(57)【要約】【課題】消費電力を減少させつつカラーブレイク現象を知覚されないようにする映像表示装置を提供する。【解決手段】異なる波長の光を時分割で発光する複数の単色光源を有する光源部１７１と、光源部１７１が出射した光を変調して画像を作成する空間変調素子１５１と、光源部１７１が出射した光を空間変調素子１５１が変調して得られる画像を表示する画像表示部１７２と、入力映像の輝度情報からカラーブレイク現象が発生しないタイミング係数を算出するカラーブレイク予測部１１１と、タイミング係数から光源と空間変調素子１５１の制御条件を指示する為の制御係数を算出する制御量算出部１１２と、制御係数に基づいて光源の駆動を制御する光源駆動部１３１と、制御係数に基づいて前記空間変調素子１５１を制御する空間変調素子制御部１３２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが独立して異なる波長の光を時分割で発光する複数の単色光源を有する光源部と、
前記光源部が出射した光を変調して画像を作成する空間変調素子と、
前記光源部が出射した光を前記空間変調素子が変調して得られる画像を表示する画像表示部と、
入力映像の輝度情報からカラーブレイク現象の発生を予測し、前記カラーブレイク現象が発生しないタイミング係数を算出するカラーブレイク予測部と、
前記タイミング係数から前記光源と前記空間変調素子の制御条件を指示する為の制御係数を算出する制御量算出部と、
前記制御係数に基づいて前記光源の駆動を制御する光源駆動部と、
前記制御係数に基づいて前記空間変調素子を制御する空間変調素子制御部と
を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記単色光源が、ＬＥＤ光源またはレーザー光源であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記空間変調素子制御部が、反射型もしくは透過型の空間変調素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記光源部は、
異なる波長の光を発光する複数の単色光源と、
前記複数の光源が発光する光を合成する光合成ユニットと、
前記光合成ユニットが合成した光を前記空間変調素子に入射する入射光学ユニット、
で構成されることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記画像表示部は、
投射光学ユニットと、
前記投射光学ユニットが投射した画像を表示する画像部、
で構成されることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記カラーブレイク予測部が、前記入力映像からコントラストを算出する輝度計測部と、
前記入力映像からエッジ強度を算出するエッジ検出部と、
前記コントラストと前記エッジ強度から前記タイミング係数を算出するタイミング係数算出部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項７】
前記エッジ強度が、エッジの周辺との輝度の差の最大値であることを特徴とする請求項６に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記光源駆動部が、前記制御係数から、単色光源の発光順番、発光間隔、発光回数を設定することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項９】
前記空間変調素子制御部が、前記制御係数から、構成色毎の制御順番、制御間隔、制御回数を設定することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置に関し、より詳細には、カラーブレイク現象の認識度をそのままに消費電力を減少させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー映像表示装置として、時分割駆動方式による加法混色でカラー映像の表示を行うものが注目されている。このようなカラー映像表示装置では、１画素が１絵素となるため、並置混色を行うカラー映像表示装置に比較して３倍の解像度が得られるという利点がある。このような時分割駆動方式のカラー映像表示装置の一つに、白色光源からの光を回転するカラーフィルタを通して生成したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を、時系列に空間変調素子に照射し、この空間変調素子にて反射または透過された色光をスクリーン上に投影させてカラー映像を表示する方式が知られている。またこの他に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の単色光源を時系列に空間変調素子に照射し、この空間変調素子で反射または透過された色光をスクリーン上に投影させてカラー映像を表示する方式もある。
【０００３】
時分割駆動方式のカラー映像表示装置では、高いコントラストを用いている映像や、エッジ部分の輝度変化量が大きい映像の場合、カラーブレイク現象が発生しやすいことが知られている。このカラーブレイク現象を抑える方法として、カラーフィルタの回転速度を高速にすることや、カラーフィルタの色配列を変更することで、３色光の時間差を縮めてカラーバント幅を物理的に狭くすることにより、知覚されないようにできることが分かっている。
