(57)【要約】【課題】省エネルギーでありながら画像情報の黒側の領域でもホワイトバランスを良好に保つことができる表示装置を提供する。【解決手段】複数の光源装置３と、これら光源装置３が出射する照明光の光量を制御する光量制御装置５と、カラー映像信号に含まれる前記色毎の輝度情報が信号強度に反映された変調信号を生成する信号処理装置７と、各光源装置３が出射した照明光の強度を変調信号の信号強度に基づいて制御する変調装置９と、カラー映像信号から輝度が最大となる色である第１の色とその輝度の最大値に対応する信号強度とを検出する最大値検出装置とを設ける。信号処理装置７を、変調信号の信号強度を第１の変調量だけ増加させるとともに、光量制御装置５の動作を制御して、第１の変調量に応じた第１の制御量だけ、第１の色の照明光を出射する光源装置３の光量を減少させる構成とする。【選択図】    図１
2008107575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色毎の輝度情報が信号強度に反映されたカラー映像信号に基づいた多色の画像情報を表示する表示装置であって、
異なる色の照明光を出射する複数の光源装置と、
これら光源装置のそれぞれが出射する照明光の光量を個別に制御する光量制御装置と、
入力飽和信号値以下の強度の前記カラー映像信号に対し信号処理を行い該カラー映像信号に含まれる前記色毎の輝度情報が信号強度に反映された変調信号を生成する信号処理装置と、
前記各光源装置が出射した照明光の強度を前記変調信号の信号強度に基づいて個別に制御して色毎の輝度情報が反映された投影光を生成する変調装置と、
前記カラー映像信号に含まれる前記色毎の輝度情報から輝度が最大となる色である第１の色と該第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度とを検出する最大値検出装置と、該最大値検出装置が検出した前記第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が前記信号処理装置の入力飽和信号値に達しているかを判断する飽和判断装置とを有し、
前記信号処理装置は、前記飽和判断装置によって前記最大値検出装置の検出値の最大値が前記入力飽和信号値に達していないと判断された際には、前記飽和判断装置によって前記最大値検出装置の検出値の最大値が前記入力飽和信号値に達している場合に比べて、前記変調信号の信号強度を第１の変調量だけ増加させ、
前記光量制御装置は、投影光のうちの前記第１の色の輝度が前記カラー映像信号に含まれる前記第１の色の輝度情報で定められた輝度と等しくなるように、前記第１の変調量に応じた第１の制御量だけ、前記第１の色の照明光を出射する光源装置の光量を減少させる構成とされている表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記変調装置は、前記各光源装置から出射された照明光の投影位置までの透過量を制御するフィルタであり、
前記第１の処理量は、
前記信号処理装置への入力信号強度をX1、前記信号処理装置からの出力信号強度をX1’とし、前記最大値検出装置が検出した信号強度の最大値をaとし、前記信号処理装置の入力飽和信号値をAとした場合、
X1’ = A / a × X1
であり、
前記第１の制御量は、
前記変調装置の第１の色に関する透過率をT1とし、この透過率がT1 =
f1(X1’)の変調特性を有し、前記第１の色の照明光を出射する光源装置の光量制御前の光量をL1o、前記検出値aに対応する光量制御後の光量をL1aとすると、
L1a = L1o × f1(a) / f1(A)
とした表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表示装置において、
前記信号処理装置は、前記飽和判断装置によって前記カラー映像信号のうち少なくとも前記第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が前記信号処理装置の入力飽和信号値に達していると判断された際には、
輝度情報の信号強度が前記信号処理装置の入力飽和信号値に達していない色nについて、それぞれ光量制御を行い、
この光量制御では、
前記信号処理装置への入力信号をXn、該信号処理装置からの出力信号をXn’とし、前記最大値検出装置が検出した信号強度の最大値をaとし、前記信号処理装置の入力信号飽和値をAとした場合、
前記変調装置の第nの色に関する透過率をTnとし、この透過率がTn = fn（Xn’)の変調特性を有するとき、
前記第１の処理量であるXn’ = hn(Xn)は、
Xn’ = hn(Xn) = fn-1(fn(A) / fn(a) × fn(Xn))
であり、
前記第１の制御量は、
前記色nの光量制御前の光量をLno、前記検出値aに対応する光源光量をLnaとすると、
Lna = Lno × fn(a) / fn(A)
である表示装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の表示装置において、
前記信号処理装置に、予め前記第１の処理量を算出する演算式及び前記第１の制御量を算出する演算式にそれぞれ各変数を入れて求めた数値を表形式で記憶する第１記憶装置を更に設け、
前記信号処理装置は、前記第１記憶装置から、現在の前記信号情報に対応する前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値を呼びだして、呼び出した前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値に基づいて前記変調信号を生成する構成とされている表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表示装置において、
