JP4049287B2

JP4049287B2 - Display device

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Publication number: JP4049287B2
Application number: JP14142999A
Authority: JP
Inventors: 隆生中野
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: JP2000330542A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パーソナルコンピュータやワークステーション等からの映像信号を受けて画像を表示する表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータやワークステーション等からの映像信号を受けて画像を表示する表示装置として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やＣＲＴ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等がある。これら表示装置の映し出す画像をよりよい状態で鑑賞するためには、表示画面の有する種々の光学的パラメータがベストの状態に調整される必要がある。
【０００３】
そのような光学的パラメータの１つに表示画面の輝度（表示画面全体の明るさ）がある。表示画面の輝度は、表示内容に高輝度の部分が多いかどうかに依存する。例えば、表示内容に高輝度の部分が少なければ、表示画面全体の輝度が落ちて表示画面が薄暗く見づらいものとなる。よって、表示内容に応じて表示装置の発光強度を調整することが望ましい。すなわち、表示内容に高輝度の部分が少ないときには表示画面全体の輝度が高くなるよう表示装置の発光強度を補正すれば、表示画面が見づらくなることを防止でき、きれいでメリハリのある画像を提供できる。
【０００４】
表示内容に応じて表示画面の輝度を自動的に調整する表示装置の一例を挙げると、特開平７−１２９１１３号公報に記載の技術がある。この表示装置は、表示画像のうち高輝度である白の部分の面積を検出して輝度調整回路にフィードバックすることにより、表示内容の変化に対して表示画面の輝度を一定に保つことを目的としている。図１１は、この技術を表示装置ＤＰ２として示したものである。表示装置ＤＰ２は、ＬＣＤ２１と、ＬＣＤ２１に透過光を供給するためのバックライト光源２２と、コンピュータ等から送出された画像データを蓄えておくためのＶＲＡＭ２３と、ＬＣＤ２１を駆動させるためのＬＣＤドライバ２７とを備えている。さらに表示装置ＤＰ２は、白色を表示した画素（以下、白画素と記す）の数を検出するための白画素計数器２４と、ＬＣＤ２１の表示画面の輝度を補正するための補正値を生成する補正値生成ロジック回路２５と、バックライト光源２２の発光強度を調節する調光回路２６とを備えている。
【０００５】
次に、表示装置ＤＰ２の動作について説明する。ＬＣＤドライバ２７は、ＶＲＡＭ２３からの表示画像データＳ２を得てビデオ信号Ｓ６を出力し、ビデオ信号Ｓ６によりＬＣＤ２１の各画素のオンオフを制御してＬＣＤ２１上に画像を表示させる。ＬＣＤドライバ２７はまた、ＬＣＤ２１の駆動電圧を制御して表示コントラストを調整するが、その調整値はユーザが可変抵抗Ｒ１を手動調整することによって設定される。また、調光回路２６は、発光強度信号Ｓ５によりバックライト光源２２の電源電圧または駆動デューティを制御してバックライト光源２２の発光強度を変化させ、それによりＬＣＤ２１の表示画面の輝度を変化させる。この輝度の概略値の設定については、ユーザによる可変抵抗Ｒ２の手動調整にて行われる。しかし、表示内容による微妙な補正については次のように自動で行われる。まず、白画素計数器２４は表示画像データＳ２より１フレーム内の白画素数を計数し、白画素数情報Ｓ３を補正値生成ロジック回路２５に送出する。そして、補正値生成ロジック回路２５は、この白画素数情報Ｓ３に基づいて補正値信号Ｓ４を生成し、調光回路２６に出力する。調光回路２６は、補正値信号Ｓ４を受けて発光強度信号Ｓ５を変化させ、バックライト光源２２の発光強度を表示内容に適した輝度となるように変化させる。
【０００６】
この補正値信号Ｓ４の生成については以下のようにして行う。１フレームにおける白画素数の全画素数に占める割合と表示画面の輝度との特性を図１２に示す。図１２によれば、白画素数の割合の増加に比例して表示画面の輝度は増加している。そこで、輝度の補正値と白画素数割合との特性を図１３に示すように設定する。図１３では、Ｂの部分において白画素数の割合と補正値とが反比例するように設定している。このように白画素数の割合に反比例するように輝度が補正されると、表示画面の輝度が、図１４のＢの部分に示すように白画素数に影響されず一定となるので、表示画面が見づらくなることを防止できる。なお、白画素数が極端に少なく真っ黒に近い場合（Ａの部分）には、補正量を増加させるとかえって見づらくなるので補正を行わない。また、白画素数の割合が多い場合（Ｃの部分）にも輝度補正を行う必要はなく、補正の対象外としている。よって、補正値生成ロジック回路２５に図１３に示すような白画素数割合と輝度補正値との特性のテーブルを持たせておき、その特性テーブルを参照して補正値信号Ｓ４を生成させるようにする。
【０００７】
なお、同期信号がＬＣＤドライバ２７から白画素計数器２４に入力され、１フレーム分の白画素計数の終了を検知し次フレームの計数を行うためのリセット信号としてはたらく。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平７−１２９１１３号公報に記載の表示装置の場合、１フレームの全画素中の白画素の検出が輝度の補正にとって重要となる。白画素数の大小によってバックライト光源２２の発光強度が決定され、それが表示画面の輝度に大きく影響するからである。
【０００９】
しかし上記の公報では、白画素検出の方法や検出回路について何ら触れていないので、具体性に欠ける面があった。
【００１０】
また、例えばワープロやエディタにおける文字入力画面（テキスト画面）の場合は、文字数の多寡によって表示画面の輝度が変動すると、かえって目が疲れるので、表示内容によっては表示画面の輝度を調整しない方がよいこともある。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、表示画像中の高輝度の画素を簡単な回路構成の検出部により検出し、その情報を用いて表示画面の輝度を調整することが可能な表示装置を実現する。また、その表示装置を用いて表示内容がグラフィック画面であるかテキスト画面であるかを判断する方法をも実現する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項１にかかるものは、映像信号に応じた画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示される前記画像の輝度を調整する調整手段と、前記画像の１画面の画素のうち前記映像信号の階調が所定の閾値を超える画素の数の割合を算出し、前記割合に基づいて前記調整手段の調整量を決定する調整量決定手段とを備え、前記映像信号は、赤映像信号及び緑映像信号及び青映像信号を含み、前記所定の閾値は、前記赤映像信号に対応した閾値、前記緑映像信号に対応した閾値、前記青映像信号に対応した閾値を含み、前記調整量決定手段は、前記赤映像信号と前記赤映像信号に対応した前記閾値とを比較し、前記赤映像信号が前記赤映像信号に対応した前記閾値よりも大きい場合に第１の信号を出力する第１の比較器と、前記緑映像信号と前記緑映像信号に対応した前記閾値とを比較し、前記緑映像信号が前記緑映像信号に対応した前記閾値よりも大きい場合に第２の信号を出力する第２の比較器と、前記青映像信号と前記青映像信号に対応した前記閾値とを比較し、前記青映像信号が前記青映像信号に対応した前記閾値よりも大きい場合に第３の信号を出力する第３の比較器と、前記第１乃至第３の信号の全てが入力された場合に第４の信号を出力するＡＮＤ回路と、前記第４の信号の出力回数を計数し、高輝度画素数情報として出力する第１のカウンタと、前記画像の１画面の画素数を計数し、全画素数情報として出力する第２のカウンタと、前記高輝度画素数情報を前記全画素数情報で除して、前記画像の１画面の画素のうち、前記赤映像信号及び緑映像信号及び青映像信号の階調が各々に対応した前記閾値を超える画素の数の割合を算出する除算器とを含む表示装置である。
【００１３】
この発明のうち請求項２にかかるものは、請求項１記載の表示装置であって、前記調整量決定手段は、前記調整量を固定値に切り替える切り替え手段をさらに含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を述べる前に、図１１に示した表示装置ＤＰ２における白画素計数器２４の具体的構成について検討すると、以下のようなものが考えられる。
【００１８】
