JP5661364B2 - 映像出力装置およびバックライト制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、映像出力装置およびバックライト制御方法に関する。

近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を背面から照射するバックライトにＬＥＤ（発光ダイオード）を使用したＬＣＤパネルが用いられた映像出力装置が開発されている。このようなバックライトにＬＥＤを使用した映像出力装置によれば、映像に合わせてバックライトの発光輝度を増減させる調光を行うことにより、コントラスト比の高い映像を実現することができる。

従来利用されてきたＣＣＦＬ（冷陰極管）では、応答速度等の問題から、印加電圧を変更することで調光を行うのが一般的であった。一方、比較的応答速度の高いＬＥＤでは、一定電圧でＬＥＤ素子を駆動しつつ時間方向でＯＮ／ＯＦＦ（Ｈ／Ｌ）を切り替えることで輝度を調整し、ＣＣＦＬよりも高い階調数での調光が容易に行えるようになっている。

また、各画素の表示素子を有機ＥＬ（Electronic Luminescence）素子で構成し、有機ＥＬ素子を駆動しつつ時間方向でＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで輝度を調整する映像表示装置も知られている。

特開２００６−３０５１６号公報

ところで、ＬＣＤの液晶画素の書き換えタイミングは、例えば画面上から画面下に１フレームの時間をかけて書き換えることになる。これに対し、バックライトは、１フレームに１回、調光制御信号をＯＮ／ＯＦＦ（Ｈ／Ｌ）することで調光を行った場合、輝度が一定とすると、１フレーム内の一部に発光期間が集中し、常に一部の液晶画素の書き換え中に発光していることになる。これにより、映像によっては画面表示に輝度ムラが見えるなど画質に関する問題が発生している。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バックライトの調光による画質の低下を抑制することを目的とする。

実施形態の映像出力装置は、バックライトの発光によりパネルに表示させる１つのフレームの書換期間を予め設定された分割数に従って複数の分割期間に分割し、当該フレームの前記書換期間において前記バックライトを発光させる期間の比率に従って、前記分割期間において前記バックライトを発光させる第１期間および前記バックライトを消光させる第２期間を求める制御部と、前記第１期間および前記第２期間に従って、前記バックライトを発光させる駆動部と、を備え、前記制御部は、前記第１期間または前記第２期間が前記バックライトを発光可能かつ消光可能な予め設定された最小期間より短くなる場合には前記分割数を減じて、前記第１期間および前記第２期間を求めなおす。

実施形態のバックライト制御方法は、映像出力装置におけるバックライト制御方法であって、バックライトの発光によりパネルに表示させる１つのフレームの書換時間を予め設定された分割数に従って複数の分割期間に分割し、当該フレームの前記書換期間において前記バックライトを発光させる期間の比率に従って、前記分割期間において前記バックライトを発光させる第１期間および前記バックライトを消光させる第２期間を求める制御工程と、前記第１期間および前記第２期間に従って、前記バックライトを駆動させる駆動工程と、を含み、前記制御工程は、前記第１期間または前記第２期間が前記バックライトを発光可能かつ消光可能な予め設定された最小期間より短くなる場合には前記分割数を減じて、前記第１期間および前記第２期間を求めなおす。

図１は、第１の実施形態にかかるデジタルテレビジョンの一例を示す外観斜視図である。 図２は、デジタルテレビジョンの信号処理系を示すブロック図である。 図３は、合成処理部の構成を示すブロック図である。 図４は、立体視用眼鏡の構成を示すブロック図である。 図５は、映像処理部の構成を示すブロック図である。 図６は、バックライト制御信号生成部の構成を示すブロック図である。 図７は、従来の調光制御信号を示すタイミングチャートである。 図８は、バックライト制御部の構成を示すブロック図である。 図９は、分割数判定部における分割数判定処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、調光制御信号を示すタイミングチャートである。 図１１は、調光値補正部における調光補正処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、調光値補正部におけるパルス幅の補正例を示す模式図である。 図１３は、調光値補正部におけるパルス幅の補正例を示す模式図である。 図１４は、第２の実施形態にかかるデジタルテレビジョンの分割数判定部における分割数判定処理の流れを示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる映像出力装置であるデジタルテレビジョン１の一例を示す外観斜視図である。図１に示すように、デジタルテレビジョン１は、前方から見た正面視（前面に対する平面視）で、長方形状の外観を呈している。デジタルテレビジョン１は、筐体２と、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル３を備えている。ＬＣＤパネル３は、後述する映像処理部２０（図２参照）から映像信号を受け取り、静止画や動画等の映像を表示する。また、筐体２は、支持部４に支持されている。

図２は、デジタルテレビジョン１の信号処理系を示すブロック図である。なお、このデジタルテレビジョン１は、通常の平面視（２次元）表示用の映像信号に基づく映像表示を行なうだけでなく、立体視（３次元）表示用の映像信号に基づく映像表示も行なうことができる。

図２に示すように、デジタルテレビジョン１は、アンテナ１２で受信したデジタルテレビジョン放送信号を、入力端子１３を介してチューナ部１４に供給することにより、所望のチャンネルの放送信号を選局することが可能になっている。デジタルテレビジョン１は、チューナ部１４で選局された放送信号を、復調復号部１５に供給してデジタルの映像信号及び音声信号等に復元した後、信号処理部１６に出力する。

信号処理部１６は、復調復号部１５から供給されたデジタルの映像信号及び音声信号に対してそれぞれ所定のデジタル信号処理を施す。なお、信号処理部１６が行なう所定のデジタル信号処理には、通常の平面視（２次元）表示用の映像信号を立体視（３次元）表示用の映像信号に変換する処理や、立体視表示用の映像信号を平面視表示用の映像信号に変換する処理等も含まれている。

