(57)【要約】【課題】  照射輝度を低減した場合に照射光の色温度の変化を抑制することが可能な照明装置及び照明装置の制御方法、照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  複数のＬＥＤと、各ＬＥＤの発光量を決定する輝度決定部１１３と、輝度決定部１１３が決定した各ＬＥＤの発光量に基づいて、各ＬＥＤの発光を制御する制御手段と、を備え、輝度決定部１１３は、各ＬＥＤの発光量を仮決定し、仮決定された各ＬＥＤの発光量がすべて所定の値以下であるか、仮決定された各ＬＥＤの発光量がすべて所定の値よりも大きい場合、仮決定された各ＬＥＤの発光量を出力し、複数のＬＥＤのうち、仮決定された発光量のうち少なくとも１つが所定の値より大きく、かつ、少なくとも１つが所定の値以下である場合、仮決定された発光量が所定の値以下であるＬＥＤの仮決定された発光量を、所定の値より大きくなるように補正することを特徴とする照明装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色に対応する複数の発光素子と、
各発光素子の発光量を決定する決定手段と、
前記決定手段が決定した各発光素子の発光量に基づいて、各発光素子の発光を制御する制御手段と、
を備え、
前記決定手段は、
各発光素子の発光量を仮決定し、
仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値以下である場合、もしくは、仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値よりも大きい場合、仮決定された各発光素子の発光量を出力し、
前記複数の発光素子のうち、仮決定された発光量が所定の値より大きい発光素子が少なくとも１つ存在し、かつ、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子が少なくとも１つ存在する場合、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子の仮決定された発光量を、所定の値より大きくなるように補正することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記照明装置から照射される照射光の輝度と、前記照射光の色温度とを設定する設定手段を備え、
前記決定手段は、前記設定手段が設定した前記照射光の輝度で前記設定手段が設定した色温度の光を発するように、各発光素子の発光量を仮決定することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記決定手段は、
前記複数の発光素子のうち、仮決定された発光量が所定の値より大きい発光素子が少なくとも１つ存在し、かつ、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子が少なくとも１つ存在する場合、前記設定手段が設定した前記照射光の輝度よりも高い輝度を照射光の輝度に対応する各発光素子の発光量を、前記制御手段に出力することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の照明装置と、
前記照明装置から照射された光を透過して画像を表示するための表示手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
複数の色に対応する複数の発光素子を備える照明装置の制御方法であって、
各発光素子の発光量を決定する決定工程と、
前記決定手段が決定した各発光素子の発光量に基づいて、各発光素子の発光を制御する制御工程と、
を備え、
前記決定工程は、
各発光素子の発光量を仮決定し、
仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値以下である場合、もしくは、仮決定された各発光素子の発光量がすべて所定の値よりも大きい場合、仮決定された各発光素子の発光量を出力し、