前記信号処理装置に、前記第１の処理量を算出する演算式及び第１の制御量を算出する演算式を記憶する第２記憶装置を更に設け、
前記信号処理装置は、動作開始時に、前記第２記憶装置から前記各演算式を呼びだして、該各演算式を用いて複数の異なる条件下での前記第１の処理量及び前記第１の制御量を求めて前記第１記憶装置に記憶させ、
以降は、前記第１記憶装置から、現在の前記信号情報に対応する前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値を呼びだして、呼び出した前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値に基づいて前記変調信号を生成する構成とされている表示装置。
【請求項６】
請求項４に記載の表示装置において、
前記第１記憶装置が、前記最大値検出装置が検出しうる検出値のすべてに対応した前記第１の処理量及び前記第１の制御量を記憶している表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光波長の異なる複数の光源と、各光源の発する光にそれぞれ変調を施す変調素子とを有する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような表示装置としては、例えば、後記の特許文献１に記載の表示装置が知られている。
この表示装置は、表示素子へ入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データによる表示素子での光制御とを同期させて表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置である。
【０００３】
この表示装置は、表示データの階調レベルを検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいて、表示素子へ入射される光の強度及び表示素子での光制御量を調整する調整手段とを備えている。
検出手段は、所定期間における表示データの最大の明るさの階調レベルを検出し、最大の明るさを得る際に、調整手段は、表示素子における入射光の透過率または反射率が最大となるように表示素子での光制御量を調整し、調整した光制御量に応じて、入射される光の強度を調整するようにしている。
これにより、画像の明るさを落とすことなく、光源装置の明るさを抑えて、省エネルギーを図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３３５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この表示装置では、光源に対応する表示素子の光制御量の調整及び表示素子に入射される光の強度の調整を、各色の光についてそれぞれ個別に行っている。
さらに、この表示装置では、光制御量の調整は、表示データの最大の明るさの階調レベルに基づいて、表示素子での光制御量の調整及び表示素子に入射される光の強度の調整を行っている。
【０００６】
この光制御量の調整は、最も単純には、表示素子を、入力した制御信号の強度と入射光の透過率または反射率との関係が単調増加の関係となる構成とし、調整手段を、表示素子に対して表示データの階調レベルに比例した強度の制御信号を入力するとともに、表示データの最大の明るさの階調レベルでは制御信号の最大強度が表示素子の入力飽和信号値となるように制御信号を、一定の増幅率で増幅する構成とすることで実現することができる。
この手法では、表示データにおいて最も明るい領域では、光量制御が行われる色の光量が、色光量制御の前後で変わらず、他の色の光に対する明るさのバランスが保たれる。すなわち、表示データにおいて最も明るい領域では、ホワイトバランスが保たれる。
【０００７】
しかしながら、この手法では、調整手段による制御信号の増幅率が一定であるので、表示データにおいて明るさが小さい領域（黒側の領域）では、ホワイトバランスが崩れてしまう。
具体的には、表示データにおいて明るさの階調レベルが小さい領域では、もともとの制御信号の強度が小さいため、最も明るい領域に比べて、調整手段による制御信号の増幅幅が小さい。
このため、表示データにおいて明るさが小さい領域ほど、光量制御が行われる色の光量が、色光量制御後に減小してしまい、ホワイトバランスが崩れてしまう。
【０００８】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、省エネルギーでありながら、画像情報の黒側の領域においてもホワイトバランスを良好に保つことができる表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、色毎の輝度情報が信号強度に反映されたカラー映像信号に基づいた多色の画像情報を表示する表示装置であって、異なる色の照明光を出射する複数の光源装置と、これら光源装置のそれぞれが出射する照明光の光量を個別に制御する光量制御装置と、入力飽和信号値以下の強度の前記カラー映像信号に対し信号処理を行い該カラー映像信号に含まれる前記色毎の輝度情報が信号強度に反映された変調信号を生成する信号処理装置と、前記各光源装置が出射した照明光の強度を前記変調信号の信号強度に基づいて個別に制御して色毎の輝度情報が反映された投影光を生成する変調装置と、前記カラー映像信号に含まれる前記色毎の輝度情報から輝度が最大