(57)【要約】【課題】画像コントラストを向上するための装置を提供すること【解決手段】黒の閾値及び白の閾値などの、複数の閾値を予め設定するマイクロプロセッサを含む。画像の輝度が、黒の閾値よりも低いことを決定すると、マイクロプロセッサは、光源の照明レベルを減少する。画像の輝度が、白の閾値よりも高いことを決定すると、マイクロプロセッサは、光源の照明レベルを増加する。画像コントラストを向上するための方法は、画像データを受信するステップと、画像の輝度が、黒の閾値よりも低いか否かを決定し、低い場合は、光源の照明レベルを減少するステップと、画像の輝度が白の閾値よりも高いか否かを決定し、高い場合は、光源の照明レベルを増加するステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像コントラストを向上するための装置であって、
光源と、
画像の輝度を有する画像データを一時的に記憶するための画像データバッファと、
黒の閾値と白の閾値を予め設定するマイクロプロセッサと、を備え、画像の輝度が黒の閾値よりも低いことをマイクロプロセッサが決定すると、マイクロプロセッサは、光源の照明レベルを減少し、画像の輝度が白の閾値よりも高いことをマイクロプロセッサが決定すると、マイクロプロセッサは、光源の照明レベルを増加する、画像コントラスト向上装置。
【請求項２】
光源は、エコモード、通常モード、及びブーストモードを備え、画像の輝度が黒の閾値よりも低いことをマイクロプロセッサが決定し且つ光源が通常モード及びブーストモードの一方にある時に、マイクロプロセッサは、光源をエコモードに調節し、画像の輝度が白の閾値よりも高いことをマイクロプロセッサが決定し且つ光源がエコモード及び通常モードの一方にある時に、マイクロプロセッサは、光源をブーストモードに調節する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
光源は、Ｎ個の段階で、通常モードとブーストモードの一方からエコモードに調節され、このＮは、正の整数である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
光源は、Ｎ個の段階で、エコモードと通常モードの一方からブーストモードに調節され、このＮは、正の整数である、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
マイクロプロセッサは、複数の画像特性曲線の一つを選択して、エコモード、通常モード及びブーストモードの照明特性曲線を調節する、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
複数の画像特性曲線は、ＰＣ画像特性曲線、ＭＡＣ画像特性曲線、ＶＩＤＥＯ画像特性曲線、ＣＨＡＲＴ画像特性曲線、及びＢ＆Ｍ画像特性曲線を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）メニューを更に備え、ユーザは、ＯＳＤメニューを介して複数の画像特性曲線の一つを手動で選択する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
画像の輝度は、画像の平均輝度である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
該装置は、投影デバイスである、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
更に、
複数の画像信号を受信し、且つその複数の画像信号の一つを選択して処理後、画像データを発生するフロントエンド処理回路と、
画像データを画像に変換するための光投影ユニットと、を備え、
光源が、画像をスクリーンに投影する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
該装置は、フラットパネルディスプレイデバイスである、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
画像のコントラストを向上する方法であって、前記コントラストは、光源によって決定され、本方法は、
（ａ）画像の輝度を備える画像データを受信するステップと、
（ｂ）画像の輝度が、黒の閾値よりも低いか否かを決定し、低い場合は、ステップ（ｃ）に移行するステップと、
（ｃ）光源の照明レベルを減少するステップと、
（ｄ）画像の輝度が、白の閾値よりも高いか否かを決定し、高い場合は、ステップ（ｅ）に移行するステップと、
（ｅ）光源の照明レベルを増加するステップと、を備える画像のコントラスト向上方法。
【請求項１３】
光源は、エコモード、通常モード、及びブーストモードを備え、ステップ（ｃ）は、更に、
（ｆ）光源がノーマルモードとブーストモードの一方であるか否かを決定し、そのどちらかである場合、ステップ（ｇ）へ移行するステップと、
（ｇ）光源をエコモードへ調節するステップと、を備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｇ）において、光源は、Ｎ個の段階で、通常モードとブーストモードの一方からエコモードに調節され、このＮは、正の整数である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
