JP6516302B2 - 画像表示装置及び光源調光方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源の輝度を調整する調光制御が行われる画像表示装置及びその光源調光方法に関する。

最近の画像表示装置には、入力映像信号に応じて光源の輝度を調整する調光制御を行うものがある。
特許文献１には、入力映像信号の特徴量に応じて光源の輝度を段階的に増減させる調光制御が行われる映像表示装置が記載されている。この映像表示装置は、表示パネルと、表示パネルを照明するバックライト光源と、入力映像信号の特徴量を検出する特徴量検出部と、検出した特徴量に基づいて調光制御を行う光源制御部を有する。
特徴量検出部は、入力映像信号の特徴量である平均輝度レベルを画面毎に検出する。画面全体が黒色表示とされた黒画面の平均輝度レベルは０％であり、画面全体が白色表示とされた白画面の平均輝度レベルは１００％である。

光源制御部は、輝度を段階的に増大させる際のステップ量である調光アップ用ステップ量と、輝度を段階的に減少させる際のステップ量である調光ダウン用ステップ量を保持している。人間の目の明順応を考慮して、調光アップ用ステップ量は調光ダウン用ステップ量よりも大きい値に設定されている。
光源制御部は、特徴量検出部により検出した平均輝度レベルに基づいてバックライト光源の目標輝度を決定し、目標輝度とバックライト光源の現在の輝度設定値とを比較する。目標輝度が現在の輝度設定値より大きい場合は、光源制御部は、輝度設定値を調光アップ用ステップ量だけ増大してバックライト光源の輝度を増大させる。一方、目標輝度が輝度設定値より小さい場合は、光源制御部は、輝度設定値を調光ダウン用ステップ量だけ減少してバックライト光源の輝度を減少させる。

特開２００９−８６１３３号公報

特許文献１に記載の映像表示装置においては、以下のような問題がある。
一般に、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤ等の映像出力装置を映像表示装置に接続して映像を表示するシステムにおいて、映像再生中に停止ボタンを押すと、黒画面が表示された後、メニュー画面が表示される。
一例として、図１に、再生停止からメニュー画面が表示されるまでの一連のフレームとそれらフレームに対する調光値（調光率）を示す。ここで、調光値は前述の目標輝度に対応し、調光値が大きいほどバックライト光源の輝度が高い。
フレームａ１、ａ２は再生中の映像を示し、これら画像の調光値はともに６０％である。フレームａ３、ａ４は再生停止時に表示される黒画面を示し、これら黒画面の調光値はともに１０％である。フレームａ５、ａ６は再生停止後に表示されるメニュー画面を示し、これらメニュー画面の調光値はともに１００％である。

図２に、図１に示した一連のフレームを特許文献１に記載の映像表示装置で表示した場合の調光動作の一例を示す。
時間ｔ１で、フレームａ２の画像からフレームａ３の黒画面に切り替わり、その後、時間ｔ２で、フレームａ４の黒画面からフレームａ５のメニュー画面に切り替わる。図２に示す例では、フレームａ６以降もメニュー画面が表示されている。
時間ｔ１から時間ｔ２までの期間において、光源制御部は、調光ダウン用ステップ量でバックライト光源の輝度を段階的に減少させる。時間ｔ２以降は、光源制御部は、調光アップ用ステップ量でバックライト光源の輝度を段階的に増大させる。時間ｔ３で、バックライト光源の輝度は１００％に達する。
メニュー画面のような調光を行う必要がない静止画に対して、調光制御により光源の輝度を段階的に増大させると、視聴者は、画面の輝度変化を視認し、その結果、画像の明るさに対する違和感を覚える。図２に示した例では、時間ｔ２から時間ｔ３の期間Ｔ１において、メニュー画面に対して調光アップ用ステップ量を用いた調光制御が行われる。このため、期間Ｔ１において、視聴者は、メニュー画面の明るさに違和感を覚えることになる。
上述のように、特許文献１に記載の映像表示装置には、メニュー画面に切り替わった後も、一定の期間に亘って調光制御が行われるため、視聴者がメニュー画面の明るさに違和感を覚えるという問題がある。

本発明の目的は、上記問題を解決し、メニュー画面などの調光を行う必要がない画像の違和感を抑制することができる、画像表示装置及び光源調光方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
光源と、入力映像信号に基づいて前記光源からの光を空間的に変調して画像を形成する表示部と、を備え、前記光源の輝度を段階的に調整する調光制御が行われる画像表示装置であって、
前記入力映像信号に基づいて、前記調光制御を行うか否かを判定するとともに前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、前記調光制御を行なわいと判定したフレームの直前のフレームの調光率が閾値より低い場合は、前記光源を前記最大輝度出力に設定する光源調光部を有する画像表示装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、
光源と、入力映像信号に基づいて前記光源からの光を空間的に変調して画像を形成する表示部と、を備え、前記光源の輝度を段階的に調整する調光制御が行われる画像表示装置の光源調光方法であって、
前記入力映像信号に基づいて、前記調光制御を行うか否かを判定するとともに前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、
前記調光制御を行なわいと判定したフレームの直前のフレームの調光率が閾値より低い場合は、前記光源を前記最大輝度出力に設定する、光源調光方法が提供される。

再生停止からメニュー画面が表示されるまでの一連のフレームとそれらフレームに対する調光値を説明するための図である。 図１に示す一連のフレームを特許文献１に記載の映像表示装置で表示した場合の調光動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態による画像表示装置の主要部の構成を示すブロック図である。 図３に示す画像表示装置の光源調光部の構成を示すブロック図である。 １６段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムの一例を示す図である。 入力画像の明るさと調光率の関係を示す特性図である。 図４に示す光源調光部の明るさ急変検出部の一例を示す回路図である。 調光反映時間調整処理の一手順を示すフローチャートである。 調光制御動作の一例を説明するための図である。 ８段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムの一例を示す図である。 １０段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムの一例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図３は、本発明の一実施形態による画像表示装置の主要部の構成を示すブロック図である。
図３を参照すると、画像表示装置は、光源調光部１、光源駆動部２、表示素子駆動部３、光源４及び表示素子５を有する。光源４には、水銀ランプや、ＬＥＤ（Light Emitting
Diode）等の固体光源を用いることができる。表示素子５は、光源４からの光を空間的に変調して画像を形成する表示素子であって、例えば、液晶表示デバイスやデジタル・マイクロミラー素子（ＤＭＤ）などである。
光源調光部１は、外部映像供給装置からＲＧＢ信号Ｓ１を受信し、光源４の輝度（または光量）を制御するための調光信号Ｓ２を光源駆動部２に供給し、表示素子５に画像を表示させるためのＲＧＢ信号Ｓ３を表示素子駆動部３に供給する。外部映像供給装置は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置や、ＤＶＤプレーヤやビデオレコーダなどの映像出力装置である。
光源駆動部２は、調光信号Ｓ２に従って光源４を駆動する。表示素子駆動部３は、ＲＧＢ信号Ｓ３に従って表示素子５を駆動する。ＲＧＢ信号Ｓ３はＲＧＢ信号Ｓ１と同じ信号であるが、ＲＧＢ信号Ｓ３と調光信号Ｓ２の時間的な対応関係をとるための遅延処理が施されている。

図４は、光源調光部１の構成を示すブロック図である。図４を参照すると、光源調光部１は、調光率算出部１０１、明るさ急変検出部１０５及び調光反映時間調整部１０６を有する。調光率算出部１０１は、ヒストグラム取得部１０２、解析部１０３および調光レベル算出部１０４を有する。
ＲＧＢ信号Ｓ１は、光の三原色である赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂを含む。ヒストグラム取得部１０２は、以下の式１に従ってＲＧＢ信号Ｓ１から輝度信号Ｙを算出する。
Ｙ＝0.299×Ｒ＋0.587×Ｇ＋0.114×Ｂ ・・・（式１）
また、ヒストグラム取得部１０２は、輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれについて、１６段階のヒストグラムと４段階のヒストグラムを取得する。換言すると、ヒストグラム取得部１０２は、２つ以上の統計データを取得する。これらヒストグラムの取得は、１フレーム単位で行われる。

