JP4150409B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は映像表示装置に関し、より特定的には、単一または複数の透過型あるいは反射型の光変調作用を有する表示素子に対して光源からの光を照射することによって映像を表示する映像表示装置に関する。

透過型あるいは反射型の光変調作用を有する表示素子およびこの表示素子に光を照射する光源から構成される映像表示装置としては、直視型の液晶表示装置と投写型の表示装置いわゆるプロジェクタとがある。

直視型液晶表示装置では、一般に、ＣＲＴ等の自発光型表示装置と比較し、明るいシーンでの明るさ感の不足および暗いシーンでの黒浮きによる画質の低下が問題となる。この直視型液晶表示装置の表示映像の品位を向上する方法として、光源輝度の調光による表示品位の改善が行われている。直視型液晶表示装置においては、明るさレベルを見やすくするために、一般的なコントラスト調整（信号増幅ゲインの調整）に加えて、光源輝度の調整を行えるようにしたものもある。この場合、使用者の手動操作により光源輝度の調整を行い、その調整後の状態においては光源輝度は固定設定である。

一方、プロジェクタでは、表示品位の改善より、むしろ低消費電力化、明るさ調整（スクリーンサイズ、環境照明条件に対し見やすい明るさに設定することを目的とする）、光源の長寿命化を目的に、光源の調光機能を備えたものが実用化されている。その調整は、使用者が手動操作で調光レベルの切替を行い、その調整後の状態においては前述の直視型液晶表示装置の場合と同様に光源輝度は固定設定である。

直視型液晶表示装置、プロジェクタともにＣＲＴ等の自発光型表示装置と比較し、明るいシーンでの明るさ感の不足および暗いシーンでの黒浮きに対する表示映像の品位の改善要求は強い。表示映像の品位をいっそう向上する方法として、映像のシーンに応じて光源の輝度を動的に変化させる方法が、例えば、特許文献１に記載の「液晶表示装置」（以下、単に第１の従来装置と称す）や特許文献２に記載の「液晶プロジェクタ」（以下、単に第２の従来装置と称す）などいくつか考案されている。

第１の従来装置では、入力映像信号の特徴を、最大値、最小値および平均輝度レベル（以下、ＡＰＬと称す）から検出し、最大値と最小値のレベル差が大きい場合にはコントラスト制御を下げ、レベル差が小さい場合にはコントラスト制御を上げ、さらに、ＡＰＬがあらかじめ設定した規定値に対して高い場合は、光源輝度を下げる。第１の従来装置では、このようにして表示装置の輝度を一定に近づけようとしている。

また第２の従来装置では、入力映像信号の最大値を検出し、最大値が高い場合は光源輝度を上げ、最大値が低い場合は光源輝度を下げる。第２の従来装置では、このようにして最大値が高い場合と低い場合の相対的なコントラスト比を上げようとしている。
特開平５−１２７６０８号公報 特開平６−１６０８１１号公報

前述したように、直視型液晶表示装置およびプロジェクタで製品として実用化されている光源輝度の制御は、静的な固定制御であり、入力映像信号の動的な変化には対応してい
ない。したがって、入力映像信号の各シーンにおける表示映像の品位を改善することはできない。前述した第１の従来装置および第２の従来装置は、入力映像信号の動的な変化に対し光源輝度を動的に制御するものである。しかしながら、これら従来装置には以下の問題がある。

第１の従来装置では、入力シーンに応じて動的に光源輝度を制御するが、表示輝度を一定にすることが目的であり、映画ソフトのような暗いシーンに対しては黒浮きが改善されない。

第２の従来装置では、入力映像信号に応じて動的に光源輝度を制御するが、入力映像信号の最大値に応じて光源輝度を制御するため、ＡＰＬが低いにもかかわらず局部的に最大値が高い場合には、かえって映像の暗い部分で黒浮きを発生することが考えられる。また第２の従来装置は「液晶プロジェクタ」であるが、プロジェクタに一般的に用いられる放電式の光源（キセノンランプ、高圧水銀ランプ等）は、駆動条件の急激な変化を繰り返した場合、安定点灯性の劣化（点灯起動性の不良、定常点灯時のフリッカの発生）やライフ特性の劣化が生じ、ランプの信頼性を損なうことが考えられる。

それ故に、本発明の目的は、透過型あるいは反射型の光変調作用を有する表示素子およびこの表示素子に光を照射する光源から構成される映像表示装置において、表示映像の品位の課題（コントラスト感の不足、黒浮き）を改善することである。また本発明の他の目的は、表示素子に照射される光量を動的に制御する際の、光量を調整するための光源、絞りまたは調光素子の信頼性の低下を改善することである。

本発明は、入力映像信号の輝度レベルを複数の輝度レベル区分に分割し、前記輝度レベル区分のヒストグラムを検出するヒストグラム作成手段を備え、前記ヒストグラム作成手段において分割された輝度レベル区分のうち、黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が所定値よりも大きい場合、光量制御手段により表示素子に照射される光源の光量がその光源の安定点灯領域における最小値に制御され、かつ、前記黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が前記所定値よりも小さい場合、入力映像信号の平均輝度レベルに応じて、前記光量制御手段により、前記表示素子に照射される前記光源の光量が前記安定点灯領域における最小値から最大値の範囲に制御されることを特徴とする。

また、本発明は、表示素子に照射される光量制御を光源の光量の制御により実現することを特徴とする。

さらに、本発明は、表示素子に照射される光量の制御を光源と表示素子の間に設けた絞りあるいは調光素子により実現すること、また、光源と絞りの両者あるいは光源と調光素子の両者により実現することを特徴とするものである。

上記本発明によれば、ヒストグラムに基づいて表示素子に照射される光量を制御することにより、ＡＰＬ検出結果のみからは一義的に判断できないような映像シーンの特徴をより正確に抽出し、映像シーンの特徴に応じて表示素子に照射される光量をより適切に制御して、表示映像の品位を向上させることができる。

特に、暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合であって、ＡＰＬによる検出結果からは暗いシーンであると判断することができない場合であっても、暗いシーンであると判断して、黒浮きを防止するように表示素子に照射される光量を制御することができる。

さらに、絞りを用いて光量を制御する場合、光量の最小値を十分に小さく（原理的には０も可能）することができる。その結果、暗いシーンにおいて黒レベルを十分に低くすることができ、黒浮き感をより良好に改善できるとともに、明るいシーンとの相対的なコントラスト比も大きくすることができる。

以下、本発明の種々の実施形態について、図面を参照して説明する。
（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の構成を示す。映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、光源制御データ作成部３と、ＬＰＦ４と、光源駆動回路５と、光源６と、光学系７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。光学系７は、映像表示装置がプロジェクタである場合には設けられるが、直視型の場合には設けられない。以下、第１の実施形態の動作について説明する。

映像表示装置には映像信号１が供給される。映像信号１は、映像信号処理回路９およびＡＰＬ検出部２に入力される。映像信号処理回路９に入力された映像信号１は、コントラスト制御やブライト制御等の表示装置に必要な信号処理がなされた後、表示素子駆動部１０を介して表示素子８の光変調作用に適合した駆動信号として表示素子８に入力される。映像信号処理回路９および表示素子駆動部１０での信号処理については周知のため、詳細な説明は省略する。