例えば、ＶＲＡＭ２３から出力される表示画像データＳ２が、１画素に付き赤、緑、青それぞれ８ビットの階調のデジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂから成り立っていると仮定したとき、各信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調がそれぞれ所定の閾値Ｘ，Ｙ，Ｚよりも大きな値で、かつ、各信号の階調の比率が白色に対応する一定値となる場合にその画素を白と判断する、という白画素計数器２４が考えられる。図１５にそのような白画素計数器２４の回路構成例を示す。この回路においては、デジタル映像信号Ｓｒの階調が、８ビットコンパレータＣＰｒにおいて、閾値記憶レジスタＲＧｒに蓄えられた閾値Ｘと比較される。そして、デジタル映像信号Ｓｒの階調がＸよりも大きな値の場合に、コンパレータＣＰｒからアクティブとして出力される信号（例えばＨｉｇｈアクティブの場合のＨｉｇｈ信号のこと、以下アクティブ信号と記す）ＡＳｒがスイッチＳＷｒを閉じて、デジタル映像信号Ｓｒを次段の８ビットコンパレータＣＰｇｒに伝達する。なお、図中の太線及び８の数字は、８本の信号線が存在することを示している。また、煩瑣な表示を避けるために図示していないが、デジタル映像信号Ｓｂについても同様に、８ビットコンパレータＣＰｂにおいて閾値記憶レジスタＲＧｂに蓄えられた閾値Ｚと比較され、そして、デジタル映像信号Ｓｂの階調がＺよりも大きな値の場合にコンパレータＣＰｂの出力するアクティブ信号ＡＳｂがスイッチＳＷｂを閉じてデジタル映像信号Ｓｂを次段の８ビットコンパレータＣＰｇｂに伝達する。また、デジタル映像信号Ｓｇについても同様に、８ビットコンパレータＣＰｇにおいて閾値記憶レジスタＲＧｇに蓄えられた閾値Ｙと比較され、デジタル映像信号Ｓｇの階調がＹよりも大きな値の場合にコンパレータＣＰｇの出力するアクティブ信号ＡＳｇがスイッチＳＷｇを閉じて、デジタル映像信号Ｓｇを次段の８ビットコンパレータＣＰｇｂ，ＣＰｇｒに伝達する。
【００１９】
さて、図１５に示す回路においては、白画素と判断する階調の比率の例として、Ｓｒ：Ｓｇ：Ｓｂ＝１：１：１の場合を考えている。よって、次段の８ビットコンパレータＣＰｇｒはデジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇが一致しているかどうかを判断し、一致している場合にのみＡＮＤ回路Ａ２へとアクティブ信号ＡＳｇｒを伝える。同様に、８ビットコンパレータＣＰｇｂはデジタル映像信号Ｓｂ，Ｓｇが一致しているかどうかを判断し、一致している場合にのみＡＮＤ回路Ａ２へとアクティブ信号ＡＳｇｂを伝える。そしてＡＮＤ回路Ａ２は、８ビットコンパレータＣＰｇｒ，ＣＰｇｂの両者からアクティブ信号が出力された場合にのみ、カウンタＣＴ２にアクティブ信号ＡＳ２を出力する。そして、カウンタＣＴ２は、垂直同期信号検出器ＶＳにより同期信号Ｓ７から検出された垂直同期信号Ｓ７ｖをカウンタのリセット信号として用いつつ、ＡＮＤ回路Ａ２からの信号出力回数を計数し、白画素数情報Ｓ３として補正値生成ロジック２５へと出力する。
【００２０】
なお、白画素と判断する各信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調の比率を１：１：１以外の値にしたい場合には、スイッチＳＷｒの出力部分にＳｇに対するＳｒの比率の逆数に応じた乗算器または除算器を挿入し、スイッチＳＷｂの出力部分にＳｇに対するＳｂの比率の逆数に応じた乗算器または除算器を挿入すればよい。例えば、Ｓｒ：Ｓｇ：Ｓｂ＝１：２：４となるようにしたい場合には、スイッチＳＷｒの出力部分に入力値を２倍の値にする乗算器を、スイッチＳＷｂの出力部分に入力値を半分の値にする除算器を、それぞれ挿入すればよい。そうすれば、所望する白色に対応する各信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調の比率で白画素の判断ができる。
【００２１】
以上にみたように、白画素計数器２４を具体的に構成することは可能である。しかし、このような白画素計数器の構成では、デジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，ＳｂをコンパレータＣＰｇｒ，ＣＰｇｂに送出するので、ビット数に対応した本数分の信号線が多く必要となる。さらに、白画素の判定についても、予め決めた各信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調の比率に一致するもののみを白画素と判断するので、ほんの少し比率が異なるだけで実質的に白色とみなせる画素や、白色でなくとも高輝度である色の画素を計数することはできない。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる表示装置ＤＰ１を示したものである。表示装置ＤＰ１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１２から出力されたアナログ映像信号Ｓ０を適切な電圧レベルのアナログ映像信号Ｓ１として出力する映像信号増幅部１と、アナログ映像信号Ｓ１をデジタル映像信号Ｓ２に変換するアナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）回路部２と、デジタル映像信号Ｓ２に画像の拡大縮小やガンマ補正等を施しデジタル映像信号Ｓ６として出力するデジタル画像処理部３と、デジタル映像信号Ｓ６を受けて画像を表示するＬＣＤ表示部４とを備えている。そしてさらに表示装置ＤＰ１は、デジタル映像信号Ｓ２のうち１フレーム中の高輝度の画素を検出して計数する画像情報検出部７と、表示装置ＤＰ１の各部の動作を司るマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）８と、ＬＣＤ表示部４の光源となるバックライト部１０と、ＭＰＵ８からの制御信号Ｓ４を受けてバックライト部１０を発光強度信号Ｓ５により制御するインバータ部１１とを備える。また表示装置ＤＰ１は、ＰＣ１２から送出される同期信号（水平、垂直を含む）Ｓ７のうち水平同期信号に同期し、かつ、ＭＰＵ８からの制御信号Ｓ８に基づく周波数及び位相を有する高周波数のサンプリングクロックＳ９を発生させるクロック発生部６と、ＭＰＵ８からの制御信号Ｓ１４を受けてサンプリングクロックＳ９の位相を最適に調整しサンプリングクロックＳ１０としてＡＤＣ回路部２へと与えるクロック位相調整部５と、同期信号Ｓ７の信号の有無や周波数、極性といった同期信号の判定用データを検出してＭＰＵ８に信号Ｓ１１として伝達する同期信号検出部９と、表示画面の輝度を自動調整にするか否かを切り替えるための押しボタン１３とを備える。
【００２３】
次にこの表示装置ＤＰ１の動作について述べる。ＡＤＣ回路部２に入力されたアナログ映像信号Ｓ１は、クロック発生部６で発生しクロック位相調整部５で位相調整されたサンプリングクロックＳ１０の周期に基づいてサンプリングされ、デジタル映像信号Ｓ２へと変換される。デジタル映像信号Ｓ２は、デジタル画像処理部３を経てＬＣＤ表示部４で映像として表示されるが、同時に画像情報検出部７、ＭＰＵ８にも入力される。そして、画像情報検出部７はデジタル映像信号Ｓ２の全画素数と画像に含まれる高輝度画素の数とを計数し、高輝度画素の数を全画素数で除してその割合を求める。また、その割合を高輝度画素割合情報Ｓ３としてＭＰＵ８に出力する。ＭＰＵ８は、信号Ｓ１１から得た垂直同期信号の情報を利用して、垂直同期信号が入力される直前の高輝度画素割合情報Ｓ３に基づいて制御信号Ｓ４を生成する。そして、インバータ部１１に制御信号Ｓ４を送出し、バックライト部１０での発光強度を調節する。なお画像情報検出部７においては、１画素のデジタル映像信号Ｓ２の情報が入力される度に、すなわちＡＤＣ回路部２におけるサンプリング周期ごとに、高輝度であるかどうかを検出するため、サンプリングクロックＳ１０も入力される。また、１フレーム分の検出終了を検知し次フレームの計数を行うためのリセット信号として同期信号Ｓ７も入力される。
【００２４】
制御信号Ｓ４の生成については以下のようにして行う。１フレームにおける高輝度画素数の全画素数に占める割合とバックライト部１０における発光強度との特性を、例えば図２のグラフＢ１〜Ｂ４のいずれかに示すように設定する。図２において、グラフＢ１は、高輝度画素数の割合が１００％から０％になるにつれて一定割合でバックライト発光強度を増加させていく場合のグラフである。またグラフＢ２は、高輝度画素数の割合が１００％〜ｎ１％間は一定のバックライト発光強度とし、ｎ１％〜０％間はｎ１％から０％になるにつれて一定割合でバックライト発光強度を増加させていく場合のグラフである。グラフＢ３もグラフＢ２と同様、高輝度画素数の割合が１００％〜ｎ２％間は一定のバックライト発光強度とし、ｎ２％〜０％間はｎ２％から０％になるにつれて一定割合でバックライト発光強度を増加させていく場合のグラフである。また、グラフＢ４は、高輝度画素数の割合の如何にかかわらず一定のバックライト発光強度とする、自動調整しない場合のグラフである。
【００２５】
また図３は、グラフＢ１〜Ｂ４のそれぞれに対応する表示画面の輝度と高輝度画素数の割合との特性を示した図である。グラフＢ４のようにバックライト発光強度を調整しない場合は、図１２と同様、高輝度画素数の割合が低下するにつれて表示画面の輝度は一定割合で減少し、高輝度画素数の割合が０％のときに最低値となる（グラフＬ４）。しかし、グラフＢ１のように高輝度画素数の割合が低下するにつれて一定割合でバックライト発光強度を増加させれば、グラフＬ１のように高輝度画素数の割合が低下しても、表示画面の輝度はグラフＬ４ほどには低下しない。また、グラフＢ２の場合は高輝度画素数の割合がｎ１％を下った場合にバックライト強度が増加するので、グラフＬ２のようにｎ１％以下の部分で表示画面の輝度が増強される。同様にグラフＬ３についても、ｎ２％以下の部分で表示画面の輝度が増強される。
【００２６】
