(57)【要約】【課題】画質を低下させることなく、周囲環境に応じた最適な画質の映像を表示し、またこれにより省エネルギー化を実現する。【解決手段】映像表示装置の一形態である投射型表示装置１００は、平均輝度検出回路１１０にて検出された映像信号の平均輝度と、ＯＰＣ回路１１５にて測定された装置周囲の明るさ（照度）とをマイコン１１４に入力させる。そしてマイコン１１４は、映像信号の平均輝度に従って、ＬＥＤドライバー１１８及びバラストランプコントロール回路１１７、及び可変絞りコントロール回路１１６を制御し、ＬＥＤ１１９〜１２１や放電ランプ１２３による光源の明るさ、及び投射光学系の絞りを制御する。またマイコン１１４は、平均輝度及び装置周囲の明るさに従って、ガンマ調整回路１１１、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２を制御して、映像信号を最適に調整する。【選択図】図１
2007171258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光を映像信号に応じて変調する光変調手段を有し、該光変調手段で変調した光によって表示映像を生成する映像表示装置において、
該映像表示装置は、表示映像の画質を調整する画質調整手段と、
該映像表示装置の周囲の照度を測定する照度測定手段と、
表示すべき映像信号の平均輝度を抽出する平均輝度抽出手段とを有し、
前記画質調整手段は、前記照度測定手段による照度測定結果、及び前記平均輝度抽出手段による抽出結果に応じて、前記表示映像の画質を調整することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の映像表示装置において、
前記画質調整手段は、前記照度測定手段による測定結果に従って前記光源の明るさを制御し、かつ前記照度測定手段による測定結果及び前記平均輝度抽出手段による抽出結果に従って表示すべき映像信号のガンマ補正のレベルを調整することを特徴とする映像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の映像表示装置において、
前記画質調整手段は、前記映像信号のガンマ補正のレベルの調整に連動して、前記映像信号の色調整を行うことを特徴とする映像表示装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の映像表示装置において、
前記映像信号のガンマ補正のレベルの調整は、表示すべき映像信号の低輝度領域のみで実行することを特徴とする映像表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１に記載の映像表示装置において、
該映像表示装置は、前記光変調手段で変調された光を投射する投射光学系を有し、
前記画質調整手段は、前記投射光学系の絞りを、前記照度測定手段による測定結果に従って制御することを特徴とする映像表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の映像表示装置において、
前記光変調手段として、ＤＭＤ素子を有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項７】
請求項５に記載の映像表示装置において、
前記光変調手段として、液晶パネルを有することを特徴とする映像表示装置。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか１に記載の映像表示装置において、
前記光源は、放電ランプ及び／またはＬＥＤにより構成されていることを特徴とする映像表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれか１に記載の映像表示装置において、
前記光変調手段として、液晶パネルを有し、
該液晶パネルを表示画面として、該液晶パネルに表示された表示映像を視認可能としたことを特徴とする映像表示装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の映像表示装置において、
前記光源は、蛍光ランプ及び／またはＬＥＤであることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置に関し、より詳細には、光源から出射した光を映像信号に応じて変調することにより表示映像を生成する映像表示装置であって、ユーザの視聴環境に合わせた映像表示条件を自動的に設定できるようにした映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から出射した光を映像信号に応じて変調することにより表示映像を生成する映像表示装置として、例えば、液晶パネルやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子によって変調した光を、投射レンズを使用してスクリーン等の被投射面に投射する投射型表示装置や、液晶パネルによって光源光を変調することにより表示映像を生成する液晶テレビジョン等の液晶表示装置などが普及している。
