JP5261174B2 - 輝度レベル制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示パネルに表示すべき映像の輝度レベルを制御する輝度レベル制御装置に関する。
プラズマディスプレイパネルは、マトリクス状に配列された複数個の放電セルを有している。このプラズマディスプレイパネルでは、選択された放電セルにおいてガス放電が起こり、紫外線が発生する。その紫外線で放電セル内の蛍光体が励起されることによりその放電セルが発光する。単位時間当たりの放電セルの放電回数、すなわち放電セルに印加する放電維持パルスの数を制御することにより多階調の輝度表示が可能になる。
一般に、プラズマディスプレイパネルの駆動方式としては、サブフィールド法が使用されている。サブフィールド法では、1枚の映像に相当する1フィールドを複数のサブフィールドに時間的に分割し、各サブフィールドにおける発光維持期間の比率を2のべき乗に設定し、これらのサブフィールドの組み合わせで多階調表示を行う。たとえば、8つのサブフィールドの発光維持期間の比率を1:2:4:8:16:32:64:128に設定した場合、サブフィールドの組み合わせで256階調を実現することが可能である。サブフィールド法に関する技術は、たとえば、特許文献1に開示されている。
また、主に消費電力の低減を図るために、入力画像信号の平均輝度レベル(APL;Average Peak Level)に応じて、各サブフィールドにおける放電維持パルス数を可変に設定するというABL(自動輝度制限;Automatically Brightness Limit)機能を有するプラズマディスプレイ装置が存在している。ABL機能を有するプラズマディスプレイ装置では、平均輝度レベルに対する放電維持パルス数の関係を示す特性曲線がメモリに記憶されており、この特性曲線を参照して平均輝度レベルの検出値に応じた放電維持パルス数が決定される。
上記のプラズマディスプレイ装置では、ABL機能により、高い平均輝度レベルが検出されたときには、各サブフィールドにおける放電維持パルス数が減少されることにより、画面全体の明るさが低減される。一方、低い平均輝度レベルが検出されたときには、各サブフィールドにおける放電維持パルス数が増加されることにより、画面全体の明るさが増加される。
たとえば、特許文献2には、プラズマディプレイパネルの発光輝度を制御するためのABL機能を有する表示制御装置が開示されている。その表示制御装置は、複数種類の特性曲線、すなわち標準使用時の特性曲線、焼き付き防止用の特性曲線および省電力用の特性曲線等を記憶部に保持している。ユーザは、状況に応じて、これらの特性曲線から任意の特性曲線を選択することができる。
ここで、ABL機能について説明する。図16はABL機能の特性を示す図である。また、図17はABL機能を説明するための模式図である。
図16(a)には、平均輝度レベルAPLと消費電力との関係が示され、図16(b)には、平均輝度レベルAPLと放電維持パルス数との関係が示される。平均輝度レベルAPLは、入力される映像信号により表示される映像の平均輝度レベルである。なお、放電維持パルス数が多いほど、表示される映像の輝度レベルは高くなる。
図16(b)に示すように、平均輝度レベルAPLがある値よりも低い領域では、平均輝度レベルAPLによらず放電維持パルス数は一定に保たれる。この場合、図16(a)に示すように、平均輝度レベルAPLの増加にしたがって消費電力が増加する。
また、図16(b)に示すように、平均輝度レベルAPLが上記の値以上のABL動作領域では、平均輝度レベルAPLの増加にしたがって放電維持パルス数が低減される。それにより、図16(a)に示すように、平均輝度レベルAPLによらず消費電力が一定に保たれる。
例えば、比較的低い平均輝度レベルAPL1を有する入力映像V1が与えられた場合および比較的高い平均輝度レベルAPL2を有する入力映像V2が与えられた場合を考える。入力映像とは、入力される映像信号により表示される映像をいう。
この場合、平均輝度レベルAPL2を有する入力映像V2が与えられた場合の放電維持パルス数は、平均輝度レベルAPL1を有する入力映像V1が与えられた場合の放電維持パルス数よりもΔpだけ低減される。したがって、入力映像V2が与えられた場合の表示映像の輝度レベルは、入力映像V2の輝度レベルよりも低くなる。ここで、表示映像とは、実際に画面に表示される映像である。
図17(a)には、低い平均輝度レベルAPL1を有する入力映像V1が示される。入力映像V1内の一部領域Aは、周辺領域Bよりも高い輝度レベルを有する。図17(b)には、高い平均輝度レベルAPL2を有する入力映像V2が示される。入力映像V2内の一部領域Aは、周辺領域Cよりも高い輝度レベルを有する。入力映像V1,V2の一部領域Aの輝度レベルは等しい。
本例では、入力映像V2が与えられた場合の表示映像の一部領域Aの輝度レベルは、入力映像V1が与えられた場合の表示映像の一部領域Aの輝度レベルよりも低くなる。
このように、表示映像の任意の領域の輝度レベルは、入力映像の輝度レベルが等しい場合でも、入力映像の平均輝度レベルにより変化する。
ABL機能によれば、平均輝度レベルの増加に伴う消費電力の増加が抑制される。しかしながら、ABL特性により平均輝度レベルが変化するたびに、即時に表示映像の輝度レベルが制御されるため、不自然な輝度変化が目に付くという欠点がある。
そこで、特許文献3には、表示映像の輝度変化を目立たないようにするための輝度レベル制御装置が開示されている。
図18は特許文献3に開示された従来の輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
シーンチェンジ検出回路31は、入力された映像信号に基づいてシーンチェンジを検出する。平均輝度レベル演算回路32は、入力された映像信号の平均輝度レベルを算出し、その結果を示す平均輝度レベル信号を出力する。
シーンチェンジ検出回路31によりシーンチェンジが検出されたときには、輝度レベル切換回路33は、平均輝度レベル演算回路32から出力される平均輝度レベル信号を出力する。一方、シーンチェンジ検出回路31によりシーンチェンジが検出されていないときには、輝度レベル切換回路33は、平均輝度レベル演算回路32で求められた平均輝度レベル信号ではなく、それまでの平均輝度レベル信号を引き続き出力する。
自動輝度制限回路34は、輝度レベル切換回路33から出力される平均輝度レベル信号に基づいて映像の内容に適した輝度および映像コントラストの設定のための設定データを出力する。