となる色である第１の色と該第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度とを検出する最大値検出装置と、該最大値検出装置が検出した前記第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が前記信号処理装置の入力飽和信号値に達しているかを判断する飽和判断装置とを有し、前記信号処理装置は、前記飽和判断装置によって前記最大値検出装置の検出値の最大値が前記入力飽和信号値に達していないと判断された際には、前記飽和判断装置によって前記最大値検出装置の検出値の最大値が前記入力飽和信号値に達している場合に比べて、前記変調信号の信号強度を第１の変調量だけ増加させ、前記光量制御装置は、投影光のうちの前記第１の色の輝度が前記カラー映像信号に含まれる前記第１の色の輝度情報で定められた輝度と等しくなるように、前記第１の変調量に応じた第１の制御量だけ、前記第１の色の照明光を出射する光源装置の光量を減少させる構成とされている表示装置を提供する。
【００１０】
このように構成される表示装置では、飽和判断装置によって、輝度が最大となる色である第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置の入力飽和信号値に達していないと判断されると、信号処理装置が、飽和判断装置によって最大値検出装置の検出値の最大値が入力飽和信号値に達している場合に比べて、変調信号の信号強度を第１の変調量だけ増加させる。
これにより、変調装置は、全ての光源装置が出射した照明光について、変調後の強度を増加させる。
【００１１】
ここで、変調装置としては、各光源装置から出射された照明光の投影位置までの透過量を制御するフィルタ（例えば透過型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））や、各光源装置から出射された照明光を投影位置に向けて反射させる反射装置（例えば反射型ＬＣＤやＤＭＤ（Digital Micromirror Device、登録商標）が用いられる。
このような変調装置では、照明光の透過率または反射率を高めることで、変調後の照明光の強度を増加させることができる。
また、変調装置を、変調信号の強度が入力飽和信号値に等しくなるように第１の変調量を設定する構成とすることで、変調装置による第１の色の光の損失量を最小限にして、第１の色の照明光を出射する光源装置の光量を最小限にすることができるので、エネルギー消費量を最小限にすることができる。
【００１２】
一方、光量制御装置は、第１の変調量に応じた第１の制御量だけ、第１の色の照明光を出射する光源装置の光量を減少させる。
すると、結果として、投影光のうちの第１の色の輝度が、カラー映像信号に含まれる前記第１の色の輝度情報で定められた輝度と等しくなる。
このように、この表示装置では、輝度が最大となる色である第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置の入力飽和信号値に達していない場合には、第１の色の輝度を落とさずに、第１の色の照明光を出射する光源装置の光量を減少させて、省エネルギーを図ることができる。
【００１３】
そして、この表示装置では、光量制御装置は、第１の色の照明光を出射する光源装置のみについて光量を減少させるのに対して、信号処理装置は、変調信号の信号強度自体を制御する。すなわち、変調装置は、全ての光源装置が出射した照明光の強度を増加させる。
このため、この表示装置では、最大輝度近傍だけでなく、輝度の低い領域（黒側の領域）においても、画像情報のホワイトバランスが保たれる。
さらに、この表示装置では、飽和判断装置によって、輝度が最大となる色である第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置の入力飽和信号値に達していないと判断された場合には、ホワイトバランスを崩さず、黒レベル（明るさ）のみを落とすことで、表示画像の時間的なコントラストを高めることができる。
【００１４】
ここで、前記変調装置が、前記各光源装置から出射された照明光の投影位置までの透過量を制御するフィルタであり、前記第１の処理量は、前記信号処理装置への入力信号強度をX1、前記信号処理装置からの出力信号強度をX1’とし、前記最大値検出装置が検出した信号強度の最大値をaとし、前記信号処理装置の入力飽和信号値をAとした場合、
X1’ = A / a × X1
であり、前記第１の制御量は、前記変調装置の第１の色に関する透過率をT1とし、この透過率がT1 =
f1(X1’)の変調特性を有し、前記第１の色の照明光を出射する光源装置の光量制御前の光量をL1o、前記検出値aに対応する光量制御後の光量をL1aとすると、
L1a = L1o × f1(a) ／ f1(A)
とすることができる。
【００１５】
また、前記信号処理装置は、前記飽和判断装置によって前記カラー映像信号のうち少なくとも前記第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が前記信号処理装置の入力飽和信号値に達していると判断された際には、輝度情報の信号強度が前記信号処理装置の入力飽和信号値に達していない色nについて、それぞれ光量制御を行い、この光量制御では、前記信号処理装置への入力信号をXn、該信号処理装置からの出力信号をXn’とし、前記最大値検出装置が検出した信号強度の最大値をaとし、前記信号処理装置の入力信号飽和値をAとした場合、前記変調装置の第nの色に関する透過率をTnとし、この透過率がTn =
