(57)【要約】【課題】従来のプラズマディスプレイでは、平均輝度レベルによって、維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法に加えて、白伸張機能や黒伸張機能の画質補正を行い、さらなる高輝度化、コントラスト比の向上を実現している。消費電力増加の抑制と効率的な効果を得るために、白伸張機能と黒伸張機能のＯＮ／ＯＦＦを制御する必要があるが、その際に輝度レベルの急激な変化が生じてしまう。【解決手段】平均輝度レベルに応じて維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法と併用して用いる白伸張と黒伸張のゲインを、平均輝度レベルに応じて線形に変化させることで、より一層の高輝度化、コントラスト比の向上が実現できる。【選択図】  図１１
2004205785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、前記入力信号の最大値を検出する最大値検出回路と、前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、前記最大値検出回路の出力である輝度入力信号の最大値をフィールド単位で平均化し平均最大値を出力する第二の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路と、前記第一のゲインと前記第二の平均回路の出力を乗算する第一の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第二の平均回路の出力と前記第一の乗算器の出力を用いて前記入力信号に対して白伸張機能の動作を行う白伸張回路と、前記白伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数またはサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備することを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項２】
入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、前記入力信号の最小値を検出する最小値検出回路と、前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、前記最小値検出回路の出力である輝度入力信号の最小値をフィールド単位で平均化し平均最小値を出力する第三の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路と、第二のゲインと前記第三の平均回路の出力を乗算する第二の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第三の平均回路の出力と前記第二の乗算器の出力を用いて輝度入力信号に対して黒伸張機能の動作を行う黒伸張回路と、前記黒伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数とサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備することを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項３】
入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、前記入力信号の最大値を検出する最大値検出回路と、前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、前記最大値検出回路の出力である輝度入力信号の最大値をフィールド単位で平均化し平均最大値を出力する第二の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路と、第一のゲインと前記第二の平均回路の出力を乗算する第一の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第二の平均回路の出力と前記第一の乗算器の出力を用いて輝度入力信号に対して白伸張機能の動作を行う白伸張回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最小値を検出する最小値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記最小値検出回路の出力である輝度入力信号の最小値をフィールド単位で平均化し平均最小値を出力する第三の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路と、第二のゲインと前記第三の平均回路の出力を乗算する第二の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第三の平均回路の出力と前記第二の乗算器の出力を用いて前記白伸張回路の出力に対して黒伸張機能の動作を行う黒伸張回路と、前記黒伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数またはサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備することを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項４】