輝度レベルコントロール回路35は、自動輝度制限回路34から出力される設定データを受け、輝度およびコントラストを制御するための自動輝度制限データを出力する。PDP(プラズマディスプレイパネル)駆動コントローラ36は、入力された映像信号および自動輝度制限データに基づいて映像をプラズマディスプレイパネルに表示させる。
このようにして、シーンチェンジが検出されたときにのみ、プラズマディスプレイパネルの輝度レベルを制御することが可能になる。
特開2004−4606号公報 特開2003−29698号公報 特開2000−330505号公報
図19は特許文献3に開示された輝度レベル制御装置の動作をABL特性上で示す図である。
図19(a)には、平均輝度レベルAPLと消費電力との関係が示され、図19(b)には、平均輝度レベルAPLと放電維持パルス数との関係が示される。
図19(b)に示すように、ABL動作領域では、シーンチェンジが検出された場合には、平均輝度レベルAPLの増加にしたがって放電維持パルス数が低減される。それにより、図19(a)に示すように、平均輝度レベルAPLによらず消費電力が一定に保たれる。
入力映像の平均輝度レベルがAPLaの場合に、ABL特性より放電維持パルス数は点Paの値になる。入力映像の平均輝度レベルがAPLbに変化する場合を考える。シーンチェンジが検出されない場合には、放電維持パルス数は点Paの値と同一の点Pcの値のまま変化しない。シーンチェンジが検出された場合には、放電維持パルス数は点Paの値よりも低い点Pdの値に変化する。
このように、入力映像においてシーンチェンジが検出されたときにのみプラズマディスプレイパネルの輝度レベルを制御することにより、映像の平均輝度レベルの変化による不自然な輝度変化を抑制することができる。
上記特許文献3に記載された輝度レベル制御装置では、平均輝度レベルが高い映像信号が入力された場合には、ABL機能により放電維持パルス数が減少することにより消費電力が低減される。しかしながら、高輝度の映像を表示することはできない。
一方、ABL機能を用いない場合には、放電維持パルス数が低減されない。この場合、高輝度の映像を表示することはできるが、消費電力を低減することができない。このように、高い平均輝度レベルの映像信号については、高輝度化と低消費電力化とを両立できない。
本発明の目的は、高い輝度での表示および消費電力の低減が両立可能な輝度レベル制御装置を提供することである。
(1) 本発明の一局面に従う輝度レベル制御装置は、表示部により表示される映像の輝度レベルを制御する輝度レベル制御装置であって、入力された映像信号の平均輝度レベルを算出する算出部と、入力された映像信号に基づいて映像のシーンチェンジを検出する検出部と、検出部によるシーンチェンジの検出に応答して映像信号に基づいて表示部に表示される映像の輝度レベルを増加させ、検出部によるシーンチェンジの検出時点からの時間経過に従って映像の輝度レベルを減衰させる輝度制御部とを備えたものである。
その輝度レベル制御装置においては、入力された映像信号の平均輝度レベルが算出部により算出される。また、入力された映像信号に基づいて検出部により映像のシーンチェンジが検出される。さらに、輝度制御部によりシーンチェンジの検出に応答して映像信号に基づいて表示部に表示される映像の輝度レベルが増加され、シーンチェンジの検出時点からの時間経過に従って映像の輝度レベルが減衰される。
人間の視覚特性によれば、シーンチェンジの際に高い輝度レベルの映像が表示されると、視聴者は映像が高いコントラストを有すると感じる。一方、シーンチェンジの際以外は、表示される映像の輝度レベルが低くても、輝度がコントラストに対する感覚に与える影響は少ない。
上記のように、シーンチェンジの際には映像の輝度レベルが増加するので、視聴者はシーンチェンジを明確に認識することができる。また、シーンチェンジ後には時間経過に従って映像の輝度レベルが減衰するので、消費電力が低減される。一般的な映像では、映像のシーンチェンジの頻度は高くないので、平均の消費電力を十分に低減することができる。
したがって、輝度および消費電力を時間的に分散させることにより、高い輝度での表示および消費電力の低減の両立が可能となる。
(2) 輝度制御部は、算出部により算出された平均輝度レベルに応じて輝度レベルを増加させるための輝度オーバードライブ量を生成する生成部と、検出部によるシーンチェンジの検出時点からの時間経過に基づいて生成部により生成された輝度オーバードライブ量を減衰させる減衰部と、減衰部により得られた輝度オーバードライブ量に基づいて表示部に表示される映像の輝度レベルを制御する輝度レベル制御部とを含んでもよい。
この場合、生成部により平均輝度レベルに応じて輝度レベルを増加させるための輝度オーバードライブ量が生成され、シーンチェンジの検出時点からの時間経過に基づいて減衰部により輝度オーバードライブ量が減衰される。さらに、減衰された輝度オーバードライブ量に基づいて表示部に表示される映像の輝度レベルが制御される。それにより、シーンチェンジの検出時に映像の輝度レベルが増加され、シーンチェンジの検出時点からの時間経過に従って映像の輝度レベルが減衰される。
(3) 減衰部は、検出部によるシーンチェンジの検出時点からの経過時間に従って変化する減衰量を生成し、生成部により生成された輝度オーバードライブ量から生成された減衰量を減算することにより輝度オーバードライブ量を減衰させてもよい。
この場合、減衰量を変化させることにより映像の輝度レベルを容易に増減することができる。
(4) 減衰部により生成される減衰量は、検出部によるシーンチェンジの検出時点からの経過時間に比例して変化してもよい。
この場合、シーンチェンジの検出時点からの経過時間に従って映像の輝度レベルが直線的に減衰する。それにより、時間経過とともに消費電力が徐々に減少する。
(5) 減衰部により生成される減衰量は、検出部によるシーンチェンジの検出時点から所定時間経過後に一定値を維持してもよい。
この場合、輝度レベルが過度に低くなることが防止される。
(6) 生成部は、算出部により算出された平均輝度レベルが第1のしきい値以上第2のしきい値以下である場合に輝度オーバードライブ量を生成してもよい。
平均輝度レベルが過度に高い場合には、輝度オーバードライブ量を生成しなくとても、十分に高輝度の映像を表示することができる。この場合、生成部が処理する平均輝度レベルの範囲が限定されるので、生成部の設計条件が緩和される。
(7) 輝度レベル制御装置は、単位時間内のシーンチェンジ数を検出し、検出されたシーンチェンジ数に基づいて生成部により生成された輝度オーバードライブ量を抑制する第1の抑制部をさらに備えてもよい。
