなどの入力−発光特性が線形なディスプレイ装置に表示する場合には、入力信号に対して、図１３に示すような２．２乗などの逆ガンマ変換を施す必要がある。ＬＣＤなど、その他の入力−発光特性をもつディスプレイ装置に表示する場合には、そのディスプレイ装置に合った変換を施す。
【０００６】
ＳＥＤ、ＦＥＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤなどの、入力信号に対してＣＲＴと異なる発光特性をもつディスプレイ装置を用いた標準的な映像表示装置に搭載される映像信号処理装置のブロック図を図１４に示す。実際の映像信号処理装置は、他にも多くの処理回路から構成されているが、同図では、本発明に関するブロックのみ抜粋して示している。
【０００７】
図１４に示す映像信号処理装置は、Ａ／Ｄ変換器１００１、信号処理部１００２、平均輝度検出部１００３およびゲイン計算部１００４を備える。Ａ／Ｄ変換器１００１はアナログの入力映像信号ｓ１０１を入力してデジタル映像信号ｓ１０２を出力する。信号処理部１００２はデジタル映像信号ｓ１０２を入力して逆ガンマ変換、輝度・色度調整、輪郭強調処理などの信号処理を施して表示信号ｓ１０３を出力する。平均輝度検出部１００３はデジタル映像信号ｓ１０２を入力してフレーム毎の平均輝度を検出して平均輝度信号ｓ１０４を出力する。ゲイン計算部１００４は平均輝度信号ｓ１０４を入力して輝度制御信号ｓ１０５を出力する。
【０００８】
Ａ／Ｄ変換器１００１、信号処理部１００２、平均輝度検出部１００３、ゲイン計算部１００４は、各々不図示のタイミング制御部が入力映像信号ｓ１０１の同期信号をもとに発生する各種タイミング信号に基づいて動作する。
【０００９】
ところが、図１４の構成においては、平均輝度はデジタル映像信号ｓ１０２を集計して得られるのに対し、実際にディスプレイ装置に表示される映像は、デジタル映像信号ｓ１０２に逆ガンマ変換をはじめとする種々の信号処理を施された表示信号ｓ１０３である。特に逆ガンマ変換では、図１３に示すような２．２乗などの非線形変換を行うため、平均輝度が大きく低下する上、デジタル映像信号ｓ１０２の平均輝度と、逆ガンマ変換後の表示信号ｓ１０３の平均輝度とは、一対一に対応するものではない。そのため、平均輝度検出部１００３で検出される平均輝度信号ｓ１０４は、実際にディスプレイ装置に表示される平均輝度に対して誤差があり、正確な平均輝度情報を得ることができなかった。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、非線形変換を行う構成において正確な映像信号の調整を行うことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願に係る第１の発明は以下のように構成される。すなわち、映像表示装置であって、順次更新される調整値に基づいて、入力される映像信号を調整する調整回路と、
前記調整回路よりも後段にあって、入力される信号を非線形に変換する非線形変換回路と、前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を順次検出する表示輝度特徴値検出回路と、
前記表示輝度特徴値に基づいて、前記表示映像の明るさを抑制する輝度抑制値を順次出力する輝度抑制値出力回路と、前記輝度抑制値に対して変換を施して得た前記調整値を前記調整回路に出力する調整値出力回路と、を有しており、前記非線形変換回路における前記変換の変換特性は、変換された信号が入力される信号をγ乗した値になる変換特性であり、前記調整値出力回路における前記変換の変換特性は、変換された信号が入力される信号
のγ乗根をとった値になる変換特性である、映像表示装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願に係る発明では、輝度という用語を用いているが、これはパルス幅変調方式を用いて表示を行う場合のように、視覚上で輝度が所定期間（パルス幅変調の場合はこの所定期間が変調される）加算されることによって階調表示が実現される構成をも包含する用語として用いている。
【００１３】
なお、本願に係る発明においては、調整回路には非線形変換回路の出力が入力信号として入力されるが、非線形変換回路からの出力を直接入力する必要はなく、他の回路（必要に応じて所望の演算を行う回路）を間に介して間接的に入力するようにしても良い。
【００１４】
本願に係る第1の発明の好適な態様として、種々の構成を採用できる。
【００１５】
第２の発明として、映像表示装置であって、入力される信号に所定係数を乗算した出力信号を出力する乗算回路と、前記乗算回路よりも後段にあって、入力される信号に対してγ乗(γ＞１)またはこれに近似する非線形変換を施して出力する非線形変換回路と、前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を検出する表示輝度特徴値検出回路と、を有し、前記所定係数として、順次更新される所定数Ｇのγ乗根またはこれに近似する値を用い、前記所定数Ｇは、前記表示輝度特徴値をＢ、更新前の所定数をＧ０、前記表示輝度特徴値を比較する基準値をＢ０とするとき、
