(57)【要約】【課題】映像の色バランスを保つことができる画像表示装置を得ること。【解決手段】光源１と、光源１が射出した光を画素ごとに変調し、その変調結果を画像として表示する画像表示部３と、入力される画像データに基づいて、画素ごとに光源１が光を射出する期間である発光期間を決定する発光期間制御部４と、光源１が射出した光の発光量を検出発光量として検出する発光量検出部６と、発光期間および所定の基準波高値に基づいて目標発光量を算出する目標発光量算出部８と、検出発光量が目標発光量となるよう光源１を制御する光源制御部５と、を備える。【選択図】図１
2011180521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の色の光を射出する光源と、
前記光源が射出した光を画素ごとに変調し、その変調結果を画像として表示する画像表示部と、
入力される画像データに基づいて、前記画素ごとに、前記光源が光を射出する期間である発光期間を決定する発光期間制御部と、
前記光源が射出した光の発光量を検出発光量として検出する発光量検出部と、
前記発光期間および所定の基準波高値に基づいて、前記光源が射出する光の発光量の制御目標値である目標発光量を算出する目標発光量算出部と、
前記検出発光量が前記目標発光量となるよう前記光源を制御する光源制御部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記画像表示部は、
前記画像データに基づいて、前記画素ごとに、前記光源が射出した光を画像として表示する状態である表示状態と前記光源が射出した光を画像として表示しない状態である非表示状態との比率を決定し、前記比率に基づいて自身を前記表示状態または前記非表示状態とするよう制御することにより前記光源が射出した光を変調する光変調部、
を備えることとし、
前記発光期間制御部は、前記光変調部が前記表示状態となる期間を前記発光期間として決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記光変調部を前記画素に対応した微小ミラーを備えた反射型画像表示素子であり、前記反射型画像表示素子の微小ミラーの傾きにより前記表示状態と前記非表示状態を決める、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源は、
互いに異なる色の光を射出する複数の発光体、
を備え、
前記発光期間制御部は、前記画像データに基づいて、前記発光体ごとに前記発光期間を決定し、
前記発光量検出部は、前記発光体ごとに前記検出発光量を検出し、
前記目標発光量算出部は、前記発光体ごとに前記目標発光量を算出し、
前記光源制御部は、前記発光体ごとに前記検出発光量が前記目標発光量となるよう制御する、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記発光体ごとに、所定の期間を複数の発光割り当て期間に分割し、前記発光体ごとに異なる前記発光割り当て期間を割り当てることとし、
前記発光期間制御部は、前記発光体ごとに割り当てられた発光割り当て期間内で前記発光期間を決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記画像データのデータ値を表現するビットごとに、そのビットが１の値である場合に前記発光割り当て期間内で前記光源が光を射出する期間であるビット単位発光期間を定めておき、
前記発光期間制御部は、ビットごとに前記ビット単位発光期間を保持し、前記画像データのデータ値の値が１となるビットに対応する前記ビット単位発光期間の全ビットについての論理和を前記発光期間とする、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記発光期間制御部は、前記発光体ごとに、前記所定の期間内の前記画像データに基づいて決定した前記発光期間が所定の最小値以下の場合に、前記所定の期間内の前記発光期間を前記最小値とするよう前記発光期間を再決定する、
ことを特徴とする請求項４、５または６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記発光期間制御部は、
前記発光体ごとにかつ画素ごとに、画像データから所定の規則に基づいてその画素でその前記発光体が発光すべき期間を示す発光タイミング信号を生成する発光タイミング変換部と、
前記発光体ごとに、前記画素ごとの前記発光タイミング信号に基づいて前記発光期間を示す発光期間制御信号を生成する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする請求項４、５または６に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記発光期間制御部は、
前記発光体ごとにかつ画素ごとに、画像データから所定の規則に基づいてその画素でその前記発光体が発光すべき期間を示す発光タイミング信号を生成する発光タイミング変換部と、
前記発光体ごとに、前記画素ごとの前記発光タイミング信号に基づいて前記発光期間を示す仮発光期間制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記発光体ごとに、前記仮発光期間制御信号に基づいて前記所定の期間所定の前記発光期間であるフレーム内発光期間を算出する発光期間計算部と、
前記フレーム内発光期間が前記最小値以下の場合に、前記仮発光期間制御信号に基づいて前記所定の期間内の前記発光期間を前記最小値とするよう発光期間制御信号を決定する発光期間制御信号決定部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記制御信号生成部は、前記発光期間制御信号を、前記画素ごとの前記発光タイミング信号の、全画素についての論理和として生成する、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記目標発光量算出部は、
前記発光体ごとに、前記発光期間制御信号に基づいて、１フレーム内の前記発光期間を算出する発光期間算出部と、
前記発光体ごとに、前記発光期間と前記基準波高値に基づいて前記目標発光量を算出する目標発光量算出部と、
