JP5392856B2 - 映像表示装置、映像信号処理方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタ装置およびディスプレイ装置を含む映像表示装置、映像信号処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

プロジェクタおよびディスプレイ等に用いられる液晶パネルの構造を簡単に説明する。図１は液晶パネルの一構成例を示す断面図である。図１に示すように、液晶パネル５０は、画素毎に設けられた画素電極５１と、画素電極５１に対向して設けられたコモン電極５２とを有し、これらの電極の間に液晶材５３が注入されている。画素の間には、光を遮断するための遮光部５５が設けられ、画素の部分には光を透過するための開口部５６が設けられている。開口部５６は光が透過できる部分である。

なお、各画素電極５１には映像信号の電圧を印加するためのトランジスタが接続されているが、図に示すことを省略している。

図１に示す液晶パネル５０は、画素電極５１およびコモン電極５２の２つの電極間に電圧が印加されていないとき、画素が黒を表示するノーマリブラック型のパネルである。コモン電極５２と画素電極５１との電位差が最小値またはその付近のとき、光の透過率が最小となり、画素が黒を表示する。コモン電極５２と画素電極５１との電位差が最大値またはその付近のとき、光の透過率が最大となり、画素が白を表示する。

画素に黒を表示させるとき、上記電極間に印加する電圧を「黒側の電圧」と称し、画素に白を表示させるとき、上記電極間に印加する電圧を「白側の電圧」と称する。液晶パネル５０が、赤、緑、青の３原色のうち緑の光路にある場合、上記電極間に白側の電圧を印加すると表示画面は緑となる。赤、青のそれぞれの光路の場合、表示画面はそれぞれ赤、青となる。

次に、画素が白および黒をそれぞれ表示する際の液晶分子の動作を説明する。図２Ａおよび図２Ｂは液晶材の液晶分子の動作を説明するための図である。図２Ａは２つの電極間に電圧を印加しない場合であり、図２Ｂは２つの電極間に電圧を印加した場合である。

コモン電極５２を基準にして画素電極５１に電圧を印加すると、液晶材５３の液晶分子６０が図２Ａに示す状態から図２Ｂに示す状態になり、液晶分子６０の向きが一定の方向になる。この電極間の電位差により発生する電界（以下では、この電界を「縦電界」と称する）で液晶分子の向きが制御され、光が偏光される。

しかし、画素に白を表示させると、図１に示すように、隣り合う画素間にも映像信号の電位差による電界が発生する。この電界を「横電界」と称する。画素間の液晶分子６０が横電界の影響を受け、理想とは異なる向きになると、光漏れ等の現象を引き起こすことがある。

画素間に遮光部５５を設けることで光漏れを防いでいるが、近年、液晶プロジェクタに使用される液晶パネルは、高輝度、高精細、小型化に伴い、液晶パネルの一平面の面積に対する開口部の比率である開口率が上がっている。開口率を上げると、遮光する面積が小さくなり、光漏れがより発生しやすくなってしまう。

特に、動画の場合、映像信号により画素電極が短い周期で充放電され、特定の画像によっては、横電界の影響により液晶分子が異常な方向を向き、表示画像に尾引き現象等の異常を引き起こすことがある。

図３Ａおよび図３Ｂは画像の尾引き現象の一例を説明するための図である。いずれも三角形が図の矢印方向に移動した後の状態を示す。図３Ａは正常な場合の画像を示すものであり、移動後の三角形だけが画面に表示されている。図３Ｂは異常が発生した場合の画像を示すものであり、移動後の三角形以外に、三角形の斜辺から移動前の方向に伸びる残像が画面に現れている。

この尾引き現象は液晶分子が元の方向に戻ると解消されるが、通常、元に戻るまで数ｍｓｅｃ〜数十ｓｅｃの時間がかかるため、人間の目にも認識されるだけでなく、動画の場合には次に表示される画像と重なってしまうという問題がある。ただし、液晶パネル５０のようなノーマリブラック型のパネルでは、黒の映像が入ると尾引き現象は瞬間的に解消される。

上記表示画像の異常を引き起こす現象は、液晶パネル５０の画素の表示が黒から白に変化するときに発生することがわかっている。画素の表示が白から黒に変化するときは発生しない。つまり、表示画像の異常は、映像が変化したときの電位差に関係し、電極間に電圧がかかっていない状態（または電圧が少しかかっている状態）から最大電圧付近まで電圧を変化させたときに尾引き現象が発生することがわかっている。電圧変化の差が大きいほど尾引き現象がより顕著になる。電圧変化の差を小さくして、尾引き現象を防止することが検討されている。