前記第三の平均回路から出力するフィールド単位で平均化した平均最小値と所定の定数値を比較する第三の比較回路と、垂直同期信号を用いて後述する加算回路の出力を１フィールド遅延する１フィールド遅延回路と、前記第三の比較回路の出力を用いて、前記第三の平均回路の出力と前記１フィールド遅延回路の出力を選択する第三の選択回路と、前記第三の選択回路の出力と前記１フィールド遅延回路の出力の差を検出する第五の減算回路と、前記第五の減算回路の出力を所定の定数で除算する除算回路と、前記除算回路の出力と前記1フィールド遅延回路の出力を加算する加算回路を具備し、黒伸張機能の動作において、輝度信号の平均最小値を前フィールドの値を用いて補正することで、輝度の急激な変化を防ぐことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の映像信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマテレビの映像信号処理回路に関し、特に映像信号の輝度レベルの制御に関する映像信号処理回路である。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイはガス放電により発生した紫外線によって、蛍光体を励起発光させることにより表示するディスプレイであり、薄型構造でちらつきがなく表示コントラスト比が大きいなどの特徴があり、大画面テレビや情報表示装置などへ応用が期待されている。プラズマディスプレイの階調表現は、１つのフレームを複数のサブフィールドに分割し、プラズマ発光をさせるための維持パルス数をサブフィールド毎に異ならせ、それぞれのサブフィールドの組み合わせによって行われる。従って、各サブフィールドの維持パルス数の比を、例えば１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８にすると、２５６階調を表現することができる。このような複数のサブフィールドを高速で連続して表示し、視覚の積分効果を利用することで多階調の画像を再現することができる。
【０００３】
プラズマディスプレイの発光効率はあまり高くないため、パネル全面で明るい表示となり、平均輝度レベルが高い場合に大きな電力が必要となり、消費電力が増加する。そこで、プラズマディスプレイでは、従来よりこの消費電力の増加を抑制するために、画面全体の平均輝度レベルを検出し、それに応じて各サブフィールドの維持パルス数を変化させる制御方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１では、この制御方法を行っている回路を「駆動条件制御回路」と称している。図１２はその制御方法を適用した従来のプラズマディスプレイの駆動のための構成を示している。
【０００４】
図１２において、プラズマディスプレイに入力された映像信号は、映像信号処理回路１０１によりプラズマディスプレイ用の信号に変換される。変換された信号は、平均輝度検出回路１０２に入力し、画面全体の輝度レベルが演算される。この演算結果に基づいて、維持パルス数制御回路１０４では、入力映像信号の平均輝度レベルが低い場合、維持パルス数を増やして輝度を上昇させ、逆に平均輝度レベルが高い場合、維持パルス数を減らして輝度を制限する。この結果、平均輝度レベルが高い場合の消費電力を抑えつつ高いピーク輝度を得られるように各サブフィールドの維持パルス数がフレーム毎に制御される。
【０００５】
また映像信号処理回路１０１の出力信号はサブフィールド制御回路１０３に入力し、サブフィールド制御回路１０３及び維持パルス数制御回路１０４からの出力信号が駆動制御部１０５に入力され、プラズマディスプレイパネル１０６のデータ電極ドライバ等の動作を制御している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３２２０２５号公報（[００３７]欄、図３、[００１０]欄）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように平均輝度レベルによって維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法はプラズマディスプレイにとって有用な方法であるが、映像面からＣＲＴ（陰極線管）と比較するとまだ不十分であり、更なる高輝度化の改善やコントラスト比の向上が望まれている。例えば、現実のプラズマディスプレイでは、プラズマ発光させる箇所を特定するための書込期間に多大な時間が必要であり、特に高階調化や動画表示品位の改善を図るために、書込期間が長くなり、発光輝度に直接関与する維持期間がより一層圧迫される。このため、ピーク輝度を十分に高くすることができない。
【０００８】
また、これを補うために、輝度信号中の白信号成分を伸張する機能（以下、白伸張機能と称する）や黒信号成分を伸張する機能（以下、黒伸張機能と称する）などの画質補正を行うが、消費電力の増加を抑えるために、前記画質補正の機能のON／OFFを制御する必要がある。その際に、急激な輝度レベルの変化が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題を解決するもので、上述した平均輝度レベルによって、維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法と併用して、白伸張及び黒伸張を適用することにより、より高いピーク輝度やコントラスト比の向上を、急激な輝度レベルの変化を生じることなく実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最大値を検出する最大値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し、平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、垂直同期信号を用いて前記最大値検出回路の出力である輝度入力信号の最大値をフィールド単位で平均化し、平均最大値を出力する第二の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路と、第一のゲインと前記第二の平均回路の出力を乗算する第一の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第二の平均回路の出力と前記第一の乗算器の出力を用いて、輝度入力信号に対して白伸張機能の動作を行う白伸張回路と、前記白伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数とサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備し、入力する映像信号の平均輝度に応じて、輝度レベルを制御することを特徴とするものである。
