JP4530650B2

JP4530650B2 - 投射型映像表示装置

Info

Publication number: JP4530650B2
Application number: JP2003393401A
Authority: JP
Inventors: 和伸桶谷
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP2005159595A

Description

この発明は、ＬＣＤ、ＤＬＰ等の投射型映像表示装置に関する。

ＬＣＤ、ＤＬＰ等のデバイスをライトバルブとして利用して画像を表示する投射型映像表示装置において、入力された映像信号の平均輝度レベル（ＡＰＬ）を検出し、検出された平均輝度レベルが高いほど光源ランプの照度が高くなるように、光源ランプの照度を制御する方法が既に開発されている（特開平０３−１７９８８６号公報、特開平０８−２０１８１２号公報参照）。

従来方法では、次のような問題がある。つまり、図１に示すように、映像信号の平均輝度レベルがシーンチェンジなどで大きく変化した場合、光源ランプの電力制御信号はその検出結果に対応して即座に変化せしめられるが、実際に光源ランプの照度が切り替わるまでには、電力を供給するランプバラストの出力特性と光源ランプ自体の応答特性によって、数フレーム分の時間がかかってしまう。

この遅延時間は視覚的に十分認知できる長さであるため、たとえば、画像の内容が「暗い」から「明るい」と変化した場合、視覚的には、「暗い」、「中間」、「明るい」という変化と感じられ、違和感が発生する。
特開平０３−１７９８８６号公報特開平０８−２０１８１２号公報

この発明は、入力された映像信号の明るさに関する情報に基づいて、光源ランプの照度が制御される投射型映像表示装置において、入力された映像信号の明るさが大きく変化した場合に、光源ランプの応答遅れによって発生する視覚的な違和感を低減させることができる投射型映像表示装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、光源ランプと、光源ランプの光の強度を変調することによって画像を表示するライトバルブと、入力映像の明るさに関する情報を算出する手段と、入力映像の明るさに関する情報に基づいて、入力映像の明るさが大きいほど、前記光源ランプの照度が高くなるように、前記光源ランプのランプ電力を制御する手段とを備えている投射型映像表示装置において、現フレームに対するランプ電力制御データと、過去の所定数のフレーム分に対するランプ電力制御データとに基づいて、入力映像信号の信号レベルを変化させる信号レベル変調手段を備えており、前記信号レベル変調手段は、入力映像の明るさが暗い状態から明るい状態に変化したことに応じて、前記光源ランプの照度が高くなるようにランプ電力制御データが変化したときには、入力映像信号の信号レベルを一時的に増大させ、入力映像の明るさが明るい状態から暗い状態に変化したことに応じて、前記光源ランプの照度が低くなるようにランプ電力制御データが変化したときには、入力映像信号の信号レベルを一時的に低下させるように、入力映像信号の信号レベルを変化させるものであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、光源ランプと、光源ランプの光の強度を変調することによって画像を表示するライトバルブと、入力映像の明るさに関する情報を算出する手段と、入力映像の明るさに関する情報に基づいて、前記光源ランプのランプ電力を制御することにより、前記光源ランプの照度を制御する手段とを備えている投射型映像表示装置において、現フレームに対するランプ電力制御データと、過去の所定数のフレーム分に対するランプ電力制御データとに基づいて、入力映像信号の信号レベルを変化させる信号レベル変調手段を備えており、前記信号レベル変調手段は、現フレームに対するランプ電力制御データと、過去の所定数のフレーム分に対するランプ電力制御データとが、それぞれ入力され、かつ入力されたランプ電力制御データに所与の乗算係数を乗算する複数の乗算手段と、ランプ電力制御データの時間的変化量に基づいて、前記各乗算手段に設定される乗算係数を切り換える手段と、前記各乗算手段の乗算結果に基づいて、入力映像信号の信号レベルのゲイン差分値を算出する手段と、算出されたゲイン差分値を基準となるゲインに加算することによりゲインを算出し、算出したゲインに応じて入力映像信号の信号レベルを変化させる手段と、を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、入力された映像信号の明るさに関する情報に基づいて、光源ランプの照度が制御される投射型映像表示装置において、入力された映像信号の明るさが大きく変化した場合に、光源ランプの応答遅れによって発生する視覚的な違和感を低減させることができるようになる。