を備えることを特徴とする請求項８、９または１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記発光体ごとに、前記目標発光量と前記発光量の差分を求める差分算出部と、
前記発光体ごとに、前記差分を波高値の差分である波高値差分に変換する波高値算出部と、
前記発光体ごとに、前記波高値差分を前記光源の射出する光量を制御するための電流の大きさを表す駆動波高値へ変換する駆動波高値変換部と、
を備える波高生成部、
をさらに備え、
前記光源制御部は、前記駆動波高値に基づいて前記光源を制御する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記光源制御部は、
前記発光体ごとに、前記発光期間制御信号に基づいて前記発光期間を求め、前記発光期間の波高値が、前記駆動波高値となる発光駆動信号を生成する発光駆動信号生成部と、
前記発光期間制御信号に基づいて、発光体ごとの前記発光期間を示す光検出期間信号を生成する光検出期間信号生成部と、
を備え、
前記発光量検出部は、前記光検出期間信号に基づいて、前記検出発光量を検出する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
入力される画像データに基づいて、前記画素ごとに、光源が光を射出する期間である発光期間を決定する発光期間制御ステップと、
前記発光期間および所定の基準波高値に基づいて、光源が射出する光の発光量の制御目標値である目標発光量を算出する目標発光量算出ステップと、
１つ以上の色の光を光源が射出する射出ステップと、
前記射出ステップで射出した光を画素ごとに変調し、その変調結果を画像として表示する画像表示ステップと、
前記射出ステップで射出された光の発光量を検出量として検出する発光量検出ステップと、
前記検出量が前記目標発光量となるよう前記射出ステップで射出する光の光量を制御する光量制御ステップと、
を含むことを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調デバイスを用いる画像表示装置および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光変調デバイスとして単板のＤＭＤ（登録商標）（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰ（登録商標）（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式を採用する画像表示装置がある。ＤＭＤ（登録商標）は画素ごとにミラーを備えており、このミラーの傾きにより、スクリーンへ光を反射するオン状態と、スクリーンへ光を反射しないオフ状態と、がある。ＤＬＰ（登録商標）方式では、ＤＭＤのミラーの傾きを制御することにより反射率を制御して諧調を表現する。具体的には、時分割で照射された３原色（例えば、ＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ））の光について、それぞれＤＭＤ（登録商標）の画素を構成するミラーのオン時間とオフ時間との比率（以下、オン／オフ時間比率という）を変えることにより明暗（濃淡）を表現する。
【０００３】
上述の方式では、画像データの大きさによらず各色の光源の発光量を一定とし、ＤＭＤ（登録商標）のオン／オフ比率を変えることで画像の明暗を表現している。したがって、光源は、暗い画像を表示する場合には、表示すべき光は少ないにもかかわらず、明るい画像と同じように発光する。そのため、表示に不要な光（ＤＭＤ（登録商標）によってスクリーンに反射する所望の光以外の光）が多くなりエネルギーの無駄が生じ、更には迷光が発生するという問題があった。
【０００４】
この問題に対する改善策として、入力された各色の画像データに応じて、各色の光源に発光期間を割り当てることで、光源の発光を最小限に抑えて省エネを図るとともに、迷光を低減して画像のコントラスト増加を図る技術が開示されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８１７０７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、上記従来の入力された画像データ（入力画像）に応じて発光時間を割り当てる技術によれば、発光期間を変化させる制御を行っているが、発光体の温度特性など、発光体素子がもつ特性を考慮していない。一方、発光体素子がもつ特性に起因して発光体が発する光の光量は一定でなく変動する可能性がある。そのため、発光期間を変えると制御目標とした発光量と実際の発光量とに差が生じ、制御目標とした発光量と実際の発光量とに差が生じ、色バランスの崩れが発生する、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力画像に応じて発光期間を制御しつつ、映像の色バランスを保つことができる画像表示装置および画像表示方法を得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し、目的を達成するために、本発明は、１つ以上の色の光を射出する光源と、前記光源が射出した光を画素ごとに変調し、その変調結果を画像として表示する画像表示部と、入力される画像データに基づいて、前記画素ごとに、前記光源が光を射出する期間である発光期間を決定する発光期間制御部と、前記光源が射出した光の発光量を検出発光量として検出する発光量検出部と、前記発光期間および所定の基準波高値に基づいて、前記光源が射出する光の発光量の制御目標値である目標発光量を算出する目標発光量算出部と、前記検出発光量が前記目標発光量となるよう前記光源を制御する光源制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力画像に応じて発光期間を制御しつつ、映像の色バランスを保つことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１の画像表示装置の機能構成例を示す図である。
【図２】図２は、従来の画像表示装置の発光パターンと光変調デバイスの制御パターンの一例を示す図である。
【図３−１】図３−１は、発光体の発光期間内の全ての期間で光変調デバイスをオン状態とする例を示す図である。
