JP5311799B2 - 映像表示装置、映像処理方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、映像表示装置、映像処理方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を用いて映像を表示するために用いて好適なものである。

近年のＬＥＤの技術進歩は目覚しく、発光効率が上昇すると共に、パワーＬＥＤとして大電流を流すことが可能となっている。ＬＥＤは、信号灯、自転車や車のヘッドランプのみならず、液晶テレビのバックライトとして使用されたり、プロジェクタやリアプロの光源として使用されたりしてきている。
プロジェクタやリアプロの光源としてＬＥＤを使用した際、いろいろの長所がある。
その長所の一つとして、応答性が速いことがある。この長所を利用して、映像を表示するときに、フレーム毎に光量を変更する技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１には、入力映像信号の最大輝度レベルを映像フレーム毎に検出し、その最大輝度レベルに応じて、ＬＥＤの光量を制御し、入力映像信号の輝度レベルを補正する技術が開示されている。
図９は、入力映像信号の輝度レベルを補正する方法を概念的に示す図である。
図９（ａ）、図９（ｂ）は、一般的な方法を示し、図９（ｃ）、図９（ｄ）は、特許文献１による方法を示している。
図９では、映像表示画面１６１に映像が表示された際のＬＥＤの光量と画素毎の輝度レベルとを表している。
図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、一般的な方法では、画素の最高輝度レベルが変化しても、ＬＥＤの光量は１００％で変化しない。
図９（ｃ）に示すように、特許文献１の方法でも、画素の最高輝度レベルが１００％である場合には、ＬＥＤの光量は１００％であり、各画素の輝度レベルも、図９（ａ）、図９（ｂ）に示した一般的な方法と同じである。一方、図９（ｄ）に示すように、画素の最高輝度レベルが３０％である場合には、ＬＥＤの光量を３０％に低下させ、その分映像信号における輝度レベルを３０％から１００％、１５％から５０％に夫々上昇させる。このような処理を行うことにより、映像表示での輝度は同じであるにもかかわらず、ＬＥＤの光量を低下させることができ、ＬＥＤの消費電力を低減することが可能となる。

また、特許文献２には、特許文献１と同様の制御において、ＲＧＢのＬＥＤの駆動電流を変化させる際に、設定輝度に応じた補正値を加えた計算式に従ってＬＥＤの駆動電流を変化させる方法が開示されている。

特開平１１−１０９３１７号公報 特開２００６−１４５８８６号公報

しかしながら、従来の特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、最高輝度レベルに応じて、ＬＥＤの光量をフレーム毎に決定している。図１０は、適切な表示がなされない画像の一例を示す図である。図１０のように、例えば、最高輝度レベルの部分３００が非常に明るく、他の部分３０１、３０２が暗い画像の場合、ＬＥＤの光量は最高輝度レベルの部分３００により決定されるため、ＬＥＤに供給する電流は低減されない。従って、図１０のような画像が連続すると、低消費電力の効果が発揮できないことになる。
また、ＬＥＤの光量を上げて明るく表示すると、図１０の部分３０２に示した非常に暗い部分が、光源の漏れ光等により、白っぽくなり、黒浮きといわれる症状となる。
このように、従来の技術では、映像の一部分に高輝度の画素が存在している場合、映像の品質を損なわずに低消費電力を実現することが困難であるという課題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、映像の一部分に高輝度の画素が存在していても、映像の品質を損なわずに低消費電力を実現することができるようにすることを目的とする。

本発明の映像表示装置は、映像信号を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された映像信号に応じた光を発光する光源と、前記入力手段により入力された映像信号の１フレームを分割することにより得られる複数のブロックの夫々について、ブロック内の最高の輝度レベルを求め、求めた最高の輝度レベルの平均とばらつきを算出する第１の算出手段と、前記最高の輝度レベルの平均を含む項と、前記最高の輝度レベルのばらつきを含む項とからなる加算式を計算して、前記光源の輝度レベルを算出する第２の算出手段と、を有することを特徴とする。

本発明の映像処理方法は、映像信号を入力する入力ステップと、前記入力ステップにより入力された映像信号の１フレームを分割することにより得られる複数のブロックの夫々について、ブロック内の最高の輝度レベルを求め、求めた最高の輝度レベルのばらつきを算出する第１の算出ステップと、前記最高の輝度レベルの平均を含む項と、前記最高の輝度レベルのばらつきを含む項とからなる加算式を計算して、前記入力ステップにより入力された映像信号に応じた光を発光する光源の輝度レベルを算出する第２の算出ステップと、を有することを特徴とする。

