JP6482298B2 - 液晶表示装置およびそれを用いるプログラム - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

特許文献１は、ディスクリネーションと呼ばれる液晶配向不良現象を低減するために、隣接する画素の白黒間の階調レベル（階調値）差に相当する電位差を小さくする画像処理方法を開示している。

また、特許文献２は、画像のエッジがなまる画質劣化を低減しつつ、ディスクリネーションを低減する液晶表示装置およびプログラムを開示している。

米国特許第６７２７８７２号明細書 特開２０１２−２０３０５２号公報

特許文献１及び特許文献２の方法を使用すれば、ディスクリネーションを抑えることが可能である。しかし、特許文献１の方法では、入力画像信号のエッジがなまってしまうため、文字や図形を中心とした鮮鋭さが求められる映像には不向きである。一方で、特許文献２の方法では、明るさやコントラスト比が低下してしまうため、より良い明るさやコントラスト比が求められる映像には不向きである。

本発明は、多様な入力画像信号に対して、品位を低下させることなくディスクリネーションを低減することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、外部から入力される入力画像信号に基づいて画像を表示する液晶表示装置であって、液晶表示素子と、前記入力画像信号に対して、前記液晶表示素子におけるディスクリネーションを低減させる処理を行うことによって出力画像信号を出力する処理手段と、前記出力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動手段と、を有し、前記処理手段は、前記入力画像信号に含まれる所定の周波数成分の量が所定の閾値以上の場合、前記処理として、前記入力画像信号に対して前記入力画像信号の信号レベルの上限及び下限、若しくは何れか一方を制限する処理を行うことにより前記出力画像信号を出力し、前記入力画像信号に含まれる所定の周波数成分の量が前記所定の閾値未満の場合、前記処理として、前記入力画像信号に対して平滑化処理を行うことにより前記出力画像信号を出力することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての液晶表示装置は、外部から入力される入力画像信号に基づいて画像を表示する液晶表示装置であって、液晶表示素子と、前記入力画像信号に対して、前記液晶表示素子におけるディスクリネーションを低減させる処理を行うことによって出力画像信号を出力する処理手段と、前記出力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動手段と、を有し、前記処理手段は、前記入力画像信号の周波数成分の分布を示す周波数ヒストグラム情報を生成し、該周波数ヒストグラム情報に基づいて前記入力画像信号に含まれる周波数成分に応じて前記入力画像信号のＣＧ度を示す度数を決定し、前記入力画像信号に対して信号レベルの上限及び下限、若しくは何れか一方を制限した処理を行った第１の出力画像信号と、前記入力画像信号に対して平滑化処理を行った第２の出力画像信号と、を前記度数が高いほど前記第１の出力画像信号の重みを大きくした重み付けで合成し、前記出力画像信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、多様な入力画像信号に対して、品位を低下させることなくディスクリネーションを低減することが可能な液晶表示装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態における補正部４０の詳細を示すブロック図 本発明の第１の実施形態における処理のフローチャート レベル制限部４２が行う補正処理の階調値の補正特性の説明図 平滑化部４３が行う補正処理の平滑化フィルタの説明図 本発明の第２の実施形態における補正部４０の詳細を示すブロック図 本発明の第２の実施形態における処理のフローチャート

以下、図１を参照して、本発明の実施形態の液晶表示素子を使用して入力画像信号を表示する液晶プロジェクタ１００について説明する。

映像処理部１０には、コンポジット端子やＨＤＭＩ（登録商標）端子等の映像信号を入力するための端子と、それらの端子を通じて入力された映像信号を受信するためのレシーバＩＣ等が設けられている。映像処理部１０は、入力画像信号にブライトネス補正やコントラスト補正、ガンマ変換、色変換、解像度変換、鮮鋭処理、ＩＰ変換、幾何変換、オーバードライブ等の画像処理を施して画像信号を生成する。

特徴量生成部２０は、映像処理部１０に接続され、映像処理部１０から出力された画像信号の画像の画面について、ディスクリネーションの発生状態の予測に関する情報を数値化し、特徴量として生成する。ここで生成される特徴量は、輝度値の出現頻度を表す輝度ヒストグラム情報と、映像信号の周波数成分の分布を表す周波数ヒストグラム情報であり、本実施例では、所定のレンジ毎の頻度の一次元配列の形式で表現される。ここで、輝度ヒストグラム情報は、画像の全画素の画素値を参照し、各画素の階調値に基づいて、所定の階調範囲毎の出現頻度をカウントして生成される。また、周波数ヒストグラム情報は、フレーム画像毎に空間周波数を測定し、所定の周波数範囲毎の出現頻度をカウントして生成される。