以下、図面を参照して、この発明を液晶プロジェクタに適用した場合の実施例について説明する。

まず、図２を用いて、本発明の原理について説明する。図２に示すように、入力画像の明るさが「暗い」から「明るい」に変化した場合、光源ランプの電力が大きくされる。これにより、光源ランプの照度が高く（明るく）なるように変化するが、図２に示すように、光源ランプの応答特性により、光源ランプの照度が入力画像の明るさに対応する照度に至るまでに時間がかかる。

そこで、本願発明では、図２に示すように、入力画像の明るさが「暗い」から「明るい」に変化したときから、光源ランプの照度が入力画像の明るさに対応する照度に至るまでの過渡期間において、入力映像信号のレベルを持ち上げることにより、視覚的な見え方が「暗い」から「明るい」に変化するようにしている。

図３は、液晶プロジェクタの構成を示している。

液晶プロジェクタに入力された映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ信号）は、信号変調処理部（アンプ）１およびＬＣＤドライバ２を介してＬＣＤ３に送られる。ＬＣＤ３に書き込まれた画像は、光源ランプ７によって、図示しないスクリーン上に投射される。

また、液晶プロジェクタに入力された映像信号は、入力画像の明るさに関する情報を算出するための明るさ判定部４にも送られる。入力画像の明るさに関する情報としては、１画面全体の平均輝度レベル（ＡＰＬ）、１画面全体の輝度の総和、１画面中の最大輝度レベル（ピーク値）、１画面中の最小輝度レベル等が用いられる。また、１画面を複数のエリアに分割して、エリア毎の平均輝度レベルをヒストグラム化し、最も度数の高い輝度を入力画像の明るさに関する情報として用いてもよい。

この実施例では、明るさ判定部４は、１画面（この例では１フレーム）毎に平均輝度レベル（ＡＰＬ）を算出する。明るさ判定部４によって算出された平均輝度レベルは、ランプ電力制御部５に送られる。ランプ電力制御部５は、明るさ判定部４から送られてきた平均輝度レベルが高いほど、光源ランプ７の照度が高くなるように、ランプ電力を制御する。入力映像信号の平均輝度レベルと、光源ランプ７の照度（ランプ電力）との関係は、図４に示すように線形的な関係に設定してもよいし、図５に示すように非線形な関係に設定してもよい。

ランプ電力制御部５からは、ランプ電力に比例したランプ電力制御データ（ランプ電力に関するデータ）が出力される。ランプ電力制御部５から出力されるランプ電力制御データは、ランブバラスト６に送られる。ランブバラスト６は、ランプ電力制御部５から送られてくるランプ電力制御データに応じて、光源ランプ７のランプ電力を制御する。

ランプ電力制御部５から出力されるランプ電力制御データは、信号変調処理部（アンプ）１のアンプゲインを制御するためのフィルタ処理回路部８にも送られる。

図６は、フィルタ処理回路部８の構成を示している。

図６において、１１は１フレーム前のランプ電力制御データを記憶するための第１のデータ記憶部であり、１２は２フレーム前のランプ電力制御データを記憶するための第２のデータ記憶部である。ランプ電力制御データとしては、ランプ電力をそのまま表すデータであってもよいし、演算により８段階（３ｂｉｔ）や１６段階（４ｂｉｔ）などの形式のデータであってもよい。

現フレームのランプ電力制御データと、第２のデータ記憶部１２に記憶されている２フレーム前のランプ電力制御データとは、減算器１３に与えられる。減算器１３は、現フレームのランプ電力制御データから、２フレーム前のランプ電力制御データとを減算し、その演算結果Ａをデータ変換ＬＵＴ１４に与える。