以下に、ＲＧＢ信号Ｓ１が８ビットのデジタルデータである場合の１６段階のヒストグラムの取得手順を説明する。
ヒストグラム取得部１０２は、輝度信号Ｙに関する１６段階のヒストグラムを作成すためのレジスタとして１６個のHistY[0]〜HistY[15]を有する。これらHistY[0]〜HistY[15]は、フレームの開始時に０にリセットされ、フレームの終了時にカウント値を保持するように構成されている。以下の表１に示す加算条件に従って、輝度信号Ｙの入力データに応じてHistY[0]〜HistY[15]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、輝度信号Ｙに関する１６段階のヒストグラムを取得することができる。

ヒストグラム取得部１０２は、赤信号Ｒ用のレジスタである１６個のHistR[0]〜HistR[15]、緑信号Ｇ用のレジスタである１６個のHistG[0]〜HistG[15]及び青信号Ｂ用のレジスタである１６個のHistB[0]〜HistB[15]を有する。これらHistR[0]〜HistR[15]、HistG[0]〜HistG[15]及びHistB[0]〜HistB[15]も、フレームの開始時に０にリセットされ、フレームの終了時にカウント値を保持するように構成されている。
赤信号Ｒの加算条件は、上記表１において、加算すべきレジスタをHistY[0]〜HistY[15]からHistR[0]〜HistR[15]に置き換えたものとなる。この加算条件に従って、赤信号Ｒの入力データに応じてHistR[0]〜HistR[15]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、赤信号Ｒに関する１６段階のヒストグラムを取得することができる。
緑信号Ｇの加算条件は、上記表１において、加算すべきレジスタをHistY[0]〜HistY[15]からHistG[0]〜HistG[15]に置き換えたものとなる。この加算条件に従って、緑信号Ｇの入力データに応じてHistG[0]〜HistG[15]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、緑信号Ｇに関する１６段階のヒストグラムを取得することができる。
青信号Ｂの加算条件は、上記表１において、加算すべきレジスタをHistY[0]〜HistY[15]からHistB[0]〜HistB[15]に置き換えたものとなる。この加算条件に従って、青信号Ｂの入力データに応じてHistB[0]〜HistB[15]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、青信号Ｂに関する１６段階のヒストグラムを取得することができる。

また、ヒストグラム取得部１０２は、輝度信号Ｙに関する４段のヒストグラムを作成するためのレジスタとして４個のHistLY[0]〜HistLY[3]を有する。以下の式２〜５に従って、HistLY[0]〜HistLY[3]にカウント値が加算される。これにより、輝度信号Ｙについて、１６段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLY[0]=HistY[0]+ HistY[1]+ HistY[2]+ HistY[3] ・・・（式２）
HistLY[1]=HistY[4]+ HistY[5]+ HistY[6]+ HistY[7] ・・・（式３）
HistLY[2]=HistY[8]+ HistY[9]+ HistY[10]+ HistY[11] ・・・（式４）
HistLY[3]=HistY[12]+ HistY[13]+ HistY[14]+ HistY[15]・・・（式５）

一例として、図５に、輝度信号Ｙについて取得した１６段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムを示す。図５において、上段の分図（ａ）が１６段階のヒストグラムを示し、下段の分図（ｂ）が４段階のヒストグラムを示す。
さらに、ヒストグラム取得部１０２は、赤信号Ｒに関する４段のヒストグラムを作成するためのレジスタとして４個のHistLR[0]〜HistLR[3]を有する。以下の式６〜９に従って、HistLR[0]〜HistLR[3]にカウント値が加算される。これにより、赤信号Ｒについて、１６段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLR[0]=HistR[0]+ HistR[1]+ HistR[2]+ HistR[3] ・・・（式６）
HistLR[1]=HistR[4]+ HistR[5]+ HistR[6]+ HistR[7] ・・・（式７）
HistLR[2]=HistR[8]+ HistR[9]+ HistR[10]+ HistR[11] ・・・（式８）
HistLR[3]=HistR[12]+ HistR[13]+ HistR[14]+ HistR[15]・・・（式９）

さらに、ヒストグラム取得部１０２は、緑信号Ｇに関する４段のヒストグラムを作成するためのレジスタとして４個のHistLG[0]〜HistLG[3]を有する。以下の式１０〜１３に従って、HistLG[0]〜HistLG[3]にカウント値が加算される。これにより、緑信号Ｇについて、１６段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLG[0]=HistG[0]+ HistG[1]+ HistG[2]+ HistG[3] ・・・（式１０）
HistLG[1]=HistG[4]+ HistG[5]+ HistG[6]+ HistG[7] ・・・（式１１）
HistLG[2]=HistG[8]+ HistG[9]+ HistG[10]+ HistG[11]・・・（式１２）
HistLG[3]=HistG[12]+ HistG[13]+ HistG[14]+ HistG[15]・・・（式１３）

さらに、ヒストグラム取得部１０２は、青信号Ｂに関する４段のヒストグラムを作成するためのレジスタとして４個のHistLB[0]〜HistLB[3]を有する。以下の式１４〜１７に従って、HistLB[0]〜HistLB[3]にカウント値が加算される。これにより、青信号Ｂについて、１６段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLB[0]=HistB[0]+ HistB[1]+ HistB[2]+ HistB[3] ・・・（式１４）
HistLB[1]=HistB[4]+ HistB[5]+ HistB[6]+ HistB[7] ・・・（式１５）
HistLB[2]=HistB[8]+ HistB[9]+ HistB[10]+ HistB[11]・・・（式１６）
HistLB[3]=HistB[12]+ HistB[13]+ HistB[14]+ HistB[15]・・・（式１７）

ヒストグラム取得部１０２は、輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれについて取得した１６段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムを含むヒストグラム信号Ｓ１０を解析部１０３に供給する。
解析部１０３は、輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれに関する４段階のヒストグラムに基づいて光源４の調光制御を行うか否かを判断する。

以下に、調光制御実行判断を具体的に説明する。
まず、解析部１０３は、輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれに関する４段階のヒストグラムについて、各段階の順位付けを行う。
具体的には、解析部１０３は、輝度信号Ｙに関する４段階のヒストグラムのHistLY[0]〜HistLY[3]について、度数（ヒストグラムカウント数）の多いものから順に１番、２番、３番、４番といった順位付けを行う。

図５の分図（ｂ）に示した輝度信号Ｙに関する４段階のヒストグラムを例にとると、HistLY[0]〜HistLY[3]は以下のように順位付けされる。
HistLY[0]：１番
HistLY[1]：２番
HistLY[2]：３番
HistLY[3]：４番

輝度信号Ｙの場合と同様に、解析部１０３は、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれに関する４段階のヒストグラムについても、度数（ヒストグラムカウント数）に基づく各段階の順位付けを行う。
次に、解析部１０３は、以下の条件１〜４を満たすか否かを判断する。
（条件１）HistLY[0]〜HistLY[3]の中で、HistLY[0]の順位が１番である。
（条件２）HistLR[0]〜HistLR[3]の中で、HistLR[3]の順位が１番ではない。
（条件３）HistLG[0]〜HistLG[3]の中で、HistLG[3]の順位が１番ではない。
（条件４）HistLB[0]〜HistLB[3]の中で、HistLB[3]の順位が１番ではない。
上記条件１〜４を全て満たした場合に、解析部１０３は、調光制御を行うと判断する。上記条件１〜４の１つでも条件を満たさなかった場合は、解析部１０３は、調光制御を行わないと判断する。

解析部１０３は、解析信号Ｓ１１を調光レベル算出部１０４に供給し、調光判定フラグＳ１２を明るさ急変検出部１０５に供給する。解析信号Ｓ１１は、調光制御実行判断結果および輝度信号Ｙに関する１６段階のヒストグラムを含む。調光判定フラグＳ１２は、調光制御実行判断結果を示す信号であり、調光制御を行う場合は「１」とされ、調光制御を行わない場合は「０」とされる。
調光レベル算出部１０４は、解析部１０３から調光制御を行わない旨の調光制御実行判断結果を受信した場合は、光源４が最大輝度出力となるように、調光率として１．０を出力する。調光レベル算出部１０４は、解析部１０３から調光制御を行う旨の調光制御実行判断結果及び輝度信号Ｙに関する１６段階のヒストグラムを受信した場合は、その１６段階のヒストグラムを用いて調光率を算出する。