前記複数の発光素子のうち、仮決定された発光量が所定の値より大きい発光素子が少なくとも１つ存在し、かつ、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子が少なくとも１つ存在する場合、仮決定された発光量が所定の値以下である発光素子の仮決定された発光量を、所定の値より大きくなるように補正することを特徴とする照明装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ複数の異なる色に対応する複数の発光素子を用いて光を照射する照明装置及びその制御方法、照明装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライトから照射された光を透過して画像を表示する表示装置がある。バックライトは、光源を備え、光源から発せられた光を液晶パネル等の透過型の表示パネルに照射する。表示装置の色再現域を広げるため、バックライトの光源として、複数の異なる色に対応する複数の発光素子を用いることがある。例えば、バックライトの光源として、赤色の光を発する発光素子、緑色の光を発する発光素子、青色の光を発する発光素子を用いることがある。バックライトは、各発光素子から発せられた光が混合することによって得られた白色光を、表示パネルに照射する。
【０００３】
複数の異なる色に対応する複数の発光素子を用いる場合、各発光素子の発光量を制御することによって、輝度およびホワイトバランスを調整する処理ことが可能である。特許文献１には、各発光素子の点灯期間および消灯期間をＰＷＭ制御することにより、各発光素子の発光量を制御することが開示されている。各発光素子の発光量の比率を変化させることで、バックライトから照射される光のホワイトバランスを調整することが可能となる。また、各発光素子の発光量の総量を変化させることで、バックライトから照射される光の輝度（照射輝度）を調整することが可能となる。
【０００４】
近年、画像に含まれる明度の差が従来よりも広いＨｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ（ＨＤＲ）に対応した画像（ＨＤＲ画像）を表示する場合がある。照射輝度を、ゼロに近く制御することで、よりＨＤＲ画像の表現性を高めるような場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術では、バックライトから照射される光（照射光）を、所定のホワイトバランスに制御し、かつ、照射輝度を低輝度に制御すると、複数の発光素子のうち発光量比が小さい発光素子の発光量が０となる場合があった。１つあるいは２つの発光素子の発光量がゼロとなると、バックライトから照射される光の色温度が大きく変化してしまうことがある。
【０００７】
そこで、本発明は、照射輝度を低減した場合に照射光の色温度の変化を抑制することが可能な照明装置及び照明装置の制御方法、照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数色のＬＥＤを備えた透過型液晶表示用バックライトであって、バックライト発光量の算出において、すべてのＬＥＤの発光値がゼロである場合を除いて、発光値がゼロと算出されたＬＥＤ色のＰＷＭ値を、ゼロに設定しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の照明装置及び照明装置の制御方法、照明装置を用いた表示装置によれば、照射輝度を低減した場合に照射光の色温度の変化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】表示装置の構成を示す構成図である。
【図２】表示装置の機能ブロックを示す機能ブロック図である。
【図３】バックライトユニットに設けられたＬＥＤから発せられる光および標準光の色度点の値を示す表である。
【図４】各ＬＥＤの輝度制御値と、照射光の色度点との関係の一例を示す第１の表である。
【図５】各ＬＥＤの発光量を決定する処理を示すフローチャートである。
【図６】各ＬＥＤの輝度制御値と、照射光の色度点との関係の一例を示す第２の表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施例１）
実施例１の照明装置は、輝度制御値が所定の値以下にならないように各発光素子の輝度制御値を決定することにより、バックライトから照射される光の色温度の変化を抑制する。
【００１２】
図１は、実施例１の表示装置１００の装置構成図である。表示装置１００は、バックライトユニット１０１、表示パネル１０２、メモリ１０３、輝度センサ１０４、および制御回路基板１１０を備える。
【００１３】
バックライトユニット１０１は、それぞれ異なる色の光を発する複数の発光素子を有する。バックライトユニット１０１は、表示パネル１０２に光を照射する。バックライトユニット１０１は、複数の発光領域を有し、発光領域ごとに発光量と色温度とを制御することが可能である。例えば、バックライトユニット１０１は、発光領域ごとに、赤色の光を発するＬＥＤ（ＲＬＥＤ）、緑色の光を発するＬＥＤ（ＧＬＥＤ）、青色の光を発するＬＥＤ（ＢＬＥＤ）を少なくとも１つずつ有するとする。図２は、各発光素子から発せられる光の色度点と、標準光の色度点とを示す表である。