Ｇ＝Ｇ０×Ｂ０／Ｂ
である映像表示装置である。
【００１６】
また、第３の発明として、第２の発明において、前記Ｇ０×Ｂ０／Ｂが１よりも大きい値であるときには、前記所定数Ｇとして１を用いる発明を含んでいる。
【００１７】
第４の発明は、映像表示装置であって、入力される信号に所定係数を乗算した出力信号を出力する乗算回路と、前記乗算回路よりも後段にあって、入力される信号に対してγ乗(γ＞１)またはこれに近似する非線形変換を施して出力する非線形変換回路と、前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を検出する表示輝度特徴値検出回路と、を有し、前記所定係数は、順次更新される所定数Ｇのγ乗根またはこれに近似する値、もしくは順次得られる所定数Ｇのγ乗根またはこれに近似する値の高周波成分をなまらせて得られる値であり、前記所定数Ｇは、前記表示輝度特徴値、もしくは、入力される信号から順次検出される複数の表示輝度特徴値の高周波数成分をなまらせて得られる値をＢ、更新前の所定数をＧ０、前記表示輝度特徴値と比較する基準値をＢ０とするとき、Ｇ０×Ｂ０／Ｂ、もしくは順次得られるＧ０×Ｂ０／Ｂの高周波成分をなまらせて得られる値、もしくは更新前の所定係数をＫ０としたＫ０^γ×Ｂ０／Ｂのいずれかである映像表示装置である。
【００１８】
また、第５の発明として、第４の発明において、前記Ｇ０×Ｂ０／Ｂ、もしくは順次得られるＧ０×Ｂ０／Ｂの高周波成分をなまらせて得られる値、もしくは更新前の所定係数をＫ０としたＫ０^γ×Ｂ０／Ｂのうち、前記所定数Ｇとして用いる値が１よりも大きい値である場合には前記所定数Ｇとして１を用いる発明を含んでいる。
【００１９】
また、第６の発明は、映像表示装置であって、順次更新される調整値に基づいて、入力される映像信号を調整する調整回路と、前記調整回路よりも後段にあって、入力される信号を非線形に変換する非線形変換回路と、前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を順次検出する表示輝度特徴値検出回路と、前記表示輝度特徴値および画質調整に関わる輝度制御値に基づいて、前記表示映像の明るさを抑制する輝度抑制値を順次出力する輝度抑制値出力回路と、前記輝度抑制値に対して前記非線形変換回路の変換特性の逆の特性またはこれに近似する特性を有する変換を施して前記調整値を出力する調整値出力回路と、を有する映像表示装置である。
【００２０】
第７の発明は、映像表示装置であって、順次更新される調整値に基づいて、入力される映像信号を調整する調整回路と、前記調整回路よりも後段にあって、入力される信号を非線形に変換する非線形変換回路と、前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を順次検出する表示輝度特徴値検出回路と、前記表示輝度特徴値に基づいて、前記表示映像の明るさを抑制する輝度抑制値を順次出力する輝度抑制値出力回路を有しており、前記前記輝度抑制値に対して前記非線形変換回路の変換特性の逆の特性またはこれに近似する特性を有する変換を施して得られる値と画質調整に関わる輝度制御値とに基づいて前記調整値を出力する調整値出力回路と、
を有する映像表示装置である。
【００２１】
また、第８の発明として、第１乃至第７のいずれかの発明において、前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号の総和もしくは平均値である発明を含んでいる。
【００２２】
また、第９の発明として、第１乃至第７のいずれかの発明において、前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号のうち、所定値を超える信号の数である発明を含んでいる。
【００２３】
また、第１０の発明として、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号の色別の総和もしくは平均値である発明を含んでいる。
【００２４】
また、第１１の発明として、第１乃至第７のいずれかの発明において、前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号の輝度成分の総和もしくは平均値である発明を含んでいる。
【００２５】
また、第１２の発明として、第１乃至第７のいずれかの発明において、前記表示輝度特徴値は、１画面のうち特定の領域の表示信号の統計値である発明を含んでいる。
【００２６】
また、第１３の発明として、第１乃至第１２のいずれかの発明において、前記非線形変換回路の変換特性は、入力範囲全体にわたってｇ（ｘ）＝ｘ^γ（ｘ：入力信号、ｇ（ｘ）：出力信号、γ：定数）の特性に近似し、低階調部においてはｇ（ｘ）＝ｘ^γよりも出力が大きくなるような関数である発明を含んでいる。
【００２７】
また、第１４の発明として、第１３の発明において、前記非線形変換回路の変換特性は、ｇ（ｘ）＝ａ＊ｘ（ｘ≦ｘ０），
ｇ（ｘ）＝（１ − ｚ）ｘ ^γ ＋ｚ（ｘ＞ｘ０）
（ｘ：入力信号、ｇ（ｘ）：出力信号、ａ，ｚ，γ、ｘ０：定数）
で表される発明を含んでいる。
【００２８】
