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技術 液晶型映像表示装置とそのホワイトバランス制御方法

出願人 パナソニック株式会社
発明者 上藤剛佐伯泰秀真鍋智久
出願日 2009年2月17日 (10年7ヶ月経過) 出願番号 2009-033361
公開日 2009年10月1日 (9年11ヶ月経過) 公開番号 2009-225440
状態 未査定
技術分野 液晶表示装置の制御 カラーテレビジョンの色信号処理 陰極線管以外の表示装置の制御
主要キーワード 輝度諧調 フィードバック調整 ゼロ補正 直線補完 刺激力 調整速度 調整輝度 黒映像信号
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年10月1日)のものです。
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図面 (7)

課題

本発明は、液晶パネルを使用し、カラー映像を映し出す液晶型映像表示装置とそのホワイトバランス制御方法に関するもので、ホワイトバランスの調整を速く行うことを目的とするものである。

解決手段

目標のホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率演算し、目標の輝度率特性を変更し、その調整用輝度率特性に従ってホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御部と、このホワイトバランス制御部で生成されたR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値を記録するガンマ補正値記録装置部と、前記目標のホワイトバランスと、目標の輝度率特性とを記録させておく目標値記録装置部とからなる構成とした。

概要

背景

従来のこの液晶型映像表示装置の構成は、以下のような構成となっていた。

すなわち、映像信号を映し出し表示する映像表示部と、ホワイトバランス制御に用いる映像信号を生成し、前記映像表示部に出力する入力映像信号を出力する映像信号制御部と、前記スクリーン投射された出力映像信号ホワイト色度と、R、G、B、それぞれの輝度を検出する光出力検出部と、R、G、Bの輝度比率を所望の比率に制御し、前記測定したホワイトの色度が目標値になっているかどうか測定し、前記目標値の差が所定の値以下になるように、前記R、G、Bの輝度比率をフィードバック調整するホワイトバランス制御部と、から構成されている。

このようにホワイトバランスを目標のホワイトになるように、R、G、Bの輝度比率をフィードバック調整しているホワイトバランス制御方法においては、そのフィードバック回数を削減して、速く目標のホワイトバランスに調整できるように、ニュートンラプソン法による近似計算手段を導入したものがある(例えば下記特許文献1)。
特開2004−328386号公報

概要

本発明は、液晶パネルを使用し、カラー映像を映し出す液晶型映像表示装置とそのホワイトバランス制御方法に関するもので、ホワイトバランスの調整を速く行うことを目的とするものである。目標のホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を演算し、目標の輝度率特性を変更し、その調整用輝度率特性に従ってホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御部と、このホワイトバランス制御部で生成されたR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値を記録するガンマ補正値記録装置部と、前記目標のホワイトバランスと、目標の輝度率特性とを記録させておく目標値記録装置部とからなる構成とした。1

目的

そこで本発明は、ホワイトバランスの調整を速く行うことを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

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請求項1

映像信号を映し出し表示する映像表示部と、ホワイトバランス制御に用いる映像信号を生成し、前記映像表示部に出力する入力映像信号を出力する映像信号制御部と、前記スクリーン投射された出力映像信号三刺激値として出力する、もしくは三刺激値に変換できるデータを出力する光出力検出部と、この光出力検出部から得られた三刺激値、もしくは光出力検出部から得られたデータを三刺激値に変換したデータを用い、目標ホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率演算し、目標の輝度率特性を変更し、その調整用輝度率特性に従ってホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御部と、このホワイトバランス制御部で生成されたR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値を記録するガンマ補正値記録装置部と、前記目標のホワイトバランスと、目標の輝度率特性とを記録させておく目標値記録装置部と、を備えた液晶型映像表示装置

請求項2

前記映像表示部は、光源と、この光源からの照明光と入力映像信号を合成して映像情報に変換する映像変換部と、この映像変換部からの出力信号が投射されるスクリーンにより構成される、請求項1に記載の液晶型映像表示装置。

請求項3

所定信号の三刺激値を測定する第1の工程と、上記三刺激値から目標のホワイトバランスに調整可能なR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を算出する第2の工程と、上記比率に応じて、R(赤)、G(緑)、B(青)の輝度正規化するように目標の輝度率特性を変更する第3の工程と、上記変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行う第4の工程により、ガンマ補正値を決定するホワイトバランス制御方法

請求項4

前記第3の工程において、所定の割合に対する、R(赤)、G(緑)、B(青)の輝度を正規化するように目標の輝度率特性を変更する請求項3に記載のホワイトバランス制御方法。

技術分野

0001

本発明は、液晶パネルを使用し、カラー映像を映し出す液晶型映像表示装置とそのホワイトバランス制御方法に関するものである。

背景技術

0002

従来のこの液晶型映像表示装置の構成は、以下のような構成となっていた。

0003

すなわち、映像信号を映し出し表示する映像表示部と、ホワイトバランス制御に用いる映像信号を生成し、前記映像表示部に出力する入力映像信号を出力する映像信号制御部と、前記スクリーン投射された出力映像信号ホワイト色度と、R、G、B、それぞれの輝度を検出する光出力検出部と、R、G、Bの輝度比率を所望の比率に制御し、前記測定したホワイトの色度が目標値になっているかどうか測定し、前記目標値の差が所定の値以下になるように、前記R、G、Bの輝度比率をフィードバック調整するホワイトバランス制御部と、から構成されている。

0004

このようにホワイトバランスを目標のホワイトになるように、R、G、Bの輝度比率をフィードバック調整しているホワイトバランス制御方法においては、そのフィードバック回数を削減して、速く目標のホワイトバランスに調整できるように、ニュートンラプソン法による近似計算手段を導入したものがある(例えば下記特許文献1)。
特開2004−328386号公報