光源は、エコモード、通常モード、及びブーストモードを備え、ステップ（ｅ）は、更に、
（ｈ）光源がエコモードと通常モードの一方にあるか否かを決定し、そのどちらかである場合、ステップ（ｉ）に移行するステップと、
（ｉ）光源をブーストモードに調節するステップと、を備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ｉ）において、光源は、Ｎ個の段階で、エコモードと通常モードの一方からブーストモードに調節され、このＮは、正の整数である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
光源は、エコモード、通常モード、及びブーストモードを備え、ステップ（ｂ）で、画像の輝度が、黒の閾値よりも低くないと決定され、且つステップ（ｄ）において、画像の輝度が、白の閾値よりも高くないと決定されると、該方法は、更に、
（ｊ）光源が、通常モードにあるか否かを決定し、通常モードでない場合、ステップ（ｋ）に移行するステップと、
（ｋ）光源を通常モードに調節するステップと、を備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ｋ）において、光源は、Ｎ個の段階で、エコモードとブーストモードの一方から通常モードに調節され、このＮは、正の整数である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
更に、
（ｌ）複数の画像特性曲線の一つを選択するステップを、備える請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
ステップ（ｌ）は、ユーザが、ＯＳＤメニューを介して複数の画像特性曲線の一つを手動で選択することである、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像コントラストを向上するための装置及び方法に関し、より具体的には、本発明は、複数の閾値に従って光源の照明レベルを調節することによって画像のコントラストを向上するための装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ディスプレイ装置は、大きな需要があるために、プロバイダは、より多くの市場シェアを獲得するために、ディスプレイ装置の品質を常に改良しようと努めており、そこでは、画像のコントラストは、改良は必要な品質ファクタの一つとなっている。より高いコントラストを有するディスプレイ装置は、より良い品質で画像をディスプレイする能力を有する。このことは、より高いコントラストを有するディスプレイ装置は、より広い範囲の輝度で画像をディスプレイすることを意味している。従って、ディスプレイ装置を進歩させようとする場合、コントラストのレベルの改良は、重要な検討事項である。
【０００３】
米国特許第６，８３１，７７２号と第６，８６７，８３４号は、共にコントラストを増加するための方法を提供している。それらの明細書に開示されているように、これら両方の特許は、輝度調節とコントラストの向上の目的を達成するために、出力光の極性と適合する幾つかの光学材料とモジュールを必要としている。複雑な光学及び製造技術に加えて、それらの方法は、ＬＣＤに限定されており、デジタル光処理（ＤＬＰ）のディスプレイシステムに適用出来ない。
【０００４】
米国特許第６，６８３，６５７号は、輝度を変化し且つコントラストを増加する光モジュレータを開示している。この光モジュレータは、点灯モジュールと光モジュール間に配された超音波モータを含む。この種の構造は、投影デバイスのコストと複雑性を増す。更に、米国特許第５，４６７，１４６号は、輝度を変化し且つコントラストを増加するための光モジュールも開示している。後者の特許は、更に、コントラスト向上の目的を達成するために光シャッターを必要とする。同様に、投影デバイスのコストと複雑性が結果として増加するだろう。
【０００５】
米国特許第６，８７３，７４２号はまた、アルゴリズムに基づいてデジタル画像データの輝度値を処理することによって相対的に明るい部分の輝度を増加し且つ相対的に暗い部分の輝度を減少する信号処理技術を提供している。従って、コントラストが向上される。しかしながら、デジタル画像データの初期情報は、信号処理によって変形させられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
結論として、画像のコントラストを向上するための従来の技術の装置や方法は、コストの増加及び製造の複雑さ或いは画像の歪みとなる。従って、ディスプレイ装置のコントラストを向上するための経済的な解決策がなお望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、画像コントラストを向上するための装置を提供することである。本装置は、光源と、画像データバッファと、マイクロプロセッサと、を備える。画像データバッファは、画像の輝度を含む画像データを一時的に記憶するために構成される。マイクロプロセッサは、黒の閾値及び白の閾値を含む複数の閾値を予め設定する。画像の輝度が黒の閾値よりも低いことをマイクロプロセッサが決定すると、マイクロプロセッサは、光源の照明レベルを減少する。画像の輝度が白の閾値よりも高いことをマイクロプロセッサが決定すると、マイクロプロセッサは、光源の照明レベルを増加する。
