CN100335942C - 显示装置及其光调整方法 - Google Patents

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CN100335942C CNB2004100341303A CN200410034130A CN100335942C CN 100335942 C CN100335942 C CN 100335942C CN B2004100341303 A CNB2004100341303 A CN B2004100341303A CN 200410034130 A CN200410034130 A CN 200410034130A CN 100335942 C CN100335942 C CN 100335942C
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Abstract

本发明提供一种显示装置及其光调整方法，所述装置和方法能够通过控制光源的输出来有效地进行光调整以及，优选地，能够根据显示图像的颜色分布来影响光调整。能够通过改变光通量来调整显示图像的本发明的显示装置包括多个具有发光二极管的光源；根据所述显示图像的图像信号，输出用于控制每个所述光源的输出的光控制信号的图像分析单元(34)；以及用于根据所述光控制信号控制每个所述光源的输出的光控制装置(15至17)。

Description

显示装置及其光调整方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置及其光调整方法。
背景技术
常规投射型显示装置具有以下问题。
(1)由于构成一个光学系统的若干光学元件中出现的漏光或散射光，无法获得充分的对比度。即，可显示的亮度范围(动态范围)很狭窄，并且与使用阴极射线管(以下称为CRT)的现有图像监视器相比，图像质量较差。
(2)尽管通过各种图像信号处理来寻求图像质量的提高，但由于固定的动态范围，不可能展示充分的效果。
作为一种与此类投射型显示装置关联的问题的解决方法，即，一种扩展动态范围的方法，可以考虑根据图像信号来改变入射到光调制装置(光阀)的光成分的通量。实现该方法的最简便的方法是改变灯的光输出强度。本发明公开了一种在投射型液晶显示装置中有效控制金属卤化物灯的输出光成分的方法(参见专利文档1)。进而，由于伴随白色光源中输出变化出现的发光频谱变化，本发明提出了通过校正该发光频谱变化来影响显示(参见专利文档2)。
专利文档1
日本未经审查的专利申请公开号3-179886
专利文档2
日本未经审查的专利申请公开号11-296127
尽管采用了专利文档2中说明的技术，但是白色光源的发光频谱变化很复杂，需要大型的校正电路。进而，在显示图像的颜色分布中存在偏差(deflection)的情况下，无法在白色光源中进行有效的光调整，因此不能通过光调整获得充分的效果。
发明内容
本发明的构想是为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种显示装置及其光调整方法，所述装置和方法能够通过控制光源的输出以及，优选地，根据显示图像的颜色分布控制光调整来有效地进行光调整。
为了解决所述问题，能够通过改变照明光通量来调整显示图像的本发明的显示装置，其特征在于，所述装置包括多个具有发光二极管的光源、根据显示图像的图像信号输出用于控制每个所述光源的输出的光控制信号的图像分析装置，以及根据所述光控制信号控制每个所述光源的输出的光控制装置。
根据所述显示装置，为了通过改变照明光通量来进行显示，根据输入到所述图像分析装置的图像信号设定一个光控制信号，并且根据所述光控制信号由所述光控制装置控制所述发光二极管元件的输出，从而改变发光量，由此进行精确的、具有良好控制的光调整。进而，由于借助于所述发光二极管元件的高速响应，可以实现优越的瞬时可控性，所述装置非常适合用作一个彩色顺序(color sequential)方式的投射型显示装置，用以通过时分地调制不同彩色光成分来进行显示。
进而，由于不需要考虑可靠性或寿命，例如由于光辐射造成的光调整元件的老化或快门机械结构的损坏(如通过使用液晶光调整元件、机械快门或类似部件阻碍来自光源的光以进行光调整的情况中)，可以在一个简化的结构中提供一个具有高可靠性的投射型显示装置。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置根据在预定周期内输入的图像信号的平均值来输出所述光控制信号。
通过使用此平均值作为一个特征来计算图像处理参数，可以进行光调整而不损失由观察者所见的图像的气氛(atmosphere)。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置根据在预定周期内输入的图像信号的最大值来输出所述光控制信号。