図４Ａおよび図４Ｂは画素電極に印加する電圧の波形を示す図である。図４Ａは通常の電圧波形の一例を示し、図４Ｂは図４Ａに示す波形よりも電圧変化の差を小さくした場合の波形を示す。縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。

図４Ａに示すように、水平期間毎に印加電圧をプラス側およびマイナス側の間で切り替える。画素が黒を表示するのは、映像振幅の最小値またはその付近であり、画素が白を表示するのは、映像振幅の最大値またはその付近である。厳密には、水平期間において、映像振幅が１００％のとき画素が白を表示し、映像振幅が０％のとき画素が黒を表示する。

１つの水平期間で画素が白を表示しているときの時間はその映像信号に含まれる階調の情報によって決まる。図１に示した構成例では、映像振幅が１００％のとき、画素電極５１にプラス５Ｖとマイナス５Ｖの電圧が交互に印加され、映像振幅が０％のとき、画素電極５１はコモン電極５２と同電位に設定される。

図４Ａおよび図４Ｂに示す電圧波形の縦軸を電圧に対応する映像レベルとすると、以下では、画素が白を表示するときの映像レベルを白レベルと称し、画素が黒を表示するときの映像レベルを黒レベルと称する。映像振幅は映像レベルに比例する値である。

図４Ａに示す電圧波形では、白表示のときと黒表示のときの電圧差が５Ｖあるため、尾引き現象が発生するおそれがある。尾引き現象の対策として、図４Ｂでは、白レベルと黒レベルの電圧差を図４Ａに示す電圧波形の場合よりも小さくしている。具体的には、白レベルのときに画素電極５１に印加する電圧の絶対値は５Ｖで通常の場合と同じだが、黒レベルのときには、コモン電極の電位よりも高く、白レベルよりも低い電圧を印加している。図４Ｂに示す例では、黒レベルのとき、画素電極５１に印加する電圧の絶対値を約１Ｖにしている。黒レベルを浮かせるための電圧値は、液晶材や液晶パネルの構造などにより異なる。

また、特開２００８−０４６６１３号公報（以下では、特許文献１と称する）には、尾引き現象を軽減するための方法の一例が開示されている。この文献に開示された技術では、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶の横電界の影響による尾引き現象を軽減するために、各画素に供給する映像信号をチェックし、所定の電圧差を越える度に補正テーブルによって映像信号を補正している。

しかし、どの画像にも図４Ｂで説明した方法を適用すると、黒表示がパネル自体の本当の黒ではなく、やや白みがかった黒であることから、画像のコントラストが低下してしまうという問題がある。特に、暗いところで画像を見ると、白表示の部分が目立たなくなってしまう。

また、特許文献１に開示された技術では、補正テーブルを保持する必要があるため、補正テーブルを登録するためのメモリが必要となり回路規模が増大するだけでなく、補正テーブルに予めデータを登録しておかなければならいという問題がある。

本発明の目的の一例は、尾引き現象の発生を抑え、コントラストを確保することを可能にした映像表示装置、映像信号処理方法、およびその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することである。

本発明の一側面の映像表示装置は、映像レベルに応じて光の透過率を変化させる複数の画素を含み、画素毎に設けられた画素電極と画素電極に対向して設けられたコモン電極との電位差が最小値またはその付近のときに光の透過率が最小となり黒を表示し、画素電極とコモン電極との電位差が最大値またはその付近のときに光の透過率が最大となり白を表示することができる赤、緑および青のそれぞれに対応する３枚の液晶パネルと、赤、緑および青のそれぞれに対応する映像信号から赤、緑および青のそれぞれに対応する映像レベルを１画像分検出し、検出された赤、緑および青のそれぞれに対応する１画像分の映像レベルに基づき、赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値を算出する検出部と、検出部が算出した赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値のうち、最大となる明るさに対応する値が所定の閾値よりも大きい場合には、映像信号による黒表示の映像レベルを所定のオフセット量に基づき白を表示する方向にシフトさせて複数の画素の画素電極とコモン電極との電位差を調整するプロセッサと、を有する構成である。