本発明のコンピュータプログラムは、前記映像表示装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、全体的には暗いが一部分に高輝度の画素が存在している場合と、そうでない場合とを区別した上で、光源の輝度を算出することができる。よって、映像の一部分に高輝度の画素が存在していても、映像の品質を損なわずに低消費電力を実現することが可能になる。

以下に、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、映像表示装置の一例であるフロントプロジェクタの概略構成の一例を示す図である。
図１において、ＣＰＵ１は、内蔵するＲＯＭにより装置全体の制御を実行する。ＣＰＵ１の制御内容については、図６を用いて後で詳細に説明する。
メモリ２は、ＣＰＵ１での制御に必要な変数等を記憶する。ＬＥＤ駆動回路３〜５は、ＣＰＵ１により設定されるパルス幅に基づいて、例えばＰＷＭ制御を行い、緑色ＬＥＤ群１４、青色ＬＥＤ群１５、赤色ＬＥＤ群１６を間歇的に駆動する。
ＦＡＮ６はＬＥＤを冷却（空冷）するためのものである。映像入力部７は、コンポーネント、コンポジット等のアナログ映像信号や、ＨＤＭＩインターフェース規格、ＤＶＩインターフェース規格等に基づくデジタル映像信号を受信する。

映像処理部８は、映像入力部７に入力された映像信号に対し、解像度変換やエッジ強調等の高画質化処理を行う。本実施形態では、ＨＤＴＶといわれる高解像度の表示を可能としており、１０８０×１９２０画素の表示ドット数で映像を表示することが可能である。尚、映像処理部８では、低解像度の映像信号を受信しても、ＨＤＴＶの高解像度に解像度を変換する。
輝度演算部１０は、映像処理部８で高画質化処理された映像信号をもとに、１フレーム内の全画素の平均と標準偏差とを計算する。また、輝度演算部１０は、２４×３２画素を１ブロックとして、１ブロック内の最高輝度を検出し、その１ブロック内の最高輝度を用いた平均と標準偏差も計算する。輝度演算部１０は、計算した平均値及び標準偏差を、ＣＰＵ１へ送信する。
図６を参照しながら後述するが、ＣＰＵ１は、輝度演算部１０で計算された"平均及び標準偏差"を用いて、緑色ＬＥＤ群１４、青色ＬＥＤ群１５、赤色ＬＥＤ群１６の輝度（ＬＥＤの輝度）を計算する。
映像信号補正部９は、映像処理部８で高画質化処理が行われた映像信号の各画素の輝度値を、ＣＰＵ１の制御に基づき、画素毎に補正する。映像信号補正部９で輝度値が補正された映像信号は、ライトバルブ３０〜３２に供給される。
操作部１７は、ユーザが、省電力モードの切り替え等を行うための操作（例えばキー入力）を行うためのものである
電源回路１８は、ＬＥＤを発光するためにＬＥＤ駆動回路３〜５に所定の電圧を供給すると共に、各処理ブロックへ所定の電圧を供給する。

本実施形態では、ライトバルブ３０〜３２として、透過型液晶構造の液晶パネルを使用している。すなわち、ライトバルブ３０〜３２は、ＬＥＤから発光された光を背面から受け、"液晶の歪"の具合により、受けた光の透過量を可変して、映像信号に応じた光を透過させる。
ＬＥＤ駆動回路３〜５から出力されるＬＥＤ駆動用信号は、夫々緑色ＬＥＤ群１４、青色ＬＥＤ群１５、赤色ＬＥＤ群１６に供給される。
緑色ＬＥＤ駆動回路３からＬＥＤ駆動用信号を受ける緑色ＬＥＤ群１４は、４個のＬＥＤを備えて構成される。緑色ＬＥＤ群１４は、緑色の光を発光し、レンズ５０を介して、緑色用ライトバルブ３０を背面から投射する。これにより映像信号に応じた緑色の光が生成され、プリズム５３に導かれる。

青色ＬＥＤ駆動回路４からＬＥＤ駆動用信号を受ける青色ＬＥＤ群１５は、２個のＬＥＤで構成される。青色ＬＥＤ群１５は、青色の光を発光し、レンズ５１を介して、青色用ライトバルブ３１を背面から投射する。これにより映像信号に応じた青色の光が生成され、プリズム５３に導かれる。
赤色ＬＥＤ駆動回路５から電圧供給を受ける赤色ＬＥＤ群１６は、２個のＬＥＤを備えて構成される。赤色ＬＥＤ群１６は、赤色の光を発光し、レンズ５２を介して、赤色用ライトバルブ３２を背面から投射する。これにより映像信号に応じた赤色の光が生成され、プリズム５３に導かれる。

