(57)【要約】【課題】動画再生時の顕著な輝度変化を軽減するとともに、特定の輝度領域の明るさ感を上げ、消費電力の削減もあわせて実現する。【解決手段】表示装置は、入力映像信号に対して輝度を制御するものであり、輝度を安定させる適切ないくつかの領域を持ちながら段階的に輝度を下げることを特徴とした輝度制御カーブを有する。表示輝度の安定領域を作ることで、輝度変化による不具合の軽減と特定の映像に対する明るさ感の維持や低消費電力が実現できる。【選択図】図３
2009271401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示デバイスと、
映像信号入力部と、
前記映像信号入力部から入力された映像信号の平均輝度レベルを演算する平均輝度レベル演算部と、
上記平均輝度レベルに応じて表示輝度を制御する表示輝度制御部と、
前記表示輝度制御部からの出力に基づいて前記表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動部と
を備えた画像表示装置であって、
前記表示輝度制御部は、特定の平均輝度レベルの範囲に対して、表示輝度を変化させないように表示デバイス駆動部を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
表示デバイスと、
映像信号入力部と、
前記映像信号入力部から入力された映像信号の平均輝度レベルを演算する平均輝度レベル演算部と、
上記平均輝度レベルに応じて表示輝度を制御する表示輝度制御部と、
前記表示輝度制御部からの出力に基づいて前記表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動部と
を備えた画像表示装置であって、
前記表示輝度制御部は、特定の平均輝度レベルの範囲に対して、平均輝度レベルの変化に対する表示輝度の変化を十分に小さくするように表示デバイス駆動部を制御することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
上記特定の平均輝度レベルの範囲が、平均輝度レベルが小さい領域、平均輝度レベルが大きい領域、および平均輝度レベルが中程度の領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号に応じて表示輝度を調整する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭で使用されるテレビ受像機は、ブラウン管ディスプレイに変わり、液晶表示装置やプラズマ表示装置などフラットフラットパネルディスプレイが普及している。フラットパネルディスプレイは、デバイス性能の向上により高輝度化が進んでいる。しかしながら、表示装置の高輝度化は、視認性が高まるものの、まぶしさ感による疲労や目の疲れを生じさせる要因となっている。
【０００３】
これらのことから、明るさを測定する受光素子を表示装置に搭載し、周辺のあかるさ環境に合わせて画面の表示輝度を調整する方法が一般的に行われている。周辺が暗い場合は、表示輝度を低く調整し、明るい場合は表示輝度を高く調整する。このことにより、暗い環境におけるまぶしさ感を抑えたり、明るい環境での視認性を向上することができる。
【０００４】
また、人は発光面積によって、同じ表示輝度であってもまぶしさを感じたり、暗さを感じたりする。そのため、観視者が見やすく、あるいは好ましいと感じる表示装置は、周辺の明るさの環境だけではなく、表示面積などの映像信号によっても表示輝度を調節しなければならない。
【０００５】
たとえば従来の表示装置においては、視聴者が表示装置に対して年齢に相当する画面設定もしくはカメラ画像などにより視聴者条件設定を行うことにより、見る人の年齢に応じて、周辺の環境、表示面積および画像の平均輝度に合わせて表示輝度の調整が行われ、明るさ感に対する視覚機能の差が自動で補償されている。（たとえば特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７９４０５（第１項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の表示装置は、入力される平均輝度レベル（ＡＰＬ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）に対して、図８に示した構成において、人の視覚特性をもとに平均の表示輝度（液晶表示装置の場合は，バックライト）を制御するものである。そのため図９に示すように、平均輝度レベルに対する表示輝度の特性は，平均輝度レベルが高くなるとまぶしさをやわらげるために表示輝度を下げる輝度制御を行っている。
【０００８】
しかしながら，映像の平均輝度レベルが高くなるにしたがって、表示輝度を下げる制御を行う場合，平均輝度レベルが高い映像や、画像の中の高い輝度領域の面積が広い場合においては、視聴者が輝度変化に気づき、不自然に感じてしまう場合がある。
