JP2006252777A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の発光主波長および発光強度が周囲温度や駆動条件により変化し、結果として生じる白の色度点のずれを自動的に補正し安定した映像表示装置を提供すること。
【解決手段】発光色の異なる複数の光源と、光源を駆動する駆動手段３０２と、光源の発光強度を検出する分光特性の異なる複数の光検出手段３０３、３４０と、光源の発光強度を制御するために光検出手段の出力に基づく信号を基準レベルと比較し前記駆動手段にフィードバックする制御手段３０１と、前記複数の光検出手段の出力の変化方向を検出する変化方向検出手段３２０と、変化方向検出手段に基づいて光源用の基準レベルを変化させる基準レベル制御手段３３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明用光源として発光色の異なる複数の光源を有し、フィードバック制御によって光源出力の安定化を図る映像表示装置に関するものである。

近年、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｅｖｉｃｅ）ディスプレイやＬＣＤテレビのバックライト光源、あるいは、プロジェクタの照明用光源として従来の冷陰極管やランプに替わって高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザが用いられてきている。このＬＥＤやレーザのような半導体光源の場合は、その発光スペクトルが冷陰極管やランプとは異なり比較的狭い範囲に集中した特性を有しているため、多くの場合、照明用光源としてＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の三種の発光色を有する半導体光源を組み合わせて使用するケースが多い。しかしながら、このような半導体光源は周囲の温度変化や、駆動条件すなわち駆動電流量によって発光出力が変化することが知られている。ここでいう発光出力とは、発光強度すなわち発光光量と、発光主波長である。これらが変化することによって、画面全体の輝度が変化したり、色温度すなわち白バランスが変化する。そこで従来は光検出器を用いてフィードバック制御を行うことにより安定化を図っている。（例えば特許文献１参照）
図３にこのような従来の映像表示装置５０の構成を示す。

映像表示装置５０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光色を有する光源毎にフィードバックループを構成したものであり、光源としてＬＥＤを用いた場合を示している。光源３０５は赤色を発光するＬＥＤ光源である。光検出手段３０３は光源３０５からの発光強度を電気信号に変換する光検出器であって、例えばフォトダイオードにカラーフィルタを取り付けたフォトセンサである。ＡＤ変換器３００は光検出手段３０３からのアナログ信号をディジタル信号に変換する変換器である。制御手段３０１は基準電圧３０４とＡＤ変換器３００の出力電圧とを比較しその結果に応じて駆動手段３０２を制御する。駆動手段３０２は、光源３０５を駆動する手段であって定電流駆動動作を行う。

また、光検出手段３０３の従来例を図４に示す。光検出手段３０３は、フォトセンサ３３１、オペアンプ３３３、抵抗３３２、およびローパスフィルタ３３４で構成される。

さらに、制御手段３０１についてその従来の構成例を図７に示す。基準電圧３０４とＡＤ変換器３００の出力電圧とを比較器３０６で比較する。駆動ゲイン制御部３０７は、比較器３０６の比較結果に応じて駆動手段３０２を制御する。

上記は赤色の処理系統構成について述べたが青色系統１００〜１０４および緑色系統２００〜２０４についても構成は同じであるため説明は省略し、以下に赤色の系統についてその動作を説明する。

