JP2004163518A

JP2004163518A - Device and method for image display

Info

Publication number: JP2004163518A
Application number: JP2002326715A
Authority: JP
Inventors: Hideto Iizaka; 英仁飯坂; Shohei Yoshida; 昇平吉田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device which has superior power of video expression. <P>SOLUTION: The image display device is equipped with: a parameter extraction part 32 which extracts, on the basis of an image signal, a lightness control signal characterizing the lightness of an image in each unit time; and a comparator 33 which determines a dimming coefficient and an expansion coefficient for a dimming process and an expanding process on the basis of the variations of the image parameters extracted by the parameter extraction part 32. The comparator 33 limits the quantities of the variations of the dimming coefficient and expansion coefficient in each unit time to, for example, ≤5%. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関し、特に映像表現力に優れ、また使用環境や使用者の好みに合った明るさの映像が得られる画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報機器の発達はめざましく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の画像表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射出される映像を投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）が知られている。投射型液晶表示装置は光変調器として液晶ライトバルブを用いたものであるが、投射型表示装置には、液晶ライトバルブの他、デジタルミラーデバイス（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ，以下、ＤＭＤと略記する）を光変調器としたものも実用化されている。ところが、この種の従来の投射型表示装置は以下のような問題点を有している。
【０００３】
（１）光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得られない。そのため、表示できる階調範囲（ダイナミックレンジ）が狭く、陰極線管（ＣＲＴ）を用いた既存のテレビ受像機に比較すると、映像の品質や迫力の点で劣ってしまう。
（２）各種の映像信号処理により映像の品質向上を図ろうとしても、ダイナミックレンジが固定されているために、充分な効果を発揮することができない。
このような投射型表示装置の問題点に対する解決策、つまりダイナミックレンジを拡張する方法としては、映像信号に応じて光変調器（ライトバルブ）に入射させる光の量を変化させることが考えられる。それを実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強度を変化させることである。投射型液晶表示装置において、メタルハライドランプの出力光の制御を行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１７９８８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
投射型液晶表示装置に用いるランプとしては高圧水銀ランプが現在主流となっているが、高圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極めて困難な状況である。このことから、ランプの光出力強度自体は変化させなくても、光変調手段への入射光量を映像信号に応じて変化させることのできる方法が求められている。
さらに上記の問題点に加えて、現行の投射型表示装置では光源の明るさが固定されているため、例えば暗めの鑑賞環境においては画面が明るくなりすぎたり、また、投射距離や投射レンズのズーミングにより投射スクリーンサイズを変化させた際に、それに応じて画面の明るさが変化してしまうという問題点もあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ランプの光出力強度を変化させることなく光変調手段への入射光量を変化させることができ、映像表現力や使用環境への順応性の面で優れた効果を発揮することのできる画像表示装置および画像表示方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の画像表示装置は、照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して調光処理と伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する制御パラメータ決定手段とを備え、制御パラメータ決定手段において、単位時間毎のシステム制御パラメータの変化量を所定の量以下に制限することを特徴とする。
【０００８】
本発明者は、例えば映像信号、投射拡大率、使用環境下における明るさの状況等の外部からの情報に基づいて光量を調節する調光素子を備えた投射型表示装置を既に出願している。この装置によれば、調光素子を用いることで光源自体の光出力強度を変化させることなく、映像や状況に応じて光変調器への入射光量を調節することができ、上記の目的を達成することができる。しかしながら、画像の明るさが変化した際に、光変調器と調光素子の応答特性が異なることに起因して不要な明るさのちらつきが生じてしまうという問題があった。また、字幕部分などのように、本来明るさが変化して欲しくない個所でも明るさの変動が視認されてしまい、映像を鑑賞する際に違和感が生じていた。
【０００９】
本発明の画像表示装置は、上記の目的を達成すると同時に、上記の問題点をも解決することを目的としたものである。すなわち、本発明の画像表示装置においては、画像信号に基づいて画像パラメータ抽出手段が画像パラメータを単位時間毎に抽出し、また前記画像パラメータの時間変化に依存して制御パラメータ決定手段がシステム制御パラメータを決定する。なお、ここで言う「画像パラメータ」とは画像の明るさを特徴付けるパラメータのことであり、例えば画像の平均明るさ、画像に含まれる最大明るさ、もしくは最大明るさから上位１０％の画素が含まれる明るさなどを画像パラメータに用いることができる。また、「システム制御パラメータ」とは、システム内で調光処理や伸張処理を行うのに用いるパラメータのことであり、具体的には後述する調光係数や伸張係数がこれに該当する。また、「単位時間」とは、例えば１フレーム、もしくは１フィールドとすることができる。
【００１０】
本発明の第１の画像表示装置においては、制御パラメータ決定手段にて単位時間毎のシステム制御パラメータの変化量が所定の量以下に制限されているので、調光処理や伸張処理による画像の明るさの変動が十分に小さくなる。その結果、調光処理と伸張処理の応答特性が異なっていても、ちらつきの程度が小さくなり、視聴者に視認されにくくなるので、映像の品位を上げることができる。また、調光によって本来明るさが一定であるはずの字幕部分で明るさが多少変化したとしても、単位時間あたりの明るさの変化量が小さいため、視聴者が違和感を感じることがない。
【００１１】
上記構成の画像表示装置において、単位時間毎のシステム制御パラメータの変化量を、当該画像表示装置の最大明るさを１００％としたときに、画面内の全ての領域で明るさの変化がその５％以内になるように制限することが望ましい。
その理由は、単位時間毎５％以内の変化であれば、調光処理と伸張処理の応答特性が異なっていても、それらの不一致により発生するちらつきが認識されることがないからである。
【００１２】
本発明の第２の画像表示装置は、照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して調光処理と伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する制御パラメータ決定手段とを備え、制御パラメータ決定手段において、単位時間毎の画像パラメータの変化量に応じてシステム制御パラメータの単位時間毎の変化量を変えることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、本発明の第２の画像表示装置は、単位時間毎のシステム制御パラメータの変化量が、常に一定なのではなく、単位時間毎の画像パラメータの変化量に応じて変わるものである。例えば、画像パラメータの変化量がある所定の閾値よりも小さいときのシステム制御パラメータの変化量に対して、画像パラメータの変化量が前記閾値よりも大きいときのシステム制御パラメータの変化量を大きくすることができる。つまり、画像パラメータの変化量が比較的小さい場合、例えば一定の映像シーンの中で明るさがわずかに変化しているような場合には、システム制御パラメータの単位時間あたりの変化量を小さくし、調光や伸張の変化速度を小さくする。一方、画像パラメータの変化量が大きい場合、例えば映像シーンががらりと変わるような場合には、システム制御パラメータの単位時間あたりの変化量を大きくし、調光や伸張の変化速度を大きくする。その結果、同一シーンで画面の変化が小さい場合は視聴者がちらつきや違和感を感じにくい映像を得ることができる一方、シーンが変わるなどで画面が大きく変化する際には、短い応答時間で調整を行うことが可能になる。
【００１４】
その他、本発明の第２の画像表示装置において、画像パラメータの変化量が所定の閾値よりも小さいときにはシステム制御パラメータの単位時間毎の変化量を、画像パラメータの変化量に依らず一定にする構成としても良い。
この構成によれば、閾値以下の範囲（画面の変化が小さいとき）では、特に伸張処理、調光処理による明るさ変動を一定にすることによって、ちらつきをより目立たなくすることが可能となる。
【００１５】
もしくは、画像パラメータの変化量が所定の閾値よりも大きいときにはシステム制御パラメータの単位時間毎の変化量に制限値を設けないようにする構成としても良い。
この構成によれば、表示画像の大きな変動に対してすばやく調整を行うことが可能となり、伸張処理、調光処理と表示画像とが適合していない期間を最小限にすることができる。
【００１６】
もしくは、画像パラメータの変化量が所定の閾値よりも小さいときにはシステム制御パラメータが変化しないようにする構成としても良い。
この構成によれば、閾値以下の範囲（画面の変化が小さいとき）では、伸張、調光状態が変化しないので、ちらつきをなくすことが可能になる。
【００１７】
本発明の第３の画像表示装置は、照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して調光処理と伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する制御パラメータ決定手段とを備え、制御パラメータ決定手段において、単位時間毎の画像パラメータが明るい側から暗い側に変化する際のシステム制御パラメータの単位時間毎の変化量に対して、単位時間毎の画像パラメータが暗い側から明るい側に変化する際のシステム制御パラメータの単位時間毎の変化量を大きくすることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本発明の第３の画像表示装置は、画像が暗い側から明るい側に変化する場合と明るい側から暗い側に変化する場合とでシステム制御パラメータの変化量を変えたものである。画像パラメータが明るい側から暗い側に変化する際のシステム制御パラメータの変化量は小さく、暗い側から明るい側に変化する際のシステム制御パラメータの変化量は大きくしている。その理由は、暗い側では伸張率（伸張係数）が大きいため、明るい側の階調がつぶれた（圧縮された）状態となっている。この状態で明るい側の階調が多く含まれる画像が表示されると、画面全体が明るい側につぶれたものになってしまう。よって、このような表示画像の変化に対しては、できるだけ速やかに調光処理、伸張処理を行うのが視聴する上では好ましい。これに対して、画像が明るい側から暗い側に変化する場合には伸張率（伸張係数）が小さい側から大きい側への変化のため、上のような問題は生じない。その結果、どのような表示画像の変化に対しても視聴者がちらつきや違和感を感じにくいようにすることができる。
【００１９】
本発明の第１の画像表示方法は、本発明の第１の画像表示装置に対応するものである。
すなわち、本発明の第１の画像表示方法は、照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する第１のステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して調光処理と伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する第２のステップとを備え、第２のステップにおいて、単位時間毎のシステム制御パラメータの変化量を所定の量以下に制限することを特徴とする。
【００２０】
本発明の第２の画像表示方法は、本発明の第２の画像表示装置に対応するものである。
すなわち、本発明の第２の画像表示方法は、照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する第１のステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して調光処理と伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する第２のステップとを備え、第２のステップにおいて、単位時間毎の画像パラメータの変化量に応じてシステム制御パラメータの単位時間毎の変化量を変えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第３の画像表示方法は、本発明の第３の画像表示装置に対応するものである。
すなわち、本発明の第３の画像表示方法は、照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する第１のステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して調光処理と伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する第２のステップとを備え、第２のステップにおいて、単位時間毎の画像パラメータが明るい側から暗い側に変化する際のシステム制御パラメータの変化量に対して、単位時間毎の画像パラメータが暗い側から明るい側に変化する際のシステム制御パラメータの変化量を大きくすることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の画像表示装置および画像表示方法の第１の実施の形態について図１〜図５を参照して詳細に説明する。
本発明の画像表示方法を用いた画像表示装置の一例として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に液晶ライトバルブを備えた３板式の投射型表示装置を用いて説明する。
【００２３】
図１は、投射型表示装置の一例を示した概略構成図である。本実施の形態の投射型表示装置は、図１に示すように、光源５１０、調光素子２６、ダイクロイックミラー５１３、５１４、反射ミラー５１５、５１６、５１７、リレーレンズ５１８、５１９、５２０、赤色光用液晶ライトバルブ５２２、緑色光用液晶ライトバルブ５２３、青色光用液晶ライトバルブ５２４、クロスダイクロイックプリズム５２５、投射レンズ系５２６を備えている。
調光素子２６としては、例えば、透過率が可変とされた液晶パネルを用いても良いし、可動式の遮光板などを用いても良い。液晶パネルを用いた調光素子は応答速度が比較的速いものである一方、可動式遮光板などを用いた機械的な調光素子は応答速度が比較的遅いものである。いずれにしても、これら調光素子と液晶ライトバルブとの応答速度は異なるものであり、それでもちらつき等が視認され難くなる点で本発明の技術が有効である。
【００２４】
光源５１０は、超高圧水銀灯等のランプ５１１とランプ５１１の光を反射するリフレクタ５１２とから構成されている。この光源５１０とダイクロイックミラー５１３との間には、光源５１０からの光量を調節する調光素子２６が配置されている。