【図３−２】図３−２は、光変調デバイスのオン期間を短くした例を示す図である。
【図３−３】図３−３は、光変調デバイスのオン期間を分散させる例を示す図である。
【図４】図４は、発光期間制御部の内部構成例を示す図である。
【図５】図５は、発光タイミング信号の一例を説明する図である。
【図６】図６は、発光体Ｒの発光期間制御信号の一例を示す図である。
【図７】図７は、目標発光量算出部８の内部構成例を示す図である。
【図８】図８は、波高生成部の内部構成例を示す図である。
【図９】図９は、光源制御部の内部構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、光源制御部が生成する発光体ごとの発光駆動信号の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２の画像表示装置の機能構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２の発光期間制御部の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、仮発光期間制御信号と発光期間制御信号の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる画像表示装置および画像表示方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる画像表示装置の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の画像表示装置は、光源１，照明部２，画像表示部３，発光期間制御部４，光源制御部５，発光量検出部６，波高生成部７，目標発光量算出部８，基準波高記憶部９で構成される。また、光源１は、発光体Ｒ（Ｒｅｄ）１１，発光体Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）１２，発光体Ｂ（Ｂｌｕｅ）１３で構成される。
【００１３】
発光期間制御部４は、入力される画像データを表示色ごとに分析し、光源１の各発光体（発光体Ｒ１１，発光体Ｇ１２，発光体Ｂ１３）の発光のタイミングを決定し、発光体毎の発光期間制御信号を出力する。光源制御部５は発光期間制御部４より出力される発光期間制御信号と波高生成部７から出力される駆動波高値とを用いて発光量を決定し、光源１の発光体Ｒ１１，発光体Ｇ１２，発光体Ｂ１３を各々発光させるための発光駆動信号を出力するとともに、各発光体の発光量を検出するために各発光体の発光期間を示す光検出期間信号を出力する。照明部２は、光源１から出射された照明光を、画像表示部３にほぼ均一に照射する。画像表示部３は、入力される画像データに基づいて画素ごとに照明光に対して変調を行い、表示画像を形成する。
【００１４】
また、目標発光量算出部８は、発光期間制御部４より出力される発光期間制御信号を用いて画像データに応じた制御目標となる目標発光量と発光期間の幅とを発光体ごとに算出する。発光量検出部６は、光源制御部５より出力される光検出期間信号に同期して発光体Ｒ１１，発光体Ｇ１２，発光体Ｂ１３から出射された光を検出して、各発光体の発光量である検出値（検出量）を出力する。波高生成部７は発光量検出部６から出力された発光体ごとの検出量と目標発光量算出部８から出力された目標発光量が一致するような駆動波高値を生成する。
【００１５】
以下、本実施の形態の画像表示装置が、画像表示部３の表示デバイスとしてＤＭＤ（登録商標）を用いた投射型の画像表示装置であるとして説明する。この場合、画像表示部３は、例えば、ＤＭＤ（登録商標）と、スクリーンと、ＤＭＤ（登録商標）により変調された光をスクリーンに投射する光学系と、で構成される。また、照明部２はＤＭＤ（登録商標）を照明するための光学系となる。
【００１６】
光源１が備える発光体Ｒ１１、発光体Ｇ１２および発光体Ｂ１３としては、どのような発光体を用いてもよく、例えば、それぞれ赤、緑、青色の光を発するレーザやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を用いることができる。
【００１７】
ＤＭＤ（登録商標）は、表示画像の画素数に対応した微小ミラーのオン時間とオフ時間との比率（オン／オフ時間比率）により各画素の明るさを制御し、画像を表示する。ＤＭＤ（登録商標）を用いた従来の画像表示装置では光源の発光、ＤＭＤ（登録商標）のオン／オフ時間は入力画像に係わらず常に同じ発光パターンで光源の発光体Ｒ、発光体Ｇおよび発光体Ｂを時系列で点灯させる。なお、以下では、ＤＭＤ（登録商標）を光変調デバイスとして記載する。
【００１８】
図２は、従来の画像表示装置の発光パターンと光変調デバイスの制御パターンの一例を示す図である。図２では、上から順に発光体Ｒ、発光体Ｇおよび発光体Ｂの発光パターンと、光変調デバイス（微小ミラー）の状態（制御パターン）と、を示している。また、図２の下方には、光変調デバイスの状態として、制御パターン（オン時間とオフ時間）を複数例示している。
【００１９】
図２の下方では、最上段に明るい画像を表示する場合の光変調デバイスの制御パターンを示し、下段にいくほど、より暗い画像を表示する場合の光変調デバイスの制御パターンを示している。図２に示すように、従来の画像表示装置では、光源の発光体Ｒ、発光体Ｇおよび発光体Ｂを時分割の固定のパターンで発光期間ｔずつ順番に発光させる。そして、各発光体の発光期間ｔ内の、光変調デバイスのオン時間の割合を制御することにより映像の明暗を表現している。光変調デバイスのオン時間が長いほど明るい画像になる。暗い画像を表現するときは光変調デバイスのオン時間を短くする。このような光変調デバイスの制御を画素ごと（微小ミラーごと）に行なうことにより、画像をスクリーンへ投影する。なお、図２では、簡単のため、画像を１画素とした例を示している。
【００２０】
光変調デバイスがオフになると照明光はスクリーンへ投射されないため、オフ期間中の照明光は画像表示には利用されず、無駄なエネルギーの消費となってしまう。さらに、オフ期間中の照明光は迷光などのコントラスト低下の原因となる。このため、本実施の形態では、以下の述べるような発光期間の制御を行なうことによりオフ期間中の発光を停止し、エネルギーの消費量と迷光を低減させる。