【０００４】
従来のカラーフィルタと光の照射方法を図７と図８を用いて説明する。
図７（ａ）は、１秒間に６０フレーム、カラーフィルタは、１フレームに１回転する通常のカラーフィルタであり、Ｒ、Ｇ、Ｂに分割されており、このカラーフィルタを経由して照射される光は、図８（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂが１回ずつ照射される。図７（ｂ）は、Ｇを分割し配置することにより、図８（ｂ）に示すようにＲ、Ｇ、Ｂ、Ｂ、Ｇ、Ｒが照射される。図７（ｃ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂを２回配置することにより、図８（ｃ）の示すようにＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂが照射される。このように、１色の照射される間隔を短くすることにより、カラーブレイク現象を知覚されないようにしている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平８−５１６３３号公報（８頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では、カラーバント幅を物理的に狭くすることにより、空間変調素子の制御回数が増大する。それによって、制御するための消費電力が増大するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、消費電力を減少させつつカラーブレイク現象を知覚されないようにする映像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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の映像表示装置は、それぞれが独立して異なる波長の光を時分割で発光する複数の単色光源を有する光源部と、前記光源部が出射した光を変調して画像を作成する空間変調素子と、前記光源部が出射した光を前記空間変調素子が変調して得られる画像を表示する画像表示部と、入力映像の輝度情報からカラーブレイク現象の発生を予測し、前記カラーブレイク現象が発生しないタイミング係数を算出するカラーブレイク予測部と、前記タイミング係数から前記光源と前記空間変調素子の制御条件を指示する為の制御係数を算出する制御量算出部と、前記制御係数に基づいて前記光源の駆動を制御する光源駆動部と、前記制御係数に基づいて前記空間変調素子を制御する空間変調素子制御部とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
さらに映像表示装置において、前記単色光源が、ＬＥＤ光源またはレーザー光源であることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに映像表示装置において、前記空間変調素子制御部が、反射型もしくは透過型の空間変調素子を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
さらに映像表示装置において、前記光源部は、異なる波長の光を発光する複数の単色光源と、前記複数の光源が発光する光を合成する光合成ユニットと、前記光合成ユニットが合成した光を前記空間変調素子に入射する入射光学ユニット、で構成されることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに映像表示装置において、前記画像表示部は、投射光学ユニットと、前記投射光学ユニットが投射した画像を表示する画像表示部、で構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに映像表示装置において、前記カラーブレイク予測部が、前記入力映像からコントラストを算出する輝度計測部と、前記入力映像からエッジ強度を算出するエッジ検出部と、前記コントラストと前記エッジ強度から前記タイミング係数を算出するタイミング係数算出部とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに映像表示装置において、前記エッジ強度が、エッジの周辺との輝度の差の最大値であることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに映像表示装置において、前記光源駆動部が、前記制御係数から、単色光源の発光順番、発光間隔、発光回数を設定することを特徴とするものである。
【００１５】
さらに映像表示装置において、前記空間変調素子制御部が、前記制御係数から、構成色毎の制御順番、制御間隔、制御回数を設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の請求項１に記載の発明によれば、カラーブレイクが発生する入力信号の場合にカラーブレイクが発生しないように光源と空間変調素子の駆動を変更するようにしたため、消費電力を減少させつつカラーブレイク現象を知覚されないようにすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の映像表示装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