由于能够将亮度的最大值与一个扩展系数(扩展参数)共享，所以可以简化所述图像分析装置的结构并降低成本。此外还有一个优点，即，因为能够将由于扩展处理造成的其中出现灰度破坏(collapse)的图像区域抑制到最小，可以得到忠实于输入的图像信号的显示。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置根据在预定周期内输入的图像信号的亮度分布来输出所述光控制信号。
通过根据亮度分布来设定所述光控制信号，可以在设定更加仔细地考虑的显示区域的图形处理参数的同时避免意外的数据(例如噪声)，并有效地抑制由于光调整造成的屏幕闪烁。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中输入到所述光控制装置的所述光控制信号的信号分辨率(位宽)根据从所述多个光源输出的彩色光成分的相对光视效率的不同而不同。通过采用这样的结构，可以根据用户来进行有效的光调整。
进而，优选地，本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中与从所述光源输出的彩色光成分中绿色光成分相对应的所述光控制信号的信号分辨率大于对应于其它彩色光成分的所述光控制信号的信号分辨率。
就输出对人类具有相对较高光视效率的绿色光成分的光源而言，所述光控制信号的信号分辨率变得更高，进行的输出控制可以更加精细，结果是提高了对观察者的实际灰度显示。换句话说，由于通过对具有较高相对光视效率(观察者可以敏感地识别其中亮度或色度的变化)的颜色进行精细控制，可以允许观察者识别对不同颜色的精细控制，与提高对应于三种颜色的所述光控制信号的信号分辨率相比，可以简化驱动电路的结构，并以较低的成本实现一种具有优秀灰度显示的投射型显示装置。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，所述结构中包括用于对所述图像控制信号执行信号校正处理从而校正所述显示图像的白平衡的输出平衡校正装置。
使用此结构，可以提供一种显示装置，所述显示装置能够有效地防止由于光调整造成的显示图像的白平衡变化，并得到高清晰度的显示图像。
进而，本发明的显示装置可以具有这样的结构，所述结构中的输出平衡校正装置包括一个查找表，所述查找表包括每个所述输出光源的输出特性信息。
使用此结构，可以提供一种显示装置，所述显示装置能够使用所述查找表灵活而快速地进行输出平衡的校正，并得到高质量的图像。
接着，能够通过改变照明光通量来调整显示图像的本发明的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括多个具有发光二极管并能够输出不同彩色光成分的光源，与每个所述光源对应地布置、用于调制每个所述彩色光成分的光调制装置，根据与包括在所述显示图像的图像信号中的每个所述彩色光成分对应的彩色信号(色信号)来输出用于控制每个所述光源的输出的多个光控制信号的图像分析装置，以及用于根据所述光控制信号控制每个所述光源的输出的光控制装置。
根据该显示装置，为了通过改变照明光通量来进行显示，根据输入的图像信号由一个光控制信号控制所述发光二极管元件的输出，由此改变发光量，并且为每个彩色信号单独设定所述光控制信号，从而可以轻易地进行精确的光调整。此外，即使在所述显示图像的颜色分布中存在偏差的情况下，也可以非常有效地进行光调整。更不必说借助于所述发光二极管元件的高速响应，还可以实现优良的瞬时可控性，并且由于不需要光调整元件(例如快门)，可以始终获得提高的可靠性效果。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置根据在预定周期内输入的每个彩色图像信号的平均值来输出每个所述光控制信号。
通过使用此平均值计算图像处理参数，可以使用原始图像的视觉感(impression)来进行光调整。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置根据在预定周期内输入的每个彩色图像信号的最大值来输出每个所述光控制信号。
由于能够将亮度的最大值与一个扩展系数(扩展参数)共享，所以可以简化所述图像分析装置的结构并降低成本。此外还有一个优点，即，因为能够将由于扩展处理造成的其中出现梯度饱和(saturated)的图像区域抑制到最小，可以得到忠实于输入的图像信号的显示。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置根据在预定周期内输入的每个彩色信号的亮度分布来输出每个所述光控制信号。