【０００３】
投射型表示装置においては、一般に投射映像が大画面になるほど画面の輝度が低下し、周囲環境の変化の影響を受けやすくなる。例えば、画面周囲の明るさが変化することにより、視聴者から見た投射映像の画質が変化してしまう。このような問題に対する対策として、投射型表示装置の周囲光の状態に応じて映像信号の補正を行うようにした技術が知られている。
【０００４】
例えば特許文献１には、周囲が暗くなくても、投射映像の明るさを最適な表示状態とすることができるようにした映像投射装置が開示されている。この映像投射装置では、映像入力回路からのアナログ映像信号は、映像入力平均値検出回路にて輝度の平均値が計算され、入力される映像信号のレベルにより、例えば、暗い映像、標準的な映像、明るい映像かが検知される。
【０００５】
そしてこの検知情報に基づいて、映像投射装置のリファレンス切替回路が、暗い映像、標準的な映像、明るい映像のように、映像明るさを複数に区分けする基準となる明るさのリファレンスレベルを切り換える。さらにこの指示に基づいてリファレンスレベル値がリファレンスデータ格納部からコンパレータに入力される。またＯＰＣから周囲光の照度情報が入力され、コンパレータはこれら入力値を比較して、最適なガンマテーブルを選択する。
【特許文献１】特開２００５−１８１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の映像投射装置は、映像投射装置周囲の照度に応じて電気的に映像信号レベル調整を行うため、映像信号処理に無理が生じやすい。すなわち視聴環境の変動に対する変化量を電気的に可変する場合は、映像信号の変化幅が大きく、ダイナミックレンジを有効に使用することができなくなって画質が低下し、またノイズ発生の原因ともなる。
【０００７】
また視聴環境に応じて自動的にガンマカーブを変更すると、輝度レベルのみが変化してカラーレベルが追従していかないため、ガンマカーブによる補正特性によっては、投射映像の色つきが悪くなったり、色が濃すぎたりしてしまって、映像信号の色再現性が悪化する、というような問題が生じる。
【０００８】
また上記のような問題は、液晶テレビジョン装置のようなバックライト光源を使用した液晶表示装置においても同様である。すなわち液晶表示装置の視聴環境に応じて映像信号レベルを調整する場合には、画質の低下等の問題が生じ、また視聴環境に応じてガンマテーブルを変更すると、色の再現性が悪化するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、画質を低下させることなく、周囲環境に応じた最適な画質の映像を表示することができ、またこれにより省エネルギー化を実現することができる映像表示装置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】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の技術手段は、光源から出射した光を映像信号に応じて変調する光変調手段を有し、光変調手段で変調した光によって表示映像を生成する映像表示装置において、映像表示装置は、表示映像の画質を調整する画質調整手段と、映像表示装置の周囲の照度を測定する照度測定手段と、表示すべき映像信号の平均輝度を抽出する平均輝度抽出手段とを有し、画質調整手段は、照度測定手段による照度測定結果、及び平均輝度抽出手段による抽出結果に応じて、表示映像の画質を調整することを特徴としたものである。
【００１１】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、画質手段が、照度測定手段による測定結果に従って光源の明るさを制御し、かつ照度測定手段による測定結果及び平均輝度抽出手段による抽出結果に従って表示すべき映像信号のガンマ補正のレベルを調整することを特徴としたものである。
【００１２】
第３の技術手段は、第２の技術手段において、画質調整手段が、映像信号のガンマ補正のレベルの調整に連動して、映像信号の色調整を行うことを特徴としたものである。
【００１３】
第４の技術手段は、第２または第３の技術手段において、映像信号のガンマ補正のレベルの調整は、表示すべき映像信号の低輝度領域のみで実行することを特徴としたものである。
【００１４】
第５の技術手段は、第１ないし第４のいずれか１の技術手段において、映像表示装置が、光変調手段で変調された光を投射する投射光学系を有し、画質手段は、投射光学系の絞りを、照度測定手段による測定結果に従って制御することを特徴としたものである。
【００１５】
第６の技術手段は、第５の技術手段において、光変調手段として、ＤＭＤ素子を有することを特徴としたものである。
【００１６】
第７の技術手段は、第５の技術手段において、光変調手段として、液晶パネルを有することを特徴としたものである。
【００１７】
第８の技術手段は、第５ないし第７のいずれか１の技術手段において、光源が、放電ランプ及び／またはＬＥＤにより構成されていることを特徴としたものである。
【００１８】
