(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号のコントラストを調整する調整手段と、
映像信号の特徴量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特徴量の変化に応じて前記調整手段のコントラスト調整動作を制御する制御手段と、
前記調整手段によりコントラストを調整された映像信号を用いて映像を表示する表示手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うように前記調整手段を制御し、
前記検出手段は、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち白側に位置する白側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す白面積値を映像信号の平均輝度とともに検出し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された平均輝度が平均輝度の範囲を分割して設定された複数の平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定し、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の白面積値の最大値である最大白面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大白面積値に対する白面積値の比率を表す白面積比率を基に平均輝度に対する白コントラストゲイン特性を決定し、決定した白コントラストゲイン特性を基に前記検出手段により検出された平均輝度に対する白コントラストゲインを決定し、決定した白コントラストゲインを基に映像信号のコントラストを調整するように前記調整手段を制御し、白面積値が最大白面積値以下の場合、所定時間が経過した後に白コントラストゲインを段階的に増加させるように前記調整手段を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
映像信号のコントラストを調整する調整手段と、
映像信号の特徴量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された特徴量の変化に応じて前記調整手段のコントラスト調整動作を制御する制御手段と、
前記調整手段によりコントラストを調整された映像信号を用いて映像を表示する表示手段とを備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うように前記調整手段を制御し、
前記検出手段は、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち黒側に位置する黒側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す黒面積値を映像信号の平均輝度とともに検出し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された平均輝度が平均輝度の範囲を分割して設定された複数の平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定し、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の黒面積値の最大値である最大黒面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大黒面積値に対する黒面積値の比率を表す黒面積比率を基に平均輝度に対する黒コントラストゲイン特性を決定し、決定した黒コントラストゲイン特性を基に前記検出手段により検出された平均輝度に対する黒コントラストゲインを決定し、決定した黒コントラストゲインを基に映像信号のコントラストを調整するように前記調整手段を制御し、黒面積値が最大黒面積値以下の場合、所定時間が経過した後に黒コントラストゲインを段階的に増加させるように前記調整手段を制御することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記表示手段は、液晶表示パネルを含み、
前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
映像信号の特徴量を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストを調整する調整ステップと、
前記調整ステップにおいて調整された映像信号を用いて映像を表示する表示ステップとを含み、
前記調整ステップは、前記検出ステップにおいて検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うステップを含み、
前記検出ステップは、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち白側に位置する白側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す白面積値を映像信号の平均輝度とともに検出するステップを含み、