発明が解決しようとする課題

0005

前記従来例における課題は、ホワイトバランスの調整に時間がかかってしまうことであった。

0006

すなわち上記従来例においては、ホワイトの色度が目標値になっているかどうか測定し、前記目標値の差が所定の値以下になるように、前記R、G、Bの輝度比率をフィードバック調整するので、繰り返しの制御が必要になり、ホワイトバランスの調整に時間がかかってしまう。

0007

そこで本発明は、ホワイトバランスの調整を速く行うことを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0008

そしてこの目的を達成するために本発明は、映像信号を映し出し表示する映像表示部と、ホワイトバランス制御に用いる映像信号を生成し、前記映像表示部に出力する入力映像信号を出力する映像信号制御部と、前記スクリーンに投射された出力映像信号を三刺激値として出力する、もしくは三刺激値に変換できるデータを出力する光出力検出部と、この光出力検出部から得られた三刺激値、もしくは光出力検出部から得られたデータを三刺激値に変換したデータを用い、目標のホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を演算し、目標の輝度率特性を変更し、その調整用輝度率特性に従ってホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御部と、このホワイトバランス制御部で生成されたR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値を記録するガンマ補正値記録装置部と、前記目標のホワイトバランスと、目標の輝度率特性とを記録させておく目標値記録装置部とからなる構成とした。

0009

これにより所期の目的を達成するものである。

発明の効果

0010

以上のように本発明は、映像信号を映し出し表示する映像表示部と、ホワイトバランス制御に用いる映像信号を生成し、前記映像表示部に出力する入力映像信号を出力する映像信号制御部と、前記スクリーンに投射された出力映像信号を三刺激値として出力する、もしくは三刺激値に変換できるデータを出力する光出力検出部と、この光出力検出部から得られた三刺激値、もしくは光出力検出部から得られたデータを三刺激値に変換したデータを用い、目標のホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を演算し、目標の輝度率特性を変更し、その調整用輝度率特性に従ってホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御部と、このホワイトバランス制御部で生成されたR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値を記録するガンマ補正値記録装置部と、前記目標のホワイトバランスと、目標の輝度率特性とを記録させておく目標値記録装置部とからなる構成としたので、ホワイトバランスの調整を速く行うことができるものである。

0011

すなわち本発明においては、フィードバックによるホワイトバランスの調整は行わず、R、G、B、それぞれについて、所定の輝度諧調ごとに、三刺激値を測定して、その測定結果を組み合わせて計算を行い、所望のホワイトバランスになる組み合わせを基準の輝度ごとに決定することで、ホワイトバランスの調整を行うので、ホワイトバランスの調整を速く行うことができる。

0012

さらには、最大輝度の白、赤、緑、青、最小輝度の黒の5つの信号の三刺激値を測定し、その三刺激値から、目標のホワイトバランスに調整可能なR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を算出し、その比率に従って目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行うので、コントラストを必要以上に低下させることなく、かつ、高諧調に至るまで精度の高い調整が可能になる。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下に、本発明の液晶型映像表示装置の形態を図面とともに詳細に説明する。

0014

(実施の形態1)
実施の形態1では具体的なホワイトバランスの調整・制御について説明する。図1は、本発明の液晶型映像表示装置の構成図を示す。

0015

本発明の液晶型映像表示装置では、映像信号を映し出し表示する映像表示部20に映像信号が検知できる位置に光出力検出部5が設置されている。

0016

光出力検出部5とは、光の三刺激値、もしくは三刺激値に変換可能な光の情報、例えば色度値と輝度などを測定できるセンサー素子である。この光出力検出部5に対して任意の信号を投射することができる映像信号制御部4があり、この映像信号制御部4では、光出力検出部5に対して映像のホワイトバランス、輝度を制御するために必要な映像信号を生成し映像表示部に表示される。

0017

ホワイトバランスを制御するために必要な映像信号は、最大輝度を示す白映像信号、R(赤)、G(緑)、B(青)の各信号の最大出力、最小輝度を示すための黒映像信号の映像信号を映像信号制御部4で生成、映像表示部20に表示される。

0018

この映像信号は光出力検出部5からこの映像信号に応じた三刺激値、もしくは三刺激値に変換可能な情報が出力される。

0019

この情報をホワイトバランス制御部6が受け取り、目標のホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を演算し、目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行いホワイトバランスの制御をする。

0020

目標値記憶装置部8に予め記録されたホワイトバランス、輝度情報と比較され、映像のホワイトバランス、輝度を制御するための情報が算出される。この算出された映像の色、輝度を制御するための情報をガンマ補正値と呼び、R(赤)、G(緑)、B(青)それぞれのガンマ補正値が存在する。ガンマ補正値はガンマ補正値記憶装置部7に記録され、テレビジョン信号などを表示する際、映像信号制御部4で使用される。

0021

このことにより、本発明の液晶型映像表示装置は、ホワイトバランスの調整を速く行うことができるものである。

0022

すなわち本発明においては、フィードバックによるホワイトバランスの調整は行わず、R、G、B、それぞれについて、所定の輝度諧調ごとに、三刺激値を測定して、その測定結果を組み合わせて計算を行い、所望のホワイトバランスになる組み合わせを基準の輝度ごとに決定することで、ホワイトバランスの調整を行うので、ホワイトバランスの調整を速く行うことができる。

0023

さらには、最大輝度の白、赤、緑、青、最小輝度の黒の5つの信号の三刺激値を測定し、その三刺激値から、目標のホワイトバランスに調整可能なR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を算出し、その比率に従って目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行うので、コントラストを必要以上に低下させることなく、かつ、高諧調に至るまで精度の高い調整が可能になる。

