JP3918599B2

JP3918599B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP3918599B2
Application number: JP2002085254A
Authority: JP
Inventors: 均野田; 哲郎塩田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2003283871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置において入力映像輝度信号の特徴に応じて動的に画質補正をする画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオテープレコーダー、ビデオディスクプレーヤーなどの映像機器、映像ソフトの充実に伴い迫力のある映像を楽しむための大画面画像表示装置の要望が高まってきている。映像を従来の小さな画面に表示しているときは、表示される映像の画質が十分なレベルにあると思っていても、同様の画像表示装置を用いて映像を大画面で表示すると不十分に思える場合がある。この要因の一つとして、表示される映像のダイナミックレンジに対して画像表示装置の持つダイナミックレンジが狭いため、元の映像の持つ微妙な階調が表現しきれない、という点があげられる。
【０００３】
従来より表示する映像の画質を改善する画像表示装置の一つとして、表示画面の有効表示領域について表示されている画像の輝度の最大値と最小値を検出し、その最大値と最小値を用いて入力映像信号を補正して表示される装置が提案されてきた。
【０００４】
図３は、表示画質を改善するための従来の画像表示装置の一例の構成を示した構成図である。
【０００５】
この画像表示装置では、入力された映像輝度信号に対して、フィールド毎またはフレーム毎に最大値検出回路１０１で表示されている画像の輝度の最大値を検出し、最小値検出回路１０２で表示されている画像の輝度の最小値を検出する。検出した最大値および最小値は、そのままでは入力映像輝度信号のノイズ成分などによる変動が大きいので、各々ローパスフィルター回路１０３、１０４で高周波成分を除去して安定化させている。
【０００６】
そして、ローパスフィルター回路１０３、１０４で安定化させた最大値信号、最小値信号を用いて、信号レベル補正回路１０５で入力映像輝度信号を補正して表示画像の画質改善を行っていた。
【０００７】
信号レベル補正回路１０５による画質改善の方法としては、多くの方法が提案されているので、詳細な説明は省略するが、例えば特開平１０−２４８０２４号公報にその方法の１つが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来の方式の画像表示装置において、最大値検出回路１０１および最小値検出回路１０２で入力映像輝度信号の最大値と最小値を検出する時に、回路の簡単化の理由などから入力映像輝度信号を離散的にサンプリングして最大値、最小値を検出する場合、表示画像が移動したときなどにサンプリング位置に特異的に明るい部分や暗い部分がくることによって、表示画像の内容が大きく変わっていない場合であっても検出される最大値や最小値が大きく変動して、表示画面の輝度が大きく変動してしまうという課題があった。
【０００９】
また、上記した課題の対策として検出信号を安定化させるためのローパスフィルター回路１０３、１０４をあまり応答の遅いものにしすぎると、逆に早い画面の変化に追従できないという課題があった。
【００１０】
更には、信号レベルの補正方法として、検出した映像信号の最大値と最小値をその画像表示装置が持つダイナミックレンジの最大値と最小値に拡張するような方法を用いている場合には、表示画像が最大値と最小値の差があまり大きくない場合には、補正によって表示画像が異常になってしまうという課題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために第１の発明の画像表示装置は、入力映像輝度信号の表示画面内の離散的な複数の画素について、最大輝度レベルを検出する最大値検出手段と、最小輝度レベルを検出する最小値検出手段と、前記最大値検出手段からの出力信号である最大値信号と前記最小値検出手段からの出力信号である最小値信号を安定化させるフィルター手段と、前記最大値信号と最小値信号の信号レベルを制限する制限手段と、平均輝度レベル（以下、ＡＰＬと称す）を検出するＡＰＬ検出手段と、ＡＰＬ検出手段の出力よりＡＰＬの変化量を検出するＡＰＬ変化量検出手段と、前記最大値信号と前記最小値信号によって入力映像輝度信号を補正する信号レベル補正手段を具備し、前記ＡＰＬ変化量検出手段によって検出されるＡＰＬ変化量が設定値以下である場合は、前記最大値信号および前記最小値信号の更新を行わず、以前の最大値信号および最小値信号の値を保持するように動作することを特徴とする。