【００２１】
つぎに、本実施の形態の発光期間の制御方法を説明する。図３−１〜図３−３は、本実施の形態の発光期間の制御パターンの例を示す図である。なお、本実施の形態では、１フレームごとに、各発光体へ同一の期間（発光割り当て期間）を割り当てておくこととし、発光体ごとに、自身に割り当てられた発光割り当て期間内で実際に発光する期間（発光期間）を決定するとする。なお、ここでは各発光体へ割り当てる発光割り当て期間の長さを固定とし、また発光体間で同一期間としているが、発光割り当て期間の長さを可変としてもよいし、発光体間で発光割り当て期間の長さを変えてもよい。また、図３−１〜図３−３では、簡単のため、１つの発光体（発光体Ｒ１１，発光体Ｇ１２，発光体Ｂ１３のいずれか１つ）について発光期間を示し、画像を１画素として示している。
【００２２】
図３−１の例では、発光体の発光割り当て期間内の全ての期間で光変調デバイスをオン状態としている。このような状態の場合に、投影される画像の明るさが最大となる。これは従来の画像表示装置と同様である。
【００２３】
図３−２の例では、上段の（ａ）に、従来の方式により、図３−１より暗い画像を表現する場合の発光期間の制御パターンの例を示しており、下段の（ｂ）に、本実施の形態の制御方法による発光期間の制御パターンの例を示している。図３−２の（ａ）のように、従来の方式では、発光期間は図３−１と同じとし、光変調デバイスのオン時間を図３−１の場合に比べ短くしている。これに対し、図３−２の（ｂ）に示した本実施の形態の制御方法では、光変調デバイスのオン時間を（ａ）と同様に短くするとともに、光変調デバイスがオフとなる期間は発光体の発光を停止させ、光変調デバイスがオンとなる期間に発光させている。
【００２４】
図３−３は、１つの発光割り当て期間内で、光変調デバイスのオン期間を分散させるよう制御する例を示している。図３−３の上段の（ａ）では、従来の方式により制御する例を示し、図３−３の下段の（ｂ）では、本実施の形態の制御方法による制御を行った例を示している。図３−３の（ａ）に示すように、光変調デバイスのオン時間を分散させる場合も、従来の方式では発光期間は図３−１の発光期間と同様である。これに対し、図３−３の（ｂ）に示しように、本実施の形態では、光変調デバイスがオフとなる期間は発光体の発光を停止させ、光変調デバイスがオンとなる期間に発光させている。このように分散させて発光させることで、連続して発光させる場合に比べ、後述のように、発光期間の制御の際に保持するオン期間を制御する際の制御ビット数を削減することができる。
【００２５】
以上の説明では、簡単のため画像を１画素として説明したが、複数画素の場合には、全画素について光変調デバイスがオフとなる期間に、発光体の発光を停止するようにすればよい。一般に、画像全体が暗い場合には全画素について光変調デバイスがオフとなる期間が増え、画像全体が明るい場合には全画素について光変調デバイスがオフとなる期間が減る。したがって、本実施の形態では、暗い画像の場合には、明るい画像の場合より発光を停止する期間が増える。このように、入力された画像データを分析し全画素で光変調デバイスをオフとする期間については発光体が発光しないように発光のタイミングを制御することで、最大の明るさを変えることなく、エネルギーの消費を抑えることができる。
【００２６】
つぎに、本実施の形態の発光期間の制御方法について具体的に説明する。入力される画像データは、画素ごとの、色データＲ（ｘ，ｙ）、色データＧ（ｘ，ｙ）および色データＢ（ｘ，ｙ）の３種類のデータで構成されているとする。ここで、色データＲ（ｘ，ｙ）、色データＧ（ｘ，ｙ）および色データＢ（ｘ，ｙ）は、画像表示部３で形成される画像内の各画素に対応する、赤、緑、青色のそれぞれデータ値を示しており、ｘ、ｙは当該データ値に対応する画素の画面内での位置（２次元の座標値）を表している。
【００２７】
発光期間制御部４は、各色データに対応する発光体（色データＲ（ｘ，ｙ）については発光体Ｒ１１、色データＧ（ｘ，ｙ）については発光体Ｇ１２、色データＢ（ｘ，ｙ）については発光体Ｂ１３）の発光のタイミングをそれぞれ決定し、当該発光タイミングを示す発光期間制御信号を光源制御部５および目標発光量算出部８に出力する。
【００２８】
以下、発光期間制御部４について説明する。図４は、発光期間制御部４の内部構成例を示す図である。発光期間制御部４は、発光タイミング変換部４１および制御信号生成部４２で構成される。
【００２９】
発光タイミング変換部４１は、入力された画像信号を、画素ごとに、色データ毎の発光タイミング信号に変換する。この変換は、たとえば各色データの値と対応する発光のタイミングとをあらかじめルックアップテーブルに記憶しておき、これを読み出し、読み出したタイミングに基づいて発光タイミング信号を生成することにより実施する。各色データの値に対応する発光タイミングは、光変調デバイスのオン／オフと連動しており、光変調デバイスをオンとする期間に発光し、光変調デバイスをオフとする期間は発光しないように決定する。したがって、発光のタイミングの算出方法は、従来の光変調デバイスのオン／オフの制御における光変調デバイスをオンとする期間を求める方法と同様の方法を用いることができる。
【００３０】
また、ここで決定されるデータ毎の発光タイミング信号は、所定の期間（１フレームとする）に対応する信号とし、また、オン（発光）とオフ（発光停止）を表す２値化された信号とする。発光タイミング変換部４１は、画素ごとの、各色データの発光タイミング信号を制御信号生成部４２に出力する。
【００３１】
なお、ここでは、ルックアップテーブルを用いて発光のタイミングを求めるようにしたが、これに限らず、たとえば、色データのデータ値に基づいて所定の算出式に基づいて発光のタイミングを決定する等、他の方法により発光タイミング信号を決定してもよい。
【００３２】
図５を用いて、発光タイミング信号の一例を説明する。図５は、入力される画像データのデータ値を３ビットとした場合の発光制御の一例を示す図である。図５（ａ）は、入力される画像データの各ビットを＃１（下位）〜＃３（上位）としたときの映像信号の明るさを示している。この例では、３ビットのデータにより“０”〜“７”の８段階の明るさを表現できる。図５の（ｂ）は、＃１〜＃３に対応する光変調デバイスのオン期間の一例を示している。