本実施形態では、緑色のＬＥＤを４個使用し、青及び赤色のＬＥＤを夫々２個使いにしている。目に与える反応が、緑色が一番弱い。このため、緑色の光量を増やす必要があり、緑色のＬＥＤの使用個数を、他の色のＬＥＤの使用個数よりも多くしている。
プリズム５３は、受光した"緑色、青色、及び赤色の映像信号に応じた投射光"を合成して出力する。プリズム５３から出力された投射光は、レンズ５４を介して、表示装置の一例であるスクリーン５５に投射される。これにより、映像がスクリーン上に表現される。
本実施形態では、以上の構成により、映像入力部７で受信した映像信号を、スクリーン５５上に表現するフロントプロジェクタが実現できる。尚、図１では、フロントプロジェクタの主要な構成だけを示しており、クロック発生回路や操作パネル等を示していない。しかしながら、フロントプロジェクタを構成する上では、これらも当然に必要である。
以上のように本実施形態では、緑色ＬＥＤ群１４、青色ＬＥＤ群１５、及び赤色ＬＥＤ群１６を用いることにより、光源が実現される。

図２〜図４は、輝度演算部１０で行われる演算を説明するための"映像信号のヒストグラム"の例を示す図である。また、図５は、全体的に暗い輝度の中に、明るい輝度の画素が分散している画像の一例を示す図である。
図２〜図４において、Ｘ軸（横軸）は、画素の輝度レベルを表し、Ｙ軸（縦軸）は、画素数を表している。このように図２〜図４に示すヒストグラム２００〜４００は、輝度レベルの出現頻度を表すものである。
尚、図２〜図４は、説明のために簡略化したヒストグラムであり、Ｘ軸の輝度レベルを１０段階で表している。しかしながら、実際には、Ｘ軸の輝度レベルを例えば２５６段階で分類している。また、Ｙ軸の画素数は、全画素を対象とすると、１０８０×１９２０画素であり、１目盛り８２９４４画素となる。

図２に示すヒストグラム２００は、正規分布に近い分布を示している。このヒストグラム２００の平均と標準偏差とを求めると、平均は５．８となり、標準偏差は１．８となる。このように図２に示すヒストグラム２００では、平均に比べて標準偏差が小さい値となっている。
図３に示すヒストグラム３１０は、図５に示すような"全体的に暗い輝度の中に、明るい輝度の画素が分散している画像５００"のヒストグラムを示している。天体の画像等がこのようなヒストグラム３１０となる。このヒストグラム３１０の平均と標準偏差とを求めると、平均は１．５となり、標準偏差は２．０となる。このように図３に示すヒストグラム３１０では、平均に比べて、標準偏差が大きい値となっている。図３に示すようなヒストグラム３１０では、このようにして求めた平均と標準偏差とに基づき、ＬＥＤの輝度を設定すると、非常に暗い画像となり、図５に示すような画像５００の場合、明るい部分が非常に薄暗くなってしまう。

図４に示すヒストグラム４００は、図５に示す画像５００を分割することにより得られた複数のブロック（複数画像×複数画素又は単数画像のブロック）の夫々で検出された最高輝度の画素群の分布を表している。このヒストグラム４００の平均と標準偏差とを求めると、平均は７．４となり、標準偏差は１．９となる。このように図４に示すヒストグラム４００では、平均に比べて、標準偏差が小さい値となっている。
また、図４に示すヒストグラム４００から求めた平均は、図３に示すヒストグラム３１０から求めた平均に比べて大きな値となる。そして、図４に示すヒストグラム４００から求めた平均と標準偏差とに基づき、ＬＥＤの輝度を設定すると、明るい画像となり、図５に示す画像５００の場合でも、明るく表示することが可能となる。尚、本実施形態では、標準偏差を用いて、輝度レベルのばらつきを求めているが、標準偏差の代わりに分散値等を輝度レベルのばらつきとして求めてもよい。

図６は、図１に示したフロントプロジェクタの処理の一例を説明するフローチャートである。
まず、図６のステップＳ１０１において、映像入力部７は、１フレームの映像信号の受信を開始する、そうすると、映像信号は、映像処理部８により高画質化処理が行われた後、輝度演算部１０に出力される。そして、輝度演算部１０で、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の計算処理を行う。この計算処理の結果は、図２に示したＣＰＵ１を介してメモリ２に記憶される。このように本実施形態では、ステップＳ１０１の処理を行うことにより入力手段が実現される。