ＣＰＵ部３０は、映像処理部１０と特徴量生成部２０、補正部４０に接続されている。ＣＰＵ部３０は、特徴量生成部２０から特徴量を読み出し、特徴量に応じて補正部４０に補正量（補正パラメータ）を設定したり、液晶プロジェクタ１００の各部の電源や状態の制御を行ったりするマイクロコンピュータ（処理部）である。また、ＣＰＵ部３０は、映像処理部１０で行う映像処理や後述する補正部４０の補正方法の選択の制御も行い、各映像処理や補正処理のＯＮ／ＯＦＦ状態や効果の制御や、状態の取得を行うことも可能である。

補正部４０は、映像処理部１１とＣＰＵ部３０に接続されている。補正部４０は、ディスクリネーションを低減するための画像信号の補正を行う。液晶駆動部５０は、補正部４０に接続され、補正部４０により補正された画像信号を液晶駆動信号に変換し、光学系６０の液晶表示素子６６を駆動する。

光学系６０は、ランプ６２、照明光学系６４、液晶表示素子６６、投射光学系６８を有する。ランプ６２から出た光は、照明光学系６４を通り、液晶表示素子６６で変調された後で投射光学系（投射レンズ）６８を通して投射画像としてスクリーンに投射される。液晶表示素子６６は、液晶駆動部５０に接続され、液晶駆動部５０からの液晶駆動信号に基づいて入射光束を変調する。

ＣＰＵ部３０は、画面の全体に対して共通したディスクリネーションの補正量を後述する計算に基づいて求め、補正部４０に設定する。

［実施例１］
図２は本実施例における補正部４０の詳細を示すブロック図である。補正部４０は、制御部４１及びレベル制限部４２、平滑化部４３からなり、制御部４１は、ＣＰＵ部３０から送られてくる制御信号に基づいて映像信号の経路の制御を行う。この映像信号の経路制御により、映像信号には、レベル制限部４２が平滑化部４３の何れか一方による補正処理が適用される。

ここで、レベル制限部４２は、図４に示す入出力特性を持つ回路である。黒側のオフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｂと白側のオフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｗは外部から独立して設定可能な構成となっており、補正部４０は液晶表示素子６６の駆動電圧のダイナミックレンジを縮小する。図３の横軸は入力画像の階調値であり、縦軸は出力画像の階調値である。なお、オフセット量ｏｆｆｓｅｔ＿ｂ、ｏｆｆｓｅｔ＿ｗは補正量と同義である。例えば、ダイナミックレンジを縮小（小さく）するとは、液晶を駆動する駆動電圧の最大値を小さくする、あるいは、最小値を大きくする、あるいはその両者を含む。同様に、駆動電圧のダイナミックレンジを小さくすることは、入力画像信号の階調値のダイナミックレンジを小さくすると言い換えてもよい。本実施例では、ｏｆｆｓｅｔ＿ｂとｏｆｆｓｅｔ＿ｗは、ＣＰＵ部３０から設定された補正量に従い決定される。

一方、平滑化部４３は、図５に示す二次元のフィルタに基づいて平滑化を行う回路である。平滑化部４３に入力された映像信号は、図５のフィルタを経由した画素と、入力された画素と、を、ＣＰＵ部３０から設定された補正量に従った重み付けで加算することで補正を行う。

図３に、本実施例のＣＰＵ部３０によって制御される、補正部４０によるディスクリネーション補正の動作を説明するためのフローチャートを示している。この処理は、ＣＰＵ部３０がコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行する。によって実行可能なプログラムとして具現化される。図２に示すフローは、一定時間（例えば１ミリ秒）毎に開始されるものとする。

処理が開始されると、ステップＳ１０において、ＣＰＵ部３０は、プロジェクタに入力され現在表示している映像信号のＶ同期信号が入力されたか否かを判定する。
Ｖ同期信号が入力された場合はステップＳ２０に進み、それ以外の場合は本フローを終了する。