【００１４】
なお、バックライトユニット１０１は、単一の発光領域に対して発光量と色温度とを制御可能な照明装置であってもよい。また、バックライトユニット１０１は、各発光素子から発せられた光を受けて、輝度を測定する輝度センサ１０４を備える。
【００１５】
バックライトユニット１０１は、後述する制御回路基板１１０と合わせて、照明装置を構成する。
【００１６】
表示パネル１０２は、バックライトユニット１０１から照射された光を透過して画像を表示する透過型の表示パネルである。例えば、表示パネル１０２は、液晶素子の配向を制御することにより、光の透過率を制御し、画像を表示する液晶パネルであるとする。
【００１７】
図３は、実施例１に係る表示装置１００の機能ブロックを示すブロック図である。表示装置１００の制御回路基板１１０は、入力部１１１、画像信号処理部１１２、輝度決定部１１３、表示制御部１１４、およびバックライト制御部１１５を備える。画像信号処理部１１２、輝度決定部１１３、表示制御部１１４、およびバックライト制御部１１５の各機能は、制御回路基板１１０に設けられたプロセッサが、メモリ１０３に記憶されたプログラムを読み出して実行することで実現することも可能である。なお、１以上の機能ブロックは、電子回路によってその機能を発揮することも可能である。
【００１８】
入力部１１１は、表示装置１００の外部の画像出力装置や、メモリ１０３から出力される、入力画像信号を取得し、画像信号処理部１１２に出力する。例えば、入力部１１１は、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＳＤＩ、ＳＡＴＡ等のうち、１つ以上の画像信号を伝送することができるインタフェースであるとする。
【００１９】
画像信号処理部１１２は、入力部１１１から入力された入力画像信号を、表示パネル１０２に表示するために適した表示画像信号に変換する画像処理を行う。例えば、画像処理は、インタレース信号をプログレッシブ信号に変換するＩＰ変換、入力画像信号の画角サイズを表示パネル１０２の画角サイズに合うように変換するスケーリング等であるとする。
【００２０】
また、画像信号処理部１１２は、表示画像信号の明るさを示す輝度情報を取得する。輝度情報は、例えば、表示画像信号の平均輝度（ＡＰＬ）であるとする。画像信号処理部１１２は、表示画像信号の画素情報と輝度情報とを、表示制御部１１４と輝度決定部１１３に出力する。
【００２１】
輝度決定部１１３は、画像信号処理部１１２から取得した表示画像信号の画素情報および輝度情報と、輝度センサ１０４から取得した輝度測定値とから、バックライトユニット１０１の各発光素子の発光量を決定する。バックライトの発光量の決定方法については、後で詳しく説明する。輝度決定部１１３は、バックライトの発光量算出結果を、画像信号処理部１１２に送る。画像信号処理部１１２は、バックライトユニットの発光量を、バックライト制御部１１５に送る。
【００２２】
表示制御部１１４は、画像信号処理部１１２から入力された表示画像信号の画素情報と輝度情報に基づき、表示パネル１０２を制御する。
【００２３】
バックライト制御部１１５は、画像信号処理部１１２から入力されたバックライトの発光量に基づき、バックライトユニット１０１を制御する。
【００２４】
輝度センサ１０４は、バックライトユニット１０１の輝度値を測定し、輝度決定部１１３に輝度測定値を送る。
【００２５】
輝度決定部１１３の各発光素子に対する発光量の決定方法について、説明する。輝度決定部１１３は、輝度情報に基づいて、バックライトユニット１０１が照射する光の輝度（照射輝度）を決定する。例えば、照射輝度は、８ビットデータで示される０〜２５５の値で表されるとする。
【００２６】
また、輝度決定部１１３は、決定された照射輝度と、予め設定された設定ホワイトバランス（ＷＢ）とに基づいて、各ＬＥＤの発光量を仮決定する。さらに、輝度決定部１１３は、仮決定された各ＬＥＤの発光量のうち、１つまたは２つのＬＥＤの発光量が所定の値以下である場合に、仮決定された発光量が所定の値以下である１つまたは２つのＬＥＤの発光量を、所定の値よりも大きい発光量に調整する。
【００２７】
具体的には、輝度決定部１１３は、設定ＷＢに基づいて、各ＬＥＤの発光量のバランスを決定し、照射輝度に基づいて各ＬＥＤの発光量の強度を決定する。例えば、輝度決定部１１３は、表示画像信号が明るい画像であるほど、照射輝度が高くなるように照射輝度を決定するとする。