前記調整ステップは、前記検出ステップにおいて検出された平均輝度が平均輝度の範囲を分割して設定された複数の平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定し、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の白面積値の最大値である最大白面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大白面積値に対する白面積値の比率を表す白面積比率を基に平均輝度に対する白コントラストゲイン特性を決定し、決定した白コントラストゲイン特性を基に前記検出ステップにおいて検出された平均輝度に対する白コントラストゲインを決定し、決定した白コントラストゲインを基に映像信号のコントラストを調整し、白面積値が最大白面積値以下の場合、所定時間が経過した後に白コントラストゲインを段階的に増加させるステップを含むことを特徴とする表示装置のコントラスト調整方法。
【請求項５】
映像信号の特徴量を検出する検出手段と、映像信号のコントラストを調整する調整手段と、前記調整手段により調整された映像信号を用いて映像を表示する表示手段とを備える表示装置に内蔵されるマイクロコンピュータを、
前記検出手段により検出された特徴量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された特徴量の変化に応じて前記調整手段のコントラスト調整動作を制御する制御手段として機能させ、
前記制御手段は、前記取得手段により取得された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うように前記調整手段を制御し、
前記検出手段は、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち白側に位置する白側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す白面積値を映像信号の平均輝度とともに検出し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された平均輝度が平均輝度の範囲を分割して設定された複数の平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定し、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の白面積値の最大値である最大白面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大白面積値に対する白面積値の比率を表す白面積比率を基に平均輝度に対する白コントラストゲイン特性を決定し、決定した白コントラストゲイン特性を基に前記検出手段により検出された平均輝度に対する白コントラストゲインを決定し、決定した白コントラストゲインを基に映像信号のコントラストを調整するように前記調整手段を制御し、白面積値が最大白面積値以下の場合、所定時間が経過した後に白コントラストゲインを段階的に増加させるように前記調整手段を制御することを特徴とする表示装置のコントラスト調整プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号のコントラストを調整して映像信号に対応する映像を表示する表示装置、そのコントラスト調整方法及びそのコントラスト調整プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置では、映像信号のコントラストのダイナミックレンジを拡大して階調補正を行い、映像信号のコントラストを調整している。例えば、特許文献１には、映像信号から平均輝度、最大輝度及び最小輝度の特徴量を検出し、検出結果に応じてダイナミックレンジすなわちコントラストゲインを調整する液晶表示装置が開示されている。
【特許文献１】特許第３２１５３８８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、特徴量の変化に応じてコントラストゲインをリアルタイムに変更する場合、明暗の変動が激しい映像信号では、コントラストゲインが頻繁に切り換わり、この切り換えがユーザにはフリッカー状に見えてしまい、映像品質が悪化する。
【０００４】
また、上記の頻繁な切り換えを防止するために、ある時定数を持たせてコントラストゲインを切り換えることも行われているが、本来コントラストゲインを減少すべき場合にも、時定数期間だけ遅延してコントラストゲインが切り換えられ、調整前の状態が時定数期間だけ維持されるため、この場合も映像品質の悪化を完全には回避できない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、映像信号のコントラストを調整するために映像信号のコントラストゲインを増加及び減少させても、ともに良好な映像品質を得ることができる表示装置を提供することである。
【０００６】
本発明の一の局面に従う表示装置は、映像信号のコントラストを調整する調整手段と、映像信号の特徴量を検出する検出手段と、検出手段により検出された特徴量の変化に応じて調整手段のコントラスト調整動作を制御する制御手段と、調整手段によりコントラストを調整された映像信号を用いて映像を表示する表示手段とを備え、制御手段は、検出手段により検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うように調整手段を制御するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この表示装置においては、映像信号のコントラストゲインを減少させる際には、特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを瞬時に減少させて特徴量の変化に適した映像を表示することができるとともに、映像信号のコントラストゲインを増加させる際は、緩やかに映像信号のコントラストゲインを増加させ、フリッカー状に見えることなく、特徴量の変化に適した映像を表示することができるので、映像信号のコントラストを調整するために映像信号のコントラストゲインを増加及び減少させても、ともに良好な映像品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る表示装置について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、表示装置の一例として液晶表示装置を例に説明するが、本発明が適用される表示装置はこの例に特に限定されず、コントラストを調整するものであれば、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（陰極線管）ディスプレイ等の他の表示装置にも同様に適用可能である。