(57)【要約】【課題】スポーツ競技会場や競馬場・競艇場などにおいて観客向けに大画面の画像を表示する装置の改良に関し、とくに、競技者の高速な動きを高速度カメラで撮影する際に競技者の背景に表示装置の画面が写りこんでいる場合のように、高速度カメラで撮影されても表示画像がきれいに写るようにする。【解決手段】各フレームの画像データを１／６０秒に設定されたフレーム周期でラッチ回路に逐次ラッチし、ラッチされた画像データに基づいて画面を構成する各画素の発光をＰＷＭ制御することにより輝度制御する表示装置ににおいて、同一フレーム内にてフレーム周期の１／５７に設定された周期で各画素を点滅させる。【選択図】図１
2011257552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各フレームの画像データを１／３０秒〜１／２４０秒の範囲に設定されたフレーム周期でラッチ回路に逐次ラッチし、ラッチされた画像データに基づいて画面を構成する各画素の発光をＰＷＭ制御することにより輝度制御する表示装置ににおいて、同一フレーム内にてフレーム周期の１／２０〜１／１００の範囲に設定された周期で各画素を点滅させることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
画面構成手段と、記憶手段と、発光駆動手段と、転送手段を備えた表示装置であって、
画面構成手段は、発光素子を含んだ画素の配列により画面を構成し、
記憶手段は、画面に表示しようとする画像データを格納し、
画像データは、画面を構成する各画素の輝度を規定する画素データの集合からなり、
発光駆動手段は、ラッチ回路集合と、定電流ドライバ集合を含み、
ラッチ回路集合は、画面を構成する各画素に対応する画素データを保持するラッチ回路の集合であり、
定電流ドライバ集合は、画面を構成する各画素を定電流にて発光駆動する定電流ドライバの集合であり、
転送手段は、記憶手段に格納された画像データに基づいて、ラッチ回路集合に保持させる画像データを一定周期Ａで繰り返し更新し、
画像データ更新周期Ａは、１／３０秒〜１／２４０秒の範囲に設定され、
発光駆動手段は、画面を構成する各画素をそれぞれに対応する定電流ドライバにより一定周期Ｂで点滅させ、
点滅周期Ｂは、画像データ更新周期Ａの１／２０〜１／１００の範囲に設定され、
発光駆動手段は、画面を構成する各画素の点滅周期Ｂに対する点灯時間の割合を、各画素に対応するラッチ回路に保持された画素データにより規定される割合とする
表示装置。
【請求項３】
各フレームの画像データを１／３０秒〜１／２４０秒の範囲に設定されたフレーム周期でラッチ回路に逐次ラッチし、ラッチされた画像データに基づいて画面を構成する各画素の発光をＰＷＭ制御することにより輝度制御する表示装置において、同一フレーム内にてフレーム周期の１／Ｍに設定された周期で各画素を点滅させ、高速度カメラによりシャッター速度１／Ｎ秒で撮影した場合、１回のシャッター開時間内に発光画素が少なくとも３回点滅するように、１／Ｎに合わせて１／Ｍを設定することを特徴とする表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スポーツ競技会場や競馬場・競艇場などにおいて観客向けに大画面の画像を表示する装置の改良に関し、とくに、競技者の高速な動きを高速度カメラで撮影する際に競技者の背景に表示装置の画面が写りこんでいる場合のように、高速度カメラで撮影されても表示画像がきれいに写るように改良した表示装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
＝＝＝問題の所在＝＝＝
テレビで放送されるスポーツ番組では、つぎのようなシーンがよく見られる。バレーボールの試合が行われているコートの周辺に衝立型のＬＥＤ表示装置が並べられており、スポンサー企業の広告画像が色鮮やかにダイナミックに絶え間なく表示されている。試合の状況を撮影するテレビカメラには、コート周辺のＬＥＤ表示装置の画面も試合の背景として写りこんでおり、そうした映像が放送されている。
【０００３】
観客の関心が集中するスパイクとブロックの攻防場面は高速度カメラ（スーパースローカメラ）で撮影されており、選手の高速な動きをスローモーションで見せる再生映像が適時に放送される。このスローモーション映像において、背景に写りこんでいるＬＥＤ表示装置の画像が、それまで放送されていた通常速度の映像と明らかに異なり、目障りな乱れた画像になってしまう。このことがスポンサーに嫌われている。
【０００４】
＝＝＝ＬＥＤ表示装置の駆動方式＝＝＝