また、第１５の発明として、第１３または第１４の発明において、前記調整値は、前記輝度抑制値のγ乗根である発明を含んでいる。
【００２９】
また、第１６の発明は、第１乃至第１５のいずれかの発明において、更に、前記映像信号に文字情報を重畳する文字情報合成回路を備え、前段より、前記調整回路、前記非線形変換回路、前記文字情報合成回路、前記表示輝度特徴検出回路の順にそれぞれ配置された発明を含んでいる。
【００３０】
また、第１７の発明として、第１乃至第１６のいずれかの発明において、前記映像表示装置の画素は、マトリクス状に配置された電子放出素子で構成される発明を含んでいる。
【００３１】
また、第１８の発明として、第１７の発明において、前記電子放出素子は、表面伝導型放出素子である発明を含んでいる。
【００３２】
また、第１９の発明として、第１７または第１８の発明において、前記表示輝度特徴値は、前記電子放出素子から放出される放出電流値である発明を含んでいる。
【００３３】
なお、本願に係る発明は、前記表示輝度特徴値検出回路を前記非線形変換回路の後段に配するものであるが、前記表示輝度特徴値検出回路を前記非線形変換回路の後段に配するとは、前記非線形変換回路によって変換された結果を反映する信号を入力信号として表示輝度特徴値検出回路に入力することを意味するものである。具体的には、非線形変換回路の出力を表示輝度特徴値検出回路に直接もしくは間接的に入力する構成や、非線形変換回路の出力に基づいて表示を行った結果得られる信号を入力信号として表示輝度特徴値検出回路に入力する構成を採用できる。後者としては、例えば表示素子として電子放出素子を採用し、前記非線形変換回路の出力に基づいて電子放出素子を駆動した結果得られる放出電流値を検出し、該検出結果を表示輝度特徴値検出回路への入力信号として、表示輝度特徴値を出力する構成を好適に採用できる。前記放出電流値は例えば電子放出素子から放出される電子を加速する電位が与えられた電極に入射される電流量として検出することが可能である。また電子放出素子からの放出電流値を検出するのみでなく、表示素子に流れる電流値を検出した結果を表示輝度特徴値検出回路への入力信号としても良い。
【００３４】
なお、以上及び以下では、本願に係る発明を構成する各回路について説明しているが、これらの回路は、トランジスタや抵抗などの素子を一つ乃至複数用いて構成できるものである。またこれらの回路を集積し、集積回路として実現してもよい。
【００３５】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態に係る映像表示装置に適用される映像信号処理装置１００の主要部の構成を示す。図１は、図１４に対応するブロックのみ抜粋して示している。
【００３７】
（映像信号処理装置の主要構成）
映像信号処理装置１００は、図１に示すように、Ａ／Ｄコンバータ１、乗算器２、変換テーブル３、フレーム特徴値検出部４、ゲイン計算部５および係数設定部６を備える。
【００３８】
Ａ／Ｄコンバータ１は、入力された映像信号ｓ１をデジタル映像信号ｓ２に変換する。ここでは映像信号ｓ１は、ＲＧＢなど、適用するディスプレイ装置の原色に対応した信号とする。映像信号ｓ１が輝度・色差信号の場合には、不図示の色マトリクス回路を用いて、原色信号に変換する。調整回路としての乗算器２は、Ａ／Ｄコンバータ１が出力するデジタル映像信号ｓ２に、後述する係数設定部６から設定される係数ｓ７を乗算する。非線形変換回路としての変換テーブル３は、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリで構成され、乗算器２が出力する信号ｓ３を入力としてメモリのアドレスに対応させ、変換結果を各アドレスに対応するデータとして格納しておくことにより、表示信号ｓ４を出力する。変換テーブル３の変換特性としては、図１３と同様のものを用いる。表示輝度特徴値検出回路としてのフレーム特徴値検出部４は、表示信号ｓ４を入力してフレーム毎の平均値を検出し、表示輝度特徴値としての平均輝度信号ｓ５を出力する。輝度抑制値出力回路としてのゲイン計算部５は、平均輝度信号ｓ５を入力して、あらかじめ定められている輝度基準値と比較することにより、平均輝度が輝度基準値を上回っている場合には輝度を抑制するようなゲイン（輝度抑制値）ｓ６を計算して出力する。調整値出力回路としての係数設定部６は、ゲインｓ６を入力して変換テーブル３の変換特性の逆変換を施し、乗算器２に設定する係数（調整値）ｓ７を出力する。
【００３９】
Ａ／Ｄコンバータ１、乗算器２、変換テーブル３、フレーム特徴値検出部４、ゲイン計算部５および係数設定部６は、各々不図示のタイミング制御部が入力映像信号ｓ１の同期信号をもとに発生する各種タイミング信号に基づいて動作する。
【００４０】
（映像信号処理方法）
以下に、係数設定部６における係数算出の方法を含む映像信号処理装置１００における映像信号処理方法について説明する。
【００４１】
フレーム特徴値検出部４で検出した現フレームの平均輝度をＢ（ｔ）、あらかじめ定められた輝度基準値をＢ０としたとき、ゲイン計算部５では、式１を用いてゲインＧ（ｔ）を求める。
【００４２】
【数１】

ここで、Ｇ（ｔ−１）は、前回出力したゲインであり、ＭＩＮ（ａ，ｂ）はａとｂの小さい方の値を返す関数である。