また、信号処理部１６は、デジタルの映像信号を合成処理部１７に出力し、デジタルの音声信号を音声処理部１８に出力している。このうち、合成処理部１７は、信号処理部１６から供給されるデジタルの映像信号に、ＯＳＤ（On Screen Display）信号生成部１９で生成される字幕、ＧＵＩ（Graphical User Interface）、ＯＳＤなどの重畳用映像信号であるＯＳＤ信号を重畳して出力している。この場合、合成処理部１７は、信号処理部１６から供給される映像信号が通常の平面視表示用の映像信号であれば、その映像信号にＯＳＤ信号生成部１９から供給されたＯＳＤ信号をそのまま重畳して出力している。また、合成処理部１７は、信号処理部１６から供給される映像信号が立体視表示用の映像信号である場合、ＯＳＤ信号生成部１９から供給されたＯＳＤ信号に対して、入力された立体視表示用の映像信号に対応した立体視表示用の信号処理を施した後、そのＯＳＤ信号を入力映像信号に重畳して出力している。

デジタルテレビジョン１は、合成処理部１７から出力したデジタルの映像信号を、映像処理部２０に供給する。映像処理部２０は、入力されたデジタルの映像信号を、ＬＣＤパネル３で表示可能なフォーマットのアナログ映像信号に変換している。デジタルテレビジョン１は、映像処理部２０から出力されたアナログ映像信号を、ＬＣＤパネル３に供給して映像表示に供する。

ＬＣＤパネル３は、図２に示すように、映像表示部として機能するＬＣＤ３ａと、ＬＣＤ３ａを背面から照射するバックライト３ｂと、バックライト３ｂを駆動するバックライト駆動部３ｃとを有している。バックライト３ｂは、光源に多数のＬＥＤ（発光ダイオード）が採用されており、バックライト駆動部３ｃによってエリアごとの発光制御が可能となっている。バックライト部は、バックライト３ｂとバックライト駆動部３ｃとで構成される。

音声処理部１８は、入力されたデジタルの音声信号を、スピーカ２２で再生可能なフォーマットのアナログ音声信号に変換している。そして、この音声処理部１８から出力されたアナログ音声信号が、スピーカ２２に供給されることにより音声再生に供される。

ここで、デジタルテレビジョン１は、上記した各種の受信動作を含むその全ての動作を制御部２３によって統括的に制御している。この制御部２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３ａを内蔵しており、デジタルテレビジョン１の本体に設置された操作部２４からの操作情報を受けて、または、リモートコントローラ２５から送出され受信部２６で受信した操作情報を受けて、その操作内容が反映されるように各部をそれぞれ制御している。

制御部２３は、メモリ部２３ｂを利用している。メモリ部２３ｂは、主として、ＣＰＵ２３ａが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）と、該ＣＰＵ２３ａに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（Random Access Memory）と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリとを有している。また、制御部２３には、ディスクドライブ部２７が接続されている。ディスクドライブ部２７は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスク２８を着脱自在とするもので、装着された光ディスク２８に対してデジタルデータの記録再生を行なう機能を有している。

制御部２３は、視聴者による操作部２４やリモートコントローラ２５の操作に基づいて、復調復号部１５から得られるデジタルの映像信号及び音声信号を、記録再生処理部２９によって暗号化し所定の記録フォーマットに変換した後、ディスクドライブ部２７に供給して光ディスク２８に記録させるように制御することができる。

また、制御部２３は、視聴者による操作部２４やリモートコントローラ２５の操作に基づいて、ディスクドライブ部２７により光ディスク２８からデジタルの映像信号及び音声信号を読み出させ、上記記録再生処理部２９によって復号化した後、信号処理部１６に供給することによって、以後、上記した映像表示及び音声再生に供させるように制御することができる。

制御部２３には、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）３０が接続されている。制御部２３は、視聴者による操作部２４やリモートコントローラ２５の操作に基づいて、復調復号部１５から得られるデジタルの映像信号及び音声信号を、記録再生処理部２９によって暗号化し所定の記録フォーマットに変換した後、ＨＤＤ３０に供給してハードディスク３０ａに記録させるように制御することができる。

また、制御部２３は、視聴者による操作部２４やリモートコントローラ２５の操作に基づいて、ＨＤＤ３０によりハードディスク３０ａからデジタルの映像信号及び音声信号を読み出させ、記録再生処理部２９によって復号化した後、信号処理部１６に供給することによって、以後、上記した映像表示及び音声再生に供させるように制御することができる。

さらに、デジタルテレビジョン１には、入力端子３１が接続されている。入力端子３１は、デジタルテレビジョン１の外部からデジタルの映像信号及び音声信号を直接入力するためのものである。この入力端子３１を介して入力されたデジタルの映像信号及び音声信号は、制御部２３の制御に基づいて、記録再生処理部２９を介した後、信号処理部１６に供給されて、以後、上記した映像表示及び音声再生に供される。

また、入力端子３１を介して入力されたデジタルの映像信号及び音声信号は、制御部２３の制御に基づいて、記録再生処理部２９を介した後、ディスクドライブ部２７による光ディスク２８に対しての記録再生や、ＨＤＤ３０によるハードディスク３０ａに対しての記録再生に供される。

なお、制御部２３は、視聴者による操作部２４やリモートコントローラ２５の操作に基づいて、ディスクドライブ部２７とＨＤＤ３０との間で、光ディスク２８に記録されているデジタルの映像信号及び音声信号をハードディスク３０ａに記録したり、ハードディスク３０ａに記録されているデジタルの映像信号及び音声信号を光ディスク２８に記録したりすることも制御している。

また、制御部２３には、ネットワークインターフェース３２が接続されている。このネットワークインターフェース３２は、入出力端子３３を介して外部のネットワーク３４に接続されている。そして、このネットワーク３４には、当該ネットワーク３４を介した通信機能を利用して各種のサービスを提供するための複数（図示の場合は２つ）のネットワークサーバ３５，３６が接続されている。このため、制御部２３は、ネットワークインターフェース３２、入出力端子３３及びネットワーク３４を介して、所望のネットワークサーバ３５，３６にアクセスして情報通信を行なうことにより、そこで提供しているサービスを利用することができるようになっている。