【００１２】
上記のように、第１の発明の画像表示装置によれば、ＡＰＬ検出手段とＡＰＬ変化量検出手段によって表示画像の状態を常に監視し、ＡＰＬ変化量が設定値より小さい場合は、表示画像の変化はないと判断して最大値および最小値の更新を行わないように制御することで、フィルターの応答性をあまり遅いものに設定しなくても、最大値および最小値の変動を少なくすることができる。また、最大値、最小値を制限手段で一定値以下また以上にならないように制御することで、最大値と最小値の差が小さな画像を補正する場合においても表示画面が異常になることがない。
【００１３】
第２の発明の画像表示装置は、入力映像輝度信号の表示画面内の離散的な複数の画素について、最大輝度レベルを検出する最大値検出手段と、最小輝度レベルを検出する最小値検出手段と、前記最大値検出手段からの出力信号である最大値信号と前記最小値検出手段からの出力信号である最小値信号を安定化させるフィルター手段と、前記最大値信号と最小値信号の信号レベルを制限する制限手段と、平均輝度レベルを検出するＡＰＬ検出手段と、ＡＰＬ検出手段の出力よりＡＰＬの変化量を検出するＡＰＬ変化量検出手段と、前記最大値信号と前記最小値信号によって入力映像輝度信号を補正する信号レベル補正手段を具備し、前記ＡＰＬ変化量検出手段によって検出されるＡＰＬ変化量が設定値以上である場合は、前記最大値信号と前記最小値信号として、前記フィルター手段によって補正される前の前記最大値検出手段の出力信号と前記最小値検出手段の出力信号を用いるように動作することを特徴とする。
【００１４】
上記のように、第２の発明の画像表示装置によれば、ＡＰＬ検出手段とＡＰＬ変化量検出手段によって表示画像の状態を常に監視し、ＡＰＬ変化量が設定値より大きい場合は、表示画像の変化が大きいと判断して最大値および最小値をフィルター手段によって補正される前の出力信号を使うように制御することで、フィルターの応答性をあまり早いものに設定しなくても、早い表示画面の変化に追従することができる。また、最大値、最小値を制限手段で一定値以下また以上にならないように制御することで、最大値と最小値の差が小さな画像を補正する場合においても表示画面が異常になることがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施形態にかかる画像表示装置の一例の構成を示したブロック図である。
【００１７】
図１において、１１は入力映像輝度信号の最大値を検出するための最大値検出回路（特許請求の範囲記載中の最大値検出手段に相当）、１２は同じく最小値を検出するための最小値検出回路（特許請求の範囲記載中の最小値検出手段に相当）、１３は最大値検出回路１１からの出力信号である最大値信号の高周波成分を除去して安定化させるためのローパスフィルター回路（特許請求の範囲記載中のフィルター手段に相当）、１４は同じく最小値検出回路１２からの出力信号である最小値信号を安定化させるためのローパスフィルター回路（特許請求の範囲記載中のフィルター手段に相当）、１５は最大値信号が設定値以下にならないように制御するためのリミッター回路（特許請求の範囲記載中の制限手段に相当）、１６は同じく最小値信号が設定値以上にならないように制御するためのリミッター回路（特許請求の範囲記載中の制限手段に相当）、１７は入力映像輝度信号のＡＰＬを検出するためのＡＰＬ検出回路（特許請求の範囲記載中のＡＰＬ検出手段に相当）、１８はＡＰＬ検出回路１７の出力信号の変化量と変化量設定値を比較して制御信号を発生するＡＰＬ変化量判定回路（特許請求の範囲記載中のＡＰＬ変化量検出手段に相当）、１９、２０は切り換え回路、２１は最大値信号を保存する最大値保存回路、２２は同じく最小値信号を保存する最小値保存回路、２３は入力映像輝度信号を補正して画質補正を行うための信号レベル補正回路（特許請求の範囲記載中の信号レベル補正手段に相当）である。