ステップＳ１０２において、輝度演算部１０は、１フレームの映像信号の全画素の輝度レベルの平均を計算し、計算した値を変数Ｘ１として一時的に記憶する。
次に、ステップＳ１０３において、輝度演算部１０は、１フレームの映像信号の全画素の輝度レベルの標準偏差を計算し、計算した値を変数Ｘ２として一時的に記憶する。
尚、本実施形態では、ステップＳ１０２、１０３で、全画素を対象に処理しているが、複数の画素毎（例えば１６画素毎）にサンプリングし、サンプリングした複数の画素毎に、平均と標準偏差とを求めてもよい。

次に、ステップＳ１０４において、輝度演算部１０は、１フレームの映像信号を分割した複数のブロック毎に最高輝度レベルの画素を検出して、それらブロック毎の最高画素レベルの平均を計算し、計算した値を変数Ｘ３として一時的に記憶する。
次に、ステップＳ１０５において、輝度演算部１０は、１フレームの映像信号を分割した複数のブロック毎に最高輝度レベルの画素を検出して、それらブロック毎の最高画素レベルの標準偏差を計算し、計算した値を変数Ｘ４として一時的に記憶する。

以上のように本実施形態では、ステップＳ１０３、Ｓ１０５の処理を行うことにより、第１の算出手段が実現される。
尚、本実施形態では、前述したように、ステップＳ１０４、Ｓ１０５において、２４×３２画素を１ブロックとして処理している。しかしながら、１ブロックの画素数は、これに限定されるものではない。例えば４８×６４画素を１ブロックにしてもよい。また、複数画素×複数画素のブロック単位で処理するのではなく、１ライン毎に最高輝度レベルの画素を検出するようにしてもよい。

以上のステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理を、画素毎、ブロック毎に行い、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６に進むと、輝度演算部１０は、１フレームの映像信号に対して、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が終了したか否かを判定する。この判定の結果、１フレームの映像信号に対して、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が終了していない場合には、終了するまでステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理を繰り返し行う。そして、１フレームの映像信号に対して、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が終了すると、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７に進むと、ＣＰＵ１は、操作部１７の操作内容に基づいて、ユーザが通常モードと低消費電力モードとの何れをユーザが設定しているかを判定する。この判定の結果、ユーザが設定したモードが通常モードの場合には、ステップＳ１０８に進む。一方、ユーザが設定したモードが低消費電力モードの場合には、後述するステップＳ１１１に進む。
このように本実施形態では、通常モードと低消費電力モードとにより、消費電力に関わる設定モードが実現され、ステップＳ１０７の処理を行うことにより、判定手段が実現される。

ステップＳ１０８に進むと、ＣＰＵ１は、ステップＳ１０２で計算された"全画素の平均"と、ステップＳ１０４で計算された"ブロック毎の平均"との比較を行う。具体的にＣＰＵ１は、全画素の平均の２倍がブロック毎の平均よりも小さいか否かを判定する。
この判定の結果、全画素の平均の２倍がブロック毎の平均よりも小さい場合、ステップＳ１０１で受信された映像は、図５に示した画像５００のように、全体的に暗く、明るい画素が分散している画像であると判別し、ステップＳ１１０へ進む。
一方、全画素の平均の２倍がブロック毎の平均以上である場合には、図５に示した画像５００のように、全体的に暗い領域の一部に明るい画素が分散している画像でないと判別し、ステップＳ１０９へ進む。

尚、本実施形態では、ステップＳ１０８で、全画素の輝度レベルの平均と、ブロック毎の輝度レベルの平均との比較を行うようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図２及び図３に示したようなヒストグラム２００、３１０を作成するようにしてもよい。
具体的に説明すると、例えば図２に示したようなヒストグラム２００が作成され、輝度レベルの平均近くに画素が集中している場合は、図５に示したような画像５００でないと判別する。一方、図３に示したようなヒストグラム３１０が作成され、輝度レベルの平均から大きくずれた輝度レベルで、一定以上の画素が存在する場合は、図５に示したような画像５００であると判別する。
この他、全画素の輝度レベルの平均と、全画素の輝度レベルの標準偏差とを比較するようにしてもよい。

図６の説明に戻り、ステップＳ１０９に進むと、ＣＰＵ１は、次の（１式）の計算を行って、ＬＥＤ輝度を計算する。
ＬＥＤ輝度＝全画素の輝度レベルの平均Ｘ１＋全画素の輝度レベルの標準偏差Ｘ２×１．５ ・・・（１式）
図２に示したヒストグラム２００が得られる画像においては、ＬＥＤ輝度は８．５（＝５．８＋１．８×１．５）となる。この場合、ステップＳ１１４において、ＣＰＵ１は、ＬＥＤ輝度が最高輝度レベルであるときのパルス幅の（８．５／１０）倍のパルス幅になるように、間歇的なパルス幅（以下、必要に応じて間歇パルス幅と称する）を設定する。
このように、本実施形態の（１式）では、右辺の第１項が、映像信号の１フレーム内の画素の輝度レベルの平均に対応し、右辺の第２項が、映像信号の輝度レベルのばらつきに定数を乗算した値となり、これらを加算した値が、光源の輝度レベルとなる。

