JP4746892B2

JP4746892B2 - 画像表示装置のフレア補正回路、および画像表示装置のフレア補正方法

Info

Publication number: JP4746892B2
Application number: JP2005069960A
Authority: JP
Inventors: 健森本; 勉加藤
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: JP2006254238A

Description

本発明は、画像表示装置のフレア補正回路、および画像表示装置のフレア補正方法に関し、特に周囲の明度によりフレア補正量の調整を行う画像表示装置のフレア補正回路、および画像表示装置のフレア方法に関する。

大型の画像面を持つプロジェクタ等において、高品質の画面を得るためには走査本数の増加とともに画質良化の要求に対応する必要がある。画質良化についていえば、例えば図５に示すように周辺部６１は所定の色彩であり、中央部６２は周辺部６１と異なる彩色である画像を表示した場合、両領域の接触部であるエッジ部６３がぼけるフレアという現象を生ずる。図６は光出力のレンズによるフレア現象を説明するための画像の模式図である。フレア現象は投射レンズのＭＴＦ（空間周波数特性）が有限であることにより発生する、輝度差や色度差の大きい境界部分であるエッジ部６３がぼける現象である。

図７は図６の光出力のレンズによるフレアを補正するための映像信号の説明図であり、（ａ）は通常の映像信号であり、（ｂ）はフレア補正のために補正された映像信号である。図５の水平方向の走査線６４に対応する映像信号は、周辺部６１を黒、中央部６２を白とした場合にその映像信号７１は図７（ａ）に示すような矩形パルス信号となる。これを図７（ｂ）に示す補正された映像信号７２のような中高域の周波数成分を強調した信号に変換して照射面に表示させた場合には、輝度差や色度差の大きい部分も明確に見えるようになる。したがって映像信号にこのような補正を行うことにより、フレアの影響を軽減することができる。このような補正を本明細書ではフレア補正という。

映像信号に行う装置については、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。
特開昭６１−２７０９９３号公報特開昭６１−８７４９３号公報特開平１−２４６９８４号公報

特許文献１に記載の装置ではフレア補正を行うにあたり、視聴者がゲインを好みの設定に手動で調整する方法が行なわれている。
特許文献１に記載の装置のように、ゲインだけを調整するフレア補正では、エッジ部分のぼけはある程度解消されるものの、却ってギラツキ感が増す場合があるなどの弊害がある。
また、フレア現象は投射レンズのＭＴＦが有限であることにより発生するものであり、本来、周囲の環境等（周囲の明るさなど）には無関係に投射レンズの性能のみに起因する。しかし、現実には、フレアが視聴者に与える感覚は、そのときの周囲光などの環境条件によって変化する。したがって、特許文献１に記載の装置では、周囲の明るさに応じて、いちいち視聴者が設定を手動で調整しなければいけないという課題がある。

本発明の目的は、フレア補正においてフレア補正回路の帯域を調整する、画像表示装置のフレア補正回路を提供することにある。あるいは、本発明の目的は、周囲光に対応して自動的にフレア補正回路の帯域を調整する画像表示装置のフレア補正回路、および画像表示装置のフレア補正方法を提供することにある。

本発明の画像表示装置のフレア補正回路は、
フレア補正回路によってフレア補正された映像信号が画像処理部に出力される画像表示装置において、フレア補正回路の帯域を、映像信号の内容によらず、周囲光の明度によって自動的に調整する。

他の態様では、フレア補正回路によってフレア補正された映像信号が画像処理部に出力される画像表示装置において、フレア補正回路におけるゲインおよび帯域を、映像信号の内容によらず、周囲光の明度によって自動的に調整する。

上記の画像表示装置では、周囲光の明度が、周囲光検出部により検出され、帯域が、フレア補正量判定部により、予め記憶されている計算式による演算に基づいて周囲光明度から算出されてもよく、周囲光の明度が、周囲光検出部により測定され、帯域が、フレア補正量判定部により、予め設定されているルックアップテーブルに基づいて周囲光明度から算出されてもよい。

周囲光検出部が、フォトトランジスタを有してもよく、フレア補正量判定部は、アナログ回路、デジタル回路、およびＣＰＵのいずれかにより構成されてもよく、周囲光検出部は、画像表示装置の上部に設けられてもよいし、画像表示装置を制御するリモートコントローラに設けられてもよい。

本発明の画像表示装置のフレア補正方法は、
画像表示装置の周辺の明度を測定するステップと、予め記憶されている計算式による演算、および予め設定されているルックアップテーブルのいずれかによって、周囲の明度に対応したフレア補正回路の帯域を算出するステップと、算出された帯域によって、画像処理部に出力される映像信号のフレア補正を行うステップと、を有する。