青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー５１３は、光源５１０からの白色光のうちの赤色光Ｌ_Ｒを透過させるとともに、青色光Ｌ_Ｂと緑色光Ｌ_Ｇとを反射する。透過した赤色光Ｌ_Ｒは反射ミラー５１７で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ５２２に入射される。
一方、ダイクロイックミラー５１３で反射された緑色光Ｌ_Ｇは、緑色光反射用のダイクロイックミラー５１４によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ５２３に入射される。
また、ダイクロイックミラー５１３で反射された青色光Ｌ_Ｂは、ダイクロイックミラー５１４も透過し、リレーレンズ５１８、反射ミラー５１５、リレーレンズ５１９、反射ミラー５１６、リレーレンズ５２０からなるリレー系５２１を経て、青色光用液晶ライトバルブ５２４に入射される。
【００２５】
各液晶ライトバルブ５２２、５２３、５２４により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５２５に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ系５２６によってスクリーン５２７上に投射され、画像が拡大されて表示される。各液晶ライトバルブ５２２、５２３、５２４には、画像信号に基づいて、各色光に所定の画像処理を施す画像処理部（図１では図示を省略）が接続されている。
【００２６】
図２は、投射型表示装置の駆動回路の構成を示したブロック図である。図２に示すように、画像処理部２１には画像解析部２４が接続されており、画像解析部２４によって決定された画像処理のパラメータ（伸張係数、システム制御パラメータ）に基づいて、画像信号に対する所定の画像処理、ここでは明るさ伸張処理が施されるようになっている。画像処理部２１で所定の画像処理が施された画像信号は、ライトバルブドライバ２２を介して各液晶ライトバルブ５２２、５２３、５２４に供給される。一方、画像解析部２４によって決定された調光処理のパラメータ（調光係数、システム制御パラメータ）に基づいて、調光素子ドライバ２５，調光素子２６によって光源５１１からの射出光に対して調光処理を施すようになっている。
【００２７】
図３は、画像解析部２４の構成を示すブロック図である。図３に示すように、画像信号と水平・垂直同期信号の双方がヒストグラム作成部３１（画像パラメータ抽出手段）に入力され、ヒストグラム作成部３１においてヒストグラムが作成される。そして、そのヒストグラムに基づいてパラメータ抽出部３２（画像パラメータ抽出手段）において、画像パラメータが抽出、決定されるとともに、調光係数、伸張係数などのシステム制御パラメータが抽出、決定される。ただし、ここで決定されるシステム制御パラメータは個々のフレームに対応した仮の値であって、次段の比較器３３（制御パラメータ決定手段）において、画像パラメータの時間変化に依存した真のシステム制御パラメータ（実際に調光処理や伸張処理に用いられるシステム制御パラメータ）が決定される。
調光の方法に関しては、例えば明るい映像シーンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくなるような表示映像に適応した明るさ制御を行う他、投射拡大率による制御（投射レンズのズーミングに合わせた制御）、外部からの制御（使用者の好み等による制御）などを行っても良いが、ここでは、表示映像適応型の制御の場合を例として、画像パラメータとシステム制御パラメータの抽出を同じ方法で行う場合について説明する。
【００２８】
例えば０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の１フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）が、図４（ａ）のようになったとする。この例の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１９０であるので、この階調数１９０を画像パラメータｂ（ｔ）とする。この最大の明るさの階調数を画像パラメータとする方法は、入力される映像信号に対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。あるいは、最大の明るさから出現数について一定の割合（例えば１０％）となる階調数を画像パラメータとしてもよい。この方法の場合、小さな領域での明るさ変動の影響を受けないようにすることができる。
【００２９】
このようにして、パラメータ抽出部３２において、例えば任意の１フレームでの階調数１９０が画像パラメータｂ（ｔ）に決定されると、この画像パラメータｂ（ｔ）に基づいて仮の調光係数ｘ’（ｔ）が計算される。例えば階調と明るさの関係を線形とした場合、最大明るさ（階調数２５５）を１００％とすると、仮の調光係数ｘ’（ｔ）は、ｘ’（ｔ）＝１９０／２５５＝０．７５（７５％）となる。一方、パラメータ抽出部３２において仮の伸張係数も計算されるが、例えば最大階調範囲にまで伸張する場合、上記の例では仮の伸張係数ｙ’（ｔ）は、ｙ’（ｔ）＝２５５／１９０＝１．３４となる。
【００３０】
ここで、本実施の形態の場合、１フレーム毎の調光係数の変化量Δｘおよび伸張係数の変化量Δｙが、画面内で最も明るさが変化する部分の変化が、画面の最大明るさを１００％としたときの５％以下となるように制限されている。したがって、任意の１フレームにおける仮の調光係数ｘ’（ｔ）および仮の伸張係数ｙ’（ｔ）がパラメータ抽出部３２で計算されると、これらが比較器３３に送られ、比較器３３においてそれら調光係数ｘ’（ｔ）、伸張係数ｙ’（ｔ）とメモリ３４に記憶されたその一つ前のフレームにおける調光係数ｘ’（ｔ−１）、伸張係数ｙ’（ｔ−１）とが比較される。例えば映像が明るい側から暗い側に変化しているとすると、比較結果はｘ’（ｔ）＜ｘ’（ｔ−１）、ｙ’（ｔ）＞ｙ’（ｔ−１）となる。この場合、明るさ変化の方向を反映した真の調光係数ｘ（ｔ）は、ｘ（ｔ）＝ｘ’（ｔ−１）−Δｘ、真の伸張係数ｙ（ｔ）は、ｙ（ｔ）＝ｙ’（ｔ−１）＋Δｙとそれぞれ設定され、これら調光係数ｘ（ｔ）、伸張係数ｙ（ｔ）が出力される。
【００３１】
また、調光係数と伸張係数とは１フレーム内で同期して変化するようにする。つまり、調光係数の変化量Δｘおよび伸張係数の変化量Δｙを、１フレーム内で調整可能な変化量に抑えることが重要である。これにより、応答がフレームをまたがないようにする。なお、「調光係数」とは、照明光の調光率のことであり、標準表示を行う場合（明るさ最大のとき）を１として１以下で変化する。「伸張係数」とは、液晶ライトバルブに表示する画像データの伸張率のことであり、標準表示を行う場合を１として１以上で変化する。調光係数と伸張係数とは略反比例の関係にあり、調光係数×伸張係数≒１となる。
例えば階調と明るさの関係を線形とした場合、最大明るさ（階調数２５５）を１００％とすると、仮の調光係数ｘ’は、ｘ’＝１９０／２５５＝０．７５（７５％）となり、これに基づいて真の調光係数ｘが算出され、その調光係数ｘに対応する光量が得られるように調光素子２６を駆動すればよいことになる。一方、伸張係数については、例えば最大階調範囲にまで伸張する場合、上記の例では仮の伸張係数ｙ’は、ｙ’＝２５５／１９０＝１．３４となり、これに基づいて真の伸張係数ｙが算出され、この伸張係数ｙに基づいて、画像処理部２１において図４（ａ）に示した階調数０〜１９０までの映像信号が、図４（ｂ）に示すように階調数０〜２５５まで伸張される。このような調光処理と伸張処理の組み合わせによって、映像のダイナミックレンジを拡張しつつ、滑らかな階調表現を実現することができる。
【００３２】
本実施の形態のような調光素子２６を用いることで光源自体の光強度を変化させることなく、映像に応じて液晶ライトバルブへの入射光量を調節することができ、ダイナミックレンジが広く、映像表現力に優れた投射型表示装置を実現することができる。しかしながら、通常、調光素子と液晶ライトバルブの応答速度が異なるため、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、調光素子の応答速度の方がライトバルブよりも速い場合、図８（ｃ）に示すように、スクリーン上の映像の明るさにおいて不要な明るさ変動（オーバーシュートＳ）が生じてしまい、ちらつきとして視認されるという問題があった。また、字幕部分などのように、本来明るさが変化して欲しくない個所においても明るさの変動が視認されてしまい、映像を鑑賞する際に違和感が生じていた。
【００３３】
これに対して、本実施の形態においては、調光処理と伸張処理を行うに際して、１フレーム毎の調光係数の変化量Δｘおよび伸張係数の変化量Δｙが、例えば明るさ変化が５％以下というように制限されている。すなわち、これらの係数の変化量が小さいため、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すように、調光素子の明るさおよびライトバルブの明るさが１フレーム毎に少しずつ変化する。その結果、図５（ｃ）に示すように、スクリーン上の映像の明るさにおいても不要な明るさ変動（符号Ｓ’）がわずかとなり、ちらつきを視認され難くすることができる。また、字幕部分などのように、本来明るさが変化して欲しくない個所においても明るさの変動が視認され難く、視聴者が違和感を感じることなく、見やすい映像を提供することができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態について図６を用いて説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、１フレーム毎の調光係数や伸張係数の変化のさせ方が異なるのみである。したがって、本実施の形態では投射型表示装置の構成や駆動回路の構成に関する説明は省略する。
【００３５】
第１の実施の形態においては、１フレーム毎の画像パラメータｂ（ｔ）の変化量に関わらず、１フレーム毎の調光係数および伸張係数の変化量を例えば５％以下というように一律に制限していた。これに対して、本実施の形態においては、１フレーム毎の画像パラメータｂ（ｔ）の変化量Δｂ（Δｂ＝ｂ（ｔ）−ｂ（ｔ−１））に応じて調光係数および伸張係数の変化量を変えている。図６は、調光係数および伸張係数の変化量の変え方の一例を示している。図６の例では、画像パラメータの変化量Δｂ（横軸）が所定の閾値よりも小さいときの調光係数の変化量Δｘ（縦軸）に対して、画像パラメータの変化量Δｂが所定の閾値よりも大きいときの調光係数の変化量Δｘの方を大きくしている。ここでは閾値を８０〜１００程度に設定しており、Δｂが正の場合（映像が暗い側から明るい側に変化する場合）と負の場合（映像が明るい側から暗い側に変化する場合）とで調光係数の変化量Δｘは絶対値を等しくしている。また、図６では調光係数を例として挙げたが、伸張係数についても同様に設定することができる。
なお、第２の実施の形態においても、画像パラメータの変化量Δｂが小さい領域では、第１の実施の形態と同様、単位時間あたりの調光係数の変化量Δｘに上限値を設けることが望ましい。
【００３６】
本実施の形態においては、画像パラメータの変化量Δｂが比較的小さい（例えば８０未満）場合、言い換えると一定の映像シーンの中で明るさがわずかに変化しているような場合には、調光係数の変化量Δｘが小さく、調整の度合が小さくなる。一方、画像パラメータの変化量Δｂが大きい（例えば１００以上）場合、言い換えると映像シーンが明るいシーンから暗いシーンにがらりと変わるような場合には、調光係数の変化量Δｘが大きく、調整の度合も大きくなる。
第１の実施の形態においては、シーンの変化などで急激に画面の明るさが変化する場合には、画面の調整に長い時間を要したが、本実施の形態においてはそのような場合でもすばやく画面を調整することができる。また、同一シーンなどで画面の変化が小さい場合には、第１の実施の形態と同様、視聴者がちらつきや違和感を感じにくい映像を得ることができる。
【００３７】
なお、図６の例では画像パラメータの変化量Δｂが所定の閾値よりも小さい場合に、調光係数の変化量ΔｘをΔｂの値に応じて大きくしているが、この構成に代えて、画像パラメータの変化量Δｂが所定の閾値よりも小さい場合に、調光係数の変化量Δｘを、画像パラメータの変化量Δｂに依らず一定にしても良い。
この構成によれば、閾値以下の範囲（画面の変化が小さいとき）では、特に伸張処理、調光処理による明るさ変動を一定にすることによって、ちらつきをより目立たなくすることが可能となる。
もしくは、画像パラメータの変化量Δｂが所定の閾値よりも小さい場合に、調光係数（伸張係数）が変化しないようにする構成としても良い。
この構成によれば、閾値以下の範囲（画面の変化が小さいとき）では、調光（伸張）状態が変化しないので、ちらつきをなくすことが可能になる。
【００３８】
また、画像パラメータの変化量Δｂが所定の閾値よりも大きい場合に、調光係数の変化量Δｘに制限値を設けないようにする構成としても良い。
この構成によれば、表示画像の大きな変動に対してすばやく調整を行うことが可能となり、伸張処理、調光処理と表示画像とが適合していない期間を最小限にすることができる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態について図７を用いて説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、１フレーム毎の調光係数や伸張係数の変化のさせ方が異なるのみである。したがって、本実施の形態では投射型表示装置の構成や駆動回路の構成に関する説明は省略する。
【００４０】
第１の実施の形態においては、１フレーム毎の画像パラメータｂ（ｔ）の変化量に関わらず、１フレーム毎の調光係数および伸張係数の変化量を例えば５％以下で一律に制限していた。また、第２の実施の形態においては、画像パラメータｂ（ｔ）の変化量に応じて調光係数の変化量Δｘを変えるが、画像パラメータの変化量Δｂが正の場合と負の場合とで調光係数の変化量Δｘの絶対値を等しく設定していた。これに対して、本実施の形態においては、画像パラメータの変化量Δｂが正の場合と負の場合とで調光係数の変化量Δｘの絶対値を変えている。具体的には、図７に示すように、画像パラメータの変化量Δｂ（横軸）が正の場合、すなわち映像が暗い側から明るい側に変化する際の調光係数の変化量Δｘ（縦軸）は大きく、画像パラメータの変化量Δｂが負の場合、すなわち映像が明るい側から暗い側に変化する際の調光係数の変化量Δｘは小さくしている。また、図７では調光係数を例として挙げたが、伸張係数についても同様に設定することができる。
【００４１】
本実施の形態において、伸張処理について考えると、画像が暗い側では伸張率（伸張係数）が大きいため、明るい側の階調がつぶれた（圧縮された）状態となっている。この状態で明るい側の階調が多く含まれる画像を表示すると、画面全体が明るい側につぶれたものになってしまう。よって、このような表示画像の変化に対しては、できるだけ速やかに調光処理、伸張処理を行う方が視聴する上では好ましい。よって、画像が暗い側から明るい側に変化する場合には調光係数や伸張係数の変化量が大きい方が望ましいのである。これに対して、画像が明るい側から暗い側に変化する場合には伸張率（伸張係数）が小さい側から大きい側への変化のため、上記のような明るい側での階調つぶれの問題は生じない。その結果、本実施の形態においても、第１，第２の実施の形態と同様、視聴者がちらつきや違和感を感じにくい映像を得ることができる。
なお、第３の実施の形態においても、画像パラメータの変化量Δｂが小さい領域では、第１の実施の形態と同様、単位時間あたりの調光係数の変化量Δｘに上限値を設けることが望ましい。
【００４２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では、本発明の画像表示方法の利用が可能な画像表示装置として、投射型表示装置を用いて説明してきたが、これに限られるものではなく、例えば、直視型表示装置などであってもよい。また、投射型表示装置の駆動回路の具体的な構成についても適宜変更が可能である。
また、本発明の画像表示方法は、ＬＣＤ、エレクトロルミネッセンス、プラズマディスプレイ、デジタルミラーデバイス、フィールドエミッションデバイスなどの画像信号の処理にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の投射型表示装置の概略構成図である。
【図２】同、投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図３】同、駆動回路の画像解析部の構成を示すブロック図である。
【図４】同、画像解析部のヒストグラム作成部にて作成されるヒストグラムの一例を示す図である。
【図５】本実施形態の調光素子、ライトバルブ、スクリーン映像の明るさ変化の傾向を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における調光係数の変化の様子を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態における調光係数の変化の様子を示す図である。
【図８】一般の調光素子、ライトバルブ、スクリーン映像の明るさ変化の傾向を示す図である。
【符号の説明】