【００１１】
また本願発明は、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最小値を検出する最小値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し、平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、垂直同期信号を用いて前記最小値検出回路の出力である輝度入力信号の最小値をフィールド単位で平均化し、平均最小値を出力する第三の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路と、第二のゲインと前記第三の平均回路の出力を乗算する第二の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第三の平均回路の出力と前記第二の乗算器の出力を用いて、輝度入力信号に対して黒伸張機能の動作を行う黒伸張回路と、前記黒伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数とサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備し、入力する映像信号の平均輝度に応じて、輝度レベルを制御することを特徴とするものである。
【００１２】
また本願発明は、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最大値を検出する最大値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し、平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、垂直同期信号を用いて前記最大値検出回路の出力である輝度入力信号の最大値をフィールド単位で平均化し、平均最大値を出力する第二の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路と、第一のゲインと前記第二の平均回路の出力を乗算する第一の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第二の平均回路の出力と前記第一の乗算器の出力を用いて、輝度入力信号に対して白伸張機能の動作を行う白伸張回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最小値を検出する最小値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記最小値検出回路の出力である輝度入力信号の最小値をフィールド単位で平均化し、平均最小値を出力する第三の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路と、第二のゲインと前記第三の平均回路の出力を乗算する第二の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第三の平均回路の出力と前記第二の乗算器の出力を用いて、前記白伸張回路の出力に対して黒伸張機能の動作を行う黒伸張回路と、前記黒伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数とサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備し、入力する映像信号の平均輝度に応じて、輝度レベルを制御することを特徴とするものである。
【００１３】
また本願発明は、前記第三の平均回路から出力するフィールド単位で平均化した平均最小値と所定の定数値を比較する第三の比較回路と、垂直同期信号を用いて後述する加算回路の出力を１フィールド遅延する１フィールド遅延回路と、前記第三の比較回路の出力を用いて、前記第三の平均回路の出力と前記１フィールド遅延回路の出力を選択する第三の選択回路と、前記第三の選択回路の出力と前記１フィールド遅延回路の出力の差を検出する第五の減算回路と、前記第五の減算回路の出力を所定の定数で除算する除算回路と、前記除算回路の出力と前記1フィールド遅延回路の出力を加算する加算回路を具備し、黒伸張機能の動作において、輝度信号の平均最小値を前フィールドの値を用いて補正することで、輝度の急激な変化を防ぐことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の映像信号処理回路の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。２０１はＡ／Ｄ変換回路、２０２は、Ｉ／Ｐ変換、走査線変換、逆ガンマ補正、誤差拡散等の信号処理を行う第一の映像信号処理部である。２０３は入力映像信号の平均輝度に応じて、輝度信号に対して白伸張を行う白伸張処理部、２０４は入力映像信号の平均輝度に応じて、白伸張処理部から出力する映像信号に対して黒伸張を行う黒伸張処理部、２０５は維持パルス数及びサブフィールド数で明るさを制御する駆動条件制御回路である。２０６は同期分離回路である。
【００１６】
次に、その動作について説明する。入力映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路２０１でデジタル映像信号に変換される。このデジタル映像信号は、第一の映像信号処理部２０２に入力される。第一の映像信号処理部２０２では、Ｉ／Ｐ変換、走査線変換、逆ガンマ補正、誤差拡散等の信号処理を行う。また、入力映像信号がコンポジットビデオ信号の場合、Ｙ／Ｃ分離を行い、ＲＧＢ信号の場合は、マトリックス変換を行うことにより、輝度信号を生成している。また、同期分離回路２０６は、入力映像信号から、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤを分離する。白伸張処理部２０３では、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤを用いて、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号に対して、白伸張を行う。また、黒伸張処理部２０４では、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤを用いて、白伸張処理部２０３から出力した映像信号に対して、黒伸張を行う。