【００３３】
図５の（ｂ）に示すように、入力される画像データのビットごとに、そのビットが“１”であった場合の１フレーム（１フレーム内のその発光体に割り当てられた発光割り当て期間）内のオン期間を定めておくとする。各ビットのオン期間は、そのビットの１つ下位のビットのオン期間の２倍となるようなオン期間とし、また、各ビットに対応するオン期間は互いに重ならないように定めておく。
【００３４】
なお、図５の（ｂ）は、一例であり、各ビットに対応するオン期間は、図５の（ｂ）の例に限らず、１つ下位のビットのオン期間の２倍となるようなオン期間とし、また、１フレーム内で、各ビットに対応するオン期間が互いに重ならないように定めておけば、どのように定めてもよい。
【００３５】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）のようにビットごとの発光期間を定めたおいた場合の、明るさ“０”〜“７”に対応する光変調デバイスのオン期間を示している。たとえば、明るさ“０”〜“７”にそれぞれ対応した連続したオン期間を１フレーム内で確保する場合には、明るさ“０”〜“７”の各段階に対応したオン期間のパターンをそれぞれ保持する必要がある。これに対し、本実施の形態では、図３−３で例示したような１フレーム内でオン期間を分散させる場合が生じるが、保持するオン期間のパターンは図５の（ｂ）で示した３種類でよい。したがって、明るさ“０”〜“７”に応じた発光期間を確保しつつ、保持する発光のタイミングのパターンを削減することができる。なお、本実施の形態では、発光体の発光期間（オン期間）と光変調デバイスのオン期間は連動するため、発光体の発光期間は、図５（ｂ）および図５の（ｃ）と同様となり、明るさに応じて図５の（ｃ）のいずれかが発光タイミング信号となる。
【００３６】
制御信号生成部４２は、１フレーム内のデータ毎（画素ごと）の発光タイミング信号の論理和を色別に算出し、各色について発光期間制御信号を生成する。図６を用いて、発光期間制御信号の生成方法を説明する。図６は、画素数を４画素とした際の発光体Ｒ１１の発光期間制御信号の一例を示す図である。
【００３７】
図６（ａ）は、画像表示部３によって表示される映像と画素の関係を示している。ここでは、図６（ａ）に示すような、座標値（０，０）、（１，０）、（０，１），（１，１）の４画素で映像が構成されるとし、入力される各画素に対応する発光体Ｒ１１の明るさが、それぞれＲ（０，０）＝１、Ｒ（１，０）＝０、Ｒ（０，１）＝４、Ｒ（１，１）＝４であったとして説明する。また、発光タイミング信号は、図５で説明したオン期間の決定方法に基づいて、生成されているとする。
【００３８】
発光体Ｒ１１は、光変調デバイスがオンとなる期間のみ発光するので、各画素の発光タイミング信号は、図６の（ｂ）のようになる。そして、図６の（ｂ）に示した画素ごとの発光タイミング信号の論理和を算出すると図６の（ｃ）のようになる。図６の（ｃ）に示したような、全画素の発光タイミング信号の論理和を算出した信号が発光期間制御信号である。
【００３９】
このように、発光期間制御信号を全画素の発光タイミング信号の論理和として算出することで、発光期間制御信号は全画素のうちいずれかが一度でも発光する期間を全て含んだ信号となる。すなわち、ここで生成される各色の発光期間制御信号は、色ごとに、全画素で光変調デバイスがオフとなる期間は、発光体を発光させないように決定された発光のタイミングを示す信号である。制御信号生成部４２は、生成した各色の発光期間制御信号を光源制御部５および目標発光量算出部８に出力する。
【００４０】
また、このように１フレーム内で発光期間を分散させるような発光のタイミングを許容する場合、図５の（ｂ）に例示に示すように３種類の発光パターンの組み合わせによって、８段階の明るさが表現できる。つまり、８段階の明るさを表現する際に８種類の発光パターンを制御する必要はなく、３種類の発光パターンの制御でよくなり、制御ビット数（パターンを特定するために用いるビット数）を減らすことができる。
【００４１】
以上のように、入力された画像データに基づいて全画素で光変調デバイスがオフとなる期間は発光しないように発光のタイミングを決定することで、各発光体の発光期間が各々必要最小限になるように制御することが可能となり、迷光の発生を低減することができる。
【００４２】
一方、レーザやＬＥＤ等の発光体は、素子の温度変化によって発光強度が変化することがあり、また発光素子自体に発光量の個体差があること等から、安定した光量の光を得ることが困難である。その結果、発光期間を変化させるための発光期間制御信号を算出する際に目標とした発光量と実際の発光量とに差が生じる可能性がある。このような差が生じると、照明光の色バランスが変化して表示される映像に変色や着色が生じることがある。
【００４３】
そのために、本実施の形態の画像表示装置では発光体Ｒ１１、発光体Ｇ１２、発光体Ｂ１３のそれぞれから出射される照明光の光量を検出し、それぞれの実際の発光量が発光期間制御信号から算出した制御目標となる目標発光量と一致するように制御する。この制御により、映像に応じて発光期間を変調した場合でも発光期間の変動に依存せず映像の色バランスを一定に調整することができる。
【００４４】
発光量検出部６は、後述する光源制御部５から出力される光検出期間信号に同期して発光体Ｒ１１、発光体Ｇ１２、発光体Ｂ１３がそれぞれ発した光を検出し、１フレーム内で各発光体が発光した総発光量である検出量Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂ（発光体Ｒ１１、発光体Ｇ１２、発光体Ｂ１３にそれぞれ対応）を出力する。
【００４５】
発光量検出部６は、光源制御部５より出力される発光体ごとの光検出期間信号に基づいて各発光体を区別する。具体的には、発光量検出部６は、光検出期間信号に基づいて光発光体ごとの発光期間を認識する。そして、認識した発光期間ごとに、その発光光期間に対応する発光体がその発光期間で発光しているとして、１フレーム内で各発光体が発光した総発光量を求める。そのため、発光量検出部６は、各発光体の発光を検出するセンサを複数備える必要がなく、発光体Ｒ１１、発光体Ｇ１２および発光体Ｂ１３の光を検出可能な位置にセンサを１つ設置することで各発光体の発光を検出できる。なお、これに限らず、発光量検出部６は、発光体ごとに発光を検出するセンサを備えるようにしてもよい。
