專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖象顯示裝置及圖象顯示方法，特別是涉及對透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件由光源照射光線以顯示圖象的圖象顯示裝置及圖象顯示方法。
背景技術：
近年來，隨著磁帶錄像機及視盤播放機等圖象設備及圖象軟件的充實，對于能夠欣賞具有震撼力的圖象的圖象顯示裝置的希望越來越強烈。
以往，作為利用透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件對光源射出的光進行空間調(diào)制以顯示圖象的圖象顯示裝置，有所謂直視型液晶顯示裝置及投影型顯示裝置。直視型液晶顯示裝置，采用液晶面板作為顯示元件，直接用眼睛看液晶面板上顯示的圖象。而另一種投影顯示裝置，是用強光源將液晶面板或其他顯示元件上顯示的圖象投影到屏幕上來觀看圖象。
若將采用具有這樣的光調(diào)制作用的顯示元件的圖象顯示裝置與采用CRT等自發(fā)光型顯示元件的圖象顯示裝置進行比較，則直視型液晶顯示裝置存在例如明亮場景的亮度感不足及黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題。因此，正嘗試解決這些問題。
在直視型液晶顯示裝置中，為了改善顯示圖象的質(zhì)量，作為一般采用的方法，是對輸入的圖象信號進行對比度調(diào)整(信號放大增益的調(diào)整)或黑色電平調(diào)整等這樣的電信號調(diào)整方法。另外，也有的裝置除了這些電氣調(diào)整外，再使光源的輝度電平分為幾級，能夠可變。但是，該光源輝度電平的調(diào)整是使用著通過手動進行，然后光源輝度處于固定狀態(tài)。
另外，在投影型顯示裝置中，同樣具有光源輝度調(diào)整功能的顯示裝置也已經(jīng)實用化，但這種情況與直視型顯示裝置不同，它的主要目的與其說是改善顯示圖象質(zhì)量，還不如說是為了降低裝置的功耗，對于屏幕大小及環(huán)境照明條件設定便于觀看的圖象亮度用的亮度調(diào)整、以及延長光源的壽命。而且，該光源輝度電平的調(diào)整與直視型液晶顯示裝置相同，是使用者通過手動進行，然后光源輝度處于固定狀態(tài)。
如前所述，已有的直視型液晶顯示裝置及投影型顯示裝置，它們與CRT等自發(fā)光型顯示裝置相比，明亮場景的亮度感不足，黑暗場景的黑影浮現(xiàn)，這樣的顯示圖象質(zhì)量都很有必要改善。但是，如上所述已有的直視型液晶顯示裝置及投影型顯示裝置采用的光源輝度控制方法是靜態(tài)的固定控制，不能夠?qū)谳斎氲膱D象信號的動態(tài)變化。因此存在不能夠改善輸入圖象信號的各場景中的顯示圖象質(zhì)量這樣的問題。
因此，作為提高顯示圖象質(zhì)量的一種方法，提出了根據(jù)圖象場景使光源發(fā)光輝度動態(tài)變化的方法。例如在日本專利特開平5-127608號公報及特開平6-160811號公報等揭示了這種方法。
在特開平5-127608號公報中提出的方法是，根據(jù)輸入圖象信號的最大值、最小值及其平均值，檢測輸入圖象信號的特征，在最大值與最小值的電平差較大時，降低對比度控制，減小信號放大增益，而在最大值與最小值的電平差較小時，反之增加對比度控制，增大信號放大增益，同時在最大值與最小值的平均值比預先設定的規(guī)定值高時，降低光源的輝度，使顯示裝置的輝度接近一定值。
另外，在特開平6-160811號公報中提出的方法是，檢測輸入圖象信號的最大值，在最大值較高時，增加光源的輝度，在最大值較低時，降低光源的輝度，又使最大值較低時的輝度信號振幅小于最大值較高時的輝度信號振幅，通過這樣提高最大值較高時與較低時的相對的對比度比值。
在特開平5-127608號公報中提出的技術，如上所述，是根據(jù)輸入場景動態(tài)控制光源輝度的技術，但是存在的問題是，以使顯示輝度保持一定為目的，對于電影軟件那樣的黑暗場景不能夠改善黑影浮現(xiàn)的情況。另外，由于根據(jù)輸入圖象信號的最大值與最小值的平均值進行光源輝度控制，因此存在對于局部性的最大值高或最小值低的輸入場景，不能夠捕捉到輸入場景的特征，對光源輝度進行不適當?shù)恼{(diào)整的問題。還有，由于是不連續(xù)地進行光源輝度的調(diào)整，因此存在著在光源輝度變化時刻，畫面輝度有很大變化，使收視者產(chǎn)生不舒適感的問題。
另外，在特開平6-160811號公報中提出的技術，如上所述，也是根據(jù)輸入圖象信號動態(tài)控制光源輝度的技術，但是由于是根據(jù)輸入圖象信號的最大值控制光源輝度，因此存在的問題是，盡管平均輝度電平(下面稱為APL)較低，但局部最大值較高這樣的輸入場景的情況下，光源輝度增高，反而在圖象的黑暗部分產(chǎn)生黑影浮現(xiàn)。還有，投影型顯示裝置用的氙燈或高壓汞燈這樣的放電式光源由于驅(qū)動條件反復急劇變化，將產(chǎn)生這樣的問題，即引起點燈起動性能不穩(wěn)定及正常點燈時的閃爍等正常點燈性能惡化及壽命特性惡化，燈的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，在由透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件及對該顯示元件照射光線的光源構(gòu)成的圖象顯示裝置中，改善顯示圖象品質(zhì)的問題(對比度感的不足及黑影浮現(xiàn)(floating blackness))。另外，本發(fā)明的另一目的在于，在動態(tài)控制照射顯示元件的光量時，改善調(diào)整光量用的光源、光圈或調(diào)光元件的可靠性。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種圖象顯示裝置及方法，它根據(jù)輸入圖象信號改變光源的輝度，以此實現(xiàn)有對比度感的圖象顯示，另一方面，能夠防止因光源輝度急劇變化而引起的顯示的不舒適感，又能夠提高光源的壽命。
本發(fā)明為了達到上述目的，具有如下所述的特征。
本發(fā)明的第一方面提供一種圖象顯示裝置，通過在透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件上照射來自光源的光線以顯示圖象，包括將輸入圖象信號的輝度電平分割為多個輝度電平區(qū)、并檢測每個輝度電平區(qū)的直方圖分布的直方圖生成裝置；以及對所述光源的光量進行控制的光量控制裝置，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，所述光量控制裝置控制所述光源的光量，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
本發(fā)明的第二方面提供一種圖象顯示裝置，通過在透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件上照射來自光源的光線以顯示圖象，包括將輸入圖象信號的輝度電平分割為多個輝度電平區(qū)、并檢測每個輝度電平區(qū)的直方圖分布的直方圖生成裝置；以及設置在所述光源與所述顯示元件之間用于控制照射在所述顯示元件上的光量的光圈，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述光圈，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
本發(fā)明的第三方面提供一種圖象顯示裝置，通過在透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件上照射來自光源的光線以顯示圖象，包括將輸入圖象信號的輝度電平分割為多個輝度電平區(qū)、并檢測每個輝度電平區(qū)的直方圖分布的直方圖生成裝置；以及設置在所述光源與所述顯示元件之間用于調(diào)節(jié)照射在所述顯示元件上的光量的調(diào)光元件，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述調(diào)光元件，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
本發(fā)明的第四方面是如上述第一方面所述的圖象顯示裝置，其中，還包括設置在所述光源與所述顯示元件之間用于控制照射在所述顯示元件上的光量的光圈，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述光源和光圈，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
本發(fā)明的第五方面是如上述第一方面所述的圖象顯示裝置，其中，還包括設置在所述光源與所述顯示元件之間用于控制照射在所述顯示元件上的光量的調(diào)光元件，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述光源和調(diào)光元件，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
本發(fā)明的第六方面是如上述第一至第五方面中任一方面所述的圖象顯示裝置，其中，所述多個輝度電平區(qū)中的所述至少一個輝度電平區(qū)是最接近黑色電平的區(qū)。


圖1所示為本發(fā)明第1實施形態(tài)的圖象顯示裝置的構(gòu)成的方框圖。
圖2所示為光源輝度控制的一種方法。
圖3所示為第1實施形態(tài)的光源輝度控制的方法。
圖4所示為第1實施形態(tài)的信號處理的具體例子。
圖5所示為第1實施形態(tài)的信號處理動作的情況。
圖6所示為第1實施形態(tài)的信號處理的變形例。
圖7所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈控制時的圖象顯示裝置構(gòu)成例的方框圖。
圖8所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈控制時的光圈控制方法。
圖9所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈控制時的信號處理具體例子。
圖10所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖11所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件控制時的圖象顯示裝置的其他構(gòu)成方框圖。
圖12所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件控制時的調(diào)光元件控制方法。
圖13所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件控制時的信號處理具體例子。
圖14所示為本發(fā)明第2實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖15所示為第2實施形態(tài)的信號處理的具體例子。
圖16所示為將第2實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈控制時的信號處理具體例子。
圖17所示為將第2實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件控制時的信號處理具體例子。
圖18所示為本發(fā)明第3實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖19所示為第3實施形態(tài)的信號處理具體例子。
圖20所示為第3實施形態(tài)的信號處理變形例。
圖21所示為本發(fā)明第4實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖22為關于直方圖生成單元15的工作情況的說明圖。