【００１７】
ここで白伸張の動作について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における白伸張回路の動作を示す図である。図３において、図３（ａ）は白伸張を施す前の映像信号を示し、図３（ｂ）は白伸張を施した後の映像信号を示す。白伸張とは、所定の輝度レベルＳＴＰより大きい輝度レベルに対し行い、輝度レベルＳＴＰより小さい輝度レベルに対しては行わない。白伸張後の輝度レベルをＹ＿ＯＵＴ、白伸張前の輝度レベルをＹ＿ＩＮ、輝度レベルの最大値をＭＡＸ、ピーク輝度をＰＥＡＫとすると、白伸張後の輝度レベルをＹ＿ＯＵＴは、下記計算式により求まる。
【００１８】
Ｙ＿ＯＵＴ＝ＳＴＰ＋（ＰＥＡＫ−ＳＴＰ）／（ＭＡＸ−ＳＴＰ）×（Ｙ＿ＩＮ−ＳＴＰ）
本実施の形態では、輝度レベルＳＴＰは、第一の平均回路３０３の出力である平均輝度ＡＰＬを用いている。平均輝度ＡＰＬは、平均輝度検出回路３０２で検出された平均輝度をフィールド単位で平均化したものである。また、ピーク輝度ＰＥＡＫは、輝度の平均最大値ＭＡＸに対して、第一のゲイン生成回路３０６から出力する第一のゲインＧＡＩＮ１を乗算した値を用いている。
【００１９】
次に、黒伸張の動作について図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態における黒伸張回路の動作を示す図である。図７において、図７（ａ）は黒伸張を施す前の映像信号を示し、図７（ｂ）は黒伸張を施した後の映像信号を示す。黒伸張は、所定の輝度レベルＳＴＰより小さい輝度レベルに対して行い、輝度レベルＳＴＰより大きい輝度レベルに対しては行わない。黒伸張後の輝度レベルＹ＿ＯＵＴは、黒伸張前の輝度レベルをＹ＿ＩＮ、輝度レベルの最小値をＭＩＮ、黒伸張後の輝度レベルの最小値をＮＥＷ＿ＭＩＮとすると、下記計算式により求まる。
【００２０】
Ｙ＿ＯＵＴ＝ＳＴＰ−（ＳＴＰ−ＮＥＷ＿ＭＩＮ）／（ＳＴＰ−ＭＩＮ）×（ＳＴＰ−Ｙ＿ＩＮ）
本実施の形態では、輝度レベルＳＴＰは、第一の平均回路３０３の出力である平均輝度ＡＰＬを用いている。先述した様に、平均輝度ＡＰＬは、平均輝度検出回路３０２で検出された平均輝度をフィールド単位で平均化したものである。また、黒伸張後の輝度レベルの最小値は、輝度の平均最小値ＭＩＮに対して、第二のゲイン生成回路７０４から出力する第二のゲインＧＡＩＮ２を乗算した値を用いている。上記式より、ＭＩＮの値が０のときは、黒伸張の効果はない。
【００２１】
駆動条件制御回路２０５では、黒伸張処理部２０４から出力する輝度信号の平均輝度に応じて、サブフィールド数及び維持パルス数を制御することにより、ピーク輝度の向上及び消費電力の低減を行う。すなわち、映像シーンを自動的に判別し、白色部の面積が少なく、全体的に黒っぽいシーンのときに、維持パルスを増加し、白色部のピーク輝度を向上させる。これにより、黒から白ピークまでの映像のダイナミックレンジを拡大し、メリハリのある映像が実現できる。駆動条件制御回路２０５により、平均輝度が高い映像シーンでは、維持パルス数が減少するため、白伸張を行っても効果が少ないが、黒伸張は効果が大きい。逆に、平均輝度が低い映像シーンでは、維持パルス数は多く、消費電力も低く余裕があるため、白伸張の効果は大きいが、黒伸張の効果は小さい。これにより、白伸張機能及び黒伸張機能のＯＮ／ＯＦＦ制御が必要となる。
【００２２】
図２は、本実施の形態における白伸張処理部２０３の構成を示すブロック図である。図２において、３０１は白伸張回路、３０２は輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路、３０３は平均輝度をフィールド単位で平均化する第一の平均回路、３０４は輝度入力信号の輝度の最大値を検出する最大値検出回路、３０５は輝度の最大値をフィールド単位で平均化する第二の平均回路、３０６はピーク輝度算出に用いる第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路、３０７はピーク輝度を算出する第一の乗算器である。
【００２３】
次に、白伸張処理部２０３の動作について説明する。平均輝度検出回路３０２では、同期分離回路から出力する水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号の所定の範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の平均値を求める。平均輝度検出回路３０２から出力する平均輝度は、第一の平均回路３０３において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均輝度ＡＰＬが生成される。また、最大値検出回路３０４では、平均輝度検出回路３０２に用いられた検出範囲と同じ範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の最大値を求める。最大値検出回路３０４から出力する最大値は、第二の平均回路３０５において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均最大値ＭＡＸが生成される。
【００２４】
先述した様に、白伸張の処理を行う際に、ピーク輝度ＰＥＡＫが必要である。このピーク輝度ＰＥＡＫは、平均最大値ＭＡＸに第一のゲインＧＡＩＮ１を乗算することによって得られる。第一のゲインＧＡＩＮ１は、第一のゲイン生成回路３０６において、平均輝度ＡＰＬ及び任意の設定値であるゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦ、ゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲ、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１によって生成される。第一のゲインＧＡＩＮ１は平均輝度ＡＰＬが低いほど大きく、白伸張の効果も大きい。逆に平均輝度ＡＰＬが高いほど第一のゲインＧＡＩＮ１は小さく、白伸張の効果は小さくなる。第一の乗算器３０７において第一のゲインＧＡＩＮ１と平均最大値ＭＡＸが乗算され、ピーク輝度ＰＥＡＫが算出される。