これらＢ１〜Ｂ３のようなグラフをもとに高輝度画素数の割合とバックライト発光強度の特性テーブルを作り、ＭＰＵ８がこの特性テーブルを記憶したメモリ（図示せず）を参照しつつ制御信号Ｓ４を生成すれば、表示内容の輝度に応じてバックライト部１０での発光強度を調節することができる。
【００２７】
さて、画像情報検出部７における高輝度画素の検出手法は、上述の特開平７−１２９１１３号公報に記載の表示装置の場合と異なる。つまり、デジタル映像信号Ｓ２のうちの白画素を高輝度部分と捉えるのではなく、赤、緑、青の各階調がそれぞれの予め設定された閾値を同時に超える画素を高輝度部分と捉えるのである。図４はこの高輝度部分の判断手法を説明するものである。デジタル映像信号Ｓ２は赤、緑、青のデジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂを含み、各信号の閾値はそれぞれＸ，Ｙ，Ｚである。なお図４では、理解しやすくするために本来はデジタル映像信号である信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂを、アナログ信号的に表示している。図４において「カウント領域」と示したように、垂直同期信号の間に記録された各デジタル映像信号のうち、信号Ｓｒが閾値Ｘよりも大きく、かつ、信号Ｓｇが閾値Ｙよりも大きく、かつ、信号Ｓｂが閾値Ｚよりも大きい部分が、高輝度であると認識される。なお、これら閾値Ｘ，Ｙ，Ｚの各値は、表示装置ＤＰ１の動作前に予め、使用者や製造者等により決定されて、ＭＰＵ８に入力され、ＭＰＵ８から信号Ｓ１３として、画像情報検出部７に与えられている。
【００２８】
次に、画像情報検出部７の具体的構成について説明する。例えば、デジタル映像信号Ｓ２に含まれた赤、緑、青のデジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂは、それぞれ８ビットの階調のデジタル映像信号であるとする。図５は、この画像情報検出部７の具体的構成を示したものである。この回路においては、デジタル映像信号Ｓｒの階調が、信号Ｓ１３によってＭＰＵ８から閾値記憶レジスタＲＧｒに蓄えられた閾値Ｘと８ビットコンパレータＣＰｒにおいて比較される。そして、デジタル映像信号Ｓｒの階調がＸよりも大きな値の場合にコンパレータＣＰｒの出力するアクティブ信号ＡＳｒはＡＮＤ回路Ａ１ａへと入力される。なお、図中の太線及び８の数字は、８ビットに対応する８本の信号線が存在することを示している。また、煩瑣な表示を避けるために図示していないが、デジタル映像信号Ｓｂについても同様に、ＭＰＵ８から閾値記憶レジスタＲＧｂに蓄えられた閾値Ｚと８ビットコンパレータＣＰｂにおいて比較され、そして、デジタル映像信号Ｓｂの階調がＺよりも大きな値の場合にコンパレータＣＰｂの出力するアクティブ信号ＡＳｂがＡＮＤ回路Ａ１ａへと入力される。また、デジタル映像信号Ｓｇについても同様に、ＭＰＵ８から閾値記憶レジスタＲＧｇに蓄えられた閾値Ｙと８ビットコンパレータＣＰｇにおいて比較され、デジタル映像信号Ｓｇの階調がＹよりも大きな値の場合にコンパレータＣＰｇの出力するアクティブ信号ＡＳｇがＡＮＤ回路Ａ１ａへと入力される。
【００２９】
そしてＡＮＤ回路Ａ１ａは、８ビットコンパレータＣＰｒ，ＣＰｇ，ＣＰｂの全てからアクティブ信号が出力された場合にのみ、カウンタＣＴ１ａにアクティブ信号ＡＳ１ａを出力する。そして、カウンタＣＴ１ａは、垂直同期信号検出器ＶＳにより同期信号Ｓ７から検出された垂直同期信号Ｓ７ｖをカウンタのリセット信号として用い、また、信号ＡＳ１ｂをクロック信号として用いつつ、ＡＮＤ回路Ａ１ａからの信号出力回数を計数し、高輝度画素数情報ＣＳ１ａとして出力する。
【００３０】
また、カウンタＣＴ１ｂは、垂直同期信号Ｓ７ｖをリセット信号として用い、信号ＡＳ１ｂをクロック信号として用いつつ、水平同期信号検出器ＨＳにより同期信号Ｓ７から検出された水平同期信号の反転出力（水平同期信号の存在しない期間がアクティブとなる出力）Ｓ７ｈを計数し、全画素数情報ＣＳ１ｂとして出力する。
【００３１】
そして、除算器ＤＶ１はサンプリングクロックＳ１０が入力される度に、高輝度画素数情報ＣＳ１ａを全画素数情報ＣＳ１ｂで除した値を計算して高輝度画素割合情報Ｓ３として出力する。除算器ＤＶ１では常に計算が行われていることになるが、ＭＰＵ８は、先述のように垂直同期信号が入力される直前の高輝度画素割合情報Ｓ３に基づいて制御信号Ｓ４を生成するので、制御信号Ｓ４は１フレーム中の全画素数に対する高輝度画素数の割合を反映している。
【００３２】
なお信号ＡＳ１ｂは、水平同期信号の反転出力Ｓ７ｈとサンプリングクロックＳ１０とのＡＮＤ回路Ａ１ｂによる論理和の信号である。このような信号をカウンタＣＴ１ａ，ＣＴ１ｂのクロック信号に採用した理由は、帰線消去期間にカウンタＣＴ１ａ，ＣＴ１ｂを動作させないようにするためである。ただしここでは水平同期信号の反転出力Ｓ７ｈを用いているので、帰線消去期間中のフロントポーチ、バックポーチにおいても画素数を計数してしまっていることになる。しかし、映像信号の期間に対するフロントポーチ、バックポーチの期間の割合は微小であるので、計数してもそれほど大きな誤差とはならない。
【００３３】
なお、高輝度画素数情報ＣＳ１ａはＭＰＵ８にも入力される。
【００３４】
このようにすれば、閾値Ｘ，Ｙ，Ｚの値を所望の値に設定しておくことで、カラー画像のうち所望の色及び輝度の画素を、高輝度画素として計数することが可能となる。よって、予め決めた赤、緑、青の階調の比率に一致する白色のみを高輝度であると判断するのではないので、ほんの少し比率が異なるだけで実質的に白色とみなせる画素や、白色でなくとも高輝度である色の画素をも計数することが可能となる。また、図１５に示した回路のうちコンパレータＣＰｇｂ，ＣＰｇｒのような赤、緑、青の各色の映像信号の階調の比率を検出する回路要素は不要となる。
【００３５】
よって本実施の形態にかかる表示装置を用いれば、表示画像中の高輝度の画素を簡単な回路構成の検出部により検出でき、その情報を用いて表示画面の輝度を調整することができる。
【００３６】
なおＭＰＵ８では、押しボタン１３を押すことで、例えば、信号Ｓ１３が閾値Ｘ，Ｙ，Ｚの全てに最低値を出力するようにし、画面中の全画素が高輝度であると判断させて画像情報検出部７の働きを無効化させられるようにしておけばよい。そうすれば、制御信号Ｓ４を固定値にすることができる。制御信号Ｓ４を固定値にすれば、表示画面の輝度を自動調整しないようにすることができ、画像がテキスト画面の場合に文字数の多寡によって表示画面の輝度が変動することがない。
【００３７】
また、バックライト部１０だけでなく、ＬＣＤ表示部４へのデジタル映像信号Ｓ６を制限することでも、同様に表示画面の輝度の調整が可能である。その場合、例えば制御信号Ｓ４をデジタル画像処理部３にも与え、デジタル映像信号Ｓ６の階調の上限値を、制御信号Ｓ４の値が大きくなるほど低くするようにすればよい。そうすれば、表示画面の輝度を抑えることができる。ただし、デジタル映像信号Ｓ６の制限により階調が少なくなるため高画質が実現できない可能性もあるので、できるだけ階調を減らさなくて済むよう、バックライト部１０の制御と組み合わせて使用する方がよい。
【００３８】
なお、本実施の形態においては表示装置としてＬＣＤを例に挙げたが、本実施の形態の手法は他にも応用可能である。例えばＣＲＴに応用する場合には、ＬＣＤ表示部４を映像信号増幅部及び偏向回路と、バックライト部１０を電子銃の駆動回路とそれぞれ読み替えればよい。
【００３９】
実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１の表示装置ＤＰ１を用いて表示画像がグラフィック画面であるかテキスト画面であるかを判断し、テキスト画面の場合には表示画面の輝度を自動調整しないようにする、表示装置の制御方法について示すものである。
【００４０】
図６（ａ），（ｂ）は、説明を簡単にするため閾値Ｘ，Ｙ，Ｚに共通の値を用いた場合の、閾値を階調の最大値付近から最小値付近まで変化させたときの各閾値を超える画素数の分布の一例を示した図である。この図においては、各デジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂは、例として２５６階調の信号である場合を想定し、また、例として階調を１６等分して閾値Ａを２４０、閾値Ｂを２２４、閾値Ｃを２０８、・・・・とした場合について示している。図６（ａ），（ｂ）中のａは、閾値Ｘ，Ｙ，Ｚがともに閾値Ａと設定された場合に、各信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調の値がＡを超えた画素の数を示している。また、ｂは各信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調の値がＡ以下であってＢを超える画素の数を示している。同様に、ｃは各信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調の値がＢ以下であってＣを超える画素の数を示している。
【００４１】
図６（ａ）のように画素が高階調付近と低階調付近に偏る場合は、テキスト画面と判断できる。テキスト画面では、高階調の文字と低階調の背景または高階調の背景と低階調の文字という組み合わせが一般的だからである。逆に図６（ｂ）のように、画素数が全体にばらつく場合にはグラフィック画面と判断できる。図６（ａ）と図６（ｂ）との中間的な分布特性の場合は、装置によって判断基準を適宜設定しておけばよい。
【００４２】
