(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記複数の光源からの光を混合して出力する照明部と、
前記照明部からの光を画素ごとに変調して画像を形成する画像表示部と、
前記複数の光源のうち一の光源の近傍に設けられ、光源温度を検出する光源温度検出部と、
前記照明部の出力光の色度に関連する色検出値を検出するカラーセンサと、
色基準値を記憶する色基準値記憶部と、
前記光源温度と、前記色検出値と、前記色基準値とに基づき、前記一の光源の駆動制御量を演算する第１光源制御量演算部と、
前記複数の光源のうち前記一の光源以外の他の光源と前記一の光源との温度差を取得する光源間温度差検出部と、
前記一の光源の駆動制御量と、前記光源温度と、前記温度差とに基づき、前記他の光源の駆動制御量を演算する第２光源制御量演算部と、
前記一の光源の駆動制御量及び前記他の光源の駆動制御量に基づき、前記複数の光源を駆動する光源駆動部とを備える、
画像表示装置。
【請求項２】
前記光源間温度差検出部は、前記光源の発光期間に基づき前記温度差を算出する、
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記複数の光源を冷却するファンをさらに備え、
前記光源間温度差検出部は、前記ファンの回転数にも基づき前記温度差を算出する、
請求項２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の光源からの光を画素毎に変調して画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低消費電力で高コントラストを特徴とするＬＥＤや、レーザーを光源とする液晶表示装置が急速に普及してきている。さらには、特許文献１のように、ＬＥＤとレーザーを組み合わせた光源が考案されている。これらの光源は、例えば赤、緑、青などの各色の発光体によって構成され、さらに上下方向に複数の光源を配置することにより画面全体に亘る白色光を作り出している。
【０００３】
各発光体はそれぞれの温度特性に従って発光効率や波長が変化するので、温度条件の変化によって色度や輝度が変化してしまう。そこで従来、色度や輝度の変化を補正する技術が考案されている。例えば特許文献２には、色度及び輝度を検知するカラーセンサと温度センサを複数の光源それぞれの近傍に設け、カラーセンサの検出値と温度センサの検出温度に基づき、各光源の発光体の駆動量を補正する画像表示装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献３には、カラーセンサを用いて光源の色度に関連する色検出値を検出し、当該色検出値をその制御目標である色基準値に近づけるように各光源の駆動制御量を補正することによって、光源の経年変化を補正する画像表示装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６４１６３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３１６４４号公報
【特許文献３】特開２０１０−６６４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の光源を装置の上下方向に組み合わせて用いる画像表示装置では、光源間の温度差による色度や輝度の変化により、画面に色ムラや輝度ムラが発生する。レーザーは温度による色度や輝度の変化が大きいため、光源にレーザーを用いる場合には上記の現象が顕著に現れる。特許文献２，３の画像表示装置でこうした現象を抑制するためには、カラーセンサ、温度センサ、およびこれらのセンサの検出部を各光源に対応して設ける必要があるため、コストが増大する要因となっていた。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑み、低コストに色ムラや輝度ムラを抑制する画像表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像表示装置は、複数の光源と、複数の光源からの光を混合して出力する照明部と、照明部からの光を画素ごとに変調して画像を形成する画像表示部と、複数の光源のうち一の光源の近傍に設けられ、光源温度を検出する光源温度検出部と、照明部の出力光の色度に関連する色検出値を検出するカラーセンサと、色基準値を記憶する色基準値記憶部と、光源温度と、色検出値と、色基準値とに基づき、一の光源の駆動制御量を演算する第１光源制御量演算部と、複数の光源のうち一の光源以外の他の光源と一の光源との温度差を取得する