以下に、本発明の第１の実施例について、図１から図４を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施例における映像表示装置のシステム構成図を示す。図１において、単色光源１４２は、独立して異なる波長の光を任意のタイミングで発光する複数の光源である。本実施例では、単色光源１４２としてＲ・Ｇ・Ｂで発光する３つのＬＥＤ光源またはレーザー光源とする。光合成ユニット１４１は、単色光源１４２が発光する光を合成する。本実施例ではダイクロイックプリズムを用いる。合成光１２５は、ダイクロイックプリズム１４１で合成された光である。空間変調素子１５１は、出射した光を変調して画像を作成する。入射光学ユニット１６１は、合成光１２５を空間変調素子１５１に入射する光学ユニットである。入射光１２６は、空間変調素子１５１に照射される。光源部１７１は、単色光源１４２と光合成ユニット１４１と入射光学ユニット１６１とで構成される。出力映像１２７は、入射光１２６が空間変調素子１５１の反射または透過された光で形成される。スクリーン１６３は、出力映像１２７を表示する。投射光学ユニット１６２は、出力映像１２７をスクリーン１６３に投射する光学ユニットである。画像表示部１７２は、投射光学ユニット１６２とスクリーン１６３とで構成される。光源駆動部１３１は、単色光源１４２を駆動する。空間変調素子制御部１３２は、空間変調素子１５１の変調を制御する。空間変調素子制御信号１２４は、空間変調素子１５１を制御する信号である。制御係数１２３は、光源駆動部１３１と空間変調素子制御部１３２を制御するための係数である。入力映像１０１は、外部から本システムに入力される映像である。タイミング係数１２１は、入力映像１０１のコントラストとエッジ情報から算出される係数である。カラーブレイク予測部１１１は、入力映像１０１からタイミング係数１２１を算出する。制御量算出部１１２は、タイミング係数１２１から制御係数１２３を算出する。
【００２０】
図５にカラーブレイク認識の特性を示す。図５の認識度とは複数の被験者に輝度の高低やエッジ強度の強弱の映像を見せ、カラーブレイクを認識した度合いを示したものであり、認識度が高いほどカラーブレイクを認識した被験者が多いことを表す。図５に示すように、高い輝度を用いている映像（図５ａ）や、エッジ部分の輝度変化量が大きい映像の場合(図５ｂ)認識しやすい。逆にいえば、低い輝度の映像や、エッジ部分の輝度変化量が小さい場合、カラーブレイク現象を認識しにくい。本発明はこの特性を利用し、従来は固定速度であった単色光源１４２の照射タイミングと空間変調素子１５１の変調を制御するものである。
【００２１】
以下に、入力映像から画像を取得し、スクリーンへ投影を行う手順を用いて、本発明の具体例を示す。
【００２２】
なお、本実施例１において、入力映像１０１は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色で構成され、各色２５６の輝度を持つとして説明する。ここで、入力映像はＲ・Ｇ・Ｂ以外の色と各色２５６輝度以外を用いてもよい。また、光源１４２は、ＬＥＤ光源またはレーザー光源を用いても良い。
【００２３】
まず、入力映像１０１は、カラーブレイク予測部１１１にて入力され輝度とエッジからタイミング係数１２１を出力する。
【００２４】
図２はカラーブレイク予測部１１１の詳細な構成図である。輝度計測部２０１は、入力映像１０１の全画素の輝度を計測し最高輝度と最低輝度の差を算出する。エッジ検出部２０２は、入力映像１０１のエッジを検出し最大のエッジの強さを出力する。コントラスト２１１は、輝度計測部２０１で算出される。エッジ強度２１２は、エッジ検出部２０２で算出される。タイミング係数算出部２０３は、コントラスト２１１とエッジ強度２１２からタイミング係数１２１を出力する。
【００２５】
輝度計測部２０１では、入力映像１０１の全画素の輝度成分Ｙを算出し、算出した輝度の最高輝度と最低輝度との差をコントラスト２１１として出力する。輝度成分Ｙの算出方法としては、例えばデジタルビデオコンポネント規格ＩＴＵ-Ｒ ＢＴ．６０１で制定されたＹＣｂＣｒ座標系の変換式を用いて輝度成分Ｙを（数１）にて算出する。
ここで、Ｒの輝度をＲ＿ｃ、Ｇの輝度をＧ＿ｃ、Ｂの輝度をＢ＿ｃとする。
【００２６】
【数１】
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次に、エッジ検出部２０２は、入力映像１０１の各画素についてエッジ成分を算出して、全画素中で最大のエッジ成分をエッジ強度２１２として出力する。エッジ成分の算出方法としては、例えば（数２）に示すように、中心の輝度成分から周辺の輝度成分を引いた値の絶対値にて算出できる。
ここで、図６に示すように、中心の輝度成分をＹとし、周辺の輝度成分をＡからＨとする。
【００２７】
【数２】
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次に、出力されたコントラスト２１１とエッジ強度２１２を用いて、タイミング係数算出部２０３にてタイミング係数１２１を作成する。図３、図４そして表１を用い説明する。
【００２８】