この判断基準には、図７（ｂ）に示すような、取り込んだ画素数データ（図７（ａ））の階調の最大値と最小値との中間値から右側のデータと左側のデータとを入れ替えた（つまり、中間値から右側のデータ全ての閾値から一律に中間値を差し引き、逆に、中間値から左側のデータ全ての閾値に一律に中間値を加える処理を行った）分布特性から計算して得られる標準偏差を採用すればよい。テキスト画面の場合は高階調と低階調とに偏るので、階調の中間値を基準として左右を入れ替えれば、階調の中心に分布の山を有する特性となる。よって、この分布特性の平均値付近に画素数データが集まっている場合には標準偏差が低くなり、分布が分散している場合には標準偏差が高くなるので、テキスト画面か否かの判定が可能となる。つまり、この標準偏差の判断基準値をＰとすれば、計算した標準偏差の値がＰ以上のときはグラフィック画面、Ｐ未満のときはテキスト画面と判定できる。このＰの値を先述のように適宜設定しておけばよい。
【００４３】
次に、テキスト画面かグラフィック画面かを判断するアルゴリズムについて述べる。図８，９にそのアルゴリズムのフローチャートを示す。まず、アルゴリズムが開始する（ステップＳＴ１）と、閾値の設定数（最大階調の等分の数（ここでは１６）より１小さい値）が初期値としてｎに代入される（ステップＳＴ２）。次に、赤、緑、青のデジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂのそれぞれの閾値Ｘ，Ｙ，Ｚが設定される（ステップＳＴ３）。ここでは、最大階調（２５６）を等分数（１６）で除した値（１６）とｎとの積をＸ，Ｙ，Ｚの全てに採用している。そして、ＰＣ１２からアナログ映像信号Ｓ０が出力されると、デジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂが画像情報検出部７に入力され、１画素ごとにそれぞれの閾値Ｘ，Ｙ，Ｚと比較される。全てのデジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂが閾値を超える場合には、カウンタＣＴ１ａでの計数値がインクリメントされる。
【００４４】
ＭＰＵ８は、信号Ｓ１１から得た垂直同期信号の情報を利用して、次の垂直同期信号が入力される直前（つまり、カウンタＣＴ１ａが１フレーム中の高輝度画素を全て検出済みで、垂直同期信号Ｓ７ｖによりリセットされてしまう前の時点）の高輝度画素数情報ＣＳ１ａを、画像情報検出部７から取り込む（ステップＳＴ４）。そして、ｎの値が初期値かどうかを判断して（ステップＳＴ５）、初期値であればｎの値をディクリメントする（ステップＳＴ７）。初期値でなければ、取り込んだ高輝度画素数情報ＣＳ１ａの値から、現在までに採取した高輝度画素数の累計を差し引いた値を階調データとして記憶する（ステップＳＴ６）。これは図６（ａ），（ｂ）において、閾値Ｂより大きな階調を持つ画素数ａ＋ｂから、既に取得した閾値Ａより大きな階調を持つ画素数ａを差し引いて、画素数ｂを算出することに相当する。そしてｎの値をディクリメントする（ステップＳＴ７）。
【００４５】
そして、ステップＳＴ３からステップＳＴ７までを繰り返し、ｎが０になったかどうかを検知する（ステップＳＴ８）。ｎが０になれば、階調と画素数との分布特性の階調の中間値から右側の階調データと左側の階調データとを入れ替える（ステップＳＴ９）。そして、入れ替えた分布特性の標準偏差を計算し（ステップＳＴ１０）、計算した標準偏差の値が、予め決めておいた判断基準値Ｐ以上かどうかを判断する（ステップＳＴ１１）。判断基準値Ｐ以上であれば、取り込んだ画像はグラフィック画面であると判断し（ステップＳＴ１３）、判断基準値Ｐ以上でなければ、取り込んだ画像はテキスト画面であると判断して（ステップＳＴ１２）、アルゴリズムを終了する（ステップＳＴ１４）。ステップＳＴ１２でテキスト画面と判断された場合には、ＭＰＵ８は制御信号Ｓ４を固定値にして、バックライト部１０の発光強度の自動調整を行わないようにする。
【００４６】
ちなみに、表示装置ＤＰ１のうちＭＰＵ８内に１フレーム分のデジタル映像信号Ｓ２を記憶可能なフレームバッファ（図示せず）と高輝度画素数情報を記憶するレジスタ（図示せず）とを設け、ＭＰＵ８をソフトウェアで制御することで、画像情報検出部７を働かせることなく、上記アルゴリズムと同様の動作を行うことも可能である。その場合、図８に示したフローチャートのステップＳＴ４のかわりに、図１０に示すようなステップＳＴ４ａ〜ＳＴ４ｄを採用すればよい。すなわち、まずＭＰＵ８に入力されるデジタル映像信号Ｓ２（＝Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ）をフレームバッファに蓄えつつ、１画素ごとに各デジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの階調がそれぞれ閾値Ｘ，Ｙ，Ｚより大きいかどうか判断する。そして、全てが大きい場合にその画素を高輝度と認識し（ステップＳＴ４ａ）、高輝度画素数情報としてレジスタに計数する（ステップＳＴ４ｂ）。そして、１フレーム中の全ての画素についてステップＳＴ４ａ，ＳＴ４ｂが行われたかどうかを判断し（ステップＳＴ４ｃ）、行われたときはステップ５へと移行する。行われていないときは、次の画素に移動し（ステップＳＴ４ｄ）、その画素についてステップＳＴ４ａ，ＳＴ４ｂを繰り返す。このようにすることで、ハードウェア的に閾値との大小判断を行うステップＳＴ４と同様の機能を、ソフトウェア的にも実現することができる。
【００４７】
なお、ここでは説明を簡単にするため、赤、緑、青の各デジタル映像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂの全てに同じ閾値を用いる場合について述べたが、ステップＳＴ３における閾値Ｘ，Ｙ，Ｚの設定のうちｎへの乗数を変更すれば、各画素の高輝度についての基準となる比率が任意に設定できる。また、ステップＳ２においてｎの初期値を大きめの値に設定し、それに伴ってステップＳＴ３における閾値Ｘ，Ｙ，Ｚの設定を調整すれば、より詳しい階調と画素数との分布特性が得られ、より正確な、テキスト画面か否かについての判断が可能となる。逆に、ｎの初期値を小さめの値に設定すれば、素早くテキスト画面か否かについての判断が行える。
【００４８】
本実施の形態にかかる表示装置の制御方法を用いれば、表示内容がグラフィック画面であるかテキスト画面であるかを判断し、テキスト画面の場合には表示画面の輝度を自動調整せず、固定値とすることができるので、ユーザの目が疲れにくい。
【００４９】
【発明の効果】
この発明のうち請求項１にかかる表示装置を用いれば、全画素のうち映像信号の階調が所定の閾値を超える画素の数の割合に基づいて画像の輝度の調整量を決定するので、白色の画素のみを高輝度と判断するのではなく、実質的に白色とみなせる画素や、白色でなくとも高輝度である色の画素をも計数して、画像の輝度の調整量を決定することが可能となる。そして、カラー画像のうち所望の色及び輝度の画素を、高輝度画素として計数することができ、赤、緑、青の各色の映像信号の階調の比率を検出する回路要素は不要となるので、簡単な回路構成により高輝度の画素を検出し、その情報を用いて画像の輝度を調整することが可能となる。
【００５０】
この発明のうち請求項２にかかる表示装置を用いれば、画像の輝度を自動調整しないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる表示装置を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる表示装置の動作特性を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる表示装置の動作特性を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる表示装置が高輝度画素を計数する期間を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかる表示装置の画像情報検出部の具体的構成を示す図である。
【図６】実施の形態２にかかる表示装置の制御方法で採取される画素数と階調の分布特性を示す図である。
【図７】実施の形態２にかかる表示装置の制御方法で用いられる統計処理を示す図である。
【図８】実施の形態２にかかる表示装置の制御方法のフローチャートである。
【図９】実施の形態２にかかる表示装置の制御方法のフローチャートである。
【図１０】実施の形態２にかかる表示装置の制御方法のフローチャートである。
【図１１】従来の表示装置を示す図である。
【図１２】従来の表示装置の動作特性を示す図である。
【図１３】従来の表示装置の動作特性を示す図である。
【図１４】従来の表示装置の動作特性を示す図である。
【図１５】白画素計数器の具体的構成例を示す図である。
【符号の説明】
１映像信号増幅部、２ＡＤＣ回路部、３デジタル画像処理部、４ＬＣＤ表示部、７画像情報検出部、８ＭＰＵ、１０バックライト部、ＣＰｒ，ＣＰｂ，ＣＰｇ８ビットコンパレータ、Ａ１ａ，Ａ１ｂＡＮＤ回路、ＣＴ１ａ，ＣＴ１ｂカウンタ、Ｓ２，Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂデジタル映像信号、Ｓ３高輝度画素割合情報、ＣＳ１ａ高輝度画素数情報、ＣＳ１ｂ全画素数情報、Ｘ，Ｙ，Ｚ閾値。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device that receives an image signal from a personal computer, a workstation, or the like and displays an image.