【０００８】
光源は、エコモード、通常モード、及びブーストモードなどの複数の点灯モードを備える。画像の輝度が黒の閾値よりも低いことをマイクロプロセッサが決定した時及び光源が通常モード及びブーストモードの一方のモードである時、マイクロプロセッサは、光源をエコモードに調節する。画像の輝度が白の閾値よりも高いことをマイクロプロセッサが決定した時及び光源がエコモード及び通常モードの一方のモードである時、マイクロプロセッサは、光源をブーストモードに調節する。従って、コントラスト向上が達成される。
【０００９】
本発明の他の目的は、画像のコントラストを向上するための方法を提供することである。このコントラストは、光源によって決定される。本方法は、（ａ）画像データを受信するステップであって、この画像データが画像の輝度を含むステップと、（ｂ）画像の輝度が黒の閾値よりも低いか否かを決定し、低い場合はステップ（ｃ）へ移行するステップと、（ｃ）光源の照明レベルを減少するステップと、（ｄ）画像の輝度が白に閾値よりも高いか否かを決定し、高い場合は、ステップ（ｅ）へ移行するステップと、（ｅ）光源の照明レベルを増加するステップと、を備える。
【００１０】
本発明のために実施される詳細な技術と好適な実施の形態は、当業者が請求項の発明の特徴を十分に理解するように添付の図面を伴う以下のパラグラフで記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１に示される本発明の第１の実施の形態は、画像コントラストを向上することが出来る投影デバイスである。第１の実施の形態は、フロントエンド処理回路１０と、画像検出変調ユニット１１と、光投影ユニット１２と、光源１３と、を備える。フロントエンド処理回路１０は、異なる種類のフォーマットを有する画像信号を受信するために使用される。この回路１０は、画像デコーダ１００と、Ａ／Ｄコンバータ１０１と、デジタルビデオユニット１０２と、インターフェース１０３と、を備える。画像デコーダ１００は、ＡＶ信号、Ｓ−Ｖｉｄｅｏ端子信号、及びＹＣｂＣｒ信号を受信するために使用される。Ａ／Ｄコンバータ１０１は、ＲＧＢ信号、ＨＤＴＶ信号、及びＹＰｂＰｒ信号を受信するために使用される。デジタルビデオユニット１０２は、ＤＶＩ信号及びＨＤＭＩ信号を受信するために使用される。インターフェース１０３は、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、イーサネット（Ｒ）、ワイヤレスネットワーク、赤外線、及びＲＳ−２３２などの全ての種類の標準の送信インターフェースからの画像信号と制御信号を受信するために使用される。フロントエンド処理回路１０は、前述の画像信号の一つを選択して処理後に画像データを発生する。画像データは、ディスプレイのための画像の輝度を有し、この画像データは、画像信号１４に含まれる。
【００１２】
画像検出変調ユニット１１は、Ｐｉｘｅｌｗｏｒｋｓ社製のＰＷ１６６、ＰＷ３８８又はＰＷ４６３チップ、或いはＴＩ社製のＤＤＰ２０００又はＤＤＰ３０２０チップである。ＰＷ１６６チップを例に取ると、そのチップは、画像データバッファ１１０とマイクロプロセッサ１１１とを備える。画像データバッファ１１０は、画像信号１４を一時的に記憶するために使用され、マイクロプロセッサは、黒の閾値及び白の閾値などの、複数の閾値を予め設定する。画像信号１４によって搬送される画像が投影される前に、マイクロプロセッサ１１１は、その画像の輝度が黒の閾値より低いか又は白の閾値よりも高いかどうかを決定し、ここでは、画像の輝度は、画像の平均輝度を指す。マイクロプロセッサ１１１は、画像の輝度が黒の閾値よりも低い場合、光源１３に供給される電力を減少することによって照明のレベルを減少する。マイクロプロセッサ１１１は、画像の輝度が白の閾値よりも高い時は、光源１３に供給される電力を増加することによって照明レベルを増加する。画像検出変調ユニット１１が画像信号１４から発生する画像データ１５を光投影ユニット１２に送信すると、光投影ユニット１２は、画像データ１５を画像に変換し、光源１３は、画像を適切な照明レベルでスクリーンに投影する。従って、コントラスト向上が達成される。
【００１３】
第１の実施の形態において、黒の閾値と白の閾値は所定の値である。例えば、輝度のグレイレベルが０から３１である場合、黒の閾値は、５に設定されることが出来、白の閾値は、２６に設定されることが出来る。光源１３は、画像の輝度がグレイレベル５よりも低い時、照明レベルを減少する。光源１３は、画像の輝度がグレイレベル２６よりも高い時、照明レベルを増加する。画像の輝度がグレイレベル５と２６の間である時、光源１３の照明レベルは、通常のまま維持する。
【００１４】