また、本発明の一側面の映像信号処理方法は、映像レベルに応じて光の透過率を変化させる複数の画素を含み、画素毎に設けられた画素電極と画素電極に対向して設けられたコモン電極との電位差が最小値またはその付近のときに光の透過率が最小となり黒を表示し、画素電極とコモン電極との電位差が最大値またはその付近のときに光の透過率が最大となり白を表示することができる赤、緑および青のそれぞれに対応する３枚の液晶パネルを制御するための映像信号処理方法であって、赤、緑および青のそれぞれに対応する映像信号から赤、緑および青のそれぞれに対応する映像レベルを１画像分検出し、検出された赤、緑および青のそれぞれに対応する１画像分の映像レベルに基づき、赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値を算出し、算出された赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値のうち、最大となる明るさに対応する値が所定の閾値よりも大きい場合には、映像信号による黒表示の映像レベルを所定のオフセット量に基づき白を表示する方向にシフトさせて複数の画素の画素電極とコモン電極との電位差を調整するものである。

さらに、本発明の一側面のプログラムは、映像レベルに応じて光の透過率を変化させる複数の画素を含み、画素毎に設けられた画素電極と画素電極に対向して設けられたコモン電極との電位差が最小値またはその付近のときに光の透過率が最小となり黒を表示し、画素電極とコモン電極との電位差が最大値またはその付近のときに光の透過率が最大となり白を表示することができる赤、緑および青のそれぞれに対応する３枚の液晶パネルを制御するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、赤、緑および青のそれぞれに対応する映像信号から赤、緑および青のそれぞれに対応する映像レベルを１画像分検出し、検出された赤、緑および青のそれぞれに対応する１画像分の映像レベルに基づき、赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値を算出し、算出された赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値のうち、最大となる明るさに対応する値が所定の閾値よりも大きい場合には、映像信号による黒表示の映像レベルを所定のオフセット量に基づき白を表示する方向にシフトさせて複数の画素の画素電極とコモン電極との電位差を調整する処理をコンピュータに実行させるものである。

図１は液晶パネルの一構成例を示す断面図である。 図２Ａは液晶分子の動作を説明するための図である。 図２Ｂは液晶分子の動作を説明するための図である。 図３Ａは画像の尾引き現象を説明するための図である。 図３Ｂは画像の尾引き現象を説明するための図である。 図４Ａは画素電極に印加する電圧の波形の一例を示す図である。 図４Ｂは図４Ａに示す波形よりも電圧変化の差を小さくした場合の波形である。 図５は本実施形態のプロジェクタの一構成例を示すブロック図である。 図６は図５に示す映像処理部の一構成例を示すブロック図である。 図７は本実施形態の映像信号処理方法の動作手順を示すフローチャートである。 図８は黒レベルの調整方法の一例を説明するための図である。 図９は実施例１における、黒レベルの調整方法の一例を説明するための図である。 図１０は実施例２における黒レベルの調整方法の一例を説明するための図である。

符号の説明

１１ 映像信号処理回路
１２ ＡＰＬ／ヒストグラム検出部
１４ 交流駆動部
１５ 液晶駆動回路
１６ａ〜１６ｃ 液晶パネル
１８ ＣＰＵ
１００ プロジェクタ
１１４ 映像処理部

本実施形態の映像表示装置について説明する。本実施形態では、映像表示装置がプロジェクタの場合とする。

図５は本実施形態のプロジェクタの一構成例を示すブロック図である。図５に示すように、プロジェクタ１００は、投写部１１０と、映像処理部１１４と、操作部１１２とを有する。映像処理部１１４に映像信号を入力する機器としては、パーソナルコンピュータ、テレビおよびＤＶＤプレーヤなどの情報処理装置が挙げられる。映像信号は、例えば、ＲＧＢ方式のコンポーネント映像信号である。

投写部１１０は、ライトバルブによって形成された画像をスクリーン２に投写するための光源（不図示）および複数のレンズと、レンズを光軸に沿って移動させるフォーカス調整部（不図示）とを有している。

操作部１１２には、プロジェクタ１００を動作させるための複数のコントロールボタンおよびスイッチが設けられている。赤外線通信によりユーザの指示をプロジェクタ本体に送信するためのリモートコントローラも含まれる。

図５に示した映像処理部１１４について詳しく説明する。図６は本実施形態の映像処理部の一構成例を示すブロック図である。

図６に示すように、本実施形態の映像処理部１１４は、映像信号処理回路１１と、ＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）／ヒストグラム検出部１２と、黒レベル調整部１３と、交流駆動部１４と、液晶駆動回路１５と、プログラムにしたがって所定の処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１８と、ＲＧＢに対応する液晶パネル１６ａ〜１６ｃとを有する。