【００２５】
白伸張回路３０１では、輝度入力信号に対して、白伸張が先述の計算式の様に行われる。この際、平均輝度ＡＰＬ、ピーク輝度ＰＥＡＫ及び平均輝度ＭＡＸを用いて、白伸張補正が行われる。白伸張回路３０１から出力される輝度信号は、駆動条件制御回路２０５に入力され、輝度レベルの制御が行われる。
【００２６】
次に第一のゲイン生成回路３０６における動作について以下に説明する。
【００２７】
先述した様に、プラズマディスプレイにおいて、駆動条件制御回路２０５で行う駆動条件の制御と白伸張を併用するには、白伸張のＯＮとＯＦＦの制御が必要になる。しかし、平均輝度ＡＰＬに応じて、白伸張のＯＮとＯＦＦを切り替える際、映像信号の輝度の急激な変化が生じる。これを防ぐために、ＯＮとＯＦＦを滑らかに移行する過渡状態の期間を設ける。この期間は、第一のゲインＧＡＩＮ１を平均輝度ＡＰＬに対して線形に変化させ、白伸張の効果を徐々に弱める。これにより、平均輝度ＡＰＬの変化による輝度の急激な変化を防ぐ。
【００２８】
図４は、本実施の形態における第一のゲイン生成回路３０６の構成を示すブロック図である。図４において、５０２は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲの差を検出する第一の減算回路、５０１は第一の減算回路の出力とゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１を乗算する第三の乗算器、５０３はゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦから第三の乗算器５０１の出力を減算する第二の減算回路、５０４は第二の減算回路の出力と値が１の定数値を比較し、値を制限する第一の制限回路、５０５は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲを比較する第一の比較回路、５０６は第一の比較回路の出力をもとに、ゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦと第一の制限回路５０４の出力を選択する第一の選択回路である。
【００２９】
また、図５は、本実施の形態における第一のゲイン生成回路３０６の動作を示す図である。
【００３０】
次に図４、図５を用いて第一のゲイン生成回路３０６の動作について説明する。第一の比較回路５０５において、平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲを比較する。ゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲは、白伸張がＯＮの状態と白伸張の効果を徐々に弱める過渡状態の境界を示す平均輝度レベルである。平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲよりも小さい場合は、白伸張がＯＮの状態であり、そのときの第一のゲインＧＡＩＮ１はゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦであり、第一の選択回路５０６で選択される。平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲより大きい場合は、白伸張の過渡状態もしくはＯＦＦとなる。
【００３１】
まず、第一の減算回路５０２で平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲの差を検出する。第一の減算回路５０２の出力は、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１と第三の乗算器５０１を用いて乗算する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１は平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第一のＧＡＩＮ１の減衰量である。よって、第三の乗算器５０１の出力は、平均輝度ＡＰＬが白伸張の過渡状態期間における、ゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦからの減衰量を表し、第二の減算回路５０３の出力は、平均輝度ＡＰＬが白伸張の過渡状態期間における第一のゲインＧＡＩＮ１の値である。ただし、第二の減算回路５０３の出力が１より小さくなると、ピーク輝度ＰＥＡＫが平均最大値ＭＡＸよりも小さくなり、白伸張の効果が得られない。よって、第一の制限回路５０４において、第二の減算回路５０３の出力が１以下になる場合、第一のゲインＧＡＩＮ１は１に値を制限する。第一のゲインＧＡＩＮ１が１になると、白伸張はＯＦＦとなる。
【００３２】
また、白伸張がＯＦＦとなるときの平均輝度ＡＰＬは、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１の値によって変化する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１が小さい場合、平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第一のゲインＧＡＩＮ１の減衰量が小さいため、白伸張がＯＦＦとなる平均輝度ＡＰＬは高くなる。この場合、平均輝度ＡＰＬの変化に対する第一のゲインＧＡＩＮ１の変化量が小さいため、輝度の急激な変化はかなり抑えられる。ただし、白伸張の効果が比較的強い過渡状態の期間が長くなるため、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１は適切な値を設定する必要がある。