【００４６】
基準波高記憶部９は、各発光体の基準となる波高値を記憶しており、記憶している波高値を基準波高値として目標発光量算出部８へ出力する。本実施の形態では、発光体ごとに射出する光の波高値を一定とし、発光期間を画像データに応じて調整することで発光量を最適な値に制御している。したがって、各発光体を発光させるための波高値は、例えば画像表示装置の製造時に色バランスの調整を行った際に決定する。基準波高記憶部９は、色バランスの調整の際に、色バランス調整後に発光量検出部６のセンサにて検出された各発光体の検出波高値を基準波高値として記憶する。
【００４７】
目標発光量算出部８は、発光期間制御部４から出力された発光体毎の発光期間制御信号と基準波高記憶部９から出力される発光体毎の基準波高値とに基づいて、制御目標となる各発光体の目標発光量を求め、目標発光量を波高生成部７へ出力する。また、目標発光量算出部８は、目標発光量の算出時に、同時に算出される発光期間の幅も波高生成部７へ出力する。
【００４８】
以下、目標発光量算出部８について詳細に説明する。図７は、目標発光量算出部８の内部構成例を示す図である。目標発光量算出部８は、発光期間算出部８１と発光量算出部８２で構成されている。
【００４９】
発光期間算出部８１は発光期間制御部４から出力された各色の発光期間制御信号に基づいて、１フレーム内での各発光体の発光期間の幅（発光期間が分散している場合には、各々の発光期間を加算した幅）を算出し、算出した発光期間の幅を発光量算出部８２および波高生成部７へ出力する。なお発光期間の幅は、たとえば、図６の（ｃ）の場合には、ｔ＋４ｔ＝５ｔとなるが、時間の単位ではなく最小の期間（たとえば図６の（ｃ）の場合のｔ）を１単位とした数値（図６の（ｃ）の場合は“５”）により表現してもよい。
【００５０】
発光量算出部８２は、発光体ごとに、発光期間算出部８１から出力された発光期間の幅と基準波高値と、に基づいて制御目標となる目標発光量を算出する。目標発光量は、たとえば、発光期間の幅×基準波高値として算出する。なお、発光期間の幅と目標発光量の関係を予め求めておきテーブルとして保持し、そのテーブルを参照して目標発光量を求めるテーブル参照方式としても良い。
【００５１】
このように、本実施の形態では、入力される画像データに応じて発光期間の幅および発光量を算出するため、制御目標となる目標発光量は、画像データに応じた発光量として求めることができる。
【００５２】
波高生成部７は、発光量検出部６から出力された各発光体の検出量Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂが、それぞれ対応する目標発光量と一致するように駆動波高値を決定する。本実施の形態では発光期間は入力画像データに基づいて最適になるように決定されているため、波高値を補正することで目標発光量と一致するようにする。なお、これに限らず、波高値を補正する代りに、検出量Ｓｒ、Ｓｇ、Ｓｂがそれぞれ対応する目標発光量と一致するように発光期間を補正するようにしてもよい。
【００５３】
以下、波高生成部７について説明する。図８は、波高生成部７の内部構成例を示す図である。波高生成部７は差分算出部７１、波高値算出部７２および駆動波高値変換部７３で構成される。
【００５４】
差分算出部７１は、発光体ごとに、目標発光量および検出量に基づいて発光量の差分を求め、発光量の差分を波高値算出部７２へ出力する。発光量の差分は、検出量−目標発光量として算出することができる。波高値算出部７２は差分算出部７１から出力された発光量の差分に相当する差分波高値を算出し、差分波高値を駆動波高値変換部７３へ出力する。差分波高値は、目標発光量算出部８から出力された発光期間の幅と差分算出部７１から出力された発光量の差分とに基づいて、以下の式（１）に基づいて算出することができる。
差分波高値＝発光量の差分／発光期間の幅                …（１）
【００５５】
駆動波高値変換部７３は、差分波高値に基づいて、発光体を発光させるための電流の大きさを表す駆動波高値を求める。補正値算出部７２が算出した差分波高値はセンサの検出量に基づいて求められた差分波高値である。発光体の発光を制御するためには、このセンサの検出量より求めた差分波高値を、発光体を発光させる電流の大きさを表す駆動波高値へ変換しなければならい。この変換は、例えば、差分波高値に対応する発光体を発光させるための電流の大きさをあらかじめ求めておきテーブルとして保持し、そのテーブルを読み出すことで差分波高値を差分駆動波高値に変換することにより実施する。
【００５６】
また、駆動波高値変換部７３は、各発光体を発光させる基準の電流の大きさとなる基準駆動波高値を記憶しており、差分駆動波高値に基準駆動波高値を加算した値を駆動波高値として出力する。基準駆動波高値としては、例えば画像表示装置の製造時において色バランスの調整を行った直後の各発光体へ入力される制御信号の波高値（駆動波高値）をそれぞれ用いる。
【００５７】
光源制御部５は、発光期間制御部４から出力される発光体ごとの発光期間制御信号と波高生成部７から出力される発光体ごとの駆動波高値とに基づいて、発光体ごとに、発光駆動信号を出力する。また、光源制御部５は、発光体ごとの発光期間制御信号に同期して各発光体の発光期間を示す光検出期間信号を出力する。
【００５８】
以下、光源制御部５について説明する。図９は、光源制御部５の内部構成例を示す図である。光源制御部５は、発光駆動信号生成部５１と光検出期間信号生成部５２で構成されている。
【００５９】
発光駆動信号生成部５１は、発光期間制御部４から出力される発光体ごとの発光期間制御信号と波高生成部７から出力される発光体ごとの駆動波高値とに基づいて、発光体ごとに、発光期間制御信号に示される発光期間の間の波高値が波高生成部７から出力される駆動波高値となるよう発光駆動信号（発光体Ｒ１１，発光体Ｇ１２，発光体Ｂ１３にそれぞれ対応して発光駆動信号Ｒ，発光駆動信号Ｇ，発光駆動信号Ｂとする）を生成する。発光駆動信号生成部５１は、発光駆動信号Ｒ、発光駆動信号Ｇおよび発光駆動信号Ｂは、対応する発光体（発光体Ｒ１１，発光体Ｇ１２，発光体Ｂ１３）へそれぞれ出力する。すなわち、生成された各発光駆動信号の波高が各発光体の発光の波高値を制御するような値となっており、各発光駆動信号の波高の変化によって各発光体の発光の波高を変化させることで、発光体ごとに、１フレーム内で発された総発光量が対応する発光体毎の目標発光量に一致するよう制御する。