0024

図2に同様に本発明の液晶型映像表示装置の構成図を示す。
光源1を備え、この光源1からの照明光は投射のためにR(赤)、G(緑)、B(青)に分光される。

0025

この分光された3原色の光と、映像信号制御部4での映像信号が映像変換部2において合成され、映像情報出力としてスクリーン3に投射される。
スクリーン3には、スクリーンに投射される映像信号が検知できる位置に光出力検出部5が設置されている。

0026

光出力検出部5とは、光の三刺激値、もしくは三刺激値に変換可能な光の情報、例えば色度値と輝度など、を測定できるセンサー素子である。

0027

この光出力検出部5に対して任意の信号を投射することができる映像信号制御部4があり、この映像信号制御部4では、光出力検出部5に対して映像のホワイトバランス、輝度を制御するために必要な映像信号を生成し映像変換部2を通して投射される。

0028

本発明の制御するために必要な映像信号は、装置の最大輝度を示す白映像信号、R(赤)、G(緑)、B(青)の各信号の最大出力、最小輝度を示すための黒映像信号の映像信号を映像信号制御部4で生成、映像変換部2を通して投射される。

0029

この投射された映像信号は光出力検出部5に投射され、光出力検出部5からこの映像信号に応じた三刺激値、もしくは三刺激値に変換可能な情報が出力される。

0030

この情報をホワイトバランス制御部6が受け取り、目標のホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を演算し、目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行いホワイトバランスの制御をする。

0031

目標値記憶装置部8に予め記録されたホワイトバランス、輝度情報と比較され、映像のホワイトバランス、輝度を制御するための情報が算出される。この算出された映像の色、輝度を制御するための情報をガンマ補正値と呼び、R(赤)、G(緑)、B(青)それぞれのガンマ補正値が存在する。ガンマ補正値はガンマ補正値記憶装置部7に記録され、テレビジョン信号などを表示する際、映像信号制御部4で使用される。

0032

このことにより、本発明の液晶型映像表示装置は、ホワイトバランスの調整を速く行うことができるものである。

0033

すなわち本発明においては、フィードバックによるホワイトバランスの調整は行わず、R、G、B、それぞれについて、所定の輝度諧調ごとに、三刺激値を測定して、その測定結果を組み合わせて計算を行い、所望のホワイトバランスになる組み合わせを基準の輝度ごとに決定することで、ホワイトバランスの調整を行うので、ホワイトバランスの調整を速く行うことができる。

0034

さらには、最大輝度の白、赤、緑、青、最小輝度の黒の5つの信号の三刺激値を測定し、その三刺激値から、目標のホワイトバランスに調整可能なR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を算出し、その比率に従って目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行うので、コントラストを必要以上に低下させることなく、かつ、高諧調に至るまで精度の高い調整が可能になる。

0035

このホワイトバランス、及び輝度の制御方法フローチャート図3に示す。
ここに示すホワイトバランス、及び輝度の制御方法の詳細は、図2における構成での液晶型映像表示装置について記載する。

0036

第1の工程により、ホワイトバランス制御に必要な映像信号が映像変換部2に映像信号制御部4から供給される。この映像信号は出力映像信号としてスクリーン3に投射され取り付けられている光出力検出部5で三刺激値出力として、もしくは三刺激値に変換できる情報として検出される。この時、出力される映像信号は最大輝度を示す白映像信号、R(赤)、G(緑)、B(青)の各信号の最大出力、最小輝度を示すための黒映像信号であり、これらの出力映像信号が上記、光出力検出部5で三刺激値出力として、もしくは三刺激値に変換できる情報として検出される。

0037

第2の工程により、目標のホワイトバランスに調整を行う際にR(赤)、G(緑)、B(青)の最大輝度を利用した場合、R(赤)、G(緑)、B(青)の比率を演算にて求める。この比率はG(緑)の最大出力を基準とした場合に、R(赤)、B(青)がR(赤)、B(青)の最大出力に対してどのくらいの比率で必要かを表すパラメータとなる。

0038

例えば、G(緑)を1とした場合に、R(赤)が1.3であったとすると、G(緑)の液晶パネルの透過率を最大にし、ダイナミックレンジをフルに使用した場合に、R(赤)はR(赤)の最大出力の1.3倍の出力が必要ということになる。しかし当然最大出力以上に出力が出来ない。よって目標のホワイトバランスに調整に正確に調整するためには相対的にG(緑)を下げる必要がある。G(緑)を下げれば相対的にR(赤)の出力は少なくて済むことになる。

0039

G(緑)の三刺激値XYZのY刺激値は装置の輝度成分の大半を占め、装置の輝度性能に大きな影響を与える。上記のようにG(緑)を基準にした場合に、R(赤)の出力が足りない場合、G(緑)の出力をさげ、すなわち装置の最大輝度を下げることで装置の最大輝度出力時であってもホワイトバランスが正確に調整されることを意味する。

0040

コントラストを優先し、G(緑)のダイナミックレンジをフルに使用した場合には、上記条件のような場合に、ホワイトバランスが正確に目標の値にならない。

0041

本発明の実施の形態では、目標のホワイトバランスに調整するためのR(赤)、G(緑)、B(青)の最大出力についての比率を演算で求めることで、G(緑)の下げ幅、つまりは装置の輝度、コントラストの下げ幅を正確に、かつ、最低限に抑えることになる。その演算方法について下記に詳細に記述する。

0042

本発明に必要な信号は装置の最大輝度を示す白映像信号、R(赤)、G(緑)、B(青)の各信号の最大出力、最小輝度を示すための黒映像信号の映像信号であり、その信号は前記のように映像信号制御部4で生成、映像変換部2を通して投射され、光出力検出部5にてその色情報が取得されている。