通过根据亮度分布来设定所述光控制信号，可以在设定更加仔细地考虑的显示区域的图形处理参数的同时避免意外的数据部分(例如噪声)，并有效地抑制由于光调制造成的屏幕闪烁。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置使用每个彩色信号的不同值来设定每个所述光控制信号。
通过允许上述针对每个彩色信号改变所述光控制信号来设定所述光控制信号的特征，可以更加灵活而正确地设定光控制信号，由此使用光调整提高了改进的图像质量。
本发明的显示装置可以具有这样的结构，在所述结构中所述图像分析装置能够输出用于调制该图像信号的图像控制信号，并且所述显示装置包括根据所述图像控制信号来调制所述显示图像的所述图像信号的图像处理装置。
使用此结构，由于根据所述图像分析装置所作的图像分析影响图像处理来进行显示，可以得到适合于所述光调整显示的高质量显示。进而，由于图像处理可以通过偏移(offset)处理使黑色显示部分变暗，可以进一步提高光调整显示的效果，由此提高了质量。
接着，一种能够通过改变照明光通量来调整显示图像的显示装置的光调整方法，其特征在于，所述方法包括，为控制从多个具有发光二极管的光源辐射到光调制装置的光成分的通量，根据所述显示图像的图像信号来输出用于控制每个所述光源的输出的光控制信号的图像分析步骤，以及根据所述光控制信号来控制每个所述光源的输出的光控制步骤。
使用此光调整方法，由于基于输入的图像信号的所述光控制信号是在所述图像分析步骤中输出的，并且在后续的光控制步骤中控制所述发光二极管元件的输出从而改变其发光强度，因此可以轻易地进行精确的光调整，并且由于所述发光二极管元件的高速响应，还可以进行高速的光调整。
优选地，在本发明的光调整方法中，所述图像分析步骤根据从所述光源输出的彩色光成分(色光成分)的相对光视效率来输出具有不同信号分辨率的所述光控制信号。
通过允许上述根据人类的相对光视效率来改变所述光控制信号的信号分辨率，可以实现提高，并在实际中以较低的成本得到优良的显示图像质量。
优选地，在本发明的所述光调整方法中，在所述光控制步骤中控制所述光源的输出时，通过调整每个光源的输出平衡来调整所述显示图像的白平衡。
使用此方法，可以有效地防止由于所述光源的输出特性造成的光调整时的色调变化，由此得到高质量的光调整显示。
接着，一种能够通过改变照明光通量来调整显示图像的本发明的显示装置的光调整方法，其特征在于，所述方法包括，为控制从多个具有发射不同彩色光成分的发光二极管的光源辐射到与该多个光源对应地布置的光调制装置的光成分通量，根据与包括在所述显示图像的图像信号中的每个彩色光成分对应的彩色信号来输出用于控制每个所述光源的输出的光控制信号的图像分析步骤，以及根据所述光控制信号控制每个所述光源的输出的光控制步骤。
使用此方法，由于基于输入的图像信号的所述光控制信号是在所述图像分析步骤中输出的，并且在后续的光控制步骤中控制所述发光二极管元件的输出从而改变其发光量，因此可以轻易地进行精确的光调整，并且由于控制所述光源的输出的所述光控制信号是根据对每个彩色信号的分析来设定的，即使所述显示图像的颜色分布中存在偏差，也可以非常有效地进行光调整。
在本发明的光调整方法中，在所述图像分析步骤中设定所述光控制信号时，可以根据每个所述彩色信号的不同的值来设定所述光控制信号。
通过上述应用不同的值来设定每个彩色信号的所述光控制信号，可以更加灵活和正确地设定所述光控制信号，并在进行光调整时提高所述显示图像的图像质量。
附图说明
图1是第一实施例的投射型显示装置的示意结构图。
图2是图1中所示的投射型显示装置的驱动电路的框图。
图3是图像分析部分的框图。
图4是根据第一实施例的频率曲线的一个实例。
图5是图像处理部分的框图。
图6是根据第一实施例的投射型显示装置的另一结构的实例。
图7是根据第二实施例的驱动电路的框图。
图8是图像分析部分的框图。
图9是根据第二实施例的频率曲线的一个实例。
附图标号
2R、2G、2B：光源
15至17：光控制驱动器(光控制装置)
31：图像处理单元(图像处理装置)
34、44：图像分析单元(图像分析装置)
32：输出校正单元(输出平衡校正装置)
36、36a至36c：频率曲线产生单元
37、37a至37c：频率曲线分析单元
41：偏移处理单元
42：扩展处理单元
具体实施方式
以下将参考附图对本发明的实施例进行说明。
(第一实施例)
图1是一个投射型显示装置的示意结构图，它是根据本发明的显示装置的第一实施例。图1中示出的投射型显示装置30，包括光源2R、2G和2B，每个所述光源都能够发射不同彩色光成分；液晶光阀(light valve)(光调制装置)22至24；双色棱镜25和投射系统26。附图标号27是一个屏幕，在其上投射和显示图像。
光源2R包括一个用于发射红色光成分LR的灯7R和一个用于反射所述灯7R的光线的反射镜8。光源2G包括一个用于发射绿色光成分LG的灯7G和一个用于反射所述灯7G的光线的反射镜8。光源2B包括一个用于发射蓝色光成分LB的灯7B和一个用于反射所述灯7B的光线的反射镜8。所述灯7R、7G和7B包括一个发射每种彩色光成分的LED(发光二极管)元件。