【００１８】
以下、図１を参照して本実施形態に係る画像表示装置の動作について詳細に説明する。
【００１９】
入力映像輝度信号は、最大値検出回路１１、最小値検出回路１２、ＡＰＬ検出回路１７に入力される。
【００２０】
最大値検出回路１１は、入力映像輝度信号の輝度レベルを予め設定されたサンプリング間隔にしたがって離散的にサンプリングし、その中の最大値を検出して出力信号として最大値信号を出力する。最大値検出回路１１からの最大値信号は、ローパスフィルター回路１３で高周波成分を除去することで、入力映像輝度信号のノイズ成分などによる最大値信号の変動成分を取り除き、安定化させる。ローパスフィルター回路１３で安定化した最大値信号は、リミッター回路１５で設定された最大値のリミット値と比較し、最大値信号がリミット値以下であった場合は最大値信号として設定された最大値のリミット値を使用するように制御される。
【００２１】
最小値検出回路１２も最大値検出回路１１と同様に入力映像輝度信号の輝度レベルを離散的にサンプリングし、その中の最小値を検出して出力信号として最小値信号を出力する。最小値検出回路１２からの最小値信号も、同様にローパスフィルター回路１４で高周波成分を除去して、安定化させる。安定化させた最小値信号は、リミッター回路１６で設定された最小値のリミット値と比較し、最小値信号がリミット値以上であった場合は最小値信号として設定された最小値のリミット値を使用するように制御される。
【００２２】
一方、ＡＰＬ検出回路１７は、入力映像輝度信号の輝度レベルを離散的あるいは連続的にサンプリングした総和をサンプル点数で除してＡＰＬレベルを求めて出力する。ＡＰＬ変化量判定回路１８は、ＡＰＬ検出回路１７からのＡＰＬ信号と一期間前のＡＰＬ信号とを差分をとるなどして比較し、ＡＰＬの変化量を検出する。そして、検出したＡＰＬの変化量と設定されているＡＰＬ変化量とを比較して、検出値が設定値より大きいか、小さいかを判定する。検出値が設定値より大きい場合は、表示画像の内容が変化したものと判定し、逆に、検出値が設定値より小さい場合には、表示画像の内容が変化していないものと判定して、それに応じた制御信号を出力する。
【００２３】
切り換え回路１９は、ＡＰＬ変化量判定回路１８からの制御信号にしたがって、表示画像の内容が変化している時は、リミッター回路１５からの最大値信号を出力し、表示画像の内容が変化していないときは最大値信号を更新せずに、最大値保存回路２１に保存してある一期間前の最大値信号を出力する。
【００２４】
同様に切り換え回路２０は、ＡＰＬ変化量判定回路１８からの制御信号にしたがって、表示画像の内容が変化している時は、リミッター回路１６からの最小値信号を出力し、表示画像の内容が変化していないときは最小値信号を更新せずに、最小値保存回路２２に保存してある一期間前の最小値信号を出力する。
【００２５】
信号レベル補正回路２３は、入力された最大値信号と最小値信号を基にして入力映像輝度信号のレベルを補正し、表示画質を改善する。
【００２６】
入力映像輝度信号の補正方法については、どの方法に限定されるものでもないので、説明を省略する。
【００２７】
以上のように第１の実施例によれば、最大値信号と最小値信号をリミッター回路１５、１６で設定値以下および以上にならないように制御しておき、かつ、入力映像輝度信号のＡＰＬの変化量を検出して、変化量が設定値以下の場合は表示画像内容の変化がないと判定して、最大値信号と最小値信号の更新を行わないように制御することで、ローパスフィルターの応答性をあまり遅くすることなく、最大値および最小値の変動を少なくし、最大値および最小値のサンプリングを離散的に行う場合においても、表示画像が不必要な輝度変化を起こすことなく画質補正を行うことができる。また、最大値、最小値を制限手段で一定値以下また以上にならないように制御することで、最大値と最小値の差が小さな画像を補正する場合においても表示画面が異常になることがないという大きな効果を得ることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施形態にかかる画像表示装置の一例の構成を示したブロック図である。なお、上記した第１の実施形態における映像表示装置と同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２９】