ＡＰＬ検出部２は、入力映像信号１の輝度信号成分から単位フィールド期間毎にＡＰＬを検出し、検出結果を光源制御データ作成部３へ出力する。光源制御データ作成部３は、ＡＰＬ検出結果に応じた光源制御データを作成する。作成された光源制御データは、ＬＰＦ４を経て光源駆動回路５に入力される。光源駆動回路５は、光源制御データに応じた駆動条件で光源６を駆動する。光源６から発光された光は、光学系７により収束され、表示素子８の表示範囲に対応した照明光として表示素子８に照射される。マイコン１１およびタイマー１２は、ＡＰＬ検出時および光源制御データ作成時における時間軸制御を行うために、ＡＰＬ検出部２および光源制御データ作成部３に対して制御を行う。

次に図２〜図４を参照して、光源制御データ作成部３の具体的な処理内容およびＬＰＦ４の作用について説明する。
プロジェクタに用いられる放電ランプを例にとると、図２に示すように、光源駆動電力のレベルがＬ１（ｍｉｎ）〜Ｌ２（ｍａｘ）の範囲は、光源が安定に点灯する領域である。光源駆動電力のレベルがＬ１（ｍｉｎ）よりも小さい場合は、光源を安定に点灯させることができない。したがって、光源の駆動電力を可変する場合は、安定点灯領域（Ｌ１（ｍｉｎ）〜Ｌ２（ｍａｘ））の電力範囲において光源を駆動する必要がある。よって本実施形態における入力映像信号１のＡＰＬに応じた動的な光源制御も安定点灯領域を使用して行う。

図２に、参考として、入力映像信号１のＡＰＬの変化範囲（０％〜１００％）に対して、光源の電力をＬ１（ｍｉｎ）からＬ２（ｍａｘ）まで直線的に変化させる場合の入力映像信号１のＡＰＬと光源制御レベルとの関係を点線で示している。この場合、光源制御レベルが安定点灯領域における最小値Ｌ１（ｍｉｎ）となるのは、入力映像信号１のＡＰＬが０％であるときのみである。よって、ＡＰＬが例えば図に示すＢ１である場合には、暗いシーンであるにも関わらず光源制御レベルがそれほど低減されず、黒浮きが防止されな
い。また、光源制御レベルが安定点灯領域における最大値Ｌ２（ｍａｘ）＝１００％となるのは、入力映像信号１のＡＰＬが１００％のときのみである。よって、ＡＰＬが例えば図に示すＢ２である場合には、明るいシーンであるにも関わらず光源制御レベルが最大とはならず、白ピークの明るさ感が損なわれる。

ところで特に映画ソフトを用いた場合には、映画は比較的画面全面で暗いシーンが多いため黒浮きの影響も大きく、この黒浮きの発生により映像の表示品質が大きく損なわれてしまう。したがって、暗いシーンでは最大限に黒浮きを防止することが好ましい。

また、映画ソフトを人が視聴する場合において、暗いシーンでの暗順応記憶に対比して明るいシーンでの明るさレベルが大きいとコントラストが高いと感じる。逆に、明るいシーンでの明順応記憶に対比して暗いシーンでの黒レベルが低いとコントラストが高いと感じる。コントラスト感を高めることは、映像の表示品質を高める上で重要である。したがって、黒浮きが発生したり、明るいシーンにおいて白ピークの明るさ感が損なわれることは、コントラストの低下につながるため好ましくない。

本実施形態では、上記のことを鑑み、映像の表示品質をより高めるために、図３に示すような光源の電力制御を行う。図３に示すＡ１およびＡ２は、予め設定したＡＰＬのしきい値である。Ａ１およびＡ２のしきい値レベルは、それぞれ暗いシーンおよび明るいシーンを区分するためのしきい値であり、映画ソフトの評価により得られる。映画ソフト以外の明るいシーンが多いソフトを用いる場合など、映像ソースに応じてこれらのしきい値の設定を変えても構わない。

図３において、光源制御の第１のモード（固定領域Ｌｏｗ）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ１より小さい場合は、光源制御レベルをＬ１（ｍｉｎ）一定とする。第２のモード（可変対応領域）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ１〜しきい値Ａ２である場合は、ＡＰＬの変化に応じてＬ１（ｍｉｎ）〜Ｌ２（ｍａｘ）の範囲で光源制御レベルを可変する。第３のモード（固定領域Ｈｉｇｈ）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ２より大きい場合は、光源制御レベルをＬ２（ｍａｘ）一定とする。

なお、図３では、可変対応領域におけるＡＰＬと光源制御レベルとの関係を線形としているが、これに限らず、例えば光源制御レベルと光源駆動電力との関係、あるいは光源駆動電力と光源の発光強度との関係が非線形である場合には、この可変対応領域において非線形特性の逆補正を行うような関数とすれば良い。さらには、この非線形特性の逆補正に限らず、任意の非線形特性関数としても構わない。

次に、図４を参照して、入力映像信号１のＡＰＬの動的変化と光源制御レベルの動的制御の関係について具体的に説明する。図４において、上図は、光源制御データ作成部３への入力ＡＰＬの動的変化の一具体例を示し、下図は、上図で示す入力ＡＰＬの動的変化に対応した光源制御レベルの動的制御を示す。特に下図において、実線は、光源制御データ作成部３からの出力信号を示しており、点線は、ＬＰＦ４からの出力信号を示している。Ｔｎは、ＡＰＬを検出する単位フィールド時間である。図４に示すように、本実施形態では、前述の図３に示す制御方法にしたがって、ＡＰＬの動的変化に対して、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１〜Ａ２）の場合は、光源制御も動的に追従するが、ＡＰＬが固定領域Ｌｏｗおよび固定領域Ｈｉｇｈとなった場合は、光源制御レベルをそれぞれＬ１（ｍｉｎ）およびＬ２（ｍａｘ）一定となるよう制御する。

次に、ＬＰＦ４の作用について説明する。上述のように、図４の下図の実線の動的変化は光源制御データ作成部３からの出力信号、すなわちＬＰＦ４への入力信号を示しており、ＬＰＦ４の予め設定された時定数によって、ＬＰＦ４の出力信号は、図４の下図の点線
のように変化し、光源駆動回路５を介して光源６を駆動する。放電ランプの場合、駆動電力の急激な変化は、放電アーク状態に影響してランプの電極の劣化を引き起こし、ランプの信頼性を損なわせる。よって、本実施形態では、駆動電力を可変する過渡状態においてランプの信頼性の低下を起こさないように、ＬＰＦ４を用いて時定数を持たせて駆動電力を可変する。ＬＰＦ４については、具体的な回路は周知のため省略するが、アナログＬＰＦであってもデジタルＬＰＦであっても構わない。ＬＰＦ４としてデジタルＬＰＦを用いる場合には、光源駆動回路５の処理においてアナログ信号に変換すれば良い。なおＬＰＦ４の代わりに、光源制御データ作成部３からの出力信号に対して遅延作用を与える他の手段を用いてもよい。