２１…画像処理部、２４…画像解析部、２６…調光素子、３１…ヒストグラム作成部（画像パラメータ抽出手段）、３２…パラメータ抽出部（画像パラメータ抽出手段）、３３…比較器（制御パラメータ決定手段）、５２２〜５２４…液晶ライトバルブ（光変調器）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device and an image display method, and more particularly to an image display device which is excellent in image expressiveness and which can obtain an image with brightness suitable for use environment and user's preference.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, the development of information devices has been remarkable, and the demand for thin image display devices with high resolution, low power consumption, and high power consumption has been increasing, and research and development have been advanced. Among them, a liquid crystal display device is expected to be a display device that can electrically control the arrangement of liquid crystal molecules and change optical characteristics, and can meet the above needs. As one form of such a liquid crystal display device, a projection type liquid crystal display device (liquid crystal projector) that enlarges and projects an image emitted from an optical system using a liquid crystal light valve onto a screen through a projection lens is known. The projection type liquid crystal display device uses a liquid crystal light valve as an optical modulator. The projection type display device includes a digital mirror device (hereinafter abbreviated as DMD) in addition to the liquid crystal light valve. Optical modulators have also been put to practical use. However, this type of conventional projection display device has the following problems.
[0003]
(1) Sufficient contrast cannot be obtained due to light leakage or stray light generated by various optical elements constituting the optical system. Therefore, the displayable gradation range (dynamic range) is narrow, and the quality and power of the image are inferior to those of an existing television receiver using a cathode ray tube (CRT).
(2) Even if an attempt is made to improve the quality of an image by various kinds of image signal processing, a sufficient effect cannot be exhibited because the dynamic range is fixed.
As a solution to such a problem of the projection type display device, that is, as a method of expanding the dynamic range, it is conceivable to change the amount of light incident on the light modulator (light valve) according to the video signal. The easiest way to achieve this is to vary the light output intensity of the lamp. In a projection type liquid crystal display device, a method of controlling output light of a metal halide lamp has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-3-179886
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
High pressure mercury lamps are currently the mainstream as lamps used in projection type liquid crystal display devices, but it is extremely difficult to control light output intensity with high pressure mercury lamps. For this reason, there is a need for a method capable of changing the amount of light incident on the light modulation means in accordance with a video signal without changing the light output intensity of the lamp itself.
In addition to the above-mentioned problems, the brightness of the light source is fixed in the current projection display device. For example, the screen becomes too bright in a dark viewing environment, and the projection distance and the zooming of the projection lens are reduced. Thus, when the size of the projection screen is changed, the brightness of the screen changes accordingly.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can change the amount of light incident on the light modulation means without changing the light output intensity of the lamp. It is an object of the present invention to provide an image display device and an image display method capable of exhibiting excellent effects in terms of adaptability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first image display device of the present invention is an image display device in which a display image is adjusted by dimming illumination light and expanding an image signal. Image parameter extracting means for extracting an image parameter characterizing the image quality per unit time based on an image signal, and a control parameter for determining a system control parameter relating to dimming processing and expansion processing depending on a time change of the image parameter. Determining means for limiting a change amount of a system control parameter per unit time to a predetermined amount or less.
[0008]
The inventor has already filed an application for a projection-type display device including a dimming element that adjusts the amount of light based on external information such as a video signal, a projection enlargement ratio, and a situation of brightness in a use environment. . According to this device, by using the dimming device, the amount of light incident on the optical modulator can be adjusted according to an image or a situation without changing the light output intensity of the light source itself, and the above object is achieved. can do. However, there has been a problem that when the brightness of an image changes, unnecessary flickering of brightness occurs due to the difference in response characteristics between the light modulator and the light control element. In addition, a change in brightness is visually recognized even in a place where the brightness does not originally want to change, such as a subtitle portion, and a sense of incongruity occurs when viewing a video.
[0009]
The image display device of the present invention aims at achieving the above object and at the same time solving the above problems. That is, in the image display device of the present invention, the image parameter extracting means extracts the image parameters per unit time based on the image signal, and the control parameter determining means depends on the time change of the image parameters. To determine. The “image parameter” here is a parameter that characterizes the brightness of an image, and includes, for example, the average brightness of the image, the maximum brightness included in the image, or the top 10% of pixels from the maximum brightness. Brightness or the like can be used as an image parameter. The “system control parameter” is a parameter used for performing light control processing and expansion processing in the system, and specifically corresponds to a light control coefficient and expansion coefficient described later. The “unit time” can be, for example, one frame or one field.
[0010]
In the first image display device of the present invention, since the amount of change of the system control parameter per unit time is limited to a predetermined amount or less by the control parameter determination means, the brightness of the image by the dimming process or the expansion process is increased. The variation of the height becomes sufficiently small. As a result, even if the response characteristics of the dimming process and the decompression process are different, the degree of flicker is reduced and the viewer is less likely to recognize the flicker, so that the quality of the video can be improved. Further, even if the brightness slightly changes in the subtitle portion where the brightness should be constant due to the dimming, the viewer does not feel uncomfortable because the amount of change in brightness per unit time is small.
[0011]
In the image display device having the above configuration, when the amount of change in the system control parameter per unit time is set to 100% of the maximum brightness of the image display device, the change in brightness in all regions in the screen is 5th. %.
The reason is that if the change is within 5% per unit time, even if the response characteristics of the dimming process and the decompression process are different, the flicker caused by the mismatch is not recognized.