【００６０】
一例として駆動波高値を一定とした際の光源制御部５が制御する各発光体Ｒ、Ｇ、Ｂの１フレームの発光波形（発光駆動信号）を、図１０を用いて説明する。図１０は、光源制御部５が生成する発光体ごとの発光駆動信号の一例を示す図である。図１０では、上から順に、発光駆動信号Ｒ、発光駆動信号Ｇ、発光駆動信号Ｂ、光変調デバイスの状態、をそれぞれ示している。
【００６１】
図１０に示すように、１フレームを、時分割で発光体ごとに割り当てられた発光割り当て期間（サブフレーム）１０ｒ，１０ｇ，１０ｂに分割する。各発光体は、最大の明るさで表示する場合には、各々発光割り当て期間１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ内で常に発光する。図１０の例では、各発光体は、発光割り当て期間１０ｒ，１０ｇ，１０ｂのうち点線で示した期間は発光していない。また、発光駆動信号Ｒ、発光駆動信号Ｇ、発光駆動信号Ｂの高さ（オフ期間（発光しない期間）の信号の値とオン期間（発光する期間）の信号の値の差）が、駆動波高値を示している。
【００６２】
発光駆動信号生成部５１は、以上のように、発光期間制御部４から出力された各発光体の発光期間制御信号に基づいて発光駆動信号Ｒ，発光駆動信号Ｇ，発光駆動信号Ｂを生成し、発光駆動信号Ｒ，発光駆動信号Ｇ，発光駆動信号Ｂをそれぞれ対応する発光体Ｒ１１，発光体Ｇ１２，発光体Ｂ１３へ出力する。
【００６３】
光検出期間信号生成部５２は、各発光体の発光期間制御信号を、発光駆動信号生成部５１から出力される発光駆動信号と同期するようにタイミングを調整し、発光体ごとに発光期間を示す光検出期間信号として発光量検出部６に出力する。
【００６４】
なお、本実施の形態では、光変調デバイスとしてＤＭＤ（登録商標）を用いる場合を説明したが、オン期間とオフ期間の比率による明るさを決定する光変調デバイスであれば、これに限らず他の光変調デバイスを用いてもよい。
【００６５】
なお、本実施の形態では、入力画像に応じた発光期間の制御方法として、光変調デバイスのオン期間に同期して発光期間を制御（光変調デバイスのオフ期間で各発光体を発光させない）する方法について説明したが、入力画像に応じた発光期間の制御方法であれば、これに限らず他の方法を用いてもよい。たとえば、入力画像の明るさに応じて各色に割当る発光割り当て期間の長さを変える等の方法としてもよい。その場合、発光期間制御信号は、その制御方法に基づいた発光期間を示す信号として生成する。
【００６６】
なお、本実施の形態では、カラー画像を表示することを前提に、光源１として色の異なる３種類の発光体を用いる例を示したが、単色の光源の場合にも本実施の形態の動作を適用してもよい。その場合、１フレームを発光体ごとに分割する必要はなく、フレーム内を発光期間および発光量を本実施の形態の各発光体についての制御方法と同様に制御すればよい。
【００６７】
このように、本実施の形態の画像表示装置では、入力される画像データに基づいて各発光体の発光期間を定め、発光量検出部６が各発光体の発光量を検出し、目標発光量算出部８が発光期間と基準波高値に基づいて目標発光量を求め、光源制御部５が、検出した発光量と目標発光量が一致するよう発光体を制御するようにした。そのため、映像に応じて算出した目標発光量となるように発光量を精度良く制御することができ、発光期間の変動に依存せず映像の色バランスを一定に調整することが可能となる。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、映像表示を行なわない期間については、各発光体を発光させないようにした。そのため、入力された画像が明るいときは各発光体の発光期間は長く、暗いときは短くなり、このように各発光体に映像に応じて発光しない消灯期間を設けることで、常時点灯しているものと比べると消費電力を低減させ、また迷光を減らすことができコントラストの低下を抑制できる。
【００６９】
実施の形態２．
図１１は本発明にかかる実施の形態２の画像表示装置の機能構成例を示す図である。本実施の形態の画像表示装置は、実施の形態１の画像表示装置の発光期間制御部４を発光期間制御部４ａに代える以外は実施の形態１の画像表示装置と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
実施の形態１では、発光期間制御部４が、入力の画像データに応じて色ごとに全画素で光変調デバイスがオフとなる期間で発光体を発光させないように発光のタイミングを決定した。本実施の形態では、この発光期間に下限値（最小幅）を設け、入力の画像データに応じて求めた発光期間が下限値以下となる場合には、発光期間を下限値となるよう決定する。
【００７１】
入力の画像データに応じて発光期間を制御した場合、暗い画像等では発光体の発光期間を短くすることができる。一方、発光期間がある程度以上短い場合、発光量検出部６により検出される光量が不十分となり、回路ノイズなどの外乱の影響を受けやすく、正確な発光量の検出が困難になる。この問題を回避するために本実施の形態では、発光期間に最小幅を設け、画像データより算出された発光期間が最小幅以下の場合には最小幅を発光期間とするように構成する。最小幅は、たとえば、回路ノイズ等の影響が実用上問題ない程度の期間としてあらかじめ設定しておく。このように常に一定幅以上の発光期間とすることで、発光量検出部６では発光期間の変動に依存せず、発光量を精度良く検出することができる。なお、最小幅については、発光体ごとに異なる値を用いてもよいし、発光体によらず同一の値を用いてもよい。
【００７２】
図１２は、本実施の形態の発光期間制御部４ａの構成例を示す図である。発光期間制御部４ａは、発光タイミング変換部４１、制御信号生成部４２、発光期間計算部４３および発光期間制御信号決定部４４で構成される。発光タイミング変換部４１および制御信号生成部４２は、実施の形態１と同様であり、入力の画像データを色データ毎の発光タイミング信号に変換し、そのデータ毎の発光タイミング信号を１フレーム内で論理和を色ごとに算出し、画像データに応じた発光期間制御信号を発光体ごとに生成する。本実施の形態では、この発光期間制御信号を仮発光期間制御信号とする。