以下に、調光率の算出手順を具体的に説明する。
まず、調光レベル算出部１０４は、調光度合を算出する。調光度合とは、光源４の明るさを暗くする度合いを示す指数であり、その値は０から１．０までの範囲内で与えられる。調光度合の値が大きいほど光源４が暗くなり、調光度合の値が小さいほど光源４が明るくなる。
調光レベル算出部１０４は、輝度信号Ｙに関する１６段階のヒストグラムのHistY[0]、HistY[1]、HistY[2]及びHistY[3]を用いて調光度合を算出する。調光度合の算出に当たり、調光レベル算出部１０４は、HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]及びHistY[3]それぞれについて、全画面中の割合とするための最適化の演算を行う。具体的には、調光レベル算出部１０４は、HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]及びHistY[3]それぞれについて、度数（ヒストグラムカウント数）を全画面の画素数で除算することで最適化する。これにより、Hist[0]、Hist[1]、Hist[2]及びHist[3]それぞれが取りうる値の最大値が１となる。調光レベル算出部１０４は、最適化の値を保持するレジスタとしてHist[0]、Hist[1]、Hist[2]及びHist[3]を有する。これらHist[0]、Hist[1]、Hist[2]及びHist[3]には、HistY[0]、HistY[1]、HistY[2]及びHistY[3]それぞれの最適化した値が保持される。

例えば、表示素子５がＶＧＡ（Video Graphics Array）の解像度を有する画面を備え、ＲＧＢ信号Ｓ１として、６４０×４８０の画像データが入力された場合は、調光レベル算出部１０４は、以下の式１８〜式２１に従って最適化の演算を行う。
Hist[0]＝HistY[0]÷（640×480） ・・・（式１８）
Hist[1]＝HistY[1]÷（640×480） ・・・（式１９）
Hist[2]＝HistY[2]÷（640×480） ・・・（式２０）
Hist[3]＝HistY[3]÷（640×480） ・・・（式２１）

次に、調光レベル算出部１０４は、Hist[0]〜Hist[3]を用いて調光度合を算出する。具体的には、画面全体に占める暗い画素の割合に比例して調光を行うため、調光レベル算出部１０４は、以下の式２２により調光度合を算出する。

次に、調光レベル算出部１０４は、算出した調光度合に基づいて調光率を以下の式２３により算出する。
調光率＝１．０−（調光度合×最大調光ゲイン）・・・（式２３）
調光率が０である場合、光源４は完全に消灯することになる。通常、光源４を完全に消灯させてしまうと、再点灯した際に光源４の輝度が安定するまでに時間を要するなどの不具合を生じる。このため、本実施形態では、光源４が消灯しないように、すなわち、調光率が０にならないように、最大調光ゲインが設定されている。

図６に、入力画像の明るさと調光率の関係を示す。横軸は入力画像の明るさを表し、左側に向かうほど暗い画素が多い画像であることを示す。縦軸は調光率を示し、下側に向かうほど調光率が低くなって光源が暗くなることを示し、反対に、上側に向かうほど調光率が高くなって光源が明るくなることを示す。
光源４が消灯しないように、最低調光レベル３０１が設定されている。調光特性３０２は、最低調光レベル３０１から最大調光レベルへ変化する一次関数の直線であり、入力画像に含まれる暗い画素が多いほど調光率が低くなり、明るい画素が多いほど調光率が高くなることを示す。最大調光レベルから最低調光レベル３０１を差し引いたレベル範囲が最大調光ゲイン３０３である。上記式２３によれば、最大調光ゲイン３０３の間の調光率を使用するため、光源４は消灯しない。
調光レベル算出部１０４は、算出した調光率を示す調光信号Ｓ１３を明るさ急変検出部１０５および調光反映時間調整部１０６に供給する。

明るさ急変検出部１０５は、解析部１０３からの調光判定フラグＳ１２と調光レベル算出部１０４からの調光信号Ｓ１３とに基づいてＲＧＢ信号Ｓ１の明るさが急変した否かを判定し、その判定結果を示す明るさ急変信号Ｓ１４を調光反映時間調整部１０６に供給する。
明るさ急変検出部１０５は、調光判定フラグＳ１２に基づいて、調光制御を行わないフレームが連続して所定数だけ続いたか否かを判定するとともに、調光信号Ｓ１３に基づいて、調光率が閾値より小さいフレームが連続して所定数だけ続いたか否かを判定する。明るさ急変検出部１０５は、調光率が閾値より小さいフレームが所定数だけ連続した後に、調光制御を行わないフレームが所定数だけ連続した場合にのみ、ＲＧＢ信号Ｓ１の明るさが急変したと判定する。

図７は、明るさ急変検出部１０５の一例を示す回路図である。図７を参照すると、明るさ急変検出部１０５は、第１の判定部１５Ａ、第２の判定部１５Ｂ及びアンドゲート１５Ｃを有する。
第１の判定部１５Ａは、調光判定フラグＳ１２に基づく調光判定を行う回路であって、Ｄフリップフロップ２０１、２０２及びノアゲート２０３を有する。調光判定フラグＳ１２は、Ｄフリップフロップ２０１の入力端子に供給される。Ｄフリップフロップ２０１の出力端子は、Ｄフリップフロップ２０２の入力端子およびノアゲート２０３の一方の入力端子に接続されている。Ｄフリップフロップ２０２の出力端子は、ノアゲート２０３の他方の入力端子に接続されている。ノアゲート２０３の出力端子はアンドゲート１５Ｃの一方の入力端子に接続されている。
第１の判定部１５Ａでは、調光判定フラグＳ１２について、時間的に連続する２フレーム分のデータがＤフリップフロップ２０１、２０２に保持される。例えば、ｎ番目のフレームの調光判定結果がＤフリップフロップ２０１に保持された場合は、その１つ前のフレームである（ｎ−１）番目のフレームの調光判定結果がＤフリップフロップ２０２に保持されている。ノアゲート２０３は、Ｄフリップフロップ２０１、２０２が共に「０」である場合にのみ、「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。すなわち、ノアゲート２０３の出力は、調光判定フラグＳ１２が「０」であるフレームが２以上連続して続いた場合にのみ「１」になる。これにより、２フレーム以上の調光を行わない期間を検出することができる。

第２の判定部１５Ｂは、調光信号Ｓ１３に基づく閾値判定を行う回路であって、Ｄフリップフロップ２０４〜２０７、比較器２０８、２０９およびアンドゲート２１０を有する。調光信号Ｓ１３は、Ｄフリップフロップ２０４の入力端子に供給される。Ｄフリップフロップ２０４の出力端子は、Ｄフリップフロップ２０５の入力端子に接続され、Ｄフリップフロップ２０５の出力端子は、Ｄフリップフロップ２０６の入力端子に接続されている。
Ｄフリップフロップ２０６の出力端子は、Ｄフリップフロップ２０７の入力端子および比較器２０９の一方の入力端子に接続されている。Ｄフリップフロップ２０７の出力端子は、比較器２０８の一方の入力端子に接続されている。比較器２０８、２０９それぞれの他方の入力端子には、閾値を示す基準信号Ｒｅｆが供給されている。比較器２０８の出力端子は、アンドゲート２１０の一方の入力端子に接続され、比較器２０９の出力端子は、アンドゲート２１０の他方の入力端子に接続されている。アンドゲート２１０の出力端子は、アンドゲート１５Ｃの他方の入力端子に接続されている。
第２の判定部１５Ｂでは、調光信号Ｓ１３について、時間的に連続する４フレーム分のデータがＤフリップフロップ２０４〜２０７に保持される。例えば、ｎ番目のフレームの調光率がＤフリップフロップ２０４に保持された場合は、その１つ前のフレームである（ｎ−１）番目のフレームの調光率がＤフリップフロップ２０５に保持されている。さらに、（ｎ−２）番目のフレームの調光率がＤフリップフロップ２０６に保持され、（ｎ−３）番目のフレームの調光率がＤフリップフロップ２０７に保持されている。（ｎ−２）番目のフレームはｎ番目のフレームの２つ前のフレームであり、（ｎ−３）番目のフレームはｎ番目のフレームの３つ前のフレームである。