図２において、１１は入力映像輝度信号の最大値を検出するための最大値検出回路（特許請求の範囲記載中の最大値検出手段に相当）、１２は同じく最小値を検出するための最小値検出回路（特許請求の範囲記載中の最小値検出手段に相当）、１３は最大値検出回路１１からの出力信号である最大値信号の高周波成分を除去して安定化させるためのローパスフィルター回路（特許請求の範囲記載中のフィルター手段に相当）、１４は同じく最小値検出回路１２からの出力信号である最小値信号を安定化させるためのローパスフィルター回路（特許請求の範囲記載中のフィルター手段に相当）、１５は最大値信号が設定値以下にならないように制御するためのリミッター回路（特許請求の範囲記載中の制限手段に相当）、１６は同じく最小値信号が設定値以上にならないように制御するためのリミッター回路（特許請求の範囲記載中の制限手段に相当）、１７は入力映像輝度信号のＡＰＬを検出するためのＡＰＬ検出回路（特許請求の範囲記載中のＡＰＬ検出手段に相当）、１８はＡＰＬ検出回路１７の出力信号の変化量と変化量設定値を比較して制御信号を発生するＡＰＬ変化量判定回路（特許請求の範囲記載中のＡＰＬ変化量検出手段に相当）、１９、２０は切り換え回路、２３は入力映像輝度信号を補正して画質補正を行うための信号レベル補正回路（特許請求の範囲記載中の信号レベル補正手段に相当）である。
【００３０】
以下、図２を参照して本実施形態に係る画像表示装置の動作について詳細に説明する。
【００３１】
最大値検出回路１１は、入力映像輝度信号の輝度レベルを予め設定されたサンプリング間隔にしたがって離散的にサンプリングし、その中の最大値を検出して最大値信号を出力する。最大値検出回路１１からの最大値信号は、ローパスフィルター回路１３で高周波成分を除去して安定化させる。
【００３２】
最小値検出回路１２も最大値検出回路１１と同様に入力映像輝度信号の輝度レベルを離散的にサンプリングし、その中の最小値を検出して最小値信号を出力する。最小値検出回路１２からの最小値信号も、同様にローパスフィルター回路１４で高周波成分を除去して安定化させる。
【００３３】
ＡＰＬ検出回路１７は、入力映像輝度信号のＡＰＬレベルを求めて出力し、ＡＰＬ変化量判定回路１８は、ＡＰＬ検出回路１７からのＡＰＬ信号と一期間前のＡＰＬ信号とを差分をとるなどして比較し、ＡＰＬの変化量を検出する。そして、検出したＡＰＬの変化量と設定されているＡＰＬ変化量とを比較して、検出値が設定値より大きいか、小さいかを判定する。検出値が設定値より大きい場合は、表示画像の内容が大きく変化したものと判定し、逆に、検出値が設定値より小さい場合には、表示画像の内容が通常の変化状態であると判定して、それに応じた制御信号を出力する。
【００３４】
切り換え回路１９は、ＡＰＬ変化量判定回路１８からの制御信号にしたがって、表示画像の内容が大きく変化している時は、最大値信号としてローパスフィルター回路１３の出力信号でなく、ローパスフィルター回路１３への入力信号すなわち最大値検出回路１１の出力信号を出力する。その他の場合は、最大値信号としてローパスフィルター回路１３の出力信号を出力する。
【００３５】
同様に切り換え回路２０は、ＡＰＬ変化量判定回路１８からの制御信号にしたがって、表示画像の内容が大きく変化している時は、最小値信号としてローパスフィルター回路１４の出力信号でなく、ローパスフィルター回路１４への入力信号すなわち最小値検出回路１２の出力信号を出力する。その他の場合は、最小値信号としてローパスフィルター回路１４の出力信号を出力する。
【００３６】
リミッター回路１５は入力された最大値信号と設定された最大値のリミット値と比較し、最大値信号がリミット値以下であった場合は最大値信号として設定された最大値のリミット値を使用するように制御される。
【００３７】
同様にリミッター回路１６は入力された最小値信号と設定された最小値のリミット値と比較し、最小値信号がリミット値以上であった場合は最小値信号として設定された最小値のリミット値を使用するように制御される。
【００３８】
信号レベル補正回路２３は、入力された最大値信号と最小値信号を基にして入力映像輝度信号のレベルを補正し、表示画質を改善する。
【００３９】