[0002]
[Prior art]
As a display device that receives an image signal from a personal computer, a workstation, or the like and displays an image, there are a liquid crystal display (LCD), a CRT, a plasma display panel (PDP), and the like. In order to appreciate the image displayed on these display devices in a better state, it is necessary to adjust various optical parameters of the display screen to the best state.
[0003]
One such optical parameter is the brightness of the display screen (the brightness of the entire display screen). The brightness of the display screen depends on whether there are many high-luminance parts in the display content. For example, if there are few high-brightness parts in the display content, the brightness of the entire display screen will drop and the display screen will be dim and difficult to see. Therefore, it is desirable to adjust the light emission intensity of the display device according to the display content. In other words, when the display content has few high-luminance parts, it is possible to prevent the display screen from becoming difficult to view by correcting the light emission intensity of the display device so that the luminance of the entire display screen is increased, and a clean and sharp image can be provided. .
[0004]
An example of a display device that automatically adjusts the brightness of a display screen in accordance with display content is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-129113. The purpose of this display device is to keep the brightness of the display screen constant with respect to changes in display contents by detecting the area of the white portion with high brightness in the display image and feeding it back to the brightness adjustment circuit. Yes. FIG. 11 shows this technique as the display device DP2. The display device DP2 includes an LCD 21, a backlight light source 22 for supplying transmitted light to the LCD 21, a VRAM 23 for storing image data sent from a computer or the like, and an LCD driver 27 for driving the LCD 21. It has. Further, the display device DP2 generates a correction value for correcting the luminance of the display screen of the LCD 21 and a white pixel counter 24 for detecting the number of pixels displaying white (hereinafter referred to as white pixels). A value generation logic circuit 25 and a dimming circuit 26 for adjusting the light emission intensity of the backlight light source 22 are provided.
[0005]
Next, the operation of the display device DP2 will be described. The LCD driver 27 obtains display image data S2 from the VRAM 23 and outputs a video signal S6. The video signal S6 controls on / off of each pixel of the LCD 21 to display an image on the LCD 21. The LCD driver 27 also adjusts the display contrast by controlling the drive voltage of the LCD 21, and the adjustment value is set by the user manually adjusting the variable resistor R1. The dimming circuit 26 controls the power supply voltage or driving duty of the backlight light source 22 according to the light emission intensity signal S5 to change the light emission intensity of the backlight light source 22, thereby changing the luminance of the display screen of the LCD 21. Setting of the approximate value of the brightness is performed by manual adjustment of the variable resistor R2 by the user. However, subtle correction according to the display contents is automatically performed as follows. First, the white pixel counter 24 counts the number of white pixels in one frame from the display image data S 2 and sends white pixel number information S 3 to the correction value generation logic circuit 25. Then, the correction value generation logic circuit 25 generates a correction value signal S4 based on the white pixel number information S3 and outputs the correction value signal S4 to the dimming circuit 26. The light control circuit 26 receives the correction value signal S4, changes the light emission intensity signal S5, and changes the light emission intensity of the backlight light source 22 so that the luminance is suitable for the display contents.
[0006]
The generation of the correction value signal S4 is performed as follows. FIG. 12 shows the characteristics of the ratio of the number of white pixels to the total number of pixels in one frame and the luminance of the display screen. According to FIG. 12, the brightness of the display screen increases in proportion to the increase in the ratio of the number of white pixels. Therefore, the characteristics of the luminance correction value and the white pixel number ratio are set as shown in FIG. In FIG. 13, the ratio of the number of white pixels and the correction value are set to be inversely proportional in the portion B. When the luminance is corrected so as to be inversely proportional to the ratio of the number of white pixels in this way, the luminance of the display screen becomes constant without being affected by the number of white pixels as shown in part B of FIG. Can be difficult to see. When the number of white pixels is extremely small and close to black (part A), correction is not performed because it becomes difficult to see if the correction amount is increased. In addition, even when the ratio of the number of white pixels is large (part C), it is not necessary to perform luminance correction, and is excluded from correction. Therefore, the correction value generation logic circuit 25 is provided with a table of characteristics of the white pixel number ratio and the luminance correction value as shown in FIG. 13, and the correction value signal S4 is generated with reference to the characteristic table. To do.
[0007]
A synchronization signal is input from the LCD driver 27 to the white pixel counter 24 and serves as a reset signal for detecting the end of white frame counting for one frame and counting the next frame.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the display device described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-129113, detection of white pixels in all pixels of one frame is important for luminance correction. This is because the light emission intensity of the backlight light source 22 is determined by the number of white pixels, which greatly affects the luminance of the display screen.
[0009]
However, in the above publication, since there is no mention of a white pixel detection method or a detection circuit, there is a lack of concreteness.
[0010]
Also, for example, in the case of a character input screen (text screen) in a word processor or editor, if the brightness of the display screen fluctuates due to the number of characters, the eyes are rather tired, so it is better not to adjust the brightness of the display screen depending on the display content. Sometimes.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and detects a high-luminance pixel in a display image by a detection unit having a simple circuit configuration, and adjusts the luminance of the display screen using the information. A display device capable of realizing the above is realized. In addition, a method for determining whether the display content is a graphic screen or a text screen using the display device is also realized.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a display unit that displays an image according to a video signal, an adjustment unit that adjusts luminance of the image displayed on the display unit, and a pixel of one screen of the image Adjustment amount determining means for calculating a ratio of the number of pixels in which the gradation of the video signal exceeds a predetermined threshold, and determining an adjustment amount of the adjustment means based on the ratio.The video signal includes a red video signal, a green video signal, and a blue video signal, and the predetermined threshold corresponds to a threshold corresponding to the red video signal, a threshold corresponding to the green video signal, and the blue video signal. The adjustment amount determining means compares the red video signal with the threshold corresponding to the red video signal, and when the red video signal is larger than the threshold corresponding to the red video signal. A first comparator that outputs a first signal is compared with the threshold corresponding to the green video signal and the green video signal, and the green video signal is greater than the threshold corresponding to the green video signal A second comparator for outputting a second signal, and comparing the blue video signal with the threshold corresponding to the blue video signal, wherein the blue video signal is more than the threshold corresponding to the blue video signal. Output a third signal when A third comparator, an AND circuit that outputs a fourth signal when all of the first to third signals are input, and the number of times the fourth signal is output, A first counter that outputs the number information, a second counter that counts the number of pixels of one screen of the image, and outputs the total pixel number information, and the high-luminance pixel number information is divided by the total pixel number information. And a divider for calculating a ratio of the number of pixels in which the gradation of the red video signal, the green video signal, and the blue video signal exceeds the threshold corresponding to each of the pixels of one screen of the image.It is a display device.
[0013]
A second aspect of the present invention is the display device according to the first aspect, wherein the adjustment amount determination means further includes a switching means for switching the adjustment amount to a fixed value.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Before describing the embodiment of the present invention, a specific configuration of the white pixel counter 24 in the display device DP2 shown in FIG. 11 will be considered as follows.