[0012]
A second image display device according to the present invention is an image display device in which a display image is adjusted by dimming illumination light and expanding an image signal, and converts an image parameter characterizing the brightness of the image into an image signal. Image parameter extracting means for extracting every unit time based on the image parameter, and control parameter determining means for determining a system control parameter related to a dimming process and an expansion process depending on a time change of the image parameter. The means is characterized in that the change amount of the system control parameter per unit time is changed according to the change amount of the image parameter per unit time.
[0013]
That is, in the second image display device of the present invention, the amount of change in the system control parameter per unit time is not always constant, but changes according to the amount of change in the image parameter per unit time. For example, the change amount of the system control parameter when the change amount of the image parameter is larger than the threshold is larger than the change amount of the system control parameter when the change amount of the image parameter is smaller than a predetermined threshold. Can be. That is, when the change amount of the image parameter is relatively small, for example, when the brightness slightly changes in a certain video scene, the change amount of the system control parameter per unit time is reduced, Decrease the dimming and expansion rate. On the other hand, when the change amount of the image parameter is large, for example, when the video scene is changed suddenly, the change amount of the system control parameter per unit time is increased, and the change speed of dimming and expansion is increased. As a result, when the change of the screen is small in the same scene, it is possible to obtain an image in which the viewer does not easily feel flicker and uncomfortable feeling. It is possible to do.
[0014]
In addition, in the second image display device of the present invention, when the amount of change of the image parameter is smaller than a predetermined threshold, the amount of change of the system control parameter per unit time is constant regardless of the amount of change of the image parameter. It is good.
According to this configuration, in a range equal to or less than the threshold value (when the change in the screen is small), it is possible to make the flicker less noticeable, especially by keeping the brightness fluctuation caused by the expansion process and the dimming process constant.
[0015]
Alternatively, when the amount of change in the image parameter is larger than a predetermined threshold, a configuration may be adopted in which a limit value is not provided for the amount of change in the system control parameter per unit time.
According to this configuration, it is possible to quickly adjust for a large change in the display image, and it is possible to minimize the period in which the expansion process, the dimming process, and the display image do not match.
[0016]
Alternatively, the configuration may be such that the system control parameter does not change when the change amount of the image parameter is smaller than a predetermined threshold.
According to this configuration, in the range below the threshold value (when the change in the screen is small), the expansion and dimming states do not change, so that flicker can be eliminated.
[0017]
A third image display device according to the present invention is an image display device in which a display image is adjusted by dimming illumination light and expanding an image signal, wherein an image parameter characterizing the brightness of the image is converted into an image signal. Image parameter extracting means for extracting every unit time based on the image parameter, and control parameter determining means for determining a system control parameter related to a dimming process and an expansion process depending on a time change of the image parameter. In the means, when the image parameter per unit time changes from a dark side to a bright side, the system control parameter changes per unit time when the image parameter per unit time changes from a bright side to a dark side. Is characterized by increasing the amount of change in the system control parameters per unit time.
[0018]
That is, in the third image display device of the present invention, the amount of change of the system control parameter is changed when the image changes from a dark side to a bright side and when the image changes from a bright side to a dark side. The change amount of the system control parameter when the image parameter changes from a bright side to a dark side is small, and the change amount of the system control parameter when the image parameter changes from a dark side to a bright side is large. The reason is that since the expansion ratio (expansion coefficient) is large on the dark side, the gray scale on the light side is in a compressed (compressed) state. In this state, if an image containing many tones on the bright side is displayed, the entire screen will be crushed to the bright side. Therefore, it is preferable to perform the light control processing and the expansion processing as quickly as possible with respect to such a change in the display image from the viewpoint of viewing. On the other hand, when the image changes from a bright side to a dark side, the above-mentioned problem does not occur because the expansion ratio (extension coefficient) changes from a small side to a large side. As a result, it is possible to make it difficult for the viewer to feel flicker or uncomfortable with any change of the display image.
[0019]
A first image display method according to the present invention corresponds to the first image display device according to the present invention.
That is, a first image display method of the present invention is an image display method for adjusting a display image by dimming illumination light and expanding an image signal, wherein an image parameter characterizing the brightness of the image is converted to an image signal. And a second step of determining a system control parameter related to a dimming process and an expansion process depending on a time change of the image parameter, In the step, the amount of change in the system control parameter per unit time is limited to a predetermined amount or less.
[0020]
A second image display method according to the present invention corresponds to the second image display device according to the present invention.
That is, a second image display method according to the present invention is an image display method for adjusting a display image by dimming illumination light and expanding an image signal, wherein an image parameter characterizing the brightness of the image is converted into an image signal. And a second step of determining a system control parameter related to a dimming process and an expansion process depending on a time change of the image parameter, In the step, the amount of change in the system control parameter per unit time is changed according to the amount of change in the image parameter per unit time.
[0021]
A third image display method according to the present invention corresponds to the third image display device according to the present invention.