一方、ステップＳ１１０に進んだ場合には、ＣＰＵ１は、次の（２式）の計算を行って、ＬＥＤ輝度を計算する。
ＬＥＤ輝度＝ブロック毎の輝度レベルの平均Ｘ３＋ブロック毎の輝度レベルの標準偏差Ｘ４×１．５ ・・・（２式）
図４に示したヒストグラム４００が得られる画像５００においては、ＬＥＤ輝度は１０．２５（＝７．４＋１．９×１．５）となる。このようにＬＥＤ輝度が１０以上になる場合には、ステップＳ１１４において、ＬＥＤ輝度を１０として、ＬＥＤ輝度が最高輝度レベルであるときのパルス幅を、間歇パルス幅として設定する。
このように、本実施形態の（２式）では、右辺の第１項が、映像信号の１フレーム内の画素の輝度レベルの平均に対応し、右辺の第２項が、映像信号の輝度レベルのばらつきに定数を乗算した値となり、これらを加算した値が、光源の輝度レベルとなる。

ステップＳ１０７において、ユーザが設定したモードが低消費電力モードであると判定されると、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３に進む。
ステップＳ１１１において、ＣＰＵ１は、ステップＳ１０８と同様に、全画素の平均の２倍がブロック毎の平均よりも小さいか否かを判定する。
この判定の結果、全画素の平均の２倍がブロック毎の平均よりも小さい場合、ステップＳ１０１で受信された映像は、図５に示した画像５００のように、全体的に暗く、明るい画素が分散している画像であると判別し、ステップＳ１１３へ進む。
一方、全画素の平均の２倍がブロック毎の平均以上である場合には、図５に示した画像５００のように、全体的に暗い領域の一部に明るい画素が分散している画像でないと判別し、ステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２に進むと、ＣＰＵ１は、次の（３式）の計算を行って、ＬＥＤ輝度を計算する。
ＬＥＤ輝度＝全画素の輝度レベルの平均Ｘ１＋全画素の輝度レベルの標準偏差Ｘ２ ・・・（３式）
図２に示したヒストグラム２００が得られる画像においては、ＬＥＤ輝度は７．６（＝５．８＋１．８）となる。この場合、ステップＳ１１４において、ＣＰＵ１は、ＬＥＤ輝度が最高輝度レベルであるときのパルス幅の（７．６／１０）倍のパルス幅になるように、間歇パルス幅を設定する。
ステップＳ１１２の計算結果である７．６は、低消費電力モードでの処理であり、通常モードでの処理を行うステップＳ１０９の計算結果である８．５と比べて、低い値となっている。したがって、映像品質を損なうことなく、ＬＥＤの駆動電流を低減し低消費電力化を可能としている。
このように、本実施形態の（３式）では、右辺の第１項が、映像信号の１フレーム内の画素の輝度レベルの平均に対応し、右辺の第２項が、映像信号の輝度レベルのばらつきに定数を乗算した値となり、これらを加算した値が、光源の輝度レベルとなる。尚、（３式）では、定数は１となる。

一方、ステップＳ１１３に進んだ場合には、ＣＰＵ１は、次の（４式）の計算を行って、ＬＥＤ輝度を計算する。
ＬＥＤ輝度＝ブロック毎の輝度レベルの平均Ｘ３＋ブロック毎の輝度レベルの標準偏差Ｘ４ ・・・（４式）
図４に示したヒストグラム４００が得られる画像５００においては、ＬＥＤ輝度は９．３（＝７．４＋１．９）となる。この場合、ステップＳ１１４において、ＣＰＵ１は、ＬＥＤ輝度が最高輝度レベルであるときのパルス幅の（９．３／１０）倍のパルス幅になるように、間歇パルス幅を設定する。
このように、本実施形態の（４式）では、右辺の第１項が、映像信号の１フレーム内の画素の輝度レベルの平均に対応し、右辺の第２項が、映像信号の輝度レベルのばらつきに定数を乗算した値となり、これらを加算した値が、光源の輝度レベルとなる。尚、（４式）でも、定数は１となる。