この場合、単位時間内のシーンチェンジ数に基づいて輝度オーバードライブ量が抑制されるので、シーンチェンジ数が大きい映像において消費電力が高い状態が継続することが防止される。したがって、シーンチェンジが頻繁に発生する場合でも、消費電力を低減することが可能となる。
(8) 輝度レベル制御装置は、輝度レベル制御装置の周辺温度を測定し、測定された周辺温度に基づいて生成部により生成された輝度オーバードライブ量を抑制する第2の抑制部をさらに備えてもよい。
シーンチェンジが頻繁に発生する場合には、消費電力が高い状態が継続することにより、輝度レベル制御装置の温度が上昇し、その影響により周辺温度が上昇する。この場合、周辺温度に基づいて輝度オーバードライブ量が抑制されるので、消費電力の増加を抑制することができる。また、輝度レベル制御装置の発熱による周辺機器の故障を防止することができる。
(9) 輝度レベル制御装置は、入力される映像信号により表示される番組の分類を判定する判定部と、判定部により判定された番組の分類に基づいて減衰部により減衰される輝度オーバードライブ量の減衰率を制御する第1の減衰率制御部とをさらに備えてもよい。
この場合、番組の分類に基づいて輝度オーバードライブ量の減衰率が制御されるので、シーンチェンジ数が大きい番組では、シーンチェンジの発生ごとに消費電力を短時間で低減することができる。したがって、シーンチェンジが頻繁に発生する場合でも、消費電力を低減することが可能となる。
(10) 輝度レベル制御装置は、検出部によるシーンチェンジの検出時点から一定時間輝度オーバードライブ量の減衰が継続するように減衰部を制御する減衰継続制御部をさらに備えてもよい。
この場合、シーンチェンジの検出時点から一定時間輝度オーバードライブ量の減衰が継続するので、シーンチェンジの頻度によらず消費電力が一定時間低減される。したがって、シーンチェンジが頻繁に発生する場合でも、消費電力を低減することが可能となる。
(11) 輝度レベル制御装置は、単位時間内のシーンチェンジ数を検出し、検出されたシーンチェンジ数に基づいて減衰部により減衰される輝度オーバードライブ量の減衰率を制御する第2の減衰率制御部をさらに備えてもよい。
この場合、単位時間内のシーンチェンジ数に基づいて輝度オーバードライブ量の減衰率が制御されるので、シーンチェンジが頻繁に発生する場合には、シーンチェンジの発生ごとに消費電力を短時間で低減することができる。したがって、シーンチェンジが頻繁に発生する場合でも、消費電力を低減することが可能となる。
本発明によれば、シーンチェンジの際には映像の輝度レベルが増加するので、視聴者はシーンチェンジを明確に認識することができる。また、シーンチェンジ後には時間経過に従って映像の輝度レベルが減衰するので、消費電力が低減される。一般的な映像では、映像のシーンチェンジが頻度が高くないので、平均の消費電力を十分に低減することができる。
したがって、輝度および消費電力を時間的に分散させることにより、高い輝度での表示および消費電力の低減の両立が可能となる。
以下の実施の形態では、表示装置がプラズマディスプレイの場合について説明するが、本発明は、プラズマディスプレイに限定されるものではなく、ABL(自動輝度制限)機能を有していれば、ブラウン管テレビ、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、FED(電界放射デバイス)ディスプレス等の他の表示装置にも同様に適用可能である。
(1)第1の実施の形態
図1は本発明の第1の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
図1に示す輝度レベル制御装置100は、シーンチェンジ検出回路1、平均輝度レベル演算回路2、輝度オーバードライブ量算出回路3、自動輝度制限(以下、ABLと呼ぶ)回路4、輝度レベル制御回路5、プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと呼ぶ)駆動コントローラ6、時間連動減衰回路7および加算器8を含む。輝度レベル制御装置100および表示パネル20が表示装置を構成する。本実施の形態では、表示パネル20はPDPである。
シーンチェンジ検出回路1には、表示すべき映像を示す映像信号VDが入力される。シーンチェンジ検出回路1は、入力された映像信号VDの映像レベルの変化に基づいて映像のシーンチェンジ(シーンの切り替わり)を検出し、シーンチェンジ検出信号SDを出力する。
シーンチェンジの検出方法としては、例えば、次の方法を用いることができる。画素ごとに前フレームの輝度と現フレームの輝度との差分を算出し、差分のヒストグラムを作成する。次に、差分が所定値以上の画素の数を求める。さらに、全画素数に対する算出された画素の数の割合が所定値以上の場合にシーンチェンジがあったと判定する。なお、シーンチェンジの検出方法は、上記の方法に限定されず、他の方法を用いてもよい。
平均輝度レベル演算回路2は、入力された映像信号VDの平均輝度レベルAPLを算出する。ここで、平均輝度レベルとは、1画面分またはその一部の映像信号の平均の輝度を表すパラメータである。本実施の形態では、平均輝度レベルを百分率で表現する。0%は最も低い平均輝度レベルを表し、したがって映像は最も暗い状態にある。100%は最も高い平均輝度レベルを表し、したがって映像は最も明るい状態にある。
輝度オーバードライブ量算出回路3は、平均輝度レベル演算回路2から出力される平均輝度レベルAPLに基づいて輝度オーバードライブ量ODを算出する。輝度オーバードライブ量ODは、入力された映像信号VDの輝度レベルよりも表示輝度レベルを増加させる量である。表示輝度レベルとは、実際に表示パネル20に表示される映像の輝度の高さである。
時間連動減衰回路7は、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDに基づいてシーンチェンジ検出時点からの経過時間を計測し、輝度オーバードライブ量算出回路3から出力される輝度オーバードライブ量ODを経過時間にしたがって減衰させ、減衰された輝度オーバードライブ量ODを消費電力制限補正量PAとして出力する。
具体的には、時間連動減衰回路7は、シーンチェンジ検出時点からの経過時間にしたがって増加する減衰量を生成し、輝度オーバードライブ量ODから減衰量を減算することにより消費電力制限補正量PAを出力する。
加算器8は、時間連動減衰回路7から出力される消費電力制限補正量PAと予め設定される基準消費電力制限値Lpとを加算し、加算結果を消費電力制限量PLとして出力する。ここで、基準消費電力制限値Lpとは、固定のパラメータであり、消費電力制限量PLを算出するための基準となるパラメータである。