fn(Xn’)の変調特性を有するとき、前記第１の処理量であるXn’
= hn(Xn)は、
Xn’ = hn(Xn) = fn-1(fn(A) / fn(a) × fn(Xn))
であり、
前記第１の制御量は、前記色nの光量制御前の光量をLno、前記検出値aに対応する光源光量をLnaとすると、
Lna = Lno × fn(a) / fn(A)
であってもよい。
この場合には、一部の色について輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置の入力飽和信号値に達していた場合にも、省エネルギーを図りながら黒側のホワイトバランスを良好に保つことができる。
【００１６】
また、前記信号処理装置に、予め前記第１の処理量を算出する演算式及び前記第１の制御量を算出する演算式にそれぞれ各変数を入れて求めた数値を表形式で記憶する第１記憶装置を更に設け、前記信号処理装置は、前記第１記憶装置から、現在の前記信号情報に対応する前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値を呼びだして、呼び出した前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値に基づいて前記変調信号を生成する構成とされていてもよい。
【００１７】
この場合には、予め算出しておいた第１の処理量及び第１の制御量に基づいて変調信号を生成するので、第１の処理量及び第１の制御量を算出するための時間が不要となり、変調信号の生成処理を迅速に行うことができる。
【００１８】
また、前記信号処理装置に、前記第１の処理量を算出する演算式及び第１の制御量を算出する演算式を記憶する第２記憶装置を更に設け、前記信号処理装置は、動作開始時に、前記第２記憶装置から前記各演算式を呼びだして、該各演算式を用いて複数の異なる条件下での前記第１の処理量及び前記第１の制御量を求めて前記第１記憶装置に記憶させ、以降は、前記第１記憶装置から、現在の前記信号情報に対応する前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値を呼びだして、呼び出した前記第１の処理量の値及び前記第１の制御量の値に基づいて前記変調信号を生成する構成とされていてもよい。
【００１９】
また、本発明は、前記第１記憶装置が、前記最大値検出装置が検出しうる検出値のすべてに対応した前記第１の処理量及び前記第１の制御量を記憶していてもよい。
この場合には、信号処理装置の演算量が最小限で済む。すなわち、信号処理装置に高い演算性能が要求されないので、信号処理装置として、安価なものを用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、省エネルギーでありながら黒側のホワイトバランスを良好に保つことができる表示装置を提供することができる。また、入力信号の範囲によっては、表示画像のコントラストを高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る表示装置１について、図１から図１５を用いて説明する。本実施形態では、本発明を液晶式プロジェクタに適用した例を示す。なお、本発明は、ＤＭＤ（登録商標）式プロジェクタに適用してもよい。
【００２２】
表示装置１は、色毎の輝度情報が信号強度に反映されたカラー映像信号に基づいた多色の画像情報を表示するものである。
表示装置１は、異なる色の照明光を出射する複数の光源装置３と、これら光源装置３のそれぞれが出射する照明光の光量を個別に制御する光量制御装置５と、入力飽和信号値以下の強度のカラー映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれに対し信号処理を行いこれらカラー映像信号に含まれる色毎の輝度情報が信号強度に反映された変調信号Ｙを生成する信号処理装置７と、各光源装置３が出射した照明光の強度を変調信号の信号強度に基づいて個別に制御して色毎の輝度情報が反映された投影光を生成する変調装置９とを有している。
【００２３】
本実施形態では、光源装置３として、赤（Ｒ）のＬＥＤ（Light Emitting Diode）３Ｒ、緑（Ｇ）のＬＥＤ３Ｇ、青（Ｂ）のＬＥＤ３Ｂを用いている。
光量制御装置５は、各ＬＥＤ３Ｒ，３Ｇ，３Ｂのそれぞれに対する電力供給ライン上に個別に設けられて、対応するＬＥＤに供給される電流をそれぞれ独立して制御することでＬＥＤの光量を制御する定電流制御部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂと、これら定電流制御部５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの動作を制御する制御装置Ｃとを有している。
【００２４】
本実施形態では、変調装置９として、対応する光源装置３が出射した照明光の透過率を制御する透過型ＬＣＤ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを用いている。各透過型ＬＣＤは、それぞれマトリックス状に配置されて透過率を制御可能な画素を有しており、各画素について個別に透過率を制御することで、投影光に輝度分布を生じさせるものである。
すなわち、変調装置９は、各光源装置３が出射した照明光の透過率を変調信号Ｙの信号強度に基づいて個別に制御することで、色毎の輝度情報が反映された投影光を生成する構成とされている。
ここで、変調装置９としては、反射光量を制御する反射型ＬＣＤや、微小なミラーの向きを制御することで反射光量を制御するＤＭＤ（登録商標）等の反射型のものを用いてもよい。