デジタルテレビジョン１は、ディスクドライブ部２７やＨＤＤ３０から取得した映像や音声等の情報に対しては、リモートコントローラ２５の再生停止キーや再生／一時停止キーを操作することにより、再生、停止、一時停止を行なうことが可能となる。また、デジタルテレビジョン１は、リモートコントローラ２５の逆方向スキップキーや順方向スキップキーを操作することにより、ディスクドライブ部２７やＨＤＤ３０で再生している映像や音声等の情報を、その再生方向に対して逆方向や順方向に一定量ずつスキップさせる、いわゆる、逆方向スキップや順方向スキップを行なうことができる。さらに、デジタルテレビジョン１は、リモートコントローラ２５の早戻しキーや早送りキー等を操作することにより、ディスクドライブ部２７やＨＤＤ３０で再生している映像や音声等の情報を、その再生方向に対して逆方向や順方向に連続的に高速で再生させる、いわゆる、早戻し再生や早送り再生を行なうことができる。

図３は、合成処理部１７の構成を示すブロック図である。図３に示すように、合成処理部１７は、信号処理部１６から出力されるデジタルの映像信号を、入力端子３７を介して映像生成部として機能する映像変換部３８に供給する。

映像変換部３８は、入力された映像信号が立体視（３次元）表示用の映像信号である場合、その映像信号を特定の映像フォーマットに変換して、画質制御部３９及び視差量抽出部４０に出力している。すなわち、立体視表示用の映像信号には、１フレーム同期期間内で左目用映像フレーム後に右目用映像フレームを送出するフレームパッキング（トップアンドボトム）方式や、１水平期間内で左目用映像ライン後に右目用映像ラインを送出するサイドバイサイド方式、インターリーブ方式等、様々な映像フォーマットが存在する。さらに、各映像フォーマットの中でも、映像のサイズや走査方式（インターレース／プログレッシブ）等が種々存在する。このため、第１の実施形態にかかるデジタルテレビジョン１においては、映像変換部３８が、入力された立体視表示用の映像信号に対して、スケーリング処理やＩＰ（Interlace／Progressive）変換処理等の適切な処理を施すことにより、水平方向１９２０画素×垂直方向１０８０ラインの映像サイズのフレームシーケンシャル方式の映像フォーマットに変換し、画質制御部３９及び視差量抽出部４０に出力するものとする。フレームシーケンシャル方式は、フレーム毎にＬ（左目用映像）とＲ（右目用映像）とを時分割で出力してＬＣＤパネル３上において交互に表示させるものである。

すなわち、第１の実施形態にかかるデジタルテレビジョン１においては、フレームシーケンシャル方式の映像フォーマット以外の立体視表示用の様々な映像フォーマットにも対応可能である。

また、映像変換部３８は、超解像処理を実行する。超解像処理とは、アップコンバートした仮の高解像度画像をダウンコンバートした仮の低解像度画像とオリジナルの入力画像にアンシャープマスクをかけて強調化した画像とを比較し、オリジナルの入力画像が本来持っているはずの画像信号を復元する技術である。なお、比較と復元の処理を繰り返すほどに、超解像処理の精度は向上する。従って、比較と復元の処理を１回だけ行う処理も超解像処理であるし、比較と復元の処理を複数回繰り返す処理も超解像処理である。時間に余裕がある場合、例えば録画した画像を後で視聴する場合や、超解像処理に生じるタイムラグが許容され得る場合には、比較と復元の処理を複数回繰り返す超解像処理を利用することができる。

ただし、映像変換部３８における超解像処理の手法は、上記に限定されるものではなく、低解像度または中解像度の画像信号から本来の画素値を推定して画素を増やすことにより、高解像度の画像信号を復元する処理を一例として、あらゆる手法を適用することができる。超解像処理には、映像そのものの解像度ヒストグラムを分析し、その解像度に応じて最適な高画質処理を行うことも含む。例えば、ＨＤ解像度（１９２０×１０８０）で受信した映像信号の、映像そのものの解像度ヒストグラムを分析し、その解像度（例えば、１９２０×１０８０の解像度）に応じた鮮鋭化処理を含む。この場合は、超解像処理による解像度の変更はないが、画像が視聴者にもたらす解像感を向上させることができる。

このように映像変換部３８において、超解像処理を実行することにより、より解像度の高い立体映像を実現することができる。特に、フレームパッキング方式、サイドバイサイド方式、インターリーブ方式は、元映像の１／２の解像度で入力されるため、超解像により元映像の解像度に近い立体映像が得られる。

さらに、映像変換部３８は、フレームを内挿又は外挿することによるフレームレートのアップコンバータ機能を有している。これにより、低フレームレートの映像をアップコンバートすることができる。特に、フレームシーケンシャル方式の映像データは、低フレームレートであることが多いので、アップコンバートでより高いフレームレートの立体映像を実現することができる。

画質制御部３９は、入力された映像信号に対して、制御部２３の制御に基づいた明るさ調整、コントラスト調整及び色相調整等の画質調整処理を施し、垂直同期信号に同期させて合成部４１に出力する。

視差量抽出部４０は、映像変換部３８により、フレームシーケンシャル方式の映像フォーマットに変換された立体視表示用の映像信号に対して、その左目用映像フレームと右目用映像フレームとの間の映像の比較を行ない、視差量を抽出する。視差量抽出部４０による視差量の抽出処理は、左目用映像フレームに表示されている物体の位置を基準として、右目用映像フレームに表示されている同じ物体の左右方向の位置ずれを、画素数で示すことによって行なわれる。この視差量抽出処理は、連続するフレームで表示される同じ物体の動き位置を検出するための動きベクトルの技術を利用することで容易に実現することができる。

具体的には、画面上で水平方向に１９２０個配列された画素に１〜１９２０の番号を振り、左目用映像フレームに表示されている物体の所定位置の画素の番号から、右目用映像フレームに表示されている物体の同じ所定位置の画素の番号を減算することにより、視差量を画素数で示すことができる。