That is, a third image display method of the present invention is an image display method for adjusting a display image by dimming illumination light and expanding an image signal, wherein an image parameter characterizing the brightness of the image is converted into an image signal. And a second step of determining a system control parameter related to a dimming process and an expansion process depending on a time change of the image parameter, In the step, the system control when the image parameter per unit time changes from the dark side to the bright side with respect to the amount of change of the system control parameter when the image parameter per unit time changes from the bright side to the dark side It is characterized in that the change amount of the parameter is increased.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of an image display device and an image display method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As an example of an image display device using the image display method of the present invention, a three-panel projection display device including liquid crystal light valves for different colors of R (red), G (green), and B (blue) is used. Will be explained.
[0023]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a projection display device. As shown in FIG. 1, the projection display device according to the present embodiment includes a light source 510, a dimming element 26, dichroic mirrors 513, 514, reflection mirrors 515, 516, 517, relay lenses 518, 519, 520, and red light. A liquid crystal light valve for green light 522, a liquid crystal light valve for green light 523, a liquid crystal light valve for blue light 524, a cross dichroic prism 525, and a projection lens system 526.
As the light control element 26, for example, a liquid crystal panel having a variable transmittance may be used, or a movable light shielding plate may be used. A dimming element using a liquid crystal panel has a relatively high response speed, whereas a mechanical dimming element using a movable light-shielding plate has a relatively low response speed. In any case, the response speed between the dimming device and the liquid crystal light valve is different, and the technique of the present invention is effective in that flickering or the like is hardly visually recognized.
[0024]
The light source 510 includes a lamp 511 such as an ultra-high pressure mercury lamp and a reflector 512 that reflects light from the lamp 511. Between the light source 510 and the dichroic mirror 513, the dimming element 26 for adjusting the amount of light from the light source 510 is arranged.
The dichroic mirror 513 that reflects blue light and green light reflects the red light L of the white light from the light source 510. _R And the blue light L _B And green light L _G And reflect. Transmitted red light L _R Is reflected by the reflection mirror 517 and is incident on the liquid crystal light valve 522 for red light.
On the other hand, the green light L reflected by the dichroic mirror 513 _G Is reflected by a dichroic mirror 514 for reflecting green light, and is incident on a liquid crystal light valve 523 for green light.
The blue light L reflected by the dichroic mirror 513 _B Is transmitted through the dichroic mirror 514 and is incident on the liquid crystal light valve for blue light 524 via a relay system 521 including a relay lens 518, a reflection mirror 515, a relay lens 519, a reflection mirror 516, and a relay lens 520.
[0025]
The three color lights modulated by the liquid crystal light valves 522, 523, and 524 enter the cross dichroic prism 525. This prism has four rectangular prisms bonded together, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in a cross shape on its inner surface. The three color lights are combined by these dielectric multilayer films to form light representing a color image. The combined light is projected onto a screen 527 by a projection lens system 526, which is a projection optical system, and an image is enlarged and displayed. Each of the liquid crystal light valves 522, 523, and 524 is connected to an image processing unit (not shown in FIG. 1) that performs predetermined image processing on each color light based on an image signal.
[0026]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a driving circuit of the projection display device. As shown in FIG. 2, an image analysis unit 24 is connected to the image processing unit 21, and based on image processing parameters (expansion coefficients and system control parameters) determined by the image analysis unit 24, Predetermined image processing, here, brightness extension processing is performed. The image signal subjected to the predetermined image processing by the image processing unit 21 is supplied to each of the liquid crystal light valves 522, 523, 524 via the light valve driver 22. On the other hand, based on the parameters of the dimming process (dimming coefficient and system control parameters) determined by the image analysis unit 24, the dimming element driver 25 and the dimming element 26 dimming the emitted light from the light source 511. Processing is performed.
[0027]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the image analysis unit 24. As shown in FIG. 3, both the image signal and the horizontal / vertical synchronization signal are input to a histogram creating unit 31 (image parameter extracting unit), and the histogram creating unit 31 creates a histogram. Then, based on the histogram, the parameter extraction unit 32 (image parameter extraction means) extracts and determines image parameters, and extracts and determines system control parameters such as a dimming coefficient and an expansion coefficient. However, the system control parameter determined here is a temporary value corresponding to each frame, and a true system control depending on the time change of the image parameter is performed in the next comparator 33 (control parameter determining means). The parameters (system control parameters actually used for the light control processing and the expansion processing) are determined.
Regarding the dimming method, for example, in addition to performing brightness control adapted to a display image such that the amount of light increases in a bright image scene and decreases the amount of light in a dark scene, control based on the projection enlargement ratio (according to the zooming of the projection lens) Control) or external control (control based on user's preference) may be performed. In this case, however, the extraction of the image parameters and the system control parameters is the same in the case of the display video adaptive control as an example. The case of performing the method will be described.
[0028]
For example, it is assumed that a video signal includes 256 tones from 0 to 255 steps. When attention is paid to an arbitrary frame that forms a continuous video, it is assumed that an appearance number distribution (histogram) for each gradation number of pixel data included in the frame is as shown in FIG. In this example, since the brightest gradation number included in the histogram is 190, this gradation number 190 is set as the image parameter b (t). This method of using the maximum number of gradations of brightness as an image parameter is a method capable of expressing brightness most faithfully with respect to an input video signal. Alternatively, the number of gradations at which a certain percentage (for example, 10%) of the number of appearances from the maximum brightness may be used as the image parameter. In the case of this method, it is possible to prevent the influence of the brightness fluctuation in a small area.
[0029]