圖23所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖24所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖25所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光源及光圈控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖26所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光源及調(diào)光元件控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖27所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光源、光圈及調(diào)光元件控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖28所示為本發(fā)明第5實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖29所示為APL檢測單元2輸出的APL信號及光源6的發(fā)光輝度隨時間變化的一個例子。
圖30所示為信號變化控制單元32的構(gòu)成方框圖。
圖31所示為本發(fā)明第6實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖32所示為APL檢測單元2輸出的APL信號及光源6的發(fā)光輝度隨時間變化的一個例子。
圖33所示為信號變化控制單元33的構(gòu)成方框圖。
圖34所示為本發(fā)明第7實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖35所示為APL檢測單元2輸出的APL信號及光源6的發(fā)光輝度隨時間變化的一個例子。
圖36所示為光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35的構(gòu)成方框圖。
圖37為說明本發(fā)明第7實施形態(tài)有關的效果用的比較例的說明圖。
圖38所示為本發(fā)明第8實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。
圖39所示為APL檢測單元2輸出的APL信號、來自系統(tǒng)控制單元44的靜噪信號及光源6的發(fā)光輝度隨時間變化的一個例子。
圖40所示為信號變化控制單元37的構(gòu)成方框圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的各種實施形態(tài)。
第1實施形態(tài)圖1所示為本發(fā)明第1實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成。圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、光源控制數(shù)據(jù)生成單元3、LPF4、光源驅(qū)動電路5、光源6、光學系統(tǒng)7、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。在圖象顯示裝置是投影裝置時，設置光學系統(tǒng)7，而在直視型的情況下則不設置。下面說明第1實施形態(tài)的工作情況。
圖象信號1提供給圖象顯示裝置。圖象信號1輸入至圖象信號處理電路9及APL檢測單元2。輸入至圖象信號處理電路9的圖象信號1進行對比度控制及亮度控制等對顯示裝置所必須的信號處理后，通過顯示元件驅(qū)動單元10作為適合于顯示元件8的光調(diào)制作用的驅(qū)動信號輸入至顯示元件8。關于圖象信號處理電路9及顯示元件驅(qū)動單元10中的信號處理，由于是眾所周知的，因此省略其詳細說明。
APL檢測單元2根據(jù)輸入圖象信號1的輝度信號分量，在每個單位場期間檢測APL，將檢測結(jié)果輸出給光源控制數(shù)據(jù)生成單元3。光源控制數(shù)據(jù)生成單元3生成與APL檢測結(jié)果相對應的光源控制數(shù)據(jù)。生成的光源控制數(shù)據(jù)經(jīng)LPF4輸入至光源驅(qū)動電路5。光源驅(qū)動電路5根據(jù)與光源控制數(shù)據(jù)相應的驅(qū)動條件驅(qū)動光源6。由光源6發(fā)出的光利用光學系統(tǒng)7聚焦，作為與顯示元件8的顯示范圍相對應的照明光照射顯示元件8。微型計算機11及定時器12為了進行APL檢測時及光源控制數(shù)據(jù)生成時的時間軸控制，對APL檢測單元2及光源數(shù)據(jù)生成單元3進行控制。
下面參照圖2～圖4，說明光源控制數(shù)據(jù)生成單元3的具體處理內(nèi)容及LPF4的作用。
若以投影裝置使用的放電燈為例，則如圖2所示，光源驅(qū)動功率的電平在L1(min)～L2(max)的范圍是光源穩(wěn)定點燈的區(qū)域。在光源驅(qū)動功率的電平小于L1(min)時，不能使光源穩(wěn)定點燈。因而，在改變光源驅(qū)動功率時，必須在穩(wěn)定點燈區(qū)域(L1(min)～L2(max))的功率范圍內(nèi)驅(qū)動光源。因此，本實施形態(tài)中的與輸入圖象信號1的APL相對應的動態(tài)光源控制也使用穩(wěn)定點燈區(qū)域進行。
圖2中，作為參考用虛線表示對于輸入圖象信號1的APL的變化范圍(0％～100％)，使光源功率從L1(min)至L2(max)直線變化時的輸入圖象信號1的APL與光源控制電平的關系。這種情況下，僅僅在輸入圖象信號1的APL為0％時，光源控制電平處于穩(wěn)定點燈區(qū)域的最小值L1(min)。因此，APL例如為圖中所示的B1時，盡管是黑暗場景，但光源控制電平并沒有多大下降，不能防止黑影浮現(xiàn)。另外，僅僅在輸入圖象信號1的APL為100％時，光源控制電平為穩(wěn)定點燈區(qū)域的最大值L2(max)＝100％。因此，APL例如為圖中所示的B2時，盡管是明亮場景，但光源控制電平也不是最大，有損白色峰值的亮度感。
另外，特別是采用電影軟件時，由于電影相對地在整個畫面上出現(xiàn)黑暗場景較多，因此黑影浮現(xiàn)的影響也大，由于該黑影浮現(xiàn)的產(chǎn)生，將大大有損圖象的顯示質(zhì)量。因而，最好在黑暗場景最大限度地防止黑影浮現(xiàn)。
另外，在人們收視電影軟件時，若與黑暗場景的暗適應存儲對比，在明亮場景的亮度電平大，則感覺對比度高。反之，若與明亮場景的明適應存儲對比，在黑暗場景的黑暗電平低，則感覺對比高。提高對比度感對于提高圖象的顯示質(zhì)量是很重要的。因此產(chǎn)生黑影浮現(xiàn)，或者在明亮場景白色峰值的亮度感受到損害會導致對比度下降，所以是不希望發(fā)生的。
在本實施形態(tài)中，鑒于上述情況，為了更提高圖象的顯示質(zhì)量，進行圖3所示的光源功率控制。圖3所示的A1及A2為預先設定的APL的閾值。A1及A2的閾值電平是分別用于區(qū)分黑暗場景及明亮場景用的閾值，可根據(jù)電影軟件的評價得到。在采用電影軟件以外的明亮場景多的軟件等情況下，也可以根據(jù)圖象源改變這些閾值的設定。
在圖3中，作為光源控制的第1模式(固定區(qū)域Low)，是在輸入圖象信號1的APL小于閾值A1時，使光源控制電平為L1(min)，保持一定。作為第2模式(相應可變區(qū)域)，是在輸入圖象信號1的APL為閾值A1～閾值A2時，相應于APL的變化在L1(min)～L2(max)的范圍內(nèi)改變光源控制電平。作為第3模式(固定區(qū)域High)，輸入圖象信號1的APL大于閾值A2時，使光源控制電平為L2(max)，保持一定。
另外，在圖3中，設相應可變區(qū)域的APL與光源控制電平的關系為線性關系，但不限于此，例如光源控制電平與光源驅(qū)動功率的關系或者光源驅(qū)動功率與光源發(fā)光強度的關系為非線性時，在該相應可變區(qū)域中也采用對非線性特性進行逆校正那樣的函數(shù)即可。還有，不限于該非線性特性的逆校正，也可以作為任意的非線性特性的函數(shù)。
下面參考圖4具體說明輸入圖象信號1的APL的動態(tài)變化與光源控制電平的動態(tài)控制的關系。在圖4中，上圖表示輸入至光源控制數(shù)據(jù)生成單元3的輸入APL的動態(tài)變化的一個具體例子，下圖表示與上圖所示的輸入APL的動態(tài)變化對應的光源控制電平的動態(tài)控制。特別是在下圖中，實線表示來自光源控制數(shù)據(jù)生成單元3的輸出信號，虛線表示來自LPF4的輸出信號。Tn為檢測APL的單位場時間。如圖4所示，在本實施形態(tài)中，根據(jù)前述圖3所示的控制方法進行控制，使得對于APL的動態(tài)變化，在APL處于相應可變區(qū)域(A1～A2)時，光源控制也動態(tài)跟蹤，但在APL處于固定區(qū)域Low及固定區(qū)域High時，分別使光源控制電平為L1(min)及L2(max)，保持一定。
下面說明LPF4的作用。如上所述，圖4的下圖的實線的動態(tài)變化表示來自光源控制數(shù)據(jù)生成單元3的輸出信號，即對LPF4的輸入信號，根據(jù)LPF4的預先設定的時間常數(shù)，LPF4的輸出信號如圖4的下圖的虛那樣變化，通過光源驅(qū)動電路5驅(qū)動光源6。在放電燈的情況下，驅(qū)動功率的急劇的變化將影響放電電弧的狀態(tài)，引起燈電極的劣化，有損燈的可靠性。因此，在本實施形態(tài)中，采用LPF4，使其具有時間常數(shù)，改變驅(qū)動功率，使得在改變驅(qū)動功率的過渡狀態(tài)下不引起燈可靠性的降低。對于LPF4，其具體電路由于是眾所周知的，因此加以省略，可以是模擬LPF，也可以是數(shù)字LPF。在采用數(shù)字LPF作為LPF4時，只要在光源驅(qū)動電路5的處理中轉(zhuǎn)換為模擬信號即可。另外，也可以采用對來自光源控制數(shù)據(jù)生成單元3的輸出信號提供延遲作用的其他手段來代替LPF4。
若將圖4說明的動態(tài)控制以與圖3同樣的形式表示，則如圖5所示，在APL處于相應可變區(qū)域(A1～A2)時，光源控制電平如圖中所示的箭頭那樣，相應于輸入圖象信號1的APL變化，在穩(wěn)定點燈區(qū)域動態(tài)轉(zhuǎn)移。
如上所述，采用第1實施形態(tài)，通過動態(tài)驅(qū)動光源，能夠根據(jù)圖象場景動態(tài)調(diào)整輝度，能夠改善明亮場景的亮度感不足及黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題，能夠提高對比度感。另外，在黑暗場景、即輸入圖象信號的APL小于規(guī)定閾值時，由于使光源控制電平為穩(wěn)定點燈區(qū)域的最小值，因此能夠更進一步改善黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題，另外在明亮場景、即輸入圖象信號的APL大于規(guī)定閾值時，由于使光源控制電平為穩(wěn)定點燈區(qū)域的最大值，因此能夠更進一步改善明亮場景的亮度感不足的問題，結(jié)果能夠能進一步提高對比度感。
另外，在本實施形態(tài)中是這樣進行控制，也就是使得在APL處于固定區(qū)域Low及固定區(qū)域High時，分別使光源控制電平為L1(min)及L2(max)，保持一定，但也不一定必須使光源驅(qū)動電平以最小電平或最大電平保持一定，即使是在他們的相近電平，當然也能夠得到更進一步改善上述黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題及明亮場景的亮度感不足問題。但是，如本實施形態(tài)那樣以最小電平或最大電平固定驅(qū)動，則能夠最大限度得到這些效果，同時由于在黑暗場景及明亮場景中光源驅(qū)動電平不變化，因此還能夠改善光源可靠性下降的問題，所以是比較理想的。
