(57)【要約】【課題】  ダイナミックレンジを拡大することができる表示装置の画像処理方法を提供する。【解決手段】  本発明に係わる表示装置の画像処理方法は、画像信号Ａを受信するステップ(S０１)と、画像信号Ａの最大輝度を判別するステップ(S０２)と、画像表示ユニットの最大輝度を画像信号Ａの最大輝度で割って、ゲイン値を得るステップ(S０３)と、画像信号Ａにゲイン値を掛けて、ゲイン画像信号Ａ’を得るステップ(S０４)と、ゲイン値に基づき、光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の1/ゲイン値になるように制御する制御信号を出力するステップ(S０５)と、ゲイン画像信号Ａ’と調整後の光源が画像表示ユニットに出力されることにより、画像を形成するステップ(S０６)と、を有する。【選択図】  図２
2006003891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を受信するステップと、
前記画像信号の最大輝度を判別するステップと、
画像表示ユニットの最大輝度を前記画像信号の前記最大輝度で割って、ゲイン値を得るステップと、
前記画像信号に前記ゲイン値を掛けて、ゲイン画像信号を得るステップと、
前記ゲイン値に基づき、光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の1/ゲイン値になるように制御する制御信号を出力するステップと、
前記ゲイン画像信号と調整後の前記光源が前記画像表示ユニットに出力されることにより、画像を形成するステップと、
を有する、ことを特徴とする表示装置の画像処理方法。
【請求項２】
前記画像信号は、階調で表示する画像信号、または強度で表示する画像信号である、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項３】
階調で表示する前記画像信号を強度で表示する前記画像信号に変換するステップ、または、強度で表示する前記画像信号を階調で表示する前記画像信号に変換するステップと、
をさらに有する、ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項４】
前記ゲイン画像信号は、階調で表示するゲイン画像信号、または強度で表示するゲイン画像信号である、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項５】
階調で表示する前記ゲイン画像信号を強度で表示する前記ゲイン画像信号に変換するステップ、または、強度で表示する前記ゲイン画像信号を階調で表示する前記ゲイン画像信号に変換するステップと、
をさらに有する、ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項６】
階調で表示する前記画像信号は、下記式(１)により強度で表示する前記画像信号に変換し、
ＡＩ＝ＩＯ×（ＡＧ）γ          式(１)
ＩＯは強度値を、ＡＧは階調画像信号を、ＡＩは強度画像信号を、γは任意数をそれぞれ示す、ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項７】
強度で表示する前記画像信号は、下記式(２)により階調で表示する前記画像信号に変換し、
ＡＧ＝（ＡＩ／ＩＯ）１／γ        式(２)
ＩＯは強度値を、ＡＧは階調画像信号を、ＡＩは強度画像信号を、γは任意数をそれぞれ示す、ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項８】
階調で表示する前記ゲイン画像信号は、下記式(３)により強度で表示する前記ゲイン画像信号に変換し、
ＡＩ’＝ＩＯ×（ＡＧ’）γ       式(３)
ＩＯは強度値を、ＡＧ’は階調ゲイン画像信号を、ＡＩ’は強度ゲイン画像信号を、γは任意数をそれぞれ示す、ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項９】
強度で表示する前記ゲイン画像信号は、下記式(４)により階調で表示する前記ゲイン画像信号に変換し、
ＡＧ’＝（ＡＩ’／ＩＯ）１／γ      式(４)
ＩＯは強度値を、ＡＧ’は階調ゲイン画像信号を、ＡＩ’は強度ゲイン画像信号を、γは任意数をそれぞれ示す、ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項１０】
前記画像表示ユニットは、前記ゲイン画像信号を受信するとともに、調整後の前記光源によって、入力した前記画像信号に実質的に等しい前記画像を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項１１】