In this manner, when the number of gradations 190 in an arbitrary one frame is determined as the image parameter b (t) in the parameter extraction unit 32, for example, the temporary dimming coefficient is determined based on the image parameter b (t). x '(t) is calculated. For example, when the relationship between the gradation and the brightness is linear, assuming that the maximum brightness (the number of gradations 255) is 100%, the temporary dimming coefficient x ′ (t) is x ′ (t) = 190/255. = 0.75 (75%). On the other hand, a temporary expansion coefficient is also calculated in the parameter extraction unit 32. For example, when the temporary expansion coefficient is expanded to the maximum gradation range, in the above example, the temporary expansion coefficient y ′ (t) is set to y ′ (t) = 255. /190=1.34.
[0030]
Here, in the case of this embodiment, the change amount Δx of the dimming coefficient and the change amount Δy of the expansion coefficient for each frame indicate that the change in the portion of the screen where the brightness changes the most is the maximum brightness of the screen. It is limited to 5% or less when 100% is set. Therefore, when the temporary dimming coefficient x ′ (t) and the temporary expansion coefficient y ′ (t) in any one frame are calculated by the parameter extracting unit 32, these are sent to the comparator 33, and are sent to the comparator 33. , The dimming coefficient x '(t) and the expansion coefficient y' (t) and the dimming coefficient x '(t-1) and the expansion coefficient y' (t- 1) is compared. For example, if the image changes from a bright side to a dark side, the comparison results are x '(t) <x' (t-1) and y '(t)>y' (t-1). In this case, the true dimming coefficient x (t) reflecting the direction of the brightness change is x (t) = x ′ (t−1) −Δx, and the true expansion coefficient y (t) is y (t) ) = Y ′ (t−1) + Δy, and the dimming coefficient x (t) and the expansion coefficient y (t) are output.
[0031]
The dimming coefficient and the expansion coefficient are changed synchronously within one frame. That is, it is important to suppress the change amount Δx of the dimming coefficient and the change amount Δy of the expansion coefficient to a change amount that can be adjusted within one frame. This ensures that the response does not span frames. The “dimming coefficient” refers to the dimming rate of the illumination light, and varies from 1 to 1 when a standard display is performed (when the brightness is maximum). The “expansion coefficient” is the expansion rate of the image data displayed on the liquid crystal light valve, and changes by 1 or more with respect to the case where the standard display is performed. The dimming coefficient and the expansion coefficient have a substantially inversely proportional relationship, and are obtained by dimming coefficient × expansion coefficient ≒ 1.
For example, when the relationship between gradation and brightness is linear, assuming that the maximum brightness (number of gradations 255) is 100%, a temporary dimming coefficient x ′ is x ′ = 190/255 = 0.75 (75 %), The true dimming coefficient x is calculated based on this, and the dimming element 26 may be driven so as to obtain a light amount corresponding to the dimming coefficient x. On the other hand, when the expansion coefficient is expanded to the maximum gradation range, for example, in the above example, the temporary expansion coefficient y ′ is y ′ = 255/190 = 1.34, and based on this, the true expansion coefficient y is calculated, and based on the expansion coefficient y, the image processing unit 21 converts the video signal having the number of gradations 0 to 190 shown in FIG. 4A into the number of gradations shown in FIG. It is expanded to 0-255. By such a combination of the light control processing and the expansion processing, it is possible to realize a smooth gradation expression while expanding the dynamic range of an image.
[0032]
By using the dimming element 26 as in the present embodiment, the amount of light incident on the liquid crystal light valve can be adjusted according to the image without changing the light intensity of the light source itself, and the dynamic range is wide. A projection display device with excellent expressiveness can be realized. However, since the response speed of the light control element and that of the liquid crystal light valve are usually different, when the response speed of the light control element is faster than that of the light valve, as shown in FIGS. As shown in FIG. 8C, there is a problem that unnecessary brightness fluctuation (overshoot S) occurs in the brightness of the image on the screen, and the image is visually recognized as flicker. In addition, a change in brightness is visually recognized even in a portion where the brightness is not originally desired to change, such as a subtitle portion, and a sense of incongruity occurs when viewing a video.
[0033]
On the other hand, in the present embodiment, when performing the dimming process and the expansion process, the change amount Δx of the dimming coefficient and the change amount Δy of the expansion coefficient for each frame are, for example, 5% or less in brightness change. It is restricted as follows. That is, since the change amounts of these coefficients are small, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, the brightness of the light control element and the brightness of the light valve slightly change every frame. As a result, as shown in FIG. 5C, even in the brightness of the image on the screen, an unnecessary change in brightness (reference S ′) becomes small, and the flicker can be made hard to be visually recognized. Further, even in a place where the brightness does not originally want to change, such as a subtitle portion, the change in brightness is hard to be visually recognized, and it is possible to provide an easy-to-view image without the viewer feeling uncomfortable.
[0034]
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the projection display device of the present embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, except that the way of changing the dimming coefficient and the expansion coefficient for each frame is different. Therefore, in the present embodiment, description of the configuration of the projection display device and the configuration of the driving circuit is omitted.
[0035]
In the first embodiment, regardless of the change amount of the image parameter b (t) for each frame, the change amount of the dimming coefficient and the expansion coefficient for each frame is uniformly limited to, for example, 5% or less. Was. On the other hand, in the present embodiment, the dimming coefficient and the expansion coefficient are set according to the variation Δb (Δb = b (t) −b (t−1)) of the image parameter b (t) for each frame. Is changing the amount of change. FIG. 6 shows an example of how to change the amount of change in the dimming coefficient and the expansion coefficient. In the example of FIG. 6, the change amount Δb of the image parameter is smaller than the predetermined amount Δb (vertical axis) when the change amount Δb of the image parameter (horizontal axis) is smaller than the predetermined threshold value. The change amount Δx of the dimming coefficient when it is larger than the above is made larger. Here, the threshold is set to about 80 to 100, and when Δb is positive (when the image changes from a dark side to a bright side) and when it is negative (when the image changes from a bright side to a dark side). , The change amount Δx of the dimming coefficient has the same absolute value. In FIG. 6, the dimming coefficient is taken as an example, but the expansion coefficient can be set similarly.
Also in the second embodiment, it is desirable to provide an upper limit to the change amount Δx of the dimming coefficient per unit time in a region where the image parameter change amount Δb is small, as in the first embodiment. .
[0036]