另外，在本實施形態(tài)中，如圖4所示，是根據(jù)每個單位場時間Tn的APL來控制光源控制電平的，但是也可以計算多個單位場時間Tn的APL的平均值，并根據(jù)該平均值來控制光源控制電平，以代替上述方法。例如，將圖4的上圖的Tn(單位場時間)作為T2K＝(Tn-K+Tn-K+1+…+Tn+…+Tn+K-1+Tn+K)/(2K+1)，置換為多個單位場的APL的檢測結(jié)果的平均值。這樣一來，圖5所示的箭頭的動態(tài)變化周期及變化量減小。即APL的相應可變區(qū)域中的光源控制電平的變化周期變大，變化量變小。因而，能夠更改善燈可靠性下降的情況。下面參照圖6更具體說明該效果。圖6所示為K＝1的情況，上圖的粗虛線表示每3個單位場的APL的檢測結(jié)果的平均值。根據(jù)該平均值如圖6的下圖所示來控制光源控制電平。因此，通過根據(jù)多個單位場時間的APL的平均值來控制光源，與圖4所示的情況相比，能夠減少光源控制電平的變動，更改善光源可靠性下降的情況。
另外，圖示雖然省略，但作為能夠提供與根據(jù)上述多個單位場時間的APL平均值的控制類似效果的構(gòu)成，也可以在APL檢測單元2的輸出側(cè)插入LPF。但是，在根據(jù)APL平均值進行控制的情況下，由于能夠正確地以整數(shù)規(guī)定對象場數(shù)為K的數(shù)值，另外，還可以利用程序設定等根據(jù)情況適當改變該K的數(shù)值，因此例如在圖5所示的相應可變區(qū)域中，在增加及減少光源輝度的情況下，還可以采用改變其變化速度這樣的控制方法。
另外，作為第1實施形態(tài)是說明了動態(tài)控制光源的情況，但對于能夠控制最終照射顯示元件的光量的其他情況，也同樣能夠采用本發(fā)明。下面說明將本實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈控制及調(diào)光元件控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成及工作情況。
圖7所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。在圖7中，圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、光圈控制數(shù)據(jù)生成單元19、光圈驅(qū)動電路20、光源驅(qū)動電路5、光源6、光學系統(tǒng)17、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。光學系統(tǒng)17包含光圈18。另外，在圖7中對于與圖1相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略其說明。下面說明該圖象顯示裝置的工作情況。
光圈控制數(shù)據(jù)生成單元19生成與APL檢測結(jié)果相應的光圈控制數(shù)據(jù)。生成的光圈控制數(shù)據(jù)輸入至光圈驅(qū)動電路20。光圈驅(qū)動電路20根據(jù)與光圈控制數(shù)據(jù)相應的驅(qū)動條件，動態(tài)地驅(qū)動光圈18，改變光圈18的遮光量。由光源6發(fā)出的光由光學系統(tǒng)17聚焦，作為與顯示元件8的顯示范圍相對應的照明光照射于顯示元件8。這時，照射顯示元件8上照射的光量與根據(jù)光圈18的遮光量進行調(diào)節(jié)。
下面參照圖8及圖9，說明光圈控制數(shù)據(jù)生成單元19的具體處理內(nèi)容。
圖8所示的A1a及A2a為預先設定的APL的閾值。A1a及A2a的閾值電平是分別區(qū)分黑暗場景及明亮場景用的閾值，可根據(jù)電影軟件的評價得到。在采用電影軟件以外的明亮場景多的軟件等情況下，也可以根據(jù)圖象源改變這些閾值的設定。
在圖8中，作為光量控制的第1模式(固定區(qū)域Low)，是在輸入圖象信號1的APL小于閾值A1a時，使光量控制電平為L1a(min)，保持一定。作為第2模式(相應可變區(qū)域)，是在輸入圖象信號1的APL為閾值A1a～閾值A2a時，隨著APL變化在L1a(min)～L2a(max)的范圍內(nèi)改變光量控制電平。作為第3模式(固定區(qū)域High)，是輸入圖象信號1的APL大于閾值A2a時，使光源控制電平為L2a(max)保持一定。
另外，在圖8中，設相應可變區(qū)域的APL(A1a～A2a)與光源控制電平的關系為線性關系，但不限于此，也可以設為任意的非線想特性函數(shù)。
下面參照圖9，具體說明輸入圖象信號1的APL的動態(tài)變化與光量控制電平的動態(tài)控制的關系。在圖9中，上圖表示輸入至光圈控制數(shù)據(jù)生成單元19的輸入APL的動態(tài)變化一個具體的例子，下圖表示與上圖所示的輸入APL的動態(tài)變化對應的光量控制電平的動態(tài)控制。Tn為檢測APL的單位場時間。根據(jù)前述圖8所示的控制方法進行控制，使得對于APL的動態(tài)變化，在APL處于相應可變區(qū)域(A1a～A2a)時，光量控制也動態(tài)跟蹤，但在APL處于固定區(qū)域Low及固定區(qū)域High時，分別使光量控制電平為L1a(min)及L2a(max)，保持一定。
另外，圖9的下圖所示的來自光圈控制數(shù)據(jù)生成單元19的輸出信號不限于用實線表示的情況，也可以如用虛線所示的那樣，考慮到光圈驅(qū)動構(gòu)造的響應性及可靠性，使其對于APL的變化具有時間上延遲的特性。
如上所述，在APL處于相應可變區(qū)域(A1a～A2a)的情況下，光量控制電平如圖8所示的箭頭那樣，根據(jù)輸入圖象信號1的APL變化，在相應可變區(qū)域動態(tài)轉(zhuǎn)移。
如上所述，采用圖7所示的圖象顯示裝置，通過對光圈進行動態(tài)驅(qū)動，能夠根據(jù)圖象場景動態(tài)調(diào)整光量，能夠改善明亮場景的亮度感不足及黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題，能夠提高對比度感。另外，在黑暗場景、即輸入圖象信號的APL小于規(guī)定閾值時，由于使光量控制電平為光圈控制區(qū)域的最小值，因此能夠更進一步改善黑暗場景的黑影浮現(xiàn)問題，另外，在明亮場景、即輸入圖象信號的APL大于規(guī)定閾值時，由于使光量控制電平為光圈控制區(qū)域的最大值，因此能夠更進一步改善明亮場景的亮度感不足的問題，結(jié)果能夠更進一步提高對比度感。
另外，在控制光源時，由于光源穩(wěn)定點燈這一點，光源控制的最小值L1較大(最大值L2的1/3～1/2左右)，在黑暗場景不能使光量足夠小，而在控制光圈時，能夠使光量控制的最小值L1a足夠小(原理上也能夠為0)。結(jié)果在黑暗場景能夠使黑色電平足夠低，能夠更好地改善黑影浮現(xiàn)感，同時還能夠增大與明亮場景的相對的對比度之比。
另外，在控制光源時，由于投影裝置使用的放電光源的壽命可靠性這一點，若光源功率變化速度較快，或變化反復次數(shù)較多，則存在有損壽命時間的問題，但在控制光圈時，雖然也取決于光圈的開閉構(gòu)造，但是光圈驅(qū)動條件的變化速度及變化次數(shù)對光圈驅(qū)動構(gòu)造的可靠性的影響與控制光源的情況相比要小。因此，例如對于APL的變化，也能夠以場/幀為定位使其跟蹤光圈的驅(qū)動條件，能夠大大改善圖象場景亮度急劇變化時的跟蹤性能，能夠根據(jù)場景亮度變化得到良好的對比度感。
另外，投影裝置使用的放電光源大致區(qū)分為氙燈光源及高壓汞燈光源，與氙燈光源相比，高壓汞燈光源在上述點上難以確?？煽啃裕硗?，若改變驅(qū)動功率(亮度)，則發(fā)光光譜也有發(fā)生變化的傾向。因此，在用高壓汞燈光源時，光圈控制則特別有效。
另外，還可以同時進行光源控制及光圈控制這兩種控制。在這種情況下，由于對比度改善效果是利用光源控制的對比度改善效果與利用光圈控制的對比度改善效果的積，因此對于對比度的改善更為有效。這時，通過設定使得光圈的變化速度比光源的變化速度要快，就能夠排除對光源的壽命可靠性的惡劣影響，而且能夠改善光量對圖象場景變化的跟蹤性能。
圖10所示為將第1實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。在圖10中，圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元22、調(diào)光元件驅(qū)動電路23、光源驅(qū)動電路5、光源6、調(diào)光元件21、光學系統(tǒng)7、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。另外，在圖10中對于與圖1相同的構(gòu)成，附加相同的參考附號，并有略其說明。另外，在圖10所示的構(gòu)成中，是將調(diào)光元件21設置在光學系統(tǒng)7的前級，但也可以如圖11所示，將調(diào)光元件21設置在光學系統(tǒng)24的內(nèi)部。下面說明圖10所示的圖象顯示裝置的工作情況。
調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元22生成與APL檢測結(jié)果相應的調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)。生成的調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)輸入至調(diào)光元件驅(qū)動電路23。調(diào)光元件驅(qū)動電路23根據(jù)與調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)相應的驅(qū)動條件，動態(tài)驅(qū)動調(diào)光元件21，改變調(diào)光元件21的透射率。由光源6發(fā)出的光透過調(diào)光元件21，利用光學系統(tǒng)7聚焦，作為與顯示元件8的顯示范圍相對應的照射光線照射顯示元件8。這時，照射顯示元件8的光量與調(diào)器元件21的透射率相應進行調(diào)節(jié)。
下面參照圖12及圖13說明調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元22的具體處理內(nèi)容。
圖12所示的A1b及A2b為預先設定的APL的閾值。A1b及A2b的閾值電平分別為區(qū)分黑暗場景及明亮場景用的閾值，可根據(jù)電影軟件的評價得到。在采用電影軟件以外的明亮場景多的軟件等情況下，也可以根據(jù)圖象源改變這些閾值的設定。
在圖12中，作為光量控制的第1模式(固定區(qū)域Low)，是在輸入圖象信號1的APL小于閾值A1b時，使光量控制電平為L1a(min)，保持一定。作為第2模式(相應可變區(qū)域)，是在輸入圖象信號1的APL為閾值A1b～閾值A2b時，相應于APL的變化在L1b(min)～L2b(max)的范圍內(nèi)改變光量控制電平。作為第3模式(固定區(qū)域High)，是輸入圖象信號1的APL大于閾值A2b時，使光源控制電平為L2b(max)，保持一定。
另外，在圖12中，設相應可變的APL(A1b～A2b)與光源控制電平的關系為線性關系，但不限于此，也可以是任意的非線性函數(shù)。
下面參照圖13具體說明輸入圖象信號1的APL的動態(tài)變化與光量控制電平的動態(tài)控制的關系。在圖13，上圖表示輸入至調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元22的輸入APL的動態(tài)變化一個具體例子，下圖表示與上圖所示的輸入APL的動態(tài)變化對應的光量控制電平的動態(tài)控制。Tn為檢測APL的單位場時間。根據(jù)前述圖12所示的控制方法進行控制，使得對于APL的動態(tài)變化，在APL為相應可變區(qū)域(A1b～A2b)時，光量控制也動態(tài)跟蹤，但在APL處于固定區(qū)域Low及固定區(qū)域High時，使光量控制電平分別為L1b(min)及L2b(max)，保持一定。