この場合、視差量が負値のときは、左目用映像より右目用映像が右側に存在することになり、物体は画面よりも奥側で結像される映像となる。また、視差量が正値のときは、左目用映像より右目用映像が左側に存在することになり、物体は画面よりも手前で結像される映像となる。

そして、視差量抽出部４０によって抽出された視差量は、映像生成部として機能するＯＳＤ位置算出部４２に供給される。ＯＳＤ位置算出部４２は、入力された視差量に基づいて、ＯＳＤを立体視表示させる際の表示位置を補正する計算を行ない、その計算結果を示す視差制御信号を出力する。

なお、ＯＳＤ位置算出部４２は、視差量抽出部４０で抽出した視差量が時間軸方向の変動がない状態、または、視差量が時間軸方向に緩やかに変動している映像表示状態のときに、ＯＳＤを立体視表示させる際の表示位置を補正する計算を実行する。すなわち、視差量が時間軸方向に激しく変動している場合は、映像が奥行き方向に激しく動いている状態であり、この状態では視聴者は映像に意識が向いているため、重畳するＯＳＤも奥行き方向に激しく動くと見苦しくなるからである。このため、ＯＳＤ位置算出部４２は、視差量が激しく変動している状態では、視差量の変動がすくないときに算出した結果を示す視差制御信号を出力している。

ＯＳＤ位置算出部４２から出力される視差制御信号は、ＯＳＤ立体変換部４３に供給される。このＯＳＤ立体変換部４３には、ＯＳＤ信号生成部１９から出力されるＯＳＤ信号が、入力端子４４を介して供給されている。ＯＳＤ立体変換部４３は、視差制御信号に基づいて、入力されたＯＳＤ信号から、左目用映像フレームに重畳する左目用ＯＳＤ信号と、右目用映像フレームに重畳する右目用ＯＳＤ信号とを生成し、ＯＳＤバッファ４５に出力し記憶させている。

具体的に言えば、ＯＳＤ立体変換部４３は、ＯＳＤ信号生成部１９から明るさ調整用のＯＳＤ信号が供給された場合、映像変換部３８によって形成される水平方向１９２０画素×垂直方向１０８０ラインの映像サイズのフレームシーケンシャル方式の映像フォーマット上において、その左目用映像フレームと右目用映像フレームとに、視差制御信号に基づいた画素数分の水平方向の視差量（位置ずれ）を有する、左目用の明るさ調整用ＯＳＤと右目用の明るさ調整用ＯＳＤとをそれぞれ表示させるように、ＯＳＤバッファ４５上に左目用ＯＳＤ信号と右目用ＯＳＤ信号とを記憶させている。そして、このＯＳＤバッファ４５に記憶された左目用ＯＳＤ信号と右目用ＯＳＤ信号とは、垂直同期信号に同期して合成部４１に出力される。

このため、合成部４１は、画質制御部３９から出力される映像信号と、ＯＳＤバッファ４５から出力される映像信号とを合成する。この場合、画質制御部３９から出力される左目用映像フレームの映像信号にＯＳＤバッファ４５から出力される左目用ＯＳＤ信号が重畳され、画質制御部３９から出力される右目用映像フレームの映像信号にＯＳＤバッファ４５から出力される右目用ＯＳＤ信号が重畳される。

そして、合成部４１で合成された映像信号は、フレーム変換部４６に供給されて、垂直同期周波数を２倍に変換されて、つまり、フレーム周波数を倍速化された後、出力端子４７から上記映像処理部２０を介してＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａに出力される。これにより、ＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａでは、左目用ＯＳＤ信号が重畳された左目用映像フレームと、右目用ＯＳＤ信号が重畳された右目用映像フレームとが交互に表示される。すなわち、映像表示部として機能するＬＣＤ３ａは、左目用映像フレームと右目用映像フレームとを時分割で出力する機能を有している。

また、フレーム変換部４６で生成されるフレーム同期信号は、眼鏡制御部４８に供給される。眼鏡制御部４８は、フレーム変換部４６から供給されたフレーム同期信号に基づいて左目用及び右目用のシャッタ制御信号を生成し、出力端子４９を介して視聴者の掛けている立体視用眼鏡５０に出力している。

図４は、立体視用眼鏡５０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、立体視用眼鏡５０は、液晶シャッタ眼鏡５１と、液晶シャッタ眼鏡制御装置５２と、を備えている。

液晶シャッタ眼鏡５１は、左眼の視界を開放または遮蔽するための左眼液晶シャッタ（Ｌシャッタ）５１１と、右眼の視界を開放または遮蔽するための右眼液晶シャッタ（Ｒシャッタ）５１２とを有しており、視聴者は、この液晶シャッタ眼鏡５１を装着して、交互に表示される左眼用の画像と右眼用の画像とを左眼と右眼とで交互に鑑賞することにより、立体視を体感する。

図４に示すように、液晶シャッタ眼鏡制御装置５２は、デジタルテレビジョン１に対して左眼用の画像と右眼用の画像とを交互に表示させるためのフレームデータを出力する合成処理部１７が、当該フレームデータと共に出力するフレーム同期信号を入力し、このフレーム同期信号に基づき、Ｌシャッタ５１１およびＲシャッタ５１２を開閉させるためのシャッタ制御信号Ｌおよびシャッタ制御信号Ｒを生成して液晶シャッタ眼鏡５１に供給する。そして、液晶シャッタ眼鏡制御装置５２は、このシャッタ制御信号Ｌおよびシャッタ制御信号Ｒを自動調整するための自動調整部５２１を備えている。

合成処理部１７の眼鏡制御部４８は、左目用映像が表示されているとき立体視用眼鏡５０の右目のＲシャッタ５１２を閉じ、右目用映像が表示されているとき立体視用眼鏡５０の左目のＬシャッタ５１１を閉じるように制御しており、これにより、視聴者に立体視映像を認識させるようにしている。