In the present embodiment, when the change amount Δb of the image parameter is relatively small (for example, less than 80), in other words, when the brightness is slightly changed in a certain video scene, the dimming is performed. The change amount Δx of the coefficient is small, and the degree of adjustment is small. On the other hand, when the change amount Δb of the image parameter is large (for example, 100 or more), in other words, when the video scene changes from a bright scene to a dark scene, the change amount Δx of the dimming coefficient is large and the degree of adjustment is large. Also increases.
In the first embodiment, when the brightness of the screen suddenly changes due to a change in the scene or the like, it takes a long time to adjust the screen. However, in the present embodiment, even in such a case, the adjustment is performed quickly. The screen can be adjusted. In addition, when the change of the screen is small in the same scene or the like, as in the first embodiment, it is possible to obtain an image in which the viewer does not easily feel flicker and uncomfortable feeling.
[0037]
In the example of FIG. 6, when the variation Δb of the image parameter is smaller than a predetermined threshold, the variation Δx of the dimming coefficient is increased in accordance with the value of Δb. When the change amount Δb of the parameter is smaller than the predetermined threshold value, the change amount Δx of the dimming coefficient may be constant regardless of the change amount Δb of the image parameter.
According to this configuration, it is possible to make flicker less noticeable in a range equal to or smaller than the threshold value (when the change in the screen is small), particularly by keeping the brightness fluctuation caused by the expansion processing and the dimming processing constant.
Alternatively, the configuration may be such that the dimming coefficient (expansion coefficient) does not change when the change amount Δb of the image parameter is smaller than a predetermined threshold.
According to this configuration, the light control (extension) state does not change in the range equal to or less than the threshold value (when the change in the screen is small), so that flicker can be eliminated.
[0038]
Further, when the amount of change Δb of the image parameter is larger than a predetermined threshold value, a configuration may be adopted in which a limit value is not provided for the amount of change Δx of the dimming coefficient.
According to this configuration, it is possible to quickly adjust for a large change in the display image, and it is possible to minimize the period in which the expansion process, the dimming process, and the display image do not match.
[0039]
[Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the projection display device of the present embodiment is exactly the same as that of the first embodiment, except that the way of changing the dimming coefficient and the expansion coefficient for each frame is different. Therefore, in the present embodiment, description of the configuration of the projection display device and the configuration of the driving circuit is omitted.
[0040]
In the first embodiment, regardless of the change amount of the image parameter b (t) for each frame, the change amount of the dimming coefficient and the expansion coefficient for each frame is uniformly limited to, for example, 5% or less. Was. Further, in the second embodiment, the change amount Δx of the dimming coefficient is changed according to the change amount of the image parameter b (t), but the change amount Δb of the image parameter is positive and negative. The absolute value of the change amount Δx of the dimming coefficient is set to be equal. On the other hand, in the present embodiment, the absolute value of the change amount Δx of the dimming coefficient is changed depending on whether the change amount Δb of the image parameter is positive or negative. Specifically, as shown in FIG. 7, when the change amount Δb (horizontal axis) of the image parameter is positive, that is, the change amount Δx (vertical axis) of the dimming coefficient when the image changes from a dark side to a bright side. ) Is large, and the change amount Δx of the dimming coefficient when the change amount Δb of the image parameter is negative, that is, when the image changes from a bright side to a dark side, is made small. In FIG. 7, the dimming coefficient is taken as an example, but the expansion coefficient can be set in the same manner.
[0041]
In the present embodiment, considering the expansion processing, since the expansion ratio (expansion coefficient) is large on the dark side of the image, the gradation on the light side is in a compressed (compressed) state. In this state, if an image containing a large number of gray levels on the bright side is displayed, the entire screen is crushed to the bright side. Therefore, it is preferable to perform the light control processing and the expansion processing as quickly as possible with respect to such a change in the display image in view of viewing. Therefore, when the image changes from a dark side to a bright side, it is desirable that the amount of change in the dimming coefficient or the expansion coefficient is large. On the other hand, when the image changes from the bright side to the dark side, the problem of the gradation loss on the bright side as described above is caused by the change from the small side to the large side of the expansion rate (expansion coefficient). Does not occur. As a result, in the present embodiment as well, as in the first and second embodiments, it is possible to obtain an image in which the viewer does not easily feel flickering or uncomfortable feeling.
Also in the third embodiment, it is desirable to set an upper limit to the change amount Δx of the dimming coefficient per unit time in a region where the change amount Δb of the image parameter is small, as in the first embodiment. .
[0042]
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the projection type display device has been described as an image display device capable of using the image display method of the present invention. However, the present invention is not limited to this. It may be. Further, the specific configuration of the driving circuit of the projection display device can be appropriately changed.
The image display method of the present invention can also be used for processing image signals of LCDs, electroluminescence, plasma displays, digital mirror devices, field emission devices, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a drive circuit of the projection display device.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an image analysis unit of the drive circuit.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a histogram created by a histogram creating unit of the image analysis unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating a dimming element, a light valve, and a tendency of a change in brightness of a screen image according to the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating how a dimming coefficient changes in a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of a change in a dimming coefficient according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a tendency of a brightness change of a general light control element, a light valve, and a screen image.
[Explanation of symbols]
21 image processing unit, 24 image analysis unit, 26 light control element, 31 histogram generation unit (image parameter extraction unit), 32 parameter extraction unit (image parameter extraction unit), 33 comparator (control parameter determination) Means), 522 to 524: Liquid crystal light valve (light modulator)