より具体的には、光源１３は、エコモード、通常モード、及びブーストモードなどの、複数の点灯モードを予め設定する。画像の輝度が黒の閾値よりも低いことをマイクロプロセッサ１１１が決定し且つ光源１３が通常モード及びブーストモードの一方にある場合、マイクロプロセッサ１１１は、光源１３をエコモードに調節する。しかしながら、画像の輝度が黒の閾値よりも低いことを決定したが、光源１３がすでにエコモードである場合、光源１３の照明レベルがそれ以上減少させられることは出来ないので、光源１３は、エコモードのまま維持する。画像の輝度が白の閾値よりも高いことをマイクロプロセッサ１１１が決定し且つ光源１３がエコモードと通常モードの一方である時、マイクロプロセッサ１１１は、光源１３をブーストモードに調節する。しかしながら、マイクロプロセッサ１１１が、画像の輝度が白の閾値よりも高いことを決定したが、光源１３がすでにブーストモードである時、光源１３の照明レベルがそれ以上に増加されることは出来ないので、光源１３は、ブーストモードのまま維持する。
【００１５】
光源１３は、Ｎ個の段階で、通常モード又はブーストモードからエコモードに調節される、ここでのＮは、正の整数である。例えば、Ｎが８に設定されると、光源１３が、通常モード又はブーストモードからエコモードに調節される時に、光源１３は、８個の段階で徐々に照明レベルを減少する。照明のレベルが徐々に減少しているような設計は、突然の照明変化に起因する目の不快感を防止する。同様に、光源１３は、Ｎ個の段階で、エコモード又は通常モードからブーストモードへ調節される。
【００１６】
第１の実施の形態において、複数の画像特性曲線の一つが選択されて、エコモード、通常モード、及びブーストモードに対して光源１３の照明特性曲線を調節する。図２は、ＰＣ画像特性曲線、ＭＡＣ画像特性曲線、ＶＩＤＥＯ画像特性曲線、ＣＨＡＲＴ画像特性曲線、及びＢ＆Ｗ画像特性曲線を含む画像特性曲線を示している。ＰＣ画像特性曲線のガンマ値は、約２．２であり、ＭＡＣ画像特性曲線のガンマ値は、約１．８であり、ＶＩＤＥＯ画像特性曲線のガンマ値は、約２．４であり、ＣＨＡＲＴ画像特性曲線のガンマ値は、約２．２であり、及びＢ＆Ｗ画像特性曲線のガンマ値は、約２．４である。
【００１７】
ＰＣ画像特性曲線を例として取ると、入力画像の輝度が低い時は、出力画像、即ち、投影画像の輝度は大きく変化しないが、入力画像の輝度が高い時は、出力画像の輝度が大きく変化する。例としてＢ＆Ｗ画像特性曲線を挙げると、入力画像の輝度がＡよりも低い時は、出力画像の輝度が僅かに変化し、且つ入力画像の輝度がＢよりも高い時は、出力画像の輝度が僅かに変化する。図３に示すように、ユーザは、ＯＳＤメニューを介して手動で複数の画像特性曲線から一つの画像特性曲線を選択出来る。マイクロプロセッサ１１１は、ユーザによって選択された画像特性曲線に従って、エコモード、通常モード、及びブーストモードにおいて光源１３の照明レベルに対する調節を増強する。
【００１８】
表１は、既知の装置（Ｄｅｌｔａ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｃ．社によって製造されたＤＰ２６０１プロジェクタ）の画像コントラストデータを示す。ＰＣ画像特性曲線とＢ＆Ｗ画像特性曲線は、照明のために使用され、そこでは、照明の単位は、ルーメンである。表１に示すように、ＰＣ画像特性曲線が選択されると、エコモードのコントラストは、
【００１９】
【数１】
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【００２０】
であり、通常モードのコントラストは、
【００２１】
【数２】
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【００２２】
であり、ブーストモードのコントラストは、
【００２３】
【数３】
2007065608.tif 000005
【００２４】
である。Ｂ＆Ｗ画像特性曲線が選択された場合、エコモードのコントラストは、１９７７．８：１であり、通常モードのコントラストは、１９６３．６：１であり、ブーストモードのコントラストは、１７６８．３：１である。本発明が、同じ装置に適用された場合、マイクロプロセッサ１１１は、点灯モードを自動的に調節する、即ち、マイクロプロセッサ１１１は、高い輝度が必要な時は、点灯モードをブーストモードに調節し、低い輝度が必要な時は、それをエコモードに調節する。従って、ＰＣ画像特性曲線が選択されると、本発明によって提供されるコントラストは、
【００２５】
【数４】
2007065608.tif 000006
【００２６】
である。Ｂ＆Ｗ画像特性曲線が選択されると、本発明によって提供されるコントラストは、
【００２７】
【数５】
2007065608.tif 000007
【００２８】
である。換言すれば、本発明は、追加の光学ユニットを設けることなく、画像のコントラストが大幅に向上する。更に、画像信号１４が、不必要なステップで処理されないので、画像の歪みも回避される。
【００２９】
【表１】
2007065608.tif 000008
【００３０】