ABL回路4には、平均輝度レベル演算回路2から出力される平均輝度レベルAPLおよび加算器8から出力される消費電力制限量PLが与えられる。ABL回路4は、加算器8から出力される消費電力制限量PLで飽和する輝度制限特性を有する。ABL回路4は、輝度制限特性、平均輝度レベルAPLおよび消費電力制限量PLに基づいて輝度制限量BLを算出する。
輝度レベル制御回路5は、ABL回路4から出力される輝度制限量BLに基づいて放電維持パルス数等の表示駆動条件BCを決定する。PDP駆動コントローラ6は、入力される映像信号VDおよび輝度レベル制御回路5により決定された表示駆動条件BCに基づいて表示パネル20を駆動する。
次に、図1の輝度レベル制御装置100の具体的な動作を図2、図3および図4を用いて説明する。
図2は輝度オーバードライブ量算出回路3の出力特性の一例を示す図である。
ABL機能は、入力される映像信号VDの平均輝度レベルAPLが所定値よりも高い場合(以下、高平均輝度レベル時と呼ぶ)に動作する。本実施の形態では、平均輝度レベルがB%以上の場合にABL機能が動作する。図2に示すように、高平均輝度レベル時(平均輝度レベルがB%以上の場合)に輝度オーバードライブ量ODが0よりも大きくなるように輝度オーバードライブ量算出回路3の出力特性が設定される。
また、本実施の形態では、平均輝度レベルAPLが過度に高い場合(A%より大きい場合)には、輝度オーバードライブ量ODが0またはほぼ0に近い値になる。その理由は、平均輝度レベルAPLが過度に高い場合には、消費電力の制限が大きい状態でABL機能が動作しても、十分に高輝度の映像を表示することができるからである。
以上により、平均輝度レベルAPLがB%より小さくABL機能が動作しないかまたはA%より大きい場合には、輝度オーバードライブ量ODは0またはほぼ0に近い値となるのに対し、平均輝度レベルAPLがB%以上でかつA%以下でABL機能が動作する場合には、平均輝度レベルAPLに応じて輝度オーバードライブ量ODが設定される。
図3はABL回路4、輝度レベル制御回路5およびPDP駆動コントローラ6の動作特性を示す図である。
図3(a)には、平均輝度レベルAPLと消費電力との関係が示され、図3(b)には、平均輝度レベルAPLと放電維持パルス数との関係が示される。平均輝度レベルAPLは、入力される映像信号により表示される映像の平均輝度レベルである。なお、放電維持パルス数が多いほど、表示される映像の輝度レベルは高くなる。
高平均輝度レベルの領域(ABL動作領域)においても、ABL動作を行わない場合には、図3(a)に点線ET0で示すように、平均輝度レベルAPLの増加にしたがって線形的に消費電力が増加する。
本実施の形態におけるABL回路4によれば、図3(b)に示すように、高平均輝度レベルの領域(ABL動作領域)において、放電維持パルス数が抑制される。その結果、図3(a)に示すように、高平均輝度レベルの領域での消費電力の増加が抑制される。なお、図3(b)のAPL1はABL機能が動作する平均輝度レベルAPLの下限値である。
次に、図4を用いて本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100の動作について説明する。図4は第1の実施の形態に係る輝度レベル制御装置100の動作を示すタイミングチャートである。
図4における縦軸の点線はシーンチェンジ検出回路1によりシーンチェンジが検出された時間を示している。
図4(a)は、平均輝度レベル演算回路2に入力される映像信号VDの平均輝度レベルAPLの変化を時系列で示す。
図4(b)は、図4(a)の平均輝度レベルAPLを有する映像信号VDが入力された場合に輝度オーバードライブ量算出回路3から出力される輝度オーバードライブ量ODの変化を時系列で示す。輝度オーバードライブ量ODは、輝度オーバードライブ量算出回路3により図4(a)の平均輝度レベルAPLに基づいて算出される。
図4(c)は、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDを示す。
図4(d)は、図4(a)の平均輝度レベルAPLを有する映像信号VDが入力された場合に時間連動減衰回路7により生成される減衰量の変化を時系列で示す。本実施の形態では、減衰量は、シーンチェンジ検出信号SDの立ち上がりに応答して0から時間経過に従って線形的に増加する。その後、シーンチェンジ検出信号SDが立ち上がると、減衰量は0にリセットされ、再び時間経過に従って線形的に増加する。なお、減衰量が一定値に達した後には減衰量は任意に設定された固定値に保持される。時間連動減衰回路7からは、図4(b)の輝度オーバードライブ量ODからの図4(d)の減衰量の減算結果が消費電力制限補正量PAとして出力される。
図4(e)は、図4(a)の平均輝度レベルAPLを有する映像信号VDが入力された場合に加算器8から出力される消費電力制限量PLの変化を時系列で示す。加算器8からは、消費電力制限補正量PAと基準消費電力制限値Lpとの加算結果が消費電力制限量PLとして出力される。
図4(e)の消費電力制限量PLに基づいてABL回路4により輝度制限量BLが制御される。そして、輝度制限量BLに基づいて輝度レベル制御回路5により放電維持パルス数が制御される。
上述の放電維持パルス数の制御についてさらに具体的に説明する。
まず、図4の時刻T1での放電維持パルス数の制御について説明する。時刻T1はシーンチェンジが検出された時刻である。時刻T1においては、図4(d)に示すように減衰量が0となる。したがって、消費電力の制限が小さくなるので、放電維持パルス数が大きくなり、その結果高輝度が得られる。
次に、図4の時刻T2での放電維持パルス数の制御について説明する。時刻T2はシーンチェンジの検出からある時間が経過した時刻である。時刻T2においては、シーンチェンジが検出されてからある時間が経過しているので、図4(d)に示すように減衰量が大きくなる。したがって、消費電力の制限が大きくなるので、放電維持パルス数が小さくなる。この場合、消費電力が低減される。
図3において、例えば、平均輝度レベルAPL1を有する入力映像V1が与えられた場合および平均輝度レベルAPL1よりも高い平均輝度レベルAPL2を有する入力映像V2が与えられた場合を考える。入力映像とは、入力される映像信号により表示される映像をいう。
シーンチェンジの検出時の放電維持パルス数は図3(b)に実線PT1で示されるように大きくなる。入力映像V2が与えられた場合の放電維持パルス数は点P1の値となる。その結果、高輝度が得られる。この場合、消費電力は図3(a)に実線ET1で示されるように高くなる。