【００２５】
本実施形態では、信号処理装置７として、各変調素子９への各カラー映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの伝達経路上に、信号処理装置７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが設けられている。
ここで、図２に示すように、本実施形態の変調装置９として用いられるＬＣＤは、その動作原理の関係から、入力した信号の強度と透過率の関係（Ｖ−Ｔ特性）が、透過率が中程度である場合のみ略線形な関係となり、それ以外の場合（透過率が最小値近傍及び最大値近傍にある場合）には、入力した信号の強度と透過率の関係が非線形となるという特性を有している。なお、図２では、変調装置９のＶ−Ｔ特性として、カラー映像信号Ｇに対応する変調装置９ＧのＶ−Ｔ特性を示したが、他の色の光のカラー映像信号Ｂ，Ｒに対応する変調装置９Ｂ，９ＲのＶ−Ｔ特性も同様である。
【００２６】
そこで、本実施形態では、信号処理装置７として、入力されたカラー映像信号からこのカラー映像信号に含まれる色毎の輝度に比例した信号強度を有する一次変調信号Ｒ’，Ｇ’Ｂ’を生成する光量関数処理部１１と、図３に示すように、光量関数処理部１１が生成した一次変調信号を、変調装置９における入力した信号の強度と透過率の関係を表す関数の逆関数を用いて変換するＶ−Ｔ補正部１３とを設けている。
これにより、図４に示すように、一次変調信号Ｇ’と変調装置９を透過した投影光の光量Ｅとの関係が略線形となる。なお、図３及び図４では、一次変調信号として、緑色光の一次変調信号Ｇ’を用いて説明したが、他の色の光の一次変調信号Ｂ’，Ｒ’についても同様である。
【００２７】
ここで、光量関数処理部１１は、対応する光の輝度に対して関数処理を施すことによって、この光の輝度に比例した信号強度を有する一次変調信号を生成するものである。
また、Ｖ−Ｔ補正部１３のＶ−Ｔ特性は、変調装置９のＶ−Ｔ特性に応じて、適切に設定される。例えば、変調装置９のＶ−Ｔ特性が図５に示すように指数関数的な特性を示す場合には、図６に示すように、Ｖ−Ｔ補正部１３として、変調装置９のＶ−Ｔ特性に対して逆関数となる対数関数的なＶ−Ｔ特性を有するものを用いる。
本実施形態では、Ｖ−Ｔ補正部１３は、入力値とこの入力値に対応する出力値が記録されたＶ−Ｔ補正テーブルを有しており、このＶ−Ｔ補正テーブルに基づいて、一次変調信号を変調信号Ｙに変換する構成とされている。
【００２８】
制御装置Ｃは、カラー映像信号に含まれる色毎の輝度情報から各色の輝度の最大値に対応する信号強度を検出する画像解析部２１と、各画像解析部２１が検出した輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置７の入力飽和信号値に達しているかを判断する制御部（飽和判断装置）２３とを有している。本実施形態では、画像解析部２１として、各色の光のカラー映像信号に対応させて、画像解析部２１Ｒ，２１Ｇ，１２Ｂが設けられている。
画像解析部２１及び制御部２３は、カラー映像信号に含まれる色毎の輝度情報から輝度が最大となる色である第１の色とこの第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度とを検出する最大値検出装置を構成している。
【００２９】
信号処理装置７は、制御部２３によって全ての画像検出部２１の検出値の最大値が入力飽和信号値に達していないと判断された際には、図７のグラフに示すように、制御部２３によって画像解析部２１の検出値の最大値が入力飽和信号値に達している場合（図７に破線で示す）に比べて、図７に破線で示すように、変調信号の信号強度を第１の変調量だけ増加させる構成とされている。なお、図７では、一次変調信号として、緑色光の一次変調信号Ｇ’を用いて説明したが、他の色の光の一次変調信号Ｂ’、Ｒ’についても同様である。
また、光量制御装置５のうち、第１の色に対応する光量制御装置は、投影光のうちの第１の色の輝度がカラー映像信号に含まれる第１の色の輝度情報で定められた輝度と等しくなるように、第１の変調量に応じた第１の制御量だけ、第１の色の照明光を出射する光源装置３の光量を減少させる構成とされている。
【００３０】
このように構成される表示装置１では、図８に示すように、制御部２３によって、輝度が最大となる色（図８ではＲ（赤））である第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置７の入力飽和信号値に達していないと判断されると、図７に示すように、信号処理装置７が、制御部２３によって検出されたカラー映像信号の検出値の最大値が入力飽和信号値に達している場合に比べて、変調信号の信号強度を第１の変調量だけ増加させた一次変調信号を生成する。
これにより、各変調装置９は、それぞれ対応する光源装置３が出射した照明光について、変調後の強度を増加させる。本実施形態では、各変調装置９は、各画素の透過率を向上させることで、それぞれ対応する光源装置３が出射した照明光について、変調後の強度を増加させる。
【００３１】
一方、光量制御装置５は、第１の変調量に応じた第１の制御量だけ、第１の色の照明光を出射する光源装置３（この例ではＬＥＤ３Ｒ）の光量を減少させる。
すると、結果として、投影光のうちの第１の色の輝度が、カラー映像信号に含まれる第１の色の輝度情報で定められた輝度と等しくなる。