比較器２０８は、Ｄフリップフロップ２０７に保持された調光率が基準信号Ｒｅｆにより示される閾値より小さい場合にのみ「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。比較器２０９は、Ｄフリップフロップ２０６に保持された調光率が基準信号Ｒｅｆにより示される閾値より小さい場合にのみ「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。アンドゲート２１０は、比較器２０８、２０９の出力がともに「１」になった場合に「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。すなわち、アンドゲート２１０の出力は、調光信号Ｓ１３により示される調光率が閾値より小さいフレームが２以上連続して続いた場合にのみ「１」になる。これにより、例えば、調光率が閾値より小さい画像（例えば、黒画面を示す画像）が２フレーム以上連続して続くことを検出することができる。すなわち、２フレーム以上の調光率が閾値より小さい期間を検出することが可能である。
アンドゲート１５Ｃは、第２の判定部１５Ａの出力（ノアゲート２０３の出力）と第２の判定部１５Ｂ（アンドゲート２１０の出力）がともに「１」となった場合にのみ、「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。このアンドゲート１５Ｃの出力が、明るさ急変検出部１０５の出力（明るさ急変信号Ｓ１４）である。

図７に示した明るさ急変検出部１０５では、調光判定フラグＳ１２に関する第１の判定部１５Ａのデータ保持動作と、調光信号Ｓ１３に関する第２の判定部１５Ｂのデータ保持動作は互いに連動している。例えば、第１の判定部１５ＡのＤフリップフロップ２０１にｎ番目のフレームの調光判定結果が保持された場合は、第２の判定部１５ＢのＤフリップフロップ２０４には、ｎ番目のフレームの調光率が保持される。この構成によれば、調光率が閾値より小さいフレームが２回連続して続いた後に、調光制御を行わないフレームが２回以上連続して続いた場合にのみ、明るさ急変信号Ｓ１４が「１」とされる。

例えば、図１に示した一連のフレームａ１〜ａ６に対して、明るさ急変検出部１０５が以下の状態になるときに、明るさ急変信号Ｓ１４が「１」になる。
調光率が閾値より小さいフレームは、フレームａ３、ａ４であり、調光制御を行わないフレームは、フレームａ５、ａ６である。閾値は、フレームａ３、ａ４の調光率「１０％」より大きい値（例えば、１５％）に設定されている。第１の判定部１５Ａにおいて、フレームａ６の調光判定結果がＤフリップフロップ２０２に保持され、フレームａ５の調光判定結果がＤフリップフロップ２０１に保持される。このとき、第２の判定部１５Ｂでは、フレームａ４の調光率がＤフリップフロップ２０７に保持され、フレームａ３の調光率がＤフリップフロップ２０６に保持される。この場合、第１の判定部１５Ａのノアゲート２０３および第２の判定部１５Ｂのアンドゲート２１０はともに「１」を出力し、その結果、アンドゲート１５Ｃの出力、すなわち、明るさ急変信号Ｓ１４が「１」となる。

調光反映時間調整部１０６は、調光レベル算出部１０４から調光信号Ｓ１３を受信するとともに明るさ急変検出部１０５から明るさ急変信号Ｓ１４を受信する。調光反映時間調整部１０６は、調光信号Ｓ１３と明るさ急変信号Ｓ１４に基づいて、調光反映時間調整処理を実行する。
図８は、調光反映時間調整処理の一手順を示すフローチャートである。以下、図８を参照して調光反映時間調整処理を説明する。
調光反映時間調整部１０６は、明るさ急変信号Ｓ１４に基づいて急変判定の有無を判断する（ステップＳ１０）。明るさ急変信号Ｓ１４が「１」である場合は、調光反映時間調整部１０６は急変判定有りと判断し、明るさ急変信号Ｓ１４が「０」である場合には、調光反映時間調整部１０６は急変判定無しと判断する。

ステップＳ１０の判定結果が「有」である場合、調光反映時間調整部１０６は、調光信号Ｓ１３により示される調光率（調光値入力）をそのまま仮調光値出力に代入する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１０の判定結果が「無」である場合、調光反映時間調整部１０６は、調光信号Ｓ１３により示される調光率（調光値入力）と仮調光値出力とを比較する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の比較結果が「調光値入力＜仮調光値出力」である場合は、調光反映時間調整部１０６は、仮調光値出力を「１ポイント」だけ減少させる（ステップＳ１３）。例えば、仮調光値出力が１０％であった場合には、９％にすることを意味する。また、減算する量は予め定められた値であってよく、「１ポイント」に限定されず例えば３ポイントであってもよい。要は不自然な画像変化が生じない程度であればよい。ステップＳ１２の比較結果が「調光値入力＞仮調光値出力」である場合は、調光反映時間調整部１０６は、仮調光値出力を「１ポイント」だけ増大させる（ステップＳ１４）。同様に、例えば、仮調光値出力が１０％であった場合には、１１％にすることを意味する。これも同様に、減算する量は予め定められた値であってよく、「１ポイント」に限定されず例えば３ポイントであってもよい。要は不自然な画像変化が生じない程度であればよい。ステップＳ１２の比較結果が「調光値入力＝仮調光値出力」である場合は、調光反映時間調整部１０６は、仮調光値出力に調光値入力を代入する（ステップＳ１５）。
ステップＳ１１、Ｓ１３〜Ｓ１５のいずれかを実行すると、調光反映時間調整部１０６は、仮調光値出力を調光値出力として出力する（ステップＳ１６）。この調光値出力が調光信号Ｓ２である。

表示素子駆動部３は、ＲＧＢ信号Ｓ３に従って表示素子５を駆動する。光源駆動部２は、調光信号Ｓ２により示された調光値出力に応じて光源４に供給する駆動電力（駆動電流又は駆動電圧）を増減する。調光値出力が１．０のときに、駆動電力が最大となり、光源４は最大輝度出力状態となる。調光値出力が低下すると、駆動電力が低下して光源４の輝度が低下する。調光値出力に応じて光源４の輝度が変化すると、それに伴って表示素子５により表示される画像の明るさも変化する。

次に、本実施形態の画像表示装置の調光制御動作について説明する。
図９に、図１に示した一連のフレームを表示する場合の調光制御動作の一例を示す。ここでは、閾値である基準信号Ｒｅｆの値が「１５％」に設定されているものと仮定する。
時間ｔ１で、ＲＧＢ信号Ｓ１はフレームａ２の画像からフレームａ３の黒画面に切り替わり、その後、時間ｔ２で、ＲＧＢ信号Ｓ１はフレームａ４の黒画面からフレームａ５のメニュー画面に切り替わる。図９に示す例では、フレームａ６以降もメニュー画面のフレームがＲＧＢ信号Ｓ１として入力される。
時間ｔ１でフレームａ２の画像からフレームａ３の黒画面に切り替わると、調光レベル算出部１０４は、フレームａ３の黒画面の調光率である「１０％」を示す調光信号Ｓ１３を出力する。フレームａ３の黒画面は調光を行う画像であるので、解析部１０３は、「１」を示す調光判定フラグＳ１２を出力する。

明るさ急変検出部１０５では、第１の判定部１５ＡのＤフリップフロップ２０１、２０２にそれぞれ「１」が保持される。第２の判定部１５ＢのＤフリップフロップ２０４、２０５、２０６、２０７には、それぞれ「１０％」、「６０％」、「６０％」、「６０％」が保持される。この場合、明るさ急変検出部１０５は「０」を示す明るさ急変信号Ｓ１４を出力するので、調光反映時間調整部１０６は急変判定無しと判断する。
調光反映時間調整部１０６は、調光信号Ｓ１３により示される調光率「１０％」と仮調光値出力を比較する。時間ｔ１での仮調光値出力は「６０％」であるので、調光反映時間調整部１０６は、「調光値入力＜仮調光値出力」であると判断する。そして、調光反映時間調整部１０６は、仮調光値出力から１ポイントを減算した値を調光値出力として出力する。

フレームａ３の黒画面からフレームａ４の黒画面に切り替わると、調光レベル算出部１０４は、フレームａ４の黒画面の調光率である「１０％」を示す調光信号Ｓ１３を出力する。フレームａ３の黒画面は調光を行う画像であるので、解析部１０３は、「１」を示す調光判定フラグＳ１２を出力する。
明るさ急変検出部１０５では、第１の判定部１５ＡのＤフリップフロップ２０１、２０２にそれぞれ「１」が保持される。第２の判定部１５ＢのＤフリップフロップ２０４、２０５、２０６、２０７には、それぞれ「１０％」、「１０％」、「６０％」、「６０％」が保持される。この場合も、明るさ急変検出部１０５は「０」を示す明るさ急変信号Ｓ１４を出力するので、調光反映時間調整部１０６は急変判定無しと判断する。