なお、信号処理部１６から出力されるデジタルの映像信号が、通常の平面視（２次元）表示用の映像信号である場合、映像変換部３８からフレームパッキング方式の映像フォーマットで出力される左目用映像フレームと右目用映像フレームとは、全く同じ映像となる。このため、視差量抽出部４０で抽出される視差量は０となり、ＯＳＤ立体変換部４３は、ＯＳＤ信号生成部１９から供給されたＯＳＤ信号を、フレームシーケンシャル方式の映像フォーマットの左目用映像フレームと右目用映像フレームとで同じ位置に表示させるように、ＯＳＤバッファ４５に記憶させる。これにより、合成部４１からは、ＯＳＤ信号の重畳された平面視（２次元）表示用の映像信号が出力されることとなり、その映像信号がフレーム変換部４６でフレーム周波数を倍速変換された後、出力端子４７から映像処理部２０を介してＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａに出力され、通常の２次元表示用の映像として表示されることになる。

デジタルテレビジョン１によれば、ＯＳＤを表示する際、立体視表示する左目用映像フレームと右目用映像フレームとの視差量に基づいて、左目用ＯＳＤ信号と右目用ＯＳＤ信号との視差量を決定し、左目用及び右目用映像フレームの映像信号と左目用及び右目用ＯＳＤ信号とを合成するようにしている。このため、ＯＳＤを立体視映像上に違和感なく表示させることが可能となり、視聴者が立体視映像の視聴中に表示されたＯＳＤの判読や、立体視映像の視聴中にＯＳＤを表示させて各種の調整及び設定等の操作を行なうことが容易にできるようになり、視聴者にとっての取り扱いを便利にすることができるようになる。

なお、第１の実施形態にかかるデジタルテレビジョン１では、立体視映像の表示中にＯＳＤを表示させることについて説明したが、表示させる情報としてはＯＳＤに限るものではなく、例えば、放送や、光ディスク２８、ハードディスク３０ａまたはネットワークサーバ３５，３６等から取得した映像信号に基づく表示映像とは別個に、デジタルテレビジョン１が独自に発生して表示可能な画面表示信号に広く適用可能である。

次に、第１の実施形態にかかるデジタルテレビジョン１の特徴的な機能を有する映像処理部２０について詳述する。図５は、映像処理部２０の構成を示すブロック図である。図５に示すように、映像処理部２０は、合成処理部１７で生成された左目用映像フレームが供給されるバックライト制御部２０１Ｌと、合成処理部１７で生成された右目用映像フレームが供給されるバックライト制御部２０１Ｒと、バックライト制御信号生成部２０２とを備えている。

バックライト制御部２０１Ｌおよびバックライト制御部２０１Ｒは、合成処理部１７で生成された左目用映像フレームおよび右目用映像フレームに応じて、ＬＣＤパネル３のバックライト３ｂを構成する各ＬＥＤの発光量を制御する。より詳細には、画面（フレーム）を分割してエリアごとに、ＬＣＤパネル３のバックライト３ｂを構成する各ＬＥＤの発光量を制御する。例えば、エリアごとの明るさを検出して、ピーク輝度を明るくするなどの補正を追加する。これにより、光の明暗をエリアごとにコントロールすることができるので、メリハリのある映像を表示することができるようになる。このようにしてバックライト制御部２０１Ｌで生成された左目映像用バックライト制御信号と、バックライト制御部２０１Ｒで生成された右目映像用バックライト制御信号とは、バックライト制御信号生成部２０２に供給される。

加えて、バックライト制御部２０１Ｌおよびバックライト制御部２０１Ｒは、画面全体（フレーム全体）のヒストグラムを利用して黒面積を把握するとともに、エリアごとのバックライト３ｂを構成するＬＥＤの点灯値に応じた映像最適化処理を実行する。これにより、各シーンでコントラスト感を高め、きめ細かい階調性を実現することができる。このようにしてバックライト制御部２０１Ｌで最適化された左目用映像フレームと、バックライト制御部２０１Ｒで最適化された右目用映像フレームとは、ＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａに供給される。

バックライト制御信号生成部２０２は、概略的には、バックライト制御部２０１Ｌで生成された左目映像用バックライト制御信号と、バックライト制御部２０１Ｒで生成された右目映像用バックライト制御信号とを、マージしてバックライト制御信号を生成する。ここで、図６はバックライト制御信号生成部２０２の構成を示すブロック図である。図６に示すように、バックライト制御信号生成部２０２は、バックライト制御信号入力部３０１Ｌと、バックライト制御信号入力部３０１Ｒと、信号変換部３０２と、遅延制御部３０３とを備えている。

バックライト制御信号入力部３０１Ｌは、バックライト制御部２０１Ｌで生成された左目映像用バックライト制御信号を入力する。また、バックライト制御信号入力部３０１Ｒは、バックライト制御部２０１Ｒで生成された右目映像用バックライト制御信号を入力する。

信号変換部３０２は、バックライト制御信号入力部３０１Ｌおよびバックライト制御信号入力部３０１Ｒで受け取ったバックライト制御信号（左目映像用バックライト制御信号および右目映像用バックライト制御信号）を、ＬＣＤパネル３のバックライト駆動部３ｃが受け取れる形に変換する。すなわち、信号変換部３０２は、左目映像用バックライト制御信号と右目映像用バックライト制御信号とを順番に並べてマージした新たなバックライト制御信号を生成する。

遅延制御部３０３は、ＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａからシーケンシャルに出力される映像（左目用映像フレームおよび右目用映像フレーム）に同期させてバックライト３ｂを点灯させるために、信号変換部３０２で生成したバックライト制御信号を遅延させる。

そして、バックライト制御信号生成部２０２から出力されたバックライト制御信号を受け取ったＬＣＤパネル３のバックライト駆動部３ｃは、バックライト制御信号に基づいてバックライト３ｂを点灯する。