一方、シーンチェンジの検出時から時間が経過すると、放電維持パルス数は図3(b)に実線PT2で示されるように小さくなる。入力映像V2が与えられた場合の放電維持パルス数は点P2の値となり、輝度が低くなる。この場合、消費電力は図3(a)に実線ET2で示されるように低くなる。
上記の例では、図3(a)に示すように、シーンチェンジの検出からの時間経過により消費電力はΔPだけ低減される。
本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100においては、シーンチェンジの際に輝度オーバードライブ量ODにより過渡的に高い電力が投入されることにより高輝度化が実現される。また、シーンチェンジ後に時間経過に従って消費電力が減衰される。すなわち、輝度および消費電力を時間的に分散させることにより、高い輝度での表示および消費電力の低減が可能になるとともに、ユーザはシーンチェンジを容易に認識することができる。
特に、シーンチェンジが少ない映像では、消費電力を時間と共に十分に低減することができる。一般的な映像のうちシーンチェンジが少ない映像の比率はシーンチェンジが多い映像の比率に比べて高いため、本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100によれば、十分な高輝度化および低消費電力化が可能となる。
また、シーンチェンジの際に平均輝度レベルAPLが所定値よりも大きい場合には、過度に消費電力の制限が小さくなることを防止することも可能となる。
なお、本実施の形態では、輝度オーバードライブ量算出回路3の出力特性においてA%およびB%という2つのしきい値が用いられる。例えば、A=70およびB=30である。
一般に、映像信号の平均輝度レベルAPLは30%〜70%が主体的である。そのため、輝度オーバードライブ量算出回路3の動作範囲を平均輝度レベルAPLが0%〜100%の範囲ではなく30%〜70%の範囲に限定することにより、輝度オーバードライブ量算出回路3が輝度オーバードライブ量ODを算出する際の平均輝度レベルAPLの範囲が小さくなる。それにより、輝度オーバードライブ量算出回路3の設計上の制約条件が小さくなる。その結果、輝度オーバードライブ量算出回路3の設計が容易になる。
また、本実施の形態では、輝度オーバードライブ量算出回路3の出力特性におけるしきい値Bは、図3(b)に示されるABL機能の動作範囲の下限値である平均輝度レベルAPL1と一致しているが、しきい値BがABL機能の動作範囲の下限値よりも大きな値に設定されてもよい。この場合、平均輝度レベルAPLがABL機能が動作しない値であるにもかかわらず、輝度オーバードライブ量算出回路3が輝度オーバードライブ量ODを算出するという誤動作を防止することができる。
(2)第2の実施の形態
図5は本発明の第2の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
図5に示す輝度レベル制御装置100が図1に示す輝度レベル制御装置100と異なるのは、シーンチェンジ検出回路1が平均輝度レベル演算回路2から出力される平均輝度レベルAPLに基づいてシーンチェンジを検出する点である。図5の輝度レベル制御装置100の他の部分の構成および動作は図1の輝度レベル制御装置100の対応する部分の構成および動作と同様であるので、同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
シーンチェンジ検出回路1は、例えば次の方法でシーンチェンジを検出する。前フレームの平均輝度レベルと現フレームの平均輝度レベルとの差分が所定値以上の場合にシーンチェンジがあったと判定する。あるいは、過去10枚の映像の平均輝度レベルの分散が所定値以上である場合にシーンチェンジがあったと判定する。あるいは、過去4フレームの平均輝度レベルとさらにその前の4フレームの平均輝度レベルとの差分が所定値以上の場合にシーンチェンジがあったと判定する。上記の3つ方法を組み合わせてもよい。
本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100においても、第1の実施の形態に係る輝度レベル制御装置100と同様に、高い輝度での表示および消費電力の低減が可能になる。
(3)第3の実施の形態
図6は本発明の第3の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
図6に示す輝度レベル制御装置100が図1に示す輝度レベル制御装置100と異なるのは、シーンチェンジ数演算回路9がさらに設けられている点である。図6の輝度レベル制御装置100の他の部分の構成および動作は、図1の輝度レベル制御装置100の対応する部分の構成および動作と同様であるので、同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
シーンチェンジ数演算回路9には、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDおよび輝度オーバードライブ量算出回路3から出力される輝度オーバードライブ量ODが与えられる。
シーンチェンジ数演算回路9は、シーンチェンジ検出信号SDに基づいて単位時間内のシーンチェンジ数をカウントする。そして、シーンチェンジ数演算回路9は、カウントされた単位時間内のシーンチェンジ数および予め設定された動作特性に基づいて輝度オーバードライブ抑制量を得る。
図7はシーンチェンジ数演算回路9の動作特性を示す図である。
図7の動作特性は、単位時間内のシーンチェンジ数と輝度オーバードライブ抑制量との関係を示す。図7の横軸は単位時間内のシーンチェンジ数を表し、縦軸は輝度オーバードライブ抑制量を表す。単位時間内のシーンチェンジ数が増加するにつれて輝度オーバードライブ抑制量が大きくなる。シーンチェンジ数と輝度オーバードライブ抑制量との関係は、予めシーンチェンジ数演算回路9に記憶される。
シーンチェンジ数演算回路9は、輝度オーバードライブ量ODから輝度オーバードライブ抑制量を減算することにより輝度オーバードライブ量ODを補正し、補正された輝度オーバードライブ量を補正輝度オーバードライブ量ODA1として時間連動減衰回路7に出力する。
時間連動減衰回路7は、補正輝度オーバードライブ量ODA1から減衰量を減算することにより消費電力制限補正量PAを出力する。
単位時間内のシーンチェンジ数が大きい場合には、消費電力が高い状態が継続することになる。このような場合、消費電力が高い状態が継続しないようにシーンチェンジ数演算回路9により輝度オーバードライブ量ODが抑制される。