周囲の明度によりフレア補正の補正量を調整するので、周囲の明度に対応して視聴者の感覚に対応したフレア補正が行われる。

本発明は、フレア補正回路における帯域を調整するので、フレア補正機能を搭載した画像表示装置において、周囲光に応じた適切なコントラスト感を得ることができるという効果がある。

本実施の形態は、周囲光の強度をセンサにより感知し、周囲光の強度に応じて自動的にフレア補正回路のゲインおよび帯域を視覚にとって望ましい量に調整するものである。フレア補正は、見かけのコントラスト感を増加させるための映像信号の補正である。例えば、部屋が明るい環境では、暗い環境に比べて自動的にフレア補正回路のゲインおよび帯域を増加させることにより、周囲光に応じた適切なコントラスト感を自動的に得ることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態のフレア補正回路を説明するための模式的ブロック図である。

フレア補正回路１０は３原色の映像信号であるＲ色映像信号１ａ、Ｇ色映像信号２ａ、Ｂ色映像信号３ａがそれぞれ入力する第１のＡ／Ｄコンバータ１１、第２のＡ／Ｄコンバータ１２、第３のＡ／Ｄコンバータ１３、フレア補正量判定部５２、および入力した映像信号に対してフレア補正をおこなって補正された３原色の映像信号１ｂ、２ｂ、３ｂとして出力するフレア補正部２０を有する。

周囲光検出部５１は、表示デバイス４０周辺の明るさに対応する光強度を測定する周囲環境明度測定センサを有する。フレア補正量判定部５２は、周囲光検出部５１で検出した周囲環境明度を基に周囲環境明度に対応した望ましいコントラストを得るためのフレア補正回路の帯域およびゲインを判定して、その信号をフレア補正部２０に出力する。フレア補正量判定部５２からの信号に基づいた帯域およびゲインのフレア補正がなされた３原色の映像信号が、フレア補正部２０から画像処理部３０に送られる。画像処理部３０では、必要な処理が行なわれて出力映像が表示デバイス４０に送られる。周囲環境明度測定センサとしては、例えばフォトトランジスタが用いられる。

フレア補正回路１０は、既に開示されている、例えば特許文献１に記載のテレビジョン画質改善装置などの回路が適用できるのでここでは詳細な説明を省略するが、フレア補正部２０の基本的な回路は図２に示すとおりである。図２はフレア補正部における各色の映像信号に対するフレア補正の模式的な基本回路のブロック図である。フレア補正部２０は、遅延回路２１、垂直ＬＰＦ（ローパスフィルタ）部２２、水平ＬＰＦ部２３、カットオフ周波数設定部２４、合成回路２５、２８、ゲイン設定部２６、および係数回路２７を有し、各入力のフレア補正を行って画像処理部３０に出力する。また、ここでは３原色の映像信号の各色によって補正を行うこととしているが、映像信号が輝度信号・色差赤信号・色差青信号として入力されても同様に補正を行うことができる。

次にフレア補正回路１０の動作について説明する。フレア補正回路１０には３原色の映像信号のＲ色映像信号１ａ、Ｇ色映像信号２ａ、Ｂ色映像信号３ａが入力する。入力した各映像信号は、それぞれ第１のＡ／Ｄコンバータ１１、第２のＡ／Ｄコンバータ１２、第３のＡ／Ｄコンバータ１３に入力してデジタル変換されて、フレア補正部２０に出力される。フレア補正部２０においては、それぞれの映像信号についての入力信号を、カットオフ周波数設定部２４からの設定信号が入力する垂直ＬＰＦ（ローパスフィルタ）部２２および水平ＬＰＦ部２３を通過させる。垂直ＬＰＦ部２２および水平ＬＰＦ部２３を通った信号（２次元の低域信号）の２次元ＬＰＦによる遅延を合わせるために遅延回路２１を通した入力信号から水平ＬＰＦ部２３の出力信号を合成回路２５で減算することによって２次元の中高域信号を抽出する。さらに、ゲイン設定部２６により係数回路２７でゲイン調整してから合成回路２８で元となる入力信号に加算して出力信号とする。フレア補正回路の帯域は、この２次元のＬＰＦのカットオフ周波数を調整することにより加減することができる。フレア補正回路の帯域とは、２次元のＬＰＦのカットオフ周波数を指し、２次元の中高域通過フィルタのカットオフ周波数ともいうことができる。このフレア補正回路の帯域を調整することにより、フレア補正成分（フレア補正のために付加された中高域成分）の範囲、すなわちエッジ部のスロープの大きさを増減することができる。フレア補正の範囲とは図３のｆ₁に示す領域で、２次元のＬＰＦのカットオフ周波数を低く調整するとｆ₁の領域は広がり、２次元のＬＰＦのカットオフ周波数を高く調整するとｆ₁の領域は狭くなる。ビデオ信号の場合、水平ＬＰＦのカットオフ周波数は数百ＫＨｚ程度に調整すると好ましい効果を得られることが知られている。垂直ＬＰＦのカットオフ周波数は、水平ＬＰＦに合わせて調整することが望ましい。ゲインはゲイン設定部の設定値を調整することにより加減することができる。フレア補正部２０からは、入力したＲ色映像信号１ａ、Ｇ色映像信号２ａ、Ｂ色映像信号３ａが処理されて、フレア補正されたＲ色映像信号１ｂ、フレア補正されたＧ色映像信号２ｂ、フレア補正されたＢ色映像信号３ｂとして画像処理部３０に出力する。

