(57)【要約】【課題】非自発光表示素子を用いた表示装置用の光源の光量の急激な変動の防止を図った光源制御装置および光源制御方法を提供する。【解決手段】光源制御装置が、画像データが表わす画像の輝度に基づき、光源の制御量を連続的に算出する制御量算出部と、前記算出される制御量の時間変動を制限する制限部と、前記制限される制御量に基づいて、前記光源の輝度を制御する制御部と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データが表わす画像の輝度に基づき、光源の光量の制御量を連続的に算出する制御量算出部と、
前記算出される制御量の時間変動を制限する制限部と、
前記制限される制御量に基づいて、前記光源の光量を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光源制御装置。
【請求項２】
前記画像データが、前記画像を構成する画素に対応する画素データを含み、
前記制御量算出部が、所定の輝度より低輝度の画素の割合に基づき、前記制御量を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
【請求項３】
前記画像データが、前記画像を構成する画素に対応する画素データを含み、
前記制御量算出部が、所定の輝度より高輝度の画素の割合に基づき、前記制御量を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
【請求項４】
前記制御量算出部が、前記画像の平均輝度に基づき、前記制御量を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
【請求項５】
前記制限部が、
制御量を保持する保持部と、
前記保持される制御量と、前記算出される制御量との差分を算出する差分算出部と、
前記算出される差分が所定の範囲を越えているか否かを判断する判断部と、
前記判断結果に基づき、前記算出される制御量を調節する調節部と、
前記保持される制御量を前記調節される制御量に書き換える書換部と、を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
【請求項６】
前記画像を表示する表示手段をさらに具備する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光源制御装置。  
【請求項７】
画像データが表わす画像の輝度に基づき、光源の光量の制御量を連続的に算出するステップと、
前記算出される制御量の時間変動を制限するステップと、
前記制限される制御量に基づいて、前記光源の光量を制御するステップと、
を具備することを特徴とする光源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非自発光表示素子を用いた表示装置用の光源を制御する光源制御装置および光源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非自発光の表示素子（例えば、液晶表示素子やデジタル・マイクロミラー・デバイス）と、光源（例えば、バックライト）とを組み合わせることで、発光型の表示装置を構成できる。このとき、表示素子を駆動する画像信号に基づいて、光源の光量を制御する場合がある。表示する画像に応じて光源の光量を制御することで、表示装置のダイナミックレンジを拡大することができる。なお、入力信号の平均輝度とガンマ補正値を考慮に入れたバックライト調光制御とリミッタとを備えた輝度調節装置に関する技術が公開されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１０８３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１には、バックライトの光量の急激な変動を防止することは開示されていない。画像信号によりバックライトの光量を制御する場合、画像信号で表される画像が急激に変化して、バックライトの光量が急激に変動する可能性がある。このような光量の急激な変動は、画像を鑑賞する際の障害となる。
上記に鑑み、本発明は、非自発光表示素子用の光源の光量の急激な変動の防止を図った光源制御装置および光源制御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】
【０００４】