図４で説明した動的制御を図３と同様の形式で示すと、図５に示すように、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１〜Ａ２）にある場合、光源制御レベルは、図に示す矢印のように、入力映像信号１のＡＰＬ変化に応じて安定点灯領域を動的に遷移する。

以上のように、第１の実施形態によれば、光源を動的駆動させることにより、映像のシーンに応じて動的に輝度を調整することが可能となり、明るいシーンでの明るさ感の不足および暗いシーンでの黒浮きの問題を改善することができ、コントラスト感を高めることができる。また、暗いシーン、つまり入力映像信号のＡＰＬが所定のしきい値より小さい場合に、光源制御レベルを安定点灯領域の最小値とするため、暗いシーンにおける黒浮きの問題をより一層改善することができ、また、明るいシーン、つまり入力映像信号のＡＰＬが所定のしきい値より大きい場合に、光源制御レベルを安定点灯領域の最大値とするため、明るいシーンにおける明るさ感の不足の問題をより一層改善することができ、その結果、コントラスト感をより一層高めることができる。

なお、本実施形態では、ＡＰＬが固定領域Ｌｏｗおよび固定領域Ｈｉｇｈとなった場合は、光源制御レベルをそれぞれＬ１（ｍｉｎ）およびＬ２（ｍａｘ）一定となるよう制御するとしたが、必ずしも、光源の駆動レベルを最小レベルまたは最大レベルで一定とする必要はなく、それらの近傍レベルであっても、上記のような暗いシーンにおける黒浮きの問題や明るいシーンにおける明るさ感の不足の問題をより一層改善する効果が得られることはいうまでもない。ただし、本実施形態のように最小レベルまたは最大レベルで固定的に駆動すれば、それらの効果が最大限に得られるとともに、暗いシーンおよび明るいシーンにおいて光源の駆動レベルが変動しないため、光源の信頼性の低下の問題も改善することができるのでより好ましい。

なお、本実施形態では、図４に示すように、単位フィールド時間Ｔｎ毎のＡＰＬに応じて光源制御レベルを制御するようにしたが、これに変えて、複数の単位フィールド時間ＴｎのＡＰＬの平均を算出し、この平均の値に基づいて光源制御レベルを制御するようにしても構わない。例えば、図４の上図のＴｎ（単位フィールド時間）を、Ｔ２ｋ＝（Ｔｎ−ｋ＋Ｔｎ−ｋ＋１＋・・＋Ｔｎ＋・・Ｔｎ＋ｋ−１＋Ｔｎ＋ｋ）／（２ｋ＋１）として、複数の単位フィールドのＡＰＬの検出結果の平均に置き換える。こうすれば、図５に示した点線矢印の動的変化の周期及び変化量は小さくなる。すなわちＡＰＬの可変対応領域における光源制御レベルの変動周期は大きくなり、変化量は小さくなる。したがって、ランプの信頼性の低下をさらに軽減することができる。この効果を図６を参照してより具体的に説明する。図６はｋ＝１の場合を示しており、上図の太点線は、３つの単位フィールド毎のＡＰＬの検出結果の平均を示している。この平均に基づいて図６の下図に示すように光源制御レベルが制御される。よって、複数の単位フィールド時間のＡＰＬの平均に基づいて光源を制御することにより、図４に示す場合に比べ、光源制御レベルの変動が低減し、光源の信頼性の低下をさらに軽減することができる。

また、図示は省略するが、上記の複数の単位フィールド時間のＡＰＬの平均に基づく制
御と類似の効果を与えることのできる構成として、ＡＰＬ検出部２の出力側にＬＰＦを挿入しても構わない。ただし、ＡＰＬの平均に基づく制御の場合は、対象フィールド数をｋの値として正確に整数で規定することができ、またこのｋの値をプログラム設定等により状況に応じて適宜に可変することも可能であるため、例えば、図５に示す可変対応領域において、光源輝度を上げる場合と下げる場合とで、その変化速度を変えるといった制御方法も可能となる。

なお、第１の実施形態として光源を動的に制御する場合について説明したが、表示素子に最終的に照射される光量を制御することができる他の場合についても同様に本発明を適用することができる。以下、本実施形態の光源の制御方法を絞りの制御や調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成および動作について説明する。

図７は、第１の実施形態の光源の制御方法を絞りの制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。図７において、映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、絞り制御データ作成部１９と、絞り駆動回路２０と、光源駆動回路５と、光源６と、光学系１７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。光学系１７は、絞り１８を含む。なお図７において図１と同様の構成には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。以下、この映像表示装置の動作について説明する。

絞り制御データ作成部１９は、ＡＰＬ検出結果に応じた絞り制御データを作成する。作成された絞り制御データは、絞り駆動回路２０に入力される。絞り駆動回路２０は、絞り制御データに応じた駆動条件で絞り１８を動的に駆動し、絞り１８の遮光量を可変する。光源６から発光された光は、光学系１７により収束され、表示素子８の表示範囲に対応した照明光として表示素子８に照射される。このとき表示素子８に照射される光量は絞り１８の遮光量に応じて調節される。

次に図８および図９を参照して、絞り制御データ作成部１９の具体的な処理内容について説明する。
図８に示すＡ１ａおよびＡ２ａは、予め設定したＡＰＬのしきい値である。Ａ１ａおよびＡ２ａのしきい値レベルは、それぞれ暗いシーンおよび明るいシーンを区分するためのしきい値であり、映画ソフトの評価により得られる。映画ソフト以外の明るいシーンが多いソフトを用いる場合など、映像ソースに応じてこれらのしきい値の設定を変えても構わない。

図８において、光量制御の第１のモード（固定領域Ｌｏｗ）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ１ａより小さい場合は、光量制御レベルをＬ１ａ（ｍｉｎ）一定とする。第２のモード（可変対応領域）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ１ａ〜しきい値Ａ２ａである場合は、ＡＰＬの変化に応じてＬ１ａ（ｍｉｎ）〜Ｌ２ａ（ｍａｘ）の範囲で光量制御レベルを可変する。第３のモード（固定領域Ｈｉｇｈ）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ２ａより大きい場合は、光源制御レベルをＬ２ａ（ｍａｘ）一定とする。

なお、図８では、可変対応領域におけるＡＰＬ（Ａ１ａ〜Ａ２ａ）と光源制御レベルとの関係を線形としているが、これに限らず、任意の非線形特性関数としても構わない。

次に、図９を参照して、入力映像信号１のＡＰＬの動的変化と光量制御レベルの動的制御の関係について具体的に説明する。図９において、上図は、絞り制御データ作成部１９への入力ＡＰＬの動的変化の一具体例を示し、下図は、上図で示す入力ＡＰＬの動的変化に対応した光量制御レベルの動的制御を示す。Ｔｎは、ＡＰＬを検出する単位フィールド
時間である。前述の図８に示す制御方法にしたがって、ＡＰＬの動的変化に対して、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１ａ〜Ａ２ａ）の場合は、光量制御も動的に追従するが、ＡＰＬが固定領域Ｌｏｗおよび固定領域Ｈｉｇｈとなった場合は、光量制御レベルをそれぞれＬ１ａ（ｍｉｎ）およびＬ２ａ（ｍａｘ）一定となるよう制御する。