【００３３】
このように、白伸張のＯＮとＯＦＦを移行する過渡状態の期間を設け、その期間は、第一のゲインＧＡＩＮ１を直線的に減衰させることで、平均輝度ＡＰＬの変化に対して、白伸張の強弱を滑らかに変化させることができ、輝度の急激な変化を抑えることができる。
【００３４】
図６は本実施の形態における黒伸張処理部２０４の構成を示すブロック図である。図６において、７０１は黒伸張回路、７０２は輝度入力信号の輝度の最小値を検出する最小値検出回路、７０３は輝度の最小値をフィールド単位で平均化する第三の平均回路、７０４は黒伸張後の最小値を算出する際に用いる第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路、７０５は黒伸張後の最小値を算出する第二の乗算器である。
【００３５】
次に、その動作について説明する。白伸張処理部２０３における動作と同様、平均輝度検出回路３０２では、同期分離回路から出力する水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号の所定の範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の平均値を求める。平均輝度検出回路３０２から出力する平均輝度は、第一の平均回路３０３において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均輝度ＡＰＬが生成される。また、最小値検出回路７０２では、平均輝度検出回路３０２に用いられた検出範囲と同じ範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の最小値を求める。最小値検出回路７０２から出力する最小値は、第三の平均回路７０３において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均最小値ＭＩＮが生成される。
【００３６】
先述した様に、黒伸張の処理を行う際に、黒伸張後の新しい最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮが必要である。この新しい最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮは、平均最小値ＭＩＮに第二のゲインＧＡＩＮ２を乗算することによって得られる。第二のゲインＧＡＩＮ２は、第二のゲイン生成回路７０４において、平均輝度ＡＰＬ及び任意の設定値であるゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲ、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２によって生成される。第二のゲインＧＡＩＮ２は平均輝度ＡＰＬが高いほど小さく、黒伸張の効果も大きい。逆に平均輝度ＡＰＬが低いほど第二のゲインＧＡＩＮ２は大きく、黒伸張の効果は小さくなる。第二の乗算器７０５において第二のゲインＧＡＩＮ２と平均最小値ＭＩＮが乗算され、黒伸張後の新たな最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮが算出される。
【００３７】
黒伸張回路７０１では、輝度入力信号に対して、黒伸張が先述の計算式の様に行われる。この際、平均輝度ＡＰＬ、黒伸張前の最小値ＭＩＮ及び黒伸張後の最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮを用いて、黒伸張補正が行われる。黒伸張回路７０１から出力される輝度信号は、駆動条件制御回路２０５に入力され、輝度レベルの制御が行われる。
【００３８】
次に第二のゲイン生成回路７０４における動作について以下に説明する。
【００３９】
先述した様に、プラズマディスプレイにおいて、駆動条件制御回路２０５で行う駆動条件の制御と黒伸張を併用するには、黒伸張のＯＮとＯＦＦの制御が必要になる。しかし、平均輝度ＡＰＬに応じて、黒伸張のＯＮとＯＦＦを切り替える際、映像信号の輝度の急激な変化が生じる。これを防ぐために、ＯＮとＯＦＦを滑らかに移行する過渡状態の期間を設ける。この期間は、第二のゲインＧＡＩＮ２を平均輝度ＡＰＬに対して線形に変化させ、黒伸張の効果を徐々に強める。これにより、平均輝度ＡＰＬの変化による輝度の急激な変化を防ぐ。
【００４０】
図８は、本実施の形態における第二のゲイン生成回路７０４の構成を示すブロック図である。図８において、９０２は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲの差を検出する第三の減算回路、９０１は第三の減算回路の出力とゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２を乗算する第四の乗算器、９０３は値が１の定数値から第四の乗算器９０１の出力を減算する第四の減算回路、９０４は第四の減算回路の出力と値が０の定数値を比較し、値を制限する第二の制限回路、９０５は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲを比較する第二の比較回路、９０６は第二の比較回路の出力をもとに、定数値１と第二の制限回路９０４の出力を選択する第二の選択回路である。
【００４１】
また、図９は、本発明の実施の形態１における第二のゲイン生成回路７０４の動作を示す図である。
【００４２】
次に図８、図９を用いて第二のゲイン生成回路７０４の動作について説明する。第二の比較回路９０５において、平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲを比較する。ゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲは、黒伸張がＯＦＦの状態と黒伸張の効果を徐々に強める過渡状態の境界を示す平均輝度レベルである。平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲよりも小さい場合は、黒伸張がＯＦＦの状態であり、黒伸張前の最小値ＭＩＮと黒伸張後の最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮが等しい。このときの第二のゲインＧＡＩＮ２は定数値1であり、第一の選択回路５０６で選択される。