所述光源2R、2G和2B与所述液晶光阀(光调制装置)22、23和24对应地布置。
发射自所述光源2R的红色光成分LR入射到用于红色光成分的液晶光阀22并在该处被调制。发射自所述光源2G的绿色光成分LG入射到用于绿色光成分的液晶光阀23并在该处被调制。发射自所述光源2B的蓝色光成分LB入射到用于蓝色光成分的液晶光阀24并在该处被调制。
由各自的液晶光阀22、23和24调制的三色光成分入射到交叉(cross)双色棱镜25，在所述交叉双色棱镜25中混合该三色光成分以形成表示彩色图像的光成分。所述混合的光成分由投射系统26(包括投射透镜或类似装置)投射到屏幕27上，从而投射一个放大的图像。
每个所述液晶光阀22至24都连接了一个图像处理单元(图1中未示出)，用于对每个彩色光成分进行预定的图像处理，根据所述图像处理单元中的所述预定图像处理的图像信号经由一个光阀驱动器被提供给每个所述液晶光阀22至24。进而，一个图像分析装置(未示出)经由一个光控制驱动器被连接到每个所述光源2R、2G和2B，并用于根据由所述图像分析装置对所述图像信号的分析来控制每个所述光源2R、2G和2B的输出。
根据本实施例的投射型显示装置基于所述图像处理单元中的图像处理以及由所述图像分析单元与所述光控制驱动器对所述光源进行的输出控制(光调整)来进行图像显示。
接着，将对应用于本实施例的投射型显示装置的光调整方法进行说明。图2是表示如图1所示的投射型显示装置的驱动电路的框图。
首先，将图像信号输入到图像处理单元(图像处理装置)31和图像分析单元(图像分析装置)34。所述图像分析单元34通过对所述图像信号进行分析来计算图像处理参数(例如扩展系数和偏移值)，并将其作为一个图像控制信号提供给所述图像处理单元31。图像处理单元31根据接收到的图像控制信号对所述图像信号进行预定的图像处理，然后将其输入到光阀驱动器12至14。光阀驱动器12至14根据接收到的图像信号来控制每个彩色光成分的液晶光阀22至24。
进而，所述图像分析单元34根据所述光控制信号控制光控制驱动器15到17。这些光控制驱动器15到17分别对应光源2R、2G和2B，并控制所述各个光源的输出以改变辐射到液晶光阀22至24的光成分量。此处，所述光通量是约一个时间单位的光通量，并且作为一种改变光通量的方法，存在例如通过改变发光强度来连续地发射光成分的方法、改变其中强度为恒定的发光周期的方法，以及同时改变发光强度和发光周期的方法。
即，本实施例的投射型显示装置通过以下方式来分析显示图像：图像分析单元34、改变从光源辐射的光成分的通量、由所述图像处理单元31使用预定图像处理(扩展处理)保持总的图像亮度，从而完全使用所述液晶光阀的动态范围来影响显示，由此实现平滑丰富的色调。进而，由于可以由减小的光通量使黑度(black level)(零信号电平)变暗，可以得到变黑的高对比度图像。
如图3中的框图所示的所述图像分析单元34包括一个频率曲线(histogram，直方图)产生单元36和一个频率曲线分析单元37。如图4所示，频率曲线产生单元36根据在预定周期(例如，一帧)内输入的图像信号的图像数据来产生灰度级(gray scale level)的频率曲线(出现频率分布)。在图4中，横轴表示灰度级，纵轴表示像素数。
产生的频率曲线被提供给频率曲线分析单元37，该频率曲线分析单元37从接收到的频率曲线提取显示图像的特征，并基于此特征计算在所述图像处理单元31中成为图像处理参数的扩展系数、偏移值等等。
所述可以由频率曲线分析单元37提取的特征包括亮度的平均值、最大值、最小值或类似的值。以下(1)至(3)中示出了根据每个特征设定所述图像处理参数的操作。
(1)图像信号的平均值最简明地代表该图像的亮度。通过使用此平均值计算图像处理参数，进行的光调整可以保持该图像的视觉感。进而，由于无需产生频率曲线就可以得到图像信号的平均值，它在简化所述图像分析部分34的结构方面是有利的。
尽管作为亮度的平均值可以采用包括在图像信号中的所有像素的平均值，但是还可以采用一种方法，该方法根据每个区域(通过分割一帧图像形成)的多个平均值并比较这些平均值来采用最高平均值作为图像处理参数(扩展系数)。
(2)在使用可以从图像信号的亮度分布得到的参数作为特征的情况下，可以使用亮度分布的最大频率值、由预定像素数从最大亮度(或最小亮度)分离的亮度值或类似的值。在使用这些特征的情况下，可以设定避免意外数据(例如噪声)的图像处理参数并有效地抑制由于光调整造成的屏幕闪烁。