このように、この表示装置１では、輝度が最大となる色である第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置７の入力飽和信号値に達していない場合には、第１の色の輝度を落とさずに、第１の色の照明光を出射する光源装置３の光量を減少させるので、省エネルギー化を図ることができる。
【００３２】
そして、この表示装置１では、光量制御装置５は、第１の色の照明光を出射する光源装置３のみについて光量を減少させるのに対して、全ての信号処理装置７は、それぞれの変調信号の信号強度を制御する。すなわち、全ての変調装置９が、対応する光源装置３が出射した照明光の強度をそれぞれ増加させる。
このため、この表示装置１では、各光の強度バランスが保たれることになり、最大輝度近傍だけでなく、輝度の低い領域（黒側の領域）においても、画像情報のホワイトバランスが保たれる。
【００３３】
以下、表示装置１の具体的な動作の一例について説明する。以下では、緑色（Ｇ）の照明光の光量制御に着目して説明する。
まず、Ｖ−Ｔ補正部１３によって一次変調信号Ｇ’と変調装置９を透過した投影光の光量Ｅとの関係がほぼ線形となるように補正されると仮定し、カラー映像信号が入力される回路上のｂｉｔ幅を飽和階調Aとし、ある映像のシーンで、表示される階調の最大値をaとする。
【００３４】
すると、緑色光に対応する変調装置９Ｇの透過率Tgは、
Tｇ = α × G' + β
で表される（α、βはそれぞれ変調装置９Ｇの特性によって定まる定数である）。
また、信号処理装置７Ｇによる変調処理を行わない場合はG=G'であるので、
Tｇ= α × G + β
となる。
一方、信号処理装置７Ｇによる変調処理を行った場合は(A / a) × G = G’となるので、
Tｇ = α × (A / a) × G + β
となる。
【００３５】
光量制御を行わない場合のＬＥＤ３Ｇの光源光量をLg0、光量制御を行った場合の光源光量をLgaとすると、
Lga = Lg0 ×(α × a + β) / (α × A + β)
となる。
【００３６】
次に、光量制御の前後での緑色光の投影光量を比較する。
光量制御を行わない場合の緑色光の投影光量をEg0とし、光量制御を行った場合の緑色光の投影光量をEgaとすると、
Eg0 = Lg0 ×α × G + β)                    …式（１）
Ega = Lga × (α × (A / a) × G + β)          …式（２）
図９のグラフにおいて、式（１）を破線で示し、式（２）を実線で示す。
【００３７】
図９からわかるように、式（１）、式（２）では、G=aの場合の投影光量は同じだが、G=0付近だと、定数項の割合がそのまま差として表れる。
このため、本発明にかかる光量制御を行わない場合には、画像情報の暗部では所望の明るさにならず、暗い側のホワイトバランスが崩れることになる。
【００３８】
そこで、飽和階調を２５５、最大階調を２００とした場合、変調装置９Ｇの透過率Tgを次式で定義し、
Tg = ｆg（G’）
Gの光量関数を次式で定義し、
G’ = hg(G)
光源制御しない場合のＬＥＤ３Ｇの光源光量をLgoとし、光源制御した光源光量をLgaと定義すると、光源制御の有無に関わらず最大明るさが変わらない為には、次式が成立することになる。
Lga × fg(255) = Lgo × fg(200)
また、光源制御しない場合のＬＥＤ３Ｇの緑色光の投影光量は次式（３）で表される（G’ = Gの為）。
fg(G) × Lg0                              …（３）
光源制御した場合のＬＥＤ３Ｇの投影光量は次式（４）で表される。
fg(hg(G)) × Lga                          …（４）
そこで、式（３）＝式（４）を満足するhg(G)を、光量関数に当てはめればよい。
【００３９】
この結果、次式（５）及び（６）が得られる。
Lga = Lgo × fg(200) /
fg(255)            …（５）
G’ = hg(G) = fg-1(Lgo / Lga × fg(G))      …（６）
上記式（５）、（６）を満たす処理（変調装置９の変調量の制御）と光源光量制御とを、緑色光について行うとともに、残りの各色に対応する変調装置９についても、緑色光に対応する変調装置９と同じ量だけ変調量（各画素の透過量）を増加させることで、全階調において光量制御しない場合と同じ投影光量を得られ、各ＬＥＤの消費電力低減を可能としつつ、ホワイトバランスを保つことができる。
【００４０】
ここで、以下では、Ｖ−Ｔ補正部１３によるＶＴ補正によって一次変調信号Ｇ’と変調装置９を透過した投影光の光量Ｅとの関係がほぼ線形となった場合、すなわち、次式（７）に示すように、Tgが一次関数で表される場合について説明する。
Tg = ｆg(G’) = α × G' + β                    …（７）
【００４１】
この場合には、光源制御しない場合のＬＥＤ３Ｇの光源光量をLgoとし、光源制御した光源光量をLgaとすると、光源制御の有無に関わらず最大明るさが変わらない為には、次式（８），（９），（１０）が成立する必要がある。
Lga × fg(A) = Lgo × fg(a)                    …（８）
Lga × (α × A + β) = Lgo × (α × a + β)  …（９）
Lga = Lgo × (α × a + β) / (α × A + β)  …（１０）
【００４２】
光源制御の前後で投影光量が変化しないようにするという条件下では、光量関数は、次式（１１）のような一次関数で表現される。
fg(G) × Lg0
= fg(G’) × Lga                    …（１１）