以上のように第２の実施例によれば、入力映像輝度信号のＡＰＬの変化量を検出して、設定値以上の場合は表示画像の内容が大きく変化したと判定して、最大値信号と最小値信号をローパスフィルター回路１３、１４で安定化する前の信号を選択するように制御することで、表示画像の早い変化にも対応しつつ、表示画像が不必要な輝度変化を起こすことなく画質補正を行うことができる。また最大値信号と最小値信号をリミッター回路１５、１６で設定値以下および以上にならないように制御することで、最大値と最小値の差が小さな画像を補正する場合においても表示画面が異常になることがないという大きな効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＡＰＬ検出手段とＡＰＬ変化量検出手段によって表示画像の状態を常に監視し、ＡＰＬ変化量が設定値より小さい場合は、表示画像の変化はないと判断して最大値および最小値の更新を行わないように制御することで、フィルターの応答性をあまり遅いものに設定しなくても、最大値および最小値の変動を少なくすることができる。また、最大値、最小値を制限手段で一定値以下また以上にならないように制御することで、最大値と最小値の差が小さな画像を補正する場合においても表示画面が異常になることをなくすることができるという効果がある。
【００４１】
また、ＡＰＬ変化量が設定値より大きい場合は、表示画像の変化が大きいと判断して最大値および最小値をフィルター手段によって補正される前の出力信号を使うように制御することで、フィルターの応答性をあまり早いものに設定しなくても、早い表示画面の変化に追従させることができるという効果がある。
【００４２】
また、最大値、最小値を制限手段で一定値以下また以上にならないように制御することで、最大値と最小値の差が小さな画像を補正する場合においても表示画面が異常になることがないという大きな効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる画像表示装置の構成を示したブロック図
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる画像表示装置の構成を示したブロック図
【図３】従来の画像表示装置の一例の構成を示した構成図
【符号の説明】
１１最大値検出回路、
１２最小値検出回路、
１３、１４ローパスフィルター回路、
１５、１６リミッター回路、
１７ＡＰＬ検出回路、
１８ＡＰＬ変化量判定回路、
１９、２０切り換え回路、
２１最大値保存回路、
２２最小値保存回路、
２３信号レベル補正回路

Claims

入力映像輝度信号の表示画面内の離散的な複数の画素について、最大輝度レベルを検出する最大値検出手段と、最小輝度レベルを検出する最小値検出手段と、前記最大値検出手段からの出力信号である最大値信号と前記最小値検出手段からの出力信号である最小値信号を安定化させるフィルター手段と、前記最大値信号と最小値信号の信号レベルを制限する制限手段と、平均輝度レベル（以下、ＡＰＬと称す）を検出するＡＰＬ検出手段と、ＡＰＬ検出手段の出力よりＡＰＬの変化量を検出するＡＰＬ変化量検出手段と、前記最大値信号と前記最小値信号によって入力映像輝度信号を補正する信号レベル補正手段を具備し、前記ＡＰＬ変化量検出手段によって検出されるＡＰＬ変化量が設定値以下である場合は、前記最大値信号および前記最小値信号の更新を行わず、以前の最大値信号および最小値信号の値を保持するように動作することを特徴とする画像表示装置。
入力映像輝度信号の表示画面内の離散的な複数の画素について、最大輝度レベルを検出する最大値検出手段と、最小輝度レベルを検出する最小値検出手段と、前記最大値検出手段からの出力信号である最大値信号と前記最小値検出手段からの出力信号である最小値信号を安定化させるフィルター手段と、前記最大値信号と最小値信号の信号レベルを制限する制限手段と、平均輝度レベルを検出するＡＰＬ検出手段と、ＡＰＬ検出手段の出力よりＡＰＬの変化量を検出するＡＰＬ変化量検出手段と、前記最大値信号と前記最小値信号によって入力映像輝度信号を補正する信号レベル補正手段を具備し、前記ＡＰＬ変化量検出手段によって検出されるＡＰＬ変化量が設定値以上である場合は、前記最大値信号と前記最小値信号として、前記フィルター手段によって補正される前の前記最大値検出手段の出力信号と前記最小値検出手段の出力信号を用いるように動作することを特徴とする画像表示装置。