画像の乱れ方の態様はＬＥＤ表示装置の駆動方式により相違する。ＬＥＤ表示装置の駆動方式は、スタティック駆動方式と、ダイナミック駆動方式に大別される。スタティック駆動方式では、画面全体の画素が１フレームの画像データに基づいて一斉に発光駆動される動作がフレーム周期（通常１／６０秒）で繰り返される。
【０００５】
ダイナミック駆動方式では、画面全体の画素が複数のグループに区分され、１フレームの画像データに基づいて、画面全体の画素をグループごとに時間をずらして順次に駆動して一巡する動作がフレーム周期（通常１／６０秒）で繰り返される。
【０００６】
いずれの方式でも、表示画像の階調制御は、画素のＬＥＤを定電流駆動しつつ駆動時間を変えることにより行う、ＰＷＭ制御（デューティ制御）を採用している。スタティック駆動方式と比べると、ダイナミック駆動方式は一度に駆動する画素数が少ないので、駆動回路系を安上がりに構成できる。こうした用途にあわせたＬＥＤドライバ集積回路が普及している。関連技術がたとえば特許第３２９４５９７号公報や特許第３８４３２７７号公報に記載されている。
【０００７】
＝＝＝ダイナミック駆動における画像の乱れ＝＝＝
ダイナミック駆動方式ＬＥＤ表示装置の画像が高速度カメラで撮影されてスローモーション再生された場合、スローモーション映像の各フレームごとに画面中の異なる一部の画素集合が発光している状態となり、マダラ模様の醜い映像になってしまう。
【０００８】
＝＝＝スタティック駆動における画像の乱れ＝＝＝
スタティック駆動方式ＬＥＤ表示装置は画面中の画素が一斉に発光するので、高速度カメラによるスローモーション映像でも、ダイナミック駆動方式のようにマダラ模様の醜い映像になることはない。しかし、スローモーション映像の全体的・平均的な輝度が周期的に変化する、いわゆるチラツキが発生する。
【発明の開示】
【０００９】
＝＝＝問題の原因究明＝＝＝
この出願の発明者は、スタティック駆動の表示画像を高速度カメラで撮影した場合、スローモーション映像にチラツキが発生するのはＰＷＭ制御のせいであることを究明した。
【００１０】
もっとも典型的なフレーム周期が１／６０秒のスタティック駆動方式ＬＥＤ表示装置の場合、各フレームにおいて、最高輝度で発光駆動される画素はほぼ１／６０秒間発光し続けているものの、たとえば最高輝度の１０％の輝度で発光駆動される画素Ａは１／６００秒間しか発光しておらず、１０／６００秒間の１フレーム期間のうちの９／６００秒間は画素Ａは発光していない。
【００１１】
したがって、画面の全体的・平均的な輝度が小さな低輝度画像が表示されている場合、画面中の発光すべき画素は一斉に発光駆動されるものの、発光持続時間はごく短いので、
１／６０秒間の各フレーム期間のうちの僅かな時間しか発光していないのである。
【００１２】
そのような低輝度画像が、毎秒１０００フレームというような超高速度カメラで撮影された場合、１／１０００秒以下のシャッター速度で毎秒１０００回撮影されるので、撮影される各フレームには、発光画素がまったく写っていないフレームや、画面中の一部の高輝度画素だけが写っているフレームや、画面中のすべての発光画素が写っているフレームが混在することになる。この混在の態様は多くの場合に周期性を示し、再生されるスローモーション映像におけるＬＥＤ表示画面の全体的・平均的な輝度が周期的に変動してチラツキを発生することになる。
【００１３】
＝＝＝この発明による問題解決策＝＝＝
そこで、この発明は、各フレームの画像データを１／３０秒〜１／２４０秒の範囲に設定されたフレーム周期でラッチ回路に逐次ラッチし、ラッチされた画像データに基づいて画面を構成する各画素の発光をＰＷＭ制御により輝度制御する表示装置において、同一フレーム内にてフレーム周期の１／２０〜１／１００の範囲に設定された周期で各画素を点滅させることにより、上述した問題点をなくすようにした。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例回路の部分詳細図である。
【図２】実施例における画像データ転送系の概略図である。
【実施例】
【００１５】
＝＝＝実施例回路の部分詳細＝＝＝
この明細書においては、定電流ＰＷＭ制御式の一般的なＬＥＤドライバＬＳＩを用いたスタティック駆動方式ＬＥＤ表示装置の回路構成についての周知慣用技術を前提とし、この発明の核心をなす新規な技術的特徴に的を絞って詳しく説明する。
【００１６】
図１は、１つの画素ランプを構成する赤色ＬＥＤ１１・緑色ＬＥＤ１２・青色ＬＥＤ１３の駆動回路系を部分抽出した構成図である。赤色ＬＥＤ１１・緑色ＬＥＤ１２・青色ＬＥＤ１３は、共通の電源Ｖccと、それぞれの定電流ドライバ２に接続されている。定電流ドライバ２は、コンパレータ３からの駆動信号がオンであると、ＬＥＤに定電流を流してこれを発光させる。