このように第１の実施形態のデジタルテレビジョン１によれば、フレームシーケンシャル方式の映像フォーマットで送られた右目用映像と左目用映像とに対して高精度なバックライト制御を実行することができるので、コントラスト比の高い立体映像を実現することができる。

また、第１の実施形態のデジタルテレビジョン１によれば、左目用映像フレームおよび右目用映像フレームを、バックライト制御部２０１Ｌおよびバックライト制御部２０１Ｒによってそれぞれ処理するようにしたので、単一のバックライト制御部を用いる場合に比べて高いフレームレートを実現することができる。

ところで、ＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａの液晶画素の書き換えタイミングは、例えば画面上から画面下に１フレームの時間をかけて書き換えることになる。これに対し、バックライトは、図７に示すように、１フレームに１回、調光制御信号をＯＮ／ＯＦＦ（Ｈ／Ｌ）することで調光を行った場合、輝度が一定とすると、１フレーム内の一部に発光期間が集中し、常に一部の液晶画素の書き換え中に発光していることになる。これにより、映像によっては画面表示に輝度ムラが見える場合がある。

そこで、第１の実施形態のデジタルテレビジョン１は、バックライト制御部２０１Ｌおよびバックライト制御部２０１Ｒにおいて、ＰＭＷ（Pulse Width Modulation）パルスを分割することで、ＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａの濃度ムラを抑えるとともに、分割による階調性の低下を防止するようにしたものである。この点について、以下において詳述する。

バックライト制御部２０１Ｌおよびバックライト制御部２０１Ｒ（以下、バックライト制御部２０１という。）は、図８に示すように、上述のように映像用バックライト制御信号（調光値）を生成する調光値生成部４０１と、分割数判定部４０２と、調光値補正部４０３と、パルス生成部４０４と、を備えている。図８に示すように、分割数判定部４０２およびパルス生成部４０４によって、分割制御部４０５が構成される。

分割数判定部４０２は、調光値生成部４０１で生成された映像用バックライト制御信号（調光値）について、１フレーム内のＨ期間／Ｌ期間を１パルスのＰＷＭとせずに複数に分割するにあたり、その分割数を判定する。また、分割数判定部４０２は、制御部２３のメモリ部２３ｂに予め設定された最小パルス幅を用い、分割後のＨ期間／Ｌ期間が最小パルス幅より小さくなることが無いように、調光値に応じて自動的に分割数を緩和する。

分割数判定部４０２における分割数判定処理について図９のフローチャートを参照して説明する。図９に示すように、分割数判定部４０２は、まず、調光値生成部４０１から映像用バックライト制御信号（調光値）Ａ（以下、調光値Ａとする。）を取得する（ステップＳ１）。映像用バックライト制御信号（調光値）はパルスのＨ期間を示したもので、例えば０〜１のような比率として与えられる。

分割数判定部４０２は、次に、個々の分割数について、最小パルス幅の設定を満たすか否かを判定する。判定する分割数は、分割無しから順に大きな値を判定しても良いし、最大分割数を規定しておいて、そこから順に小さい分割数を判定しても良い。図９のフローチャートにおいては、分割数の最大値から判定している。

具体的には、分割数判定部４０２は、まず１フレームの期間（周期）を分割数（最大値）Ｎで割って、その分割数の場合の１つパルスのＬ期間＋Ｈ期間の合計を算出する（ステップＳ２）。
Ｔｆ＝１フレームの期間／分割数Ｎ

次に、分割数判定部４０２は、ステップＳ２で算出したＴｆに対して、調光値Ａをかけることで、Ｈ期間の幅Ｔｈを求める（ステップＳ３）。
Ｔｈ＝Ｔｆ＊Ａ

次に、分割数判定部４０２は、ステップＳ３で求めたＨ期間の幅Ｔｈが予め設定された最小パルス幅以上であるか以下であるかを判定する（ステップＳ４）。なお、最小パルス幅は、ＬＥＤ素子が所望の発光・消光動作を行いうることができるパルス幅のうち最小の幅を、予め実験により求めたものである。

ステップＳ３で求めたＨ期間の幅Ｔｈが予め設定された最小パルス幅以上でない場合は（ステップＳ４のＮｏ）、この分割数は使用できないので、分割数を減らして（Ｎ＝Ｎ−１）、ループの先頭に戻る。

一方、Ｈ期間が最小パルス幅以上である場合は（ステップＳ４のＹｅｓ）、分割数判定部４０２は、Ｌ期間の幅Ｔｌを求める（ステップＳ５）。
Ｔｌ＝Ｔｆ＊（１−Ａ）

次に、分割数判定部４０２は、ステップＳ５で求めたＬ期間の幅Ｔｌが予め設定された最小パルス幅以上であるか以下であるかを判定する（ステップＳ６）。

ステップＳ５で求めたＬ期間の幅Ｔｌが予め設定された最小パルス幅以上でない場合は（ステップＳ６のＮｏ）、この分割数は使用できないので、分割数を減らして（Ｎ＝Ｎ−１）、ループの先頭に戻る。

一方、Ｌ期間が最小パルス幅以上である場合は（ステップＳ６のＹｅｓ）、Ｌ期間がＨ期間と同様に最小パルス幅以上であり、現在判定している分割数を使用できるので、分割数判定部４０２は、ループを抜けて現在の分割数を出力する（ステップＳ７）。

なお、ループを繰り返して分割数が１に達した場合はこれ以上分割できないので、分割数１として出力する（ステップＳ８）。

上述したように、分割数判定部４０２において、最小パルス幅を設定し、分割後のＨ期間／Ｌ期間が最小パルス幅より小さくなることが無いように、調光値に応じて自動的に分割数を緩和するようにしたのは、次のような理由による。