以上のようにステップＳ１１４で、ＣＰＵ１は、間歇パルス幅を生成し、ＬＥＤ駆動回路３〜５を動作させるための駆動信号を生成する。
図７は、ＣＰＵ１からＬＥＤ駆動回路３〜５に出力される駆動信号（パルス信号）の一例を示す図である。
図７の駆動信号１５１において、Ｎ１フレームの間歇パルス幅１５３は、ステップＳ１０９、１１０、１１２、１１３の何れかで計算されたＬＥＤ輝度レベルが７．６の場合の間歇パルス幅を示している。この間歇パルス幅１５３は、ＬＥＤ輝度レベルが１０．０のパルス幅１５２に比べ、７６％の幅となっている。

Ｎ２フレームの間歇パルス幅１５４は、ＬＥＤ輝度レベルが１０．０の場合の間歇パルス幅を示している。この間歇パルス幅１５３は、ＬＥＤ輝度レベルが１０．０のパルス幅１５２に比べ、１００％の幅となっている（ＬＥＤ輝度レベルが１０．０のパルス幅１５２と同じパルス幅である）。
Ｎ３フレームの間歇パルス幅１５５は、ＬＥＤ輝度レベルが２．５の場合の間歇パルス幅を示している。この間歇パルス幅１５５は、ＬＥＤ輝度レベルが１０．０のパルス幅１５２に比べ、２５％の幅となっている。
ステップＳ１１４において、ＣＰＵ１は、図７に示すような駆動信号１５１を生成し、ＬＥＤ駆動回路３〜５へ送信する。

以上のように本実施形態では、ステップＳ１０８、Ｓ１１１の処理を行うことにより、比較手段が実現され、ステップＳ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１２、Ｓ１１３の処理を行うことにより、第２の算出手段が実現される。更に、本実施形態では、ステップＳ１１４の処理を行うことにより補正手段が実現される。

図６の説明に戻り、ステップＳ１１５において、映像信号補正部９は、映像信号を補正し、補正した映像信号を、ライトバルブ３０〜３２に送信する。
図８は、映像信号の入力輝度レベルと、補正後の輝度レベルとの関係の一例を示す図である。尚、図８では、入力輝度レベルを０から２５６の８ビットで表している。
例えば、ＬＥＤ輝度レベルが７．６と計算され、図７に示したＮ１フレームに示すように、ＬＥＤ輝度の最高輝度レベルに対するＬＥＤ輝度の割合が７６％になった場合、図８（ａ）に示すような不都合が生じる。

映像信号補正部９は、入力輝度レベルを０．７６で割って、入力輝度レベルを補正している。例えば、ある画素の入力輝度レベルが１００の場合、映像信号補正部９は、１００÷０．７６と計算し、補正後の輝度レベルは１３１となる。したがって、入力輝度レベルが１９５以上になると、補正後の輝度レベルは２５６となり、図８に示すグラフの部分１７１のように、補正後の輝度レベルは固定されてしまい、同じ輝度になってしまう。これにより、映像の品位が損なわれる場合がある。
この為、本実施形態では、映像信号補正部９は、図８（ｂ）に示すように、平均以下の輝度レベルを持つ画素に対しては、第１の補正値として、ＬＥＤ輝度レベルを使用して、輝度レベルを補正する。具体的に説明すると、ＬＥＤ輝度の最高輝度レベルに対するＬＥＤ輝度の割合を第１の補正値として使用して、輝度レベルを補正する。図８（ｂ）に示すグラフの部分１７２が、この補正が行われた部分である。

一方、平均よりも大きい輝度レベルを持つ画素に対しては、映像信号補正部９は、第２の補正値として、ＬＥＤ輝度レベルを修正した値を使用して、輝度レベルを補正する。具体的に説明すると、ＬＥＤ輝度の最高輝度レベルに対するＬＥＤ輝度の割合を修正した値を使用して、輝度レベルを補正する。例えば、ＬＥＤ輝度レベルが７．６の場合、ＬＥＤ輝度の最高輝度レベルに対する、ＬＥＤ輝度レベルの割合は０．７６になる。よって、例えば、図８（ｂ）に示すグラフの部分１７３の関数に応じた"１よりも大きな値"で且つ部分１７２での補正値よりも小さい値を第２の補正値として使用する。映像信号補正部９は、このグラフの部分１７３に示すように、入力輝度レベルに対する補正後の輝度レベルの増加が、ＬＥＤ輝度レベルを使用した場合よりもなだらかになるような補正をかける。これにより、図８（ａ）に示したような不都合を回避することができる。