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す液晶表示装置は、映像信号処理回路１、コントラスト調整回路２、駆動回路３、特徴検出回路４、制御回路５及び液晶パネル６を備える。
【００１０】
映像信号処理回路１は、映像信号ＶＳを受け、液晶パネル６の表示に適した映像信号に変換してコントラスト調整回路２及び特徴検出回路４へ出力する。特徴検出回路４は、映像信号処理回路１から出力される映像信号並びに映像信号ＶＳの垂直同期信号及び水平同期信号等の同期信号ＨＶが入力され、映像信号のシーンの特徴を表す特徴量として、１フレーム毎に映像信号の平均輝度、白面積値及び黒面積値を検出して制御回路５へ出力する。
【００１１】
ここで、白面積値は、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲を２分割した白側に位置する白側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上（１フレーム期間）の面積比であり、黒面積値は、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲を２分割した黒側に位置する黒側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比である。
【００１２】
制御回路５は、演算処理装置及びメモリ等を備えるマイクロコンピュータ等から構成され、内部のメモリに予め記憶されたコントラスト調整プログラムを演算処理装置により実行して以下のように機能する。
【００１３】
すなわち、制御回路５は、平均輝度、白面積値及び黒面積値を基に映像信号の白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインを１フレーム毎に決定してコントラスト調整回路２へ出力する。コントラスト調整回路２は、白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインを用いて映像信号のゲイン及びＤＣレベルを算出し、算出したゲイン及びＤＣレベルを用いて映像信号処理回路１から出力される映像信号を１フレーム毎に調整して駆動回路３へ出力する。
【００１４】
具体的には、制御回路５は、平均輝度の範囲を４分割して４つの平均輝度判定範囲を設定し、特徴検出回路４により検出された平均輝度が４つの平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定する。次に、制御回路５は、平均輝度判定範囲ごとに白面積値の最大値である最大白面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大白面積値に対する白面積値の比率を表す白面積比率を基に平均輝度に対する白コントラストゲイン特性を決定し、決定した白コントラストゲイン特性を基に特徴検出回路４により検出された平均輝度に対する白コントラストゲインを決定し、決定した白コントラストゲインを用いて映像信号のゲイン及びＤＣレベルを調整するようにコントラスト調整回路２を制御する。このとき、白面積値が最大白面積値以下の場合、制御回路５は、所定時間（例えば、５秒間）が経過した後に白コントラストゲインを段階的に増加させるようにコントラスト調整回路２を制御する。
【００１５】
また、制御回路５は、平均輝度判定範囲ごとに黒面積値の最大値である最大黒面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大黒面積値に対する黒面積値の比率を表す黒面積比率を基に平均輝度に対する黒コントラストゲイン特性を決定し、決定した黒コントラストゲイン特性を基に特徴検出回路４により検出された平均輝度に対する黒コントラストゲインを決定し、決定した黒コントラストゲインを用いて映像信号のゲイン及びＤＣレベルを調整するようにコントラスト調整回路２を制御する。このとき、黒面積値が最大黒面積値以下の場合、制御回路５は、所定時間（例えば、５秒間）が経過した後に黒コントラストゲインを段階的に増加させるようにコントラスト調整回路２を制御する。
【００１６】
駆動回路３は、上記のようにしてゲイン及びＤＣレベルが調整された映像信号を用いて液晶パネル６を駆動する。液晶パネル６は、調整された映像信号に対応する映像を表示する。
【００１７】
本実施形態では、コントラスト調整回路２が調整手段の一例に相当し、特徴検出回路４が検出手段の一例に相当し、制御回路５が制御手段及び取得手段の一例に相当し、駆動回路３及び液晶パネル６が表示手段の一例に相当する。なお、制御回路５の構成は、上記の例に特に限定されず、その機能の一部又は全部を専用のハードウエア回路から構成するようにしてもよい。
【００１８】
次に、上記のように構成された液晶表示装置のコントラスト調整動作について説明する。図２は、図１に示す液晶表示装置によるコントラスト調整処理を説明するためのフローチャートである。
【００１９】