第９の技術手段は、第１ないし第４のいずれか１の技術手段において、光変調手段として、液晶パネルを有し、液晶パネルを表示画面として、液晶パネルに表示された表示映像を視認可能としたことを特徴としたものである。
【００１９】
第１０の技術手段は、第９の技術手段において、光源が、蛍光ランプ及び／またはＬＥＤであることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、画質を低下させることなく、周囲環境に応じた最適な画質の映像を表示することができ、またこれにより省エネルギー化を実現することができる映像表示装置を提供することができる。
【００２１】
特に本発明に関わる映像表示装置は、当該装置周囲の環境、例えば表示映像を見る部屋の視聴環境（照度）に応じて、光源の明るさを制御し、表示映像の明るさを最適な状態に設定する。
また映像表示装置の一例である投射型表示装置においては、投射光学系内部の可変絞りを動作させる（絞りを絞る）ことにより、投射映像のフォーカス感の改善及びコントラスト比の改善を実現し、これにより映像の先鋭感を向上させるようにしている。
【００２２】
さらに本発明に関わる映像表示装置は、上記の光学的な明るさ制御に加え、ガンマカーブによる映像信号の補正を微小レベルにて実施する。このとき装置周囲の明るさに応じた画面上の明るさ制御については、上記光学系の制御にて対応し、低輝度領域の再現性改善にのみガンマ補正を実施する。
このような制御により、上述のような映像信号処理に無理が生じることなく、映像信号を補正することができるようになり、例えば映画などの低輝度領域の階調表現が重要視されるコンテンツにおいては、低輝度領域の階調再現性をアップさせたまま表示映像の画面上の明るさを変化させることが可能となる。
【００２３】
さらに本発明に関わる映像表示装置では、上記ガンマカーブの補正に連動して、カラーのレベルもダイナミックに変化させる。これによりガンマカーブのみを変更した場合に輝度レベルのみが変化して、カラーレベルがついていかないために色つきが悪くなる、という従来の問題を改善することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明に関わる映像表示装置の実施形態を添付された図面を参照しながらさらに具体的に説明する。なお実施形態を説明するための全図において、同一または同様の機能を有する部分には同じ符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明による映像表示装置の一例である投射型表示装置の一実施形態を説明するためのブロック図である。
デジタルチューナ１０１は、アンテナ等により受信したデジタル放送信号を選局し、選局したデジタル放送信号をＭＰＥＧデコーダ１０２でデコードする。
またチューナ１０３は、アナログ放送信号を選局する。またビデオ入力端子（ＶＩＤＥＯ ＩＮ）１０５、及びＹＰＢＰＲ信号入力端子（ＹＰＢＰＲ ＩＮ）１０６は、外部接続されたＡＶ機器等から出力されたビデオ信号、及びＹＰＢＰＲの色差信号をそれぞれ入力するための端子である。またＲＧＢ信号入力端子（ＲＧＢ ＩＮ）１０７は外部接続されたＰＣ等の外部機器から出力されたＲＧＢ信号を入力するための端子である。
【００２６】
チューナ１０３及びビデオ入力端子１０５から入力した映像信号は、ＡＶ切替回路（ＡＶ ＳＷ）１０４で適宜切り替えられて、３ＤＹＣ・ＤＶＤ・ＩＰ・スケーリング処理回路１０９に入力される。
またＹＰＢＰＲ信号入力端子１０６から入力したＹＰＢＰＲ信号、及びＲＧＢ信号入力端子１０７から入力したＲＧＢ信号は、ＹＰＢＰＲ／ＲＧＢ切替回路（ＹＰＢＰＲ／ＲＧＢ ＳＷ）１０８にて適宜切り替えられて、３ＤＹＣ・ＤＶＤ・ＩＰ・スケーリング処理回路１０９に入力される。
【００２７】
３ＤＹＣ・ＤＶＤ・ＩＰ・スケーリング処理回路１０９は、上記各チューナや各信号入力端子から入力された映像信号に対して、その映像信号のフォーマット等に応じて、適宜３ＤＹＣ（３次元ＹＣ分離回路処理）、デジタルビデオデコード処理、ＩＰ（インターレース／プログレッシブ）変換処理、スケーリング処理等を施して、表示デバイスに合った画素数の映像信号を出力する。
【００２８】
３ＤＹＣ・ＤＶＤ・ＩＰ・スケーリング処理回路１０９から出力された映像信号は、平均輝度検出回路１１０に入力し、平均輝度（ＡＰＬ；Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｅ Ｌｅｖｅｌ）が検出される。平均輝度は入力映像信号の１フレーム（または１フィールド）ごとに検出される。
【００２９】
ガンマ調整回路１１１は、平均輝度が検出された映像信号に対してガンマ調整（ガンマ補正）を行う。
またガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２は、ガンマ調整回路１１１と連動して映像信号のカラーのレベルを制御する。
【００３０】
ガンマ補正は、一般的には映像信号の入力レベルＥと表示素子への出力レベルＬとの間に、Ｌ＝ｋＥγ （ｋは定数）の関係式が成立するので、この式で表される曲線（ガンマ特性曲線）に対して傾きを変える補正を行うことにより、出力画像のコントラストを調整することをいう。上記関係式において、γ（ガンマ）の値を大きくする（すなわち、直線部の傾きを大きくする）と、出力画像のコントラストは大きくなり、γ（ガンマ）の値を小さくする（すなわち、直線部の傾きを小さくする）と、出力画像のコントラストは小さくなる。