0043

装置の最大輝度を示す白信号CIE色度値をxn、yn。三刺激値をXn、Yn,Znと定義する。

0044

一方、目標のCIE色度値をxc、yc。三刺激値をXc、Yc、Zcと定義する。
CIE色度値x、yと三刺激値X、Y、Zの間には次の関係が成り立っている。

0045

0046

0047

すなわち、下記のようになる。

0048

0049

0050

0051

0052

ここで、xn、ynとxc、ycの関係を数7、数8のように定義する。A、B’、Cは定数

0053

0054

0055

さらに、R(赤)の最大出力の三刺激値をXRn、YRn、ZRn。G(緑)の最大出力の三刺激値をXGn、YGn、ZGn。B(青)の最大出力の三刺激値をXBn、YBn、ZBnと表現すると、装置の最大輝度を示す白信号の三刺激値Xn、Yn,Znは以下の関係が成り立つ。

0056

0057

0058

0059

ここで、各色のX/Y、Y/Z、X/Zが各諧調で一定であるとし、R(赤)、B(青)のみレベル可変されたと仮定して、数7、数8の各成分を次のように表す。

0060

0061

0062

0063

上記、数7、数8、数12、数13、数14の5式の連立方程式解くことにより、D及びEを算出することができる。

0064

以上のように目標のホワイトバランスに調整するための、G(緑)の最大出力を基準とした場合に、R(赤)、B(青)がR(赤)、B(青)の最大出力に対してどのくらいの比率で必要かを表すパラメータDとEが求まったことになる。

0065

すなわちR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の最大出力時の三刺激値XRn、XGn、XBn、YRn、YGn、YBn、ZRn、ZGn、ZBnを測定し値を入手して、αR、αG、βG、βB、γR、γBを計算で求め数34、数35に至る演算を行うことで目標のホワイトバランスになる時のG(緑)を基準としたR(赤)、B(青)のそれぞれの最大出力に対する比率D、Eが求まる。

0066

ただし、必要に応じて最小輝度を示す黒を測定した時の三刺激値をそれぞれの三刺激力減算しておく。このゼロ補正によりより正確な演算が可能となる。

0067

第3の工程により、目標の輝度率特性を変更する。輝度率特性とは映像信号制御部4に入力される信号に対する、光出力検出部5で検出される白色信号の輝度の比率のことである。つまり、入力信号最大値が入力された時に、光出力検出部での検出輝度も最大となる。その最大時の輝度を100%として0%までの輝度の比率のことである。

0068

装置の最大輝度を可能な限りあげるためには、前記のようにG(緑)の液晶パネルの透過率を最大にすることで、装置の輝度は向上する。しかし、G(緑)の液晶パネルの透過率を最大にすると装置の最大輝度付近でホワイトバランスの調整が破綻し目標のホワイトバランスにならない可能性がある。

0069

そこで、入力信号100%が入力された時に、目標の輝度率特性の最大値がG(緑)の液晶パネルの透過率の100%ではなく何%になっていれば、正確なホワイトバランスの調整が出来るかを、前記第2の工程で求めた比率D、Eを利用して、目標の輝度率特性を変更する。デフォルトで用意している目標の輝度率特性は、入力信号100%が入力された時に、目標の輝度率特性の最大値がG(緑)の液晶パネルの透過率の100%になることを前提に用意しておく。これが装置として最も輝度の性能が出る情報である。この輝度率特性をある数値除算し、G(緑)の液晶パネルの最大透過率を下げる。もちろん、入力信号100%から0%までの比率は一定となる。

0070

ここで、目標の輝度率特性の変更方法について記述する。
前記第2の工程で導き出された、比率はG(緑)の最大出力を基準とした場合に、R(赤)、B(青)がR(赤)、B(青)の最大出力に対してどのくらいの比率で必要かを表すパラメータDとEがある。

0071

DもしくはEのどちらか一方の数値が1以上の場合、DとEを比較し、大きな数値でデフォルトの目標の輝度率特性を除算することで、前記DもしくはEの値を正規化する。

0072

つまり、言い換えれば、第2の工程で算出した比率で目標の色温度に調整できるために
は、R(赤)、G(緑)、B(青)の輝度が最大出力を超えないように正規化する必要が
ある。輝度率特性を変更することで、その正規化をすることができる。
結果の輝度率特性を「調整用輝度率特性」とすれば

0073

0074

となる。

0075

第4の工程により、この調整用輝度率特性を利用しホワイトバランス調整を行うことで、装置の最大輝度まで正確な精度のよいホワイトバランスをえることができるようになる。

0076

次に、ホワイトバランスの調整の詳細について、フローチャートを図4に示す。

0077

第1の工程により、ホワイトバランス制御(このホワイトバランス制御には、ガンマ補正値を生成するため、輝度制御についても同意で同時に行われる。)に必要な映像信号が映像変換部2に映像信号制御部4から供給される。

0078

第2の工程により、この映像信号は出力映像信号としてスクリーン3に投射され取り付けられている光出力検出部5で三刺激値出力として、もしくは三刺激値に変換できる情報として検出される。この時、出力される映像信号はR(赤)、G(緑)、B(青)すべてが最大輝度を示す白映像信号、R(赤)、G(緑)、B(青)すべてが最小輝度を示す黒映像信号、R(赤)、G(緑)、B(青)それぞれの最大輝度を示すためのR(赤)、G(緑)、B(青)それぞれの映像信号とR(赤)、G(緑)、B(青)それぞれの最小輝度を示すためのR(赤)、G(緑)、B(青)それぞれの映像信号の間における複数ポイントの映像信号であり、これらの出力映像信号が上記、光出力検出部5で三刺激値出力として、もしくは三刺激値に変換できる情報として検出される。