【００４３】
係数設定部６では、ゲインＧ（ｔ）に変換テーブル３の変換特性の逆変換を施す。本実施の形態では、変換テーブル３の変換特性は、図１３に示したように、入力のγ乗で表される。ここでγは１より大きい数値であり、特に１．８から３．０程度が望ましい。一般的には２．２などの値が用いられる。逆変換は、入力のγ乗根で表されるので、係数設定部６が乗算器２に設定する係数ｓ７をＫ（ｔ）とすると、Ｋ（ｔ）は、式２で表される。
【００４４】
【数２】

このＫ（ｔ）を、乗算器２でデジタル映像信号ｓ２に乗算することにより、ディスプレイ装置に表示される表示信号ｓ４の平均輝度は、輝度基準値以下に抑制される。
【００４５】
上述の説明では、フレーム特徴値検出部４はフレーム毎の表示信号の平均値を検出するとしたが、表示信号の総和、所定値を超える表示信号の数、色別の平均値または総和、各色表示信号の輝度成分の総和または平均値などを検出してゲイン計算部５に出力してもよい。また、フレーム特徴値検出部４は、１画面を複数の領域に分け、領域別に平均値または総和を検出する、中心部のみの平均値または総和を検出する、などの構成をとってもよい。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、実際の表示信号からフレーム特徴値を得るので、正確な輝度評価値を得ることができるとともに、速やかに収束させることができるので、逐次平均輝度が変化する動画像においても良好なＡＢＬ制御が可能となる。
【００４７】
（映像表示装置の全体構成）
図２に、本発明の実施形態に係る映像表示装置全体の構成を示す。同図において、一点鎖線で囲まれた部分が図１で説明した映像信号処理装置１００であって、図１では省略した構成も図示している。図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
映像信号処理装置１００は、図１に示した構成に加えて、輪郭強調回路７、色マトリクス変換回路８、加算器９、文字情報合成回路１０を備える。
【００４９】
輪郭強調回路７は、入力した映像信号のエッジを強調する処理を行う。色マトリクス変換回路８は、入力映像信号が輝度・色差信号の場合には、ＲＧＢ信号に変換する。ただし、入力映像信号がＲＧＢ信号の場合には色マトリクス回路８は上記変換処理を行わない。加算器９は、システム制御部２１が設定するオフセット値を各信号に加算する。加算器９による処理は、主にブライトネス調整などに用いられる。文字情報合成回路１０は、一般にＯＳＤ（On Screen Display）と呼ばれ、システム制御部２１の設定に応じて、文字情報やアイコンなどを映像信号に重畳する。文字情報合成回路１０は、ＡＢＬ制御や画質調整によって合成する文字やアイコンの輝度が変わると視覚的に違和感があるので、乗算器２および加算器８の影響を受けないよう、これらの後段に配置する。近年、文字情報合成回路９で合成する情報が大面積に及ぶようになっており、表示信号全体に占める割合が大きくなっているため、フレーム特徴値検出部４は、文字情報合成回路１０よりも後段に配置する。
【００５０】
映像表示装置は、映像信号処理装置１００に加えて、表示パネル１１、ＰＷＭパルス制御部１２、Ｖｆ制御部１３、列配線スイッチ部１４、行選択制御部１５、行配線スイッチ部１６、高圧発生部１７、ユーザインターフェース回路２０、システム制御部２１およびタイミング制御部２２を備える。
【００５１】
表示パネル１１として、本例では、薄型の真空容器内に、基板上に多数の電子源例えば冷陰極素子として表面伝導型電子放出素子を配列してなるマルチ電子源と、電子の照射により画像を形成する画像形成部材である蛍光体とを対向して備えたＳＥＤパネルを用いた。表示パネル１１においては、電子放出素子が行方向配線電極と列方向配線電極により単純マトリクス状に配線されており、列／行電極バイアスにより選択された素子から放出される電子を高圧電圧により加速し蛍光体に衝突させることで発光を得ている。ＳＥＤパネルの構成と製造法については、本出願人に係る特開２０００−２５０４６３などに詳しく開示されている。
【００５２】
ＰＷＭパルス制御部１２は、表示信号を表示パネル１１に適応した駆動信号に変換する。Ｖｆ制御部１３は、表示パネル１１に配置されている素子を駆動する電圧を制御する。列配線スイッチ部１４は、トランジスタなどのスイッチ手段により構成され、毎水平１周期（行選択期間）毎にＶｆ制御部１３からの駆動出力をＰＷＭパルス制御部１２から出力されるＰＷＭパルス期間だけパネル列電極に印加する。行選択制御部１５は、表示パネル１１上の素子を駆動する行選択パルスを発生する。行配線スイッチ部１６は、トランジスタなどのスイッチ手段により構成され、行選択制御部１５から出力される行選択パルスに応じたＶｆ制御部１３からの駆動出力を表示パネル１１に出力する。１７は高電圧発生部１7は、表示パネル１１に配置されている電子放出素子から放出された電子を蛍光体に衝突させるために加速する加速電圧を発生する。
【００５３】