光源間温度差検出部と、一の光源の駆動制御量と、光源温度と、温度差とに基づき、他の光源の駆動制御量を演算する第２光源制御量演算部と、一の光源の駆動制御量及び他の光源の駆動制御量に基づき、複数の光源を駆動する光源駆動部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像表示装置は、複数の光源のうち一の光源の近傍に設けられ、光源温度を検出する光源温度検出部と、照明部の出力光の色度に関連する色検出値を検出するカラーセンサと、色基準値を記憶する色基準値記憶部と、光源温度と、色検出値と、色基準値とに基づき、一の光源の駆動制御量を演算する第１光源制御量演算部と、複数の光源のうち一の光源以外の他の光源と一の光源との温度差を取得する光源間温度差検出部と、一の光源の駆動制御量と、光源温度と、温度差とに基づき、他の光源の駆動制御量を演算する第２光源制御量演算部と、一の光源の駆動制御量及び他の光源の駆動制御量に基づき、複数の光源を駆動する光源駆動部とを備える。以上の構成により、全ての光源に対応して光源温度検出部を設けることなく、温度と経年変化による色ムラや輝度ムラを抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成、動作＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置１００の構成を示すブロック図である。画像表示装置１００は、光源群Ｌ、光源群Ｌを駆動する光源駆動部７、照明部８、画像表示部９を備えている。
【００１２】
光源群Ｌは、ｎ個の光源（光源Ｌ１、光源Ｌ２、…、光源Ｌｎ）で構成される。光源Ｌ１〜Ｌｎは、例えばＬＥＤやレーザーなど赤、青、緑の発光体を有しており、光源駆動部７によって駆動される。
【００１３】
光源群Ｌからの光は照明部８により混合されて白色光となり、画像表示部９を照明する。画像表示部９は、外部から入力される画像データの内容に従って照明部８の出力光を画素ごとに変調し、画像を表示する。本画像表示装置は、例えば液晶ディスプレイなどの直視型の画像表示装置として構成される。その場合には、照明部８は例えば導光板、画像表示部９は例えば液晶パネルにより構成される。
【００１４】
さらに画像表示装置１００は、カラーセンサ１、光源温度検出部２、色基準値記憶部３、光源制御量演算部４を備えている。
【００１５】
カラーセンサ１は通常、画像表示部９における画像表示の障害とならない位置に設置され、照明部８の出力光の色度を検出し、検出結果を色検出値として出力する。カラーセンサ１は、例えば赤色光の強度Ｒｓ、青色光の強度Ｂｓ、緑色光の強度Ｇｓを検出する。このＲｓ、Ｂｓ，Ｇｓをそのまま、あるいは正規化等の加工を施した上で、色検出値として使用する。照明光の色度が変化するとＲｓ、Ｂｓ，Ｇｓの比も変化するため、色検出値は照明光の色度に関連する量となる。
【００１６】
光源温度検出部２は光源群Ｌの中の一つの光源Ｌ１の近傍に設けられた温度センサであり、光源Ｌ１の温度を検出する。なお、本明細書では、光源自体の温度の他、光源の近傍領域の温度のことも光源の温度（光源温度）という。画像表示装置１００では、光源Ｌ２〜Ｌｎの温度を測定するための温度センサは設けず、光源Ｌ１の測定温度から光源Ｌ２〜Ｌｎの温度を推定する。そのため、温度センサの数は１個で良く、構成が簡単になる。なお、光源Ｌ１に対して光源温度検出部２を設けたが、光源温度検出部２が設けられる光源は光源Ｌ１に限らず、光源群Ｌの中の任意の一つの光源に対して設けることが可能である。
【００１７】
色基準値記憶部３は、照明光の色度を調整するにあたり、色検出値の比較対象となる基準値である色基準値を記憶する。色基準値を色検出値と同一の形式のデータとすれば、色検出値との比較が容易である。また、特定の温度条件のときに所定の色度になるように光源Ｌ１〜Ｌｎを調整した上で、その状態でのカラーセンサ１の色検出値を色基準値とすれば、カラーセンサ１の個体差による色検出値のばらつきを色基準値との比較結果から排除できる。また、温度条件が変化すると光源Ｌ１〜Ｌｎの分光分布が変化し、カラーセンサ１の感度が変化することを考慮し、光源温度検出部２から取得した温度条件によって色検出値を補正した値を色基準値に採用しても良い。温度条件による色検出値の補正は、例えば特許文献２、３に開示された公知の技術によって行われる。
【００１８】