本発明の一態様に係る光源制御装置は、画像データが表わす画像の輝度に基づき、光源の制御量を連続的に算出する制御量算出部と、前記算出される制御量の時間変動を制限する制限部と、前記制限される制御量に基づいて、前記光源の輝度を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【０００５】
本発明の一態様に係る光源制御方法は、画像データが表わす画像の輝度に基づき、光源の制御量を連続的に算出するステップと、前記算出される制御量の時間変動を制限するステップと、前記制限される制御量に基づいて、前記光源の輝度を制御するステップと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、非自発光表示素子用の光源の光量の急激な変動の防止を図った光源制御装置および光源制御方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示システム１００を表すブロック図である。
【０００８】
表示システム１００は、画像信号（映像信号ともいう）に基いて画像を表示するシステムであり、表示装置１１０、信号変換回路１２０、ヒストグラム検出部１３０、制御量算出部１４０、時間変動制限部１５０、バックライト制御回路１６０を有する。
【０００９】
表示装置１１０は、表示素子１１１、バックライト１１２を有し、全体として、発光型の表示装置として機能する。表示素子１１１は、非自発光型の表示素子、例えば、液晶表示素子である。表示素子１１１の表示画面上には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素の光の透過量を制御することで、画像が表示される。なお、表示素子１１１が、異なる表示色（例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））の画素を含む場合、隣接する表示色（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の画素の組み合わせを１画素と定義しても差し支えない。バックライト１１２は、表示素子１１１を背後から照らす光源である。
【００１０】
信号変換回路１２０は、入力した画像信号を表示素子１１１の駆動用信号に変換する回路である。画像信号には、表示素子１１１の表示画面に対応する画像データが時系列的に含まれる。画像データには、表示素子１１１の画素に対応する画素データが含まれる。表示素子１１１の制御に用いる画像データを時系列的に切替えることで、表示素子１１１に表示される画像を切替えることができる（動画の表示）。
【００１１】
ヒストグラム検出部１３０は、画像信号からヒストグラム（表示素子１１１の表示画面上での輝度の分布）、特に、暗部ヒストグラム量を検出する。画像信号が時系列的に１画面の画像データを含むことから、検出される暗部ヒストグラム量が順次出力される。
【００１２】
図２は、ヒストグラムの一例を表すグラフである。
このグラフの横軸、縦軸はそれぞれ、階調Ｇおよび画素の個数Ｎを表す。階調は、表示素子１１１の表示画面を構成する各画素の輝度を意味する。ここでは、０〜２５５の８ビットで階調を表している。画素の個数は、その階調に対応する画素の個数を意味する。
【００１３】
暗部ヒストグラム量Ａは、次の式（１）に示すように、所定の基準階調Ｇ０（例えば、５０）以下の階調の画素の割合を意味する。なお、この割合に対応する量、例えば、個数Ｎ１そのものを暗部ヒストグラム量Ａと定義しても差し支えない。個数Ｎ１そのものを用いても後述の制御量Ｖを算出できる。
Ａ＝Ｎ１／Ｎ０                  ……式（１）
Ｎ０：  画素の全個数
Ｎ１：  基準階調以下の画素の個数
【００１４】
暗部ヒストグラム量Ａは、表示画面での画像の暗さの程度を表わす指標として用いられる。画像の暗さ（明るさ）の程度に応じてバックライト１１２の光量を制御することで、暗い画像のコントラスト感をより増大できる。
【００１５】
制御量算出部１４０は、ヒストグラム検出部１３０で検出される暗部ヒストグラム量Ａからバックライト１１２の制御量Ｖを算出する。この制御量Ｖは、バックライト制御回路１６０によるバックライト１１２の光量の制御に用いられる。制御量算出部１４０は、制御量Ｖを算出するための手段、例えば、暗部ヒストグラム量Ａと制御量Ｖとの対応関係（後述の図３参照）を表わすテーブルを有する。
【００１６】
表示素子１１１は光を完全に遮断することが困難であり、階調の低い画素でもある程度光を透過する。このため、バックライト１１２の輝度を一定とした場合、暗い画像（シーン）において、コントラスト感を確保するのが困難となる。
【００１７】