【００３１】
投射型表示装置１００の光源及びその駆動回路としては、例えばメタルハイドランプや超高圧水銀ランプ等による放電ランプ１２３と、放電ランプ１２３の点灯電力をコントロールするバラストランプコントロール回路（バラスト回路）１１７とが備えられている。バラストランプコントロール回路１１７の制御によって、放電ランプ１２３の明るさを調光することができる。
【００３２】
また他の光源及びその駆動回路として、ＲＧＢの３色をそれぞれ発光して白色光を生成するＬＥＤ（Ｒ ＬＥＤ１１９、Ｇ ＬＥＤ１２０、Ｂ ＬＥＤ１２１）と、ＬＥＤの点灯をコントロールするＬＥＤドライバー１１８とが備えられている。
ＬＥＤ光源の駆動制御には、一般には高速応答に対応するためのデューティ調光方式が用いられる。デューティ調光方式によるデューティ比や、各ＬＥＤに供給する電流（電圧）を制御することでＬＥＤの発光を制御することができる。例えばＬＥＤドライバー１１８では、ＬＥＤを駆動するための調光パルス（ＰＷＭ信号）を生成し、そのＰＷＭ比設定データに応じたデューティ比となるようにパルス幅を可変することで、ＬＥＤの明るさを調光することができる。
【００３３】
上記のような投射型表示装置１００の光源は、上記放電ランプ１２３と、ＬＥＤ１１９〜１２１のいずれか１方のみにより構成することができる。また放電ランプ１２３とＬＥＤ１１９〜１２１の両方を備えて色再現性の拡大を図ったハイブリッドタイプの光源部を設けるようにしてもよい。
【００３４】
投射型表示装置１００は、上記の光源（放電ランプ１２３／ＬＥＤ１１９〜１２１）を取り付けるための光学機構（光学メカ）を備えている（図１には図示せず）。そしてその光学機構には、光源の光量調整と投射映像のフォーカス感の改善とを実行するために投射光学系の絞りを可変設定する可変絞り機構が備えられている。
可変絞りコントロール回路１１６は、上記可変絞り機構を映像信号に応じてコントロールしている。可変絞り機構を有する上記光学機構の構成例は、図２を参照して後述する。
【００３５】
ＯＰＣ回路１１５は、投射型表示装置が設置された場所の周囲の照度を測定する。
また投射型表示装置１００には、映像信号に基づいて投射映像を生成するためのＤＭＤ（Digital Micromirror Device）１２２と、ＤＭＤ１２２の駆動をコントロールするＤＭＤコントローラ１１３が備えられる。
ＤＭＤは、米国ＴＩ（Texas Instruments Incorporated）社が開発した表示素子であり、これを用いた投射型画像表示装置は、ＤＬＰ（Digital Light Processing TM）方式プロジェクタとして一般的に知られている。
【００３６】
ＤＭＤは、微小可動ミラーを敷き詰めた半導体光スイッチから構成される。例えばＤＭＤは、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）の１セル毎の上に、オン・オフ状態で±１２度の傾きを持つアルミ合金の微小ミラーを形成した構造を有し、直下に配置されたメモリ素子による静電界作用により、微小ミラーが動作するようになっている。
上記各微小ミラーのスイッチングスピードは毎秒５０万回以上であり、チップに入射した光は１ミラー毎にデジタル制御されている。このような構造により、スイッチングレシオを変えることで、反射光にデジタルグレイスケールを生じさせることができる。
【００３７】
上記平均輝度検出回路１１０にて検出された映像信号の平均輝度と、ＯＰＣ回路１１５にて測定された装置周囲の明るさ（照度）とはマイコン１１４に入力される。マイコン１１４は、映像信号の平均輝度に従って、ＬＥＤドライバー１１８及びバラストランプコントロール回路１１７、及び可変絞りコントロール回路１１６を制御し、ＬＥＤ１１９〜１２１や放電ランプ１２３による光源の明るさ、及び投射光学系の絞りを制御する。またマイコン１１４は、平均輝度及び装置周囲の明るさに従って、ガンマ調整回路１１１、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２を制御して、映像信号を調整する。
【００３８】
図２は、上記投射型表示装置の表示素子として用いられる光学機構の構成例を示す図で、図１の放電ランプ１２３を光源として備えた構成を有するものである。
投射型表示装置１００は、放電ランプ１２３と、コンデンサレンズ１２４と、ＩＲカットミラー１２５と、カラーホイール１２６と、リレーレンズ１２７と、ホールドミラー１２８と、ＤＭＤチップ１２９と、プリズム１３０と、可変レンズ絞り機構１３１と、投射レンズ１３２とを有して構成されている。
【００３９】
図２において、光源である放電ランプ１２３から発射された光は、コンデンサレンズ１２４により集光され、ＩＲカットミラー１２５により赤外領域の不可視光をカットされる。そしてカラーホイール１２６を透過し、さらにリレーレンズ１２７により光束の形状が調整され、ホールドミラー１２８により反射されてＤＭＤチップ１２９に入射する。