本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100においては、シーンチェンジが頻繁に起こっている場合に、消費電力の制限が小さい状態が継続することを防止することができる。したがって、シーンチェンジが頻繁に起こっている場合においても、消費電力の増加を抑制することができる。
(4)第4の実施の形態
図8は本発明の第4の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
図8に示す輝度レベル制御装置100が図1に示す輝度レベル制御装置100と異なるのは、温度連動制御回路10がさらに設けられている点である。図8の輝度レベル制御装置100の他の部分の構成および動作は、図1の輝度レベル制御装置100の対応する部分の構成および動作と同様であるので、同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
温度連動制御回路10には、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDおよび輝度オーバードライブ量算出回路3から出力される輝度オーバードライブ量ODが与えられる。
温度連動制御回路10は、輝度レベル制御装置100の周辺温度を測定する。周辺温度は、例えば、輝度レベル制御装置100の周辺に配置される耐熱性の低い周辺機器自体の温度または周辺機器の周囲の温度である。耐熱性の低い周辺機器は、例えば電源回路または表示パネル20である。そして、温度連動制御回路10は、測定された周辺温度および予め設定された動作特性に基づいて輝度オーバードライブ抑制量を得る。
図9は温度連動制御回路10の動作特性を示す図である。
図9の動作特性は、周辺温度と輝度オーバードライブ抑制量との関係を示す。図9の横軸は周辺温度を表し、縦軸は輝度オーバードライブ抑制量を表す。周辺温度が増加するにつれて輝度オーバードライブ抑制量が大きくなる。周辺温度と輝度オーバードライブ抑制量との関係は、予め温度連動制御回路10に記憶される。
温度連動制御回路10は、輝度オーバードライブ量ODから輝度オーバードライブ抑制量を減算することにより輝度オーバードライブ量ODを補正し、補正された輝度オーバードライブ量を補正輝度オーバードライブ量ODA2として時間連動減衰回路7に出力する。
時間連動減衰回路7は、補正輝度オーバードライブ量ODA2から減衰量を減算することにより消費電力制限補正量PAを出力する。
シーンチェンジが頻繁に起こっている場合には、消費電力が高い状態が継続することにより、輝度レベル制御装置100の温度が上昇し、その影響により周辺温度が上昇する。このような場合、消費電力が高い状態が継続しないように温度連動制御回路10により輝度オーバードライブ量ODが抑制される。
本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100においては、シーンチェンジが頻繁に起こることによる消費電力の増加を抑制することができる。また、輝度レベル制御装置100の発熱による周辺機器の故障を防止することができる。
(5)第5の実施の形態
図10は本発明の第5の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
図10に示す輝度レベル制御装置100が図5に示す輝度レベル制御装置100と異なるのは、番組分類回路11および減衰率決定回路12がさらに設けられている点である。図10の輝度レベル制御装置100の他の部分の構成および動作は、図5の輝度レベル制御装置100の対応する部分の構成および動作と同様であるので、同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
番組分類回路11には、番組情報PIが与えられる。番組情報PIは、入力される映像信号VDに対応する番組を特定するための情報であり、放送局、チャンネル、番組名、放送日時、番組の種類(ジャンル)等を含む。番組情報PIは、例えば放送局から定期的に送信される。また、番組情報PIをインターネット等を通して取得してもよい。番組情報PIとして、例えばEPG(電子番組表)を用いることができる。
番組分類回路11は、番組情報PIに基づいて入力される映像信号VDに対応する番組の分類を判定し、番組の分類を示す番組分類信号PCを出力する。番組の分類は、シーンチェンジ数の大きさに基づいて予め定められる。例えばニュース番組、スポーツ番組、バラエティ番組、および映画番組等が挙げられる。例えば、ニュース番組はシーンチェンジが少なく、スポーツ番組はシーンチェンジが多い。
減衰率決定回路12は、番組分類回路11から出力される番組分類信号PCに基づいて減衰率を決定し、決定された減衰率を示す減衰率信号PRを出力する。ここで、減衰率とは、時間に対する減衰量の増加の割合をいう。
この場合、減衰率決定回路12には、番組の分類ごとにシーンチェンジ数の大きさに基づいて予め減衰率が設定されている。例えば、ニュース番組の減衰率は、スポーツ番組の減衰率よりも小さく設定される。
時間連動減衰回路7は、減衰率決定回路12から出力される減衰率信号PRに基づいて減衰量の減衰率を決定する。シーンチェンジ数が大きい分類の番組については減衰量の減衰率が高くなり、シーンチェンジ数が小さい分類の番組については減衰量の減衰率が低くなる。
そして、時間連動減衰回路7は、輝度オーバードライブ量ODから減衰量を減算することにより消費電力制限補正量PAを出力する。
図11は第5の実施の形態に係る輝度レベル制御装置100の動作を示すタイミングチャートである。
図11(a)は、平均輝度レベル演算回路2に入力される映像信号VDの平均輝度レベルAPLの変化を時系列で示す。図11(b)は、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDを示す。
図11(c)は、番組分類回路11から出力される番組分類信号PCの変化を時系列で示す。本例では、入力される映像信号VDに対応する番組の分類がニュース番組である場合には、番組分類信号PCのレベルが低くなり、入力される映像信号VDに対応する番組の分類がスポーツ番組である場合には、番組分類信号PCのレベルが高くなる。
図11(d)は、減衰率決定回路12から出力される減衰率信号PRの変化を時系列で示す。本例では、番組分類信号PCのレベルが低いときには、減衰率信号PRのレベルが低くなり、番組分類信号PCのレベルが高いときには、減衰率信号PRのレベルが高くなる。