【０００９】
シーンが激しく切り替わる等の場合には、輝度変化を比較するものがないために輝度変化に気づきにくいが、静止画の輝度変化に対しては人間の目の感度が非常に高いため、シーンの切り替わりが少ない、輝度がゆるやかに変化するパンニングなどのシーンにおいては、輝度変化が見えてしまう。
【００１０】
たとえば，図９の平均輝度レベルに対する表示輝度の制御特性に示すように、平均輝度レベルが高くなるにつれ表示輝度を下げた場合、バラエティ番組等において頻繁に見受けられる５０％以上が高輝度レベル領域となるような映像では、白表示面積の多い映像がある場合もあり、白色の輝度変化が生じると、不具合として見えてしまう可能性がある。
【００１１】
また、表示輝度を下げると消費電力を下げることが可能である。たとえば、消費電力を下げるために、従来の平均輝度レベルに対する表示輝度制御線の傾きを維持しながら輝度を下げると、平均輝度の高い領域にて表示輝度が下がりすぎてしまう場合がある。図１０（ａ）に示すような平均輝度レベルに対する表示輝度の制御を行った場合には、特に平均輝度レベルの高い場合、暗さを感じてしまう。
【００１２】
一方、図１０（ｂ）に示すように一定の比率で表示輝度を下げると、映像の暗さ感は押さえられ、消費電力の削減の効果もある。さらに、平均輝度レベルに対する表示輝度変化が小さくなるために不具合も軽減できるが、平均輝度レベルの低いシーンおいてピーク輝度が下がり過ぎてしまい、コントラスト感を落とすという問題が生じる。
【００１３】
そこで、本発明は上述の問題点に鑑みて成されたものであり、入力映像信号の平均輝度レベルにおける表示輝度の制御方法として、特定の平均輝度領域の輝度変化を一定もしくは、変化量を小さくすることにより、輝度の変化に視聴者が気づいたり、暗くなり過ぎたり、あるいはコントラスト感を落とす等の画質劣化を生じさせない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】
【００１４】
表示デバイスと、映像信号入力部と、前記映像信号入力部から入力された映像信号の平均輝度レベルを演算する平均輝度レベル演算部と、上記平均輝度レベルに応じて表示輝度を制御する表示輝度制御部と、前記表示輝度制御部からの出力に基づいて前記表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動部とを備えた画像表示装置であって、前記表示輝度制御部は、特定の平均輝度レベルの範囲に対して、表示輝度を変化させないように表示デバイス駆動部を制御する画像表示装置を提供する。
【００１５】
表示デバイスと、映像信号入力部と、前記映像信号入力部から入力された映像信号の平均輝度レベルを演算する平均輝度レベル演算部と、上記平均輝度レベルに応じて表示輝度を制御する表示輝度制御部と、前記表示輝度制御部からの出力に基づいて前記表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動部とを備えた画像表示装置であって、前記表示輝度制御部は、特定の平均輝度レベルの範囲に対して、平均輝度レベルの変化に対する表示輝度の変化を十分に小さくするように表示デバイス駆動部を制御する画像表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の画像表示装置によれば、さまざまな映像、画像に対して、映像の輝度特徴量に合わせて、表示輝度をまぶしくなく、且つ暗くない明るさに調整することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。この画像表示装置は、映像信号入力部１０、映像処理部１１、平均輝度演算部２１からなる映像特徴量演算部２０、表示輝度制御部３０、表示デバイス駆動部４０、明るさセンサー５１や観視者情報を入力する観視者情報入力部５２からなる観視環境制御部５０と表示デバイス６０からなる。
【００１８】
映像信号入力部１０は、チューナ等の外部からの映像信号を入力する映像信号入力装置であり、たとえばチューナやデコーダ等である。映像処理部１１は、映像信号入力部１０より入力された映像信号を信号処理する部分であり、処理後に表示輝度制御部３０に処理された映像を出力する。
【００１９】
映像特徴量演算部２０では、平均輝度演算部２１により入力された映像、画像の1フレームもしくは複数フレームの平均輝度レベルが演算される。この情報は、表示輝度制御部３０へ出力される。
【００２０】
観視環境制御部５０においては、明るさセンサー５１を用いて、表示装置が観視されている照明などの明るさ環境を計測する。また観視者情報入力部５２においては、観視者の年齢や観視距離や視力などの情報が、リモコンから手動で入力されたり、あるいは図示しないカメラが捕らえた監視者の映像情報から自動的に年齢等が判別され入力される。これらの情報は、表示輝度制御部３０へ出力される。