図１０の（ａ）に示すように、１フレーム内のＨ期間／Ｌ期間を１パルスのＰＷＭとせずに、ただ単に複数に分割した場合、次に示すような問題が発生する。調光値が０％、１００％の近傍になるとＰＷＭのＨ期間／Ｌ期間のいずれかが小さくなるが、ＬＥＤ素子の応答特性・電圧印加回路の特性によっては、Ｈ期間／Ｌ期間を一定範囲より小さくした場合に望んだ発光・消灯を行えない可能性がある。これは、１フレームの１パルスのＰＷＭでも起こる問題だが、複数に分割することでその発生確率が高くなり、調光値０％、１００％近傍でバックライト制御の階調性の低下を招きやすくなる。そこで、図１０の（ｂ）に示すように、分割数判定部４０２において、最小パルス幅を設定し、分割後のＨ期間／Ｌ期間が最小パルス幅より小さくなることが無いように、調光値に応じて自動的に分割数を緩和することによって、望んだ発光・消灯を行えない可能性を、１フレームの１パルスの場合と同等に抑えるようにしたものである。

次に、調光値補正部４０３について説明する。調光値補正部４０３は、分割数に応じて調光値に補正をかけることによって、正しい輝度を実現するものである。具体的には、１パルス当たりの補正量はＬＥＤ素子の特性に合わせて正負両方が設定できるようにし、これに分割数を乗算したものが、１フレームの補正量になる。

調光値補正部４０３における調光補正処理について図１１のフローチャートを参照して説明する。図１１に示すように、調光値補正部４０３は、まず、調光値Ａ、現フレームの分割数、１パルス当たりの補正量を取得する（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。なお、１パルス当たりの補正量は、予め実験により求めたものであり、制御部２３のメモリ部２３ｂに予め記憶されているものとする。

次に、調光値補正部４０３は、１フレーム全体の補正量を算出する（ステップＳ１４）。１フレーム全体の補正量は、１パルスの補正量に現フレームの分割数を乗じた値である。

次いで、調光値補正部４０３は、補正後調光値Ａ´を算出する（ステップＳ１５）。具体的には、まず、１フレームの期間に調光値Ａを乗算した１フレームのＨ期間の幅に対して１フレーム全体の補正量を加算して、１フレームの期間で除算して、１フレームの補正後のＨ期間の幅を求める。なお、１パルスの補正量はＬＥＤ素子特性などを考慮した設定次第で正負どちらでもとりえる。このため、１フレームの補正後のＨ期間の幅は、元のＨ期間よりも大きくなることも、小さくなることもありえる。このようにして求めた１フレームの補正後のＨ期間の幅を１フレームの周期で割ったものが、補正後調光値（Ｈ期間の比率）Ａ´となる。

ただし、補正後調光値Ａ´として、０以下（ステップＳ１６のＹｅｓ）は取り得ないので、その場合は、補正後調光値Ａ´を下限０（ステップＳ１８）にクリップする。

また、補正後調光値Ａ´として、１以上（ステップＳ１６のＮｏ、ステップＳ１７のＹｅｓ）も取り得ないので、その場合は、補正後調光値Ａ´を上限１（ステップＳ１９）にクリップする。

上述したように、調光値補正部４０３において、分割数に応じて調光値に補正をかけるようにしたのは、次のような理由による。

前述したように、最小パルス幅を設定することで、意図しない輝度が生じることは防げる。しかしながら、これに伴う問題として、分割数がフレーム毎に動的に変化することで、輝度に変化が生じフリッカ（ディスプレイに生じる細かいちらつき現象）の原因になる可能性がある。この輝度変化は、図１２の（ａ）や図１３の（ａ）に示す波形のように、破線のような調光制御信号を出力しても、輝度の立ち上り／立ち下りの特性が実線のようであれば、１フレームの制御パルスの数（＝分割数）の分だけ誤差が累積することになり、パルス数の変化が誤差量の変化に繋がるためである。

そこで、第１の実施形態のデジタルテレビジョン１においては、図１２の（ｂ）に示すように、調光値の波形について立ち上がりが遅く立ち下がりが速い特性を有している場合には、調光値補正部４０３において前記バックライト制御パルスのパルス幅を広げる方向に補正して、積分値をあわせるようにする。また、第１の実施形態のデジタルテレビジョン１においては、図１３の（ｂ）に示すように、調光値の波形について立ち上がりが速く立ち下がりが遅い特性を有している場合には、調光値補正部４０３において前記バックライト制御パルスのパルス幅を縮める方向に補正して、積分値をあわせるようにする。

次に、パルス生成部４０４について説明する。パルス生成部４０４は、１フレームの周期に調光値をかけて、１フレームのＨ期間、残りを１フレームのＬ期間として求め、それぞれを分割数で割った値を１つのＰＷＭ信号のパルスのＨ期間、Ｌ期間とする。カウンタ等で時間計測して、バックライト制御パルスに分割後のＨ期間だけＨを出力し、次に分割後のＬ期間だけＬを出力する。これを分割数の数だけ繰り返すことで、１フレームのバックライト制御パルスを生成する。

このように第１の実施形態のデジタルテレビジョン１によれば、ＰＷＭパルスを分割することで、ＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａの輝度ムラを抑えることが出来、また、分割によって階調性が低下する問題を防ぐことが出来ようになる。加えて、パルス毎に輝度の応答を補正することで、より正しい輝度での発光が可能になる。これはフリッカの抑制にも効果がある。これらにより、ＬＣＤパネル３のＬＣＤ３ａの画質の改善、あるいは劣化を抑制することが出来る。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ部分ついては説明を省略する。

第１の実施形態においては、調光値補正部４０３において、分割数に応じて調光値に補正をかけることによって、フリッカ（ディスプレイに生じる細かいちらつき現象）を防止するようにした。第２の実施形態においては、分割数判定部４０２におけるヒステリシス制御によって、前フレームの分割数に留まりやすくすることで、分割数が過敏に変化することによるフリッカを更に抑制するようにしたものである。