映像信号処理回路１１は、入力される映像信号に対して水平周波数、垂直周波数および解像度などの信号判別を行い、液晶パネル１６ａ〜１６ｃで表示可能な解像度への変換および画質処理などの各種画像処理を行う。

ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２は、映像信号処理回路１１において画像処理を行った後の映像信号から映像レベルを検出する。そして、１画像分の映像レベルの情報を基にして、赤、緑、青のそれぞれについて、平均映像レベル（ＡＰＬ）の算出、映像レベルの出現率の算出、または、映像レベルのヒストグラムの作成を行う。

なお、映像信号処理回路１１により画像処理が行われた後の信号でＡＰＬ検出を行うことが望ましいが、画像処理前の映像信号でＡＰＬ検出を行ってもよい。また、本実施形態では、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２がＡＰＬを検出する場合で説明し、出現率を算出する場合とヒストグラムを作成する場合は、実施例で説明する。ＡＰＬは、その値が大きいほど明るい画面になることから、本発明における、明るさに対応する値に相当する。

ＣＰＵ１８は、赤、緑および青のそれぞれについて１画像分のＡＰＬを受け取ると、各色について、１画像分のＡＰＬについて、ＡＰＬの値が所定の閾値よりも大きいと、黒レベルを白表示側に所定のオフセット量だけシフトさせるために、オフセット量を黒レベル調整部１３に通知する。本実施形態における黒レベルは、完全な黒表示をさせるための映像レベルだけでなく、黒表示よりも白表示側に所定のオフセット量だけシフトさせた後の映像レベルも含む意味である。閾値の情報は、ＣＰＵ１８内のメモリ（不図示）に予め格納されているが、ＣＰＵ１８がプログラムを実行することで書き直してもよい。

ただし、赤、緑、青の各色について黒レベルを異なる値に設定すると、赤、緑、青の色ずれを起こしてしまう。そのため、ＣＰＵ１８は、各色のＡＰＬを比較して最大となるＡＰＬの値を求め、求めたＡＰＬの値で黒レベルのオフセット量を決定し、各色の黒レベルのオフセット量を黒レベル調整部１３に通知する。

オフセット量決定の具体例を説明する。ある時点の表示画像のＡＰＬが赤：１０％、緑：５０％、青：９０％とすると、各色の液晶パネルの黒レベルを、ＡＰＬが９０％の場合に設定する。

なお、白黒画面の場合には、上記３原色のＡＰＬ最大値の判定は不要である。また、メニュー画面等のオンスクリーン表示は動画表示ではなく、画像異常は無視できるため、黒レベルをシフトさせるタイミングは問題にならない。また、上述したように、３原色について黒レベルのオフセット量をＡＰＬの最大値で決定すれば、色ずれ防止を防げるが、ＡＰＬの最小値の色（上記具体例では、赤）についてコントラストの低下が目立つ場合には、３原色のＡＰＬの最大値の代わりに平均値を用いてもよい。

黒レベル調整部１３は、ＣＰＵ１８から受信するオフセット量の情報に応じて、黒表示の際の映像レベルをオフセット量分シフトさせる調整を行い、調整後の映像レベルを示すレベル信号を出力する。黒表示の映像レベルを白表示側にシフトさせることで、黒表示と白表示の間の映像レベルが凝縮されることになる。例えば、黒レベルに対応する電圧をコモン電極の電圧（０Ｖ）から１Ｖにシフトさせた場合、０Ｖより大きく５Ｖまでの範囲に対応する映像レベルは１Ｖから５Ｖの範囲に反映されることになる。その結果、画像全体がより明るくなる。

交流駆動部１４は、黒レベル調整部１３から指示されたレベル信号に対応する電圧を交流にして出力する。液晶駆動回路１５は、交流駆動部１４から供給される交流電圧にしたがって液晶パネル１６ａ〜１６ｃを駆動する。

なお、本実施形態では、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２、ＣＰＵ１８および黒レベル調整部１３を映像信号処理回路１１とは別に設けているが、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２、ＣＰＵ１８および黒レベル調整部１３が映像信号処理回路１１に設けられていてもよく、液晶駆動回路１５に設けられていてもよい。また、外部から入力される映像信号がＲＧＢ方式の場合で説明したが、輝度と式差の情報を伝達する方式であるＹＵＶ方式であってもよい。この場合、映像信号処理回路１１には、ＹＵＶ方式の映像信号をＲＧＢ方式の映像信号に変換するための変換回路（不図示）が設けられている。