【００２１】
表示輝度制御部３０では、入力される映像処理部１１で処理された映像信号に対して、映像特徴量演算部２０により演算された特徴量と観視環境制御部５０により入力もしくは、測定された観視環境情報から最大表示輝度等の輝度設定情報を決定し、表示デバイス駆動部４０へとデータを出力する。
【００２２】
表示デバイス駆動部４０は表示輝度制御部３０により出力された輝度設定情報を基に表示デバイス６０を駆動する。
【００２３】
なお、図２に示すように、映像特徴量演算部２０は、映像処理部１１の後方に配置しても良い。この場合には、映像処理部１１により輝度情報が処理された場合に、より正確に平均輝度レベル演算を行うことができ、表示輝度制御に反映させられる。ただし、映像処理部１１から出力される映像信号をメモリに蓄えるなどの方法により、映像出力タイミングと映像特徴量演算部２０からの特徴情報出力のタイミングを合わせる処理が必要となる。
以下に図面を参照しながら、本発明の輝度制御方法について詳細を記載する。
【００２４】
表示輝度制御部３０においては、図３に示す平均輝度レベルに対する表示輝度制御を行う。すなわち、ある範囲の平均輝度レベルに対して表示輝度を一定値にするものである。表示輝度制御部３０は、平均輝度レベルが与えられた際に表示輝度を出力できるよう、数値テーブルを有している。
【００２５】
このテーブルに示している平均輝度レベルとは、映像信号入力部１０から入力された映像、画像信号の１フレーム、もしくは、現在のフレームから複数フレーム前までの平均の輝度レベルである。これは、平均輝度演算部２１により演算され、表示輝度演算部３０に入力される。縦軸の表示輝度値は、液晶表示装置の場合、バックライトの輝度を表し、有機ＥＬ等の自発光表示デバイスの場合、最大輝度値を表す。なお、自発光表示デバイスの場合は、最大輝度に合わせて、階調の輝度を決定する。
【００２６】
この表示輝度制御の特徴は、平均輝度レベルが高くなるにつれて、階段状に表示輝度を下げているところである。図５の（ａ）、（ｂ）に示すように平均輝度レベルに対して一次関数で下げる方法や二次関数で下げる方法では、映像の平均輝度レベルの変化に対して、常に表示輝度の変化が生じている。そのため、パンニングなど、連続的に平均輝度レベルの変化が生じる映像の場合、表示輝度の変化が視聴者にわかる場合がある。また、一次関数的な輝度制御では、平均輝度レベルの高い映像に対して、表示輝度が下がりすぎてしまい、暗さを感じてしまう。
【００２７】
そこで、図３に示すように平均輝度レベルに対する表示輝度の変化を、特定の領域において輝度を一定にした、ステップ状の形状にすることにより、表示輝度変化の目立ちやすい高輝度レベル領域や、画像を安定させたい中輝度レベル領域に輝度を変えない領域を設定し、これにより明るさ感の維持と輝度変化の不具合を減らすことができる。
【００２８】
たとえば、最大輝度レベルを１００％としたとき、映画などの暗い映像では、おおよそ１０％から３０％のところで平均輝度レベルが推移する。また、スタジオやバラエティなどのやや明るめのシーンではおおよそ３０％から７０％の間を推移する。
【００２９】
そこで、図３に示すａ１のポイントを３０%に設定し、この３０％までの暗い映像における輝度変化を安定化させる。次に、ｂ１のポイントを５０％に設定し、ここまでは輝度を下げるように制御する。さらに、ｃ１を７０％に設定して、５０％から７０％までの間では輝度を安定させ、明るい場面でのシーンにおいては輝度変化がない設定にする。またｄ１のポイントを８０％に設定して、ここまで輝度を下げて、８０％以上の平均輝度に対しては、輝度一定領域を作成することで、コマーシャルなどの白の多い画面での輝度変化を安定させる。
【００３０】
図６において、本発明と従来の方式とを比較して示す。図６の一点鎖線のように従来の平均輝度レベルに対して表示輝度を下げる単純な輝度制御よりも、効果的な輝度制御が可能になる。
【００３１】
たとえばこの例の場合は、ｂ１からｃ１までの平均輝度レベルでの表示輝度変化が安定しているために、この間のシーンでは輝度変化が生じない。図６に示すように、ｃ１のポイントにおいては、一点鎖線で示す従来の方式よりも、本方式においては表示輝度が高くなる。このように、平均輝度レベルの高いところで表示輝度が上がり、明るさ感もアップされる。
【００３２】
一般的なバラエティ映像では、平均輝度レベルが５０％前後に映像が集中するために、このレベルを安定的な輝度領域にすることで、バラエティに合わせた輝度カーブが選択され、より輝度を安定させることができる。
【００３３】
また、輝度を安定させる領域においては、表示輝度を一定値にする代わりに、図４に示すように平均輝度レベルに対する表示輝度変化を、その他の領域よりも小さくすることでも同様の効果がえられる。