調光信号Ｓ１３により示される調光率「１０％」は仮調光値出力よりも小さいので、調光反映時間調整部１０６は、「調光値入力＜仮調光値出力」であると判断する。そして、調光反映時間調整部１０６は、仮調光値出力から１ポイントを減算した値を調光値出力として出力する。
時間ｔ２で、フレームａ４の黒画面からフレームａ５のメニュー画面に切り替わると、調光レベル算出部１０４は、フレームａ５のメニュー画面の調光率である「１００％」を示す調光信号Ｓ１３を出力する。フレームａ５のメニュー画面は調光を行わない画像であるので、解析部１０３は、「１」を示す調光判定フラグＳ１２を出力する。

明るさ急変検出部１０５では、第１の判定部１５ＡのＤフリップフロップ２０１、２０２にそれぞれ「０」、「１」が保持される。第２の判定部１５ＢのＤフリップフロップ２０４、２０５、２０６、２０７には、それぞれ「１００％」、「１０％」、「１０％」、「６０％」が保持される。この場合も、明るさ急変検出部１０５は「０」を示す明るさ急変信号Ｓ１４を出力するので、調光反映時間調整部１０６は急変判定無しと判断する。
調光反映時間調整部１０６は、調光信号Ｓ１３により示される調光率「１００％」と仮調光値出力を比較する。時間ｔ２での仮調光値出力は「１００％」より小さいので、調光反映時間調整部１０６は、「調光値入力＞仮調光値出力」であると判断する。そして、調光反映時間調整部１０６は、仮調光値出力に１ポイントを加算した値を調光値出力として出力する。

フレームａ５のメニュー画面からフレームａ６のメニュー画面に切り替わると、調光レベル算出部１０４は、フレームａ６のメニュー画面の調光率である「１００％」を示す調光信号Ｓ１３を出力する。フレームａ６のメニュー画面は調光を行わない画像であるので、解析部１０３は、「０」を示す調光判定フラグＳ１２を出力する。
明るさ急変検出部１０５では、第１の判定部１５ＡのＤフリップフロップ２０１、２０２にそれぞれ「０」が保持される。第２の判定部１５ＢのＤフリップフロップ２０４、２０５、２０６、２０７には、それぞれ「１００％」、「１００％」、「１０％」、「１０％」が保持される。この場合、明るさ急変検出部１０５は「１」を示す明るさ急変信号Ｓ１４を出力し、調光反映時間調整部１０６は急変判定有りと判断する。

調光反映時間調整部１０６は、急変判定有りと判断すると、調光信号Ｓ１３により示される調光率「１００％」を仮調光値出力に代入し、その仮調光値出力の値をそのまま調光値出力として出力する。
なお、光源調光部１では、遅延処理により、ＲＧＢ信号Ｓ１のｎ番目のフレームに対する調光反映時間調整部１０６の調光値出力が、ＲＧＢ信号Ｓ３のｎ番目のフレームに対する調光値として用いられる。これにより、ＲＧＢ信号Ｓ３に基づく表示動作と、図９に示したようなＲＧＢ信号Ｓ１に基づく調光制御動作との同期をとる。

以上の調光制御動作によれば、黒画面などの調光率が閾値より低い画像からメニュー画面などの調光を行う必要がない画像に切り替わった場合に、即時に、光源の輝度を「１００％」に設定することができる。これにより、メニュー画面などの調光を行う必要がない画像の明るさが不自然になることを抑制することができる。
なお、図９に示した調光制御動作では、明るさ急変検出部１０５は、調光率が閾値より小さいフレームが２回連続して続いた後に、調光制御を行わないフレームが２回連続して続いた場合に、「１」を示す明るさ急変信号Ｓ１４を出力する。このため、時間ｔ２の直後のフレームａ５のメニュー画面については、調光制御が行われる。しかし、１フレームの期間は短いため、調光制御による明るさの変化が視聴者によって視認されることはない。通常、５フレームに相当する期間は、メニュー画面に対して調光制御が行われても、視聴者は、輝度変化を視認することはなく、違和感を覚えることはない。
また、本実施形態の画像表示装置では、明るさ急変を検出するために、調光制御を行うか否かを判定する第１の判定と、黒画面などの調光率が閾値より低い画像を検出する第２の判定とを行う。通常、動画において、調光を行う必要がないフレームに対して即時に光源を最大輝度出力に設定すると、急に、画面が明るくなって、視聴者が違和感を覚える場合がある。第１の判定のみでは、そのような問題を解決することは困難である。本実施形態では、第１の判定に加えて第２の判定を行うことで、メニュー画面などの特定の条件で表示される画像に対してのみ即時に光源を最大輝度出力に設定することが可能である。

以上説明した本実施形態の画像表示装置は本発明の一例であり、その構成および動作は適宜に変更可能である。
例えば、図７に示した明るさ急変検出部１０５では、第１の判定部１５Ａは、調光制御を行わないフレームが２回以上連続することを検出するように構成されているが、これに限定されない。調光制御を行わないフレームの検出数は、３以上であって、１であってもよい。ただし、調光制御を行わないフレームの検出数に応じてＤフリップフロップの数が増減する。

例えば、調光制御を行わないフレームの検出数が１つの場合は、Ｄフリップフロップ２０２とノアゲート２０３とで構成する。ノアゲート２０３の一方の入力にＤフリップフロップ２０２の出力を供給し、他方の入力に常に「０」を供給する。ノアゲート２０３は、Ｄフリップフロップ２０２に「０」が保持された場合にのみ、「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。この構成によれば、図９に示した調光制御動作において、時間ｔ２で、フレームａ４の黒画面からフレームａ５のメニュー画面に切り替わると、明るさ急変検出部１０５は「１」を示す明るさ急変信号Ｓ１４を出力する。よって、フレームａ５のメニュー画面に対する調光制御は行われない。
調光制御を行わないフレームの検出数が３つの場合は、３つのＤフリップフロップを直列に接続した構成とする。この場合は、ノアゲートは、各Ｄフリップフロップが全て「０」である場合にのみ、「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。なお、調光制御を行わないフレームの検出数を増やすと、Ｄフリップフロップの段数が増えるため、コストが増大する。加えて、図９に示した調光制御動作において、時間ｔ２後の調光制御が行われる期間も増大する。

また、図７に示した明るさ急変検出部１０５では、第２の判定部１５Ｂは、調光率が閾値より小さいフレームが２回連続することを検出するように構成されているが、これに限定されない。調光率が閾値より小さいフレームの検出数は、３以上であっても、１であってもよい。ただし、調光率が閾値より小さいフレームの検出数に応じてＤフリップフロップの数が増減する。
例えば、調光率が閾値より小さいフレームの検出数が１つの場合は、Ｄフリップフロップ２０５〜２０７、比較器２０８およびアンドゲート２１０で構成する。アンドゲート２１０の一方の入力に比較器２０８の出力を供給し、他方の入力に常に「１」を供給する。アンドゲート２１０は、比較器２０８の出力が「１」になった場合に「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。

調光率が閾値より小さいフレームの検出数が３つの場合は、図７に示した構成において、Ｄフリップフロップ２０４の入力側にＤフリップフロップを１つ挿入する。また、Ｄフリップフロップ２０５の出力と基準信号Ｒｅｆとをそれぞれ入力とする第３の比較器を設ける。第３の比較器は、Ｄフリップフロップ２０５に保持された調光率が基準信号Ｒｅｆにより示される閾値より小さい場合にのみ「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。アンドゲート２１０は、比較器２０８、２０９及び第３の比較器の出力が全て「１」になった場合に「１」を出力し、それ以外の場合は「０」を出力する。
また、調光率が閾値より小さいフレームの検出数をｍ（≧２）、調光制御を行わないフレームの検出数をｎ（≧２）とすると、明るさ急変検出部１０５は、以下のように構成してもよい。