【００２８】
輝度決定部１１３は、各ＬＥＤの発光量を、８ビットデータで示される０〜２５５の階調値で制御するものとする。例えば、全てのＬＥＤを最大の発光量で点灯する場合、各ＬＥＤの発光量は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）と表されるとする。また、黒（非点灯）の場合、各ＬＥＤの発光量は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）と表されるとする。８ビットデータで示される０〜２５５の階調値は、各ＬＥＤの発光量を示す輝度制御値である。
【００２９】
なお、輝度決定部１１３は、画像信号処理部１１２から取得した画素情報と輝度情報とに、液晶表示部１０６の透過率によって減光される量を考慮して、輝度制御値とする。さらに、輝度決定部１１３は、輝度センサ１０４から取得した輝度測定値から、ホワイトバランスを補正して、各ＬＥＤの発光量のバランスを決定するとする。
【００３０】
図４は、各ＬＥＤの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す表である。図４（ａ）は、本実施例の制御を行わない場合の各ＬＥＤの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す。また、図４（ｂ）は、本実施例の制御を行った場合の各ＬＥＤの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す。図４はそれぞれ、上側が、照射輝度が高い場合の各ＬＥＤの輝度制御値と照射光の色度点との関係を示す。
【００３１】
輝度センサ１０４の輝度測定値に基づいて、予め定められたホワイトバランス（設定ＷＢ）でバックライトユニット１０１から光を照射する場合の、各ＬＥＤの発光量の比が、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（ａ−２，ａ，ａ−２）（ａは０以上の整数）で表されるとする。バックライトユニット１０１の設定ＷＢは、メモリ１０３に記憶された製造時に予め設定された複数のホワイトバランスからユーザが設定するとする。また、ユーザが任意に設定ＷＢを設定することも可能である。
【００３２】
輝度決定部１１３は、各ＬＥＤの発光量のうちもっとも大きい発光量を示す階調値が、照射輝度を表す階調値と同様に成るように、照射輝度から各ＬＥＤの発光量を仮決定する。例えば、上述の設定ＷＢで照射輝度を制御する場合、照射輝度１２７に対応する各ＬＥＤの発光量は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１２５，１２７，１２５）であるとする。
【００３３】
設定ＷＢを維持したまま、発光輝度を黒（非点灯）に近づけていく場合、輝度決定部１１３は、図４（ａ）に示すように、各ＬＥＤの発光量を（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（３，５，３）→（２，４，２）→（１，３，１）→（０，２，０）と仮決定する。各ＬＥＤの発光量が（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，３，１）から（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，２，０）に変化した場合、ＧＬＥＤ以外のＬＥＤが消灯することから、バックライトユニット１０１から照射される光の色温度の偏差Δｕ’ｖ’が大きく変化する。
【００３４】
本実施例における輝度決定部１１３は、仮決定された発光量が所定の値以下であるＬＥＤの発光量を、所定の値よりも大きい値に調整する。例えば、所定の値は０であるとする。調整した結果、図４（ｂ）に示すように、輝度決定部１１３は、発光輝度を黒（非点灯）に近づけていく場合、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（３，５，３）→（２，４，２）→（１，３，１）→（１，２，１）とする。これにより、発光量が低い場合においても、Δｕ’ｖ’の変化を低減することが可能となる。
【００３５】
なお、仮決定された各ＬＥＤの発光量が（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）である場合、輝度決定部１１３は、この調整処理を実行しない。１または２のＬＥＤの仮決定された発光量が所定の値以下である場合に、上述の調整処理が実行される。
【００３６】