式（１１）を変形して、
(α × G + β) × Lgo = ( α × G' + β) × Lga
さらに変形して、
G' = (Lgo / Lga) × G + β / α × (Lgo / Lga - 1)…（１２）
よって、光量関数は式（１２）の様な一次関数で表現される。
【００４３】
さらに、この表示装置１では、制御部２３によって、輝度が最大となる色である第１の色の輝度の最大値に対応する信号強度が信号処理装置７の入力飽和信号値に達していないと判断された場合には、ホワイトバランスを崩さず、黒レベル（明るさ）のみを落とすことで、表示画像の時間的なコントラストを高めることができる。
【００４４】
以下に、図８に示す条件で、最大の明るさを保ちつつ、黒レベルを落としてホワイトバランスを保つための制御について説明する。
ここで、図８では、RGBの各カラー映像信号の階調幅を８ｂｉｔとし（最小階調は０、最大階調は２５５である）としている。
RGBの各カラー映像信号のうち、最大値が一番高いR系統においては、光量制御前後の最大明るさの保持の為、光量制御を行った場合の光源光量Lraは、下記式で表される。
Lra = Lro × fr(220) /
fr(255)
さらに、光量関数処理部１１の入力値が200で出力値が255となるように単純なゲイン制御を行うと、
R’ = hr(R) = R × 255 / 220
となり、入力信号R対、光量制御後の投影光量Ｅr'は、
Er' = Lra × fr(R × 255 / 220)
で表せる。
【００４５】
図１０は光量制御有無による入力信号による投影光量の変化を示すグラフである。
表示装置１において、G系統とB系統においては、光量制御されたR系統を基準に、ホワイトバランスが光量制御しない場合と同じになるように光量制御をする必要がある。
まず、G系統とB系統の光量関数処理部にR系統と同じ下記単純ゲインとし、
G’ = hg(G) = G × 255 / 200
B’ = hb(B) = B × 255 / 200
最大明るさは維持するため、
Lga = Lgo × Lra / Lro
Lba = Lbo × Lra / Lro
とすることで、最大の明るさを保ちつつ、コントラスト向上とホワイトバランスが維持される。
すなわち、画像解析部での最大値がＲＧＢいずれも、ｂｉｔ幅最大（２５５）に満たない場合は、最大値が一番高いものにあわせて、映像信号のゲインと、光量制御を同じ割合で行う、コントラスト重視モードが可能であり、画像解析部での最大値がＲＧＢいずれも、ｂｉｔ幅最大（２５５）に満たない場合でも、ＲＧＢは独立で光源と映像信号処理をする、省エネ重視モード、が可能である。
【００４６】
ここでは、全ての色の光について、画像解析部２１により判定された輝度の最大値が２５５以下（２００）の場合について説明をしてきた。しかし、ＲＧＢのいずれかについて輝度の最大値がｂｉｔ幅最大（２５５）の場合は、ＲＧＢのそれぞれについて独立で光源と映像信号処理をすることで省エネを図れる。
以下では、緑色光のみが輝度の最大値が２５５以下（２００）である場合について説明する。
図１１（ａ）に示すように、青色光の輝度の最大値が２５５であり、図１１（ｂ）に示すように、緑色光の輝度の最大値が２００であり、図１１（ｃ）に示すように、赤色光の輝度の最大値が２５５であると、ＬＥＤ３Ｇを、次式（１３）が成立するように制御する。
Lga = Lgo × fg(200) /
fg(255)                …（１３）
また、カラー映像信号の緑色光成分について、光量関数処理部１１Ｇでの処理を、次式（１４）を満足するように行う。
G' = fg-1(Lgo / Lga × f(G))
= fg-1(fg(255)  /  fg(200) × ｆg(G）)    …（１４）
なお、カラー映像信号の赤色光成分及び青色光成分については光量制御を行わない。
【００４７】
ここで、Tg = fg(G)が図９に示すような一次関数の場合、光量関数は前述の式（１２）で表現される。この場合には、光量関数処理部１１による演算が掛け算と足し算だけであるので、光量関数処理部１１をごく簡単な回路で構成可能である。
また、この場合においては画像解析部２１に入力されたRGBの各映像信号のレベルが、飽和階調（8bitであれば255）以下であれば、その段階によらず対応可能である。（テーブル方式でないため）。
この場合には、例えば図１２に示すように、表示装置１に、光量制御に用いる演算式を格納するＲＯＭ３１（第一記憶装置）を設け、制御部２１が光量関数処理部１１に演算式の情報を送り、光量関数処理部１１がこの演算式に基づいてカラー映像信号の処理を行う構成を採用することができる。
【００４８】
また、図５に示すように、入力信号とLCD透過率の特性が、複雑な関数で表される場合には、他の構成を採用することができる。
例えば、入力信号とLCD透過率の特性が、次式（１５）
T = αG'2.2
+ β                            …（１５）
で表現される場合、光量関数処理部のG-G’特性は下記関数で表現される。
【数１】
2008107575.tif 000003
この場合には、光量関数処理部１１を構成する演算回路が複雑となる。そこで、図１３に示すように、ROM３１には演算式のみ格納しておき、装置起動時に制御部２３に設けられるCPU(図示せず)が、演算式を用いてそれぞれ各変数を入れて求めた第１の処理量及び第１の制御量をテーブルとして、制御部２３に設けられたRAM３２（第二記憶装置）上に生成し、このテーブルから現状に該当する第１の処理量及び第１の制御量を呼び出して利用するようにしてもよい。