図２に示すように、まず、制御回路５は、所定の初期化処理を行い、遅延時間カウント値ｔを０に設定してリセットする（ステップＳ１）。次に、制御回路５は、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔ（例えば、５秒に相当する値）より大きいか否かを判断し（ステップＳ２）、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔより大きい場合は、遅延時間カウント値ｔを０に設定してリセットする（ステップＳ１２）。一方、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔ以下の場合は、遅延時間カウント値ｔを１だけインクリメントする（ステップＳ３）。
【００２０】
次に、制御回路５は、特徴検出回路４の平均輝度検出処理、白検出処理及び黒検出処理により検出された１垂直期間における映像信号の平均輝度、白面積値及び黒面積値を特徴検出回路４から取得する（ステップＳ４）。
【００２１】
図３は、図１に示す特徴検出回路４による平均輝度検出処理、白検出処理及び黒検出処理の一例を説明するための波形図である。まず、平均輝度検出処理として、映像信号の輝度レベルを１垂直期間だけ累積加算することにより平均輝度が検出され、図３の（ａ）に示すように、１水平期間において黒レベル（０％）から白レベル（１００％）まで変化する映像信号の場合は、５０％となる。
【００２２】
次に、白検出処理として、図３の（ｂ）に示すように、映像信号の輝度レベルが５０％以上７５％未満の範囲に入る映像信号の表示画面上の面積比である第１白面積値及び映像信号の輝度レベルが７５％以上１００％以下の範囲に入る映像信号の表示画面上の面積比である第２白面積値がそれぞれ検出され、両者の合計値が白面積値となり、この例では、第１白面積値が２５％、第２白面積値が２５％となり、白面積値は５０％となる。
【００２３】
最後に、黒検出処理として、図３の（ｃ）に示すように、映像信号の輝度レベルが２５％以上５０％未満の範囲に入る映像信号の表示画面上の面積比である第１黒面積値及び映像信号の輝度レベルが０％以上２５％未満の範囲に入る映像信号の表示画面上の面積比である第２黒面積値がそれぞれ検出され、両者の合計値が黒面積値となり、この例では、第１黒面積値が２５％、第２黒面積値が２５％となり、黒面積値は５０％となる。なお、白面積値及び黒面積値の規定方法は、上記の例に特に限定されず、輝度レベルの範囲を変更したり、白側及び黒側を３つ以上に分割する等の種々の変更が可能である。
【００２４】
次に、制御回路５は、特徴検出回路４により検出された平均輝度が４つの平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定する（ステップＳ５）。平均輝度判定範囲は、平均輝度の範囲を４分割して作成され、第１平均輝度判定範囲は、平均輝度の輝度レベルが０％以上２５％未満の範囲であり、第２平均輝度判定範囲は、平均輝度の輝度レベルが２５％以上５０％未満の範囲であり、第３平均輝度判定範囲は、平均輝度の輝度レベルが５０％以上７５％未満の範囲であり、第４平均輝度判定範囲は、平均輝度の輝度レベルが７５％以上１００％以下の範囲である。なお、平均輝度判定範囲の個数及び範囲は、上記の例に特に限定されず、５つ以上の平均輝度判定範囲を用いる等の種々の変更が可能である。
【００２５】
次に、白コントラストゲイン用の処理として、制御回路５は、４つの平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定した平均輝度の白面積値と、平均輝度が属すると判定された平均輝度判定範囲の過去の最大白面積値とを比較し、検出された白面積値が過去の最大白面積値より大きいか否かを判断する（ステップＳ６）。なお、初回の比較には、初期値として予め記憶されている最大白面積値を使用する。
【００２６】
検出された白面積値が過去の最大白面積値より大きい場合、検出された白面積値を最大白面積値として保持し、最大白面積値を更新する（ステップＳ７）。一方、検出された白面積値が過去の最大白面積値以下の場合、制御回路５は、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔより大きいか否かを判断し（ステップＳ１３）、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔより大きい場合にのみ、過去の最大白面積値から所定値（例えば、最大白面積値を格納しているレジスタの１ＬＳＢ）を減算した値を白面積値として設定し、白面積値を補正する（ステップＳ１４）。したがって、白面積値が最大白面積値以下の場合、所定時間が経過した後に、過去の最大白面積値から所定値を減算した白面積値を用いて後述する白コントラストゲインが計算され、白コントラストゲインが段階的に増加される。
【００２７】
次に、制御回路５は、白面積値を最大白面積値で除算して白過去最大比率を算出し、平均輝度に応じて、基準となる白補正ゲイン値Ｂを算出し、下記式に従って修正後の白補正ゲイン値Ｂ’を算出し、修正後の白補正ゲイン値Ｂ’から第１白面積値に基づく白コントラストゲインＤを算出し、算出したＤから第２白面積値に基づく白コントラストゲインＦを算出する（ステップＳ８）。なお、初回の計算には、初期値として予め記憶されている白補正ゲイン値を使用する。また、下記の出力係数は、学習結果を補正ゲインに乗算する乗算率を示す係数である。
【００２８】
修正後の白補正ゲイン値Ｂ’＝白補正ゲイン値Ｂ（１−白過去最大比率×出力係数）
【００２９】
図４は、図１に示す制御回路５による白コントラストゲインの算出方法を説明するための図である。なお、図中に示すＡＰＬは平均輝度であり、他の図も同様である。
【００３０】