光源制御量演算部４は、第１光源制御量演算部４１と第２光源制御量演算部４２を備えている。第１光源制御量演算部４１は、カラーセンサ１から色検出値を、色基準値記憶部３から色基準値を、光源温度検出部２から光源Ｌ１の温度を夫々取得する。そして第１光源制御量演算部４１は、色検出値を光源Ｌ１の温度に基づき補正して補正色検出値とした上で、補正色検出値を色基準値に近づけるように光源Ｌ１の駆動制御量を補正する。より具体的には、光源Ｌ１の各発光体に対する駆動電流値等を補正する。第２光源制御量演算部４２の動作については後述する。
【００１９】
さらに画像表示装置１００は、発光期間制御部６、光源間温度差検出部５を備えている。発光期間制御部６は、各光源の発光期間を決定する発光駆動信号を生成し、光源駆動部７に出力する。光源駆動部７は発光駆動信号に従い光源Ｌ１〜Ｌｎの発光期間を制御する。以下の説明では、一例として発光駆動信号を画像処理に同期したＰＷＭ信号とする。画像の内容に応じてＰＷＭ信号におけるＨｉｇｈ期間の割合を大きくすると、光源の輝度は上昇すると共に、消費電力も増大するため光源周辺の温度が上昇する。発光期間制御部６は、発光駆動信号のＨｉｇｈ期間の割合、あるいはそれに比例した値を発光期間の情報として光源間温度差検出部５に出力する。
【００２０】
光源間温度差検出部５は、光源Ｌ１〜Ｌｎの発光期間の情報を発光期間制御部６から取得し、さらに光源Ｌ１の温度を光源温度検出部２から取得する。そして、これらに基づき、光源Ｌ２〜Ｌｎの光源Ｌ１に対する温度差を算出し、算出結果を温度差算出値として光源制御量演算部４に出力する。温度差を算出する方法の一つは、予め実験やシミュレーションなどの手法により、発光期間の情報と温度差の関係をテーブルや近似式として求めておくことである。
【００２１】
以下に、光源Ｌ１に対する温度差を算出する近似式を示す。光源Ｌ１に対する光源Ｌ２〜Ｌｎの温度差は、発光駆動信号のＨｉｇｈ期間の割合（以下、Ｄｕｔｙ１（％））と比例関係にあると近似する。Ｄｕｔｙ１が最大のときの光源Ｌ１に対する光源Ｌｎの温度差をΔＴ０（ｎ）とすると、Ｄｕｔｙ１から算出する光源と光源Ｌｎの温度差ΔＴ（ｎ）は、以下の式で表される。
【００２２】
【数１】
0005901429.tif 000002
【００２３】
第２光源制御量演算部４２は、第１光源制御量演算部４１から光源Ｌ１の駆動制御量を、光源温度検出部２から光源Ｌ１の温度を、光源間温度差検出部５から光源Ｌ２〜光源Ｌｎの光源Ｌ１に対する温度差を夫々取得する。そしてこれらに基づき、光源Ｌ２〜光源Ｌｎが光源Ｌ１と同一の輝度、色度になるように光源Ｌ２〜光源Ｌｎの駆動制御量を演算し、光源駆動部７に出力する。光源Ｌ２〜光源Ｌｎの駆動制御量は、以下の式で表される。
【００２４】
【数２】
0005901429.tif 000003
【００２５】
ここで、補正係数（ｎ）は温度差ΔＴ（ｎ）と光源Ｌ１の温度をパラメータとする関数であり、以下の式で表される。
【００２６】
【数３】
0005901429.tif 000004
【００２７】
関数Ｆ１は、実験やシミュレーションで予め取得したデータをテーブル化しておくか、近似式にすることで求められる。上記の式（１）〜（３）によって、光源Ｌ２〜Ｌｎの駆動制御量は光源Ｌ２〜Ｌｎの発光期間の情報と光源Ｌ１の温度から算出される。
【００２８】
光源駆動部７は、第１光源制御量演算部４１から取得した光源Ｌ１の駆動制御量に基づき光源Ｌ１を駆動し、第２光源制御量演算部４２から取得した光源Ｌ２〜Ｌｎの駆動制御量に基づき光源Ｌ２〜Ｌｎを駆動する。また、発光駆動信号を発光期間制御部６から取得し、これらに基づき光源Ｌ１〜Ｌｎを駆動する。
【００２９】
＜Ａ−２．効果＞
本実施の形態に係る画像表示装置は、複数の光源Ｌ１〜Ｌｎと、複数の光源Ｌ１〜Ｌｎからの光を混合して出力する照明部８と、照明部８からの光を画素ごとに変調して画像を形成する画像表示部９と、複数の光源Ｌ１〜Ｌｎのうち一の光源Ｌ１の近傍に設けられ、光源温度を検出する光源温度検出部２と、照明部の出力光の色度に関連する色検出値を検出するカラーセンサ１と、色基準値を記憶する色基準値記憶部３と、光源温度と、色検出値と、色基準値とに基づき、一の光源Ｌ１の駆動制御量を演算する第１光源制御量演算部４１と、複数の光源Ｌ１〜Ｌｎのうち一の光源Ｌ１以外の他の光源Ｌ２〜Ｌｎと一の光源Ｌ１との温度差を取得する光源間温度差検出部５と、一の光源Ｌ１の駆動制御量と、光源温度と、温度差とに基づき、他の光源Ｌ２〜Ｌｎの駆動制御量を演算する第２光源制御量演算部４２と、一の光源Ｌ１の駆動制御量及び他の光源Ｌ２の駆動制御量に基づき、複数の光源Ｌ１〜Ｌｎを駆動する光源駆動部７とを備える。よって、光源温度検出部２として１つの温度センサを設け、さらにカラーセンサ１を１つ設けた簡単な構成の画像表示装置で色ムラや輝度ムラを抑制することが可能である。
【００３０】