一方、現フレームのランプ電力制御データは第１の乗算器１５に、第１のデータ記憶部１１に記憶されている１フレーム前のランプ電力制御データは第２の乗算器１６に、第２のデータ記憶部１２に記憶されている２フレーム前のランプ電力制御データは第３の乗算器１７に、それぞれ与えられる。

第１〜第３の各乗算器１５、１６、１７には、それぞれデータ変換ＬＵＴ１４によって、乗算係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が設定される。各乗算器１５、１６、１７は、それぞれ入力データに、乗算係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を乗算する。各乗算器１５、１６、１７の乗算結果Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、加減算器１８に与えられる。加減算器１８は、（Ｄ１−Ｄ２−Ｄ３）の演算を行い、その演算結果をアンプゲイン差分値（入力映像信号の信号レベルの変調度合い）として出力する。アンプゲイン差分値は、信号変調処理部１に与えられる。信号変調処理部１は、与えられたアンプゲイン差分値を基準となるアンプゲイン設定値（デフォルト値）に加算することにより、アンプゲインを決定し、決定したアンプゲインに応じて入力映像信号の信号レベルを変化（変調）させる。

データ変換ＬＵＴ１４は、減算器１３から与えられる演算結果Ａに基づいて、第１〜第３の各乗算器１５、１６、１７に設定する乗算係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を切り換える。Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、所定の閾値をＴＨとすると、演算結果Ａの値に応じて、次のような値に設定される。

（ａ）｜Ａ｜＜ＴＨの場合
Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝０
（ｂ）｜Ａ｜≧ＴＨでかつＡ≧０の場合
Ｋ１＝１．０，Ｋ２＝０．５，Ｋ３＝０．５
（ｃ）｜Ａ｜≧ＴＨでかつＡ＜０の場合
Ｋ１＝１．０，Ｋ２＝１．０，Ｋ３＝０

図７は、入力画像の明るさが「暗い」から「明るい」に変化したとき、つまり、平均輝度レベルが小さな値から大きな値に変化したときの、フィルタ処理回路部８の各部の信号（データ）を示している。

入力画像の明るさが「暗い」から「明るい」に変化すると、ランプ電力制御データも同様に変化せしめられる。この場合、１フレーム前のランプ電力制御データおよび２フレーム前のランプ電力制御データは、図７に示すようになるので、減算器１３の演算結果Ａ、つまり、現フレームのランプ電力制御データから２フレーム前のランプ電力制御データとを減算した結果は、図７に示すようになる。

入力画像の明るさが「暗い」から「明るい」に変化してから２フレーム期間においては、｜Ａ｜≧ＴＨでかつＡ≧０となるので、その期間において、各乗算器１５、１６、１７に設定する乗算係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、Ｋ１＝１．０，Ｋ２＝０．５，Ｋ３＝０．５となる。したがって、加減算器１８によって算出されるアンプゲイン差分値は、図７に示すように、入力画像の明るさが「暗い」から「明るい」に変化してから最初の１フレーム期間においては正の比較的大きな値となり、その次の１フレーム期間においては正の比較的小さな値となる。この結果、その期間において、入力映像信号のレベルは、図２で説明したように、持ち上げられるので、光源ランプ７の応答の遅れを補うことができるようになる。

図８は、入力画像の明るさが「明るい」から「暗い」に変化したとき、つまり、平均輝度レベルが大きな値から小さな値に変化したときの、フィルタ処理回路部８の各部の信号（データ）を示している。

入力画像の明るさが「明るい」から「暗い」に変化すると、ランプ電力制御データも同様に変化せしめられる。この場合、１フレーム前のランプ電力制御データおよび２フレーム前のランプ電力制御データは、図８に示すようになるので、減算器１３の演算結果Ａ、つまり、現フレームのランプ電力制御データから２フレーム前のランプ電力制御データとを減算した結果は、図８に示すようになる。