カラーホイール１２６は、例えば赤、緑、青のカラーフィルタや、これらに加えて白（透過）のカラーフィルタが配置され、カラーホイール１２６が回転することによって、入射光を順次、赤、緑、青、あるいは白の各色に時分割して出射させる。
【００４０】
ＤＭＤチップ１２９のＳＲＡＭには、図１のガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２から出力されるデジタル映像信号に応じたデータが随時書き込まれており、これに応じてＤＭＤ素子が動作している。つまりＤＭＤチップ１２９は、図１のＤＭＤ１２２に該当し、ＤＭＤコントローラ１１３は、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２から出力されたカラー調整後の映像信号に従ってＤＭＤ１２２を制御する。
【００４１】
ここでは、ホールドミラー１２８で反射した光は、ＤＭＤチップ１２９の表面で反射することにより画像を形成する。ＤＭＤチップ１２９は、カラーホイール１２６の回転に同期して時分割駆動され、入射した光をデジタル映像信号に応じて変調され、画像情報を含んだ光として出射させる。このようにして生成された画像情報を含んだ光は、プリズム１３０を経て投射レンズ１３２によりスクリーンに投射される。
【００４２】
また光学機構は、その投射光学系の絞りを可変設定するための可変レンズ絞り機構１３１を有している。可変レンズ絞り機構１３１は、図１に示す可変絞りコントロール回路１１６によって可変制御され、例えば投射レンズ１３２に作用させる光束の絞りをメカニカルに可変設定する。ここでは例えば、可変レンズ絞り機構１３１による投射光の絞りを「全開放」、「全絞り」、「半絞り」の３ポジションの間で変動させることにより、その段階に応じて投射画像の画質を調整することができる。
この可変レンズ絞り機構１３１により、投射光学系の絞りを調整し、投射画像のコントラストを改善することが可能である。これにより、映像信号に対してさらに好適なノイズリダクション効果を奏するシステムとすることができる。
【００４３】
次に上記図１及び図２に示す投射型表示装置における動作を説明する。
投射型表示装置１００は、装置周囲の明るさのレベルに従って光源光の明るさを制御する。
この場合、投射型表示装置１００は、まずＯＰＣ回路１１５において検出した装置周囲の明るさのレベルをマイコン１１４に入力する。マイコン１１４は、その内部に持っている明るさのデータと、入力した装置周囲の明るさのレベルとを比較し、ＬＥＤ１１９〜１２１または放電ランプ１２３、もしくはこれらの両方による光源を制御して、装置周囲の明るさレベルに応じたレベルで光源を発光させる。
【００４４】
すなわち、光源としてＬＥＤ１１９〜１２１を使用している場合、マイコン１１４は、ＬＥＤドライバー１１８を制御して装置周囲の明るさレベルに応じたレベルでＬＥＤ１１９〜１２１を発光させる。
また光源として放電ランプ１２３を使用している場合、マイコン１１４は、バラストランプコントロール回路１１７を制御して装置周囲の明るさレベルに応じたレベルでランプ１２３を発光させる。
【００４５】
光源としてＬＥＤ１１９〜１２１と放電ランプ１２３の両方を備えたハイブリッドタイプの場合は、マイコン１１４は上記の両方の制御を実行する。
これらの制御により、視聴者の視聴環境に応じた最適な画質を再現することが可能となる。
【００４６】
さらに投射型表示装置１００は、装置周囲の明るさのレベルに従って、投射光学系の絞りを制御する。
ここでは投射型表示装置１００は、ＯＰＣ回路１１５にて検出した装置周囲の明るさレベルをマイコン１１４に入力し、マイコン１１４が、入力した明るさのレベルと、マイコン内部に持っている明るさのデータとを比較し、可変絞りコントロール回路１１６を制御して可変レンズ絞り機構１３１を動作させ、装置周囲の明るさレベルに応じたレベルで投射光学系の絞りを調整する。これにより視聴者の視聴環境に応じた最適な画質を再現することが可能となる。
【００４７】
上記のようにＯＰＣ回路１１５により検出した装置周囲の明るさ情報を使用して、ＬＥＤ光源、放電ランプ光源、及び投射光学系の絞りを制御することにより、電気的な信号処理を行うことなく投射画像の明るさを制御することが可能となり、さらに省エネルギー化を実現することができる。
【００４８】
また上記のように光源の明るさや投射光学系の絞りによる光学系の制御を行っている状態において、例えば映画等のかなり暗い映像を視聴する場合に、投射映像の輝度が低下してしまい、視聴者が要望する低輝度領域での再現性が損なわれる可能性がある。
【００４９】
そこで、本実施形態のさらなる特徴として、装置周囲の明るさと映像信号の平均輝度とに従って映像信号のガンマ補正を行うようにする。