(3)使用图像信号的亮度最大值(最小值)作为特征，由于这些值可以与所述扩展系数(扩展参数)共享，可以简化所述图像分析单元34的结构，由此实现较低的成本。进而还有一个优点，因为可以将其中由于扩展处理造成色调破坏的图像区域抑制到最小，可以得到忠实于输入图像信号的显示。进而，因为无需产生频率曲线就可以得到图像信号的亮度最大值和最小值，这在简化所述图像分析部分34的结构方面是有利的。
由所述频率曲线分析单元37计算出的扩展系数和偏移值作为一个图像控制信号被提供给所述图像分析单元31，并且该扩展系数作为光控制信号被提供给所述输出校正单元(输出平衡校正装置)32。
所述输出校正单元32具有一个查找表(RGB-LUT)，该表用于给出包括在各个光源2R、2G和2B中的灯7R、7G和7B的功率-辐射特征，并且所述输出校正单元32用于将根据输入的扩展系数确定的光源的输出值输入到所述查找表，并通过参考每个所述光源2R、2G和2B的实际输出值将以上输出值输出。使用此结构，可以进行正确的光调整，其中校正了由于灯7R、7G和7B的输出特性造成的发射光通量的变化。进而，可以抑制由于光调整造成的投射图像的白平衡的变化，并得到高质量的显示图像。
下表1中示出了所述查找表的一个实例。尽管此查找表可以将预先测量的所述光源2R、2G和2B的输出特性储存为初始值，它也可以在打开或初始化所述投射型显示装置时测量并储存该输出特性。使用这样的可以在任何时间更新所述查找表的结构，可以灵活地响应所述光源2R、2G和2B的轻微特性变化，由此在较长的周期中得到稳定的图像质量。
表1
  输入  输出R  输出G  输出B
  0   16   64   14
  1   17   66   16
  2   18   69   20
  ...   ...   ...   ...
  253   253   1019   243
  254   254   1021   248
  255   255   1023   250
在如表1所示的本实施例的情况中，与对应于红色光成分和蓝色光成分的光源2R和2B的所述光控制信号的信号分辨率相比，对应于绿色光成分的光源2G的光控制信号的信号分辨率变得更高。具体地，对应于光源2R的所述光控制信号和对应于光源2B的所述光控制信号分别为8位，而对应于光源2G的所述光控制信号为10位。因此，就输出对人类具有较高相对光视效率的绿色光成分的光源2G而言，所述光控制信号的信号分辨率变得更高，可以更加精细地进行输出控制，结果是提高了对观察者(听众)的实际灰度显示。换句话说，由于通过对具有较高相对光视效率(观察者可以敏感地识别其中亮度或色度(色彩质量)的变化)的颜色进行精细控制，可以允许观察者识别对不同颜色的精细控制，与采用所有对应于三种颜色的所述光控制信号的信号分辨率为10位的情况相比，可以简化所述输出校正单元32的结构，并以较低的成本实现一种具有优秀色调显示的投射型显示装置。
其次，所述光控制驱动器15至17根据从所述输出校正部分32提供的每个光控制信号来控制每个所述光源2R、2G和2B的输出。在本实施例的投射型显示装置中，由于所述光源2R、2G和2B的灯7R、7G和7B由发光二极管构成，在基于所述光控制信号改变光通量中，可以通过每个发光二极管元件的发光量来调整所述光通量。因此，可以轻易地实现正确的光调整，还可以借助于所述发光二极管元件的高速响应实现优良的瞬时可控性。
另一方面，如图5的框图中所示，所述图像处理部分31包括一个偏移处理单元41和一个扩展处理单元42。
所述偏移处理单元41用于根据从所述图像分析单元34提供的偏移值来独立地对彩色信号(即，R信号、G信号和B信号)进行偏移处理，该彩色信号对应于从输入图像信号分离的各个光源2R、2G和2B的彩色光成分。此偏移处理是从所述图像信号减去根据图4中示出的频率曲线提取的偏移值的过程，并且通过执行这样的处理，可以防止显示中不必要的淡黑色漂移(dilute black drift)。例如，为一帧图像数据的最暗像素的亮度(灰度值)或一个预定义的亮度(灰度值)设定偏移值，通过有目的地破坏亮度暗于所述设定的亮度的区域中的色调，使黑色变暗，由此得到具有较暗黑色的显示。
所述扩展处理单元42用于根据从所述图像分析单元34提供的扩展系数，独立地对根据所述偏移处理的每个所述彩色图像信号(R信号、G信号和B信号)进行扩展处理。此扩展处理是将所述输入图像信号(彩色信号)的幅值扩展为所述液晶光阀的动态范围宽度的过程。并且通过进行这样的处理，可以完全地使用所述液晶光阀的动态范围，提高显示对比度。
此外，从所述扩展处理单元42输出的R’信号、G’信号和B’信号被提供给各自对应的光阀驱动器12至14，并且所述液晶光阀22至24由所述光阀驱动器12至14控制，从而调制各个彩色光成分。
因此，在本实施例的投射型显示装置中，为了通过改变光通量来进行显示，由所述光控制信号根据所述输入图像信号来改变包括发光二极管作为灯7R、7G和7B的光源2R、2G和2B的输出，其次由于不需要考虑可靠性或寿命，例如由于光辐射造成的光调整元件的老化或快门机械结构的损坏(如通过使用液晶光调整元件、机械快门或类似部件阻碍来自光源的光以进行光调整的情况中)，可以在一个简化的结构中提供一个具有高可靠性的投射型显示装置。