第２の実施形態のデジタルテレビジョン１の分割数判定部４０２は、分割数を決定する際の最小パルス幅として、前フレームと同じ分割数用とそれ以外の分割数用の２種類を持ち、分割数判定の閾値を変えることで、現フレームに留まり易くしてヒステリシス制御を行う。これによって、微小な調光値の変化によって分割数が変化することを抑制できるので、フリッカを抑えることが出来る。

分割数判定部４０２における分割数判定処理について図１４のフローチャートを参照して説明する。図１４に示すように、分割数判定部４０２は、調光値生成部４０１から調光値Ａを取得すると（ステップＳ１）、前フレームの分割数を取得する（ステップＳ２１）。なお、前フレームの分割数は、制御部２３のメモリ部２３ｂに予め記憶されているものとする。

次に、分割数判定部４０２は、ループの各分割数判定において、ステップＳ２の処理に先立ち、判定する分割数Ｎが前フレームの分割数に一致しているときだけ（ステップＳ２２のＹｅｓ）、同一分割数用のパルス幅２を最小パルス幅として使用し（ステップＳ２３）、判定する分割数Ｎが前フレームの分割数に一致していない場合には（ステップＳ２２のＮｏ）、異なる分割数用のパルス幅１（パルス幅１＞パルス幅２）を使用する（ステップＳ２４）。

このように第２の実施形態のデジタルテレビジョン１によれば、パルス幅１＞パルス幅２とすることで、前フレームと同じ分割数が選択されやすくなり（前フレームの分割数から分割数が緩和されにくくなり）、ヒステリシス制御が実現できるので、微小な調光値の変化によって分割数が変化することを抑制できるので、更にフリッカを抑えることが出来る。

なお、各実施形態において、複数のＰＷＭ信号を使用してＬＣＤパネル３のバックライト３ｂの輝度を領域ごとに制御するようにしたが、これに限るものではなく、ＬＣＤパネル３のバックライト３ｂ全体を１系統のＰＷＭ信号で制御するようにしても良い。このようにＬＣＤパネル３のバックライト３ｂ全体を１系統のＰＷＭ信号で制御する場合においても、本提案のＰＷＭの分割処理は有効である。

また、各実施形態では、分割数として取りえる値を特に制限していないが、１以上の連続した自然数とせず、取りえる自然数を離散的にしても良い。例えば、分割数を２のべき乗の値にすれば、割り算の演算量を減らすことが出来、より簡単な回路として実装可能である。

また、各実施形態においては、映像出力装置として立体視（３次元）表示用の映像信号に基づく映像表示を行なうことができるデジタルテレビジョン１を適用したが、これに限るものではなく、通常の平面視（２次元）表示用の映像信号に基づく映像表示のみを行なうデジタルテレビジョンを映像出力装置として適用するようにしても良い。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

１ 映像出力装置
３ａ 映像表示部
３ｂ、３ｃ バックライト部
４０１ 調光値生成部
４０３ 調光値補正部
４０５ 分割制御部

Claims (6)

1. バックライトの発光によりパネルに表示させる１つのフレームの書換期間を予め設定された分割数に従って複数の分割期間に分割し、当該フレームの前記書換期間において前記バックライトを発光させる期間の比率に従って、前記分割期間において前記バックライトを発光させる第１期間および前記バックライトを消光させる第２期間を求める制御部と、
   前記第１期間および前記第２期間に従って、前記バックライトを発光させる駆動部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１期間または前記第２期間が前記バックライトを発光可能かつ消光可能な予め設定された最小期間より短くなる場合には前記分割数を減じて、前記第１期間および前記第２期間を求めなおす、
   ことを特徴とする映像出力装置。
2. 前記制御部は、前記第１期間および前記第２期間を求めた前記フレームの前記分割数である第１分割数と、当該フレームの直前に表示されるフレームの前記分割数である第２分割数とが異なる場合、前記最小期間として第１最小期間を用い、前記第１分割数と前記第２分割数とが同一である場合、前記最小期間として前記第１最小期間より短い第２最小期間を用いる、
   ことを特徴とする請求項１記載の映像出力装置。
3. 前記制御部は、前記分割期間において前記第１期間ハイレベルとなりかつ前記第２期間ロウレベルとなるパルスを前記駆動部に出力し、前記バックライトから発光される光の輝度の立ち上がりが遅く立ち下がりが速い特性を前記バックライトが有している場合には、前記パルスのパルス幅を広げる方向に補正し、
   前記駆動部は、前記パルスに従って、前記バックライトを発光させる、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の映像出力装置。
4. 前記制御部は、前記バックライトから発光される光の輝度の立ち上がりが速く立ち下がりが遅い特性を有している場合には、前記パルスのパルス幅を縮める方向に補正する、
   ことを特徴とする請求項３記載の映像出力装置。
5. 映像出力装置におけるバックライト制御方法であって、
   バックライトの発光によりパネルにより表示させる１つのフレームの書換時間を予め設定された分割数に従って複数の分割期間に分割し、当該フレームの前記書換期間において前記バックライトを発光させる期間の比率に従って、前記分割期間において前記バックライトを発光させる第１期間および前記バックライトを消光させる第２期間を求める制御工程と、
   前記第１期間および前記第２期間に従って、前記バックライトを駆動させる駆動工程と、
   を含み、
   前記制御工程は、前記第１期間または前記第２期間が前記バックライトを発光可能かつ消光可能な予め設定された最小期間より短くなる場合には前記分割数を減じて、前記第１期間および前記第２期間を求めなおす、
   ことを特徴とするバックライト制御方法。
6. 前記制御工程は、前記第１期間および前記第２期間を求めた前記フレームの前記分割数である第１分割数と、当該フレームの直前に表示されるフレームの前記分割数である第２分割数とが異なる場合、前記最小期間として第１最小期間を用い、前記第１分割数と前記第２分割数とが同一である場合、前記最小期間として前記第１最小期間より短い第２最小期間を用いる、
   ことを特徴とする請求項５記載のバックライト制御方法。

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