【００３４】
たとえば、この例で示した平均輝度レベルが０からａ１までの輝度レベル範囲と、ｂ１からｃ１までの輝度レベル範囲と、ｄ１以上の輝度変化量を、それ以外のa１からｂ１、ｃ１からｄ１の輝度変化量よりも小さい輝度変化量にする。
【００３５】
また、これらの輝度制御方法は、平均輝度レベル安定領域の範囲として、ｂ１とｃ１の値を決める場合、ユーザが任意に決めることもできるし、たとえばパンニングなど連続的に輝度が変化する領域では、輝度変化が生じないようにｂ１とｃ１の値を自動的に調整し、変化の大きなシーンでは、安定領域を小さくすることも可能である。これにより、輝度変化による不具合と、輝度を調整することにより消費電力を抑えることも可能である。
【００３６】
なお、この輝度制御は、明るさセンサー５１から出力された観視環境の照明情報と、観視者情報５２により出力された観視者情報が、観視環境制御部５０より表示輝度制御に３０に入力されて、この情報をもとに変形される。
【００３７】
たとえば、明るさセンサー５１により、表示装置の照明条件が高いと判定されれば、輝度制御カーブ全体を所望の比率もしくは一定量で上げ、低いと判定されれば制御制御カーブ全体が所望の比率もしくは一定量で下げられる。また、観視者情報により、観視者の距離が近い場合は、輝度制御カーブ全体を所望の比率もしくは一定量で下げ、遠いと判定されれば輝度制御カーブ全体が所望の比率もしくは一定量で上げられる。
【００３８】
また、観視されている年齢層や、視力などの特性にあわせて傾きが変えられる。たとえば、図７（ａ）のようにまぶしさを感じやすい若齢者の場合、安定領域の輝度を下げることで、映像のまぶしさ感を落とし、図７（ｂ）のようにさらに表示輝度を下げる場合は、変極点であるａ〜ｄの点を動かすことも可能である。
【００３９】
このように映像や画像の平均輝度レベルを基に表示輝度を制御し、特定の平均輝度レベルの輝度変化を安定もしくは、変化を小さくすることにより、まぶしさ感を抑えながら、暗すぎることなく輝度を下げることができ、輝度を下げる場合に生じる輝度変化を軽減することが可能となる。
【００４０】
また、この一定値になる部分を平均輝度レベルの変化に合わせて、ダイナミックに制御することにより、映像信号の中にある一定量の明るい面積および画素数がある画像などのでは、輝度の変化しない領域にすることで、輝度変化を軽減することも可能である。
【００４１】
たとえば、映像信号の中に明るい面積がある一定量以上あったり、画素数が一定量以上ある画像が、複数枚続くような映像の場合は、平均輝度レベルに対する輝度変化が生じない、もしくは傾きが小さくなる範囲を大きくすることで、輝度変化に対する不具合を軽減し、平均輝度レベルが大きく変わる場合は、平均輝度レベルに対する輝度変化を行うようにダイナミックに制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る画像表示装置を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る画像表示装置を示す別のブロック図である。
【図３】本発明に係る、特定の領域の輝度変化をなくした場合の、平均輝度レベルに対する表示輝度値を表すテーブルを示すグラフである。
【図４】本発明に係る、特定の領域の輝度変化を小さくした場合の、平均輝度レベルに対する表示輝度値を表すテーブルを示すグラフである。
【図５】平均輝度レベルに対する表示輝度値を表すテーブルの例を示すグラフである。      （ａ）一次元の表示輝度制御の場合      （ｂ）二次元の表示輝度制御の場合
【図６】本発明に係る平均輝度レベルに対する表示輝度値を表すテーブルを示すグラフと従来のグラフとの比較を示した図である。
【図７】本発明に係る年齢の違いによる平均輝度レベルに対する表示輝度値を表すテーブル      （ａ）年齢層に合わせて中間輝度領域を変更した輝度制御特性      （ｂ）年齢層に合わせて全体の輝度制御を変更した輝度制御特性
【図８】従来例のブロック図を示す図である。
【図９】従来の一般的な平均輝度レベルに対する表示輝度値を表すテーブルを示すグラフを示した図である。
【図１０】消費電力を下げるときの一般的な平均輝度レベルに対する表示輝度値を表すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  映像信号入力部
１１  映像処理部
２０  映像特徴演算部
２１  平均輝度レベル演算部
３０  表示輝度制御部
４０  表示デバイス駆動部
５０  観視環境制御部
５１  明るさセンサー
５２  観視者情報入力部
【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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