なお、図９の下図に示した絞り制御データ作成部１９からの出力信号は、実線で示した場合に限らず、点線で示したように、絞りの駆動構造の応答性や信頼性を考慮してＡＰＬの変化に対して時間的な遅延特性を持たせてもよい。

以上のように、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１ａ〜Ａ２ａ）にある場合、光量制御レベルは図８に示す矢印のように、入力映像信号１のＡＰＬ変化に応じて可変対応領域を動的に遷移する。

以上のように、図７に示す映像表示装置によれば、絞りを動的駆動させることにより、映像のシーンに応じて動的に光量を調整することが可能となり、明るいシーンでの明るさ感の不足および暗いシーンでの黒浮きの問題を改善することができ、コントラスト感を高めることができる。また、暗いシーン、つまり入力映像信号のＡＰＬが所定のしきい値より小さい場合に、光量制御レベルを絞り制御領域の最小値とするため、暗いシーンにおける黒浮きの問題をより一層改善することができ、また、明るいシーン、つまり入力映像信号のＡＰＬが所定のしきい値より大きい場合に、光量制御レベルを絞り制御領域の最大値とするため、明るいシーンにおける明るさ感の不足の問題をより一層改善することができ、その結果、コントラスト感をより一層高めることができる。

また、光源を制御する場合には、光源の安定点灯の点から光源制御の最小値Ｌ１が比較的大きく（最大値Ｌ２の１／３〜１／２程度）、暗いシーンにおいて光量を十分に低くすることができないが、絞りを制御する場合では、光量制御の最小値Ｌ１ａを十分に小さく（原理的には０も可能）することができる。その結果、暗いシーンにおいて黒レベルを十分に低くすることができ、黒浮き感をより良好に改善できるとともに、明るいシーンとの相対的なコントラスト比も大きくすることができる。

また、光源を制御する場合には、プロジェクタに用いられる放電光源のライフ信頼性の点から、光源電力の変化速度を速くしたり変化の繰り返し回数が多いとライフ時間が損なわれるという問題があるが、絞りを制御する場合には、絞りの開閉構造にもよるが、絞りの駆動条件の変化速度や変化回数が絞り駆動構造の信頼性に与える影響は光源を制御する場合に比べて少ない。そのため、例えばＡＰＬの変化に対してフィールド／フレーム単位で絞りの駆動条件を追従させることも可能であり、映像のシーンの明るさが急峻に変化した場合の追従性を大きく良化させることができ、シーンの明るさの変化に応じてより良好なコントラスト感を得ることができる。

なお、プロジェクタに用いられる放電光源は大別してキセノン光源と高圧水銀光源があるが、キセノン光源と比較し、高圧水銀光源は上記の点での信頼性確保が難しく、また駆動電力（明るさ）を変えると発光スペクトラムも変化してしまう傾向がある。よって高圧水銀光源を用いる場合には絞りの制御が特に有効である。

なお、光源の制御と絞りの制御を両方同時に行うことも可能である。その場合には、コントラストの改善効果が、光源の制御によるコントラストの改善効果と絞りの制御によるコントラストの改善効果との積で得られるため、コントラストの改善により有効となる。このとき、光源の変化速度よりも絞りの変化速度の方が速くなるように設定することによって、光源のライフ信頼性に与える悪影響を排除しつつ、映像のシーンの変化に対する光量の追従性を良化することができる。

図１０は、第１の実施形態の光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。図１０において、映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、調光素子制御データ作成部２２と、調光素子駆動回路２３と、光源駆動回路５と、光源６と、調光素子２１と、光学系７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。なお図１０において図１と同様の構成には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、図１０に示す構成では調光素子２１を光学系７の前段に設けているが、図１１に示すように、光学系２４の内部に調光素子２１を設けるようにしても構わない。以下、図１０に示す映像表示装置の動作について説明する。

調光素子制御データ作成部２２は、ＡＰＬ検出結果に応じた調光素子制御データを作成する。作成された調光素子制御データは、調光素子駆動回路２３に入力される。調光素子駆動回路２３は、調光素子制御データに応じた駆動条件で調光素子２１を動的に駆動し、調光素子２１の透過率を可変する。光源６から発光された光は、調光素子２１を透過し、光学系７により収束され、表示素子８の表示範囲に対応した照明光として表示素子８に照射される。このとき表示素子８に照射される光量は調光素子２１の透過率に応じて調節される。

次に図１２および図１３を参照して、調光素子制御データ作成部２２の具体的な処理内容について説明する。
図１２に示すＡ１ｂおよびＡ２ｂは、予め設定したＡＰＬのしきい値である。Ａ１ｂおよびＡ２ｂのしきい値レベルは、それぞれ暗いシーンおよび明るいシーンを区分するためのしきい値であり、映画ソフトの評価により得られる。映画ソフト以外の明るいシーンが多いソフトを用いる場合など、映像ソースに応じてこれらのしきい値の設定を変えても構わない。

図１２において、光量制御の第１のモード（固定領域Ｌｏｗ）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ１ｂより小さい場合は、光量制御レベルをＬ１ａ（ｍｉｎ）一定とする。第２のモード（可変対応領域）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ１ｂ〜しきい値Ａ２ｂである場合は、ＡＰＬの変化に応じてＬ１ｂ（ｍｉｎ）〜Ｌ２ｂ（ｍａｘ）の範囲で光量制御レベルを可変する。第３のモード（固定領域Ｈｉｇｈ）として、入力映像信号１のＡＰＬがしきい値Ａ２ｂより大きい場合は、光源制御レベルをＬ２ｂ（ｍａｘ）一定とする。

なお、図１２では、可変対応領域におけるＡＰＬ（Ａ１ｂ〜Ａ２ｂ）と光源制御レベルとの関係を線形としているが、これに限らず、任意の非線形特性関数としても構わない。

次に、図１３を参照して、入力映像信号１のＡＰＬの動的変化と光量制御レベルの動的制御の関係について具体的に説明する。図１３において、上図は、調光素子制御データ作成部２２への入力ＡＰＬの動的変化の一具体例を示し、下図は、上図で示す入力ＡＰＬの動的変化に対応した光量制御レベルの動的制御を示す。Ｔｎは、ＡＰＬを検出する単位フィールド時間である。前述の図１２に示す制御方法にしたがって、ＡＰＬの動的変化に対して、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１ｂ〜Ａ２ｂ）の場合は、光量制御も動的に追従するが、ＡＰＬが固定領域Ｌｏｗおよび固定領域Ｈｉｇｈとなった場合は、光量制御レベルをそれぞれＬ１ｂ（ｍｉｎ）およびＬ２ｂ（ｍａｘ）一定となるよう制御する。

なお、図１３の下図に示した調光素子制御データ作成部２２からの出力信号は、実線で示した場合に限らず、点線で示したように、調光素子の応答性や信頼性を考慮してＡＰＬの変化に対して時間的な遅延特性を持たせてもよい。

以上のように、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１ｂ〜Ａ２ｂ）にある場合、光量制御レベルは図１２に示す矢印のように、入力映像信号１のＡＰＬ変化に応じて可変対応領域を動的に遷移する。