図４に示すように、平均輝度に基づく白補正ゲイン値Ｂが算出され、算出されたＢを用いて修正後の白補正ゲイン値Ｂ’が算出され、算出されたＢ’を用いて第１白面積値に基づく白コントラストゲインＤが算出され、算出されたＤを用いて第２白面積値に基づく白コントラストゲインＦが白コントラストゲインとして算出される。ここで、上式の（１−白過去最大比率×出力係数）の白過去最大比率は、過去の映像信号に応じて更新されており、この部分が学習機能となる。
【００３１】
上記の処理により、平均輝度が属すると判定された平均輝度判定範囲に対する白コントラストゲインが決定される。この処理を繰り返すことにより、４つの平均輝度判定範囲に対して４つの白コントラストゲインが決定され、制御回路５は、下記のコントラストゲイン曲線作成方法に基づき、４つの白コントラストゲインを用いてその間を補間することにより平均輝度に対する白コントラストゲイン特性を表す白コントラストゲイン曲線を作成する（ステップＳ９）。
【００３２】
図５は、コントラストゲイン曲線作成方法を概念的に説明するための図である。図５の（ａ）に示すように、上記の処理により、４つの平均輝度判定範囲に対して白コントラストゲイン値が決定され、４つの白コントラストゲイン値からその間を補間することにより、図５の（ｂ）に示すように、平均輝度に対する白コントラストゲイン特性を表す白コントラストゲイン曲線が決定される。
【００３３】
また、上記の白コントラストゲイン用の処理と並列して黒コントラストゲイン用の処理が実行され、制御回路５は、４つの平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定した平均輝度の黒面積値と、平均輝度が属すると判定された平均輝度判定範囲の過去の最大黒面積値とを比較し、検出された黒面積値が過去の最大黒面積値より大きいか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００３４】
検出された黒面積値が過去の最大黒面積値より大きい場合、検出された黒面積値を最大黒面積値として保持し、最大黒面積値を更新する（ステップＳ７）。一方、検出された黒面積値が過去の最大黒面積値以下の場合、制御回路５は、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔより大きいか否かを判断し（ステップＳ１３）、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔより大きい場合にのみ、過去の最大黒面積値から所定値（例えば、最大黒面積値を格納しているレジスタの１ＬＳＢ）を減算した値を黒面積値として設定し、黒面積値を補正する（ステップＳ１４）。したがって、黒面積値が最大黒面積値以下の場合、所定時間が経過した後に、過去の最大黒面積値から所定値を減算した黒面積値を用いて後述する黒コントラストゲインが計算され、黒コントラストゲインが段階的に増加される。
【００３５】
次に、制御回路５は、黒面積値を最大黒面積値で除算して黒過去最大比率を算出し、平均輝度に応じて、基準となる黒補正ゲイン値Ａを算出し、下記式に従って修正後の黒補正ゲイン値Ａ’を算出し、修正後の黒補正ゲイン値Ａ’から第１黒面積値に基づく黒コントラストゲインＣを算出し、算出したＣから第２黒面積値に基づく黒コントラストゲインＥを算出する（ステップＳ８）。
【００３６】
修正後の黒補正ゲイン値Ａ’＝黒補正ゲイン値Ａ（１−黒過去最大比率×出力係数）
【００３７】
上記の処理により、平均輝度が属すると判定された平均輝度判定範囲に対する黒コントラストゲインが決定される。この処理を繰り返すことにより、４つの平均輝度判定範囲に対して４つの黒コントラストゲインが決定され、制御回路５は、４つの黒コントラストゲインを用いてその間を補間することにより平均輝度に対する黒コントラストゲイン特性を表す黒コントラストゲイン曲線（図５の（ｂ）参照）を上記と同様にして作成する（ステップＳ９）。
【００３８】
図６は、白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインを説明するための波形図である。図６の（ａ）に示すように、上記のようにして算出された白コントラストゲインに応じて、黒レベルを固定して映像信号のゲインを白側にコントロールする動作が行われ、図６の（ｂ）に示すように、上記のようにして算出された黒コントラストゲインに応じて、白レベル（白ピーク）を固定して映像信号のゲインを黒側にコントロールする動作が行われ、これら２つのコントラストゲインを映像信号のシーンに応じて適応的にコントロールすることにより、種々のシーンに応じて映像信号のコントラストを最適に調整することができる。
【００３９】
次に、コントラスト調整回路２は、制御回路５から出力される白コントラストゲインＦ及び黒コントラストゲインＥを用いて映像信号のゲイン（白側ゲイン）及びＤＣレベルを下式に従って算出する（ステップＳ１０）。
【００４０】
ゲイン＝基準値×（映像信号の入力値＋Ｆ＋Ｅ）／（映像信号の入力値）
ＤＣレベル＝基準値−Ｅ
【００４１】
次に、コントラスト調整回路２は、算出したゲイン及びＤＣレベルを用いて映像信号を調整して駆動回路３へ出力し（ステップＳ１１）、その後、ステップＳ２へ戻って１フレーム毎に上記の処理が繰り返される。
【００４２】
図７は、図２に示すコントラスト調整処理によるシーンに対する白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインの調整原理を説明するための図である。図７に示すように、４つの第１乃至第４平均輝度判定範囲１〜４において平均輝度が検出され、上記のコントラスト調整処理により入力された映像信号が表すシーンに応じて白コントラストゲインＷＧ（図中の白丸）及び黒コントラストゲインＢＧ（図中の黒丸）が自動的に設定され、シーンに応じて映像信号のコントラストが最適に調整される。
【００４３】