第１の判定部１５Ａは、直列に接続されたｎ個の第１のＤフリップフロップと、各第１のＤフリップフロップの出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て０である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力するノアゲートとで構成される。ｎ個の第１のＤフリップフロップは、調光判定フラグＳ１２をｎ個のフレーム分だけ時系列で保持する。
第２の判定部１５Ｂは、直列に接続された（ｎ＋ｍ）個の第２のＤフリップフロップと、ｍ個の比較器と、アンドゲートとで構成される。（ｎ＋ｍ）個の第２のＤフリップフロップは、調光信号Ｓ１３を（ｎ＋ｍ）個のフレーム分だけ時系列で保持する。
ｍ個の比較器は、（ｎ＋ｍ）個の第２のＤフリップフロップのうちの出力段側のｍ個の第２のＤフリップフロップの出力をそれぞれ一方の入力とし、閾値を他方の入力とする。各比較器は、一方の入力が閾値より小さい場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力する。アンドゲートは、各比較器の出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て１である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力する。
上記の構成において、ｍとｎは同じ値であってもよく、また、ｍはｎと異なる値であってもよい。

また、図３に示した光源調光部１において、調光反映時間調整部１０６からの調光信号Ｓ２（調光値出力）に応じてＲＧＢ信号Ｓ３の振幅を増幅する構成（信号ゲイン乗算率算出部および信号ゲイン乗算回路）を追加してもよい。
信号ゲイン乗算率算出部は、調光信号Ｓ２により示された調光値に基づいて、以下の式２４により乗算率を算出する。
乗算率＝１．０÷調光率 ・・・（式２４）

信号ゲイン乗算回路には、ＲＧＢ信号Ｓ１が供給されている。信号ゲイン乗算回路は、信号ゲイン乗算率算出部からの乗算率に従って、ＲＧＢ信号Ｓ１の振幅を増幅する。具体的には、信号ゲイン乗算回路は、以下の式２５〜２７に従って、ＲＧＢ信号Ｓ１として入力された赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれに乗算率信号により示された乗算率を乗算する。そして、信号ゲイン乗算回路は、乗算率が乗算された赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂを含むＲＧＢ信号Ｓ３を出力する。
Ｒ出力＝Ｒ入力×乗算率 ・・・（式２５）
Ｇ出力＝Ｇ入力×乗算率 ・・・（式２６）
Ｂ出力＝Ｂ入力×乗算率 ・・・（式２７）

表示素子駆動部３は、ＲＧＢ信号Ｓ３に従って表示素子５を駆動する。ＲＧＢ信号Ｓ３の赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂはそれぞれ乗算率に応じて振幅が増減するため、表示素子５により表示される画像の明るさは、乗算率に応じて変化する。
上記のように乗算率に応じてＲＧＢ信号Ｓ３の振幅を増幅することで、光源４を暗くしたことによる中間調の明るさの低下を抑制することができる。これにより、良好な黒色の再現と中間調の明るさの維持を両立させることができる。
本実施形態では、輝度信号Ｙ、赤色信号Ｒ、緑色信号Ｇ及び青色信号Ｂそれぞれについて、１６段階のヒストグラムと４段階のヒストグラムを取得しているが、これに限定されない。輝度信号Ｙについてのみ、１６段階のヒストグラムと４段階のヒストグラムを取得し、赤色信号Ｒ、緑色信号Ｇ及び青色信号Ｂについては、画像データから直接に４段階のヒストグラムを取得してもよい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による画像表示装置も、図３及び図４に示した構成を有するが、８段階のヒストグラムと４段階のヒストグラムを用いて調光制御を行う点が第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態と異なる構成を中心に説明し、同じ構成についてはその説明を省略する。
ヒストグラム取得部１０２は、前述の式１に従ってＲＧＢ信号Ｓ１から輝度信号Ｙを算出し、輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれについて、８段階のヒストグラムと４段階のヒストグラムを取得する。これらヒストグラムの取得は、１フレーム単位で行われる。

以下に、ＲＧＢ信号Ｓ１が８ビットのデジタルデータである場合の８段階のヒストグラムの取得手順を説明する。
ヒストグラム取得部１０２は、輝度信号Ｙに関する８段階のヒストグラムを作成すための８個のレジスタHistY[0]〜HistY[7]を有する。これらのレジスタHistY[0]〜HistY[７]は、フレームの開始時に０にリセットされ、フレームの終了時にカウント値を保持するように構成されている。以下の表２に示す加算条件に従って、輝度信号Ｙの入力データに応じてレジスタHistY[0]〜HistY[７]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、輝度信号Ｙに関する８段階のヒストグラムを取得することができる。

ヒストグラム取得部１０２は、赤信号Ｒ用のレジスタHistR[0]〜HistR[７]、緑信号Ｇ用のレジスタHistG[0]〜HistG[７]及び青信号Ｂ用のレジスタHistB[0]〜HistB[７]を有する。これらレジスタHistR[0]〜HistR[7]、レジスタHistG[0]〜HistG[7]及びレジスタHistB[0]〜HistB[7]も、フレームの開始時に０にリセットされ、フレームの終了時にカウント値を保持するように構成されている。
赤信号Ｒの加算条件は、上記表２において、加算すべきレジスタをHistY[0]〜HistY[7]からHistR[0]〜HistR[7]に置き換えたものとなる。この加算条件に従って、赤信号Ｒの入力データに応じてレジスタHistR[0]〜HistR[7]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、赤信号Ｒに関する８段階のヒストグラムを取得することができる。
緑信号Ｇの加算条件は、上記表２において、加算すべきレジスタをHistY[0]〜HistY[7]からHistG[0]〜HistG[7]に置き換えたものとなる。この加算条件に従って、緑信号Ｇの入力データに応じてレジスタHistG[0]〜HistG[7]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、緑信号Ｇに関する８段階のヒストグラムを取得することができる。
青信号Ｂの加算条件は、上記表２において、加算すべきレジスタをHistY[0]〜HistY[7]からHistB[0]〜HistB[7]に置き換えたものとなる。この加算条件に従って、青信号Ｂの入力データに応じてレジスタHistB[0]〜HistB[7]のうちの対応するレジスタのカウント値が加算される。これにより、青信号Ｂに関する８段階のヒストグラムを取得することができる。

また、ヒストグラム取得部１０２は、輝度信号Ｙに関する４段のヒストグラムを作成するための４個のレジスタHistLY[0]〜HistLY[3]を有する。以下の式２８〜３１に従って、レジスタHistLY[0]〜HistLY[3]にカウント値が加算される。これにより、輝度信号Ｙについて、１６段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLY[0]=HistY[0]+ HistY[1] ・・・（式２８）
HistLY[1]=HistY[2]+ HistY[3] ・・・（式２９）
HistLY[2]=HistY[4]+ HistY[5] ・・・（式３０）
HistLY[3]=HistY[6]+ HistY[7] ・・・（式３１）
一例として、図１０に、輝度信号Ｙについて取得した８段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムを示す。図１０において、上段の分図（ａ）が８段階のヒストグラムを示し、下段の分図（ｂ）が４段階のヒストグラムを示す。

さらに、ヒストグラム取得部１０２は、赤信号Ｒに関する４段のヒストグラムを作成するための４個のHistLR[0]〜HistLR[3]を有する。以下の式３２〜３５に従って、HistLR[0]〜HistLR[3]にカウント値が加算される。これにより、赤信号Ｒについて、８段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLR[0]=HistR[0]+ HistR[1] ・・・（式３２）
HistLR[1]=HistR[2]+ HistR[3] ・・・（式３３）
HistLR[2]=HistR[4]+ HistR[5] ・・・（式３４）
HistLR[3]=HistR[6]+ HistR[7] ・・・（式３５）

さらに、ヒストグラム取得部１０２は、緑信号Ｇに関する４段のヒストグラムを作成するための４個のHistLG[0]〜HistLG[3]を有する。以下の式３６〜３９に従って、HistLG[0]〜HistLG[3]にカウント値が加算される。これにより、緑信号Ｇについて、８段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLG[0]=HistG[0]+ HistG[1] ・・・（式３６）
HistLG[1]=HistG[2]+ HistG[3] ・・・（式３７）
HistLG[2]=HistG[4]+ HistG[5] ・・・（式３８）
HistLG[3]=HistG[6]+ HistG[7] ・・・（式３９）