上記のように投射型表示装置１００は、デジタルチューナ１０１あるいは、ビデオ入力端子１０５等の入力端子から入力された映像信号を３ＤＹＣ・ＤＶＤ・ＩＰ・スケーリング処理回路１０９回路に入力し、各種のデジタル信号処理により表示デバイスに合った画素数にスケーリングして出力する。そしてこの映像信号処理が終わった映像信号は、平均輝度検出回路１１０に入力される。平均輝度検出回路１１０は、例えば１フレーム（または１フィールド）毎の平均輝度を算出し、算出した平均輝度をガンマ調整回路１１１、及びマイコン１１４に入力する。
【００５０】
マイコン１１４では、平均輝度検出回路１１０で検出された平均輝度と、ＯＰＣ回路１１５にて測定された明るさ（照度）とに従って、ＬＥＤドライバー１１８やバラストランプコントロール回路１１７、及び可変絞りコントロール回路１１６を適宜制御する。放電ランプ１２３、ＬＥＤ１１９〜１２１、及び可変レンズ絞り機構１３１は、上述のように装置周囲の明るさに応じて光学的な明るさ制御が行われる。
【００５１】
そしてマイコン１１４では、上記平均輝度検出回路１１０で検出された平均輝度と、ＯＰＣ回路１１５にて測定された明るさ（照度）とに従って、ガンマ調整回路１１１と、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２とを制御し、上述の光学的制御ではなく、映像信号の補正による画質調整を行う。
【００５２】
ここではまず上記の光源の明るさ及び絞り設定による光学的制御を行った後、ガンマ調整回路１１１によって、映像信号のガンマカーブの補正を微小レベルにて行う。具体的には、低輝度領域の再現性を上げるために、低輝度領域のガンマを上げるようにする。
【００５３】
図３は、装置周囲の明るさと映像信号の平均輝度レベルに応じたガンマ補正の設定例を説明するための図である。
上記のように、ガンマ調整回路１１１では、平均輝度検出回路１１０で検出された映像信号の平均輝度と、ＯＰＣ回路１１５にて測定された装置周囲の明るさの検出結果に従って、例えば図３に示すガンマ曲線ＡからＤに従う映像信号の補正を行う。映像信号の平均輝度のレベルや装置周囲の明るさのレベルは、例えば所定の閾値等によって判別する。
【００５４】
図３の曲線Ａは、暗い部屋で映画等の低輝度領域の再現性を重視したいときのガンマ補正カーブで、装置周囲が暗く、かつ映像信号の平均輝度が低いときに、低輝度領域のガンマを上げて画質改善を図るようにしたものである。
また曲線Ｂは、暗い部屋で明るい映像のコントラスト感を上げたいときのガンマ補正カーブで、装置周囲が暗く、かつ映像信号の平均輝度が高いときに高輝度領域のガンマを上げて、高輝度側のコントラスト感を向上させるようにしたものである。
また曲線Ｃは、暗い部屋で画面全体が暗く、全体を明るく見たいときのガンマ補正カーブで、装置周囲が暗いときに、どのような平均輝度の映像信号であっても全体に明るくコントラス感を向上させるようにしたものである。
【００５５】
上述のように、光源の明るさや投射光学系の絞りによる光学系の制御を行っている状態において、映画等の暗い映像を視聴する場合に投射映像の輝度が低下してしまい、視聴者が要望する低輝度領域での再現性が損なわれる可能性がある。従って本実施形態では、低輝度領域の再現性改善にのみガンマ補正を実施する。
図３の例では、曲線Ａを使用して、低輝度領域のガンマを上げることで映像の再現性を改善させる。これにより、映像信号処理に無理が生じることなく画質改善を行うことができる。
【００５６】
なお本実施形態の特徴は、上記光学系の制御を行った上で、低輝度領域にガンマ補正を加えることを特徴とするが、その映像信号の輝度の特徴や装置周囲の明るさによっては、図３の例の曲線Ａのみならず、曲線Ｂ，Ｃのガンマ補正、あるいはこれらの中間の補正カーブを適用してもよい。
【００５７】
上記のような処理により、部屋の明るさに対する画面上の明るさの変化については光学系の制御にて対応し、低輝度領域の再現性改善にのみガンマ補正を実施することによって、上述したような映像信号処理の無理が発生することなく補正を行うことが可能となる。そしてこれにより、映画などの低輝度領域の階調表現が重要視されるコンテンツにおいては低輝度領域の階調再現性をアップさせたまま画面上の明るさを変化させることが可能となる。
【００５８】
さらに本実施形態のさらなる特徴として、上記ガンマ補正に連動して、映像信号のカラーレベルを調整するガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２を設ける。
上記のように低輝度領域の映像信号に対してガンマ補正を行うときに、単にガンマの変更のみでは、映像信号の輝度レベル部分だけが変化して色レベルが追従して変化しない。このために表示映像の色つきが悪くなることがある。
【００５９】
これに対処するために本実施形態では、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２によりカラーのレベルを最適化して出力させる。これにより、視聴者の視聴環境に適応した最適な映像と省エネルギーとを同時に実現することが可能となり、ガンマカーブの補正に連動して、カラーのレベルもダイナミックに変化させることが可能となる。そして従来のようなガンマカーブのみを変更した場合に輝度レベルのみが変化して、カラーレベルがついていかないために色つきが悪くなるという問題を改善することができる。