光源３０５からの光の発光強度を光検出手段３０３によって電気信号に変換する。光検出手段３０３におけるフォトセンサ３３１によって、光源３０５から発せられた光をその発光強度に応じた電流に変換する。次にオペアンプ３３３および抵抗３３２で構成するＩ−Ｖ変換回路によって上記電流を電圧に変換し、ローパスフィルタ３３４により高域成分およびノイズ成分が除去される。この結果得られるアナログ信号をＡＤ変換器３００によってディジタル信号に変換する。変換されたディジタル信号は制御手段３０１によって基準電圧３０４と比較される。制御手段３０１では、図７に示すように、比較器３０６によって基準電圧３０４とＡＤ変換器３００の出力とを大小比較しその結果を出力する。駆動ゲイン制御部３０７は比較器３０６の比較結果に応じて駆動手段３０２を駆動制御する。例えば、ＡＤ変換器３００の出力が基準電圧３０４と異なっている場合は、駆動ゲイン制御部は、光源３０５に流れる電流量を変化させ、結果、光源３０５の発光強度を変化させてＡＤ変換器３００の出力が基準電圧と等しくなる方向に駆動ゲインを制御する。この動作は、フィードバック制御であるため常に行われており、ＡＤ変換器３００の出力が基準電圧３０４と等しくなるまで行われる。したがって、周囲温度が変化しその結果光源３０５の発光強度が変化した場合でも、上記動作により光源３０５の発光強度は一定に保たれる。

上記は赤色の系統における動作について説明したが、緑色、青色についても動作は同じであるため説明は省略する。
特開２００１−３３２７６４号公報

しかしながら、映像表示装置５０では、周囲温度条件や駆動条件の変化による発光出力の変化うち、発光強度の変化のみに対しては安定化を図ることが出来るが、発光主波長の変化に対してはそれを検出する手段を持たないため、その結果生じる色温度の変化に対して安定化を図ることが出来ないという課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するもので、周囲温度条件や光源駆動条件の変化により生じる光源の発光強度の変化および発光主波長の変化を検出し、その検出結果に応じて光源の駆動を制御し、常に色温度の安定化を実現することができる映像表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の本発明は、照明用光源を有する映像表示装置において、発光色の異なる複数の光源と、前記光源のうち少なくとも一つ以上の光源を駆動する駆動手段と、前記各光源の発光強度を検出する光検出手段と、前記各光源の発光強度を制御するために前記光検出手段の出力に基づく信号を基準レベルと比較し前記駆動手段にフィードバックする制御手段と、前記光検出手段を前記光源のうち少なくとも一つの光源は分光特性の異なる複数の光検出手段と、を備えており、前記複数の光検出器の出力の変化方向を検出する変化方向検出手段と、前記変化方向検出手段に基づいて前記各光源用の基準レベルを変化させる基準レベル制御手段とを備えた映像表示装置である。

また、第２の本発明は、前記光源とは、赤、緑、青の発光ダイオードまたは半導体レーザである、第１の本発明に記載の映像表示装置である。

また、第３の本発明は、第１の本発明の前記各光源の発光強度を制御するために前記光検出手段の出力に基づく信号を基準レベルと比較し前記駆動手段にフィードバックする制御ステップと、前記光検出手段を前記光源のうち少なくとも一つの光源は複数の光検出手段と、を備えており、前記複数の光検出器の出力の変化方向を検出する変化方向検出ステップと、前記変化方向検出ステップに基づいて前記各光源用の基準レベルを変化させる基準レベル制御ステップとを備えた映像表示方法である。

また、第４の本発明は、第３の本発明の映像表示装置であって、前記各ステップをコンピュータを機能させるプログラムにより実現した映像表示装置である。

また、第５の本発明は、第４の本発明における前記プログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。

本発明は、周囲温度条件や光源駆動条件の変化により生じる光源の発光強度の変化および発光主波長の変化を検出し、その検出結果に応じて光源の駆動を制御し、常に色温度の安定化を実現することができる映像表示装置である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における映像表示装置６０の構成図である。図１において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

光検出手段３０３および光検出手段３４０はいずれも光源３０５の発光強度を検出する光検出手段であるが、異なる分光特性を持つ。ＡＤ変換器３１０は光検出手段３４０の出力を変換する変換器である。変化方向検出手段３２０は、光源３０５の発光出力が変化した場合の光検出手段３０３および３０４の出力の変化の方向を検出する。基準レベル制御手段３３０は変化方向検出手段３２０の出力に基づいて制御手段１０１、２０１、３０１に対する各基準電圧レベルを変化するように制御する。