また、光源間温度差検出部は、光源Ｌ２〜Ｌｎの発光期間に基づき光源Ｌ１との温度差を算出するので、光源Ｌ２〜Ｌｎに対して温度センサを設けなくても、光源Ｌ２〜Ｌｎの色度や輝度を温度変化に基づき調整することが可能である。
【００３１】
＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成、動作＞
図２は、実施の形態２に係る画像表示装置１０１の構成を示すブロック図である。画像表示装置１０１は、実施の形態１に係る画像表示装置１００の構成に加えて、光源Ｌ１〜Ｌｎを冷却して装置内の温度調整を行うためのファン１１と、ファン１１を制御するファン制御部１０をさらに備えている。図２において図１と同一の参照符号を付した構成要素は、実施の形態１に係る画像表示装置１００の構成要素と同一であるため、説明を省略する。
【００３２】
ファン制御部１０は、ファン１１のファン回転速度情報を生成し、ファン１１に出力する。ファン１１はファン制御部１０から取得したファン回転速度情報に従って回転し、光源Ｌ１〜Ｌｎの冷却を行う。
【００３３】
光源間温度差検出部５は、光源温度検出部２から光源Ｌ１の温度を取得し、ファン制御部１０からファン回転速度情報を取得し、発光期間制御部６から光源Ｌ２〜Ｌｎの発光期間に関する情報を取得し、これらに基づき、光源Ｌ２〜Ｌｎと光源Ｌ１との温度差を検出する。
【００３４】
あるいは、光源間温度差検出部５では実施の形態１と同様に、光源Ｌ１の温度と光源Ｌ２〜Ｌｎの発光期間から温度差を検出した上で、第２光源制御量演算部４２で光源Ｌ２〜Ｌｎの駆動制御量を演算するにあたり、ファン回転速度情報を考慮しても良い。ファン回転速度が小さくなれば、光源温度が上昇するため、発光期間の違いによる各光源の温度差は大きくなるものと考えられる。
【００３５】
すなわち、ファン回転速度情報としてファンの最大回転速度に対する速度比をＤｕｔｙ２（％）としたとき、式（２）の補正係数（ｎ）は以下の式で表される。
【００３６】
【数４】
0005901429.tif 000005
【００３７】
ここで、関数Ｆ２は光源Ｌ１の温度、ΔＴ（ｎ）、Ｄｕｔｙ２の関数であるが、予め実験やシミュレーションの結果をテーブル化しておくか、あるいは結果から近似式を作成することにより求められる。また、ファンの回転速度による補正係数への影響と光源間の温度差による補正係数への影響が独立している（直交している）と近似的にみなせる場合は、補正係数を以下の式で表現しても良い。
【００３８】
【数５】
0005901429.tif 000006
【００３９】
＜Ｂ−２．効果＞
本実施の形態の画像表示装置は、複数の光源Ｌ１〜Ｌｎを冷却するファン１１をさらに備え、光源間温度差検出部５は、光源Ｌ２〜Ｌｎの発光期間に加え、ファン１１の回転数にも基づき光源Ｌ２〜Ｌｎと光源Ｌ１との温度差を算出する。これにより、ファン１１の回転数による温度差の変化を考慮して精度良く温度差を算出することができる。よって、光源Ｌ２〜Ｌｎに対して温度センサを設けなくても、光源Ｌ２〜Ｌｎの色度や輝度を温度変化に基づき調整することが可能である。
【００４０】
＜Ｃ．実施の形態３＞
実施の形態１，２では、発光期間の情報やファン１１の回転速度の情報を基に光源Ｌ２〜Ｌｎと光源Ｌ１との間の温度差を推定した。しかし、コストに余裕がある場合には、光源温度検出部２で光源Ｌ２〜Ｌｎの温度を直接測定しても良い。すなわち、光源Ｌ２〜Ｌｎの近傍にも光源温度検出部２（温度センサ）を設け、光源Ｌ２〜Ｌｎの温度を直接測定することにより、光源Ｌ１の測定温度と光源Ｌ２〜Ｌｎの測定温度から、温度差をより正確に算出しても良い。
【００４１】
本実施の形態の画像表示装置において、光源温度検出部２は、他の光源Ｌ２〜Ｌｎの近傍にも設けられ、光源間温度差検出部５は、一の光源Ｌ１に対応する光源温度と他の光源Ｌ２〜Ｌｎに対応する光源温度から温度差を算出するので、より光源Ｌ１と光源Ｌ２〜Ｌｎの温度差を正確に算出することができ、光源Ｌ２〜Ｌｎの温度変化に基づく色度や輝度の調整を精度良く行うことができる。
【００４２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  カラーセンサ、２  光源温度検出部、３  色基準値記憶部、４  光源制御量演算部、５  光源間温度差検出部、６  発光期間制御部、７  光源駆動部、Ｌ  光源群、Ｌ１、Ｌ２、Ｌｎ  光源、８  照明部、９  画像表示部、１０  ファン制御部、１１  ファン、４１  第１光源制御量演算部、４２  第２光源制御量演算部。
【図１】
0005901429.tif 000007
【図２】
0005901429.tif 000008