これに対して、暗部ヒストグラム量Ａに基づいて画像の暗さを判別し、この暗さに応じてバックライト１１２の輝度を下げることで、画像のコントラスト感を向上できる。即ち、暗部ヒストグラム量Ａが大きい時に、バックライト１１２の光量を低下させる。
【００１８】
図３は、暗部ヒストグラム量Ａとバックライト１１２の制御量Ｖの対応関係の一例を表すグラフである。グラフの横軸、縦軸がそれぞれ、暗部ヒストグラム量Ａおよび制御量Ｖを表わす。
ここでは、暗部ヒストグラム量Ａが基準値Ａ０以下のとき、制御量は一定値（Ｖ２）である。暗部ヒストグラム量Ａが基準値Ａ０を超えた範囲では、暗部ヒストグラム量Ａが大きくなるほど制御量Ｖが直線的に低下する。即ち、暗い画像ではバックライト１１２を暗くする。この結果、暗い画像でのコントラスト感を向上できる。
【００１９】
時間変動制限部１５０は、制御量Ｖの時間変動ΔＶを所定範囲に制限する。即ち、画像の輝度が急激に変化する場合でも、バックライト１１２の光量の急激な変動が制限される。例えば、画像が急激に変化したり（鳥の羽ばたくシーン等）、暗い画像と明るい画像が交互に現れたりする場合、表示画面上の輝度が急激に変動する。この場合、この変動に追随して、バックライト１１２の光量が変化すると、画像が見にくくなる。
【００２０】
時間変動制限部１５０は、保持部１５１、差分算出部１５２、調節部１５３を有する。
【００２１】
保持部１５１は、調節部１５３で調節された制御量Ｖ０を保持する。この制御量Ｖ０は、前の画面において、バックライト１１２の制御に用いられる。
【００２２】
差分算出部１５２は、次の式（２）により、制御量算出部１４０で算出された制御量Ｖと、保持部１５１に保持される制御量Ｖ０の差分ΔＶを算出する。この差分ΔＶは、今回の制御量Ｖと前回の制御量Ｖ０の差分、即ち、制御量Ｖの時間的変動（制御変化量）を意味する。
ΔＶ＝Ｖ−Ｖ０                  ……式（２）
【００２３】
調節部１５３は、制御量Ｖを調節し、調節された制御量Ｖ０を出力する。算出された差分ΔＶが所定の許容範囲（下限値ΔＶ１〜上限値ΔＶ２）を越える場合に、制御量Ｖが調節され、今回、前回での制御量の差分が許容範囲内に制限される。即ち、調節部１５３は、差分ΔＶが所定の範囲を越えているか否かを判断する判断部およびこの判断結果に基づき、制御量Ｖを調節する調節部として機能する。なお、調節部１５３は、保持される制御量を調節される制御量に書き換える書換部としても機能する。
ここで、許容範囲の上下限は、絶対値の等しい正負の値によって規定することができる（ΔＶ１＝−Ｃ、ΔＶ２＝＋Ｃ）。
【００２４】
図４は、このときの暗部ヒストグラム量の変化量と制御量の変化量との対応関係の一例を表すグラフである。グラフの横軸、縦軸がそれぞれ、暗部ヒストグラム変化量ΔＡおよび制御変化量ΔＶを表わす。暗部ヒストグラム変化量ΔＡは、今回、前回の画面での暗部ヒストグラム量Ａの差分を意味する。制御変化量ΔＶは、今回、前回の画面での制御量Ｖの差分を意味する。
グラフＬ０、Ｌ１はそれぞれ、時間変動制限部１５０による制限前後での暗部ヒストグラム変化量ΔＡと制御変化量ΔＶの対応関係を表わす。グラフＬ１では、制御変化量（差分）ΔＶが許容範囲を越えないように、制限されている。
【００２５】
図５は、制御量Ｖの時間的変化の一例を表わすグラフである。グラフの横軸、縦軸がそれぞれ、時間ｔおよび制御量Ｖを表わす。グラフＬ２、Ｌ３はそれぞれ、時間変動制限部１５０による制限前後での制御量Ｖの時間的変化を表わす。
【００２６】
時刻ｔ０１において、制御量算出部１４０から出力される制御量がＶ２からＶ３に急激に増加している。この制御量の差分が許容範囲を越えていることから、時刻ｔ０１から時刻ｔ１４において制御量Ｖの変動が制限されている。即ち、時刻ｔ０１、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４では、その前の時刻との制御量の変化（制御量の差分）ΔＶが許容範囲になるように調節される。
【００２７】
同様に、時刻ｔ０２において、制御量算出部１４０から出力される制御量がＶ３からＶ２に急激に減少している。この制御量の差分が許容範囲を越えていることから、時刻ｔ０２から時刻ｔ１８において制御量Ｖの変動が制限されている。即ち、時刻ｔ０２、ｔ１５、ｔ１６、ｔ１７、ｔ１８では、その前の時刻との制御量の変化（制御量の差分）ΔＶが許容範囲になるように調節される。
【００２８】
バックライト制御回路１６０は、制御量算出部１４０で算出され、時間変動制限部１５０で時間変動が制限された制御量に基づき、バックライト１１２の輝度を制御する制御回路である。バックライト制御回路１６０は、制限される制御量に基づいて、光源の光量を制御する制御部として機能する。