0079

第3の工程によりG(緑)の三刺激値のうちY刺激値を直線補完し、目標の輝度率特性に変換しG(緑)のガンマ補正値を演算する。その演算方法について以下に記述する。

0080

まずは第3の工程の演算で使用する関数を定義する。

0081

ホワイトバランス制御に必要な信号の内、最大輝度から最小輝度の間における映像信号を複数のPointに分ける。この複数のPointを0、1、2・・・n・・・n-max、
映像信号制御部4の入力信号を fi(n)、
映像信号制御部4の出力信号を fo(n)、
G(緑)のガンマ補正値をG-Gamma(n)とする。

0082

例えば映像信号制御部4に入力される信号が10bit、出力される信号が10bit、だと仮定しn-maxを64とすると、各入出力の10bitの信号を64等分したことになる。
上記例に拠れば、 fi(64)=1023
fo(64)=1023
ガンマ補正値は映像信号制御部4への入力信号fiに対する出力信号foのルックアップテーブルデータであるため、ガンマ補正適用後にはG(緑)の映像信号制御部4の出力信号fo(n)は数101に示すように表される。

0083

0084

また、目標値記憶装置部8に目標の輝度率特性が記録されている。輝度率特性とは映像信号制御部4に入力される信号fi(n)に対する、光出力検出部5で検出される白色信号の輝度の比率のことである。

0085

ここで、上記第1の工程と第2の工程の内容を補足すると、第1の工程で出力される、ホワイトバランス制御に必要な映像信号制御部4から映像変換部2に供給される映像信号は各RGBの0Pointから“n-max”Pointまでの映像信号fo(n)であり、第2の工程で検出される離散的なデータとは、映像信号処理部で処理する信号のダイナミックレンジを0からn-maxまでの複数のポイントで離散的に分割した、すなわち信号レベルがPointごとに違う第1の工程で出力される映像信号fo(n)が、スクリーンに投射された光を光出力検出部5で測定したデータとなる。

0086

測定で取得したG(緑)の三刺激値の内、Y刺激値をLG(n)と定義する。LG(n)から0Point目の時の値LG(0)の値を差し引いたものを改めてL’G(n)とする。
L’G(n) は数102のように定義する。

0087

0088

この数102を元にG(緑)の三刺激値の内、Y刺激値を代表としたG(緑)の透過率特性をftx(n)と定義し、G(緑)の透過率特性ftx(n)は数103に示すように表す。

0089

0090

(数103は(%)が単位となる)
目標の輝度率特性は入力信号をfi(n)とし ft(n)(%)で表す。
以下の計算式に従い、目標の輝度率特性にG(緑)の三刺激値のY刺激値が変換する。G(緑)のガンマ補正値fo(n)はこの計算式にて求められる。
“n”Point目のガンマ補正値fo(n)を求めるときにft(n)とftx(n)を比較し場合分けを行う。計算はn =maxから下げる方向で計算をおこなう。
ftx(n)>ft(n)の場合
ft(n)とftx(n-1)、ftx(n-2)……を比較して
ft(n)>ftx(α)となるαの値を求める。 (ftx(n)>ft(n)の逆転するところを探す
G(緑)のガンマ補正値は、数104のように算出される。

0091

0092

ftx(n)<ft(n)の場合
ft(n)とftx(n+1)、ftx(n+2)……を比較して
ft(n)<ftx(β)となるβ値を求める。 (ftx(n)<ft(n)の逆転するところを探す)
G(緑)のガンマ補正値は、数105のように算出される。

0093

0094

ftx(n)=ft(n)の場合
G(緑)のガンマ補正値は、数106のように算出される。

0095

0096

以上のように全てのポイントに対して3通りの場合分けをおこないG(緑)ガンマ補正値G-Gamma(n)を求める。同様の計算式を用い、“n”Point目のG(緑)の三刺激値を計算にて求めておく。ここでもとめた三刺激値はホワイトバランスの演算時に、基準となるデータとして使用する。

0097

第4の工程により、G(緑)の特定の諧調“n”におけるG(緑)の三刺激値に対して、目標のホワイトバランスになるR(赤)とB(青)の三刺激値を直線補完して演算し、その三刺激値からR(赤)とB(青)のガンマ補正値を演算する。その演算方法について記述する。

0098

まず、第4の工程の演算で用いるパラメータを定義する
演算を行っていくPoint“n”における目標のホワイトバランス値を示すCIE色度を、x(n)、y(n)とする。

0099

一般にCIE色度x、yと三刺激値X、Y、Zの間には数107、数108の関係が成立している。

0100

0101

0102

各調整Point“n”における”ホワイトバランスを示す色度値xo(n)、yo(n)は数109、数110で表される。

0103

0104

0105

ここで、XRl、YRl、ZRlはR(赤)の三刺激値であり、lは第2の工程で得られたR(赤)の三刺激値を、foの最大分解能まで直線補完したデータとする。10bitであれば0から1023までの値である。

0106

例えばn-max=64の場合、10bitの信号は64等分されたとして、10進数換算で16ごとのステップで分割されている。よってl(n)=16×nのデータは第2の工程により、測定されている。ここでl(n)=16×n以外の値、例えばl=24の三刺激値の値はl(1)=16の時の三刺激値とl(2)=32の時の三刺激値のちょうど真ん中のデータとなる。

0107

同様に、XBm、YBm、ZBmはB(青)の三刺激値であり、mは第2の工程で得られたB(青)三刺激値を、foの最大分解能まで直線補完したデータとする。10bitであれば0から1023までの値である。よって第2の工程で得られた三刺激値のデータを、直線補完を用いてすべてのfoについてデータを演算させて求めた値となる。