前記光源は、発光ダイオード、ランプ、レーザー光、及び有機発光ダイオードのうちの何れか一つである、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の画像処理方法。
【請求項１２】
前記表示装置は、投影型表示装置である、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の画像処理方法に関し、特にダイナミックレンジを拡大することができる表示装置の画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディア時代とともに、表示装置の適用領域が拡大し、その形態も多樣化している。例えば、ブラウン管表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置、エレクトロルミネセンス表示装置や投影表示装置等がある。
【０００３】
投影システムでは、ＣＲＴ投影装置、液晶投影装置またはデジタル光学処理投影装置(ＤＬＰ)等に分けられ、そのうち、液晶投影装置とデジタル光学処理投影装置が比較的に高い輝度と画質を有するため、次世代の表示装置の代表となっている。
【０００４】
しかし、液晶投影装置とデジタル光学処理投影装置のダイナミックレンジが広くはない。例えば、液晶投影装置は、実際のダイナミックレンジが約３００~４００：１で、デジタル光学処理投影装置は、実際のダイナミックレンジが約５００~６００：１である。(ここで、比較的に広いダイナミックレンジとは、表示した画像が高いコントラスト比と豊かなカラーレベルを有することである)。表示装置のダイナミックレンジが広くないと、比較的に暗い画面(例えば、夜の画像)を表示する際に、ユーザが画像を明確に判別できず、使用する際に不便である。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献１には、光学調整器（optical modulator)に入射した光量を調整するための光量調整器(illumination-light amount modulating means)が設けられた投影表示システム３が開示されている。図１に示すように、光源３１から発した光線が、反射器３２の反射によって、平行光ビームを形成し、この平行光ビームが光統合器３３を通じて、偏光コンバータ(PS converter)３４に入ることにより、非偏光光ビームを直線偏光光ビーム(linearly-polarized light beam)に変換する。続いて、直線偏光光ビームは、回転する偏光板を有する光学装置３５に入る。その後、複数の反射層３６とプリズム３７により、光ビームを液晶パネル３８に入射させる。最後に、液晶パネル３８は、光ビームを制御することにより画像を形成する。偏光板は、モータ(図示せず)によって連動され、偏光板が持続的に回転するため、液晶パネル３８に入った光量に従って変更する。ここで、画像信号を入力することにより液晶パネル３８に射出する光量を決定し、この光量に基づき、偏光板の回転角度を計算して、この計算した角度までモータを駆動する。
【特許文献１】米国特許第６,６８３,６５７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記投影表示システムは、光量調整器を付加する必要があるため、装置全体の体積が大きくなり、重量も重くなり、電子装置の軽型化、薄型化、小型化のトレンドに違反する。また、偏光板は、モータによって角度を調整するため、このような機械調整では、その精度にも制限がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ダイナミックレンジを拡大することができる表示装置の画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置の画像処理方法は、画像信号を受信するステップと、前記画像信号の最大輝度を判別するステップと、画像表示ユニットの最大輝度を前記画像信号の前記最大輝度で割って、ゲイン値を得るステップと、前記画像信号に前記ゲイン値を掛けて、ゲイン画像信号を得るステップと、前記ゲイン値に基づき、光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の1/ Ｇ（ゲイン値＝Ｇ）になるように制御する制御信号を出力するステップと、前記ゲイン画像信号と調整後の前記光源が前記画像表示ユニットに出力されることにより、画像を形成するステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上述したように、本発明に係る表示装置の画像処理方法は、外部から信号を入力することによりゲイン値を求めてから、入力した信号にゲイン値を掛けるとともに、光源の輝度を元の輝度の1/ゲイン値に調整することにより、表示装置のダイナミックレンジを拡大する。