ステップＳ２０において、ＣＰＵ部３０は、特徴量生成部２０から、輝度値の出現頻度を表す輝度ヒストグラム情報と、周波数ヒストグラム情報を取得する。

ステップＳ３０において、ＣＰＵ部３０は、特徴量生成部２０から取得した周波数ヒストグラムに基づいて映像信号がＣＧか自然画か判定する。判定は、あらかじめ定めた周波数帯の成分が閾値を超えた量含まれるか否かで行われる。ＣＧと判定された場合、ステップＳ４０に進み、それ以外の自然画として判定された場合はステップＳ５０に進む。

ステップＳ４０において、ＣＰＵ部３０は、制御部４１に対して、補正部４０による補正処理としてレベル制限部４２の補正処理が行われるよう経路制御を行うための制御信号を送信する。同様に、ステップＳ５０において、ＣＰＵ部３０は、制御部４１に対して、補正部４０による補正処理として平滑化部４３の補正処理が行われるよう経路制御を行うための制御信号を送信する。

ステップＳ６０において、ＣＰＵ部３０は、特徴量として得られた輝度ヒストグラム情報に基づいて、補正部４０に対する補正量を求め、設定する。なお、補正量は、レベル制限部４２と平滑化部４３それぞれに設定される。
そして、補正部４０に対する補正量の設定を終えた後、本フローを終了する。

ここで、上記式数１において、ｌＨｉｓｔは輝度ヒストグラムを、ｐａｒａｍが補正部４０に設定する補正量を表しており、ｎ、ｍ、ｋ、ｌ、Ｃはそれぞれ予め定められた定数である。

従来は、補正部４０では単一の補正方法を用いて補正を行っていたため、入力画像信号に対して得手不得手があり、望ましい補正が行われない場合があるという問題が発生していた。

一方、本実施例では、映像信号の種別に応じてディスクリネーションの補正方法が選択的に適用されるため、入力画像信号に対する得手不得手はなく、常に望ましい補正を行うことが可能となる。例えば、ワープロや表計算ソフトの画面のように、鮮鋭さが大きな影響を与えるような入力画像信号に対しては、レベル制限による補正を行い、写真のように明るさや印象を重視するような入力画像信号に対しては、平滑化による補正を行うことができる。

［実施例２］
実施例２に適用される装置構成は、補正部４０の詳細構成と、ＣＰＵ部３０による補正部４０に対する制御処理が相違するが、それ以外は共通である。

図６は本実施例における補正部４０の詳細を示すブロック図である。補正部４０は、制御部４１及びレベル制限部４２、平滑化部４３、合成部４４からなる。ここで、レベル制限部４２と平滑化部４３は実施例１と共通の回路である。本実施例における補正部４０では、映像信号はレベル制限部４２と平滑化部４３の両方に送られ、それぞれで補正処理が行われる。合成部４４は、制御部４１によって制御され、レベル制限部４２及び平滑化部４３から出力された映像信号に対して重み付けを行い合成した映像信号を生成し、出力する。制御部４１は、ＣＰＵ部３０から送られてくる制御信号に基づいて合成部４４に、重み付けのための係数を設定する。

図７に、本実施例のＣＰＵ部３０によって制御される、補正部４０によるディスクリネーション補正の動作を説明するためのフローチャートを示している。この処理は、ＣＰＵ部３０がコンピュータプログラム（制御プログラム）に従って実行する。によって実行可能なプログラムとして具現化される。図２に示すフローは、一定時間（例えば１ミリ秒）毎に開始されるものとする。

なお、ステップＳ１１０とステップＳ１２０は、実施例１のステップＳ１０とステップＳ２０とそれぞれ同じ処理が行われるため、ここでは省略する。

ステップＳ１３０において、ＣＰＵ部３０は、特徴量生成部２０から取得した周波数ヒストグラムに基づいて映像信号のＣＧらしさを判定する。判定結果は、あらかじめ定められた周波数帯の成分の量に基づき度数として求められる。

ステップＳ１４０において、ＣＰＵ部３０は、特徴量として得られた輝度ヒストグラム情報に基づいて、補正部４０に対する補正量を求め、設定する。

ステップＳ１５０では、実施例１のステップＳ６０と同じ処理が行われ、補正部４０に対する補正量の設定を終えた後、本フローを終了する。

本実施例では、映像信号の種別に応じてディスクリネーションの補正方法が段階的に変更されるため、実施例１と同様の効果が得られる。さらに、異なる種別の絵が同時に表示されている場合等に、中間的な補正方法が選択されるため、より望ましい補正を行うことが可能となる。例えば、ワープロや表計算ソフトの画面に加えて、写真が表示されているケースには、レベル制限による補正と平滑化による補正の間を取った補正を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
上記実施形態では、補正部４０で行われる補正処理がレベル制限部４２と平滑化部４３の２種類の場合の例について説明した。しかし、補正部４０で行われる補正処理は２種類より多い構成としても良い。