【００１７】
コンパレータ３は、ラッチ回路４にラッチされた８ビットデータＸと、カウンタ５から出力される８ビットデータＹとを大小比較し、データＸがデータＹより大きい場合に出力をオンとする。このオン期間にＬＥＤが定電流駆動されて発光する。
【００１８】
カウンタ５は、一定周期のリセットクロックによりリセットされ、１回のリセット周期中において２５６発のカウントクロックをカウントし、出力の８ビットデータＹが「オール０」から「オール１」まで漸増するという動作を繰り返している。
【００１９】
赤色ＬＥＤ１１・緑色ＬＥＤ１２・青色ＬＥＤ１３に対応した合計３個のラッチ回路４には、画像データ転送用のシフトレジスタ５にストアされた２４ビットの画素データ（赤色画素データと緑色画素データと青色画素データの各８ビットの合計）がラッチクロックに同期してラッチされる。
【００２０】
＝＝＝実施例回路の画像データ転送系＝＝＝
図２は、図１のデータ転送用シフトレジスタ６に所要の画素データを分配する、画像データ転送系の全体的な概略構成を示している。これは周知慣用の構成である。データ送出コンピューター７にはフレームメモリ８があり、ここに転送すべき１フレーム分の画像データがストアされる。
【００２１】
データ送出コンピューター７は、フレームメモリ８に用意された１フレーム分の画像データをたとえば８ビット単位で所定の順番で高速に直列出力し、データ分配回路９に送り込む。データ分配回路９は、表示画面を構成している複数列の画素ランプ列に所要の画像データを分配供給する。分配供給を受けるのは、図１に示したデータ転送用シフトレジスタ６が複数の画素ランプ分直列に連なった長いシフトレジスタである。
【００２２】
この実施例におけるフレーム周期はもっとも一般的な１／６０秒である。データ送出コンピューター７とデータ分配回路９は、フレームメモリ８にストアされた１フレーム分の画像データを表示画面全体のデータ転送用シフトレジスタ６に行き渡らせるとともに、それらの画素データをラッチ回路４にラッチさせるという動作を、１／６０秒のフレーム周期で繰り返し行っている。
【００２３】
＝＝＝この発明の核心部分＝＝＝
上述したように、データ送出系から図１のラッチ回路４に与えられるラッチクロックの周期は１／６０秒である。これに対し、この実施例においては、データ送出系においてラッチクロックの５７倍の周波数の第１クロックが生成されるとともに、さらに第１クロックの２５６倍の周波数の第２クロックが生成され、第１クロックが図１の回路におけるカウンタ５のリセットクロックとなり、第２クロックがカウンタ５のカウントクロックとなる。
【００２４】
つまり、画像データがラッチ回路４の全体集合にラッチされるフレーム周期が１／６０秒であるのに対し、カウンタ５から出力される８ビットデータＹは、１／６０秒の１フレーム期間内に、「オール０」から「オール１」まで漸増するという動作を５７回繰り返すことになる。
【００２５】
すでに説明したように、コンパレータ３は、ラッチ回路４にラッチされた８ビットデータＸと、カウンタ５から出力される８ビットデータＹとを大小比較し、データＸがデータＹより大きい場合に出力をオンとする。このオン期間にＬＥＤが定電流駆動されて発光する。
【００２６】
ラッチ回路４にラッチされる８ビットの画素データＸは、該当するＬＥＤの発光輝度を規定するデジタル値である。画素データＸが最大輝度の２５％を指定していると、カウンタ５のリセット周期の期間の冒頭の２５％においてコンパレータ３の出力がオンとなり、続く７５％の期間ではオフとなる。つまり、デューティ比が２５％のＬＥＤ駆動パルスがコンパレータ３から出力される。
【００２７】
ここで注目すべきことは、ラッチ回路４にラッチされた画素データに基づいてデューティ比２５％のＬＥＤ駆動パルスがコンパレータ３から出力されるという点については従来技術と本発明とで相違しないところ、従来技術においては１／６０秒のフレーム周期に１発しかＬＥＤ駆動パルスが出力されないのに対し、本発明においては１／６０秒のフレーム周期に５７発のＬＥＤ駆動パルスが出力されることである。
【００２８】
以上の実施例の核心部分を要約すると、各フレームの画像データを１／６０秒に設定されたフレーム周期でラッチ回路に逐次ラッチし、ラッチされた画像データに基づいて画面を構成する各画素の発光をＰＷＭ制御することにより輝度制御する表示装置ににおいて、同一フレーム内にてフレーム周期の１／５７に設定された周期で各画素を点滅させることを特徴とする表示装置ということになる。