ユーザインターフェース回路２０は、コントラスト、ブライトネスなどを含む画質調整値をシステム制御部２１に入力する。システム制御部２１は、システム全体を監視および制御するとともに、入力映像信号やユーザインターフェース回路２０から入力される画質調整値に応じて、映像信号処理装置１００の各ブロックの動作設定を行う。タイミング制御部２２は、入力映像信号の同期信号および／またはシステム制御部２１から設定値に基づいて、映像信号処理装置１００内の各ブロックならびに列配線および行配線を駆動する回路１２〜１６にも、それぞれのブロックの動作のための各種タイミング信号を出力する。
【００５４】
（映像表示動作）
通常の映像表示動作時においては、入力された映像信号ｓ１は映像信号処理装置１００に入力され、表示信号ｓ４に変換される。表示信号ｓ４は、ＰＷＭパルス制御部１２にて水平１周期（行選択期間）毎にシリアル／パラレル変換され、各列毎にＰＷＭ変調される。ＰＷＭ変調されたパルスは列配線スイッチ部１４に出力される。
【００５５】
表示パネル１１の行選択は、行選択制御部１５が、垂直有効表示期間の先頭に合せたスタートパルスを行選択期間毎に順次シフトした信号をもとに、行配線スイッチ部１６に選択パルスを出力することにより行われる。
【００５６】
以上により、表示パネル１１が駆動されて映像が表示される。
【００５７】
なお、入力映像信号がデジタル映像信号である場合には、Ａ／Ｄコンバータ１は不要である。
【００５８】
本実施の形態は、ディスプレイ装置としてＳＥＤパネルを用いて説明したが、ＦＥＤ、ＰＤＰ、エレクトロルミネセンスなど、表示パネルそのものの構造には関係なく適用することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、デジタル信号処理の場合について説明したが、同様の機能をアナログ回路で実現しても良く、その場合には、Ａ／Ｄコンバータ１は不要となり、個々の処理回路をアナログ回路で実現すればよい。
【００６０】
（第２の実施の形態）
図３に、本発明の第２の実施の形態に係る映像表示装置に適用される映像信号処理装置の構成を示す。映像表示装置全体の構成のうち、映像信号処理装置１００以外の構成については図２と同じである。図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
第１の実施の形態では、フレーム特徴値検出部４の出力をゲイン計算部５に入力していたが、本実施形態では、平均輝度信号ｓ５をローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１に入力し、その出力ｓ３１をゲイン計算部５に入力している。ここで、ローパスフィルタ３１およびゲイン計算部５が輝度抑制値出力回路を構成する。
【００６２】
ローパスフィルタ３１は、平均輝度信号ｓ５の高周波成分をカットし、入力映像のフレーム毎の細かな変化によるゲインｓ６の変化を抑えて、結果的に視覚的な妨害感を防ぐものである。
【００６３】
このように本実施形態では、図１に示す第１の実施形態に係る映像信号処理装置１００にローパスフィルタ３１を加えた構成により上記した効果を実現している。しかし、図１に示した構成を用いても、ゲイン計算部５の処理において、式１に代えて式３を用いることにより、図３で示した映像信号処理装置と同等の結果を得ることができる。
【００６４】
【数３】

ここで、ｆ（ｘ）は、ローパスフィルタ３１の特性と同等の関数であり、過去の複数のフレームの平均輝度を入力として、フィルタ後の出力を得る。
【００６５】
（第３の実施形態）
図４に、本発明の第３の実施形態に係る映像表示装置に適用される映像信号処理装置の構成を示す。映像表示装置全体の構成のうち、映像信号処理装置１００以外の構成は図２と同じである。図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
第１の実施形態では、ゲイン計算部５の出力を係数設定部６に入力していたが、本実施形態では、ゲインｓ６をローパスフィルタ４１に入力し、その出力ｓ４１を係数設定部６に入力している。ここでは、ローパスフィルタ４１および係数設定部６が調整値出力回路を構成する。
【００６７】
ローパスフィルタ４１は、ゲインｓ６の高周波成分をカットし、入力映像のフレーム毎の細かな変化による影響を抑えて、結果的に視覚的な妨害感を防ぐものである。
【００６８】
このように本実施形態では、図１に示す第１の実施形態に係る映像信号処理装置１００にローパスフィルタ４１を加えた構成により上記した効果を実現している。しかし、図１に示した構成を用いても、ゲイン計算部５の処理において、式１に代えて式４を用いることにより、図４で示した映像信号処理装置と同等の結果を得ることができる。
【００６９】
【数４】

ただし、Ｇ’（ｔ）＝ｆ’（Ｇ）
ここで、ｆ’（ｘ）は、ローパスフィルタ４１の特性と同等の関数であり、過去の複数のフレームのゲインＧを入力として、フィルタ後の出力を得る。係数設定部６へは、Ｇ’（ｔ）を出力する。
【００７０】
（第４の実施形態）
図５に、本発明の第４の実施形態に係る映像表示装置に適用される映像信号処理装置の構成を示す。映像表示装置全体の構成のうち、映像信号処理装置１００以外の構成については図２と同じである。図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