0108

Point“n”の緑色の三刺激値は第3の工程の演算によりすでに求まっているため固定値として扱うことが出来る。並び替えると数111、数112のように表す。

0109

0110

0111

RGBの三色のパネルから出た光を混色して出力するプロジェクションの特性を考慮して上記数111と数112を以下の数113と数114のように演算する。このことにより低諧調を制度よく演算する。

0112

0113

0114

上記、直線補完で求めたR(赤)とB(青)の三刺激値XRl、YRl、ZRlとXBm、YBm、ZBmを、すべて代入しPoint“n”の色度値を演算させる。

0115

例えば入出力信号が10bitの場合、lとmは1024個のデータであり、算出されたホワイトバランスを示す色度値xo(n)、yo(n)は1024×1024の1048576個のデータとなる。但し、第2の工程で測定したPoint数n-maxがすでに1023Pointであればそれ以上の分解能を得ることは出来ない。入出力信号の分解能よりも小さなPointで第2の工程を測定する場合に直線補完を行う意味がある。

0116

このようにして求めたxo(n)、yo(n)と目標のホワイトバランスを示す色度値x(n)、y(n)がどのくらい離れているかを確認するためにxo(n) 、yo(n)と目標のホワイトバランスを示す色度値x(n)、y(n)の距離を示す距離Δを数115で算出する。

0117

0118

上記数115で求められた距離Δが最小値になる、lとmの組合せを選出する。各Point“n”それぞれにlとmが求まるため、R(赤)とB(青)のガンマ補正値をR-Gamma(n)、B-Gamma(n)とした場合、R-Gamma(n) 、B-Gamma(n)は数116、数117で算出される。

0119

0120

0121

これにより、R(赤)とB(青)のガンマ補正値が求まる。
これらの演算によりR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値R-Gamma(n) 、G-Gamma(n) 、B-Gamma(n)がすべて求まったことになる。

0122

第5の工程により、求まったこのガンマ補正値をガンマ補正記録装置部7に保存する。
ここに保存されたガンマ補正値は映像信号処理部4によって、ガンマ補正値は映像信号制御部4への入力信号fiに対する出力信号foのルックアップテーブルデータとして使用される。

0123

このことにより、本発明の液晶型映像表示装置は、ホワイトバランスの調整を速く行うことができるものである。

0124

すなわち本発明においては、フィードバックによるホワイトバランスの調整は行わず、R、G、B、それぞれについて、所定の輝度諧調ごとに、三刺激値を測定して、その測定結果を組み合わせて計算を行い、所望のホワイトバランスになる組み合わせを基準の輝度ごとに決定することで、ホワイトバランスの調整を行うので、ホワイトバランスの調整を速く行うことができる。

0125

さらには、最大輝度の白、赤、緑、青、最小輝度の黒の5つの信号の三刺激値を測定し、その三刺激値から、目標のホワイトバランスに調整可能なR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を算出し、その比率に従って目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行うので、コントラストを必要以上に低下させることなく、かつ、高諧調に至るまで精度の高い調整が可能になる。

0126

(実施の形態2)
実施の形態2では実施の形態1におけるホワイトバランスの調整・制御を行うためのガンマ補正値の演算を、より効率的に行うための方法について説明する。

0127

実施の形態1と同じ構成の液晶型映像表示装置において、ホワイトバランスの調整・制御を行うためのガンマ補正値の演算を行う場合、より効率的に行うためのフローチャートを図5に示す。

0128

第1の工程、第2の工程、第3の工程においては実施の形態1と同じ工程を行う。詳細は実施の形態1を参照のこと。

0129

第4の工程により、G(緑)の特定の諧調“n”におけるG(緑)の三刺激値に対して、目標のホワイトバランスになるR(赤)とB(青)の三刺激値を直線補完せずに演算する。その演算方法について記述する。

0130

まず、第4の工程の演算で用いるパラメータを定義する
演算を行っていくPoint“n”における目標のホワイトバランス値を示すCIE色度を、x(n)、y(n)とする。

0131

一般にCIE色度x、yと三刺激値X、Y、Zの間には数118、数119の関係が成立している。

0132

0133

0134

各調整Point“n”におけるホワイトバランスを示す色度値xo(n) 、yo(n)は数120、数121で表される。

0135

0136

0137

ここで、XRn’ 、YR n’ 、ZR n’はR(赤)の三刺激値であり、n’は第2の工程で使用したPointのことである。 同様に、XBn” 、YB n” 、ZB n”はB(青)の三刺激値であり、n”は第2の工程で使用したPointのことである。

0138

Point“n”の緑色の三刺激値は第3の工程の演算によりすでに求まっているため固定値として扱うことが出来る。並び替えると数122、数123のように表す。

0139

0140

0141

RGBの三色のパネルから出た光を混色して出力するプロジェクションの特性を考慮して上記数122と数123を以下の数124と数125のように演算する。このことにより低諧調を制度よく演算する。

0142

0143

0144

上記、第2の工程で測定したR(赤)とB(青)の三刺激値XRn’ 、YR n’ 、ZR n’とXBn” 、YB n” 、ZB n”を、すべて代入しPoint“n”の色度値を演算させる。

0145

このようにして求めたxo(n) 、yo(n)と目標のホワイトバランスを示す色度値x(n) 、y(n)がどのくらい離れているかを確認するためにxo(n) 、yo(n)と目標のホワイトバランスを示す色度値x(n) 、y(n)の距離を示す距離Δを数126で算出する。