これらの処理は、コントラスト感の向上を実現するものであり、図５〜図７を参照して従来技術で説明したように、中高域成分を強調した信号に変換して照射面に表示させる。図３は図６に示したレンズによるフレアを本願の実施の形態のフレア補正回路でフレア補正した模式図である。図６のフレアをフレア補正回路で補正して図３のようにエッジを立てると人間の眼にはコントラストが増大して見える効果があるので輝度差や色度差の大きい部分も明確に見えるようになる。これはクレイク−オブライエン効果といわれるものである。エッジ部分のゲインとエッジ部のスロープの大きさは大きいほどコントラスト増大感には効果的だが、過ぎると不自然な画像になりその程度は外部の明るさに左右される。したがって外部の明るさによって調整することが望ましく、従来技術では視聴者が自分の感覚で手動でゲインの調整ができる機能を有するものもあるが、フレア補正に関してエッジ部のスロープの大きさの調整のできるものはない。本実施の形態のフレア補正部２０ではゲインおよびエッジ部のスロープの大きさの調整が可能となっており、フレア補正量判定部５２からの信号がカットオフ周波数設定部２４およびゲイン設定部２６に入力されて、ゲインおよび帯域が望ましい値に調整される。

人間の視覚特性として周囲が明るい場合には感度が落ちるため、視点の周囲が明るい場合には、フレア補正のゲインの調整だけでは効果が薄いので、例えば明るさが所定のしきい値を超えるとフレア補正のゲインとともにエッジ部のスロープの大きさも増やすことが望ましい。フレア補正量判定部５２ではこの調整量を判定する。図４は本実施の形態の周囲の明るさに対するフレア補正の度合いを示す模式図であり、（ａ）は帯域調整のグラフであり、（ｂ）はゲイン調整のグラフである。ここでは周囲の明るさにしきい値を設けて、ゲインはすべての範囲で周囲の明るさに比例して増減しているが、エッジ部のスロープの大きさはしきい値以上では周囲の明るさに比例して増減ししきい値以下では固定している。これは一例であり暗くなるに従ってゲインとともにエッジ部のスロープの大きさを減らすこともできる。また、比例関係も直線的でなくてもよい。

画像処理部３０では、入力した、フレア補正が行なわれた映像信号に基づいて表示デバイス４０に表示するための処理が行なわれて、表示デバイス４０において画像として表示される。表示デバイス４０としては、例えばブラウン管・液晶デバイス・プラズマデバイス・ＤＭＤデバイスなどあらゆるデバイスが想定されるが、ここではどの種類の表示デバイスにも適用できる。

周囲光検出部５１は、内蔵する周囲環境明度測定センサにより表示デバイス４０周辺の明度を測定する。周囲光検出部５１にて測定された明度の情報は、フレア補正量判定部５２に送られる。周囲光検出部５１の設置位置は、本来は視聴位置における明るさが検出できることが理想的であるが、画像表示装置ではどこが視聴位置であるかを特定することができないので、ここでは、通常視聴者は画像表示装置の近傍でスクリーンを見ることが多いと仮定されるので、画像表示装置の筐体の天板に周囲光検出部５１を設けることとしている。しかし、画像表示装置をリモートコントローラで操作する場合リモートコントローラの位置は画像表示装置の位置よりも視聴位置に近いとも考えられるのでリモートコントローラに周囲光検出部５１を設けて周囲の明るさを測定して画像表示装置に伝送してもよい。この場合、明るさの測定結果は赤外線や無線でプロジェクタへ伝送することもできる。