従来技術と比べて、本発明は、偏光コンバータ、偏光板やモータ等のデバイスを付加する必要がないため、余計なデバイスのコストを低減できるのみならず、装置の体積と重さも変更する必要がない。また、本発明は、電子方式によりダイナミックレンジを拡大するため、その精度も従来技術の機械方式より高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態における表示装置の画像処理方法について説明する。
【００１１】
図２に示すように、本発明の好適な実施の形態における表示装置の画像処理方法は、画像信号Ａを受信するステップ(S０１)と、画像信号Ａの最大輝度を判別するステップ(S０２)と、画像表示ユニットの最大輝度を画像信号Ａの最大輝度で割って、ゲイン値を得るステップ(S０３)と、画像信号Ａにゲイン値を掛けて、ゲイン画像信号Ａ’を得るステップ(S０４)と、ゲイン値に基づき、光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の1/ゲイン値になるように制御する制御信号を出力するステップ(S０５)と、ゲイン画像信号Ａ’と調整後の光源が画像表示ユニットに出力されることにより、画像を形成するステップ(S０６)と、を有する。
【００１２】
ステップS０１では、画像信号Ａを受信する。ここで、画像信号Ａは、階調で表示してもよく強度で表示してもよい。
【００１３】
続いて、ステップS０２では、画像信号Ａの最大輝度を判別する。ここで、画像信号Ａの最大輝度は、階調で表示するが、もちろん、強度で表示することもできる。画像信号Ａは、画像源(図示せず)から提供される。ここで、画像源は、例えば、コンピューターの入力端、NTSCの入力端、LVDSの入力端、TMDSの入力端やD-３２端等である。なお、本実施例の画像源は、デジタル画像源でもよく、アナログ画像源でもよい。ただし、画像源がアナログ画像源である場合、画像源が出力した画像信号Ａは、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ/デジタルコンバータを経由する。また、ステップS０２では、画像ゲインモジュールまたはゲイン画像処理モジュールによって画像信号Ａの最大輝度を判別することができる。
【００１４】
図３に示すように、ステップS０３では、画像表示ユニットの最大輝度を画像信号Ａの最大輝度で割って、ゲイン値を得る。ここで、画像表示ユニットの最大輝度は、階調で表示するが、もちろん、強度で表示することもできる。ステップS０３では、画像ゲインモジュールまたはゲイン画像処理モジュールによって画像表示ユニットの最大輝度を画像信号Ａの最大輝度で割って、ゲイン値を得ることができる。
【００１５】
ステップS０４では、画像信号Ａにゲイン値を掛けて、ゲイン画像信号Ａ’を得る。ここで、画像処理モジュールまたはゲイン画像処理モジュールによって画像信号Ａにゲイン値を掛けて、ゲイン画像信号Ａ’を得ることができる。
【００１６】
ステップS０５では、ゲイン値に基づき、光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の1/ゲイン値(1/Ｇ)になるように制御する制御信号を出力する。ここで、調整モジュールによって、ゲイン値に基づき、光源が発した光線の輝度を元の光線の輝度の1/ゲイン値になるように制御する制御信号を出力することができる。
【００１７】
なお、光源は、画像を表示するための光線を発する。ここで、光源は、デジタル制御光源またはアナログ制御光源である。具体的には、光源は、例えば、発光ダイオード(LED)、ランプ、レーザー光(例えば、半導体レーザー)、有機発光ダイオード、超高圧水銀ランプ(ultrahigh-press mercury lamp)、金属ハロゲン化合物ランプ(metal halide lamp)、キセノンランプ(xenon lamp)やハロゲンランプ(halogen lamp)である。
【００１８】
また、調整モジュールは、光源と画像ゲインモジュールにそれぞれ電気的に接続されことができる。調整モジュールは、、ゲイン値Ｇに基づき、光源が発した光線の輝度B’を元の光線の輝度Bの1/ゲイン値(１/Ｇ)になるように制御する制御信号を発生する(即ち、B’=B/Ｇ)。例えば、元の光線の輝度がB０である場合、調整した後の光線の輝度は、B０/Ｇになる。なお、調整モジュールは、デジタル調整モジュールでもよく、アナログ調整モジュールでもよい。