この場合には、光量関数処理部１１は、予めRAM３２上に生成しておいた第１の処理量及び第１の制御量の情報に基づいて変調信号を生成するので、第１の処理量及び第１の制御量を算出するための時間が不要となり、変調信号の生成処理を迅速に行うことができる。
【００４９】
また、このように第１の処理量及び第１の制御量の情報をテーブルとして保持する構成を採用した場合には、画像解析部２１に入力されたRGBの各映像信号のレベルが、飽和階調（8bitであれば255）以下で、複数の階調について、同一の値を適用するようにしてもよい。具体的には、輝度が２５５である場合と２５４である場合で第１の処理量及び第１の制御量として同一の値を適用するようにしてもよい。
これにより、全ての階調について第１の処理量及び第１の制御量の情報を保持しておく必要がない。これにより、ROMの容量が少なくて済み、製造コストを低減することができる。
【００５０】
また、RAM３２に演算式を格納せずに、予め第１の処理量を算出する演算式及び第１の制御量を算出する演算式にそれぞれ各変数を入れて求めた数値を表形式で記憶させて、信号処理装置７を、RAM３２から、現在の信号情報に対応する第１の処理量の値及び第１の制御量の値を呼びだして、呼び出した第１の処理量の値及び第１の制御量の値に基づいて変調信号を生成する構成としてもよい。
【００５１】
この場合には、信号処理装置７が、予め算出しておいた第１の処理量及び第１の制御量に基づいて変調信号を生成するので、第１の処理量及び第１の制御量を算出するための時間が不要となり、変調信号の生成処理を迅速に行うことができる。
【００５２】
また、本発明は、図１４に示すように、RAM３１が、最大値検出装置が検出しうる検出値のすべてに対応した第１の処理量及び記第１の制御量を記憶していてもよい。
この場合には、信号処理装置の演算量が最小限で済む。すなわち、信号処理装置に高い演算性能が要求されないので、信号処理装置として、安価なものを用いることができる。
また、T = f(x)が関数で表現できないカーブを持つ場合についても、対応する第１の処理量及び第１の制御量を得ることができる。
ここで、ROM３１の容量が大きく持てる場合は、最大値検出手段が検出するすべての値に対応したテーブルを全て有する。
ROM３１の容量がそこまでもてない場合は、最大値検出手段の検出値の複数値で、同じ数値を適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る表示装置に用いられる変調装置のＶ−Ｔ特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第一実施形態に係る表示装置に用いられる信号処理装置に設けられたＶ−Ｔ補正部のＶ−Ｔ特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第一実施形態に係る表示装置の一次変調信号と変調装置を透過した投影光の光量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第一実施形態に係る表示装置に用いられる変調装置のＶ−Ｔ特性の他の例を示すグラフである。
【図６】本発明の第一実施形態に係る表示装置に用いられる信号処理装置に設けられたＶ−Ｔ補正部のＶ−Ｔ特性の他の例を示すグラフである。
【図７】本発明の第一実施形態に係る表示装置に用いられる信号処理装置の動作を示すグラフである。
【図８】各色ごとの輝度の分布（各階調を取る画素の個数）を示すグラフである。
【図９】本発明にかかる光量制御を行わない場合の緑色光の投影光量と光量制御を行った場合の緑色光の投影光量との差を示すグラフである。
【図１０】本発明にかかる光量制御を行わない場合の赤色光の投影光量と光量制御を行った場合の赤色光の投影光量との差を示すグラフである。
【図１１】各色ごとの輝度の分布（各階調を取る画素の個数）を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る表示装置の他の形態例を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る表示装置の他の形態例を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る表示装置の他の形態例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  表示装置
３  光源装置
５  光量制御装置
７  信号処理装置
９  変調装置
２１  画像解析部（最大値検出装置）
２３  制御部（最大値検出装置、飽和判断装置）
３１  ＲＯＭ（第１記憶装置、第２記憶装置）
【図１】
2008107575.tif 000004
【図２】
2008107575.tif 000005
【図３】
2008107575.tif 000006
【図４】
2008107575.tif 000007
【図５】
2008107575.tif 000008
【図６】
2008107575.tif 000009
【図７】
2008107575.tif 000010
【図８】
2008107575.tif 000011
【図９】
2008107575.tif 000012
【図１０】
2008107575.tif 000013
【図１１】
2008107575.tif 000014
【図１２】
2008107575.tif 000015
【図１３】
2008107575.tif 000016
【図１４】
2008107575.tif 000017