进而，由于不存在伴随白色光源中输出变化出现的发光二极管元件中的发光频谱变化，可以在维持色调的同时进行光调整，而无需使用大型校正电路，再者，它在以较低成本制造所述显示装置方面具有优势。
此外，在所述投射型显示装置的运行中，由所述图像分析单元34提供的图像处理参数可以用作所述图像处理单元31中后续帧的图像信号的参数，并且通过所述图像分析单元34使用一个帧存储器的步骤，延迟到所述图像处理单元31的图像信号传输，可以实时进行所述图像处理。
所述投射型显示装置的其它结构
尽管在实施例中示出和说明了这样的结构，该结构中从液晶光阀22至24输出的光成分由双色棱镜25(它是一个颜色混合系统)混合，并被输出到投射系统26，但是根据本实施例，如图6(a)和6(b)中所示的结构形式也可以用作所述投射型显示装置。
如图6(a)中所示的投射型显示装置包括三个并列布置的光源2R、2G和2B、与各个光源2R、2G和2B对应放置的液晶光阀22至24和布置在所述液晶光阀22至24一侧的投射系统45至47。在此投射型显示装置中，由所述液晶光阀22至24调制的光成分通过三个投射系统45至47被投射到屏幕27上，并且显示图像在该屏幕上成像。所述光源2R、2G和2B以及液晶光阀22至24与图1中示出的每个元件具有相同的结构。
在包括上述结构的投射型显示装置中，一个对每个彩色光成分进行预定图像处理的图像处理单元(图6中未示出)被连接到每个所述液晶光阀22至24，并且根据所述图像处理单元中的预定图像处理的图像信号经由光阀驱动器被提供给每个所述液晶光阀22至24。进而，一个图像分析装置(未示出)经由光控制驱动器被连接到所述光源2R、2G和2B，并基于由所述图像分析单元分析的图像信号来控制每个所述光源2R、2G和2B的输出。此外，通过进行应用了根据本发明的上述光调整方法的光调整显示，如在根据上述实施例的所述投射型显示装置那样，可以通过扩大基本动态范围来实现丰富的色调显示。
另一方面，如图6(b)中所示的投射型显示装置是一个单板(panel)式投射型显示装置，它包括照明系统120、液晶光阀125和投射系统126。所述照明系统120具有光源121R、121G和121B，这些光源包括发射不同彩色光成分的发光二极管。
此外，在包括该结构的投射型显示装置中，一个对每个彩色光成分进行预定图像处理的图像处理单元(图6中未示出)被连接到所述液晶光阀125，并且根据所述图像处理单元中的预定图像处理的图像信号经由光阀驱动器被提供给每个液晶光阀125。进而，一个图像分析装置(未示出)经由光控制驱动器被连接到所述光源121R、121G和121B，并基于由所述图像分析单元分析的图像信号来控制每个所述光源121R、121G和121B的输出。此外，通过进行应用了根据本发明的上述光调整方法的光调整显示，如在根据上述实施例的所述投射型显示装置那样，可以通过扩大基本动态范围来实现平滑的灰度显示。
在投射型显示装置包括如图6(b)中所示的结构的情况下，可以实现两种类型的显示方式：(1)使用所述液晶光阀125进行单色显示的结构和(2)使用所述液晶光阀125进行彩色显示的结构。
(1)在采用所述液晶光阀125进行单色显示的情况下，通过时序地发射所述光源121R、121G和121B(例如，持续1/180秒)并显示与所述液晶光阀125上的每个彩色光的发光定时同步的内容在所投射的屏幕上成像一个彩色图像。
由于本实施例的投射型显示装置包括作为光源121R、121G和121B的发光二极管，可以很容易地进行时序地切换所述光源的输出以及实现优良的瞬时可控性。
(2)在采用所述液晶光阀125进行彩色显示的情况下，通过连续地发射所述光源121R、121G和121B和通过将一个由混合颜色产生的白色光成分辐射到所述液晶光阀125来进行显示。
由于本实施例的投射型显示装置包括作为光源121R、121G和121B的发光二极管，即使由于光调整造成了白平衡的改变，也可以通过单独控制每个光源的输出很容易地进行白平衡校正。
(第二实施例)
接着，将参考图7对本发明的第二实施例进行说明。本实施例的显示装置是一个投射型显示装置，该装置包括与图1中所示的第一实施例的投射型显示装置相同的光学系统，以及一个图7中所示的驱动电路。
图7是根据本实施例的投射型显示装置的框图，与图2中所示框图的不同之处在于，图像分析单元44代替了图像分析单元34，并且来自所述图像分析单元44的多个光控制信号被提供给光控制驱动器15至17。