[0018]
For example, when it is assumed that the display image data S2 output from the VRAM 23 is composed of digital video signals Sr, Sg, and Sb having 8-bit gradations for each pixel, each signal Sr, When the gradations of Sg and Sb are larger than predetermined threshold values X, Y, and Z, respectively, and the gradation ratio of each signal is a constant value corresponding to white, the pixel is determined to be white. The white pixel counter 24 can be considered. FIG. 15 shows a circuit configuration example of such a white pixel counter 24. In this circuit, the gradation of the digital video signal Sr is compared with the threshold value X stored in the threshold value storage register RGr in the 8-bit comparator CPr. When the gradation of the digital video signal Sr is larger than X, a signal output as active from the comparator CPr (for example, a high signal in the case of high active, hereinafter referred to as an active signal) ASr is switched to the switch SWr. Is closed and the digital video signal Sr is transmitted to the next-stage 8-bit comparator CPgr. In addition, the thick line and the number 8 in the figure indicate that there are eight signal lines. Although not shown in order to avoid cumbersome display, the digital video signal Sb is similarly compared with the threshold value Z stored in the threshold value storage register RGb in the 8-bit comparator CPb, and the digital video signal Sb When the gradation is larger than Z, the active signal ASb output from the comparator CPb closes the switch SWb and transmits the digital video signal Sb to the next 8-bit comparator CPgb. Similarly, the digital video signal Sg is compared with the threshold value Y stored in the threshold value storage register RGg in the 8-bit comparator CPg, and when the gradation of the digital video signal Sg is larger than Y, the output of the comparator CPg The active signal ASg that closes the switch SWg transmits the digital video signal Sg to the 8-bit comparators CPgb and CPgr in the next stage.
[0019]
In the circuit shown in FIG. 15, the case of Sr: Sg: Sb = 1: 1: 1 is considered as an example of the ratio of gradations determined as white pixels. Accordingly, the next-stage 8-bit comparator CPgr determines whether the digital video signals Sr and Sg match, and only transmits the active signal ASgr to the AND circuit A2 if they match. Similarly, the 8-bit comparator CPgb determines whether or not the digital video signals Sb and Sg match, and transmits the active signal ASgb to the AND circuit A2 only when they match. The AND circuit A2 outputs the active signal AS2 to the counter CT2 only when active signals are output from both the 8-bit comparators CPgr and CPgb. The counter CT2 counts the number of signal outputs from the AND circuit A2 while using the vertical synchronization signal S7v detected from the synchronization signal S7 by the vertical synchronization signal detector VS as a counter reset signal, and obtains the white pixel number information S3. To the correction value generation logic 25.
[0020]
When it is desired to set the gradation ratio of each signal Sr, Sg, Sb determined to be a white pixel to a value other than 1: 1: 1, the output part of the switch SWr corresponds to the reciprocal of the ratio of Sr to Sg. A multiplier or a divider may be inserted, and a multiplier or a divider corresponding to the reciprocal of the ratio of Sb to Sg may be inserted in the output part of the switch SWb. For example, when it is desired that Sr: Sg: Sb = 1: 2: 4, a multiplier that doubles the input value is provided in the output portion of the switch SWr, and an input value is provided in the output portion of the switch SWb. What is necessary is just to insert each the divider which makes a half value. Then, it is possible to determine a white pixel based on the gradation ratio of each signal Sr, Sg, Sb corresponding to the desired white color.
[0021]
As described above, the white pixel counter 24 can be specifically configured. However, in such a configuration of the white pixel counter, since the digital video signals Sr, Sg, Sb are sent to the comparators CPgr, CPgb, a large number of signal lines corresponding to the number of bits are required. Further, regarding the determination of white pixels, only those that match the gradation ratios of the predetermined signals Sr, Sg, and Sb are determined as white pixels, so that they can be regarded as substantially white with only a slight difference in ratio. It is not possible to count pixels or pixels having a high luminance even if they are not white.
[0022]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a display device DP1 according to the present embodiment. The display device DP1 converts the analog video signal S1 output from the personal computer (PC) 12 as an analog video signal S1 having an appropriate voltage level, and converts the analog video signal S1 into a digital video signal S2. An analog-to-digital conversion (ADC) circuit unit 2, a digital image processing unit 3 that performs image enlargement / reduction or gamma correction on the digital video signal S 2 and outputs the digital video signal S 6, and receives the digital video signal S 6 to receive an image And an LCD display unit 4 for displaying. The display device DP1 further includes an image information detection unit 7 that detects and counts high-luminance pixels in one frame of the digital video signal S2, and a microcomputer (MPU) 8 that controls the operation of each unit of the display device DP1. The backlight unit 10 serving as the light source of the LCD display unit 4 and the inverter unit 11 that receives the control signal S4 from the MPU 8 and controls the backlight unit 10 with the emission intensity signal S5. The display device DP1 is a high-frequency sampling clock that is synchronized with the horizontal synchronization signal among the synchronization signals (including horizontal and vertical) S7 sent from the PC 12, and has a frequency and phase based on the control signal S8 from the MPU 8. A clock generation unit 6 for generating S9, a clock phase adjustment unit 5 that receives the control signal S14 from the MPU 8 and optimally adjusts the phase of the sampling clock S9 and supplies it to the ADC circuit unit 2 as the sampling clock S10; and a synchronization signal S7 A synchronization signal detection unit 9 that detects synchronization signal determination data such as presence / absence of signal, frequency, and polarity and transmits the data to the MPU 8 as a signal S11, and a push for switching whether or not to automatically adjust the brightness of the display screen And a button 13.
[0023]
Next, the operation of the display device DP1 will be described. The analog video signal S1 input to the ADC circuit unit 2 is sampled based on the period of the sampling clock S10 generated by the clock generation unit 6 and phase-adjusted by the clock phase adjustment unit 5, and converted into a digital video signal S2. The The digital video signal S2 is displayed as a video on the LCD display unit 4 via the digital image processing unit 3, but is also input to the image information detection unit 7 and MPU 8 at the same time. Then, the image information detection unit 7 counts the total number of pixels of the digital video signal S2 and the number of high luminance pixels included in the image, and obtains the ratio by dividing the number of high luminance pixels by the total number of pixels. The ratio is output to the MPU 8 as high luminance pixel ratio information S3. The MPU 8 uses the vertical synchronization signal information obtained from the signal S11 to generate the control signal S4 based on the high luminance pixel ratio information S3 immediately before the vertical synchronization signal is input. And control signal S4 is sent to the inverter part 11, and the emitted light intensity in the backlight part 10 is adjusted. In the image information detection unit 7, in order to detect whether or not the information of the digital video signal S2 of one pixel is inputted, that is, every sampling cycle in the ADC circuit unit 2, the sampling clock S10 is detected. Is also entered. A synchronization signal S7 is also input as a reset signal for detecting the end of detection for one frame and counting the next frame.
[0024]
The generation of the control signal S4 is performed as follows. The characteristics of the ratio of the number of high-luminance pixels in one frame to the total number of pixels and the light emission intensity in the backlight unit 10 are set, for example, as shown in any of graphs B1 to B4 in FIG. In FIG. 2, a graph B1 is a graph in the case where the backlight emission intensity is increased at a constant rate as the ratio of the number of high luminance pixels is changed from 100% to 0%. Graph B2 shows that the backlight emission intensity is constant when the ratio of the number of high-luminance pixels is between 100% and n1%, and the backlight emission intensity at a constant ratio as n1% to 0% between n1% and 0%. It is a graph when increasing. Similarly to graph B2, graph B3 has a constant backlight emission intensity when the ratio of the number of high-luminance pixels is between 100% and n2%, and between n2% and 0% at a constant rate as n2% to 0%. It is a graph in the case of increasing the emission intensity. A graph B4 is a graph in a case where automatic adjustment is not performed in which the backlight emission intensity is constant regardless of the ratio of the number of high-luminance pixels.
[0025]
FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the luminance of the display screen and the ratio of the number of high luminance pixels corresponding to each of the graphs B1 to B4. When the backlight emission intensity is not adjusted as in the graph B4, the luminance of the display screen decreases at a constant rate as the ratio of the number of high-luminance pixels decreases, and the ratio of the number of high-luminance pixels is 0%, as in FIG. The minimum value is obtained at (L4). However, if the backlight emission intensity is increased at a constant rate as the ratio of the number of high-luminance pixels decreases as in the graph B1, even if the ratio of the number of high-luminance pixels decreases as in the graph L1, the display screen The luminance does not decrease as much as the graph L4. In the case of the graph B2, the backlight intensity increases when the ratio of the number of high-luminance pixels falls below n1%. Therefore, the luminance of the display screen is enhanced at a portion of n1% or less as in the graph L2. Similarly, with respect to the graph L3, the luminance of the display screen is enhanced at a portion of n2% or less.
[0026]
Based on the graphs such as B1 to B3, a characteristic table of the ratio of the number of high luminance pixels and the backlight emission intensity is created, and the control signal S4 is referred to by the MPU 8 referring to a memory (not shown) in which the characteristic table is stored. Is generated, the light emission intensity in the backlight unit 10 can be adjusted according to the brightness of the display content.