入力画像の明るさが「明るい」から「暗い」に変化してから２フレーム期間においては、｜Ａ｜≧ＴＨでかつＡ＜０となるので、その期間において、各乗算器１５、１６、１７に設定する乗算係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、Ｋ１＝１．０，Ｋ２＝１．０，Ｋ３＝０となる。したがって、加減算器１８によって算出されるアンプゲイン差分値は、入力画像の明るさが「明るい」から「暗い」に変化してから最初の１フレーム期間において、図８に示すように、負の値となる。この結果、入力映像信号のレベルは、「明るい」から「暗い」に変化してから最初の１フレーム期間において低下せしめられるので、光源ランプ７の応答の遅れを補うことができるようになる。

入力画像の明るさが変化した場合に、光源ランプの照度が変化する様子を示すタイムチャートである。本発明の原理を説明するためのタイムチャートである。液晶プロジェクタの構成を示すブロック図である。入力映像信号の平均輝度レベルと光源ランプ７の照度（ランプ電力）との関係の例を示すグラフである。入力映像信号の平均輝度レベルと光源ランプ７の照度（ランプ電力）との関係の他の例を示すグラフである。フィルタ処理回路部８の構成を示すブロック図である。入力画像の明るさが「暗い」から「明るい」に変化したとき、つまり、平均輝度レベルが小さな値から大きな値に変化したときの、フィルタ処理回路部８の各部の信号（データ）を示すタイムチャートである。入力画像の明るさが「明るい」から「暗い」に変化したとき、つまり、平均輝度レベルが小さな値から大きな値に変化したときの、フィルタ処理回路部８の各部の信号（データ）を示すタイムチャートである。

符号の説明

１信号変調処理部（アンプ）
２ＬＣＤドライバ
３ＬＣＤ
４明るさ判定部
５ランプ電力制御部
６ランブバラスト
７光源ランプ
８フィルタ処理回路部

Claims

光源ランプと、光源ランプの光の強度を変調することによって画像を表示するライトバルブと、入力映像の明るさに関する情報を算出する手段と、入力映像の明るさに関する情報に基づいて、入力映像の明るさが大きいほど、前記光源ランプの照度が高くなるように、前記光源ランプのランプ電力を制御する手段とを備えている投射型映像表示装置において、
現フレームに対するランプ電力制御データと、過去の所定数のフレーム分に対するランプ電力制御データとに基づいて、入力映像信号の信号レベルを変化させる信号レベル変調手段を備えており、
前記信号レベル変調手段は、入力映像の明るさが暗い状態から明るい状態に変化したことに応じて、前記光源ランプの照度が高くなるようにランプ電力制御データが変化したときには、入力映像信号の信号レベルを一時的に増大させ、入力映像の明るさが明るい状態から暗い状態に変化したことに応じて、前記光源ランプの照度が低くなるようにランプ電力制御データが変化したときには、入力映像信号の信号レベルを一時的に低下させるように、入力映像信号の信号レベルを変化させるものであることを特徴とする投射型映像表示装置。
光源ランプと、光源ランプの光の強度を変調することによって画像を表示するライトバルブと、入力映像の明るさに関する情報を算出する手段と、入力映像の明るさに関する情報に基づいて、前記光源ランプのランプ電力を制御することにより、前記光源ランプの照度を制御する手段とを備えている投射型映像表示装置において、
現フレームに対するランプ電力制御データと、過去の所定数のフレーム分に対するランプ電力制御データとに基づいて、入力映像信号の信号レベルを変化させる信号レベル変調手段を備えており、
前記信号レベル変調手段は、
現フレームに対するランプ電力制御データと、過去の所定数のフレーム分に対するランプ電力制御データとが、それぞれ入力され、かつ入力されたランプ電力制御データに所与の乗算係数を乗算する複数の乗算手段と、
ランプ電力制御データの時間的変化量に基づいて、前記各乗算手段に設定される乗算係数を切り換える手段と、
前記各乗算手段の乗算結果に基づいて、入力映像信号の信号レベルのゲイン差分値を算出する手段と、
算出されたゲイン差分値を基準となるゲインに加算することによりゲインを算出し、算出したゲインに応じて入力映像信号の信号レベルを変化させる手段と、を備えていることを特徴とする投射型映像表示装置。