次に、本実施形態の映像処理部１１４の動作を説明する。図７は本実施形態の映像信号処理方法の動作手順を示すフローチャートである。ここでは、赤、緑、青の３原色のうち、いずれか１つの色の場合に注目する。

映像信号処理回路１１は、映像信号が入力されると、映像信号に対して信号判別を行い、液晶パネル１６ａ〜１６ｃで表示される解像度に変換する。また、画質処理などの各種画像処理を行う。そして、各種画像処理を行った後の映像信号に対して、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２が１画像におけるＡＰＬを算出し（ステップ１０１）、その値をＣＰＵ１８に渡す。ＣＰＵ１８は、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２からＡＰＬを受け取ると、ＡＰＬが予め決められた閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０２）。ＡＰＬが閾値よりも大きいと、ＣＰＵ１８は、各画素の黒レベルを白表示側にシフトさせ（ステップ１０３）、そのオフセット量を黒レベル調整部１３に通知する。

なお、３原色の場合には、ステップ１０２で各色のＡＰＬの値のうちいずれか１つでも閾値より大きいものがあるか否かを判定する。１つでもあると、それらのＡＰＬを比較して最大値を求める、またはそれらの平均値を算出する。求めた値に対応する、黒レベルのオフセット量を求め、オフセット量を各色の黒レベルに適用する。

続いて、黒レベル調整部１３は、ＣＰＵ１８から受信するオフセット量の情報に応じて、黒表示の際の映像レベルをオフセット量分シフトさせる調整を行い、調整後の映像レベルを示すレベル信号を各色について出力する。交流駆動部１４は、黒レベル調整部１３から指示されたレベル信号に対応する電圧を交流にして出力する。その後、液晶駆動回路１５により液晶パネル１６ａ〜１６ｃが駆動され、映像が表示される。表示される映像は、黒表示の映像レベル所定量だけ白表示側にシフトされるため、各画素の透過率が映像レベルにしたがって大きくなり、画像全体がより明るくなる。

図８は、黒レベルの調整方法の一例を説明するための図である。図８の横軸はＡＰＬ（％）であり、縦軸は黒レベルを白表示側にシフトさせるオフセット量（％）である。図８の縦軸は画素に白表示させる場合を１００％としている。画像は、ＡＰＬが高いほど明るく、ＡＰＬが低いほど暗い。

図８に示すグラフでは、ＡＰＬが２０％から５０％の範囲では、ＡＰＬの増加に伴って黒オフセット量を０％から線形的に２０％まで増加させている。そして、ＡＰＬ＝５０〜１００％の範囲では、オフセット量を２０％にしている。例えば、白表示の映像振幅が５Ｖであるとすると、ＡＰＬ＝５０〜１００％のとき、黒レベルはコモン電極の電位よりも絶対値で１Ｖ高い電圧に設定され、映像レベルの大きさは、１Ｖから５Ｖの範囲の映像振幅に反映される。

ここで、黒のオフセット量を２０％より大きくしないのは、同じ画面に黒の部分があると、その部分とのコントラスト感が明らかになくなってしまうからである。

なお、図８に示すグラフは一例であり、ＡＰＬとオフセット量との関係のグラフはパネルの種類毎に異なる。液晶パネルのサイズ、解像度および開口率により、横電界による画面異常の程度が異なるためである。

また、黒レベルを大きくする場合は即時の適用が望ましいが、黒レベルを元に戻す場合は、画面数枚から数十枚程度の平均で動作させてもよい。これは、画面の輝度変化を緩やかにしてＡＰＬが急変したときの画面の「ぱかつき」を防ぐ効果がある。

本実施形態では、１画像の明るさに対応する値が所定の閾値よりも大きい場合には、黒レベルを白表示側に所定量シフトさせ、画像全体がより明るくなるように各画素の透過率を調整することで、黒い画像の尾引き現象の発生を抑えるだけでなく、コントラストを確保できる。

本実施例は、画像１枚における映像レベルの出現率を検出し、白レベルの出現率が所定の閾値よりも大きいと、黒レベルを所定量シフトさせるものである。

ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２は、映像信号を元に画像１枚毎に赤、緑、青の映像レベルの出現率を算出する。また、本実施例では、白表示だけでなく白に近い表示も白レベルに設定し、映像レベルが第１の規定値以上を白レベルとする。同様にして、黒表示についても、黒表示と黒に近い表示も黒レベルとし、映像レベルが第２の規定値以下を黒レベルとする。