第１の実施の形態では、係数設定部６の出力を乗算器２に入力していたが、本実施の形態では、係数ｓ７をローパスフィルタ５１に入力し、その出力ｓ５１を乗算器２に入力している。ここでは、ローパスフィルタ５１および乗算器２が調整回路を構成する。
【００７２】
ローパスフィルタ５１は、係数ｓ７の高周波成分をカットし、入力映像のフレーム毎の細かな変化による影響を抑えて、結果的に視覚的な妨害感を防ぐものである。
【００７３】
このように本実施形態では、図１に示す第１の実施形態に係る映像信号処理装置１００にローパスフィルタ５１を加えた構成により上記した効果を実現している。しかし、図１に示した構成を用いても、ゲイン計算部５の処理において、式１に代えて式５を用いることにより、図５で示した映像信号処理装置と同等の結果を得ることができる。
【００７４】
【数５】

ただし、Ｋ’（ｔ）＝ｆ”（Ｋ）
ここで、ｆ”（ｘ）は、ローパスフィルタ５１の特性と同等の関数であり、過去の複数のフレームの係数Ｋを入力として、フィルタ後の出力を得る。乗算器２へは、Ｋ（ｔ）を出力する。
【００７５】
（第５の実施の形態）
図６に、本発明の第５の実施形態に係る映像表示装置の構成を抜粋したブロック図を示す。映像表示装置全体の構成は、図２と同じである。図１および図２と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態では、ゲイン計算部５に、平均輝度信号ｓ５の他に、コントラスト調整信号ｓ２１が入力される。画質調整に関わる輝度制御値としてのコントラスト調整信号Ｓ２１は、ユーザインターフェース２０を用いて設定され、システム制御部２１で規格化されるなどして、ゲイン計算部５に与えられる。
【００７７】
ゲイン計算部５では、式１で求めたゲインＧ（ｔ）とコントラスト調整信号ｓ２１のうち、小さい方の値を係数設定部６に出力する。あるいは、ゲイン計算部５が、ゲインＧとコントラスト調整信号Ｓ２１を乗算して出力するようにしてもよい。
【００７８】
本実施形態ではコントラスト調整信号ｓ２１をゲイン計算部５に入力したが、係数設定部６に入力するようにしてもよい。この場合には、係数設定部６は、ゲインｓ６に変換テーブル３の変換特性の逆変換を施した値とコントラスト調整信号ｓ２１との小さい方もしくはそれらの乗算結果を、乗算器２に設定する係数ｓ７とする。
【００７９】
（第６の実施の形態）
図７に、本発明の第６の実施形態に係る映像表示装置の構成を示す。図１および図２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８０】
先の実施形態では、所定期間における統計値として１フレーム期間の平均輝度を表示輝度特徴値として用いる構成を開示しているが、本実施形態では、高圧発生部１７が表示輝度特徴値検出回路を兼ねており、表示輝度特徴値として高圧電流値信号ｓ７１を出力する。すなわち、先の実施形態における平均輝度信号ｓ５の代わりに、表示輝度特徴値として高圧発生部１７から得られる高圧電流値信号ｓ７１をゲイン計算部５に入力する。高圧電流は、ＳＥＤパネルの場合、発光量にほぼ比例して増減するので、電子放出素子から放出される放出電流値である平均輝度の尺度として好適に利用することができる。ゲイン計算部５以降の処理は、第１の実施形態と同様である。また所定期間における高圧電流値の統計値を表示輝度特徴値としてゲイン計算部に出力するようにしても良い。
【００８１】
本実施形態によれば、実際の高圧電流を平均輝度の尺度として用いるので、正確な輝度評価値を得ることができるとともに、速やかに収束させることができるので、逐次平均輝度が変化する動画像においても良好なＡＢＬ制御が可能となる。
【００８２】
（第７の実施の形態）
第１の実施形態では変換テーブル３の変換特性としてγ乗を用いたが、本実施形態では、変換テーブル３の逆ガンマ変換特性の関数ｇ（ｘ）として、低階調部に対応する線形部分と、高階調部に対応する累乗部分とから成る関数を用いる。具体的には、式６の形で表される。
【００８３】
【数６】

ここで、γ，ａ，ｚ，ｘ０は定数で、ｘ０は２つの式の結合点である。ｘ＝ｘ０のときの２つの式の値および微分値が等しくなるように定められている。本実施の形態では、
【００８４】
【数７】

とした。
【００８５】
この関数を用いると、図８（ａ）に示すように、２．２乗の関数を用いた場合よりも低階調部の黒つぶれを軽減することができる。同図は、変換テーブル単体の特性を示すために、入力を８ビット（０〜２５５）、出力を１０ビット（０〜２５５、０．２５刻み）として、低階調部についてのみ示しており、実線が２．２乗、破線が式６および式７であらわされる関数である。
【００８６】
係数設定部６では、ゲインｓ６に変換テーブル３の変換特性の逆変換を施すが、式６および式７で表される関数は、図８（ｂ）に入力範囲全体の変換特性を示すように、全体として２．２乗の関数に非常に近い形をしているので、第１の実施例と同様に、式２で表される処理、すなわち２．２乗根をとる処理を行えばよい。
【００８７】