図８は、図２に示すコントラスト調整処理によるシーンごとの白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインの調整結果の一例を説明するための図である。図８の（ａ）に示す基本ゲイン状態から、バラエティー、ニュース等のシーンを表す映像信号に対しては、図８の（ｂ）に示す白コントラストゲインＷＧ及び黒コントラストゲインＢＧに自動的に設定され、映画、ドラマ、風景等のシーンを表す映像信号に対しては、図８の（ｃ）に示す白コントラストゲインＷＧ及び黒コントラストゲインＢＧに自動的に設定される。このように、バラエティー、ニュース等のように映像信号にメリハリが多く存在する場合は、ダイナミックレンジの当たりがないように各平均輝度判定範囲におけるゲインを低下させ、映画、ドラマ、風景等のように映像信号にメリハリが少ない場合は、基本ゲイン状態に近くゲインの大きい状態になる。
【００４４】
図９は、図２に示すコントラスト調整処理によるシーンごとの白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインの調整結果の他の例を説明するための図である。図９の（ａ）に示すように、暗いシーンが連続した場合、第１及び第２平均輝度判定範囲が主に学習ポイントとなり、主に第１及び第２平均輝度判定範囲に属する平均輝度、白面積値及び黒面積値を基に白コントラストゲインＷＧ及び黒コントラストゲインＢＧが図示のように調整される。図９の（ｂ）に示すように、明暗のはっきりした映像信号が連続した場合、第２及び第３平均輝度判定範囲が主に学習ポイントとなり、主に第２及び第３平均輝度判定範囲に属する平均輝度、白面積値及び黒面積値を基に白コントラストゲインＷＧ及び黒コントラストゲインＢＧが図示のように小さく調整される。図９の（ｃ）に示すように、中間輝度の映像信号が連続した場合、第２及び第３平均輝度判定範囲が主に学習ポイントとなり、主に第２及び第３平均輝度判定範囲に属する平均輝度、白面積値及び黒面積値を基に白コントラストゲインＷＧ及び黒コントラストゲインＢＧが図示のように大きく調整される。図９の（ｄ）に示すように、高輝度の映像信号が連続した場合、第３及び第４平均輝度判定範囲が主に学習ポイントとなり、主に第３及び第４平均輝度判定範囲に属する平均輝度、白面積値及び黒面積値を基に白コントラストゲインＷＧ及び黒コントラストゲインＢＧが図示のように調整される。
【００４５】
図１０は、図１に示す液晶表示装置の映像信号の振幅変化に対するゲインの応答特性の一例を示す波形図である。図１０の（ａ）に示すように、映像信号の振幅が小さくなると、遅延時間カウント値ｔが遅延時間Ｔより大きくなった場合にゲインが所定値だけ増加されるため、ゲインは緩やかに増加する。一方、図１０の（ｂ）に示すように、映像信号の振幅が大きくなると、ゲインは瞬時に減少する。
【００４６】
上記のように、本実施形態では、映像信号の平均輝度、白面積値及び黒面積値が検出され、検出された平均輝度、白面積値及び黒面積値の変化に応じて映像信号のコントラストを調整するときに、映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行い、このようにして調整された映像信号に対応する映像が表示される。したがって、映像信号のコントラストゲインを減少させる際には、平均輝度、白面積値及び黒面積値の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを瞬時に減少させてシーンの変化に適した映像を表示することができるとともに、映像信号のコントラストゲインを増加させる際は、緩やかに映像信号のコントラストゲインを増加させ、フリッカー状に見えることなく、特徴量の変化に適した映像を表示することができる。この結果、映像信号のコントラストを調整するために映像信号のコントラストゲインを増加及び減少させても、ともに良好な映像品質を得ることができる。
【００４７】
また、平均輝度の範囲を分割して４つの平均輝度判定範囲が設定され、各平均輝度判定範囲の平均輝度の変化に応じて映像信号のコントラストが調整されるので、平均輝度が高いシーン、平均輝度が低いシーン、平均輝度が中間のシーン等の種々のシーンに応じて映像信号のコントラストを良好に且つ細かく調整することができる。
【００４８】
さらに、最大白面積値及び最大黒面積値が保持され、各平均輝度判定範囲における最大白面積値及び最大黒面積値に対する白面積値及び黒面積値の比率を表す白面積比率及び黒面積比率を基に平均輝度に対する白コントラストゲイン曲線及び黒コントラストゲイン曲線が決定され、決定された白コントラストゲイン曲線及び黒コントラストゲイン曲線を基に、検出された平均輝度に対する白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインが決定され、決定した白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインを用いて映像信号のゲイン及びＤＣレベルが調整されるので、ダイナミックレンジを充分に確保しながら、平均輝度及び輝度の変動に基づくシーンの特徴に応じて映像信号のコントラストを良好に調整することができる。
【００４９】
上記のように、本発明に係る表示装置は、映像信号のコントラストを調整する調整手段と、映像信号の特徴量を検出する検出手段と、検出手段により検出された特徴量の変化に応じて調整手段のコントラスト調整動作を制御する制御手段と、調整手段によりコントラストを調整された映像信号を用いて映像を表示する表示手段とを備え、制御手段は、検出手段により検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うように調整手段を制御するものである。
【００５０】