[0027]
Now, the high-intensity pixel detection method in the image information detection unit 7 is different from that of the display device described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-129113. That is, instead of capturing white pixels in the digital video signal S2 as high-luminance portions, pixels whose red, green, and blue gradations simultaneously exceed preset threshold values are regarded as high-luminance portions. FIG. 4 illustrates a method for determining the high luminance portion. The digital video signal S2 includes red, green, and blue digital video signals Sr, Sg, and Sb, and the threshold values of the signals are X, Y, and Z, respectively. In FIG. 4, the signals Sr, Sg, and Sb that are originally digital video signals are displayed as analog signals for easy understanding. As shown as “count area” in FIG. 4, among the digital video signals recorded during the vertical synchronization signal, the signal Sr is larger than the threshold value X, the signal Sg is larger than the threshold value Y, and , A portion where the signal Sb is larger than the threshold value Z is recognized as having high luminance. Note that these values of the threshold values X, Y, and Z are determined in advance by a user, a manufacturer, or the like before the operation of the display device DP1 and input to the MPU 8, and the image information detection unit 7 as a signal S13 from the MPU 8 Is given to.
[0028]
Next, a specific configuration of the image information detection unit 7 will be described. For example, it is assumed that the red, green, and blue digital video signals Sr, Sg, and Sb included in the digital video signal S2 are 8-bit gradation digital video signals. FIG. 5 shows a specific configuration of the image information detection unit 7. In this circuit, the gradation of the digital video signal Sr is compared with the threshold value X stored in the threshold value storage register RGr from the MPU 8 by the signal S13 in the 8-bit comparator CPr. When the gradation of the digital video signal Sr is larger than X, the active signal ASr output from the comparator CPr is input to the AND circuit A1a. In addition, the thick line and the number 8 in the figure indicate that there are 8 signal lines corresponding to 8 bits. Although not shown in order to avoid cumbersome display, the digital video signal Sb is similarly compared with the threshold value Z stored in the threshold value storage register RGb from the MPU 8 in the 8-bit comparator CPb, and the digital video signal When the gradation of Sb is larger than Z, the active signal ASb output from the comparator CPb is input to the AND circuit A1a. Similarly, the digital video signal Sg is compared with the threshold value Y stored in the threshold value storage register RGg from the MPU 8 in the 8-bit comparator CPg, and the comparator CPg when the gradation of the digital video signal Sg is larger than Y. Is output to the AND circuit A1a.
[0029]
The AND circuit A1a outputs the active signal AS1a to the counter CT1a only when active signals are output from all of the 8-bit comparators CPr, CPg, CPb. The counter CT1a uses the vertical synchronization signal S7v detected from the synchronization signal S7 by the vertical synchronization signal detector VS as a counter reset signal, and also uses the signal AS1b as a clock signal, while outputting a signal from the AND circuit A1a. The number of times is counted and output as high luminance pixel number information CS1a.
[0030]
In addition, the counter CT1b uses the vertical synchronization signal S7v as a reset signal and the signal AS1b as a clock signal, while also inverting the horizontal synchronization signal detected from the synchronization signal S7 by the horizontal synchronization signal detector HS (the horizontal synchronization signal The output when the non-existing period is active) S7h is counted and output as total pixel number information CS1b.
[0031]
Each time the sampling clock S10 is input, the divider DV1 calculates a value obtained by dividing the high luminance pixel number information CS1a by the total pixel number information CS1b, and outputs it as the high luminance pixel ratio information S3. Although the calculation is always performed in the divider DV1, the MPU 8 generates the control signal S4 based on the high luminance pixel ratio information S3 immediately before the vertical synchronization signal is input as described above. The signal S4 reflects the ratio of the number of high luminance pixels to the total number of pixels in one frame.
[0032]
The signal AS1b is a logical sum signal of the inverted output S7h of the horizontal synchronizing signal and the sampling clock S10 by the AND circuit A1b. The reason why such a signal is used as the clock signal of the counters CT1a and CT1b is to prevent the counters CT1a and CT1b from operating during the blanking period. However, since the inverted output S7h of the horizontal synchronizing signal is used here, the number of pixels is counted also in the front porch and the back porch during the blanking period. However, since the ratio of the period of the front porch and the back porch with respect to the period of the video signal is very small, counting does not cause a large error.
[0033]
The high-luminance pixel number information CS1a is also input to the MPU 8.
[0034]
In this way, by setting the threshold values X, Y, and Z to desired values, it is possible to count pixels having a desired color and luminance in the color image as high luminance pixels. . Therefore, it is not judged that only white that matches the predetermined ratio of red, green, and blue gradations is high brightness, so pixels that can be regarded as substantially white with only a slight difference, or white If not, it is possible to count pixels having a high luminance color. Further, in the circuit shown in FIG. 15, circuit elements for detecting the gradation ratio of the video signals of red, green, and blue such as the comparators CPgb and CPgr are not necessary.
[0035]
Therefore, by using the display device according to this embodiment, high-luminance pixels in a display image can be detected by a detection unit having a simple circuit configuration, and the luminance of the display screen can be adjusted using the information.
[0036]
Note that the MPU 8 presses the push button 13 so that, for example, the signal S13 outputs the lowest value to all of the threshold values X, Y, and Z, and it is determined that all the pixels in the screen are high in luminance. What is necessary is just to make it invalidate the function of the detection part 7. FIG. Then, the control signal S4 can be set to a fixed value. If the control signal S4 is set to a fixed value, the brightness of the display screen can be prevented from being automatically adjusted, and when the image is a text screen, the brightness of the display screen does not vary depending on the number of characters.
[0037]
Further, by limiting the digital video signal S6 not only to the backlight unit 10 but also to the LCD display unit 4, the luminance of the display screen can be similarly adjusted. In this case, for example, the control signal S4 may be given to the digital image processing unit 3 so that the upper limit of the gradation of the digital video signal S6 is lowered as the value of the control signal S4 increases. Then, the brightness of the display screen can be suppressed. However, since the gradation is reduced due to the restriction of the digital video signal S6, there is a possibility that high image quality cannot be realized. Therefore, it is better to use in combination with the control of the backlight unit 10 so that the gradation is not reduced as much as possible. .
[0038]
In this embodiment, an LCD is used as an example of a display device, but the method of this embodiment can be applied to other cases. For example, when applied to a CRT, the LCD display unit 4 may be read as a video signal amplification unit and a deflection circuit, and the backlight unit 10 may be read as an electron gun drive circuit.
[0039]
Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, it is determined whether the display image is a graphic screen or a text screen using the display device DP1 of the first embodiment, and in the case of a text screen, the brightness of the display screen is not automatically adjusted. The display device control method will be described.
[0040]
6A and 6B show the case where the threshold value is changed from the vicinity of the maximum value of the gradation to the vicinity of the minimum value when a common value is used for the threshold values X, Y, and Z in order to simplify the description. It is the figure which showed an example of distribution of the pixel count exceeding each threshold value. In this figure, it is assumed that each of the digital video signals Sr, Sg, Sb is a signal having 256 gradations as an example. Further, as an example, the gradation is equally divided into 16 and the threshold A is 240 and the threshold B is set. 224, the threshold C is 208,. In FIGS. 6A and 6B, “a” indicates a pixel in which the gradation values of the signals Sr, Sg, and Sb exceed A when the threshold values X, Y, and Z are all set to the threshold value A. Shows the number. In addition, b indicates the number of pixels in which the gradation values of the signals Sr, Sg, and Sb are A or less and exceed B. Similarly, c indicates the number of pixels in which the gradation value of each signal Sr, Sg, Sb is B or less and exceeds C.
[0041]
As shown in FIG. 6A, when the pixels are biased near the high gradation and the low gradation, it can be determined as a text screen. This is because a combination of a high gradation character and a low gradation background or a combination of a high gradation background and a low gradation character is common on a text screen. Conversely, as shown in FIG. 6B, when the number of pixels varies as a whole, it can be determined as a graphic screen. In the case of a distribution characteristic intermediate between FIG. 6A and FIG. 6B, a determination criterion may be appropriately set depending on the apparatus.
[0042]
This judgment criterion includes data on the right side and data on the left side from the intermediate value between the maximum and minimum gradation values of the captured pixel number data (FIG. 7A) as shown in FIG. From the distribution characteristics (that is, the intermediate value is subtracted uniformly from the threshold value of all the data on the right side from the intermediate value, and the intermediate value is uniformly added to the threshold values of all the data on the left side from the intermediate value) A standard deviation obtained by calculation may be employed. In the case of a text screen, since it is biased between high gradation and low gradation, if the left and right are interchanged with reference to the intermediate value of the gradation, the characteristic has a distribution peak at the center of the gradation. Therefore, the standard deviation is low when the pixel count data is gathered near the average value of this distribution characteristic, and the standard deviation is high when the distribution is distributed. It becomes possible. In other words, if the standard deviation judgment reference value is P, it can be judged that the calculated standard deviation value is P or more as a graphic screen, and if it is less than P, it can be judged as a text screen. The value of P may be set appropriately as described above.