また、上記実施形態では、特徴量生成部２０で生成される特徴量として、画像全体に対する輝度ヒストグラムと周波数ヒストグラムを利用する場合の例について説明した。
しかし、特徴量生成部２０で生成される特徴量はこれ以外でも良く、画像の小領域毎の特徴量が取得できるようにしても良い。

また、上記実施形態では、ステップＳ５０で特徴量として輝度ヒストグラムの情報に基づいてレベル補正の補正量を求める場合の例について説明した。
しかし、レベル補正の補正量を求めるために、輝度ヒストグラム以外の特徴量の情報を用いても良い。また、補正量に不感帯を設け、補正量がある程度以下の場合はレベル補正を行わないような構成としても良い。

また、上記実施形態では、ＣＰＵ部３０によるレベル補正の設定変更のタイミングが、一定時間毎に開始されるフローの処理タイミングである場合について説明した。しかし、レベル補正の補正量の設定変更のタイミングはこれ以外でも良く、ソフトウェアの割り込み処理等を用いて、映像処理部１０にＶ同期信号が入力されたタイミングで実施するようにしても良い。

また、上記実施形態では、周波数ヒストグラムを用いてＣＧと自然画の判定や、ＣＧらしさの判定を行う場合について説明した。

しかし判定方法はこれ以外でも良く、パターンマッチングや適応制御を用いても良いし、動き情報を参照しても良い。また、判定種別はＣＧや自然画以外でも良く、より細分化して人物写真、風景写真、プレゼンテーション画面、動画再生画面、等としたり、連続値によるクラス表現としたりしても良い。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０ 映像処理部、２０ 特徴量生成部、３０ ＣＰＵ部、４０ 補正部、
４１ 制御部、４２ レベル制限部、４３ 平滑化部、４４ 合成部、
５０ 液晶駆動部、６０ 光学系、６２ ランプ、６４ 照明光学系、
６６ 液晶表示素子、６８ 投射光学系、１００ 液晶プロジェクタ

Claims (3)

1. 外部から入力される入力画像信号に基づいて画像を表示する液晶表示装置であって、
   液晶表示素子と、
   前記入力画像信号に対して、前記液晶表示素子におけるディスクリネーションを低減させる処理を行うことによって出力画像信号を出力する処理手段と、
   前記出力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動手段と、を有し、
   前記処理手段は、前記入力画像信号に含まれる所定の周波数成分の量が所定の閾値以上の場合、前記処理として、前記入力画像信号に対して前記入力画像信号の信号レベルの上限及び下限、若しくは何れか一方を制限する処理を行うことにより前記出力画像信号を出力し、
   前記入力画像信号に含まれる所定の周波数成分の量が前記所定の閾値未満の場合、前記処理として、前記入力画像信号に対して平滑化処理を行うことにより前記出力画像信号を出力することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記処理手段は、前記入力画像信号の周波数成分の分布を表す周波数ヒストグラム情報を生成し、前記周波数ヒストグラム情報から前記入力画像信号に含まれる前記所定の周波数成分の量が前記所定の閾値以上か否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 外部から入力される入力画像信号に基づいて画像を表示する液晶表示装置であって、
   液晶表示素子と、
   前記入力画像信号に対して、前記液晶表示素子におけるディスクリネーションを低減させる処理を行うことによって出力画像信号を出力する処理手段と、
   前記出力画像信号に基づいて前記液晶表示素子を駆動する液晶駆動手段と、を有し、
   前記処理手段は、前記入力画像信号の周波数成分の分布を示す周波数ヒストグラム情報を生成し、該周波数ヒストグラム情報に基づいて前記入力画像信号に含まれる周波数成分に応じて前記入力画像信号のＣＧ度を示す度数を決定し、
   前記入力画像信号に対して信号レベルの上限及び下限、若しくは何れか一方を制限した処理を行った第１の出力画像信号と、前記入力画像信号に対して平滑化処理を行った第２の出力画像信号と、を前記度数が高いほど前記第１の出力画像信号の重みを大きくした重み付けで合成し、前記出力画像信号を出力することを特徴とする液晶表示装置。