Claims

照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する制御パラメータ決定手段とを備え、
前記制御パラメータ決定手段において、前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を所定の量以下に制限することを特徴とする画像表示装置。An image display device in which a display image is adjusted by dimming processing of illumination light and expansion processing of an image signal,
Image parameter extraction means for extracting an image parameter characterizing the brightness of an image per unit time based on an image signal; and system control parameters relating to the dimming process and the expansion process depending on a time change of the image parameter. Control parameter determining means for determining
The image display device, wherein the control parameter determining means limits a change amount of the system control parameter per unit time to a predetermined amount or less.

前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を、当該画像表示装置の最大明るさを１００％としたときに、画面内の全ての領域で明るさの変化がその５％以内になるように制限することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。When the maximum brightness of the image display device is set to 100%, the amount of change in the system control parameter per unit time is adjusted so that the change in brightness is within 5% in all regions in the screen. The image display device according to claim 1, wherein the restriction is performed.

照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する制御パラメータ決定手段とを備え、
前記制御パラメータ決定手段において、前記画像パラメータの前記単位時間毎の変化量に応じて前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を変えることを特徴とする画像表示装置。An image display device in which a display image is adjusted by dimming processing of illumination light and expansion processing of an image signal,
Image parameter extraction means for extracting an image parameter characterizing the brightness of an image per unit time based on an image signal; and system control parameters relating to the dimming process and the expansion process depending on a time change of the image parameter. Control parameter determining means for determining
The image display device, wherein the control parameter determining means changes a change amount of the system control parameter for each unit time according to a change amount of the image parameter for each unit time.

前記画像パラメータの変化量が小さいときの前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量に対して、前記画像パラメータの変化量が大きいときの前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。When the amount of change in the image parameter is small, the amount of change in the system control parameter per unit time is large when the amount of change in the image parameter is large. The image display device according to claim 3, wherein:

前記画像パラメータの変化量が所定の閾値よりも小さいときには前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を、前記画像パラメータの変化量に依らず一定にすることを特徴とする請求項３または４に記載の画像表示装置。5. The method according to claim 3, wherein when the change amount of the image parameter is smaller than a predetermined threshold, the change amount of the system control parameter per unit time is constant regardless of the change amount of the image parameter. An image display device according to claim 1.

前記画像パラメータの変化量が所定の閾値よりも大きいときには前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量に制限値を設けないようにすることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の画像表示装置。6. The method according to claim 3, wherein when the change amount of the image parameter is larger than a predetermined threshold, no limit value is set for the change amount of the system control parameter per unit time. An image display device according to claim 1.

前記画像パラメータの変化量が所定の閾値よりも小さいときには前記システム制御パラメータが変化しないようにすることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一項に記載の画像表示装置。7. The image display device according to claim 3, wherein the system control parameter does not change when the change amount of the image parameter is smaller than a predetermined threshold.

照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する制御パラメータ決定手段とを備え、
前記制御パラメータ決定手段において、前記単位時間毎の画像パラメータが明るい側から暗い側に変化する際の前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量に対して、前記単位時間毎の画像パラメータが暗い側から明るい側に変化する際の前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を大きくすることを特徴とする画像表示装置。An image display device in which a display image is adjusted by dimming processing of illumination light and expansion processing of an image signal,
Image parameter extraction means for extracting an image parameter characterizing the brightness of an image per unit time based on an image signal; and system control parameters relating to the dimming process and the expansion process depending on a time change of the image parameter. Control parameter determining means for determining
In the control parameter determining means, the image parameter for each unit time is darker than the change amount of the system control parameter for each unit time when the image parameter for each unit time changes from a bright side to a dark side. An image display device, wherein the amount of change in the system control parameter per unit time when changing from the side to the bright side is increased.

照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する第１のステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する第２のステップとを備え、
前記第２のステップにおいて、前記単位時間毎の前記システム制御パラメータの変化量を所定の量以下に制限することを特徴とする画像表示方法。An image display method for adjusting a display image by dimming illumination light and expanding an image signal,
A first step of extracting an image parameter characterizing the brightness of an image for each unit time based on an image signal; and a system control parameter relating to the dimming process and the expansion process depending on a time change of the image parameter. And a second step of determining
In the second step, an amount of change in the system control parameter per unit time is limited to a predetermined amount or less.

照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する第１のステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する第２のステップとを備え、
前記第２のステップにおいて、前記単位時間毎の画像パラメータの変化量に応じて前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を変えることを特徴とする画像表示方法。An image display method for adjusting a display image by dimming illumination light and expanding an image signal,
A first step of extracting an image parameter characterizing the brightness of an image for each unit time based on an image signal; and a system control parameter relating to the dimming process and the expansion process depending on a time change of the image parameter. And a second step of determining
The image display method according to claim 2, wherein, in the second step, a change amount of the system control parameter per unit time is changed according to a change amount of the image parameter per unit time.

照明光の調光処理と画像信号の伸張処理とによって表示画像を調整する画像表示方法であって、
画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号に基づいて単位時間毎に抽出する第１のステップと、前記画像パラメータの時間変化に依存して前記調光処理と前記伸張処理とに係わるシステム制御パラメータを決定する第２のステップとを備え、
前記第２のステップにおいて、前記単位時間毎の画像パラメータが明るい側から暗い側に変化する際の前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量に対して、前記単位時間毎の画像パラメータが暗い側から明るい側に変化する際の前記システム制御パラメータの前記単位時間毎の変化量を大きくすることを特徴とする画像表示方法。An image display method for adjusting a display image by dimming illumination light and expanding an image signal,
A first step of extracting an image parameter characterizing the brightness of an image for each unit time based on an image signal; and a system control parameter relating to the dimming process and the expansion process depending on a time change of the image parameter. And a second step of determining
In the second step, the image parameter per unit time is darker than the amount of change in the system control parameter per unit time when the image parameter per unit time changes from a bright side to a darker side. An image display method, wherein the amount of change in the system control parameter per unit time when changing from the side to the bright side is increased.