第１の実施の形態の閾値は、単に黒の閾値と白の閾値を有するに過ぎないが、本発明は、これらの閾値に制限されない。例えば、閾値は更に中間の閾値や他の閾値を含んでも良い。同様に、点灯モードは、エコモード、通常モード、及びブーストモードに制限されない。実際、適切な数の閾値を伴っている点灯モードの数が増加すれば、画像のコントラストがより良好となる。当業者は、第１の実施の形態の記述に従って、より多くの閾値と点灯モードを有する用途を容易に想定することが出来る。第１の実施の形態は、照明のために投影デバイスを使用するが、当業者は、本発明をフラットパネルディスプレイなどの他のディスプレイデバイスに容易に適用出来る。このような場合、光投影ユニット１２は、画素駆動回路によって置換され、光源１３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はバックライトである。
【００３１】
本発明の第２の実施の形態は、画像のコントラストを向上するための方法である。画像のコントラストは、光源によって決定される。第１の実施の形態で述べたように、光源は、エコモード、通常モード及びブーストモードを備える。第２の実施の形態は、図４に示されるように、以下のステップを備える。ステップ４００において、画像データは、画像データバッファに受信且つ一時的に記憶される。画像データは、画像の輝度を含む。ステップ４０１において、画像データに従って、画像の輝度が黒の閾値よりも低いか否かの決定が行われる。低い場合、それは、画像が特に低い輝度を必要としていることを意味しているので、ステップ４０２が実行されて光源の照明レベルを減少する。低くない場合、ステップ４０３が実行されて、画像データに従って、画像の輝度が、白の閾値よりも高いか否かが決定される。高い場合、それは、画像が特に高い輝度を必要としていることを意味しているので、ステップ４０４が実行されて光源の照明レベルを増加する。高くない場合は、それは、特に低い又は特に高い輝度を必要としていないので、ステップ４０５が実行されて光源が通常モードであるか否かが決定される。通常モードである場合、ステップ４０６が実行されて、そこでは、光源が通常モードのまま維持される。通常モードでない場合、ステップ４０７が実行されて光源を通常モードに調節する。
【００３２】
ステップ４０２は、更に、図５に示されるステップを含むことが出来る。ステップ５００において、光源が通常モードであるかまたはブーストモードであるかの決定が実行される。どちらでもない場合、それは、光源がすでにエコモードにあることを意味しており、ステップ５０１が実行され、そこでは、光源がエコモードのまま維持される。どちらかである場合、ステップ５０２が実行されて光源をエコモードに調節する。
【００３３】
ステップ４０４は、更に、図６に示されるステップを備える。ステップ６００において、光源がエコモード及び通常モードの一方であるか否かの決定が実行される。どちらでもない場合、それは、光源がすでにブーストモードにあることを意味しているので、ステップ６０１が実行されて、光源がブーストモードのまま維持される。どちらかである場合、ステップ６０２が実行されて光源をブーストモードに調節する。
【００３４】
光源は、ステップ４０７、５０２及び６０２においてＮ個の段階によって調節されることが出来、そこでの、Ｎは、正の整数である。より具体的には、ステップ４０７において、光源は、エコモード又はブーストモードから通常モードへＮ個の段階で調節される。ステップ５０２において、光源は、通常モード又はブーストモードからエコモードにＮ個の段階で調節される。ステップ６０２において、光源は、エコモード又は通常モードからブーストモードへＮ個の段階で調節される。人間の目は、点灯モードの調節を感知出来ないので、突然の輝度の変化に起因する目の不快感が防止される。従って、輝度のスムーズな調整が達成される。
【００３５】
第２の実施の形態は、更に、図２に示されるように、画像特性曲線の一つを選択するステップを備える。例えば、ユーザは、手動でＯＳＤメニューを介して画像特性曲線の一つを選択して画像をディスプレイするための特性曲線を決定する。
【００３６】
ステップ４０１は、ステップ４０３に先立って実行されるが、本発明は、二つのステップの順序を制限しない。換言すると、ステップ４０３は、ステップ４０１に先行して実行されてもよい。このような変更は、本発明の実施に影響を及ぼさない。
【００３７】
本発明の上記実施の形態と個々の特徴が、描かれ且つ記述されたが、種々の変化と変更は、ここに添付の請求項によって定義される本発明の精神と範囲から逸脱することなく、変更され得ることが、当業者には自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の画像特性曲線を示すグラフである。
【図３】画像特性曲線を選択するためのＯＳＤメニューの使用を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す流れ図である。
【図５】光源をエコモードに調節するためのステップを示す流れ図である。
【図６】光源をブーストモードに調節するためのステップを示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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