0146

0147

上記数126で求められた距離Δが最小値になる、n’とn”の組合せを選出する。各Point“n”それぞれにn’とn”が求まる。

0148

補足として、第2の工程で測定したPointの最大値n-max、n’-max、n”-maxが、上記演算の制度において十分に大きい場合、例えば入出力の信号が10bitであった場合、各Pointの最大値n-max、n’-max、n”-maxが1024であれば以下の工程は必要ない。各Pointの最大値n-max、n’-max、n”-maxが64などの場合に以下の工程での意味がある。

0149

上記数126で求めた距離Δが、規定する数値よりも大きな場合、ホワイトバランスの演算が不十分と判断する。

0150

第5の工程により、第4の工程で求めたR(赤)とB(青)のPoint n’とn”をセンターとして
n’± p (pは規定の整数
n”± q (qは規定の整数)
のPointの三刺激値を直線補完で入出力信号の分解能を最大値として分割する。
その分割したPointの出力値をl’、m’として定義する。実施の形態1のl、mと同義
ホワイトバランスを示す色度値xo(n) 、yo(n)を再度数127、数128で算出する。

0151

0152

0153

このようにして求めたxo(n) 、yo(n)と目標のホワイトバランスを示す色度値x(n) 、y(n)がどのくらい離れているかを確認するためにxo(n) 、yo(n)と目標のホワイトバランスを示す色度値x(n) 、y(n)の距離を示す距離Δ’を数129で算出する。

0154

0155

上記数29で求められた距離Δ’が最小値になる、l’とm’の組合せを選出する。各Point“n”それぞれにl’とm’が求まるため、R(赤)とB(青)のガンマ補正値をR-Gamma(n) 、B-Gamma(n)とした場合、R-Gamma(n) 、B-Gamma(n)は数130、数131で算出される。

0156

0157

0158

これにより、R(赤)とB(青)のガンマ補正値が求まる。

0159

これらの演算によりR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値R-Gamma(n) 、G-Gamma(n) 、B-Gamma(n)がすべて求まったことになる。直線補完を行う範囲を限定することにより、同じ精度で効率よくホワイトバランスの演算を行うことが出来る。

0160

第6の工程により、求まったこのガンマ補正値をガンマ補正記録装置部7に保存する。
ここに保存されたガンマ補正値は映像信号処理部4によって、ガンマ補正値は映像信号制御部4への入力信号fiに対する出力信号foのルックアップテーブルデータとして使用される。

0161

このことにより、本発明の液晶型映像表示装置は、ホワイトバランスの調整を速く行うことができるものである。

0162

すなわち本発明においては、フィードバックによるホワイトバランスの調整は行わず、R、G、B、それぞれについて、所定の輝度諧調ごとに、三刺激値を測定して、その測定結果を組み合わせて計算を行い、所望のホワイトバランスになる組み合わせを基準の輝度ごとに決定することで、ホワイトバランスの調整を行うので、ホワイトバランスの調整を速く行うことができる。

0163

さらには、最大輝度の白、赤、緑、青、最小輝度の黒の5つの信号の三刺激値を測定し、その三刺激値から、目標のホワイトバランスに調整可能なR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を算出し、その比率に従って目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行うので、コントラストを必要以上に低下させることなく、かつ、高諧調に至るまで精度の高い調整が可能になる。

0164

実施の形態1、実施の形態2の両方において、第2の工程で三刺激値を複数Point、離散的に測定する。この複数Pointは上記のようにn等分され測定Pointを決定することになっているが、ホワイトバランスの制御において調整時間の短縮を行うためには、nを小さくする。もしくはn等分したPointの内、必要とされるPointのみを抜き出して、等分ではなく、あるPoint近くは密に。あるPoint近くは粗に決定することで、必要な情報を効率的に収集し演算に利用することが出来る。

0165

また、全てのPointについてΔを計算してから、Δが最小値になるガンマ補正値を算出するのではなく、たとえば、輝度の低い側より計算を行い、順次Δが最小値になるガンマ補正地を算出してゆくことにより、さらに調整を速く行うことができる。

0166

(実施の形態3)
実施の形態3では実施の形態1、実施の形態2においてホワイトバランスの調整・制御を行うためのガンマ補正値の演算行った後、演算結果が一定以上ずれていた場合に、あらかじめ準備しておいた調整補完用ガンマ補正値に置き換えることで、調整がずれてくるようなことがあっても見た目に自然な変化を保つことが出来る。この方法をフローチャート図6に示す。

0167

第1の工程、第2の工程、第3の工程においては実施の形態1と同じ工程を行う。詳細は実施の形態1を参照のこと。

0168

第4の工程により、R(赤)の三刺激値のうちX刺激値を直線補完し、目標の輝度率特性に変換し、R(赤)の調整補完用ガンマ補正値を演算する。

0169

演算の方法は第3の工程と同様であり、第3の工程がG(緑)の三刺激値のうちY刺激値を使用してG(緑)のガンマ補正値を演算したように、第4の工程ではR(赤)の三刺激値のうちX刺激値を使用して演算を行う。

0170

得られた結果はR(赤)の調整補完用ガンマ補正値として、後で使用するために一時的に保存しておく。

0171

第5の工程により、B(青)の三刺激値のうちZ刺激値を直線補完し、目標の輝度率特性に変換し、B(青)の調整補完用ガンマ補正値を演算する。

0172

演算の方法は第3の工程と同様であり、第3の工程がG(緑)の三刺激値のうちY刺激値を使用してG(緑)のガンマ補正値を演算したように、第4の工程ではB(青)の三刺激値のうちZ刺激値を使用して演算を行う。