以上のように構成された第１の発明について、図面を参照しながら以下にその動作を説明する。

図２（ａ）は光源３０５の発光スペクトルの一例および光検出手段３４０、３０３の各分光特性すなわち入射光の波長に対する光検出器の出力特性を示し、光源３０５の発光主波長がＷ１からＷ２に変化した場合について説明する。

図５に、光源３０５の発光出力の変化と、色温度すなわち白の色度点の変化を説明するためのｘｙ色度図を示す。

上述の図２（ａ）において、光源３０５の発光主波長がＷ１のときの赤の色度点を図５においてはＲで示し、図２（ａ）において発光主波長がＷ１からＷ２と長波長側に変化したときの赤の色度点を図５においてはＲｃで示している。この場合、何も補正が行われなければ、白の色度点は、図５のＷからＷｃへと移動し、結果、白の色温度が変化してしまう。この白の色度点を元のＷに戻すには、赤の光源３０５の発光強度を下げるべく駆動手段３０２を制御するか、あるいは、緑の光源１０４および青の光源２０４の発光強度を上げるべく駆動手段１０２および駆動手段２０２を制御する必要がある。

そこで、図２（ａ）に示すような、光源３０５の発光主波長付近で互いに逆の傾きを持つ分光特性を光検出手段３４０と３０３に持たせる。

図２（ｂ）は光源３０５の発光主波長がＷ１からＷ２に変化したときの光検出手段３４０および３０３の出力変化を示す。

光源３０５の発光主波長がＷ１の場合、光検出手段３４０の出力は、その分光特性から、光検出手段３０３の出力より大きい。このとき、周囲温度の変化や光源３０５の駆動条件の変化により発光主波長がＷ２と長波長側に変化した場合、光検出手段３４０の出力はその分光特性により低下し、逆に光検出手段３０３の出力はその分光特性により増加する。このように、光検出手段３４０と３０３の出力は、光源３０５の発光主波長の変化に対して互いに逆方向の変化となる。また、発光主波長が変化せず、発光強度のみが変化した場合、例えば、発光強度が小さくなった場合は、図２（ａ）の各分光特性から明らかなように、光検出手段３４０の出力および光検出手段３０３の出力はいずれも小さくなる。すなわち、発光主波長が変化せず、発光強度のみが変化した場合は、光検出手段３４０と３０３の出力変化方向は同じとなる。このように、光源の発光強度の変化と発光主波長の変化とを明確に区別することが可能となる。

次に図６を用いて変化方向検出手段３２０の一実施例についてその動作を説明する。

図６において、遅延器３２１、３２３は各々ＡＤ変換器３００、３１０の出力を所定の時間だけ遅延させる遅延器である。比較器３２２は、現時点のＡＤ変換器３００の出力レベルと、遅延器３２１の遅延時間だけ前のＡＤ変換器３００の出力レベルとを比較し、その出力レベルが大きくなったか小さくなったかあるいは変化がないかをその出力とする比較器である。比較器３２４も同様にＡＤ変換器３１０の出力に対して比較しその変化の方向を出力する。基準レベル制御部３３０は、比較器３２２および比較器３２４の出力結果およびＡＤ変換器３００と３１０の出力レベルに応じて、制御部１０１、２０１、３０１への基準レベルを変化させる。

例えば、光源３０５の発光主波長がＷ１からＷ２に、時間Ｔ１からＴ２で変化した場合は、図２（ｂ）からあきらかなように比較器３２２の出力は、Ａ＞Ｂと出力されるが、比較器３２４の出力は、Ａ＜Ｂと出力される。この結果、基準レベル制御部３３０は、発光主波長が変化したと判断して白の色度点を維持するため、光源１０４および光源２０４の発光強度を上げるべく制御手段１０１および制御手段２０１に対する基準レベルをいずれも上げる。この場合の基準レベルの上昇分は予めＡＤ変換器３００および３１０の出力レベルに対応してプリセットされた基準レベルを用いる。すなわち、発光主波長が変化した量に応じて白の色度点を維持するために必要な各色の基準レベルの変化制御量を求めておきその基準レベルを適用する。その結果フィードバックループ動作により駆動手段１０２および２０２における光源駆動電流が増加し、光源１０４および２０４の発光強度が増加しその動作は、ＡＤ変換器１００およびＡＤ変換器２００の出力が各基準レベルに等しくなるまで継続される。あるいは、光源１０４および２０４の発光強度を上げるのではなく光源３０５の発光強度を下げることによって白の色度点を維持するべく、基準レベル制御部３３０は制御手段３０１に対する基準レベルを下げても良い。