さらに、ヒストグラム取得部１０２は、青信号Ｂに関する４段のヒストグラムを作成するための４個のHistLB[0]〜HistLB[3]を有する。以下の式４０〜４３に従って、HistLB[0]〜HistLB[3]にカウント値が加算される。これにより、青信号Ｂについて、８段階のヒストグラムから４段階のヒストグラムを算出することができる。
HistLB[0]=HistB[0]+ HistB[1] ・・・（式４０）
HistLB[1]=HistB[2]+ HistB[3] ・・・（式４１）
HistLB[2]=HistB[4]+ HistB[5] ・・・（式４２）
HistLB[3]=HistB[6]+ HistB[7] ・・・（式４３）

ヒストグラム取得部１０２は、輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれについて取得した８段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムを解析部１０３に供給する。
解析部１０３は、輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ、緑信号Ｇ及び青信号Ｂそれぞれに関する４段階のヒストグラムの各段階について、度数（ヒストグラムカウント数）に基づく順位付けを行う。
図１０の分図（ｂ）に示した輝度信号Ｙに関する４段階のヒストグラムを例にとると、HistLY[0]〜HistLY[3]は以下のように順位付けされる。
HistLY[0]：１番
HistLY[1]：２番
HistLY[2]：３番
HistLY[3]：４番

解析部１０３は、前述の条件１〜４に基づいて光源４の調光制御を行うか否かを判断する。第１の実施形態と同様、条件１〜４を全て満たした場合に、解析部１０３は、調光制御を行うと判断する。条件１〜４のうちの１つでも条件を満たさなかった場合は、解析部１０３は、調光制御を行わないと判断する。
解析部１０３は、調光制御実行判断結果を示す調光判定フラグＳ１２を明るさ急変検出部１０５に供給するとともに、輝度信号Ｙに関する８段階のヒストグラムを含む解析信号Ｓ１１を調光レベル算出部１０４に供給する。
調光レベル算出部１０４は、解析部１０３から輝度信号Ｙに関する８段階のヒストグラムを受信すると、その８段階のヒストグラムを用いて調光率を算出する。

調光率を算出するにあたり、調光レベル算出部１０４は、まず、８段階のヒストグラムのHistY[0]及びHistY[1]を用いて調光度合を算出する。調光レベル算出部１０４は、レジスタHist[0]及びHist[1]を有する。これらレジスタHist[0]及びHist[1]には、HistY[0]及びHistY[1]それぞれの最適化した値が格納される。例えば、表示素子５がＶＧＡ（Video Graphics Array）の解像度を有する画面を備え、ＲＧＢ信号Ｓ１として、６４０×４８０の画像データが入力された場合は、調光レベル算出部１０４は、以下の式４４〜式４５に従って最適化の演算を行う。
Hist[0]＝HistY[0]÷（640×480） ・・・（式４４）
Hist[1]＝HistY[1]÷（640×480） ・・・（式４５）

最適化の演算の後、調光レベル算出部１０４は、Hist[0]及びHist[2]を用いて以下の式４６により調光度合を算出する。

次に、調光レベル算出部１０４は、前述の式２３により、算出した調光度合に基づいて調光率を算出する。そして、調光レベル算出部１０４は、算出した調光率を示す調光信号Ｓ１３を調光反映時間調整部１０６に供給する。
明るさ急変検出部１０５および調光反映時間調整部１０６の動作は、第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
本実施形態の画像処理装置も、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の変形が可能である。

本発明は、第１又は第２の実施形態で説明した構成及び動作に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成及び動作を適宜に変更することができる。
例えば、ヒストグラムの段階数は１６、８、４に限定されない。１６段階や８段階のヒストグラムに代えて、１６や８以外の段階数の細かなヒストグラムを用い、４段階のヒストグラムに代えて、４以外の段階数の粗いヒストグラムを用いてもよい。ただし、段階数を変更した場合は、ヒストグラムを作成するためのレジスタの構成、表１、２の加算条件、調光度合の算出式などを、段階数に応じて適宜に変更する。
例えば、輝度信号Ｙに関する細かなヒストグラムの明るさの段階をHistY[0]〜HistY[m]とし（ｍは１以上の自然数）、HistY[0]〜HistY[m]それぞれの度数を表示素子５の画素数で割った値をHist[0]〜Hist[m]とする。この場合、調光度合を、以下の式４７により求めてもよい（ｎ＜ｍ）。

細かなヒストグラムの明るさの低い側から所定数毎に明るさの段階を纏めて粗いヒストグラムを作成してもよい。細かなヒストグラムの段階数が粗いヒストグラムの段階数で割り切れない場合は、細かなヒストグラムにおける、明るさの低い側の纏める段階の数を他の部分の纏める段階の数よりも多くしてもよい。これにより、調光度合の算出精度を向上することができる。
一例として、図１１に、輝度信号Ｙについて取得した１０段階のヒストグラム及び４段階のヒストグラムを示す。図１１において、上段の分図（ａ）が１０段階のヒストグラムを示し、下段の分図（ｂ）が４段階のヒストグラムを示す。１０段階のヒストグラムはHistY[0]〜HistY[9]からなり、４段階のヒストグラムはHistLY[0]〜HistLY[3]からなる。HistLY[0]は、３個のHistY[0]〜HistY[2]の加算値である。HistLY[1]は、２個のHistY[3]及びHistY[4]の加算値である。HistLY[2]は、２個のHistY[5]及びHistY[6]の加算値である。HistLY[3]は、３個のHistY[7]〜HistY[9]の加算値である。

なお、本発明は、液晶ディスプレイ等に代表される画像表示装置やプロジェクタに適用することができる。本発明をプロジェクタに適用した場合は、表示素子５として、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）や液晶表示素子などを用いる。表示素子５上に形成された画像が投射レンズによりスクリーン上に投射される。光源４として、水銀灯やＬＥＤ等の固体光源の他、蛍光体を用いたものを適用することができる。

また、本発明は、以下の付記１〜７のような形態をとり得るが、これら形態に限定されない。
［付記１］
光源と、入力映像信号に基づいて前記光源からの光を空間的に変調して画像を形成する表示部と、を備え、前記光源の輝度を段階的に調整する調光制御が行われる画像表示装置であって、
前記入力映像信号に基づいて、前記調光制御を行うか否かを判定するとともに前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、前記調光制御を行なわいと判定したフレームの直前のフレームの調光率が閾値より低い場合は、前記光源を前記最大輝度出力に設定する光源調光部を有する画像表示装置。
［付記２］
前記光源調光部は、
フレーム毎に、画像データにより示される画像の輝度分布を取得し、該輝度分布に基づいて、前記調光制御を行うか否かを判定して該判定結果を示す判定フラグを出力し、また、前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、該調光率を示す調光信号を出力する調光率算出部と、
前記調光信号により示される調光率が閾値より低いか否かを判定し、該判定結果と前記判定フラグとに基づいて、前記調光率が閾値より低いと判定されたフレームの直後に前記調光制御を行わないと判定されたフレームが続く状態を検出し、該状態の検出の有無を示す明るさ急変信号を出力する明るさ急変検出部と、
前記調光信号に基づいて前記光源の輝度を段階的に調整し、前記明るさ急変検出部から前記状態を検出したことを示す前記明るさ急変信号を受信すると、前記光源を前記最大輝度出力に設定する輝度設定部と、を有する、付記１に記載の画像表示装置。
［付記３］
前記輝度設定部は、前記光源の輝度設定値を保持し、フレーム毎に、前記変調信号により示される調光率と前記輝度設定値を比較し、該調光率が前記輝度設定値より大きい場合は、前記輝度設定値を所定値だけ増大し、該調光率が前記輝度設定値より小さい場合は、前記輝度設定値を所定値だけ減少し、前記明るさ急変検出部から前記状態を検出したことを示す前記明るさ急変信号を受信すると、前記輝度設定値を前記最大輝度出力の値に設定する、付記２に記載の画像表示装置。
［付記４］
前記明るさ急変検出部は、
前記判定フラグをｎ（≧２）フレーム分だけ時系列で保持する、直列に接続されたｎ個の第１のＤフリップフロップと、
前記複数の第１のＤフリップフロップの出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て０である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力するノアゲートと、
前記調光信号を（ｎ＋ｍ（≧２））フレーム分だけ時系列で保持する、直列に接続された（ｎ＋ｍ）個の第２のＤフリップフロップと、
前記（ｎ＋ｍ）個の第２のＤフリップフロップのうちの出力段側のｍ個の第２のＤフリップフロップのそれぞれに対して設けられ、対応する第２のＤフリップフロップの出力を一方の入力とし、閾値を他方の入力とし、該一方の入力が該閾値より小さい場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力するｍ個の比較器と、
前記ｍ個の比較器の出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て１である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力する第１のアンドゲートと、
前記ノアゲートおよび第１のアンドゲートの出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て１である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力する第２のアンドゲートと、を有する、付記２または３に記載の画像表示装置。
［付記５］
前記調光率算出部は、
前記入力映像信号に基づいてフレーム毎に前記画像データを明るさの段階別の度数で示した第１のヒストグラムと、前記第１のヒストグラムの明るさの段階数と異なる明るさの段階数を有する第２のヒストグラムを取得するヒストグラム取得部と、
前記第２のヒストグラムに基づいて前記調光制御を行うか否かを判定し、該判定結果を前記判定フラグとして出力する解析部と、
前記第１のヒストグラムに基づいて前記調光率を求め、該調光率を示す信号を前記調光信号として出力する調光レベル算出部と、を有する、付記２から４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
［付記６］
前記第２のヒストグラムの明るさの段階数は、前記第１のヒストグラムの明るさの段階数よりも少ない、付記５に記載の画像表示装置。
［付記７］
光源と、入力映像信号に基づいて前記光源からの光を空間的に変調して画像を形成する表示部と、を備え、前記光源の輝度を段階的に調整する調光制御が行われる画像表示装置の光源調光方法であって、
前記入力映像信号に基づいて、前記調光制御を行うか否かを判定するとともに前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、
前記調光制御を行なわいと判定したフレームの直前のフレームの調光率が閾値より低い場合は、前記光源を前記最大輝度出力に設定する、光源調光方法。