另外，圖13的下圖所示的調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元22的輸出信號不限于用實線表示的情況，也可以如用虛線所示的那樣，考慮到調(diào)光元件的響應性及可靠性，使其對于APL的變化具有時間上的延遲特性。
如上所述，在APL處于相應可變區(qū)域(A1b～A2b)時，光量控制電平如圖12所示的箭頭那樣，根據(jù)輸入圖象信號1的APL變化，在相應可變區(qū)域動態(tài)轉(zhuǎn)移。
如上所述，如果采用圖10或圖11所示的圖象顯示裝置，可以通過動態(tài)驅(qū)動調(diào)光元件，根據(jù)圖象場景動態(tài)地調(diào)整光量，能夠改善明亮場景的亮度感不足及黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題，能夠提高對比度感。另外，在黑暗場景、即輸入圖象信號的APL小于規(guī)定閾值的情況下，由于使光量控制電平為光圈控制區(qū)域的最小值，因此能夠更進一步改善黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題，另外，在明亮場景、即輸入圖象信號的APL大于大于規(guī)定閾值的情況下，由于使光量控制電平為調(diào)光控制區(qū)域的最大值，因此能夠更進一步改善明亮場景的亮度感不足的問題，結(jié)果能夠更進一步提高對比度感。
另外，在控制調(diào)光元件時，一般能夠得到與前述控制光圈情況同樣的效果。另外，與控制光源的情況相比，由于控制調(diào)光元件時調(diào)光元件驅(qū)動電路也可以以比較簡單的電路、以低電壓實現(xiàn)，因此更容易實現(xiàn)。再有，與控制光圈的情況相比，控制調(diào)光元件的情況下從光源到顯示元件之間有配置自由度，而且對于調(diào)光元件的驅(qū)動，不需要可動結(jié)構(gòu)，僅利用驅(qū)動電路進行電氣控制，因此能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，所以更容易實現(xiàn)。
另外，還能夠同時進行光源控制及調(diào)光元件控制這兩種控制，在這種情況下，能夠得到與同時進行光源控制和光圈控制這兩種控制時同樣的效果。再有，還能夠同時進行光源控制、光圈控制及調(diào)光元件控制。在這種情況下，由于對比度改善效果是利用光源控制的對比度改善效果、利用光圈控制的對比度改善效果、以及利用調(diào)光元件控制的對比度改善效果之積，因此對于對比度的改善更為有效。
第2實施形態(tài)圖14所示為本發(fā)明第2實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成。圖象顯示裝置具有APL檢測單元2，光源控制數(shù)據(jù)生成單元13、LPF4、光源驅(qū)動電路5、光源6、光學系統(tǒng)7、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。另外，本實施形態(tài)與第1實施形態(tài)的不同點僅僅是光源控制數(shù)據(jù)生成單元13的工作。因此，對于其他相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略說明。
下面參照圖15，說明光源控制數(shù)據(jù)生成單元13的工作。光源控制數(shù)據(jù)生成單元13除了第1實施形態(tài)的光源控制數(shù)據(jù)生成單元3的處理以外，再加上緩和光源電平控制對于APL變化的動態(tài)跟蹤特性用的處理。通過這樣，減少燈的驅(qū)動功率條件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移頻度，進一步改善燈可靠性下降的情況。下面參照圖15進行具體說明。
圖15所示為輸入圖象信號1的APL的動態(tài)變化與光源控制電平的動態(tài)控制的關系。在圖15中，上圖表示輸入至光源控制數(shù)據(jù)生成單元13的輸入APL的動態(tài)變化一個具體例子，下圖表示與上圖所示的輸入APL動態(tài)變化對應的光源控制電平的動態(tài)控制。特別是在下圖中，實線表示來自光源控制數(shù)據(jù)生成單元13的輸出信號，虛線表示來自LPF4的輸出信號。Tn為檢測APL的單位場時間。如圖15所示，在本實施形態(tài)中，與第1實施形態(tài)相同，根據(jù)前述圖3所示的控制方法進行控制，使得對于APL的動態(tài)變化，在APL處于相應可變區(qū)域(A1～A2)時，光源控制也進行動態(tài)跟蹤，但在APL處于固定區(qū)域Low及固定區(qū)域High時，分別使光源控制電平為L1(min)及L2(max)，保持一定。
但是，在本實施形態(tài)中，判斷輸入APL的變化是否小于預先設定的判斷閾值APmin的電平，在APL的變化小于APmin時，優(yōu)先于上述通常的控制，不使光源控制電平發(fā)生變化。更具體地說，在圖15的上圖中，時間t1～t2的APL的變化電平小于判斷閾值APmin。因而，如圖15的下所示，在時間t2不進行光源控制電平的動態(tài)變化控制，維持時間t1的光源控制電平。
在本實施形態(tài)中，如上所述，對于微小的APL的變化，不使光源控制電平跟蹤。這是由于，若對于微小的APL變化一一都使光源控制電平進行跟蹤，則與提高對比度的優(yōu)點相比，損害光源可靠性的缺點更大，因此是不理想的。
如上所述，采用第2實施形態(tài)，則除了第1實施形態(tài)的效果之外，還由于在APL的變化微小時不改變光源的驅(qū)動條件，保持片刻之前的驅(qū)動條件，因此能夠減少光源驅(qū)動條件的動態(tài)轉(zhuǎn)移頻度。結(jié)果能夠改善光源穩(wěn)定點燈性能惡化及壽命特性惡化的問題，提高光源可靠性。
另外，第2實施形態(tài)的控制方法也能夠適用于光圈及調(diào)光元件的控制。下面分別說明將第2實施形態(tài)的控制方法用于光圈控制及調(diào)光元件控制的情況。
圖16所示為將第2實施形態(tài)的控制方法用于光圈控制時的輸入圖象信號1的APL動態(tài)變化與光圈控制電平的動態(tài)控制的關系。在這種情況下，在APL的變化小于預先設定的判斷閾值APmin時，不使光量控制電平變化。這樣，能夠防止由于光圈驅(qū)動機構(gòu)重復進行過度微小的動作而引起的光圈驅(qū)動機構(gòu)可靠性的下降。
圖17所示為將第2實施形態(tài)的控制方法用于調(diào)光元件控制時的輸入圖象信號1的APL動態(tài)變化與調(diào)光元件控制電平的動態(tài)控制的關系。在這種情況下，在APL的變化小于預先設定的判斷閾值APmin時，不使光量控制電平變化。這樣，能夠防止由于調(diào)光元件反復進行過度微小的調(diào)光動作而引起的調(diào)光元件可靠性的下降。
第3實施形態(tài)圖18所示為本發(fā)明第3實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成。圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、光源控制數(shù)據(jù)生成單元14、LPF4、光源驅(qū)動電路5、光源6、光學系統(tǒng)7、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。另外，本實施形態(tài)與第1實施形態(tài)的不同點僅僅是光源控制數(shù)據(jù)生成單元14的工作。因此，對于其他相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略說明。
下面參照圖19，說明光源控制數(shù)據(jù)生成單元14的工作。光源控制數(shù)據(jù)生成單元14除了第1實施形態(tài)的光源控制數(shù)據(jù)生成單元3的處理以外，再加上緩和光源電平控制對APL變化的動態(tài)跟蹤特性用的處理。通過這樣，減少燈的驅(qū)動功率條件的狀態(tài)轉(zhuǎn)移頻度，進一步改善燈可靠性下降的情況。下面參照圖19進行具體說明。
圖19所示為輸入圖象信號1的APL的動態(tài)變化與光源控制電平的動態(tài)控制的關系。在圖19中，上圖表示輸入至光源控制數(shù)據(jù)生成單元14的輸入APL的動態(tài)變化一個具體例子，下圖表示與上圖所示的輸入APL動態(tài)變化對應的光源控制電平的動態(tài)控制。特別是在下圖中，實線表示來自光源控制數(shù)據(jù)生成單元14的輸出信號，虛線表示來自LPF4的輸出信號。Tn為檢測APL的單位場時間。如圖19所示，在本實施形態(tài)中，與第1實施形態(tài)相同，根據(jù)前述圖3所示的控制方法進行控制，使得對于APL的動態(tài)變化，在APL處于相應可變區(qū)域(A1～A2)時，光源控制也動態(tài)跟蹤，但在APL處于固定區(qū)域Low及固定區(qū)域High時，分別使光源控制電平為L1(min)及L2(max)，保持一定。
但是，在本實施形態(tài)中，判斷光源驅(qū)動電平是否轉(zhuǎn)移至L1(min)或L2(max)，在轉(zhuǎn)移至L1(min)或L2(max)時，優(yōu)先于上述通常的控制，在規(guī)定期間保持該光源驅(qū)動電平。
具體地說，在圖19的上圖中，時間t10的APL小于閾值A1，光源控制電平如圖19的下圖所示，狀態(tài)轉(zhuǎn)移至L1(min)的電平。一旦光源驅(qū)動條件轉(zhuǎn)移至L1(min)，則光源控制數(shù)據(jù)生成單元14在預先規(guī)定的期間T1與APL的變化無關地，以L1(min)的狀態(tài)保持輸出不變。一旦期間T1在時間t12結(jié)束，則與第1實施形態(tài)相同，進行與APL變化對應的通常處理。
同時，時間t20的APL大于閾值A2，光源控制電平的狀態(tài)轉(zhuǎn)移至L2(max)的電平。一旦光源驅(qū)動條件轉(zhuǎn)移至L2(max)，則光源控制數(shù)據(jù)生成單元14在預先規(guī)定的期間T2與APL的變化無關地，以L2(max)的狀態(tài)保持輸出不變。若期間T2在時間t22結(jié)束，則與第1實施形態(tài)相同，進行與APL變化對應的通常處理。
在本實施形態(tài)中，如上所述，一旦光源驅(qū)動電平轉(zhuǎn)移至L1(min)或L2(max)，則在規(guī)定期間對APL的變化不使光源控制電平跟蹤。這樣具有減少光源驅(qū)動條件動態(tài)轉(zhuǎn)移頻度的效果，能夠改善光源穩(wěn)定點燈性能劣化及壽命特性降低的問題，提高光源的可靠性。再有，特別是在光源控制電平轉(zhuǎn)移至L1(min)時保持輸出，這具有別的優(yōu)點。例如，在APL于A1的前后頻繁變化這樣的情況下，若不像本實施形態(tài)那樣保持光源控制電平，則由于是比較黑暗的場景，因此容易感覺到光源輝度的變化。這是因為，人的視覺對于黑暗場景的亮度變化比對于明亮場景的亮度變化更敏感，對亮度變化的靈敏度高。因而，防止該APL在A1前后的頻繁亮度變化，對于提高顯示圖象的品位也是有效的。
如上所述，采用第3實施形態(tài)，除了第1實施形態(tài)的效果之外，還由于光源驅(qū)動電平一旦轉(zhuǎn)移至L1(min)或L2(max)，則不使光源驅(qū)動條件變化地，保持片刻之前的驅(qū)動條件，因此能夠減少光源驅(qū)動條件的動態(tài)轉(zhuǎn)移頻度。結(jié)果能夠改善光源穩(wěn)定點燈性能劣化及壽命特性降低的問題，提高光源的可靠性。另外，還能夠提高圖象的顯示圖象品位。