【００７３】
発光期間計算部４３は、仮発光期間制御信号に従って１フレーム中の各発光体の発光期間を算出し、発光期間制御信号決定部４４へ出力する。なお、ここでは、１フレーム内を３つの発光割り当て期間に分割し、発光体ごとに異なる発光割り当て期間を割り当てているとする。
【００７４】
発光期間制御信号決定部４４は、発光期間の下限値である最小幅を保持しており、発光期間計算部４３より出力された発光体ごとの発光期間と最小幅を比較し、発光期間が最小幅より大きい発光体については、制御信号生成部４２から出力された対応する発光体の仮発光期間制御信号をそのまま発光期間制御信号として出力する。
【００７５】
一方、発光期間制御信号決定部４４は、発光期間計算部４３より出力された発光期間が最小幅以下の発光体については、その発光体の仮発光期間制御信号が示す発光期間を含み、かつ合計の発光期間が最小幅となり、かつ発光期間が当該発光割り当て期間内となるように仮発光期間制御信号を修正し、修正後の信号を発光期間制御信号として出力する。たとえば、仮発光期間制御信号が示す発光期間と発光の開始点を一致させ、発光期間が最小幅となるよう仮発光期間制御信号を修正する、または、仮発光期間制御信号が示す発光期間の中心と修正後の発光期間の中心が一致するような最小幅の発光期間となるよう修正する、などの方法が考えられるが、これらに限らず、仮発光期間制御信号が示す発光期間を含み発光期間の幅が最小幅となり、発光期間が当該発光割り当て期間内となるような修正方法であれば、どのような方法でもよい。
【００７６】
ここで、発光期間が最小幅となる場合の発光のタイミングについて図１３を用いて説明する。図１３は、仮発光期間制御信号と発光期間制御信号の一例を示す図である。図１３の（ａ）は仮発光期間制御信号を示し、図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）に示した仮発光期間制御信号を修正した後の発光期間制御信号を示している。ここでは、例として最小幅が５ｔとして説明する。
【００７７】
図１３（ａ）のような仮発光期間制御信号の場合、発光期間計算部４３より出力される発光期間は４ｔとなる。発光期間制御信号決定部４４は、仮発光期間制御信号の発光期間４ｔは発光期間の最小幅５ｔ以下であるため、発光期間を５ｔと決定し、図１３（ａ）の仮発光期間制御信号が示す発光のタイミングを含み発光期間が５ｔとなるよう発光のタイミングを修正し、図１３の（ｂ）に示すような発光期間制御信号を生成する。ここでは、仮発光期間制御信号の発光期間の開始点を修正後の発光期間とあわせるように修正している。
【００７８】
一方、発光期間制御信号決定部４４が、最小幅とするために延長した発光期間である超過分発光期間は、仮発光期間制御信号が示す発光期間を超えるので、映像には用いない発光期間となる。したがって、発光期間制御信号決定部４４が、発光期間を最小幅となるよう修正する際には、１フレーム（１発光割り当て期間）内で同一色の発光期間が分散している場合、図１３の（ｂ）に示したように短い発光期間ができるだけ長くなるように、かつ間欠発光の間（発光期間と発光期間の間の発光しない期間）ができるだけ短くなるように発光のタイミングを決めることが望ましい。このように発光期間が長く、かつ連続するように発光のタイミングを決定することで、間欠発光を行なう場合にも回路ノイズなどの外乱の影響を受けにくくなる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００７９】
このように、本実施の形態の画像表示装置では、各発光体の発光期間に最小幅を設け、入力される画像データによって決定される発光期間が最小幅より短い場合には、発光期間を最小幅に修正するようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１に比べ回路ノイズなどの外乱の影響を受けにくく、より正確な発光量の検出ができる。したがって、入力の画像データに基づく発光期間が少ない場合にも、発光量をより精度良く制御することができ、発光期間の変動に依存せず映像の色バランスを一定に調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明にかかる画像表示装置および画像表示方法は、光変調デバイスを用いる画像表示装置に有用であり、特に、光変調デバイスとしてＤＭＤ（登録商標）を用いる画像表示装置に適している。
【符号の説明】
【００８１】
１  光源
２  照明部
３  画像表示部
４，４ａ  発光期間制御部
５  光源制御部
６  発光量検出部
７  波高生成部
８  目標発光量算出部
９  基準波高記憶部
１１  発光体Ｒ
１２  発光体Ｇ
１３  発光体Ｂ
４１  発光タイミング変換部
４２  制御信号生成部
４３  発光期間計算部
４４  発光期間制御信号決定部
５１  発光駆動信号生成部
５２  光検出期間信号生成部
７１  差分算出部
７２  波高値算出部
７３  駆動波高値変換部
８１  発光期間算出部
８２  発光量算出部
１０ｒ，１０ｇ，１０ｂ  発光割り当て期間
【図１】
2011180521.tif 000003
【図２】
2011180521.tif 000004
【図３−１】
2011180521.tif 000005
【図３−２】
2011180521.tif 000006
【図３−３】
2011180521.tif 000007
【図４】
2011180521.tif 000008
【図５】
2011180521.tif 000009
【図６】
2011180521.tif 000010
【図７】
2011180521.tif 000011
【図８】
2011180521.tif 000012
【図９】
2011180521.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2011180521.tif 000015
【図１２】
2011180521.tif 000016
【図１３】
2011180521.tif 000017