本実施例における、ＣＰＵ１８による映像信号処理方法を説明する。

図９は、本実施例の黒レベルの調整方法の一例を説明するための図である。図９は３次元グラフであり、グラフでは１平面内で２つの横軸が直交している。１つ目の横軸は１画像の白レベル出現率（％）であり、２つ目の横軸は同じ画像の黒レベル出現率（％）である。２つの横軸の両方に直交する垂直軸は黒オフセット量（％）である。

図９の垂直軸は画素に白表示させる場合を１００％とし、黒表示させる場合を０％としている。第１の規定値を８０％とし、第２の規定値を２０％としている。

図９に示すように、黒レベルの出現率が１００％では尾引き現象は起きないので、黒オフセット量は０％である。黒レベルの出現率が１００％から徐々に減少するにつれて、黒オフセット量を線形的に増やし、黒レベルの出現率が１０％になると、黒オフセット量を２０％にしている。このことを白レベルの出現率で述べると、白レベルの出現率が０％から徐々に増加するにつれて、黒オフセット量が線形的に増え、白レベルの出現率が９０％になると、黒オフセット量が２０％になる。そして、黒レベル出現率が１０％から０％の範囲、言い換えると、白レベル出現率が９０％から１００％の範囲では、黒オフセット量を２０％にしている。黒レベルが検出されない画像が続いたら、数秒かけて緩やかに黒オフセットを０％に戻す。

制御対象となる画面が白黒画面であれば、図９に示す黒レベル出現率＝１００％の点と白レベル出現率＝１００％の点を結ぶ線を参照して、白レベルまたは黒レベルを決めれば、黒オフセット量が決まる。

なお、赤、緑および青の色間での色ずれを防ぐために、最大レベルに対し、同じレベルの比率になるように設定する必要がある。例えば、ある時点の表示画像の黒レベルの出現率が赤：０％、緑：５％、青：１０％とすると、映像レベルの制御は赤、緑、青とも黒レベルの出現率が１０％のときの値で行うことが望ましい。これは、各色のうち白レベルの出現率が最小値の黒オフセット量に合わせることに等しい。

また、本実施例のように、白に近い表示を白レベルに設定し、黒に近い表示を黒レベルに設定することで、白に近い表示も白表示とし、黒に近い表示を黒表示としてもよい。白表示の出現率が、本発明における、明るさに対応する値に相当する。

本実施例は、画像１枚における映像レベルのヒストグラムを作成し、その中心値から白表示側の分布率がその中心値から黒表示側の分布率よりも大きいと、黒レベルを所定量シフトさせるものである。本実施例では、映像レベルを輝度階調としている。また、ヒストグラムの中心値から白表示側の分布率は、本発明における、明るさに対応する値に相当する。

ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２は、映像信号を元に画像１枚毎に赤、緑、青の映像レベルのそれぞれについてヒストグラムを作成してＣＰＵ１８に渡す。

本実施例における、ＣＰＵ１８による映像信号処理方法を説明する。ここでは、１つの色の場合について説明し、赤、緑および青の３色の場合における黒レベルのオフセット量の決め方は実施形態で説明した方法と同様であるため、詳細な説明を省略する。

図１０は、本実施例の黒レベル調整方法の一例を説明するための図である。図１０は、黒表示と白表示の間の映像レベルを２５６階調に分割し、８階調ずつに区切ったものを横軸にとり、出現回数を縦軸にとったヒストグラムである。この図では、映像レベル＝０のときが黒表示に相当し、映像レベル＝２５５のときが白表示に相当する。

ＣＰＵ１８は、図１０に示すヒストグラムで、映像レベルが１２８階調以上の分布率が５０％より大きい場合、黒レベルにオフセット量を設定する。また、白表示と黒表示の両方が存在しないと尾引き現象の問題は発生しないため、白表示と黒表示のそれぞれの出現回数を検出し、白表示の方が多い場合のみ黒レベルにオフセット量を設定してもよい。

黒レベルにオフセット量を設定する際、黒レベルの回りの画面が明るいため瞬時に切り替えるが、黒レベルのオフセットを解除して元に戻す際、オフセット有無の切り替わりが目立たないように、数秒かけて緩やかに戻す方が望ましい。