另外，在本實施形態(tài)中，是輸入APL轉(zhuǎn)移至A1以下或A2以上時起規(guī)定的期間維持光源控制電平不變，但不限于此，例如可以從實際的光源功率達到最小或最大時起的規(guī)定期間維持光源控制電平不變，也可以從其他時刻起規(guī)定期間維持光源控制不變。下面參照圖20，說明該變形例。
在這一變形例中，光源控制數(shù)據(jù)生成單元與輸入APL的變化對應，如圖20的下圖所示，利用數(shù)字處理運算進行控制，使光源控制電平的可變特性具有時間上的延遲。具體來說，在圖20的上圖中，時間t10的APL小于閾值A1，光源控制電平利用該光源控制數(shù)據(jù)生成單元的時間上的延遲作用，在時間t11如圖20的下圖所示，狀態(tài)轉(zhuǎn)移至L1(min)電平。一旦光源驅(qū)動條件轉(zhuǎn)移至L1(min)，則在預先規(guī)定期間T1’與APL的變化無關地，以L1(min)的狀態(tài)保持輸出不變。若期間T1’在時間t12結(jié)束，則與第1實施相同，進行與APL變化對應的通常數(shù)據(jù)。
同樣，時間t20的APL大于閾值A2，光源控制電平利用該光源控制數(shù)據(jù)生成單元的時間上的延遲作用，在時間t21狀態(tài)轉(zhuǎn)移至L2(max)電平。一旦光源驅(qū)動條件轉(zhuǎn)移至L2(max)，則在預先規(guī)定期間T2’與APL的變化無關地，以L2(max)的狀態(tài)保持輸出不變。若期間T2’在時間t22結(jié)束，則與第1實施相同，進行與APL變化對應的通常處理。
另外，第3實施形態(tài)的控制方法也能夠適用于光圈及調(diào)光元件的控制。例如在對圖8所示的光圈的動態(tài)控制采用本實施形態(tài)的控制方法時，從輸入APL轉(zhuǎn)移至A1a以下或A2a以上時起的規(guī)定的期間，將光量控制電平分別維持在L1a(min)或L2a(max)。通過這樣，能夠減少光圈驅(qū)動條件的動態(tài)轉(zhuǎn)移頻度，結(jié)果能夠防止光圈驅(qū)動結(jié)構(gòu)可靠性的降低。另外，例如在對圖12所示的調(diào)光元件動態(tài)控制采用本實施形態(tài)的控制方法時，從輸入APL轉(zhuǎn)移至A1b以下或A2b以上時起的規(guī)定期間，將光量控制電平分別維持在L1b(min)或L2b(max)。通過這樣，能夠減少調(diào)光元件驅(qū)動條件的動態(tài)轉(zhuǎn)移頻度，結(jié)果能夠防止調(diào)光元件可靠性的降低。
第4實施形態(tài)圖21所示為本發(fā)明第4實施形態(tài)的圖象顯示裝置的構(gòu)成。圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、直方圖生成單元15、光源控制數(shù)據(jù)生成單元16、LPF4、光源驅(qū)動電路5、光源6、光學系統(tǒng)7、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。另外，本實施形態(tài)與第1實施形態(tài)的不同點僅僅是另外具有直方圖生成單元15以及光源控制數(shù)據(jù)生成單元16的工作。因此，對于其他相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略說明。
在圖21中，圖象信號1輸入至圖象信號處理電路9、直方圖生成單元15及APL檢測單元2。直方圖生成單元15在每個單位場期間，根據(jù)輸入圖象信號1的輝度信號分量，檢測將輸入圖象信號電平分割成任意多個輝度電平區(qū)的每個分割區(qū)的直方圖分布。該檢測結(jié)果輸入至光源控制數(shù)據(jù)生成單元16。在光源控制數(shù)據(jù)生成單元16，根據(jù)APL檢測結(jié)果及直方圖生成結(jié)果，生成光源控制數(shù)據(jù)。
下面參照圖22，說明直方圖生成單元15的具體工作情況。在直方圖生成單元15中，從0％至100％的信號電平被預先分割為幾個輝度電平(在圖中為H1～H4區(qū)的4個區(qū))，對每個單位場檢測輸入的圖象信號1在每個上述分割區(qū)的直方圖分布。該直方圖生成結(jié)果被輸入至光源控制數(shù)據(jù)生成單元16。
在光源控制數(shù)據(jù)生成單元16中，將分割區(qū)中最接近黑色電平的H1區(qū)的值與預先規(guī)定的閾值HTL進行比較。在比較的結(jié)果是H1區(qū)的值小于HTL時，光源控制數(shù)據(jù)生成單元16與第1實施形態(tài)相同，根據(jù)前述圖3所示的控制方法進行控制，使得對于APL的動態(tài)變化，在APL處于相應可變區(qū)域(A1～A2)時，光源控制也動態(tài)跟蹤，但在APL處于固定區(qū)域Low及固定區(qū)域High時，分別使光源控制電平為L1(min)及L2(max)，保持一定。
另外，在H1區(qū)的值大于HTL時，與APL無關地，判斷為黑暗場景，光源控制數(shù)據(jù)生成單元16優(yōu)先于與上述第1實施形態(tài)相同的通?？刂疲瑢⒐庠打?qū)動控制電平設定為L1(min)，改善顯示圖象的黑影浮現(xiàn)。在黑暗場景中僅存在一部分存在特別明亮部分那樣的情況下，APL由于受到該特別明亮部分的影響而變大，因此不能根據(jù)APL判斷為黑暗場景。但是，如本實施形態(tài)那樣，根據(jù)直方圖分布來判斷黑暗場景，這樣，即使是在黑暗場景中僅一部分存在特別明亮部分那樣的情況，也可以判斷為黑暗場景。
另外，在本實施形態(tài)中，是設直方圖分布的分割區(qū)數(shù)量為4，但不限于此，也可以是任意分割區(qū)數(shù)量。另外，各分割輝度電平的分割范圍(寬度)設為25％寬度，但不限于此，也可以是任意的分割范圍，還可以每個分割區(qū)的范圍大小不相同。
另外，在本實施形態(tài)中，光源控制數(shù)據(jù)生成單元16是根據(jù)H1區(qū)的直方圖分布值生成光源控制數(shù)據(jù)的，但不限于此，可以根據(jù)作為目的的場景控制，使用其他分割區(qū)的輝度電平的直方圖分布，或者也可以將多個直方圖分布組合使用。
另外，在本實施形態(tài)中，光源控制電平也設定為圖3的L1(min)，但不限于此，也可以根據(jù)控制目的，將光源控制電平設定為L2(max)或L1(min)～L2(max)的范圍內(nèi)。例如，也可以在根據(jù)直方圖分布判斷為明亮場景或不明不暗的場景時，與各APL值無關地，將光源控制電平設定為L2(max)或L1(min)～L2(max)的范圍內(nèi)。
另外，在本實施形態(tài)中，是判斷H1區(qū)的值大于還是小于閾值HTL，并根據(jù)該判斷結(jié)果以2種不同的模式進行光源控制電平的控制，但不限于此，例如也可以除了閾值HTL以外，追加別的閾值，增加條件判斷模式，并根據(jù)該判斷結(jié)果，取光源控制電平的條件設定為多種模式。
另外，第4實施形態(tài)動態(tài)是對動態(tài)控制光源的情況進行說明，但也可以將第4實施形態(tài)說明的光源控制方法用于光圈的控制及調(diào)光元件的控制。下面簡單說明將本實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈的控制及調(diào)光元件的控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成。
圖23所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈的控制的情況下的圖象顯示裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖23中，圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、直方圖生成單元15、光圈控制數(shù)據(jù)生成單元25、光圈驅(qū)動電路20、光源驅(qū)動電路5、光源6、光學系統(tǒng)17、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。光學系統(tǒng)17包含光圈18。另外，在圖23中，對于與圖7或圖21相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號。光圈控制數(shù)據(jù)生成單元25與圖21所示的光源控制數(shù)據(jù)生成單元16一樣，根據(jù)APL檢測結(jié)果及直方圖生成結(jié)果生成光圈控制數(shù)據(jù)。這樣，即使在黑暗場景中僅在一部分存在特別明亮部分那樣的情況下，根據(jù)APL檢測結(jié)果不能判斷為黑暗場景時也能夠判斷為黑暗場景，能夠防止黑影浮現(xiàn)。
圖24所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于調(diào)光元件的控制的情況下的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。在圖24中，圖象顯示裝置具有APL檢測單元2，直方圖生成單元15，調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元26、調(diào)光元件驅(qū)動電路23、光源驅(qū)動電路5、光源6、調(diào)光以及21、光學系統(tǒng)7、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。另外，在圖24中，對于與圖10或圖21相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號。調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元26與圖21所示的光源控制數(shù)據(jù)生成單元16一樣，根據(jù)APL檢測結(jié)果及直方圖生成結(jié)果生成調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)。這樣，即使在黑暗場景中僅一部分存在特別明亮部分那樣的情況下，根據(jù)APL檢測結(jié)果不能判斷為黑暗場景時也能夠判斷為黑暗場景，防止黑影浮現(xiàn)。
另外，在上面所述中簡單說明了將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光圈的控制及調(diào)光元件的控制時的各圖象顯示裝置的構(gòu)成，但也可以同時進行光源的控制及光圈的控制，也可以同時進行光源的控制和調(diào)光元件的控制，也可以同時進行光源的控制，光圈的控制及調(diào)光元件的控制。下面簡單說明這些情況下的圖象顯示裝置的構(gòu)成。
圖25所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光源及光圈的控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。在圖25中，圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、直方圖生成單元15、光圈控制數(shù)據(jù)生成單元25、光圈驅(qū)動電路20、光源控制數(shù)據(jù)生成單元16、LPF4、光源驅(qū)動電路5、光源6、光學系統(tǒng)17、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。光學系統(tǒng)17包含光圈18。另外，在圖25中，對于與圖21或圖23相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號。這樣，即使在黑暗場景中僅一部分存在特別明亮部分那樣的情況下，根據(jù)APL檢測結(jié)果不能判斷為黑暗場景時，也能夠判斷為黑暗場景，防止黑影浮現(xiàn)。