輝度決定部１１３は、バックライトユニット１０１の各ＬＥＤの発光量を示す輝度制御値を、画像信号処理部１１２に送る。
【００３７】
画像信号処理部１１２は、輝度決定部１１３は、取得したバックライトユニット１０１の各ＬＥＤの発光量を示す輝度制御値を、バックライト制御部１１５に送る。
【００３８】
バックライト制御部１１５は、画像信号処理部１１２から入力されたバックライトユニット１０１の各ＬＥＤの発光量を示す輝度制御値に基づき、バックライトユニット１０１を制御する。ここで、バックライト制御部１１５は、バックライトユニット１０１の各ＬＥＤの点灯期間および消灯期間をＰＷＭ制御することで、各ＬＥＤの発光量を制御し、バックライトユニット１０１から照射される光の輝度およびホワイトバランスを制御する。
【００３９】
図５は、輝度決定部１１３が各ＬＥＤの発光量を決定する処理を示すフローチャートである。
【００４０】
ステップＳ４０１において、輝度決定部１１３は、画像信号処理部１１２から画素情報と輝度情報とを取得し、輝度センサ１０４から輝度測定値を取得する。処理は、ステップＳ４０２へ進む。
【００４１】
ステップＳ４０２において、輝度決定部１１３は、画像信号処理部１１２から取得した画素情報と輝度情報と輝度測定値を用いて、照射光量を算出する。また、輝度決定部１１３は、照射光量と設定ＷＢとに基づいて、各ＬＥＤの発光量を取得する。具体的には、輝度決定部１１３は、各ＬＥＤの輝度制御値を取得する。処理は、ステップＳ４０３へ進む。
【００４２】
ステップＳ４０３において、輝度決定部１１３は、Ｓ４０２で取得された各ＬＥＤの発光量（輝度制御値）に基づいて、発光量（輝度制御値）がゼロと算出されたＬＥＤの有無を判定する。発光量（輝度制御値）がゼロと算出されたＬＥＤが無い場合は、ステップＳ４０５へ進む。発光量（輝度制御値）がゼロと算出されたＬＥＤが有る場合は、ステップＳ４０４へ進む。
【００４３】
ステップＳ４０４において、輝度決定部１１３は、発光量（輝度制御値）がゼロと算出されたＬＥＤ色の発光量（輝度制御値）を、ゼロ以外の値に置換える。処理は、ステップＳ４０５へ進む。
【００４４】
ステップＳ４０５において、輝度決定部１１３は、各ＬＥＤの発光量（輝度制御値）を、画像信号処理部１１２に出力する。処理は、ステップＳ４０６へ進みフローが終了する。
【００４５】
上述のように、各ＬＥＤの輝度制御値を決定することにより、それぞれ複数の異なる色に対応する複数のＬＥＤ（発光素子）を用いて光を照射するバックライトにおいて、照射輝度を低減した場合にバックライトの色温度の変化を抑制することが可能となる。
【００４６】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２の表示装置１００について、図５を参照して説明する。表示装置１００の構成、および表示装置１００が有する機能ブロックは、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
実施例２の表示装置１００は、輝度決定部１１３の動作が実施例１と異なる。
【００４８】
図６は、実施例２の輝度決定部１１３が決定した各ＬＥＤの輝度制御値と、照射光の色度点との関係を示す表である。図６の上側は、照射輝度が高い場合の各ＬＥＤの輝度制御値と照射光の色度点との関係を示す。
【００４９】
実施例２における輝度決定部１１３は、発光値がゼロと算出されたＬＥＤ色が存在する場合、すべての光源の発光値を、色温度の偏差の変化が最小となる設定に置き換える。具体的には、輝度決定部１１３は、図６に示すように、仮決定されたバックライト発光量（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，２，０）を、より高い照射輝度に対応する（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，３，１）に置換える。これにより、Δｕ’ｖ’の変化を低減することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００  表示装置
１０１  バックライトユニット
１０２  表示パネル
１１０  制御回路基板
１１１  入力部
１１２  画像信号処理部
１１３  輝度制御値決定部
１１４  表示制御部
１１５  バックライト制御部
１０４  輝度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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