図９は、本実施形態に係る映像表示装置に適用される映像信号処理装置の変換テーブル３の変換関数として式６および式７を用いた場合に必要とされるビット幅を示したブロック図である。ここでは、ＡＢＬ制御の輝度基準値を最大輝度の１／４とする。入力映像は、全体的に明るい映像の中に低階調の部分があるものを想定し、ＡＢＬ制御が動作した場合の低階調部の黒つぶれに注目する。
【００８８】
Ａ／Ｄコンバータ１の出力ビット幅を各色８ビットとすると、乗算器２でかける係数は、前述の通り１／４の２．２乗根となるので、約１／２である。したがって、Ａ／Ｄコンバータ１の分解能を失わないためには、乗算器２の出力ビット幅は、各色９ビット必要である。そして、変換テーブル３で図８（ａ）の破線と同等の低階調部の表現力を得るためのビット幅は、１１ビットとなる。
【００８９】
一方、図１４に対し、同様にビット幅を書き入れたブロック図を、図１０に示す。Ａ／Ｄコンバータ１００１の出力ビット幅を各色８ビットとすると、信号処理部１００２で逆ガンマ変換を施すときに図８（ａ）の破線と同等の低階調部の表現力を得るためのビット幅は入力＋２ビット、更にＡＢＬ制御値１／４を乗算するならば加えて２ビット必要となり、出力ビット幅は各色１２ビットとなる。
【００９０】
図１１は、従来の構成（図１４）と本実施形態の構成（図１）とに対し、逆ガンマテーブルとして２．２乗と式６および式７をそれぞれ適用したときに、図８（ａ）の破線と同等の低階調部の表現力を得るための、すなわち８ビット入力の階調がつぶれないためのビット幅をまとめた表である。
【００９１】
つまり、本実施形態の構成を用いて、更に逆ガンマ変換の関数として式６を用いることにより、より少ない映像信号処理ビット数で、図８（ａ）の破線と同等の低階調部の表現力を得ることができる。
【００９２】
この効果は、逆ガンマ変換特性の関数ｇ（ｘ）として式６を用いる場合に限定されるものではなく、全体としてγ乗に近く、特に低階調部においてはγ乗よりも出力が大きくなるような関数で得られる。
【００９３】
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、正確な平均輝度情報を得て、良好なＡＢＬ制御を実現する映像表示が可能となる。
【００９４】
また、逆ガンマ変換の関数として、全体としてγ乗に近く、特に低階調部においてはγ乗よりも出力が大きくなるような関数を用いることにより、低階調部の表現力を落とすことなく、更に回路規模を小さくすることが可能となる。
【００９５】
【発明の効果】
本願発明によれば、非線形変換を行う構成において正確な映像信号の調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の構成を説明する図である。
【図２】本発明の映像表示装置の構成を示す図である。
【図３】第２の実施形態の構成を説明する図である。
【図４】第３の実施形態の構成を説明する図である。
【図５】第４の実施形態の構成を説明する図である。
【図６】第５の実施形態の構成を説明する図である。
【図７】第６の実施形態の構成を示す図である。
【図８】逆ガンマ変換の低階調部の黒つぶれを説明するためのグラフである。
【図９】第６の実施形態の回路規模を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１４の回路規模を説明するためのブロック図である。
【図１１】回路規模の比較表である。
【図１２】ガンマ変換を説明するためのグラフである。
【図１３】逆ガンマ変換を説明するためのグラフである。
【図１４】標準的な映像信号処理装置のブロック図である。
【符号の説明】
１Ａ／Ｄコンバータ
２乗算器
３変換テーブル
４フレーム特徴値検出部
５ゲイン計算部
６係数設定部
１０文字情報合成回路
１１表示パネル
１７高圧発生部
２０ユーザインターフェース
２１システム制御部
３１、４１、５１ローパスフィルタ
１００映像信号処理装置

Claims

映像表示装置であって、
順次更新される調整値に基づいて、入力される映像信号を調整する調整回路と、
前記調整回路よりも後段にあって、入力される信号を非線形に変換する非線形変換回路と、
前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を順次検出する表示輝度特徴値検出回路と、
前記表示輝度特徴値に基づいて、前記表示映像の明るさを抑制する輝度抑制値を順次出力する輝度抑制値出力回路と、
前記輝度抑制値に対して変換を施して得た前記調整値を前記調整回路に出力する調整値出力回路と、を有しており、
前記非線形変換回路における前記変換の変換特性は、
変換された信号が入力される信号をγ乗した値になる変換特性であり、
前記調整値出力回路における前記変換の変換特性は、
変換された信号が入力される信号のγ乗根をとった値になる変換特性である、
映像表示装置。
映像表示装置であって、
入力される信号に所定係数を乗算した出力信号を出力する乗算回路と、
前記乗算回路よりも後段にあって、入力される信号に対してγ乗（γ＞１）になる非線形変換を施して出力する非線形変換回路と、
前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を検出する表示輝度特徴値検出回路と、