根据本实施例的图像分析单元44在图8中包括表示其框图的结构，并且包括频率曲线产生单元36a至36c，用于根据R信号、G信号和B信号产生每个频率曲线，所述信号是从在预定周期内输入的图像信号的图像数据中分离的；以及频率曲线分析单元37a至37c，用于分析所产生的每个频率曲线。此外，由所述频率曲线分析单元37a至37c计算的扩展系数(图像控制信号和光控制信号)和偏移值(图像控制信号)被提供给所述图像处理单元31和光控制驱动器15至17。
本实施例用于在图像信号被输入到所述频率曲线产生单元36a至36c之前，分离与从所述光源2R、2G和2B输出的彩色光成分对应的彩色信号，但是在所述信号分离时，G信号的信号分辨率由10位构成，而R信号和B信号的信号分辨率分别由8位构成。此外，还为每个输入到所述频率曲线产生单元36a至36c的彩色信号产生一个频率曲线。
图9示出了根据本实施例的图像分析单元44中产生的频率曲线的一个实例，图9(a)至(c)分别示出了根据所述R信号、G信号和B信号产生的频率曲线。在图9(a)至(c)示出的频率曲线中，横轴表示灰度级，纵轴表示像素数。
此外，所述频率曲线分析单元37a至37c分别对提供的所述三个频率曲线进行分析，并分别计算对应于所述各个光源2R、2G和2B的扩展参数(扩展系数)。即，为每个所述R信号、G信号和B信号设定由图9的横轴中的三角形生成器(triangle maker)表示的扩展参数。在图9中示出了一种情况，其中采用从最大灰度级的像素减去预定像素数量(例如，10％)的像素的灰度级作为所述扩展参数。
其次，所述频率曲线分析单元37a至37c将所述扩展系数作为光控制信号提供给各个光控制驱动器15至17。此外，由每个所述光控制驱动器15至17来控制每个所述光源2R、2G和2B的输出。
在第一实施例中说明的图像分析方法可以应用于所述频率曲线分析单元37a至37c中的频率曲线分析。进而，在本实施例的情况下，由于为对应于每个彩色信号的频率曲线进行频率曲线分析，可以通过改变提取方法从针对每个频率曲线的频率曲线导出图像处理参数。通过允许如上述设定针对每个频率曲线而改变的图像处理参数的特性，使得更加灵活而精确地设置图像处理参数成为可能，由此在光调整时提高了显示图像的改进后的图像质量。
另一方面，所述图像处理单元31根据从所述频率曲线分析单元37a至37c接收到的扩展系数和偏移值，通过图5中所示的偏移处理单元41和扩展处理单元42对图像信号进行预定的图像处理。在本实施例的情况下，由于针对每个彩色光成分(彩色信号)的图像控制信号是从所述图像分析单元37a至37c输出的，每个不同的偏移值被输入一个框，以在图5所示的所述偏移处理单元41中处理每个彩色信号，并且每个不同的扩展系数也被输入该框，以在所述扩展处理单元42中处理每个彩色信号。
修改后的图像信号被提供给所述光阀驱动器12至14，并在每个所述液晶光阀22至24中进行对应于每个彩色光成分的显示。
因此，即使在如图9所示的每个彩色光成分的分布存在偏差的情况下，通过在本实施例模式的投射型显示装置中针对每个彩色光成分设置扩展系数，可以在每个彩色光成分适合的动态范围宽度中进行显示，结果是可以有效而精确地进行所述光调整，由此进一步提高了显示的改进后的图像质量。
在上述本实施例的情况下，就提供给所述频率曲线产生单元36a至36c的每个彩色信号的信号分辨率(位宽)而言，与其它彩色信号相比，G信号的信号分辨率变得更高。因此，通过对人类具有较高相对光视效率的绿色光信号进行更加精细地灰度控制，可以在不增加其它彩色信号的信号分辨率的情况下，对由观察者视觉地识别的显示实现更加丰富的色调显示。因此，可以针对R信号和B信号实现所述图像分析部分44的小型电路。结果是它变成了一个结构的优点，可以降低所述投射型显示装置的成本。
进而，即使在本实施例的投射型显示装置中通过改变光通量来进行显示，由于改变了包括发光二极管作为灯7R、7G和7B的光源2R、2G和2B的输出，不需要考虑可靠性或寿命，例如由于光辐射造成的光调整元件的老化或快门机械结构的损坏(如通过使用液晶光调整元件、机械快门或类似部件阻碍来自光源的光以进行光调整的情况中)，可以在一个简化的结构中提供一个高可靠性的投射型显示装置。
进而，由于不存在伴随白色光源中输出变化出现的发光二极管元件的发光频谱变化，可以在维持色调的同时进行光调整，而无需用大型校正电路，并且它在以较低成本制造所述显示装置方面具有优势。
尽管通过第一和第二实施例中的所述投射型显示装置的方式对根据本发明的显示装置的形式进行了说明，本发明还可以应用于直接显示装置。进而，尽管在所述实施例中使用液晶光阀作为光调制装置，也可以使用DMD(数字微镜器件，digital micro-mirror device)或其它类似装置作为光调制装置。

Claims (19)

1.一种显示装置，包括：
多个具有发光二极管的光源；
对从所述光源射出的色光进行调制的光调制装置；
根据图像信号输出用于控制每个光源的输出的光控制信号的图像分析装置；以及