【００１９】
また、調整モジュールは、光源のオン/オフの時間を制御することにより、光源が発する光線の輝度B’を元の光線の輝度Bの1/ゲイン値(１/Ｇ)になることもできる。
【００２０】
ステップS０６では、ゲイン画像信号Ａ’と調整後の光源が画像表示ユニットに出力されることにより、画像を形成する。言い換えれば、画像表示ユニットは、ゲイン画像信号Ａ’ を受信するとともに、調整後の光源によって、入力した画像信号に実質的に等しい画像を形成する。
【００２１】
図２に示すように、本実施例における表示装置の画像処理方法は、階調で表示する画像信号Ａを強度で表示する画像信号Ａに変換するステップ(S０７)と、をさらに備える。
【００２２】
画像信号Ａは、強度または階調で表示できるため、以下、強度で表示する画像信号は、強度画像信号ＡIと称し、階調で表示する画像信号は、階調画像信号ＡGと称する。ステップS０７では、階調で表示する画像信号Ａは、下記式(１)により強度で表示する画像信号Ａに変換する。
ＡＩ= ＩＯ×（ＡＧ）γ    式(１)
ここで、Ｉ０は強度値を、ＡGは階調画像信号を、ＡIは強度画像信号を、γは任意数(ＣＲＴを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００２３】
画像信号Ａが階調画像信号ＡＧである場合、ゲイン値Ｇを掛けると、ゲイン画像信号Ａ’は、階調で表示するゲイン画像信号、即ち、階調ゲイン画像信号ＡＧ’である。一方、画像信号Ａが強度画像信号ＡIである場合、ゲイン値Ｇを掛けると、ゲイン画像信号Ａ’は、強度で表示するゲイン画像信号、即ち、強度ゲイン画像信号ＡＩ’である。
【００２４】
図２に示すように、本実施例における表示装置の画像処理方法は、強度で表示するゲイン画像信号Ａ’を階調で表示するゲイン画像信号Ａ’に変換するステップ(S０８)と、をさらに備える。
【００２５】
ここで、強度で表示するゲイン画像信号Ａ’は、下記式(４)により階調で表示するゲイン画像信号Ａ’に変換する。
ＡＧ’＝（ＡＩ’／ＩＯ）１／γ         式(４)
ここで、Ｉ０は強度値を、ＡG’は階調ゲイン画像信号を、ＡI’は強度ゲイン画像信号を、γは任意数(CRTを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００２６】
さらに、本実施例における表示装置の画像処理方法は、強度で表示する画像信号を階調で表示する画像信号に変換するステップと、をさらに備える。そのうち、強度で表示する画像信号は、下記式(２)により階調で表示する画像信号に変換する。
ＡＧ＝（ＡＩ／ＩＯ ）１／γ          式(２)
ここで、ＩＯは強度値を、ＡＧは階調画像信号を、ＡＩは強度画像信号を、γは任意数(ＣＲＴを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００２７】
さらに、本実施例における表示装置の画像処理方法は、階調で表示するゲイン画像信号を強度で表示するゲイン画像信号に変換するステップをさらに備える。そのうち、階調で表示するゲイン画像信号は、下記式(３)により強度で表示するゲイン画像信号に変換する。
ＡＩ’＝ＩＯ×（ＡＧ’）γ          式(３)
ここで、ＩＯは強度値を、ＡＧ’は階調ゲイン画像信号を、ＡＩ’は強度ゲイン画像信号を、γは任意数(CRTを例とする場合、γは２.２)をそれぞれ示す。
【００２８】
ステップＳ０７、ステップＳ０８では、階調処理モジュール、画像ゲインモジュールまたはゲイン画像処理モジュールによって変換を行う。
以下、好適な実施例の具体例について説明する。
【００２９】
図４に示すように、表示装置１は、光源１１と、画像ゲインモジュール１２と、調整モジュール１３と、画像処理モジュール１４と、画像表示ユニット１５と、を備える。画像ゲインモジュール１２は、画像信号Ａを受信し、ゲイン値Ｇ(Ｇain value) を発生する。調整モジュール１３は、光源１１と画像ゲインモジュール１２にそれぞれ電気的に接続され、ゲイン値Ｇに基づき、光源１１が発した光線の輝度B’を元の光線の輝度Ｂの1/ゲイン値(１/Ｇ)になるように制御する制御信号Cを発生する。画像処理モジュール１４は、画像ゲインモジュール１２に電気的に接続され、ゲイン値Ｇと画像信号Ａに基づき、ゲイン画像信号Ａ’を発生する。画像表示ユニット１５は、画像処理モジュール１４に電気的に接続され、ゲイン画像信号Ａ’ を受信するとともに、調整後の光源によって画像を形成する。
【００３０】