本実施例は、画像１枚における映像レベルのＡＰＬとヒストグラムの両方を検出し、ＡＰＬとヒストグラムを用いて黒レベルのオフセットを制御するものである。

ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２は、映像信号を元に画像１枚毎に赤、緑、青の映像レベルのそれぞれについてＡＰＬを算出し、ヒストグラムを作成する。また、画像１枚毎に白表示の映像レベルがあるか否かを判定する。

本実施例における、ＣＰＵ１８による映像信号処理方法を説明する。ここでは、ＡＰＬの閾値を５０％とする。また、１つの色の場合について説明し、赤、緑および青の３色の場合における黒レベルのオフセット量の決め方は実施形態で説明した方法と同様であるため、詳細な説明を省略する。

ＣＰＵ１８は、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２から受け取るＡＰＬとヒストグラムを参照し、ＡＰＬが閾値より大きく、かつ、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２にて白表示の映像レベルが１回でも検出されれば、黒レベルのオフセット量を１０％に設定する。１画像中に白表示の映像レベルが無い場合には、尾引き現象の問題は発生しないため、たとえＡＰＬが閾値より大きくても、黒レベルにオフセットを設けない。

黒レベルにオフセット量を設定するときと解除するときの切り替えタイミングについては、実施例２で説明した方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、本実施例では、黒レベルのオフセット量を１０％としたが、オフセット量は１０％に限らない。また、白表示の映像レベルの出現が１回でもあれば黒レベルをシフトさせるとしたが、白表示の映像レベルの出現回数に１より多い数の閾値を設けてもよい。

本実施例は、上記実施形態および実施例１から３で説明した方法のうちいずれかにおいて、連続する複数の画像が動画であることを検出した場合に、黒レベルをシフトさせる制御を行うものである。

ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２は、連続する複数の画像の映像レベルに変化があるか否かを調べる。映像レベルの変化を調べる方法として、１画像における各画素の映像レベルの変化を調べてもよいが、全ての画素について変化があるか否かを調べると、検出処理の負荷が大きくなる。

動画の場合、ＡＰＬ、白表示の出現率、および映像レベルのヒストグラムが、連続する複数の画像間で全て一致する確率は低いと考えられる。このことから、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２は、連続する複数の画像間で、ＡＰＬ、白表示の出現率、および映像レベルのヒストグラムのうち、いずれかが変化すれば、その複数の画像は動画であると判定してもよい。ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２は、画像間で映像レベルの変化を検出すると、動画を検出したと判断し、動画を検出したことを通知するための動画検出信号をＣＰＵ１８に送信する。

ＣＰＵ１８は、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２から動画検出信号を受信したときのみ、上記実施形態および実施例１から３のうちいずれかの方法に基づいて、液晶パネルの画素の黒表示の映像レベルを白表示側にシフトさせる。

本実施例においても黒レベルにオフセット量を設定するときと解除するときの切り替えタイミングについては、実施例２で説明した方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

なお、本実施形態の映像表示装置はパーソナルコンピュータおよびワークステーション等の情報処理装置に用いられるディスプレイ装置も含んでいるため、本実施形態の映像信号処理方法をコンピュータに実行させてもよい。この場合、ディスプレイ装置は液晶ディスプレイである。また、ＡＰＬ／ヒストグラム検出部１２の動作をプログラムに予め記述し、そのプログラムをＣＰＵ１８に実行させてもよい。

また、上記実施形態、実施例２から実施例４のいずれについても、実施例１と同様に、白表示と黒表示のそれぞれについて、映像レベルに幅を設けてもよい。

以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

Claims (8)