フレア補正量判定部５２では予め記憶されている計算式による演算、もしくは、予め設定されているルックアップテーブルなどによって周囲環境明度に対応したフレア補正のゲインおよび帯域を算出する。フレア補正量判定部５２の判定回路としては、アナログ回路・デジタル回路・ＣＰＵ等のデバイスが適用できる。算出されたフレア補正のゲインおよび帯域はフレア補正部２０に出力される。フレア補正部２０では、入力したゲインおよび帯域により上述のようにフレア補正を行う。これによって、表示デバイス４０には表示デバイス４０周辺の明度に対応したフレア補正の行なわれた画像が表示される。

上述の実施の形態では、フレア補正回路のゲインと帯域の双方を調整する形態について述べたが、帯域のみを調整する実施形態であっても、本発明の効果は十分奏される。また、上述の実施の形態では、自動でフレア補正量を調整する形態について述べたが、フレア補正量は手動で調整されても構わない。また、上述の実施の形態では、周囲光検出部は画像表示装置の筐体の天板に設けたが、その位置は画像表示装置の上部であればどこであっても本発明の実施に支障はない。

本発明の実施の形態のフレア補正回路を説明するための模式的ブロック図である。フレア補正部における各色の映像信号に対するフレア補正の模式的な基本回路のブロック図である。図６の画像のフレアを本願の実施の形態のフレア補正回路で補正した模式図である。本実施の形態の周囲の明るさに対するフレア補正の度合いを示す模式図であり、（ａ）はフレア補正の帯域調整のグラフであり、（ｂ）はフレア補正のゲイン調整のグラフである。フレア現象を説明するための画像の模式図である。光出力のレンズによるフレア現象を説明するための画像の模式図である。フレア現象を説明するための通常の映像信号とフレア補正のために補正された映像信号の比較図であり、（ａ）は通常の映像信号であり、（ｂ）はフレア補正のために補正された映像信号である。

符号の説明

１ａＲ色映像信号
２ａＧ色映像信号
３ａＢ色映像信号
１ｂ補正されたＲ色映像信号
２ｂ補正されたＧ色映像信号
３ｂ補正されたＢ色映像信号
１０フレア補正回路
１１第１のＡ／Ｄコンバータ
１２第２のＡ／Ｄコンバータ
１３第３のＡ／Ｄコンバータ
２０フレア補正部
２１遅延回路
２２垂直ＬＰＦ部
２３水平ＬＰＦ部
２４カットオフ周波数設定部
２５、２８合成回路
２６ゲイン設定部
２７係数回路
３０画像処理部
４０表示デバイス
５１周囲光検出部
５２フレア補正量判定部
６１周辺部
６２中央部
６３エッジ部
６４走査線
７１映像信号
７２補正された映像信号

Claims

フレア補正回路によってフレア補正された映像信号が画像処理部に出力される画像表示装置において、
前記フレア補正回路の帯域を、映像信号の内容によらず、周囲光の明度によって自動的に調整する、画像表示装置のフレア補正回路。
フレア補正回路によってフレア補正された映像信号が画像処理部に出力される画像表示装置において、
前記フレア補正回路におけるゲインおよび帯域を、映像信号の内容によらず、周囲光の明度によって自動的に調整する、画像表示装置のフレア補正回路。
前記周囲光の明度が、周囲光検出部により検出され、
前記帯域が、フレア補正量判定部により、予め記憶されている計算式による演算に基づいて周囲光明度から算出される、請求項１または２に記載の画像表示装置のフレア補正回路。
前記周囲光の明度が、周囲光検出部により測定され、
前記帯域が、フレア補正量判定部により、予め設定されているルックアップテーブルに基づいて周囲光明度から算出される、請求項１または２に記載の画像表示装置のフレア補正回路。
前記周囲光検出部が、フォトトランジスタを有する、請求項３または請求項４に記載の画像表示装置のフレア補正回路。
前記フレア補正量判定部は、アナログ回路、デジタル回路、およびＣＰＵのいずれかにより構成される、請求項３または請求項４に記載の画像表示装置のフレア補正回路装置。
前記周囲光検出部は、前記画像表示装置の上部に設けられている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像表示装置のフレア補正回路。
前記周囲光検出部は、前記画像表示装置を制御するリモートコントローラに設けられている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像表示装置のフレア補正回路。
画像表示装置の周辺の明度を測定するステップと、
予め記憶されている計算式による演算、および予め設定されているルックアップテーブルのいずれかによって、映像信号の内容によらず、周囲の明度に対応したフレア補正回路の帯域を算出するステップと、
算出された帯域によって、画像処理部に出力される映像信号のフレア補正を行うステップと、
を有するフレア補正方法。