上記の付記１〜６の画像表示装置において、光源は、図３に示した光源駆動部２及び光源４により構成してもよい。表示部は、図３に示した表示素子駆動３及び表示素子５により構成してもよい。光源調光部は、図３に示した光源調光部１により構成してもよい。調光率算出部、明るさ急変検出部、輝度設定部はそれぞれ、図４に示した調光率算出部１０１、明るさ急変検出部１０５、調光反映時間調整部１０６により構成してもよい。ヒストグラム取得部、解析部、調光レベル算出部はそれぞれ、図４に示したヒストグラム取得部１０２、解析部１０３、調光レベル算出部１０４により構成してもよい。

１ 光源調光部
２ 光源駆動部
３ 表示素子駆動部
４ 光源
５ 表示素子
１０２ ヒストグラム取得部
１０３ 解析部
１０４ 調光レベル算出部
１０５ 明るさ急変検出部
１０６ 調光反映時間調整部

Claims (7)

1. 光源と、入力映像信号に基づいて前記光源からの光を空間的に変調して画像を形成する表示部と、を備え、前記光源の輝度を段階的に調整する調光制御が行われる画像表示装置であって、
   前記入力映像信号に基づいて、フレーム毎に、画像データにより示される画像の輝度分布を輝度信号、赤信号、緑信号及び青信号ごとに各々複数の輝度段階でもって取得し、
   前記輝度信号の最も暗い輝度段階における度数が一番多い場合、
   前記赤信号の最も明るい輝度段階における度数が一番でない場合、
   前記緑信号の最も明るい輝度段階における度数が一番でない場合、
   前記青信号の最も明るい輝度段階における度数が一番でない場合、
   を全て満足するときは前記調光制御を行い、それ以外は前記調光制御を行わないと判定し、
   さらに、前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、前記調光制御を行わないと判定したフレームの直前のフレームについて、前記調光率が閾値より低いか否かを判定し、前記調光率が閾値より低い場合は、前記光源を前記最大輝度出力に設定する光源調光部を有する画像表示装置。
   
2. 前記光源調光部は、
   フレーム毎に、前記調光制御を行うか否かを判定して該判定結果を示す判定フラグを出力し、また、前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、該調光率を示す調光信号を出力する調光率算出部と、
   前記調光信号により示される調光率が閾値より低いか否かを判定し、該判定結果と前記判定フラグとに基づいて、前記調光率が閾値より低いと判定されたフレームの直後に前記調光制御を行わないと判定されたフレームが続く状態を検出し、該状態の検出の有無を示す明るさ急変信号を出力する明るさ急変検出部と、
   前記調光信号に基づいて前記光源の輝度を段階的に調整し、前記明るさ急変検出部から前記状態を検出したことを示す前記明るさ急変信号を受信すると、前記光源を前記最大輝度出力に設定する輝度設定部と、を有する、請求項１に記載の画像表示装置。
   
3. 前記輝度設定部は、前記光源の輝度設定値を保持し、フレーム毎に、前記変調信号により示される調光率と前記輝度設定値を比較し、該調光率が前記輝度設定値より大きい場合は、前記輝度設定値を所定値だけ増大し、該調光率が前記輝度設定値より小さい場合は、前記輝度設定値を所定値だけ減少し、前記明るさ急変検出部から前記状態を検出したことを示す前記明るさ急変信号を受信すると、前記輝度設定値を前記最大輝度出力の値に設定する、請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記明るさ急変検出部は、
   前記判定フラグをｎ（≧２）フレーム分だけ時系列で保持する、直列に接続されたｎ個の第１のＤフリップフロップと、
   前記複数の第１のＤフリップフロップの出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て０である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力するノアゲートと、
   前記調光信号を（ｎ＋ｍ（≧２））フレーム分だけ時系列で保持する、直列に接続された（ｎ＋ｍ）個の第２のＤフリップフロップと、
   前記（ｎ＋ｍ）個の第２のＤフリップフロップのうちの出力段側のｍ個の第２のＤフリップフロップのそれぞれに対して設けられ、対応する第２のＤフリップフロップの出力を一方の入力とし、閾値を他方の入力とし、該一方の入力が該閾値より小さい場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力するｍ個の比較器と、
   前記ｍ個の比較器の出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て１である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力する第１のアンドゲートと、
   前記ノアゲートおよび第１のアンドゲートの出力をそれぞれ入力とし、各入力が全て１である場合にのみ１を出力し、それ以外の場合は０を出力する第２のアンドゲートと、を有する、請求項２または３に記載の画像表示装置。
5. 前記調光率算出部は、
   前記入力映像信号に基づいてフレーム毎に前記画像データを明るさの段階別の度数で示した第１のヒストグラムと、前記第１のヒストグラムの明るさの段階数と異なる明るさの段階数を有する第２のヒストグラムを取得するヒストグラム取得部と、
   前記第２のヒストグラムに基づいて前記調光制御を行うか否かを判定し、該判定結果を前記判定フラグとして出力する解析部と、
   前記第１のヒストグラムに基づいて前記調光率を求め、該調光率を示す信号を前記調光信号として出力する調光レベル算出部と、を有する、請求項２から４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記第２のヒストグラムの明るさの段階数は、前記第１のヒストグラムの明るさの段階数よりも少ない、請求項５に記載の画像表示装置。
7. 光源と、入力映像信号に基づいて前記光源からの光を空間的に変調して画像を形成する表示部と、を備え、前記光源の輝度を段階的に調整する調光制御が行われる画像表示装置の光源調光方法であって、
   前記入力映像信号に基づいて、フレーム毎に、画像データにより示される画像の輝度分布を輝度信号、赤信号、緑信号及び青信号ごとに各々複数の輝度段階でもって取得し、
   前記輝度信号の最も暗い輝度段階における度数が一番多い場合、
   前記赤信号の最も明るい輝度段階における度数が一番でない場合、
   前記緑信号の最も明るい輝度段階における度数が一番でない場合、
   前記青信号の最も明るい輝度段階における度数が一番でない場合、
   を全て満足するときは前記調光制御を行い、それ以外は前記調光制御を行わないと判定し、
   さらに、前記光源の最大輝度出力に対する割合である調光率を求め、
   前記調光制御を行わないと判定したフレームの直前のフレームについて、前記調光率が閾値より低いか否かを判定し、前記調光率が閾値より低い場合は、前記光源を前記最大輝度出力に設定する、光源調光方法。

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