以上のように、図１０または図１１に示す映像表示装置によれば、調光素子を動的駆動させることにより、映像のシーンに応じて動的に光量を調整することが可能となり、明るいシーンでの明るさ感の不足および暗いシーンでの黒浮きの問題を改善することができ、コントラスト感を高めることができる。また、暗いシーン、つまり入力映像信号のＡＰＬが所定のしきい値より小さい場合に、光量制御レベルを調光制御領域の最小値とするため、暗いシーンにおける黒浮きの問題をより一層改善することができ、また、明るいシーン、つまり入力映像信号のＡＰＬが所定のしきい値より大きい場合に、光量制御レベルを調光制御領域の最大値とするため、明るいシーンにおける明るさ感の不足の問題をより一層改善することができ、その結果、コントラスト感をより一層高めることができる。

なお、調光素子を制御する場合には、一般に、前述の絞りを制御する場合と同様の効果を得ることができる。また、光源を制御する場合に比べると、調光素子を制御する場合には、調光素子駆動回路も比較的簡単な回路で低電圧で実現できるので、より容易に実現することができる。さらに、絞りを制御する場合に比べると、調光素子を制御する場合には光源から表示素子のあいだでの配置の自由度があり、また調光素子の駆動については可動構造が不要で駆動回路による電気的制御のみのため、比較的簡単な構造で実現できるので、より容易に実現することができる。

なお、光源の制御と調光素子の制御を両方同時に行うことも可能であるが、その場合には、前述の、光源の制御と絞りの制御を両方同時に行う場合と同様の効果を得ることができる。さらに、光源の制御と絞りの制御と調光素子の制御とを同時に行うことも可能であり、その場合には、コントラストの改善効果が、光源の制御によるコントラストの改善効果と絞りの制御によるコントラストの改善効果と調光素子の制御によるコントラストの改善効果との積で得られるため、コントラストの改善により一層有効となる。

（第２の実施形態）
図１４に、本発明の第２の実施形態に係る映像表示装置の構成を示す。映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、光源制御データ作成部１３と、ＬＰＦ４と、光源駆動回路５と、光源６と、光学系７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。なお、本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、光源制御データ作成部１３の動作のみである。よって、その他の同一の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１５を参照して、光源制御データ作成部１３の動作について説明する。光源制御データ作成部１３は、第１の実施形態における光源制御データ作成部３の処理に加えて、ＡＰＬの変化に対する光源レベル制御の動的追従特性を緩和するための処理を行う。これにより、ランプの駆動電力条件の状態遷移の頻度を少なくし、ランプの信頼性の低下をさらに改善する。以下、図１５を参照して具体的に説明する。

図１５は、入力映像信号１のＡＰＬの動的変化と光源制御レベルの動的制御の関係を示している。図１５において、上図は、光源制御データ作成部１３への入力ＡＰＬの動的変化の一具体例を示し、下図は、上図で示す入力ＡＰＬの動的変化に対応した光源制御レベルの動的制御を示す。特に下図において、実線は、光源制御データ作成部１３からの出力信号を示しており、点線は、ＬＰＦ４からの出力信号を示している。Ｔｎは、ＡＰＬを検出する単位フィールド時間である。図１５に示すように、本実施形態では、第１の実施形
態と同様に、前述の図３に示す制御方法にしたがって、ＡＰＬの動的変化に対して、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１〜Ａ２）の場合は、光源制御も動的に追従するが、ＡＰＬが固定領域Ｌｏｗおよび固定領域Ｈｉｇｈとなった場合は、光源制御レベルをそれぞれＬ１（ｍｉｎ）およびＬ２（ｍａｘ）一定となるよう制御する。

ただし本実施形態では、入力ＡＰＬの変化が予め設定した判定しきい値ＡＰｍｉｎのレベルよりも小さいか否かを判定し、ＡＰＬの変化がＡＰｍｉｎよりも小さい場合には、上記の通常の制御に優先して、光源制御レベルを変化させない。より具体的に説明すると、図１５の上図において、時間ｔ１〜ｔ２におけるＡＰＬの変化レベルは判定しきい値ＡＰｍｉｎより小さい。したがって、図１５の下図のように、時間ｔ２においては光源制御レベルの動的変化制御を行わず、時間ｔ１における光源制御レベルを維持する。

本実施形態では、上記のように、微小なＡＰＬの変化に対しては光源制御レベルを追従させないようにしている。これは、微小なＡＰＬの変動に対していちいち光源制御レベルを追従させることは、コントラストを向上させるメリットよりも光源の信頼性が損なわれるデメリットの方が大きく、好ましくないからである。

以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、さらに、ＡＰＬの変化が微小な場合に光源の駆動条件を変化させず直前の駆動条件を保持するので、光源の駆動条件の動的遷移の頻度を減らすことができる。その結果、光源の安定点灯性の劣化やライフ特性の劣化の問題を改善し、光源の信頼性を高めることができる。

なお、第２の実施形態の制御方法は、絞りや調光素子の制御にも適用することができる。以下、第２の実施形態の制御方法を絞りの制御および調光素子の制御に適用した場合についてそれぞれ説明する。

図１６は、第２の実施形態の制御方法を絞りの制御に適用した場合の、入力映像信号１のＡＰＬの動的変化と絞り制御レベルの動的制御の関係を示している。この場合は、ＡＰＬの変化が予め設定した判定しきい値ＡＰｍｉｎよりも小さい場合には、光量制御レベルを変化させない。これにより、絞り駆動構造が過度な微小可動動作を繰り返すことによる絞り駆動構造の信頼性の低下を防止することができる。

図１７は、第２の実施形態の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の、入力映像信号１のＡＰＬの動的変化と調光素子制御レベルの動的制御の関係を示している。この場合も、ＡＰＬの変化が予め設定した判定しきい値ＡＰｍｉｎよりも小さい場合には、光量制御レベルを変化させない。これにより、調光素子が過度な微小調光動作を繰り返すことによる調光素子の信頼性の低下を防止することができる。

（第３の実施形態）
図１８に、本発明の第３の実施形態に係る映像表示装置の構成を示す。映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、光源制御データ作成部１４と、ＬＰＦ４と、光源駆動回路５と、光源６と、光学系７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。なお、本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、光源制御データ作成部１４の動作のみである。よって、その他の同一の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１９を参照して、光源制御データ作成部１４の動作について説明する。光源制御データ作成部１４は、第１の実施形態における光源制御データ作成部３の処理に加えて、ＡＰＬの変化に対する光源レベル制御の動的追従特性を緩和するための処理を行う。これにより、ランプの駆動電力条件の状態遷移の頻度を少なくし、ランプの信頼性の低下をさらに
改善する。以下、図１９を参照して具体的に説明する。

図１９は、入力映像信号１のＡＰＬの動的変化と光源制御レベルの動的制御の関係を示している。図１９において、上図は、光源制御データ作成部１４への入力ＡＰＬの動的変化の一具体例を示し、下図は、上図で示す入力ＡＰＬの動的変化に対応した光源制御レベルの動的制御を示す。特に下図において、実線は、光源制御データ作成部１４からの出力信号を示しており、点線は、ＬＰＦ４からの出力信号を示している。Ｔｎは、ＡＰＬを検出する単位フィールド時間である。図１９に示すように、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、前述の図３に示す制御方法にしたがって、ＡＰＬの動的変化に対して、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１〜Ａ２）の場合は、光源制御も動的に追従するが、ＡＰＬが固定領域Ｌｏｗおよび固定領域Ｈｉｇｈとなった場合は、光源制御レベルをそれぞれＬ１（ｍｉｎ）およびＬ２（ｍａｘ）一定となるよう制御する。