なお、本実施例では、赤の系統にのみ光検出手段を複数用いる例を示したが、他の色（青、緑）系統でもよいし、さらに赤と緑、青系統、複数用いて同様の制御を行っても構わない。

また、本発明のプログラムは、上述した本発明の映像表示装置の全部または一部の手段の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。

また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の表示装置の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能且つ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する記録媒体である。

また、本発明の上記「一部の手段」とは、それらの複数の手段の内の、一つまたは幾つかの手段を意味する。

また、本発明の上記「手段の機能」とは、前記手段の全部または一部の機能を意味する。

また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。

また、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。

また、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等が含まれる。

また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。

また、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。

本発明に係る映像表示装置は光源の発光主波長が変化した場合でも色温度の変化を抑制することが可能になるので照明用光源を有する映像表示装置等として有用である。

本発明の実施の形態における映像表示装置の構成を示すブロック図 （ａ）光源の発光スペクトルおよび光検出手段の分光特性を示す図（ｂ）光源の発光主波長が変化した場合の光検出手段の出力の変化を説明する図 従来の映像表示装置の構成を示すブロック図 従来および本発明の光検出手段の一例を示す図 光源の発光主波長の変化による白の色度点変化を説明する図 本発明の実施の形態における変化方向検出手段の一例を示すブロック図 従来および本発明の制御手段の一例を示すブロック図

符号の説明

１０４、２０４、３０４ 光源
１０３、２０３、３０３ 光検出手段
３４０ 光検出手段
１０２、２０２、３０２ 駆動手段
１０１、２０１、３０１ 制御手段
３２０ 変化方向検出手段
３３０ 基準レベル制御手段

Claims (5)

1. 照明用光源を有する映像表示装置において、
   発光色の異なる複数の光源と、
   前記光源のうち少なくとも一つ以上の光源を駆動する駆動手段と、
   前記各光源の発光強度を検出する光検出手段と、
   前記各光源の発光強度を制御するために前記光検出手段の出力に基づく信号を基準レベルと比較し前記駆動手段にフィードバックする制御手段と、
   前記光検出手段を前記光源のうち少なくとも一つの光源は分光特性の異なる複数の光検出手段を備えており、
   前記複数の光検出器の出力の変化方向を検出する変化方向検出手段と、
   前記変化方向検出手段に基づいて前記各光源用の基準レベルを変化させる基準レベル制御手段と、
   を備えた映像表示装置。
2. 前記光源とは、赤、緑、青の発光ダイオードまたは半導体レーザである、請求項１に記載の映像表示装置。
3. 請求項１記載の前記各光源の発光強度を制御するために前記光検出手段の出力に基づく信号を基準レベルと比較し前記駆動手段にフィードバックする制御ステップと、
   前記光検出手段を前記光源のうち少なくとも一つの光源は複数の光検出手段を備えており、
   前記複数の光検出器の出力の変化方向を検出する変化方向検出ステップと、
   前記変化方向検出ステップに基づいて前記各光源用の基準レベルを変化させる基準レベル制御ステップと、
   を備えた映像表示方法。
4. 請求項３記載の映像表示方法であって、前記各ステップをコンピュータを機能させるプログラムにより実現した映像表示装置。
5. 請求項４に記載のプログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体。
   
   

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