【００６０】
上記の構成において、本発明の光変調手段は、光源の構成に応じてＬＥＤ１１９〜１２１、または放電ランプ１２３、またはこれらの両方が該当する。
また映像表示装置周囲の照度を測定する本発明の照度測定手段は、ＯＰＣ回路１１５が該当する。また映像信号の平均輝度を抽出する平均輝度抽出手段は、平均輝度検出回路１１０が該当する。以下の他の実施形態においても同様である。
【００６１】
また、表示映像の画質を調整する本発明の画質調整手段は、ＯＰＣ回路１１５の検出結果に従って上記光源の明るさを制御するマイコン１１４、ＬＥＤドライバー１１８、及びバラストランプコントロール回路１１７が該当し、さらに平均輝度検出回路１１０及びＯＰＣ回路１１５の検出結果に従って映像信号のガンマ補正及びカラー調整を行うマイコン１１４、ガンマ調整回路１１１、及びガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２が該当し、さらにＯＰＣ回路１１５の検出結果に従って投射光学系の絞りを制御するマイコン１１４、可変絞りコントロール回路１１６、及び可変レンズ絞り機構１３１等が該当する。
【００６２】
図４は、本発明による映像表示装置の一例である投射型表示装置の他の実施形態を説明するためのブロック図である。
図４に示す投射型表示装置１００は、ＤＭＤ素子を使用した図１の構成に代えて、光変調素子として液晶パネル１４２を使用している。すなわち、図４の投射型表示装置１００は、液晶パネル１４２と、液晶パネル１４２を駆動制御するＬＣＤコントローラ１４１とを備えている。ＬＣＤコントローラ１４１は、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２から出力された映像信号に従って、マイコン１１４の制御により液晶パネルを駆動する。
そして液晶パネルに表示された表示映像に従って、ＬＥＤ１１９〜１２１や放電ランプ１２３からなる光源からの光を変調し、図示しない投射レンズによってスクリーン等に映像を投射する。図４の他の要素の機能については、図１と同様である。また、投射光学系においては、図２の可変レンズ絞り機構１３１と同様の絞り調整手段を備えるものとする。
【００６３】
図４の構成においても、図１と同様の機能を実現することができる。すなわち、平均輝度検出回路１１０にて検出された映像信号の平均輝度と、ＯＰＣ回路１１５にて測定された装置周囲の明るさ（照度）とをマイコン１１４に入力させる。そしてマイコン１１４は、映像信号の平均輝度に従って、ＬＥＤドライバー１１８及びバラストランプコントロール回路１１７、及び可変絞りコントロール回路１１６を制御し、ＬＥＤ１１９〜１２１や放電ランプ１２３による光源の明るさ、及び投射光学系の絞りを制御する。またマイコン１１４は、平均輝度及び装置周囲の明るさに従って、ガンマ調整回路１１１、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２を制御して、映像信号を最適に調整する。
【００６４】
図５は、本発明による映像表示装置の一例である液晶表示装置の一実施形態を説明するためのブロック図で、例えば液晶テレビジョンのように、液晶パネルを表示画面として、その液晶パネルに表示された表示映像を視認可能とした液晶表示装置の例を示すものである。
図５の液晶表示装置２００は、液晶パネル１４２によってバックライト光源からの光源光を変調し、液晶パネル１４２に表示した映像を視認することができる。ＬＣＤコントローラ１４１は、ガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２から出力された映像信号に従って、マイコン１１４の制御により液晶パネル１４２を駆動する。
【００６５】
液晶表示装置２００の光源及びその駆動回路としては、ＣＣＦＬ（冷陰極管）による蛍光管１４４と、蛍光管１４４の点灯をコントロールするバックライト制御部１４３とが備えられている。バックライト制御部１４３の制御によって、蛍光管１４４の明るさを調光することができる。例えば、バックライト制御部１４３は、マイコン１１４の制御に従って、デューティ比が変化するパルス幅変調出力を調光信号として出力する調光制御回路と、調光制御回路からの調光信号を受けてその調光信号に応じた周期及び電圧の交流電圧を発生し、これを蛍光管１４４に印加して点灯駆動するインバータとを含んでいる。インバータは、上記調光制御回路の出力が高電位レベルのときに動作し、低電位レベルのときは動作を停止して、調光制御回路の出力デューティに応じて間欠動作を行うことにより、蛍光管１４４の発光輝度を制御する。
【００６６】
また他の光源及びその駆動回路として、ＲＧＢの３色をそれぞれ発光して白色光を生成するＬＥＤ（Ｒ ＬＥＤ１１９、Ｇ ＬＥＤ１２０、Ｂ ＬＥＤ１２１）と、ＬＥＤの点灯をコントロールするＬＥＤドライバー１１８とが備えられている。
ＬＥＤ光源の駆動制御には、一般にデューティ調光方式が用いられ、そのデューティ比や各ＬＥＤに供給する電流（電圧）を制御することでＬＥＤの発光を制御することができる。例えばＬＥＤドライバー１１８では、ＬＥＤを駆動するための調光パルス（ＰＷＭ信号）を生成し、そのＰＷＭ比設定データに応じたデューティ比となるようにパルス幅を可変することで、ＬＥＤの明るさを調光することができる。