ただし本実施形態では、光源駆動レベルがＬ１（ｍｉｎ）またはＬ２（ｍａｘ）に遷移したか否かを判定し、遷移した場合には、上記の通常の制御に優先して、所定の期間その光源駆動レベルを保持する。

具体的に説明すると、図１９の上図において、時間ｔ１０におけるＡＰＬは、しきい値Ａ１よりも小さくなり、光源制御レベルは、図１９の下図に示すようにＬ１（ｍｉｎ）のレベルに状態遷移する。いったんＬ１（ｍｉｎ）に光源の駆動条件が遷移すると、光源制御データ作成部１４は、予め規定した期間Ｔ１においてはＡＰＬの変化にかかわらず出力をＬ１（ｍｉｎ）の状態で保持する。時間ｔ１２において期間Ｔ１が終了すると、第１の実施形態と同様にＡＰＬ変化に応じた通常の処理を行う。

同様に、時間ｔ２０におけるＡＰＬは、しきい値Ａ２よりも大きくなり、光源制御レベルは、Ｌ２（ｍａｘ）のレベルに状態遷移する。いったんＬ２（ｍａｘ）に光源の駆動条件が遷移すると、光源制御データ作成部１４は、予め規定した期間Ｔ２においてはＡＰＬの変化にかかわらず出力をＬ２（ｍａｘ）の状態で保持する。時間ｔ２２において期間Ｔ２が終了すると、第１の実施形態と同様にＡＰＬ変化に応じた通常の処理を行う。

本実施形態では、上記のように、光源駆動レベルがいったんＬ１（ｍｉｎ）またはＬ２（ｍａｘ）に遷移すると、所定の期間はＡＰＬの変化に対して光源制御レベルを追従させないようにしている。これは、光源の駆動条件の動的遷移の頻度を減らす効果があり、光源の安定点灯性の劣化やライフ特性の劣化の問題を改善し、光源の信頼性を高めることができる。さらに、特に、光源制御レベルがＬ１（ｍｉｎ）に遷移したときに出力を保持することには別の利点がある。例えばＡＰＬがＡ１の前後で頻繁に変化するような場合、本実施形態のように光源制御レベルを保持しなければ、比較的暗いシーンであるので、光源輝度の変化が知覚され易い。なぜなら、人間の視覚は、明るいシーンにおける明るさの変化よりも暗いシーンにおける明るさの変化に敏感であり、明るさの変化に対する感度が高くなる。したがって、このＡＰＬのＡ１前後における頻繁な明るさの変動を防ぐことは、表示映像の品位を向上させるためにも有効である。

以上のように、第３の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、さらに、光源駆動レベルがいったんＬ１（ｍｉｎ）またはＬ２（ｍａｘ）に遷移すると光源の駆動条件を変化させず直前の駆動条件を保持するので、光源の駆動条件の動的遷移の頻度を減らすことができる。その結果、光源の安定点灯性の劣化やライフ特性の劣化の問題を改善し、光源の信頼性を高めることができる、また、映像の表示映像の品位を向上させることができる。

なお、本実施形態では、入力ＡＰＬがＡ１以下またはＡ２以上に遷移したときから所定
の期間、光源制御レベルを維持するとしたが、これに限らず、例えば、実際の光源のパワーが最小または最大となったときから所定の期間、光源制御レベルを維持するようにしても構わないし、その他のタイミングから所定の期間、光源制御レベルを維持するようにしても構わない。以下、図２０を参照して、この変形例について説明する。

この変形例では、光源制御データ作成部は、入力ＡＰＬの変化に対応して、図２０の下図に示すように、光源制御レベルの可変特性に時間的遅延を持たせるような制御をデジタル処理演算により行う。具体的には、図２０の上図において、時間ｔ１０におけるＡＰＬは、しきい値Ａ１よりも小さくなり、光源制御レベルは、この光源制御データ作成部における時間的遅延作用により、時間ｔ１１において図２０の下図に示すようにＬ１（ｍｉｎ）のレベルに状態遷移する。いったん光源の駆動条件がＬ１（ｍｉｎ）に遷移すると、予め規定した期間Ｔ１’においてはＡＰＬの変化にかかわらず出力をＬ１（ｍｉｎ）の状態で保持する。時間ｔ１２において期間Ｔ１’が終了すると、第１の実施形態と同様にＡＰＬ変化に応じた通常の処理を行う。

同様に、時間ｔ２０におけるＡＰＬは、しきい値Ａ２よりも大きくなり、光源制御レベルは、光源制御データ作成部における時間的遅延作用により、時間ｔ２１においてＬ２（ｍａｘ）のレベルに状態遷移する。いったん光源の駆動条件がＬ２（ｍａｘ）に遷移すると、予め規定した期間Ｔ２’においてはＡＰＬの変化にかかわらず出力をＬ２（ｍａｘ）の状態で保持する。時間ｔ２２において期間Ｔ２’が終了すると、第１の実施形態と同様にＡＰＬ変化に応じた通常の処理を行う。

なお、第３の実施形態の制御方法は、絞りや調光素子の制御にも適用することができる。例えば図８に示した絞りの動的制御に対して本実施形態の制御方法を適用する場合には、入力ＡＰＬがＡ１ａ以下またはＡ２ａ以上に遷移したときから所定の期間、光量制御レベルをそれぞれＬ１ａ（ｍｉｎ）またはＬ２ａ（ｍａｘ）に維持する。これにより、絞りの駆動条件の動的遷移の頻度を減らすことができ、その結果、絞り駆動構造の信頼性の低下を防止することができる。一方、例えば図１２に示した調光素子の動的制御に対して本実施形態の制御方法を適用する場合には、入力ＡＰＬがＡ１ｂ以下またはＡ２ｂ以上に遷移したときから所定の期間、光量制御レベルをそれぞれＬ１ｂ（ｍｉｎ）またはＬ２ｂ（ｍａｘ）に維持する。これにより、調光素子の駆動条件の動的遷移の頻度を減らすことができ、その結果、調光素子の信頼性の低下を防止することができる。

（第４の実施形態）
図２１に、本発明の第４の実施形態に係る映像表示装置の構成を示す。映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、ヒストグラム作成部１５と、光源制御データ作成部１６と、ＬＰＦ４と、光源駆動回路５と、光源６と、光学系７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。なお、本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ヒストグラム作成部１５を新たに備えた点および光源制御データ作成部１６の動作のみである。よって、その他の同一の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図２１において、映像信号１は、映像信号処理回路９、ヒストグラム作成部１５、およびＡＰＬ検出部２に入力される。ヒストグラム作成部１５は、単位フィールド期間毎に、入力映像信号１の輝度信号成分から、入力映像信号レベルを任意の複数の輝度レベル区分に分割した分割区分毎のヒストグラム分布を検出する。この検出結果は、光源制御データ作成部１６に入力される。光源制御データ作成部１６では、ＡＰＬ検出結果とヒストグラム作成結果に基づいて光源制御データを作成する。