【００４３】
平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲより大きい場合は、黒伸張の過渡状態もしくはＯＮとなる。まず第三の減算回路９０２で平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲの差を検出する。第三の減算回路９０２の出力は、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２と第四の乗算器９０１を用いて乗算する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２は平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第二のＧＡＩＮ２の減衰量である。よって、第四の乗算器９０１の出力は、平均輝度ＡＰＬが黒伸張の過渡状態期間における、定数値１からの減衰量を表し、第四の減算回路９０３の出力は、平均輝度ＡＰＬが黒伸張の過渡状態期間における第二のゲインＧＡＩＮ２の値である。ただし、第二の制限回路９０４において、第四の減算回路９０３の出力が０以下になる場合は、第二のゲインＧＡＩＮ２は０に値を制限する。黒伸張の過渡状態から黒伸張の処理が行われ、第二のゲインＧＡＩＮ２が０になると、黒伸張の効果は最も強く、ＯＮの状態となる。
【００４４】
また、黒伸張がＯＮとなるときの平均輝度ＡＰＬは、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２の値によって変化する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２が小さい場合、平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第二のゲインＧＡＩＮ２の減衰量が小さいため、黒伸張がＯＮとなる平均輝度ＡＰＬは高くなる。この場合、平均輝度ＡＰＬの変化に対する第二のゲインＧＡＩＮ２の変化量が小さいため、輝度の急激な変化はかなり抑えられる。ただし、黒伸張の比較的強い効果が得られる平均輝度ＡＰＬの範囲が狭くなるため、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２は適切な値を設定する必要がある。
【００４５】
このように、黒伸張のＯＮとＯＦＦを移行する過渡状態の期間を設け、その期間は、第二のゲインＧＡＩＮ２を直線的に減衰させることで、平均輝度ＡＰＬの変化に対して、黒伸張の強弱を滑らかに変化させることができ、輝度の急激な変化を抑えることができる。
【００４６】
図１０は、本実施の形態における白伸張処理部２０３と黒伸張処理部２０４を組み合わせた構成を示すブロック図である。先述と同様、輝度入力信号に対して、第一の乗算器３０７から出力するピーク輝度ＰＥＡＫ、第二の平均回路から出力する平均最大値ＭＡＸ及び第一の平均回路３０３から出力する平均輝度ＡＰＬを用いて、白伸張回路３０１において白伸張を行う。黒伸張回路７０１では、白伸張回路３０１の出力に対して、第二の乗算器７０５から出力する黒伸張後の最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮ、第三の平均回路７０３から出力するＭＩＮ、第一の平均回路３０３から出力する平均輝度ＡＰＬを用いて、黒伸張を行う。これにより、白伸張回路３０１において輝度信号の白信号成分を伸張し、黒伸張回路７０１において黒信号成分を伸張することで、メリハリのある映像が実現でき、コントラスト比を向上することができる。
【００４７】
図１１は、本実施の形態における輝度信号の平均最小値を補正する回路の動作を示す図である。１２０１は前記第三の平均回路から出力するフィールド単位で平均化した平均最小値と所定の定数値を比較する第三の比較回路、１２０２は１フィールド遅延回路、１２０３は平均最小値と1フィールド遅延回路の出力を選択する第三の選択回路、１２０４は第三の選択回路の出力と1フィールド遅延回路の出力の差を検出する第五の減算回路、１２０５は第五の減算回路の出力を所定の定数値で除算する除算回路、１２０６は除算回路の出力と１フィールド遅延回路の出力を加算する加算回路である。
【００４８】
次に、その動作について説明する。黒伸張が動作中の映像に、黒文字のOSDなどの輝度レベルが極端に小さい（０やそれに近い値）映像が突然加えられたとき、輝度信号の平均最小値は０に近い値を持つ。黒伸張は、平均最小値が０の場合、その効果はなく、ＯＦＦの状態となる。よって、動作していた黒伸張が突然ＯＦＦとなるため、輝度の急激な変化が生じてしまう。そこで、黒文字のＯＳＤなどの０に近い平均最小値を検出した際は、平均最小値を補正することにより、黒伸張が突然ＯＦＦになることを防ぐ。以降、補正された平均最小値をＭＩＮ＿Ｔと称する。
【００４９】
まず、前記第三の平均回路７０３から出力する平均最小値ＭＩＮと、極端に低い輝度レベルを検出するための検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭを第三の比較回路１２０１で比較する。平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより高い場合、第三の比較回路１２０１は第三の平均回路７０３の出力が選択される。平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより低い場合、第三の比較回路１２０１は１フィールド遅延回路１２０２の出力が選択される。
【００５０】