尚、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、入力輝度レベルの平均値を境界（設定値）とし、この平均値よりも大きい場合と、この平均値以下である場合とで異なる補正値を用いて、入力輝度レベルを補正している。すなわち、輝度レベルの平均値よりも大きい場合に輝度レベルが相対的に大きいとし、輝度レベルの平均値以下である場合に輝度レベルが相対的に小さいとして、入力輝度レベルを異なる方法で補正している。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、入力輝度レベルの平均値と標準偏差とを用いて、輝度レベルが相対的に大きい場合と小さい場合との境界（設定値）を設定してもよい。また、例えば、図２及び図３に示したヒストグラム２００、３１０を用いて、輝度レベルが相対的に大きい場合と小さい場合との境界（設定値）を設定して入力輝度レベルを補正するようにしてもよい。

図６の説明に戻り、ステップＳ１１６において、ＣＰＵ１は、操作部１７の操作内容に基づいて、ユーザが電源ボタンをオフしたか否かを判定する。この判定の結果、ユーザが電源ボタンをオフしていない場合には、ステップＳ１０１に戻り、電源ボタンがオフされるまで、ステップＳ１０１〜Ｓ１１６を繰り返し行う。そして、電源ボタンがオフされると、図６のフローチャートによる処理を終了する。

以上のように本実施形態では、１フレームの映像信号の全画素の"平均（Ｘ１）及び標準偏差（Ｘ２）"と、１フレームの映像信号を分割した複数のブロック毎の最高画素レベルの"平均（Ｘ３）及び標準偏差（Ｘ４）"とを算出する。そして、図５に示したような"全体的に暗い領域の一部に明るい画素が分散している画像５００"については、１フレームの映像信号を分割した複数のブロック毎の最高画素レベルの"平均（Ｘ３）及び標準偏差（Ｘ４）"を用いて、ＬＥＤの輝度レベルを算出する。一方、図５に示したような"全体的に暗い領域の一部に明るい画素が分散している画像５００"でない画像については、１フレームの映像信号の全画素の"平均（Ｘ１）及び標準偏差（Ｘ２）"を用いてＬＥＤ輝度レベルを算出する。したがって、図５に示したような"全体的に暗い領域の一部に明るい画素が分散している画像５００"であっても、ＬＥＤの駆動電流を低減させながら明るく表示することができる。よって、映像の一部分に高輝度の画素が存在していても、映像の品質を損なわずに低消費電力を実現することができる。

また、本実施形態では、通常モードと低消費電力モードとを設けたので、ユーザが明るく映像を表示し迫力を求める場合と、節電して映像を見たい場合とを選択することができる。
そして、ＬＥＤの輝度を算出するに際し、通常モードと低消費電力モードとで異なる方法でＬＥＤの輝度を算出し、通常モードのときよりも低消費電力モードのときの方が、ＬＥＤの輝度が低くなるようにした。したがって、ＬＥＤの駆動電流をより一層低減させることができる。

尚、本実施形態では、映像表示装置の一例としてフロントプロジェクタを例に挙げて説明したが、映像表示装置はフロントプロジェクタに限定されるものではない。例えば、リアプロや、バックライトを用いた液晶表示装置等、様々な映像表示装置に応用することが可能である。
また、本実施形態では、１フレームごとに、図６に図示の処理を実行しているが、数フレームごとに、実行するようにしてもよい。
また、本実施形態では、低消費電力モードが１種類である場合を例に挙げて説明したが、低消費電力モードを複数種類設けるようにし、ユーザにより省電力モードを段階的に調節することができるようにしてもよい。このようにした場合、例えば、低消費電力で動作するモードであるほど、（１式）、（２式）の右辺第２項の係数を小さくした式を用意し、用意した式に従ってＬＥＤの輝度を計算することができる。

（本発明の他の実施形態）
前述した本発明の実施形態における映像表示装置を構成する各手段、並びに映像表示方法の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図６に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接、あるいは遠隔から供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。

また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

尚、前述した各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の実施形態を示し、フロントプロジェクタの概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、映像信号のヒストグラム第１の例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、映像信号のヒストグラム第２の例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、映像信号のヒストグラム第３の例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、全体的に暗い輝度の中に、明るい輝度の画素が分散している画像の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、フロントプロジェクタの処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態を示し、ＣＰＵからＬＥＤ駆動回路に出力される駆動信号（パルス信号）の一例を示す図である。 本発明の実施形態を示し、映像信号の入力輝度レベルと、補正後の輝度レベルとの関係の一例を示す図である。 背景技術を示し、入力映像信号の輝度レベルを補正する方法を概念的に示す図である。 背景技術を示し、適切な表示がなされない画像の一例を示す図である。