[0043]
Next, an algorithm for determining whether the screen is a text screen or a graphic screen will be described. 8 and 9 show flowcharts of the algorithm. First, when the algorithm starts (step ST1), the set number of thresholds (a value smaller by 1 than the equal number of maximum gradations (16 in this case)) is substituted for n as an initial value (step ST2). Next, threshold values X, Y, and Z of the red, green, and blue digital video signals Sr, Sg, and Sb are set (step ST3). Here, the product of the value (16) obtained by dividing the maximum gradation (256) by an equal fraction (16) and n is used for all of X, Y, and Z. When the analog video signal S0 is output from the PC 12, the digital video signals Sr, Sg, and Sb are input to the image information detection unit 7 and compared with the respective threshold values X, Y, and Z for each pixel. When all the digital video signals Sr, Sg, Sb exceed the threshold value, the count value in the counter CT1a is incremented.
[0044]
The MPU 8 uses the information of the vertical synchronization signal obtained from the signal S11, immediately before the next vertical synchronization signal is input (that is, the counter CT1a has detected all the high luminance pixels in one frame, and the vertical synchronization signal The high-luminance pixel number information CS1a before the reset by S7v is taken from the image information detection unit 7 (step ST4). Then, it is determined whether or not the value of n is an initial value (step ST5). If the value is an initial value, the value of n is decremented (step ST7). If it is not the initial value, a value obtained by subtracting the accumulated number of high luminance pixels collected so far from the value of the acquired high luminance pixel number information CS1a is stored as gradation data (step ST6). 6 (a) and 6 (b), the number of pixels b is calculated by subtracting the number of pixels a having a gradation larger than the threshold A already acquired from the number of pixels a + b having a gradation larger than the threshold B. It corresponds to that. Then, the value of n is decremented (step ST7).
[0045]
Then, step ST3 to step ST7 are repeated to detect whether n has become 0 (step ST8). If n becomes 0, the right gradation data and the left gradation data are switched from the intermediate value of the gradation of the distribution characteristic between the gradation and the number of pixels (step ST9). Then, the standard deviation of the replaced distribution characteristic is calculated (step ST10), and it is determined whether or not the calculated standard deviation value is greater than or equal to a predetermined criterion value P (step ST11). If it is greater than or equal to the criterion value P, it is determined that the captured image is a graphic screen (step ST13). If it is not equal to or greater than the criterion value P, it is determined that the captured image is a text screen (step ST12). Then, the algorithm is terminated (step ST14). If it is determined in step ST12 that the screen is a text screen, the MPU 8 sets the control signal S4 to a fixed value so that the light emission intensity of the backlight unit 10 is not automatically adjusted.
[0046]
Incidentally, a frame buffer (not shown) capable of storing a digital video signal S2 for one frame and a register (not shown) for storing high-luminance pixel number information are provided in the MPU 8 of the display device DP1. By controlling with software, it is possible to perform the same operation as the above algorithm without using the image information detection unit 7. In that case, steps ST4a to ST4d as shown in FIG. 10 may be employed instead of step ST4 in the flowchart shown in FIG. That is, first, the digital video signal S2 (= Sr, Sg, Sb) input to the MPU 8 is stored in the frame buffer, and the gradation of each digital video signal Sr, Sg, Sb is set to the threshold value X, Y, Judge whether it is greater than Z. If all the pixels are large, the pixel is recognized as having high luminance (step ST4a), and counted as high luminance pixel number information in a register (step ST4b). Then, it is determined whether or not steps ST4a and ST4b have been performed for all the pixels in one frame (step ST4c). If not, the process moves to the next pixel (step ST4d), and steps ST4a and ST4b are repeated for that pixel. By doing in this way, the function similar to step ST4 which judges the size with a threshold value by hardware is realizable also by software.
[0047]
For the sake of simplicity, the case where the same threshold is used for all of the red, green, and blue digital video signals Sr, Sg, and Sb has been described. However, the threshold values X, Y, and Z are set in step ST3. If the multiplier to n is changed, the ratio serving as a reference for the high luminance of each pixel can be arbitrarily set. Further, if the initial value of n is set to a larger value in step S2 and the settings of the threshold values X, Y, and Z in step ST3 are adjusted accordingly, more detailed distribution characteristics of gradation and the number of pixels can be obtained. This makes it possible to determine whether or not the text screen is more accurate. Conversely, if the initial value of n is set to a small value, it can be quickly determined whether or not the screen is a text screen.
[0048]
If the control method of the display device according to the present embodiment is used, it is determined whether the display content is a graphic screen or a text screen, and in the case of a text screen, the brightness of the display screen is not automatically adjusted, but a fixed value. Therefore, the user's eyes are less tired.
[0049]
【The invention's effect】
If the display device according to claim 1 of the present invention is used, the amount of adjustment of the luminance of the image is determined based on the ratio of the number of pixels in which the gradation of the video signal exceeds a predetermined threshold among all the pixels. It is not necessary to determine only the pixels of high brightness, but to determine the amount of adjustment of the brightness of the image by counting pixels that can be regarded as substantially white or pixels of high brightness even if not white. It becomes possible.Then, a pixel of a desired color and luminance in the color image can be counted as a high luminance pixel, and a circuit element for detecting the gradation ratio of the video signal of each color of red, green, and blue becomes unnecessary. It is possible to detect a high-luminance pixel with a simple circuit configuration and adjust the luminance of the image using the information.
[0050]
If the display device according to claim 2 of the present invention is used, the brightness of the image can be prevented from being automatically adjusted.
[Brief description of the drawings]
1 is a diagram showing a display device according to a first exemplary embodiment;
FIG. 2 is a diagram illustrating operating characteristics of the display device according to the first exemplary embodiment;
FIG. 3 is a diagram illustrating operating characteristics of the display device according to the first exemplary embodiment;
FIG. 4 is a diagram illustrating a period during which the display device according to the first exemplary embodiment counts high-luminance pixels.
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific configuration of an image information detection unit of the display device according to the first embodiment;
FIG. 6 is a diagram showing the distribution characteristics of the number of pixels and the gradation collected by the display device control method according to the second embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating statistical processing used in the display device control method according to the second embodiment;
FIG. 8 is a flowchart of a display device control method according to the second embodiment;
FIG. 9 is a flowchart of a display device control method according to the second embodiment;
FIG. 10 is a flowchart of a display device control method according to the second embodiment;
FIG. 11 is a diagram showing a conventional display device.
FIG. 12 is a diagram showing operating characteristics of a conventional display device.
FIG. 13 is a diagram showing operating characteristics of a conventional display device.
FIG. 14 is a diagram showing operating characteristics of a conventional display device.
FIG. 15 is a diagram illustrating a specific configuration example of a white pixel counter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Video signal amplification part, 2 ADC circuit part, 3 Digital image processing part, 4 LCD display part, 7 Image information detection part, 8 MPU, 10 Backlight part, CPr, CPb, CPg 8-bit comparator, A1a, A1b AND circuit , CT1a, CT1b counter, S2, Sr, Sg, Sb digital video signal, S3 high luminance pixel ratio information, CS1a high luminance pixel number information, CS1b total pixel number information, X, Y, Z threshold.

Claims

Display means for displaying an image according to the video signal;
Adjusting means for adjusting the brightness of the image displayed on the display means;
An adjustment amount determination unit that calculates a ratio of the number of pixels in which the gradation of the video signal exceeds a predetermined threshold among pixels of one screen of the image, and determines an adjustment amount of the adjustment unit based on the ratio; Prepared,
The video signal includes a red video signal, a green video signal, and a blue video signal,
The predetermined threshold includes a threshold corresponding to the red video signal, a threshold corresponding to the green video signal, a threshold corresponding to the blue video signal,
The adjustment amount determining means includes
A first comparator that compares the red video signal with the threshold corresponding to the red video signal and outputs a first signal when the red video signal is greater than the threshold corresponding to the red video signal When,
A second comparator that compares the green video signal with the threshold corresponding to the green video signal and outputs a second signal when the green video signal is greater than the threshold corresponding to the green video signal When,
A third comparator that compares the blue video signal with the threshold corresponding to the blue video signal and outputs a third signal when the blue video signal is greater than the threshold corresponding to the blue video signal When,
An AND circuit that outputs a fourth signal when all of the first to third signals are input;
A first counter that counts the number of times the fourth signal is output and outputs the high-luminance pixel number information;
A second counter that counts the number of pixels of one screen of the image and outputs the total number of pixels information;
By dividing the high luminance pixel number information by the total pixel number information, among the pixels of one screen of the image, the threshold values corresponding to the gradations of the red video signal, the green video signal, and the blue video signal are respectively determined. And a divider for calculating a ratio of the number of pixels exceeding.

The adjustment amount determining means includes
The display device according to claim 1, further comprising switching means for switching the adjustment amount to a fixed value.