以上のように、制御量Ｖの時間的な変化（差分）が許容範囲を超えないようにすることで、画面上の輝度の急激な変動が抑えられる。
【００２９】
（表示システム１００の動作）
図６は、表示システム１００の動作手順の一例を表すフロー図である。次のステップＳ１１〜Ｓ１６が繰り返し実行される。
【００３０】
（１）暗部ヒストグラム量の検出（ステップＳ１１）
ヒストグラム検出部１３０が、画像信号から暗部ヒストグラム量Ａを検出する。即ち、所定の基準階調Ｇ０より低い階調の画素の個数の割合（あるいは、個数そのもの）を算出する。画像の暗さ（明るさ）の程度に応じてバックライト１１２の輝度を制御することで、暗い画像のコントラストを増大させることができる。画像信号に時系列に画像データが含まれることから、暗部ヒストグラム量Ａが連続的に検出される。
【００３１】
（２）制御量Ｖの算出（ステップＳ１２）
制御量算出部１４０が、暗部ヒストグラム量から制御量Ｖを算出する。例えば、これらの対応関係を表わすテーブルによって、制御量Ｖを算出できる。
【００３２】
（３）制御量Ｖの差分ΔＶの算出（ステップＳ１３）
差分算出部１５２が、制御量Ｖの差分ΔＶ（制御量Ｖの時間的変動）を算出する。即ち、制御量算出部１４０で算出された制御量Ｖと、保持部１５１に保持される制御量Ｖ０の差分ΔＶを算出する。
【００３３】
（４）制御量Ｖの調節（ステップＳ１４、Ｓ１５）
調節部１５３が、制御量Ｖの差分ΔＶが許容範囲を越えるか否かを判断する（ステップＳ１４）。差分ΔＶが許容範囲を越える場合、調節部１５３が、制御量Ｖを調節する（ステップＳ１５）。
【００３４】
（５）バックライト１１２の光量の制御（ステップＳ１６）
制御量算出部１４０で算出され、時間変動制限部１５０で時間変動が制限された制御量に基づき、バックライト制御回路１６０が、バックライト１１２の輝度を制御する。
【００３５】
以上のように、表示システム１００では、バックライト１１２の光量（輝度）を制御する制御信号（制御量）を生成している。この制御信号は、画像信号が表す画像の輝度に応じて変化すると共に、その時間変動が制限される。この結果、バックライト１１２の光量の応答性と、急激な変動の防止との両立が図られる。即ち、通常はバックライト１１２を応答性良く制御すると共に、画像が急激に変化する場合（鳥の羽ばたくシーン等）での違和感の発生を防止できる。
【００３６】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張、変更可能であり、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
上記実施形態では、暗部ヒストグラム量に基づきバックライトの制御量を算出している。他の量に基づいて、バックライトの制御量を算出することも可能である。例えば、平均輝度（Average Picture Level）、明部ヒストグラム量、最小輝度、最大輝度である。
明部ヒストグラム量は、所定の基準階調以上の階調の画素の割合を意味する。
最小輝度は、画像中での最低輝度を意味する。但し、その輝度での画素の個数が所定値より小さい輝度は除外される。最大輝度は、画像中での最大輝度を意味する。最小輝度と同様に、その輝度での画素の個数が所定値より小さい輝度は除外される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示システム１００を表すブロック図である。
【図２】ヒストグラムの一例を表すグラフである。
【図３】暗部ヒストグラム量とバックライトの制御量の対応関係の一例を表すグラフである。
【図４】暗部ヒストグラム量の変化量と制御量の変化量との対応関係の一例を表すグラフである。
【図５】制御量の時間的変化の一例を表わすグラフである。
【図６】表示システム１００の動作手順の一例を表すフロー図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００…表示システム、１１０…表示装置、１１１…表示素子、１１２…バックライト、１２０…信号変換回路、１３０…ヒストグラム検出部、１４０…制御量算出部、１５０…時間変動制限部、１５１…保持部、１５２…差分算出部、１５３…調節部、１６０…バックライト制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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