以下、図２２を参照し、ヒストグラム作成部１５の具体的な動作について説明する。ヒ
ストグラム作成部１５では、０％から１００％までの信号レベルが予め複数の輝度レベル（図では区分Ｈ１〜Ｈ４の４つの区分）に分割されており、入力される映像信号１の上記分割区分毎のヒストグラム分布を各単位フィールド毎に検出する。このヒストグラム作成結果は光源制御データ作成部１６に入力される。

光源制御データ作成部１６では、分割区分のうち、黒レベルに一番近い区分Ｈ１における値を予め規定したしきい値ＨＴＬと比較する。比較の結果、区分Ｈ１における値がＨＴＬよりも小さい場合には、光源制御データ作成部１６は、第１の実施形態と同様に、前述の図３に示す制御方法にしたがって、ＡＰＬの動的変化に対して、ＡＰＬが可変対応領域（Ａ１〜Ａ２）の場合は、光源制御も動的に追従するが、ＡＰＬが固定領域Ｌｏｗおよび固定領域Ｈｉｇｈとなった場合は、光源制御レベルをそれぞれＬ１（ｍｉｎ）およびＬ２（ｍａｘ）一定となるよう制御する。

一方、区分Ｈ１における値がＨＴＬよりも大きい場合には、ＡＰＬにかかわらず暗いシーンであると判断し、光源制御データ作成部１６は、上記第１の実施形態と同様の通常の制御に優先して、光源駆動制御レベルをＬ１（ｍｉｎ）に設定して表示映像の黒浮きを改善する。暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合には、ＡＰＬはその特に明るい部分の影響を受けて大きくなってしまうため、ＡＰＬからは暗いシーンであると判断することができない。一方、本実施形態のようにヒストグラム分布に基づいて暗いシーンを判断することにより、暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合であっても暗いシーンであると判断することができる。

なお、本実施形態では、ヒストグラム分布の分割区分数を４つとしたが、これに限らず、任意の分割区分数であっても構わない。また、各分割輝度レベルの区分範囲（幅）は２５％幅であるとしたが、これに限らず、任意の分割範囲であっても構わず、さらに、分割区分毎に範囲の大きさが異なっていても構わない。

また、本実施形態では、光源制御データ作成部１６は、区分Ｈ１におけるヒストグラム分布の値に基づいて光源制御データを作成するとしたが、これに限らず、目的とするシーン制御に応じて、他の区分の輝度レベルのヒストグラム分布を使用しても構わないし、複数のヒストグラム分布を組み合わせて使用しても構わない。

また、本実施形態では、光源制御レベルも図３のＬ１（ｍｉｎ）に設定するとしたが、これに限らず、制御目的に応じて光源制御レベルをＬ２（ｍａｘ）あるいはＬ１（ｍｉｎ）〜Ｌ２（ｍａｘ）の範囲に設定しても構わない。例えば、ヒストグラム分布に基づいて明るいシーンまたは明るくも暗くもないシーンであると判断される場合に、それぞれＡＰＬの値に関係なく光源制御レベルをＬ２（ｍａｘ）またはＬ１（ｍｉｎ）〜Ｌ２（ｍａｘ）の範囲に設定するようにしても構わない。

また、本実施形態では、区分Ｈ１の値がしきい値ＨＴＬよりも小さいか大きいかを判定し、その判定結果に応じて２通りの異なるモードで光源制御レベルの制御を行うとしたが、これに限らず、例えば、しきい値ＨＴＬ以外に別のしきい値を追加して、条件判定のモードを増やし、その判定結果にしたがって、光源制御レベルの条件設定を複数モードとしても構わない。

なお、第４の実施形態として光源を動的に制御する場合について説明したが、第４の実施形態で説明した光源の制御方法を絞りの制御や調光素子の制御に適用することもできる。以下、本実施形態の光源の制御方法を絞りの制御や調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成について簡単に説明する。

図２３は、第４の実施形態の光源の制御方法を絞りの制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。図２３において、映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、ヒストグラム作成部１５と、絞り制御データ作成部２５と、絞り駆動回路２０と、光源駆動回路５と、光源６と、光学系１７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。光学系１７は、絞り１８を含む。なお図２３において図７または図２１と同様の構成には同一の参照符号を付す。絞り制御データ作成部２５は、図２１に示す光源制御データ作成部１６と同様に、ＡＰＬ検出結果とヒストグラム作成結果に基づいて絞り制御データを作成する。これにより、暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合であって、ＡＰＬ検出結果からは暗いシーンであると判断することができない場合であっても、暗いシーンであると判断して、黒浮きを防止することができる。

図２４は、第４の実施形態の光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。図２４において、映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、ヒストグラム作成部１５と、調光素子制御データ作成部２６と、調光素子駆動回路２３と、光源駆動回路５と、光源６と、調光素子２１と、光学系７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。なお図２４において図１０または図２１と同様の構成には同一の参照符号を付す。調光素子制御データ作成部２６は、図２１に示す光源制御データ作成部１６と同様に、ＡＰＬ検出結果とヒストグラム作成結果に基づいて調光素子制御データを作成する。これにより、暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合であって、ＡＰＬ検出結果からは暗いシーンであると判断することができない場合であっても、暗いシーンであると判断して、黒浮きを防止することができる。

なお上記において、第４の実施形態の光源の制御方法を絞りの制御や調光素子の制御に適用した場合のそれぞれの映像表示装置の構成について簡単に説明したが、光源の制御と絞りの制御とを同時に行ってもよいし、光源の制御と調光素子の制御とを同時に行ってもよいし、光源の制御と絞りの制御と調光素子の制御とを同時に行ってもよい。以下、これら各場合の映像表示装置の構成について簡単に説明する。

図２５は、第４の実施形態の光源の制御方法を光源および絞りの制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。図２５において、映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、ヒストグラム作成部１５と、絞り制御データ作成部２５と、絞り駆動回路２０と、光源制御データ作成部１６と、ＬＰＦ４と、光源駆動回路５と、光源６と、光学系１７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。光学系１７は、絞り１８を含む。なお図２５において図２１または図２３と同様の構成には同一の参照符号を付す。これにより、暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合であって、ＡＰＬ検出結果からは暗いシーンであると判断することができない場合であっても、暗いシーンであると判断して、黒浮きを防止することができる。

図２６は、第４の実施形態の光源の制御方法を光源および調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。図２６において、映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、ヒストグラム作成部１５と、調光素子制御データ作成部２６と、調光素子駆動回路２３と、光源制御データ作成部１６と、ＬＰＦ４と、光源駆動回路５と、光源６と、調光素子２１と、光学系７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。なお図２６において図２１または図２４と同様の構成には同一の参照符号を付す。これにより、暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合であって、ＡＰＬ検出結果からは暗いシーンであると判断することができない場合であっても、暗いシーンであると判断して、黒浮きを
防止することができる。