本発明に係る表示装置においては、映像信号の特徴量が検出され、検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストを調整するときに、検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行い、このようにして調整された映像信号を用いて映像が表示される。したがって、映像信号のコントラストゲインを減少させる際には、特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを瞬時に減少させて特徴量の変化に適した映像を表示することができるとともに、映像信号のコントラストゲインを増加させる際は、緩やかに映像信号のコントラストゲインを増加させ、フリッカー状に見えることなく、特徴量の変化に適した映像を表示することができる。この結果、映像信号のコントラストを調整するために映像信号のコントラストゲインを増加及び減少させても、ともに良好な映像品質を得ることができる。
【００５１】
検出手段は、映像信号の平均輝度を検出し、制御手段は、検出手段により検出された平均輝度が平均輝度の範囲を分割して設定された複数の平均輝度判定範囲のいずれに属するかを判定し、各平均輝度判定範囲の平均輝度の変化に応じて映像信号のコントラストを調整するように調整手段を制御することが好ましい。
【００５２】
この場合、映像信号の平均輝度が検出され、検出された平均輝度が複数の平均輝度判定範囲のいずれに属するかが判定され、各平均輝度判定範囲の平均輝度の変化に応じて映像信号のコントラストが調整されるので、平均輝度の高いシーンや平均輝度の低いシーン等に応じて映像信号のコントラストを良好に調整することができる。
【００５３】
複数の平均輝度判定範囲は、平均輝度の範囲を分割して設定された４つ以上の平均輝度判定範囲を含むことが好ましい。この場合、４つ以上の平均輝度判定範囲が設定され、各平均輝度判定範囲の平均輝度の変化に応じて映像信号のコントラストが調整されるので、平均輝度が高いシーン、平均輝度が低いシーン、平均輝度が中間のシーン等の種々のシーンに応じて映像信号のコントラストを良好に且つ細かく調整することができる。
【００５４】
検出手段は、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち白側に位置する白側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す白面積値を平均輝度とともに検出し、制御手段は、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の白面積値を基に映像信号の白コントラストゲインを調整するように調整手段を制御することが好ましい。
【００５５】
この場合、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち白側に位置する白側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す白面積値が平均輝度とともに検出され、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の白面積値を基に映像信号の白コントラストゲインが調整されるので、平均輝度だけでなく、瞬間的に輝度が高い部分をも考慮することができ、平均輝度に基づくシーンの特徴だけでなく、輝度の短時間の変動に基づくシーンの特徴に応じて映像信号のコントラストを良好に調整することができる。
【００５６】
制御手段は、平均輝度判定範囲ごとに白面積値の最大値である最大白面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大白面積値に対する白面積値の比率を表す白面積比率を基に平均輝度に対する白コントラストゲイン特性を決定し、決定した白コントラストゲイン特性を基に検出手段により検出された平均輝度に対する白コントラストゲインを決定し、決定した白コントラストゲインを基に映像信号のコントラストを調整するように調整手段を制御することが好ましい。
【００５７】
この場合、平均輝度判定範囲ごとに最大白面積値が保持され、各平均輝度判定範囲における最大白面積値に対する白面積値の比率を表す白面積比率を基に平均輝度に対する白コントラストゲイン特性が決定され、決定された白コントラストゲイン特性を基に、検出された平均輝度に対する白コントラストゲインが決定され、決定された白コントラストゲインを用いて映像信号のコントラストが調整されるので、ダイナミックレンジを確保しながら、平均輝度及び輝度の変動に基づくシーンの特徴に応じて映像信号のコントラストを良好に調整することができる。
【００５８】
制御手段は、白面積値が最大白面積値以下の場合、所定時間が経過した後に白コントラストゲインを段階的に増加させるように調整手段を制御することが好ましい。この場合、白面積値が最大白面積値以下のとき、すなわち、白コントラストゲインを増加させる必要があるときに、所定時間が経過した後に白コントラストゲインを段階的に増加させているので、白コントラストゲインを増加させる必要がある場合にだけ白コントラストゲインを緩やかに増加させることができる。
【００５９】
検出手段は、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち黒側に位置する黒側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す黒面積値を平均輝度とともに検出し、制御手段は、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の黒面積値を基に映像信号の黒コントラストゲインを調整するように調整手段を制御することが好ましい。