図11(e)は、時間連動減衰回路7により生成される減衰量の変化を時系列で示す。本例では、減衰率信号PRのレベルが低いときには、減衰量の減衰率が低くなり、減衰率信号PRのレベルが高いときには、減衰量の減衰率が高くなる。
このようにして、シーンチェンジの頻度に基づいて設定された番組の分類に応じて時間連動減衰回路7により生成される減衰量の減衰率が制御される。
本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100によれば、シーンチェンジ数が大きい番組では、シーンチェンジの発生ごとに消費電力制限量PLが短時間で大きくなる。それにより、シーンチェンジが頻繁に起こることによる消費電力の増加を抑制することができる。
(6)第6の実施の形態
図12は本発明の第6の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
図12に示す輝度レベル制御装置100が図5に示す輝度レベル制御装置100と異なるのは、シーンチェンジマスク回路13がさらに設けられている点である。図12の輝度レベル制御装置100の他の部分の構成および動作は、図5の輝度レベル制御装置100の対応する部分の構成および動作と同様であるので、同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
シーンチェンジマスク回路13には、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDが与えられる。シーンチェンジマスク回路13は、シーンチェンジ検出信号SDの立ち上がりに応答して一定時間ハイレベルになるシーンチェンジマスク信号SMを出力する。
時間連動減衰回路7は、シーンチェンジマスク回路13から出力されるシーンチェンジマスク信号SMの立ち上がり時点からの経過時間に従って増加する減衰量を生成する。
そして、時間連動減衰回路7は、輝度オーバードライブ量ODから減衰量を減算することにより消費電力制限補正量PAを出力する。
図13は第6の時間連動減衰回路7に係る輝度レベル制御装置100の動作を示すタイミングチャートである。
図13(a)は、平均輝度レベル演算回路2に入力される映像信号VDの平均輝度レベルAPLの変化を時系列で示す。図13(b)は、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDを示す。
図13(c)は、シーンチェンジマスク回路13から出力されるシーンチェンジマスク信号SMの変化を時系列で示す。シーンチェンジマスク信号SMは、一定時間ハイレベルに立ち上がる。そのため、一定時間内にあるシーンチェンジ検出信号SDがマスクされる。
図13(d)は、時間連動減衰回路7により生成される減衰量の変化を時系列で示す。シーンチェンジの頻度によらず減衰量の減衰時間TDは一定となる。なお、本実施の形態では、減衰量の減衰率は一定である。
このようにして、シーンチェンジの頻度が高い場合には、一定時間内に発生したシーンチェンジが無視され、時間連動減衰回路7により生成される減衰量が一定時間増加する。
本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100によれば、シーンチェンジの頻度によらず消費電力制限量PLがシーンチェンジの検出時点から一定時間増加し、一定時間内のシーンチェンジは無視される。それにより、シーンチェンジが頻繁に起こることによる消費電力の増加を抑制することができる。
(7)第7の実施の形態
図14は本発明の第7の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図である。
図14に示す輝度レベル制御装置100が図5に示す輝度レベル制御装置100と異なるのは、シーンチェンジ数演算回路15がさらに設けられている点である。図14の輝度レベル制御装置100の他の部分の構成および動作は、図5の輝度レベル制御装置100の対応する部分の構成および動作と同様であるので、同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
シーンチェンジ数演算回路15には、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDが与えられる。
シーンチェンジ数演算回路15は、シーンチェンジ検出信号SDに基づいて単位時間内のシーンチェンジ数をカウントする。そして、シーンチェンジ数演算回路15は、カウントされた単位時間内のシーンチェンジ数を示すシーンチェンジ数信号SNを時間連動減衰回路7に与える。
時間連動減衰回路7は、シーンチェンジ数演算回路15から出力されるシーンチェンジ数信号SNに基づいて減衰量の減衰率を決定する。単位時間内のシーンチェンジ数が大きい場合には、減衰率が高くなり、単位時間内のシーンチェンジ数が小さい場合には、減衰率が低くなる。
図15は第7の実施の形態に係る輝度レベル制御装置100の動作を示すタイミングチャートである。
図15(a)は、平均輝度レベル演算回路2に入力される映像信号VDの平均輝度レベルAPLの変化を時系列で示す。図15(b)は、シーンチェンジ検出回路1から出力されるシーンチェンジ検出信号SDを示す。
図15(c)は、シーンチェンジ数演算回路15から出力されるシーンチェンジ数信号SNの変化を時系列で示す。シーンチェンジ数信号SNのレベルは、単位時間内のシーンチェンジ数に応じて増減する。
図15(d)は、時間連動減衰回路7により生成される減衰量の変化を時系列で示す。減衰率は、シーンチェンジ数信号SNのレベルに応じて変化する。シーンチェンジ数信号SNのレベルが高いときには、減衰率が高くなり、シーンチェンジ数信号SNのレベルが低いときには、減衰率が低くなる。
このようにして、単位時間内のシーンチェンジ数が大きい場合には、時間連動減衰回路7により生成される減衰量の減衰率が高くなる。
本実施の形態に係る輝度レベル制御装置100によれば、シーンチェンジの頻度が高い場合には、シーンチェンジの発生ごとに消費電力制限量PLが短時間で大きくなる。それにより、シーンチェンジが頻繁に起こることによる消費電力の増加を抑制することができる。
(8)他の実施の形態
図6および図8の輝度レベル制御装置100において、図5の輝度レベル制御装置100と同様に、シーンチェンジ検出回路1が平均輝度レベル演算回路2により算出される平均輝度レベルAPLに基づいてシーンチェンジを検出してもよい。
また、図10、図12および図14の輝度レベル制御装置100において、図1の輝度レベル制御装置100と同様に、シーンチェンジ検出回路1が入力される映像信号VDに基づいてシーンチェンジを検出してもよい。