圖26所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光源及調(diào)光元件的控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。在圖26中，圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、直方圖生成單元15、光圈控制數(shù)據(jù)生成單元26、調(diào)光元件驅(qū)動電路23、光源控制數(shù)據(jù)生成單元16、LPF4、光源驅(qū)動電路5、光源6、調(diào)光元件21、光學系統(tǒng)7、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。另外，在圖26中，對于與圖21或圖24相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號。這樣，即使在黑暗場景中僅一部分存在特別明亮部分那樣的情況下，根據(jù)APL檢測結(jié)果不能判斷為黑暗場景時，也能夠判斷為黑暗場景，防止黑影浮現(xiàn)。
圖27所示為將第4實施形態(tài)的光源控制方法用于光源、光圈及調(diào)光元件的控制時的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。在圖27中，圖象顯示裝置具有APL檢測單元2、直方圖生成單元15、光圈控制數(shù)據(jù)生成單元25、光圈驅(qū)動電路20、調(diào)光元件控制數(shù)據(jù)生成單元25、調(diào)光元件驅(qū)動電路23、光源控制數(shù)據(jù)生成單元16、LPF4、光源驅(qū)動電路5、光源6、調(diào)光元件21、光學系統(tǒng)17、顯示元件8、圖象信號處理電路9、顯示元件驅(qū)動單元10、微型計算機11及定時器12。光學系統(tǒng)17包含光圈18。另外，在圖27中，對于與圖21、圖23或圖24相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號。這樣，即使在黑暗場景中僅一部分存在特別明亮部分那樣的情況下，根據(jù)APL檢測結(jié)果不能判斷為黑暗場景時，也能夠判斷為黑暗場景，防止黑影浮現(xiàn)。
如上所述，通過將光源的控制與光圈或調(diào)光元件的控制加以組合，能夠更有效地根據(jù)圖象的場景動態(tài)地調(diào)整輝度，能夠進一步改善明亮場景的亮度感不足及黑暗場景的黑影浮現(xiàn)的問題，能夠提高對比度感。
第5實施形態(tài)圖28所示為本發(fā)明第5實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。在圖28中，圖象顯示裝置具有顯示元件8，光源6，反射鏡27，聚光透鏡28，投影透鏡29，屏幕30，APL檢測單元2，中間控制信號生成單元31，信號變化控制單元32，光源驅(qū)動單元5，圖象信號處理單元9，顯示元件驅(qū)動單元10及系統(tǒng)控制單元41。另外，在圖28中，對于與圖1相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號。
顯示元件8具有光調(diào)制作用，光源6照射顯示元件8。反射鏡27、聚光透鏡28及投影透鏡29為照明光學系統(tǒng)，反射鏡27將光源6照射的光加以反射，聚光透鏡28將光源6照射的光及用反射鏡27反射的光加以聚光，投影透鏡29將顯示元件8上顯示的圖象放大投影于屏幕30。另外，反射鏡27及聚光透鏡28為與圖1所示的光學系統(tǒng)7相當?shù)慕Y(jié)構(gòu)。圖象信號輸入至APL檢測單元2，檢測該輸入的圖象信號的APL，將檢測結(jié)果作為APL信號輸出。中間控制信號生成單元31根據(jù)APL檢測單元2輸出的APL信號，生成作為控制光源6的發(fā)光輝度用的光源控制信號的基礎的中間控制信號。信號變化控制單元32控制中間控制信號生成單元31輸出的中間控制信號的電平變化，生成控制光源6的發(fā)光輝度用的光源控制信號后輸出。光源驅(qū)動單元5以與來自信號變化控制單元32的光源控制信號對應的條件驅(qū)動光源6。圖象信號處理單元9將輸入的圖象信號處理成適合顯示元件8顯示的形式。顯示元件驅(qū)動單元10根據(jù)用圖形信號處理單元9處理的圖象信號驅(qū)動顯示元件8。系統(tǒng)控制單元41對上述各控制單元進行控制。
圖29(a)所示為APL檢測單元2輸出的APL信號隨時間變化的一個例子，圖29(b)所示為利用根據(jù)圖29(a)所示的APL信號生成的光源控制信號驅(qū)動的光源6的發(fā)光輝度隨時間的變化。
下面參照圖28及圖29，詳細說明本實施形態(tài)的圖象顯示裝置的特別是有關光源6的發(fā)光輝度控制的工作。另外，關于圖象信號處理單元9及顯示元件驅(qū)動單元10的工作，由于是眾所周知的，因此省略其說明。
APL檢測單元2對于輸入的圖象信號的輝度信號分量在每個單位場期間檢測APL，并將檢測結(jié)果作為APL信號輸出。中間控制信號生成單元31根據(jù)設定的變換函數(shù)或變換表，在每個單位場周期將APL檢測單元2輸出的APL信號的電平加以變換，生成中間控制信號。該中間控制信號是作為最終控制光源發(fā)光輝度電平用的光源控制信號的基礎的信號。中間控制信號是這樣生成的，即使得在APL高時光源6的發(fā)光輝度增加，在APL低時光源6的發(fā)光輝度降低。這里，變換函數(shù)或變換表可以預先裝入中間控制信號生成單元31，也可以由系統(tǒng)控制單元41適當設定。中間控制信號由于是由圖象信號的APL直接生成的信號，因此是跟蹤圖象信號的APL的變化在每個單位場周期發(fā)生變化的信號。信號變化控制單元32是根據(jù)設定的時間常數(shù)來控制每個單位場期間發(fā)生變化的中間控制信號的變化速度，通過這樣將該中間控制信號變?yōu)榫哂芯徛兓俣鹊男盘枺鳛楣庠纯刂菩盘栞敵?。關于該信號變化控制單元32的詳細工作情況將在后面敘述。光源驅(qū)動單元5以與光源控制信號對應的驅(qū)動條件驅(qū)動光源6，通過這樣使光源6的發(fā)光輝度發(fā)生變化。
這里作為參考，考慮不用信號變化控制單元32而將中間控制信號直接輸入至光源驅(qū)動單元5來控制光源6的情況。在這種情況下，如上所述，中間控制信號由于是照原樣直接反映圖象信號的APL變化的信號，因此光源發(fā)的發(fā)光輝度也變成隨之在每個單位場期間發(fā)生變化。這樣，若以照原樣直接反映APL變化的形式控制光源6的發(fā)光輝度，則發(fā)光輝度的變化過快，圖象顯現(xiàn)出閃爍狀態(tài)，顯示品位變差。另外，光源驅(qū)動單元5及光源6由于對于控制狀態(tài)的變化具有時間常數(shù)，因此輝度變化對于APL的變化產(chǎn)生滯后。這樣，在例如由明亮場景突然變?yōu)槠岷趫鼍暗惹闆r下，畫面輝度滯后于場景變化而急劇發(fā)生變化，形成具有非常不舒適感的圖象。另外，對于光源6，由于以照原樣直接反映APL變化的形式來控制光源6的發(fā)光輝度，頻繁改變發(fā)光狀態(tài)，將引起電極的劣化加速，或者光源6的可靠性降低。
因此，為了解決上述問題，考慮使中間控制信號通過低通濾波器，以此減少光源發(fā)光狀態(tài)的變化。但是，用電氣零部件構(gòu)成的低通濾波器的時間常數(shù)最多達到0.1秒左右，由于光源6的輝度變化引起的畫面輝度變化依然感覺到，沒有完全解決顯示器品位變差的問題。
因此，在本實施形態(tài)中為了解決如上所述的由于感覺到畫面輝度變化而引起的顯示品位惡化的問題，設置信號變化控制單元32。利用該信號變化控制單元32來控制中間控制信號的變化速度，通過這樣降低光源6的發(fā)光輝度的變化速度，使其達到感覺不到的程度。因此，能夠防止顯示品位的惡化，同時進行高對比度感的顯示。另外，作為使光源的發(fā)光輝度的變化速度降低得到的結(jié)果，能夠減少光源6的發(fā)光狀態(tài)的變化次數(shù)，防止光源6的可靠性降低。另外，為了防止由于感覺到光源6的發(fā)光輝度變化而引起的顯示品位惡化，通過實驗求得，如圖29(b)所示，假設使光源6的發(fā)光輝度從最低發(fā)光輝度L1至最高發(fā)光輝度L2線性變化的情況下以及從最高發(fā)光輝度至最低發(fā)光輝度線性變化的情況下，所需要的時間T0至少為0.3秒，最好為這以上的變化速度，慢慢地使光源6的輝度變化即可。另外，這里只不過是利用假設使光源輝度從最高發(fā)光輝度至最低發(fā)光輝度線性變化時所需要的時間，及假設從最低發(fā)光輝度至最高發(fā)光輝度線性變化時所需要的時間間接表現(xiàn)所希望的變化速度的程度。不用說，在實際控制光源輝度上重要的當然是變化速度。
下面詳細說明承擔上述那樣的光源輝度變化速度的控制的信號變化控制單元32。圖30所示為信號變化控制單元32的構(gòu)成方框圖。信號變化控制單元32包含比較器301，加法器302，減法器303，選擇器304，差分計算器305，比較器306及選擇器307。下面說明其工作情況。
中間控制信號生成單元31生成的中間控制信號輸入至信號變化控制單元32。在信號變化控制單元32中，根據(jù)該中間控制信號生成光源控制信號，由選擇器307輸出。由選擇器307輸出的光源控制信號反饋至比較器301，加法器302及減法器303。信號變化控制單元32將1個單位場期間前的光源控制信號在加法器302或減法器303中與來自系統(tǒng)控制單元41的變化量設定信號相加或相減，通過這樣對每個單位場期間依次更新光源控制信號后輸出。該變化量設定信號如前所述，用圖29設定變化量，設定為達到不感覺到光源6的發(fā)光輝度變化速度的程度那樣的變化量。輸入的中間控制信號在比較器301中，與1個單位場期間前的光源控制信號進行比較，用選擇器304根據(jù)該比較結(jié)果，選擇加法器302的輸出或減法器303的輸出中的某一個將其輸出。例如當前單位場期間的中間控制信號電平大于1個單位場期間前的光源控制信號電平時，加法器302的輸出即1個單位場期間前的光源控制信號加上規(guī)定的變化量從選擇器304輸出。這里，通過任意設定來自系統(tǒng)控制單元41的變化量設定信號，能夠自由控制光源控制信號的變化速度。另外，光源控制信號的更新間隔也可以不是每個單位場期間，而是每隔幾個單位場期間，通過這樣能夠更減慢光源控制信號的變化速度。這是因為，光源控制信號的變化速度與由變化量設定信號設定的變化量除以光源控制信號的更新間隔的商成正比。
差分計算器305取得選擇器304的輸出與中間控制信號的差分。來自該差分計算器305的差分輸出在比較器306中與由系統(tǒng)控制單元41輸入的誤差量設定信號進行比較。結(jié)果，在差分計算器305的差分輸出小于誤差量設定信號時，在選擇器307中選擇輸入的中間控制信號，通過這樣將中間控制信號照原樣直接作為光源控制信號輸出。另外，在差分計算器305的差分輸出大于誤差量設定信號時，在選擇器307中選擇來自選擇器304的輸出，通過這樣將該輸出作為光源控制信號輸出。另外，根據(jù)誤差量來選擇中間控制信號及選擇器304的輸出加以輸出，這雖然不一定是必須的，但若這樣根據(jù)誤差量設定信號選擇輸出，則利用變化量設定信號的設定值，盡管中間控制信號的電平為一定，但選擇器304的輸出不穩(wěn)定而處于振蕩狀態(tài)這樣的問題能夠防止，因此是比較理想的。另外，為了確實防止振蕩狀態(tài)，誤差量最好設定為變化量的一半大小。
如上所述，采用第5實施形態(tài)，與APL的高低聯(lián)動控制光源6的發(fā)光輝度，進行控制使得在例如電影軟件那樣的APL低的黑暗場景中降低光源6的發(fā)光輝度，所以能夠改差畫面黑影浮現(xiàn)等顯示圖象品位惡化的問題，能夠提供更高品位的圖象。而且，特別是利用信號變化控制單元32，將光源6的發(fā)光輝度變化速度降低到收視者不感到光源輝度變化的程度，通過這樣具有能夠顯示沒有不舒適感的圖象，而且還能夠防止光源6的壽命特性降低等很大的效果。