1. 映像レベルに応じて光の透過率を変化させる複数の画素を含み、
   前記画素毎に設けられた画素電極と前記画素電極に対向して設けられたコモン電極との電位差が最小値またはその付近のときに光の透過率が最小となり黒を表示し、前記画素電極と前記コモン電極との電位差が最大値またはその付近のときに光の透過率が最大となり白を表示することができる赤、緑および青のそれぞれに対応する３枚の液晶パネルと、
   前記赤、緑および青のそれぞれに対応する映像信号から前記赤、緑および青のそれぞれに対応する映像レベルを１画像分検出し、前記検出された赤、緑および青のそれぞれに対応する１画像分の映像レベルに基づき、前記赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値を算出する検出部と、
   前記検出部が算出した赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値のうち、最大となる明るさに対応する値が所定の閾値よりも大きい場合には、前記映像信号による黒表示の映像レベルを所定のオフセット量に基づき前記白を表示する方向にシフトさせて前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整するプロセッサと、
   を有する映像表示装置。
2. 前記検出部は、前記光の透過率が大きくなる白表示の出現率を前記１画像分の映像レベルから前記３枚の液晶パネル毎に算出し、
   前記プロセッサは、前記白表示の出現率を前記明るさに対応する値とし、前記３枚の液晶パネルの該白表示の出現率の最大値が前記所定の閾値よりも大きいと、該出現率に基づき前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整する、
   請求項１記載の映像表示装置。
3. 前記検出部は、前記明るさに対応する値として平均映像レベルを前記１画像分の映像レベルから前記３枚の液晶パネル毎に算出し、
   前記プロセッサは、前記３枚の液晶パネルの前記平均映像レベルの最大値が前記所定の閾値よりも大きいと、該平均映像レベルに基づき前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整する、
   請求項１記載の映像表示装置。
4. 前記検出部は、前記１画像分の映像レベルを参照し、前記光の透過率が最小となる黒表示から前記光の透過率が最大となる白表示の範囲における該映像レベルの分布を示すヒストグラムを前記３枚の液晶パネル毎に作成し、
   前記プロセッサは、前記ヒストグラムおいて前記映像レベルの中心値から前記白表示の範囲までの分布率を前記明るさに対応する値とし、前記３枚の液晶パネルの該分布率の最大値が前記所定の閾値よりも大きいと、前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整する、
   請求項１記載の映像表示装置。
5. 前記検出部は、前記明るさに対応する値として平均映像レベルを前記１画像分の映像レベルから前記３枚の液晶パネル毎に算出し、該１画像分の映像レベルに前記光の透過率が最大となる白表示の映像レベルがあるか否かを判定し、
   前記プロセッサは、前記３枚の液晶パネルの前記平均映像レベルの最大値が前記所定の閾値よりも大きく、かつ、前記検出部により前記白表示の映像レベルがあると判定されると、前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整する、
   請求項１記載の映像表示装置。
6. 前記検出部は、連続する複数の画像の映像レベルに変化があるか否かを調べ、変化を検出すると、動画を検出したことを通知するための動画検出信号を前記プロセッサに送信し、
   前記プロセッサは、前記検出部から動画検出信号を受信したときのみ、前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整する、
   請求項１から５のいずれか１項記載の映像表示装置。
7. 映像レベルに応じて光の透過率を変化させる複数の画素を含み、
   前記画素毎に設けられた画素電極と前記画素電極に対向して設けられたコモン電極との電位差が最小値またはその付近のときに光の透過率が最小となり黒を表示し、前記画素電極と前記コモン電極との電位差が最大値またはその付近のときに光の透過率が最大となり白を表示することができる赤、緑および青のそれぞれに対応する３枚の液晶パネルを制御するための映像信号処理方法であって、
   前記赤、緑および青のそれぞれに対応する映像信号から前記赤、緑および青のそれぞれに対応する映像レベルを１画像分検出し、前記検出された赤、緑および青のそれぞれに対応する１画像分の映像レベルに基づき、前記赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値を算出し、
   算出された赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値のうち、最大となる明るさに対応する値が所定の閾値よりも大きい場合には、前記映像信号による黒表示の映像レベルを所定のオフセット量に基づき前記白を表示する方向にシフトさせて前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整する、映像信号処理方法。
8. 映像レベルに応じて光の透過率を変化させる複数の画素を含み、
   前記画素毎に設けられた画素電極と前記画素電極に対向して設けられたコモン電極との電位差が最小値またはその付近のときに光の透過率が最小となり黒を表示し、前記画素電極と前記コモン電極との電位差が最大値またはその付近のときに光の透過率が最大となり白を表示することができる赤、緑および青のそれぞれに対応する３枚の液晶パネルを制御するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記赤、緑および青のそれぞれに対応する映像信号から前記赤、緑および青のそれぞれに対応する映像レベルを１画像分検出し、前記検出された赤、緑および青のそれぞれに対応する１画像分の映像レベルに基づき、前記赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値を算出し、
   算出された赤、緑および青のそれぞれに対応する、明るさに対応する値のうち、最大となる明るさに対応する値が所定の閾値よりも大きい場合には、前記映像信号による黒表示の映像レベルを所定のオフセット量に基づき前記白を表示する方向にシフトさせて前記複数の画素の前記画素電極と前記コモン電極との電位差を調整する処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。

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