図２７は、第４の実施形態の光源の制御方法を光源、絞りおよび調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。図２７において、映像表示装置は、ＡＰＬ検出部２と、ヒストグラム作成部１５と、絞り制御データ作成部２５と、絞り駆動回路２０と、調光素子制御データ作成部２６と、調光素子駆動回路２３と、光源制御データ作成部１６と、ＬＰＦ４と、光源駆動回路５と、光源６と、調光素子２１と、光学系１７と、表示素子８と、映像信号処理回路９と、表示素子駆動部１０と、マイコン１１と、タイマー１２とを備える。光学系１７は、絞り１８を含む。なお図２７において図２１または図２３または図２４と同様の構成には同一の参照符号を付す。これにより、暗いシーンにおいて一部だけ特に明るい部分が存在するような場合であって、ＡＰＬ検出結果からは暗いシーンであると判断することができない場合であっても、暗いシーンであると判断して、黒浮きを防止することができる。

以上のように、光源の制御と絞りまたは調光素子の制御とを組み合わせることにより、より効果的に映像のシーンに応じて表示素子に対する光量を調整することが可能となり、明るいシーンでの明るさ感の不足および暗いシーンでの黒浮きの問題を一層改善することができ、コントラスト感を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る映像表示装置の構成を示すブロック図である。 光源輝度制御の一方法を示す図である。 第１の実施形態における光源輝度制御の方法を示す図である。 第１の実施形態における信号処理の具体例を示す図である。 第１の実施形態における信号処理動作の様子を示す図である。 第１の実施形態における信号処理の変形例を示す図である。 第１の実施形態における光源の制御方法を絞りの制御に適用した場合の映像表示装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態における光源の制御方法を絞りの制御に適用した場合の絞りの制御の方法を示す図である。 第１の実施形態における光源の制御方法を絞りの制御に適用した場合の信号処理の具体例を示す図である。 第１の実施形態における光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の他の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の調光素子の制御の方法を示す図である。 第１の実施形態における光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の信号処理の具体例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における信号処理の具体例を示す図である。 第２の実施形態における光源の制御方法を絞りの制御に適用した場合の信号処理の具体例を示す図である。 第２の実施形態における光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の信号処理の具体例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における信号処理の具体例を示す図である。 第３の実施形態における信号処理の変形例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る映像表示装置の構成を示すブロック図である。 ヒストグラム作成部１５の動作について説明するための図である。 第４の実施形態における光源の制御方法を絞りの制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態における光源の制御方法を調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態における光源の制御方法を光源および絞りの制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態における光源の制御方法を光源および調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態における光源の制御方法を光源、絞りおよび調光素子の制御に適用した場合の映像表示装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 映像信号
２ ＡＰＬ検出部
３ 光源制御データ作成部
４ ＬＰＦ
５ 光源駆動回路
６ 光源
７ 光学系
８ 表示素子
９ 映像信号処理回路
１０ 表示素子駆動部
１１ マイコン
１２ タイマー
１３ 光源制御データ作成部
１４ 光源制御データ作成部
１５ ヒストグラム作成部
１６ 光源制御データ作成部
１７ 光学系
１８ 絞り
１９ 絞り制御データ作成部
２０ 絞り駆動回路
２１ 調光素子
２２ 調光素子制御データ作成部
２３ 調光素子駆動回路
２４ 光学系
２５ 絞り制御データ作成部
２６ 調光素子制御データ作成部

Claims (5)

1. 単一または複数の透過型あるいは反射型の光変調作用を有する表示素子に対して光源からの光を照射することによって映像を表示する映像表示装置であって、
   入力映像信号の輝度レベルを複数の輝度レベル区分に分割し、当該輝度レベル区分のヒストグラムを検出するヒストグラム作成手段と、
   前記光源の光量をその光源の安定点灯領域における最小値から最大値の範囲に制御する光量制御手段を備え、
   前記ヒストグラム作成手段において分割された輝度レベル区分のうち、黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が所定値よりも大きい場合、前記光量制御手段により前記表示素子に照射される前記光源の光量が前記安定点灯領域における最小値に制御され、かつ、前記黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が前記所定値よりも小さい場合、入力映像信号の平均輝度レベルに応じて、前記光量制御手段により、前記表示素子に照射される前記光源の光量が前記安定点灯領域における最小値から最大値の範囲に制御されることを特徴とする映像表示装置。
2. 単一または複数の透過型あるいは反射型の光変調作用を有する表示素子に対して光源からの光を照射することによって映像を表示する映像表示装置であって、
   入力映像信号の輝度レベルを複数の輝度レベル区分に分割し、当該輝度レベル区分のヒストグラムを検出するヒストグラム作成手段と、
   前記光源と表示素子の間に、当該表示素子に照射される光量を制御するための絞りを備え、
   前記ヒストグラム作成手段において分割された輝度レベル区分のうち、黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が所定値よりも大きい場合、前記絞りの制御により前記表示素子に照射される前記光源の光量が予め設定された最小値に制御され、かつ、前記黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が前記所定値よりも小さい場合、入力映像信号の平均輝度レベルに応じて、前記絞りの制御により、前記表示素子に照射される前記光源の光量が前記最小値から予め設定された最大値の範囲に制御されることを特徴とする映像表示装置。
3. 単一または複数の透過型あるいは反射型の光変調作用を有する表示素子に対して光源からの光を照射することによって映像を表示する映像表示装置であって、
   入力映像信号の輝度レベルを複数の輝度レベル区分に分割し、当該輝度レベル区分のヒストグラムを検出するヒストグラム作成手段と、
   前記光源と表示素子の間に、当該表示素子に照射される光量を制御するための調光素子を備え、
   前記ヒストグラム作成手段において分割された輝度レベル区分のうち、黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が所定値よりも大きい場合、前記調光素子の制御により前記表示素子に照射される前記光源の光量が予め設定された最小値に制御され、かつ、前記黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が前記所定値よりも小さい場合、入力映像信号の平均輝度レベルに応じて、前記調光素子の制御により、前記表示素子に照射される前記光源の光量が前記最小値から予め設定された最大値の範囲に制御されることを特徴とする映像表示装置。
4. 前記光源と表示素子の間に、当該表示素子に照射される光量を制御するための絞りを備え、
   前記ヒストグラム作成手段において分割された輝度レベル区分のうち、黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が所定値よりも大きい場合、前記光源と前記絞りを制御して前記表示素子に照射される前記光源からの光量が予め設定された最小値に制御され、かつ、前記黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が前記所定値よりも小さい場合、入力映像信号の平均輝度レベルに応じて、前記光源と前記絞りの制御により、前記表示素子に照射される前記光源の光量が前記最小値から予め設定された最大値の範囲に制御されることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
5. 前記光源と表示素子の間に、当該表示素子に照射される光量を制御するための調光素子を備え、
   前記ヒストグラム作成手段において分割された輝度レベル区分のうち、黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が所定値よりも大きい場合、前記光源と前記調光素子を制御して前記表示素子に照射される前記光源からの光量が予め設定された最小値に制御され、かつ、前記黒レベルに最も近い区分から検出されたヒストグラム値が前記所定値よりも小さい場合、入力映像信号の平均輝度レベルに応じて、前記光源と前記調光素子の制御により、前記表示素子に照射される前記光源の光量が前記最小値から予め設定された最大値の範囲に制御されることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。

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