第6實施形態(tài)圖31所示為本發(fā)明第6實施形態(tài)有關的圖象顯示裝置的構(gòu)成。另外，由于圖31所示的圖象顯示裝置與圖28所示的圖象顯示裝置的不同點僅僅是信號變化控制單元33及系統(tǒng)控制單元42，因此對于其他構(gòu)成的說明則省略。另外，在圖31中，對于與圖28相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略說明。
在本實施形態(tài)中，信號變化控制單元33與第5實施形態(tài)一樣，控制在中間控制信號生成單元31中生成的中間控制信號的變化速度，生成控制光源6的發(fā)光輝度用的光源控制信號。但是控制變化速度，以使得與增加光源6的發(fā)光輝度時的發(fā)光輝度變化速度相比，減少發(fā)光輝度時的變化速度更快。下面詳細說明信號變化控制單元33的工作情況。
圖32(a)所示為APL檢測單元2輸出的APL信號隨時間變化的一個例子，圖32(b)所示為利用根據(jù)圖32(a)所示的APL信號生成的光源控制信號驅(qū)動的光源6的發(fā)光輝度隨時間的變化。
信號變化控制單元33以設定的時間常數(shù)控制每個單位場期間發(fā)生變化的中間控制信號的變化速度，變換為具有緩慢變化速度的光源控制信號。這時進行控制，使其檢測中間控制信號是向使得光源6的發(fā)光輝度增加的方向變化，還是反之向使得發(fā)光輝度減少的方向變化，在控制使其向降低光源6的發(fā)光輝度的方向變化時，與向增加發(fā)光輝度的方向控制時相比，加快光源控制信號的變化速度，使光源6的發(fā)光輝度的變化加快速度。即如圖32(a)及圖32(b)所示，若假設使光源6的發(fā)光輝度從最低發(fā)光輝度電平L1變?yōu)樽罡甙l(fā)光輝度電平L2時的時間為時間T1，則進行控制，使得光源6的發(fā)光輝度從最大發(fā)光輝度電平L2變?yōu)樽畹桶l(fā)光輝度電平L1時的時間為小于時間T1的時間T2。另外，在該情況下，當然重要的也是變化速度。
圖33所示為信號變化控制單元33的結(jié)構(gòu)。這里，信號變化控制單元33與圖30所示的第5實施形態(tài)的信號變化控制單元32的不同點僅僅是從系統(tǒng)控制單元42對加法器302及減法器303分別輸入變化量設定信號這一點，對于其他相同構(gòu)成的說明則省略。
在信號變化控制單元33中，對加法器302在輝度增加時輸入變化量設定信號，對減法器303在輝度減少時輸入的變化量設定信號。通過這樣構(gòu)成信號變化控制單元32，能夠分別設定將光源6的發(fā)光輝度增加時及減少時的變化速度。而且，通過將輝度減少時的變化量設定信號始終設定為大于輝度增加時的變化量設定信號的閾值，這樣能夠更加快向光源6的輝度降低的方向變化時的發(fā)光輝度的變化速度。
然而，如前所述，若光源輝度的變化速度加速，則感覺到光源輝度的變化，顯示圖象的品位惡化。根據(jù)這一觀點，則最好光源輝度的變化速度最好是慢些。但是，特別是電影軟件等，存在很多較黑暗的場景，特別是由于在黑暗場景產(chǎn)生黑影浮現(xiàn)而引起的顯示圖象品位下降是應該避免的問題。因此，在由黑暗場景變?yōu)槊髁翀鼍皶r，為了盡量抑制對光源輝度的變化的感覺，要使光源輝度比較慢地變化，另一方面，在由明亮場景變?yōu)楹诎祱鼍皶r，為了盡量抑制黑影浮現(xiàn)的產(chǎn)生，要使光源輝度比較快地變化，通過這樣進行控制，能夠在整體上提高顯示圖象的品位。
另外，由于根據(jù)圖象的變化迅速降低光源6的發(fā)光輝度，因而利用圖象輝度降低與光源發(fā)光輝度降低而產(chǎn)生的相乘的作用的效果，能夠使收視者感到圖象輝度更進一步變暗，在將黑暗場景作為重要場景的電影軟件中，能夠顯示更具效果的圖象。
如上所述，采用第6實施形態(tài)，通過控制使光源6的發(fā)光輝度向降低方向變化時的變化速度比控制使光源6的發(fā)光輝度向增加方向變化時的變化速度快，能夠抑制圖象場景從黑暗場景變?yōu)槊髁翀鼍皶r由于光源6的輝度變化而引起的不自然感，特別是圖象場景變?yōu)楹诎祱鼍皶r，通過更快地降低光源6的發(fā)光輝度，能夠改善由于光源6的發(fā)光輝度高而引起的黑影浮現(xiàn)等顯示品位的降低，在整體上改善顯示圖象的品位。
第7實施形態(tài)圖34所示為本發(fā)明第7實施形態(tài)的圖象顯示裝置的構(gòu)成方框圖。另外，由于圖34所示的圖象顯示裝置與圖28所示的圖象顯示裝置的不同點僅僅是信號變化控制單元34，光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35及系統(tǒng)控制單元43，因此對于其他相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略說明。
在本實施形態(tài)中，信號變化控制單元34與第5實施形態(tài)相同，是控制在中間控制信號生成單元31生成的中間控制信號的變化速度，生成控制光源6的發(fā)光輝度用的光源控制信號。光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35一直監(jiān)視利用信號變化控制單元34輸出的光源控制信號，根據(jù)光源6的發(fā)光狀態(tài)的經(jīng)過情況進行控制，將使得光源6的發(fā)光輝度跟蹤APL的控制是暫時中斷，還是重新開始。該控制是通過例如從光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35對信號變化控制單元34輸出跟蹤控制信號來進行的，信號變化控制單元34根據(jù)跟蹤控制信號，將光源控制信號電平固定，通過這樣使得光源輝度對APL的跟蹤暫時中斷。
下面參照圖35(a)及圖35(b)，詳細說明根據(jù)光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35的控制引起的光源6的發(fā)光狀態(tài)的變化。圖35(a)所示為APL檢測單元2輸出的APL信號隨時間變化的一個例子，圖35(b)所示為利用根據(jù)圖35(a)所示的APL信號生成的光源控制信號驅(qū)動的光源6的發(fā)光輝度隨時間的變化。在本實施形態(tài)中，光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35對于發(fā)光輝度即不為最低發(fā)光輝度電平L1，也不為最高發(fā)光輝度電平L2，而在它們的中間區(qū)域持續(xù)轉(zhuǎn)移的狀態(tài)中的經(jīng)過時間進行計數(shù)。而且，在計數(shù)了由系統(tǒng)控制單元43預先設定的一定時間Ta時，光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35對信號變化控制單元34送出跟蹤控制信號，使得光源6的發(fā)光輝度跟蹤APL變化僅中斷一定時間Tb，并維持該中斷時刻的發(fā)光輝度。然后，經(jīng)過中斷期間Tb，進入等待狀態(tài)，等待假設利用光源控制信號進行光源6的控制不中斷而繼續(xù)時的發(fā)光輝度(圖35(b)的細線部分)與現(xiàn)在維持的光源6的發(fā)光輝度(圖35(b)的粗線部分)處于規(guī)定的電平差以內(nèi)之后，利用跟蹤控制信號對信號變化控制單元34重新開始使光源6的發(fā)光輝度跟蹤APL的控制，另外，上面是將重新開始光源控制的時刻作為等待假設利用光源控制信號進行光源6的控制不中斷而繼續(xù)時的發(fā)光輝度與現(xiàn)在維持的光源6的發(fā)光輝度處于規(guī)定的電平差以內(nèi)之后，但不一定限于此，例如也可以在經(jīng)過跟蹤中斷期間Tb之后立刻重新開始光源控制。但是，在等待假設利用光源控制信號進行光源6的控制不中斷而繼續(xù)時的發(fā)光輝度與現(xiàn)在維持的光源6的發(fā)光輝度處于規(guī)定的電平差以內(nèi)之后重新開始跟蹤的方法，由于沒有因中斷的光源控制立刻重新開始而引起的圖象顯示的不舒適感，因此是比較理想的。
圖36所示為本實施形態(tài)的光源發(fā)光輝度狀態(tài)檢測單元35的構(gòu)成。信號變化控制單元34輸出的光源控制信號輸入至比較器501及比較器502。比較器501將光源控制信號與最高輝度(L2)設定進行比較，同樣比較器502將光源控制信號與最低輝度(L1)設定信號進行比較。另外，最高輝度(L2)設定信號及最低輝度(L1)設定信號都由系統(tǒng)控制單元43供給。比較的結(jié)果為現(xiàn)在的發(fā)光輝度處于大于最低輝度L1而且小于最高輝度L2的中間狀態(tài)時，由AND電路503向定時器電路505輸出控制信號。第1定時器電路505開始時間計數(shù)。在發(fā)光輝度處于中間狀態(tài)的期間，第1定時器電路持續(xù)計數(shù)。然后，若經(jīng)過由系統(tǒng)控制單元43設定的設定時間Ta，則第1定時器電路505對信號變化控制單元34輸出跟蹤控制信號，中斷跟蹤APL的光源6的輝度控制，同時使第2定時器電路506開始計數(shù)。
若經(jīng)過由系統(tǒng)控制單元43設定的設定時間Tb，則第2定時器電路506向OR電路504送出控制電路，將第1定時器電路505清零。若第1定時器電路被清零，則由第1定時器電路輸出的跟蹤控制信號被清零，允許重新開始信號變化控制單34中的光源6的輝度控制。信號變化控制單34若檢測到跟蹤控制信號被清零，則比較現(xiàn)在維持的光源6的發(fā)光輝度與中間控制信號生成單元31輸出的中間控制信號，在兩者之差處于一定范圍內(nèi)時工作，使得重新開始光源6的輝度控制。另外，在第1定時器電路505在計數(shù)過程中，發(fā)光輝度達到最高輝度(L2)或最低輝度(L1)時，利用比較器501，502及OR電路504，將第1定時器電路505清零。
如上所述，采用第7實驗形態(tài)，在圖象顯示裝置的光源輝度控制中，在光源以中間狀態(tài)持續(xù)一定時間(Ta)的輝度變化時，進行控制使得中斷一定時間(Tb)對APL的跟蹤，通過這樣能夠防止由于長時間使光源輝度持續(xù)變化而引起的光源壽命的降低。
另外，通過根據(jù)APL使光源輝度跟蹤來提高顯示質(zhì)量，以及通過中斷光源的輝度控制來改善光源壽命，一般存在要折衷兼顧的關系。因此，例如單純每一次在規(guī)定的時刻每一次僅在規(guī)定的期間中斷光源控制，這樣做只不過與提高顯示質(zhì)量相比，單純優(yōu)先考慮改善光源壽命。但是，在本實施形態(tài)中，由于只要光源在規(guī)定時間以上以中間狀態(tài)持續(xù)輝度變化時，就暫時中斷光源控制，因此能夠得到超過單純折衷關系的優(yōu)點。下面說明這種情況。
作為與本實施形態(tài)比較用的假設例子，下面說明單純每一次在規(guī)定的時刻每一次僅在規(guī)定的期間中斷光源控制的情況。圖37(a)所示為該假設例子中由APL檢測單元輸出的APL信號隨時間變化的一個例子。圖37(b)所示為利用根據(jù)圖37(a)所示的APL信號生成的光源控制信號驅(qū)動的光源的發(fā)光輝度隨時間的變化。在該假設例子中，如圖37(a)所示，在APL信號電平為Y以下時，以最低發(fā)光輝度L1驅(qū)動光源，而為X以上時，以最高發(fā)光輝度L2驅(qū)動。在該假設例子中，由于單純每一次在規(guī)定的時刻每一次僅在規(guī)定的期間中斷光源控制，因此如圖37(b)的粗線部分是不中斷光源控制時的光源的輝度變化。若來看粗線部分，則在比圖中所示的“中斷期間”前的期間中，光源輝度在短暫期間達到一定的電平L2。因而，在該情況下，在中斷期間即使不中斷光源的輝度控制，也應該對光源壽命絲毫沒有產(chǎn)生任何深刻的影響。但是，若根據(jù)該假設例子，光源控制白白的被中斷，在該期間不能防止黑影浮現(xiàn)等，即不能改善顯示質(zhì)量。