平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより高い場合、第五の減算回路１２０４では、第三の平均回路７０３の出力と、前フィールドの補正された平均最小値である１フィールド遅延回路の出力の差を検出する。除算回路１２０５では、第五の減算回路１２０４からの出力を所定の定数値で除算する。この定数値が大きいほど、除算回路１２０５の出力は小さいので、補正された平均最小値ＭＩＮ＿Ｔは、平均最小値ＭＩＮの変化に対してなだらかに時間をかけて変化する。加算回路１２０６では、除算回路１２０５の出力と１フィールド遅延回路１２０２の出力を加算し、補正された平均最小値ＭＩＮ＿Ｔを出力する。すなわち、平均最小値ＭＩＮのフィールド毎の変化の差に対して一定の定数で除算した値を、前フィールドの補正された平均最小値に加算し、平均最小値ＭＩＮの急激な変化を緩和する。
【００５１】
黒伸張が動作状態において、突然、黒文字のＯＳＤなどにより、平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより低くなった場合、第三の選択回路１２０３は、前フィールドの補正された平均最小値を選択する。よって、第五の減算回路１２０４及び除算回路１２０５の出力は０となる。加算回路１２０６の出力ＭＩＮ＿Ｔは前フィールドの補正された平均最小値であるため、前フィールドの平均最小値を保持したことになる。これにより、第三の平均回路の出力であり、値が０に近い平均最小値ＭＩＮの影響で黒伸張が突然ＯＦＦになることはない。
【００５２】
さらに、黒文字などのＯＳＤが突然消えたとしても、補正された平均最小値ＭＩＮ＿Ｔの値は、先述した回路の特徴により、徐々に第三の平均回路の出力である平均最小値ＭＩＮに近づく。これにより、黒文字などのＯＳＤによって、映像の輝度が急激に変化することを防ぐことができる。
【００５３】
以上のように本実施の形態によれば、プラズマディスプレイにおいて、白伸張、黒伸張とプラズマディスプレイの駆動条件の制御を併用しても、映像の輝度の急激な変化を生じることなく、高輝度化及びコントラスト比を向上させることができる。すなわち、映像シーンを自動的に判別し、白色部の面積が少なく、全体的に黒っぽいシーンのときに、白伸張を動作させ、白色部のピーク輝度を向上させる。逆に、白色部の面積が多く、全体的に白っぽいシーンのときには、黒伸張を動作させ、黒浮きのない映像が可能となる。これにより、黒から白ピークまでの映像のダイナミックレンジを拡大し、よりメリハリのある映像が実現できる。
【００５４】
また、黒っぽい映像シーンから白っぽい映像シーンに移行したとき、白伸張のＯＮからＯＦＦへ移行する過渡状態を設けていることにより、ピーク輝度が急激に変化せず、滑らかに変化する映像を得ることができる。同様に、黒伸張のＯＦＦからＯＮへ移行する過渡状態を設け、輝度信号の平均最小値を前フィールドの値を用いて補正することで、黒伸張のＯＮ／ＯＦＦによる輝度の急激な変化を防ぐことができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、白伸張及び黒伸張と平均輝度レベルによって維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法を併用し、白伸張及び黒伸張のゲインを平均輝度レベルに応じて線形に変化させることにより、輝度の急激な変化を伴うことなく、映像の高輝度化、コントラスト比の向上を実現することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図
【図２】同映像信号処理回路の白伸張処理部の構成を示すブロック図
【図３】同白伸張回路の動作を示す図
【図４】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の第一のゲイン生成回路の構成を示すブロック図
【図５】同第一のゲイン生成回路の動作を示す図
【図６】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の黒伸張処理部の構成を示すブロック図
【図７】同黒伸張回路の動作を示す図
【図８】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の第二のゲイン生成回路の構成を示すブロック図
【図９】同第二のゲイン生成回路の動作を示す図
【図１０】本発明の映像信号処理回路における白伸張処理部と黒伸張処理部を組み合わせた構成を示すブロック図
【図１１】本発明の映像信号処理回路における輝度信号の平均最小値を補正する回路の構成を示す図
【図１２】従来のプラズマディスプレイの構成の一例を示す図
【符号の説明】
１０１  映像信号処理回路
１０２  平均輝度検出回路
１０３  サブフィールド制御回路
１０４  維持パルス数制御回路
１０５  駆動制御部
１０６  プラズマディスプレイパネル
２０１  Ａ／Ｄ変換回路
２０２  第一の映像信号処理部
２０３  白伸張処理部
２０４  黒伸張処理部
２０５  駆動条件制御回路
２０６  同期分離回路
３０１  白伸張回路
３０２  平均輝度検出回路
３０３  第一の平均回路
３０４  最大値検出回路
３０５  第二の平均回路
３０６  第一のゲイン生成回路
３０７  第一の乗算器
５０１  第三の乗算器
５０２  第一の減算回路
５０３  第二の減算回路
５０４  第一の制限回路
５０５  第一の比較回路
５０６  第一の選択回路
７０１  黒伸張回路
７０２  最小値検出回路
７０３  第三の平均回路
７０４  第二のゲイン生成回路
７０５  第二の乗算器
９０１  第四の乗算器
９０２  第三の減算回路
９０３  第四の減算回路
９０４  第二の制限回路
９０５  第二の比較回路
９０６  第二の選択回路
１２０１  第三の比較回路
１２０２  １フィールド遅延回路
１２０３  第三の選択回路
１２０４  第五の減算回路
１２０５  除算回路
１２０６  加算回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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