図５を参照して、本実施例のゲイン値とゲイン画像信号Ａ’を求める方法について具体的に説明する。まず、階調画像信号ＡＧを強度画像信号ＡIに変換する。次に、画像ゲインモジュール１２は、強度画像信号ＡIの最大強度、即ち０.０２９０ＩＯを判別する。続いて、画像表示ユニット１５の最大強度(即ちＩＯ)を強度画像信号ＡＩの最大強度(０.０２９０ＩＯ)で割って、ゲイン値Ｇ(=３４.４９)を得る。その後、画像処理モジュール１４は、ゲイン値Ｇ(=３４.４９)と強度画像信号ＡＩに基づき強度ゲイン画像信号ＡＩ’を発生する。最後に、強度ゲイン画像信号ＡI’を階調ゲイン画像信号ＡＧ’に変換する。 
【００３１】
ここで、表示装置１は、例えばデジタル光学処理投影装置(Digital Light Processing、DLP)、透過式液晶投影装置、反射式液晶投影装置や液晶表示装置であるが、これらの装置に制限されていない。
【００３２】
表示装置１が投影型表示装置である場合、画像表示ユニット１５は、表示幕を有する。図７に示すように、表示装置１がデジタル光学処理投影装置である場合、画像表示ユニット１５は、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micro-mirror Device)をさらに有する。また、表示装置１が透過式液晶投影装置である場合、画像表示ユニット１５は、液晶光バルブをさらに有する。また、表示装置１が反射式液晶投影装置である場合、画像表示ユニット１５は、液晶反射板をさらに有する。図８に示すように、表示装置１は液晶表示装置であってもよく、この場合、画像表示ユニット１５は、液晶パネルである。
【００３３】
また、図７に示すように、本実施例における表示装置１は、光源１１が発した光線を焦点合わせするための焦点合わせユニット１７をさらに含む。
【００３４】
また、図７に示すように、表示装置１は、光源１１が発した光線を均一化ための導光ユニット１８をさらに含む。導光ユニット１８は、光線の経路に位置する。導光ユニット１８は、色分解ユニット(カラーホイール、color wheel)１９の両側に位置する。
【００３５】
また、図９に示すように、画像ゲインモジュール１２と画像処理モジュール１４の代わりに、ゲイン画像処理モジュール２を利用することもできる。ゲイン画像処理モジュール２は、外部から入力された画像信号Ａによりゲイン値Ｇを発生し、ゲイン値Ｇと画像信号Ａに基づき、ゲイン画像信号Ａ’ を発生する。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の投影表示システムを示す図である。
【図２】本発明の好適な実施例における表示装置の画像処理方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の好適な実施例における画像信号Ａと画像信号Ａ’との演算例を示す図である。
【図４】本発明の具体的な実施例における表示装置のシステムを示す図である。
【図５】本発明の具体的な実施例における画像信号ＡGと画像信号ＡG’との演算例を示す図である。
【図６】本発明の具体的な実施例における表示装置の他のシステムを示す図である。
【図７】本発明の具体的な実施例におけるデジタル光学処理投影装置を示す図である。
【図８】本発明の具体的な実施例における液晶表示装置の分解状態を示す図である。
【図９】本発明の具体的な実施例における表示装置のさらに他のシステムを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 表示装置
１１ 光源
１２ 画像ゲインモジュール
１３ 調整モジュール
１４ 画像処理モジュール
１５ 画像表示ユニット
１６ 階調処理モジュール
１７ 焦点合わせユニット
１８ 導光ユニット
１９ 色分解ユニット
２ ゲイン画像処理モジュール
３ 投影表示システム
３１ 光源
３２ 反射器
３３ 光統合器
３４ 偏光コンバータ
３５ 光学装置
３６ 反射層
３７ プリズム
３８ 液晶パネル
Ａ、ＡG、ＡI      画像信号
Ａ’、ＡG’、ＡI’  ゲイン画像信号
Ｂ、Ｂ’ 光線輝度
Ｃ 制御信号
Ｇ ゲイン値
【図１】
2006003891.tif 000003
【図２】
2006003891.tif 000004
【図３】
2006003891.tif 000005
【図４】
2006003891.tif 000006
【図５】
2006003891.tif 000007
【図６】
2006003891.tif 000008
【図７】
2006003891.tif 000009
【図８】
2006003891.tif 000010
【図９】
2006003891.tif 000011