図３は、単色光源１４２の照射図であり、図３（ａ）は１倍速、図３（ｂ）は２倍速、図３（ｃ）は３倍速、図３（ｄ）は４倍速の照射を示し、１倍速（ａ）では、１フレームにＲ・Ｇ・Ｂを１回照射し、２倍速（ｂ）では、１フレームにＲ・Ｇ・Ｂを２回照射する。同様に、３倍速（ｃ）では、３回照射し、４倍速（ｄ）では４回照射する。図４は、空間変調素子１５１の変調制御図であり、図４（ａ）は１倍速、図４（ｂ）は２倍速、図４（ｃ）は３倍速、図４（ｄ）は４倍速の変調制御を示し、１倍速（ａ）では、１フレームにＲ・Ｇ・Ｂを１回制御し、２倍速（ｂ）では、１フレームにＲ・Ｇ・Ｂを２回制御する。３倍速（ｃ）では、３回制御し、４倍速（ｄ）では４回制御する。本実施例では、最高倍速を４倍速として説明する。
【００２９】
表１は、単色光源１４２と空間変調素子１５１を制御するための制御係数１２３を算出する為のテーブルであり、表１（ａ）は輝度係数テーブルで、コントラスト２１１から輝度係数を算出する。輝度係数は、単色光源１４２の駆動速度と空間変調素子１５１の制御速度を設定するタイミング係数１２１を算出するための係数である。コントラスト２１１に対して、カラーブレイクが発生しないために最低限必要な倍速を示す。表１（ｂ）のエッジ強度テーブルも同様で、エッジ強度係数は、単色光源１４２の駆動速度と空間変調素子１５１の制御速度を設定するタイミング係数１２１を算出するための係数であり、エッジ強度２１２に対して、カラーブレイクが発生しないために最低限必要な倍速を示す。
【００３０】
【表１】
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タイミング係数算出部２０３では、コントラスト２１１と表１（ａ）輝度係数テーブルから輝度係数を算出し、エッジ強度２１２と表１（ｂ）からエッジ強度係数を算出する。そして、輝度係数とエッジ強度係数を足してタイミング係数１２１として出力する。
【００３１】
制御量算出部１１２では、タイミング係数１２１を２で割って、切り上げした値を制御係数１２３として出力する。制御係数１２３は、１で１倍速、２で２倍速、３で３倍速、４で４倍速にて、単色光源１４２と空間変調素子１５１の制御をおこなうことを意味する。
【００３２】
光源駆動部１３１は、制御係数１２３により光源１４２の発光速度と発光回数を変更する。同様に、空間変調素子制御部１３２は、制御係数１２３により空間変調素子１５１の制御速度と制御回数を変更する。
【００３３】
次に、単色光源１４２は、ダイクロイックプリズム１４１によって、同一光軸に合成され、合成光１２５となる。入射光学ユニット１６１は合成光１２５を入射光１２６に変換し、空間変調素子１５１に入射させる。空間変調素子１５１は入射光１２６を、空間変調素子制御信号１２４により反射または透過することにより、出力映像１２７に変換し、投射光学ユニット１６２を介してスクリーン１６３に表示される。
【００３４】
これにより、入力映像１０１の輝度とエッジから制御速度を算出し、単色光源１４２と空間変調素子１５１を制御することにより、一定の倍速で駆動するより低い消費電流で駆動することが可能となる。
【００３５】
以上のように、本実施例１においては入力映像１０１から、制御係数１２３を算出し、算出された制御係数１２３により、単色光源１４２と空間変調素子１５１の駆動速度を制御することにより、カラーブレイク現象の認識度をそのままに消費電力の低減に効果がある。
【００３６】
また、低倍速で駆動できるため、誤動作や素子の劣化要因であるサージ電流の発生を減少させる効果もある。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる映像表示装置は、低消費電力でカラーブレイク現象を発生させないディスプレイ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１における映像表示装置のシステム構成図
【図２】本発明の実施例１における映像表示装置のカラーブレイク予測部の構成図
【図３】本発明の実施例１における光源照射を示す図
【図４】本発明の実施例１における空間変調素子制御を示す図
【図５】カラーブレイク認識実験結果を示す図
【図６】エッジ成分計算を示す図
【図７】従来例におけるカラーフィルタを示す図
【図８】従来例における照射タイミングを示す図
【符号の説明】
【００３９】
１０１  入力映像
１１１  カラーブレイク予測部
１１２  制御量算出部
１２１  タイミング係数
１２３  制御係数
１２４  空間変調素子制御信号
１２５  合成光
１２６  入射光
１２７  出力映像
１３１  光源駆動部
１３２  空間変調素子制御部
１４１  光合成ユニット
１４２  単色光源
１５１  空間変調素子
１６１  入射光学ユニット
１６２  投射光学ユニット
１６３  スクリーン
１７１  光源部
１７２  画像表示部
２０１  輝度計測部
２０２  エッジ検出部
２０３  タイミング係数算出部
２１１  コントラスト
２１２  エッジ強度
【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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【図７】
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【図８】
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