而采用本實施形態(tài)，不進行這樣的光源控制的白白的中斷，僅在規(guī)定期間以上光源輝度以中間狀態(tài)變化時，才中斷光源的輝度控制。因而，能夠得到力圖提高顯示質(zhì)量并且以所需要的最低限度進行光源輝度的控制中斷的，超過單純的折衷關系的效果。
第8實施形態(tài)圖38所示為本發(fā)明第8實施形態(tài)的圖象顯示裝置的構(gòu)成。另外，由于圖38所示的圖象顯示裝置與圖28所示的圖象顯示裝置的不同點僅是中間控制信號生成單元36，信號變化控制單元37及系統(tǒng)控制單元44，因此對于其他構(gòu)成的說明加以省略。另外，在圖38中，對于與圖28相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略說明。
在本實施形態(tài)中，系統(tǒng)控制單元44控制上述各控制單元，特別是向中間控制信號生成單元36送出發(fā)光輝度控制靜噪信號，向信號變化控制單元37送出初始值設定信號。
中間控制信號生成單元36與前述的實施形態(tài)相同，根據(jù)設定的變換函數(shù)或變換表將輸入的APL信號在每個單位場期間變換為作為控制光源6的發(fā)光輝度電平用的光源控制信號的基礎的中間控制信號。中間控制信號這樣控制，使得APL高時，增加光源6的發(fā)光輝度，APL低時，降低光源6的發(fā)光輝度。
用中間控制信號生成單元36產(chǎn)生的中間控制信號，由于是由圖象信號的APL的變化在每個單位場期間變化的信號。這里，在中間控制信號生成單元36預先設定變化閾值電平APLmin，在單位場期間的APL變化小于變化閾值電平APLmin時，控制中間控制信號使其不變化。利用該處理，由于在圖象信號的APL變化很微小時，進行控制使得光源6的發(fā)光輝度不進行變化，因此能夠減少光源驅(qū)動條件的頻繁變化，減輕因光源驅(qū)動條件的變化而引起的光源劣化。
另外，在中間控制信號生成單元36中，在輸入圖象信號切換時等圖象信號處于不穩(wěn)定的狀態(tài)下，為了防止跟蹤該不穩(wěn)定的圖象信號進行光源輝度控制，由系統(tǒng)控制單元44輸入發(fā)光輝度控制靜噪信號。在該發(fā)光輝度控制靜噪信號為on時，也控制中間控制信號使其不變化。
信號變化控制單元37利用設定的時間常數(shù)，將每個單位場周期變化的中間控制信號變換為具有緩慢變換速度的光源控制信號。下面參照圖39(a)～圖39(c)，詳細說明利用信號變化控制單元的控制引起的光源6的發(fā)光狀態(tài)的變化。
圖39(a)所示為APL檢測單元2輸出的APL信號隨時間變化的一個例子，圖39(b)所示為輸入圖象信號切換時的發(fā)光輝度控制靜噪信號隨時間變化的一個例子，圖39(c)為利用根據(jù)圖39(a)及圖39(b)所示的APL信號及發(fā)光輝度控制靜噪信號生成的光源控制信號驅(qū)動的光源6的發(fā)光輝度隨時間的變化。
現(xiàn)在考慮在從時刻t1至t2將輸入圖象信號從圖象信號A切換為圖象信號B的情況。而且，根據(jù)圖象信號切換前后的各圖象信號得到的APL信號設為圖39(a)所示的信號。這時，供給中間控制信號生成單元36的發(fā)光輝度控制靜噪信號如圖39(b)所示，利用系統(tǒng)控制單元44進行控制，使得從圖象信號A切換時的時刻t1起，到切換為圖象信號B后各控制單元的動作穩(wěn)定的時刻t3為止，在這之間處于on狀態(tài)。在中間控制信號生成單元36中，由于在發(fā)光輝度控制靜噪信號為on狀態(tài)期間，控制中間控制信號使其不變化，因此結(jié)果光源控制信號也不變化，如圖39(c)所示，在時刻t1至時刻t3之間，光源發(fā)光輝度也不變化。
下面考慮在時刻t3發(fā)光輝度控制靜噪信號為off狀態(tài)，重新開始中間控制信號生成單元36的控制的狀態(tài)。例如，設圖象信號A為如圖39(a)所示的圖象信號，在時刻t1以前的狀態(tài)是APL為較低的狀態(tài)，切換后的圖象信號B是以時刻t2以后的狀態(tài)即APL為持續(xù)較高狀態(tài)。在該情況下，如圖39(c)所示，在圖象信號A即將切換前，光源6的發(fā)光輝度為低狀態(tài)，在發(fā)光輝度控制靜噪信號為on狀態(tài)的期間，維持發(fā)光輝度為低的狀態(tài)。然后，在時刻t3發(fā)光輝度控制靜噪信號為off狀態(tài)，利用中間控制信號生成單元36的控制重新開始時，若在信號變化控制單元37中照原樣繼續(xù)控制，則盡管圖象信號B的APL為高的狀態(tài)保持一定，信號變化控制單元37開始從緊靠時刻t3前的狀態(tài)即光源輝度控制電率為低的狀態(tài)起進行跟蹤(圖39(c)的虛線的狀態(tài))。因此，實際圖象的APL狀態(tài)與光源的發(fā)光輝度狀態(tài)產(chǎn)生不一致，顯示的圖象具有不舒適感。
因此，在本實施形態(tài)中，為了解決上述問題，另外引入由系統(tǒng)控制單元44產(chǎn)生的初始值設定信號，在使發(fā)光輝度控制靜噪信號為off時，同時將初始值設定信號送入信號變化控制單元37，將控制狀態(tài)復位。通過這樣，由于不管過去的控制經(jīng)歷如何，能夠從進行復位時刻起重新開始控制，因此能夠顯示不產(chǎn)生印圖象信號切換時的光源發(fā)光輝度控制與顯示圖象不一致而引起的不舒適感的圖象。
下面詳細說明信號變化控制單元37。圖40所示為信號變化控制單元37的構(gòu)成。另外，由于圖40所示的信號變化控制單元37與圖30所示的信號變化控制單元32的不同點僅僅是另外包含選擇器701這一點，因此對于其他相同的構(gòu)成，附加相同的參照符號，并省略說明。
選擇器701利用來自系統(tǒng)控制單元44的初始值控制信號進行控制。選擇器701根據(jù)該初始值控制信號，將應該反饋給加法器302、減法器303級比較器301的信號進行切換。若更具體的進行說明，則通常將選擇器307的輸出供給上述各部分，而在圖39(c)所示時刻t3的時刻即圖象信號的切換結(jié)束、信號穩(wěn)定的時刻，接受來自系統(tǒng)控制單元44的初始值控制信號，這是將來自中間控制信號生成單元36的中間控制信號供給上述各部分。在信號切換后，通過將中間控制信號照原樣進行反饋，將光源控制信號的過去控制狀態(tài)復位，能夠?qū)⒐庠纯刂茽顟B(tài)復位，能夠?qū)⒐庠纯刂菩盘柫⒖陶{(diào)整為與現(xiàn)在圖象信號的APL對應的電平。
如上所述，根據(jù)第8實施形態(tài)，通過采用與APL的高級聯(lián)動控制光源的發(fā)光輝度同樣的構(gòu)成，由于在電影軟件那樣的APL較低的黑暗場景中向光源的發(fā)光輝度降低的方向進行控制，因此能夠改善畫面的黑影浮現(xiàn)這樣的黑暗場景中顯示圖象品位的問題，能夠提供更高品位的圖象。而且特別是通過利用初始值控制信號將光源控制信號復位，能夠在輸入圖象信號切換時等情況下，在不想繼續(xù)在這之前的控制狀態(tài)時，能夠以新的條件開始光源輝度的控制。因此，能夠避免光源輝度的控制狀態(tài)與顯示圖象狀態(tài)不一致的問題，能夠顯示與顯示圖象狀態(tài)對應的沒有不舒適感的圖象。
如上所述，本發(fā)明有關的圖象顯示裝置及圖象顯示方法，是在由具有透射型線反射型的光調(diào)制作用的顯示元件及對顯示元件照射光的光源構(gòu)成的圖象顯示裝置中，改善因?qū)Ρ榷雀胁蛔慵昂谟案‖F(xiàn)的產(chǎn)生而引起的顯示圖象品位的降低，同時提高裝置的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種圖象顯示裝置，通過在透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件上照射來自光源的光線以顯示圖象，包括將輸入圖象信號的輝度電平分割為多個輝度電平區(qū)、并檢測每個輝度電平區(qū)的直方圖分布的直方圖生成裝置；以及對所述光源的光量進行控制的光量控制裝置，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，所述光量控制裝置控制所述光源的光量，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
2.一種圖象顯示裝置，通過在透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件上照射來自光源的光線以顯示圖象，包括將輸入圖象信號的輝度電平分割為多個輝度電平區(qū)、并檢測每個輝度電平區(qū)的直方圖分布的直方圖生成裝置；以及設置在所述光源與所述顯示元件之間用于控制照射在所述顯示元件上的光量的光圈，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述光圈，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
3.一種圖象顯示裝置，通過在透射型或反射型的具有光調(diào)制作用的顯示元件上照射來自光源的光線以顯示圖象，包括將輸入圖象信號的輝度電平分割為多個輝度電平區(qū)、并檢測每個輝度電平區(qū)的直方圖分布的直方圖生成裝置；以及設置在所述光源與所述顯示元件之間用于調(diào)節(jié)照射在所述顯示元件上的光量的調(diào)光元件，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述調(diào)光元件，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
4.如權(quán)利要求1所述的圖象顯示裝置，其特征在于，還包括設置在所述光源與所述顯示元件之間用于控制照射在所述顯示元件上的光量的光圈，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述光源和光圈，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
5.如權(quán)利要求1所述的圖象顯示裝置，其特征在于，還包括設置在所述光源與所述顯示元件之間用于控制照射在所述顯示元件上的光量的調(diào)光元件，當所述直方圖生成裝置所檢測的所述多個輝度電平區(qū)中的至少一個輝度電平區(qū)的直方圖分布大于規(guī)定的閾值時，控制所述光源和調(diào)光元件，使得照射在所述顯示元件上的光量固定在規(guī)定的最小電平。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的圖象顯示裝置，其特征在于，所述多個輝度電平區(qū)中的所述至少一個輝度電平區(qū)是最接近黑色電平的區(qū)。
全文摘要
用APL檢測單元(2)檢測輸入圖像信號(1)的每個單位場期間的APL，光源控制數(shù)據(jù)生成單元(3)根據(jù)APL檢測結(jié)果，在APL為0％～規(guī)定值A1時，生成能夠穩(wěn)定驅(qū)動光源(6)的最小電平的光源控制信號，在APL為規(guī)定值A2～100％時，生成能夠穩(wěn)定地驅(qū)動光源(6)的最大電平的光源控制信號，在APL為規(guī)定值A1～規(guī)定值A2時，生成與APL對應動態(tài)變化的光源控制信號，根據(jù)該光源控制信號驅(qū)動光源(6)，以此能夠改善對比度感不足及黑影浮現(xiàn)的產(chǎn)生現(xiàn)象，同時提高光源(6)的可靠性。
文檔編號H04N5/74GK101038731SQ200710006188
公開日2007年9月19日 申請日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月25日
發(fā)明者川島正裕, 野田均, 行天敬明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社