0173

得られた結果はB(青)の調整補完用ガンマ補正値として、後で使用するために一時的に保存しておく。

0174

第6の工程により、実施の形態1の第4の工程もしくは実施の形態2の第4の工程と第5の工程と同様の演算にてR(赤)、B(青)のガンマ補正値R-Gamma(n)、B-Gamma(n)を求めていく。この工程の中で最終演算結果を求める時に使用する、距離の値(実施の形態1の数115で求まる距離Δ、実施の形態2の数126で求まる距離Δ’)の最小の値が、あらかじめ設定しておいた数値よりも大きい時のPoint“r”が、あらかじめ設定しておいたPointよりも大きい場合に、Point“r”より大きなPointのR(赤)のガンマ補正値 R-Gamma(n)の値を、第4の工程で求めたR(赤)の調整補完用ガンマ補正値に置き換える。同様にPoint“r”より大きなPointのB(青)のガンマ補正値B-Gamma(n)の値を、第5の工程で求めたB(青)の調整補完用ガンマ補正値に置き換える。

0175

第7の工程により、求まったこのガンマ補正値をガンマ補正記録装置部7に保存する。
ここに保存されたガンマ補正値は映像信号処理部4によって、ガンマ補正値は映像信号制御部4への入力信号fiに対する出力信号foのルックアップテーブルデータとして使用することにより、本発明の液晶型映像表示装置は、目標の輝度率特性がLCDパネルの特性と合わずに、ホワイトバランスが目標の値からずれることがあっても、装置の最大輝度までのホワイトバランスを自然に変化させ、使用者に違和感を与えることがないホワイトバランスを手に入れることが出来る。

0176

(実施の形態4)
本発明の制御方法によれば、ホワイトバランスの調整を、入力信号のあるレベルまで正確にホワイトバランスの調整を行うかを、任意に設定することが出来る。つまり目標の輝度率特性を鑑みれば装置の最大輝度に対して、何%の輝度までホワイトバランスの調整を正確に行うかを任意に決定できる。

0177

その方法について記述する。
前記実施の形態1の装置と方法において、上記、何%の輝度までホワイトバランスの調整を正確に行うかを任意に決定する、%を決めておき、ここで、その値を小数でQとして定義する。

0178

第1の工程により三刺激値を実施の形態1と同様に測定する。 第2の工程により比率DとEを実施の形態1同様に算出する。

0179

第3の工程により第2の工程で算出されたDもしくはEのどちらか一方の数値が、1/Qの値以上の場合、DとEを比較し、大きな数値でデフォルトの目標の輝度率特性を除算しさらにQで除算する。

0180

結果の輝度率特性を「調整用輝度率特性」とすれば

0181

0182

となる。

0183

具体的には装置の最大輝度の0%から90%まで正確なホワイトバランス調整を行う場合、Q=0.9となり、調整輝度率特性は目標の輝度率特性をDもしくはEとQを乗算したもので除算することで求まる。
つまり、最大輝度の90%まではホワイトバランスが目標にあった映像表示ができ、90%から100%では、輝度を優先した映像モードをもった装置の実現も可能である。

0184

この方法により、ホワイトバランスの調整を、入力信号のあるレベルまで正確にホワイトバランスの調整を行うかを、任意に設定することが出来る。目標の輝度率特性を鑑みれば装置の最大輝度に対して、何%の輝度までホワイトバランスの調整を正確に行うかを任意に決定できる。

0185

以上のように本発明は、映像信号を映し出し表示する映像表示部と、ホワイトバランス制御に用いる映像信号を生成し、前記映像表示部に出力する入力映像信号を出力する映像信号制御部と、前記スクリーンに投射された出力映像信号を三刺激値として出力する、もしくは三刺激値に変換できるデータを出力する光出力検出部と、この光出力検出部から得られた三刺激値、もしくは光出力検出部から得られたデータを三刺激値に変換したデータを用い、目標のホワイトバランスに調整したときのR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を演算し、目標の輝度率特性を変更し、その調整用輝度率特性に従ってホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御部と、このホワイトバランス制御部で生成されたR(赤)、G(緑)、B(青)のガンマ補正値を記録するガンマ補正値記録装置部と、前記目標のホワイトバランスと、目標の輝度率特性とを記録させておく目標値記録装置部とからなる構成としたので、ホワイトバランスの調整を速く行うことができるものである。

0186

すなわち本発明においては、フィードバックによるホワイトバランスの調整は行わず、R、G、B、それぞれについて、所定の輝度諧調ごとに、三刺激値を測定して、その測定結果を組み合わせて計算を行い、所望のホワイトバランスになる組み合わせを基準の輝度ごとに決定することで、ホワイトバランスの調整を行うものであるので、液晶テレビなどの液晶型映像表示装置のホワイトバランスの調整を速く行うことができる。

0187

さらには、最大輝度の白、赤、緑、青、最小輝度の黒の5つの信号の三刺激値を測定し、その三刺激値から、目標のホワイトバランスに調整可能なR(赤)、G(緑)、B(青)の比率を算出し、その比率に従って目標の輝度率特性を変更する。その変更された輝度率特性と目標のホワイトバランスにしたがってホワイトバランスの調整を行うので、コントラストを必要以上に低下させることなく、かつ、高諧調に至るまで精度の高い調整が可能になる。

0188

したがって、ホワイトバランスの精度と調整速度が求められる液晶型映像表示装置への適用が大いに期待されるものである。

図面の簡単な説明

0189

本発明の液晶型映像表示装置の構成図
本発明の液晶型映像表示装置の構成図
本発明のホワイトバランスの制御方法のフローチャート
本発明のホワイトバランスの制御方法のフローチャート
本発明のホワイトバランスの制御方法のフローチャート
本発明のホワイトバランスの補正方法のフローチャート

0190

1光源
2映像変換部
3スクリーン
4映像信号制御部
5光出力検出部
6ホワイトバランス制御部
7ガンマ補正値記憶装置部
8目標値記憶装置部
20映像表示部

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