(9)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態では、平均輝度レベル演算回路2が算出部の例であり、シーンチェンジ検出回路1が検出部の例であり、輝度オーバードライブ量算出回路3、時間連動減衰回路7および輝度レベル制御回路5が輝度制御部の例である。また、輝度オーバードライブ量算出回路3が生成部の例であり、時間連動減衰回路7が減衰部の例であり、輝度レベル制御回路5が輝度レベル制御部の例である。さらに、シーンチェンジ数演算回路9が第1の抑制部の例であり、温度連動制御回路10が第2の抑制部の例であり、番組分類回路11が判定部の例であり、減衰率決定回路12が第1の減衰率制御部の例であり、シーンチェンジマスク回路13が減衰継続制御部の例であり、シーンチェンジ数演算回路15が第2の減衰率制御部の例である。
本発明は、ABL機能を有する表示装置において高輝度化および低消費電力化を実現するため等に有効に利用することができる。
図1は本発明の第1の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図2は輝度オーバードライブ量算出回路の出力特性の一例を示す図 図3はABL回路、輝度レベル制御回路およびPDP駆動コントローラの動作特性を示す図 図4は第1の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の動作を示すタイミングチャート 図5は本発明の第2の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図6は本発明の第3の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図7はシーンチェンジ数演算回路の動作特性を示す図 図8は本発明の第4の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図9は温度連動制御回路の動作特性を示す図 図10は本発明の第5の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図11は第5の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の動作を示すタイミングチャート 図12は本発明の第6の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図13は第6の時間連動減衰回路に係る輝度レベル制御装置の動作を示すタイミングチャート 図14は本発明の第7の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図15は第7の実施の形態に係る輝度レベル制御装置の動作を示すタイミングチャート 図16はABL機能の特性を示す図 図17はABL機能を説明するための模式図 図18は従来の輝度レベル制御装置の構成を示すブロック図 図19は図18の輝度レベル制御装置の動作をABL特性上で示す図

Claims (10)

  1. 表示部により表示される映像の輝度レベルを制御する輝度レベル制御装置であって、
    入力された映像信号の平均輝度レベルを算出する算出部と、
    入力された映像信号に基づいて映像のシーンチェンジを検出する検出部と、
    前記検出部によるシーンチェンジの検出に応答して映像信号に基づいて前記表示部に表示される映像の輝度レベルを入力された映像信号の輝度レベルよりも増加させ、前記検出部によるシーンチェンジの検出時点からの時間経過に従って前記映像の輝度レベルを減衰させる輝度制御部とを備え
    前記輝度制御部は、
    前記算出部により算出された平均輝度レベルに応じて前記表示部に表示される映像の輝度レベルを入力された映像信号の輝度レベルよりも増加させるための輝度オーバードライブ量を生成する生成部と、
    前記検出部によるシーンチェンジの検出時点からの時間経過に基づいて前記生成部により生成された輝度オーバードライブ量を減衰させる減衰部と、
    前記減衰部により得られた輝度オーバードライブ量に基づいて前記表示部に表示される映像の輝度レベルを制御する輝度レベル制御部とを含む、輝度レベル制御装置。
  2. 前記減衰部は、前記検出部によるシーンチェンジの検出時点からの経過時間に従って変化
    する減衰量を生成し、前記生成部により生成された輝度オーバードライブ量から前記生成
    された減衰量を減算することにより輝度オーバードライブ量を減衰させる、請求項記載
    の輝度レベル制御装置。
  3. 前記減衰部により生成される減衰量は、前記検出部によるシーンチェンジの検出時点から
    の経過時間に比例して変化する、請求項記載の輝度レベル制御装置。
  4. 前記減衰部により生成される減衰量は、前記検出部によるシーンチェンジの検出時点から
    所定時間経過後に一定値を維持する、請求項記載の輝度レベル制御装置。
  5. 前記生成部は、前記算出部により算出された平均輝度レベルが第1のしきい値以上第2のしきい値以下である場合に輝度オーバードライブ量を生成する、請求項記載の輝度レベル制御装置。
  6. 単位時間内のシーンチェンジ数を検出し、検出されたシーンチェンジ数に基づいて前記生成部により生成された輝度オーバードライブ量を抑制する第1の抑制部をさらに備えた、請求項記載の輝度レベル制御装置。
  7. 前記輝度レベル制御装置の周辺温度を測定し、測定された周辺温度に基づいて前記生成部により生成された輝度オーバードライブ量を抑制する第2の抑制部をさらに備えた、請求項記載の輝度レベル制御装置。
  8. 入力される映像信号により表示される番組の分類を判定する判定部と、
    前記判定部により判定された番組の分類に基づいて前記減衰部により減衰される輝度オーバードライブ量の減衰率を制御する第1の減衰率制御部とをさらに備えた、請求項記載の輝度レベル制御装置。
  9. 前記検出部によるシーンチェンジの検出時点から一定時間輝度オーバードライブ量の減衰が継続するように前記減衰部を制御する減衰継続制御部をさらに備えた、請求項記載の輝度レベル制御装置。
  10. 単位時間内のシーンチェンジ数を検出し、検出されたシーンチェンジ数に基づいて前記減衰部により減衰される輝度オーバードライブ量の減衰率を制御する第2の減衰率制御部をさらに備えた、請求項記載の輝度レベル制御装置。
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