符号の説明

１ ＣＰＵ
２ メモリ
３ 緑色ＬＥＤ駆動回路
４ 青色ＬＥＤ駆動回路
５ 赤色ＬＥＤ駆動回路
７ 映像入力部
８ 映像処理部
９ 映像信号補正部
１０ 輝度演算部
１４ 緑色ＬＥＤ群
１５ 青色ＬＥＤ群
１６ 赤色ＬＥＤ群
１７ 操作部

Claims (13)

1. 映像信号を入力する入力手段と、
   前記入力手段により入力された映像信号に応じた光を発光する光源と、
   前記入力手段により入力された映像信号の１フレームを分割することにより得られる複数のブロックの夫々について、ブロック内の最高の輝度レベルを求め、求めた最高の輝度レベルの平均とばらつきを算出する第１の算出手段と、
   前記最高の輝度レベルの平均を含む項と、前記最高の輝度レベルのばらつきを含む項とからなる加算式を計算して、前記光源の輝度レベルを算出する第２の算出手段と、を有することを特徴とする映像表示装置。
2. 前記第２の算出手段は、前記最高の輝度レベルの平均からなる項と、前記最高の輝度レベルのばらつきに１を超える定数を乗算した値からなる項とからなる加算式を計算して、前記光源の輝度レベルを算出することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記入力手段により入力された映像信号の１フレーム内の全画素の輝度レベルの平均を含む項と、前記１フレーム内の全画素の輝度レベルのばらつきを含む項とからなる加算式を計算して、前記光源の輝度レベルを算出する第３の算出手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の映像表示装置。
4. 前記第３の算出手段は、前記全画素の輝度レベルの平均からなる項と、前記全画素の輝度レベルのばらつきに１を超える定数を乗算した値からなる項とからなる加算式を計算して、前記光源の輝度レベルを算出することを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
5. 前記第２の算出手段は、前記最高の輝度レベルの平均が、前記全画素の輝度レベルの平均に所定値を掛けた値よりも大きい場合に、前記光源の輝度レベルを算出し、
   前記第３の算出手段は、前記最高の輝度レベルの平均が、前記全画素の輝度レベルの平均に所定値を掛けた値よりも大きくない場合に、前記光源の輝度レベルを算出することを特徴とする請求項３又は４に記載の映像表示装置。
6. 消費電力に関わる設定モードを判定する判定手段を有し、
   前記第３の算出手段は、前記判定手段により、低消費電力モードでないと判定された場合には、前記全画素の輝度レベルの平均の項と、前記全画素の輝度レベルのばらつきに１を超える定数を乗算した値の項とからなる加算式を計算して、前記光源の輝度レベルを算出することを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の映像表示装置。
7. 消費電力に関わる設定モードを判定する判定手段を有し、
   前記第２の算出手段は、前記判定手段により、低消費電力モードでないと判定された場合には、前記最高の輝度レベルの平均の項と、前記最高の輝度レベルのばらつきに１を超える定数を乗算した値の項とからなる加算式を計算して、前記光源の輝度レベルを算出することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の映像表示装置。
8. 前記輝度レベルのバラつきは、前記映像信号の１フレーム内の画素の輝度レベルに基づくヒストグラムに基づいて算出されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の映像表示装置。
9. 前記光源の輝度レベルに基づいて、前記入力手段により入力された映像信号の輝度を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の映像表示装置。
10. 前記補正手段は、前記入力手段により入力された映像信号の輝度が相対的に小さい場合には、前記光源の輝度レベルの、前記光源の最高輝度レベルに対する割合に応じた第１の補正値を用いて輝度を補正し、
    前記入力手段により入力された映像信号の輝度が相対的に大きい場合には、前記割合を修正した第２の補正値を用いて輝度を補正して、前記第１の補正値を用いて輝度を補正した場合よりも小さな輝度になるようにすることを特徴とする請求項９に記載の映像表示装置。
11. 前記輝度レベルのばらつきは、輝度レベルの標準偏差又は分散値であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の映像表示装置。
12. 映像信号を入力する入力ステップと、
    前記入力ステップにより入力された映像信号の１フレームを分割することにより得られる複数のブロックの夫々について、ブロック内の最高の輝度レベルを求め、求めた最高の輝度レベルのばらつきを算出する第１の算出ステップと、
    前記最高の輝度レベルの平均を含む項と、前記最高の輝度レベルのばらつきを含む項とからなる加算式を計算して、前記入力ステップにより入力された映像信号に応じた光を発光する光源の輝度レベルを算出する第２の算出ステップと、を有することを特徴とする映像処理方法。
13. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の映像表示装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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