【００６７】
上記のような液晶表示装置２００のバックライト光源は、上記蛍光管１４４と、ＬＥＤ１１９〜１２１のいずれか１方のみにより構成することができる。また蛍光管１４４とＬＥＤ１１９〜１２１の両方を備えて色再現性の拡大を図ったハイブリッドタイプの光源部を設けるようにしてもよい。
図５の他の要素の機能については、上記図１及び図２と同様である。また本実施形態の液晶表示装置は、図２のような投射光学系を備えていないため、投射光学系の可変レンズ絞り機構も必然的に有していない。
【００６８】
本実施形態の液晶表示装置において、上記投射光学系のレンズ絞りの可変設定を除いて、上記投射型表示装置と同様の機能を実現することができる。
すなわち、液晶表示装置２００の平均輝度検出回路１１０にて検出された映像信号の平均輝度と、ＯＰＣ回路１１５にて測定された装置周囲の明るさ（照度）とをマイコン１１４に入力させる。
【００６９】
そしてマイコン１１４は、映像信号の平均輝度に従って、ＬＥＤドライバー１１８及びバックライト制御部１４３を制御し、ＬＥＤ１１９〜１２１や蛍光管１４４によるバックライト光源の明るさを制御する。
またマイコン１１４は、平均輝度及び装置周囲の明るさに従って、ガンマ調整回路１１１、及びガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２を制御し、低輝度領域の再現性改善にのみガンマ補正を実施することによって、上述したような映像信号処理の無理が発生することなく補正を行うことが可能となる。そしてこれにより、映画などの低輝度領域の階調表現が重要視されるコンテンツにおいては低輝度領域の階調再現性をアップさせたまま画面上の明るさを変化させることが可能となる。
【００７０】
さらにガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２により、ガンマカラーのレベルを最適化して出力させる。これにより、視聴者の視聴環境に適応した最適な映像と省エネルギーとを同時に実現することが可能となり、ガンマカーブの補正に連動して、カラーのレベルもダイナミックに変化させることが可能となる。そして従来のようなガンマカーブのみを変更した場合に輝度レベルのみが変化して、カラーレベルがついていかないために色つきが悪くなるという問題を改善することができる。
【００７１】
上記構成表示映像の画質を調整する本発明の画質調整手段は、ＯＰＣ回路１１５の検出結果に従って上記光源の明るさを制御するマイコン１１４、ＬＥＤドライバー１１８、及びバックライト制御部１４３が該当し、さらに平均輝度検出回路１１０及びＯＰＣ回路１１５の検出結果に従って映像信号のガンマ補正及びカラー調整を行うマイコン１１４、ガンマ調整回路１１１、及びガンマ調整回路連動カラー制御回路１１２が該当する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による映像表示装置の一例である投射型表示装置の一実施形態を説明するためのブロック図である。
【図２】投射型表示装置の表示素子として用いられる光学機構の構成例を示す図である。
【図３】装置周囲の明るさと映像信号の平均輝度レベルに応じたガンマ補正の設定例を説明するための図である。
【図４】本発明による映像表示装置の一例である投射型表示装置の他の実施形態を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明による映像表示装置の一例である液晶表示装置の一実施形態を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００…投射型表示装置、１０１…デジタルチューナ、１０２…ＭＰＥＧデコーダ、１０３…チューナ、１０４…ＡＶ ＳＷ、１０５…ビデオ入力端子、１０６…ＹＰＢＰＲ信号入力端子、１０７…ＲＧＢ信号入力端子、１０８…ＹＰＢＰＲ／ＲＧＢ ＳＷ、１０９…ＤＹＣ・ＤＶＤ・ＩＰ・スケーリング処理回路、１１０…平均輝度検出回路、１１１…ガンマ調整回路、１１２…ガンマ調整回路連動カラー制御回路、１１３…ＤＭＤコントローラ、１１４…マイコン、１１５…ＯＰＣ回路、１１６…可変絞りコントロール回路、１１７…バラストランプコントロール回路、１１８…ＬＥＤドライバー、１１９…Ｒ ＬＥＤ、１２０…Ｇ ＬＥＤ、１２１…Ｂ ＬＥＤ、１２２…ＤＭＤ、１２３…放電ランプ、１２４…コンデンサレンズ、１２５…ＩＲカットミラー、１２６…カラーホイール、１２７…リレーレンズ、１２８…ホールドミラー、１２９…ＤＭＤチップ、１３０…プリズム、１３１…可変レンズ絞り機構、１３２…投射レンズ、１４１…ＬＣＤコントローラ、１４２…液晶パネル、１４３…バックライト制御部、１４４…蛍光管、２００…液晶表示装置。
【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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