を有し、
前記所定係数として、順次更新される所定数Ｇのγ乗根をとった値を用い、
前記所定数Ｇは、前記表示輝度特徴値をＢ、更新前の所定数をＧ０、前記表示輝度特徴値を比較する基準値をＢ０とするとき、
Ｇ＝Ｇ０×Ｂ０／Ｂ
である映像表示装置。
前記Ｇ０×Ｂ０／Ｂが１よりも大きい値であるときには、前記所定数Ｇとして１を用いる請求項２に記載の映像表示装置。
映像表示装置であって、
入力される信号に所定係数を乗算した出力信号を出力する乗算回路と、
前記乗算回路よりも後段にあって、入力される信号に対してγ乗（γ＞１）になる非線形変換を施して出力する非線形変換回路と、
前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を検出する表示輝度特徴値検出回路と、
を有し、
前記所定係数は、順次更新される所定数Ｇのγ乗根をとった値、もしくは順次得られる所定数Ｇのγ乗根をとった値の高周波成分をなまらせて得られる値であり、
前記所定数Ｇは、前記表示輝度特徴値、もしくは、入力される信号から順次検出される複数の表示輝度特徴値の高周波数成分をなまらせて得られる値をＢ、更新前の所定数をＧ０、前記表示輝度特徴値と比較する基準値をＢ０とするとき、Ｇ０×Ｂ０／Ｂ、もしくは順次得られるＧ０×Ｂ０／Ｂの高周波成分をなまらせて得られる値、もしくは更新前の所定係数をＫ０としたＫ０^γ×Ｂ０／Ｂのいずれかである映像表示装置。
前記Ｇ０×Ｂ０／Ｂ、もしくは順次得られるＧ０×Ｂ０／Ｂの高周波成分をなまらせて得られる値、もしくは更新前の所定係数をＫ０としたＫ０^γ×Ｂ０／Ｂのうち、前記所定数Ｇとして用いる値が１よりも大きい値である場合には前記所定数Ｇとして１を用いる請求項４に記載の映像表示装置。
映像表示装置であって、
順次更新される調整値に基づいて、入力される映像信号を調整する調整回路と、
前記調整回路よりも後段にあって、入力される信号を非線形に変換する非線形変換回路と、
前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を順次検出する表示輝度特徴値検出回路と、
前記表示輝度特徴値および画質調整に関わる輝度制御値に基づいて、前記表示映像の明るさを抑制する輝度抑制値を順次出力する輝度抑制値出力回路と、
前記輝度抑制値に対して変換を施して得た前記調整値を前記調整回路に出力する調整値出力回路と、を有しており、
前記非線形変換回路における前記変換の変換特性は、
変換された信号が入力される信号をγ乗した値になる変換特性であり、
前記調整値出力回路における前記変換の変換特性は、
変換された信号が入力される信号のγ乗根をとった値になる変換特性である、
映像表示装置。
映像表示装置であって、
順次更新される調整値に基づいて、入力される映像信号を調整する調整回路と、
前記調整回路よりも後段にあって、入力される信号を非線形に変換する非線形変換回路と、
前記非線形変換回路よりも後段にあって、入力される信号から表示映像の明るさを示す表示輝度特徴値を順次検出する表示輝度特徴値検出回路と、
前記表示輝度特徴値に基づいて、前記表示映像の明るさを抑制する輝度抑制値を順次出力する輝度抑制値出力回路を有しており、
前記輝度抑制値に対して変換を施して得られる値と画質調整に関わる輝度制御値とに基づいて得た前記調整値を前記調整回路に出力する調整値出力回路と、を有しており、
前記非線形変換回路における前記変換の変換特性は、
変換された信号が入力される信号をγ乗した値になる変換特性であり、
前記調整値出力回路における前記変換の特性は、
変換された信号が入力される信号のγ乗根をとった値になる変換特性である、
映像表示装置。
前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号の総和もしくは平均値である請求項１乃至７のいずれかに記載の映像表示装置。
前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号のうち、所定値を超える信号の数である請求項１乃至７のいずれかに記載の映像表示装置。
前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号の色別の総和もしくは平均値である請求項１乃至７のいずれかに記載の映像表示装置。
前記表示輝度特徴値は、所定期間の表示信号の輝度成分の総和もしくは平均値である請求項１乃至７のいずれかに記載の映像表示装置。
前記表示輝度特徴値は、１画面のうち特定の領域の表示信号の統計値である請求項１乃至７のいずれかに記載の映像表示装置。
更に、前記映像信号に文字情報を重畳する文字情報合成回路を備え、
前段より、前記調整回路、前記非線形変換回路、前記文字情報合成回路、前記表示輝度特徴検出回路の順にそれぞれ配置された請求項１乃至１２のいずれかに記載の映像表示装置。
前記映像表示装置の画素は、
マトリクス状に配置された電子放出素子で構成される請求項１乃至１３のいずれかに記載の映像表示装置。
前記電子放出素子は、表面伝導型放出素子である請求項１４に記載の映像表示装置。
前記表示輝度特徴値は、前記電子放出素子から放出される放出電流値である請求項１４または１５に記載の映像表示装置。