【００２９】
＝＝＝この発明の効果＝＝＝
以上説明したこの発明の実施例装置に表示画面を毎秒１０００フレームの超高速度カメラで撮影したとする。この場合、１／１０００秒以下のシャッター速度で毎秒１０００回撮影されるのに対し、表示画面のＬＥＤは毎秒３４２０回点滅している。したがって、１回のシャッター開期間において、表示画面のＬＥＤは少なくとも３回点灯しており、タイミングにより４回目の点灯期間に一部かかることがある。そして、３回の点灯分が露光する場合と４回目もすこし露光する場合との差分が前述したチラツキの原因要素であるところ、先に詳述した従来技術の問題点と対比し、この発明の実施例におけるチラツキ原因要素は圧倒的に小さく、スローモーション再生映像において表示装置の画面チラツキはまったく問題にならない程度に抑えられる。
【００３０】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
この発明の対象となる表示装置のフレーム周期は１／６０秒が典型的であるが、一部には１／３０秒、１／１２０秒、１／２４０秒のフレーム周期の表示装置も存在する。いずれの場合もこの発明を適用することで、高速度カメラで撮影したスローモーション映像におけるチラツキを低減することができることは、ここまで説明したこの発明の原理から容易に理解できるであろう。実証実験によれば、前述したようにカメラの１回のシャッター開時間において、表示装置のＬＥＤが少なくとも３回点滅するように設定するのが望ましい。
【００３１】
つまり、この発明の望ましい形態としては、各フレームの画像データを１／３０秒〜１／２４０秒の範囲に設定されたフレーム周期でラッチ回路に逐次ラッチし、ラッチされた画像データに基づいて画面を構成する各画素の発光をＰＷＭ制御することにより輝度制御する表示装置ににおいて、同一フレーム内にてフレーム周期の１／Ｍに設定された周期で各画素を点滅させ、高速度カメラによりシャッター速度１／Ｎ秒で撮影した場合、１回のシャッター開時間内に発光画素が少なくとも３回点滅するように、１／Ｎに合わせて１／Ｍを設定する。
【００３２】
また、この発明は、装置構成に着目すると、つぎの事項（１）〜（12）により特定されるものであるといえる。
（１）画面構成手段と、記憶手段と、発光駆動手段と、転送手段を備えた表示装置であること
（２）画面構成手段は、発光素子を含んだ画素の配列により画面を構成すること
（３）記憶手段は、画面に表示しようとする画像データを格納すること
（４）画像データは、画面を構成する各画素の輝度を規定する画素データの集合からなること
（５）発光駆動手段は、ラッチ回路集合と、定電流ドライバ集合を含むこと
（６）ラッチ回路集合は、画面を構成する各画素に対応する画素データを保持するラッチ回路の集合であること
（７）定電流ドライバ集合は、画面を構成する各画素を定電流にて発光駆動する定電流ドライバの集合であること
（８）転送手段は、記憶手段に格納された画像データに基づいて、ラッチ回路集合に保持させる画像データを一定周期Ａで繰り返し更新すること
（９）画像データ更新周期Ａは、１／３０秒〜１／２４０秒の範囲に設定されていること
（10）発光駆動手段は、画面を構成する各画素をそれぞれに対応する定電流ドライバにより一定周期Ｂで点滅させること
（11）点滅周期Ｂは、画像データ更新周期Ａの１／２０〜１／１００の範囲に設定されること
（12）発光駆動手段は、画面を構成する各画素の点滅周期Ｂに対する点灯時間の割合を、各画素に対応するラッチ回路に保持された画素データにより規定される割合とすること
【００３３】
また、上述した実施例回路において、画面を構成する画素全体をたとえば４群にグループ分けし、各グループ対応回路におけるカウンタ５に与えるリセットクロックとカウントクロックの少なくとも一方のクロックについて、１／４ずつ位相をずらした４種類のクロックを用いることにより、４群に分けた画素の点灯開始タイミングをそれぞれ異ならせることができる。そうすると、高速撮影時のたとえば１／１０００秒の１回のシャッター開期間における露光量の変動をさらに抑制することができ、スローモーション映像のチラツキをいっそう少なくすることができる。
【００３４】
なお、特許第３２９４５９７号においては、図１におけるカウンタ５に相当するカウンタに、あらかじめ設定された特性で周波数が周期的に変動するカウントクロックを入力することで表示階調特性を適宜に設定する発明が開示されている。この発明にこの技術を適用することができるのは言うまでもない。
【図１】
2011257552.tif 000003
【図２】
2011257552.tif 000004