根据所述光控制信号控制每个所述光源的输出的光控制装置；
其中，所述光控制装置，通过控制每个所述光源的输出，使从所述光源向所述光调制装置照射的照明光通量发生变化。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置根据在预定周期内输入的图像信号的平均值来输出所述光控制信号。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置根据在预定周期内输入的图像信号的最大值来输出所述光控制信号。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置根据在预定周期内输入的图像信号的亮度分布来输出所述光控制信号。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的显示装置，其特征在于，输入到所述光控制装置的所述光控制信号的信号分辨率根据从所述多个光源输出的彩色光成分的相对光视效率的不同而不同。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，与从所述光源输出的所述彩色光成分中绿色光成分相对应的所述光控制信号的信号分辨率大于对应于其它彩色光成分的所述光控制信号的信号分辨率。
7.根据权利要求1～4、6中任意一项所述的显示装置，其特征在于，还包括用于对图像控制信号执行信号校正处理从而校正所述显示图像的白平衡的输出平衡校正装置。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述输出平衡校正装置包括一个查找表，所述查找表包括每个所述光源的输出特性信息。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
上述多个光源能够输出相互不同的彩色光成分；
上述显示装置具有：与每个所述光源对应地布置、用于调制每个所述彩色光成分的光调制装置；
上述图像分析装置根据与包括在所述显示图像的图像信号中的每个所述彩色光成分对应的彩色信号来输出用于控制每个所述光源的输出的上述光控制信号。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置根据在预定周期内输入的每个所述彩色信号的平均值来输出每个所述光控制信号。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置根据在预定周期内输入的每个所述彩色信号的最大值来输出每个所述光控制信号。
12.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置根据在预定周期内输入的每个所述彩色信号的亮度分布来输出每个所述光控制信号。
13.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置使用每个所述彩色信号的不同特征来设定每个所述光控制信号。
14.根据权利要求1～4、6、8～13中任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述图像分析装置能够输出用于调制该图像信号的图像控制信号，以及
所述显示装置包括根据所述图像控制信号来调制所述显示图像的所述图像信号的图像处理装置。
15.一种显示装置的光调整方法，包括：
为控制从多个具有发光二极管的光源辐射到对从所述光源射出的色光进行调制的光调制装置的光成分的量，
根据图像信号来输出用于控制每个所述光源的输出的光控制信号的图像分析步骤；以及
通过根据所述光控制信号来控制每个所述光源的输出、使从所述光源向所述光调制装置照射的照明光通量发生变化的光控制步骤。
16.根据权利要求15所述的显示装置的光调整方法，其特征在于，所述图像分析步骤根据从所述光源输出的彩色光成分的相对光视效率来输出具有不同信号分辨率的所述光控制信号。
17.根据权利要求15或16所述的显示装置的光调整方法，其特征在于，在所述光控制步骤中控制所述光源的输出时，通过调整每个所述光源的输出平衡来调整所述显示图像的白平衡。
18.根据权利要求15所述的显示装置的光调整方法，其特征在于，
为控制从多个具有发射不同彩色光成分的发光二极管的光源辐射到与该多个光源对应地布置的光调制装置的光成分量，
上述图像分析步骤根据与包括在所述显示图像的图像信号中的每个所述彩色光成分对应的彩色信号来输出用于控制每个所述光源的输出的光控制信号。
19.根据权利要求18所述的显示装置的光调整方法，其特征在于，在所述图像分析步骤中设定所述光控制信号时，根据每个所述彩色信号的不同特征来设定所述光控制信号。
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