【００６０】
この場合、黒レベルから白レベルまでの輝度範囲のうち黒側に位置する黒側輝度範囲に属する映像信号の表示画面上の面積比を表す黒面積値が平均輝度とともに検出され、平均輝度判定範囲ごとに当該平均輝度判定範囲に属すると判定された平均輝度の黒面積値を基に映像信号の黒コントラストゲインが調整されるので、平均輝度だけでなく、瞬間的に輝度が低い部分をも考慮することができ、平均輝度に基づくシーンの特徴だけでなく、輝度の短時間の変動に基づくシーンの特徴に応じて映像信号のコントラストを良好に調整することができる。
【００６１】
制御手段は、平均輝度判定範囲ごとに黒面積値の最大値である最大黒面積値を保持し、各平均輝度判定範囲における最大黒面積値に対する黒面積値の比率を表す黒面積比率を基に平均輝度に対する黒コントラストゲイン特性を決定し、決定した黒コントラストゲイン特性を基に検出手段により検出された平均輝度に対する黒コントラストゲインを決定し、決定した黒コントラストゲインを基に映像信号のコントラストを調整するように調整手段を制御することが好ましい。
【００６２】
この場合、平均輝度判定範囲ごとに最大黒面積値が保持され、各平均輝度判定範囲における最大黒面積値に対する黒面積値の比率を表す黒面積比率を基に平均輝度に対する黒コントラストゲイン特性が決定され、決定された黒コントラストゲイン特性を基に、検出された平均輝度に対する黒コントラストゲインが決定され、決定された黒コントラストゲインを用いて映像信号のコントラストが調整されるので、ダイナミックレンジを確保しながら、平均輝度及び輝度の変動に基づくシーンの特徴に応じて映像信号のコントラストを良好に調整することができる。
【００６３】
制御手段は、黒面積値が最大黒面積値以下の場合、所定時間が経過した後に黒コントラストゲインを段階的に増加させるように調整手段を制御することが好ましい。この場合、黒面積値が最大黒面積値以下のとき、すなわち、黒コントラストゲインを増加させる必要があるときに、所定時間が経過した後に黒コントラストゲインを段階的に増加させているので、黒コントラストゲインを増加させる必要がある場合にだけ黒コントラストゲインを緩やかに増加させることができる。
【００６４】
表示手段は、液晶表示パネルを含み、表示装置は、液晶表示装置であることが好ましい。この場合、コントラスト調整範囲が狭い液晶表示装置を用いて良好な映像品質を得ることができる。
【００６５】
本発明に係る表示装置のコントラスト調整方法は、映像信号の特徴量を検出する検出ステップと、検出ステップにおいて検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストを調整する調整ステップと、調整ステップにおいて調整された映像信号を用いて映像を表示する表示ステップとを含み、調整ステップは、検出ステップにおいて検出された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うものである。
【００６６】
本発明に係る表示装置のコントラスト調整プログラムは、映像信号の特徴量を検出する検出手段と、映像信号のコントラストを調整する調整手段と、調整手段により調整された映像信号を用いて映像を表示する表示手段とを備える表示装置に内蔵されるマイクロコンピュータを、検出手段により検出された特徴量を取得する取得手段と、取得手段により取得された特徴量の変化に応じて調整手段のコントラスト調整動作を制御する制御手段として機能させ、制御手段は、取得手段により取得された特徴量の変化に応じて映像信号のコントラストゲインを増加させる際の変化を減少させる際の変化より緩やかに行うように調整手段を制御するものである。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る表示装置は、映像信号のコントラストを調整するために映像信号のコントラストゲインを増加及び減少させても、ともに良好な映像品質を得ることができ、映像信号のコントラストを調整して映像を表示する表示装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置によるコントラスト調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示す特徴検出回路による平均輝度検出処理、白検出処理及び黒検出処理の一例を説明するための波形図である。
【図４】図１に示す制御回路による白コントラストゲインの算出方法を説明するための図である。
【図５】コントラストゲイン曲線作成方法を概念的に説明するための図である。
【図６】白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインを説明するための波形図である。
【図７】図２に示すコントラスト調整処理によるシーンに対する白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインの調整原理を説明するための図である。
【図８】図２に示すコントラスト調整処理によるシーンごとの白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインの調整結果の一例を説明するための図である。
【図９】図２に示すコントラスト調整処理によるシーンごとの白コントラストゲイン及び黒コントラストゲインの調整結果の他の例を説明するための図である。
【図１０】図１に示す液晶表示装置の映像信号の振幅変化に対するゲインの応答特性の一例を示す波形図である。
【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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