JP2009229758A - 表示装置、表示方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光源系統での電力消費量を極力低減することが可能となる。
【解決手段】複数の色成分毎に時分割で発光するＬＥＤアレイ16と、ＬＥＤアレイ16からの光が照射される面位置に配列された複数の画素素子を各画素値に応じた時間幅で２値駆動し、当該光の色成分に応じた画像を表示してその反射光または透過光で光像を形成する投影系14，15，16〜20と、投影系14，15，16〜20での色成分毎の画像表示期間(フィールド)中、複数の画素素子中で最大画素値となる画素の駆動時間幅に合わせてＬＥＤアレイ16の発光タイミングを制御する投影光処理部24とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池駆動のプロジェクタ装置等に好適な表示装置、表示方法及びプログラムに関する。

従来より、３原色Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のＬＥＤ群を光源として用い、これを時分割で高速駆動する一方で、該光源からの光を用いてその光の色成分に対応した光像を例えばモノクロの液晶表示パネル等の表示素子で形成することで、結果としてカラー画像を表示することが可能な、所謂フィールド・シーケンシャル方式の表示装置が各種開発され、一部で実用化されている。（例えば、特許文献１）
特開２００４−１６３６２４号公報

図４は、上記特許文献１に記載された技術を含む、一般的なフィールド・シーケンシャル方式の表示装置での主として光源系の駆動タイミングを示すものである。同図（１）が表示素子でＲ，Ｇ，Ｂの各色成分毎の画像を表示する色画像フィールドを示し、図示する如く１フレーム分の画像を３フィールドで構成している。

これに対し、図４（２）〜図４（４）に示すように光源となる各ＲＧＢのＬＥＤを対応する色画像のフィールドに同期させて点灯駆動することで、各色成分毎の画像が表示される。

このように、ＲＧＢの各色のＬＥＤは、対応する色画像のフィールドに該当する期間に同期して点灯駆動される。

ところで、近時はパーソナルコンピュータの普及に連れて、プレゼンテーションでノートブックタイプのパーソナルコンピュータと組み合わせてデータプロジェクタ装置が用いられることも多い。この場合、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータでは、内蔵する電池により連続して使用可能な時間が１０時間を越える機種も多数存在する。

一方でデータプロジェクタ装置では、光源の駆動及び同光源の冷却に多くの電力を消費する。そのため、電源として電池を使用するデータプロジェクタ装置で、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータに匹敵する連続使用可能時間を有するものは未だ存在しておらず、特に光源系統での電力消費を低減する技術が早急に望まれている。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光源系統での電力消費量を極力低減することが可能な表示装置、表示方法及びプログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、複数の色成分毎に時分割で発光する光源と、上記光源からの光が照射される面位置に配列された複数の画素素子を各画素値に応じた時間幅で２値駆動し、当該光の色成分に応じた画像を表示してその反射光または透過光で光像を形成する画像形成手段と、上記画像形成手段での色成分毎の画像表示期間中、上記複数の画素素子中で最大画素値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御する光源制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記光源を冷却する冷却手段と、上記光源制御手段による上記光源の発光タイミングの制御に対応して上記冷却手段に供給する電力を制御する冷却制御手段とをさらに具備したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記光源は、時分割発光の１周期中に複数の色成分を単色で発光させる期間と白色を発光させる期間とを有し、上記画像形成手段は、上記光源から白色光が照射される期間中、複数の画素素子を輝度画像の各画素値に応じた時間幅で各画素素子を２値駆動してモノクロの光像を形成し、上記光源制御手段は、上記画像形成手段でモノクロの画像を形成する期間中、上記複数の画素素子中で最大輝度値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、複数の色成分毎に時分割で発光する光源と、上記光源からの光が照射される面位置に配列された複数の画素素子を各画素値に応じた時間幅で２値駆動し、当該光の色成分に応じた画像を表示してその反射光または透過光で光像を形成する画像形成部とを備えた投影装置での投影方法であって、上記画像形成部での色成分毎の画像表示期間中、上記複数の画素素子中で最大画素値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、複数の色成分毎に時分割で発光する光源と、上記光源からの光が照射される面位置に配列された複数の画素素子を各画素値に応じた時間幅で２値駆動し、当該光の色成分に応じた画像を表示してその反射光または透過光で光像を形成する画像形成部とを備えた投影装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記画像形成部での色成分毎の画像表示期間中、上記複数の画素素子中で最大画素値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御する光源制御ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、光源系統での電力消費量を極力低減することが可能となる。

（第１の実施形態）
以下本発明をフィールド・シーケンシャル方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０が備える電子回路の機能構成を示すブロック図である。
同図で、１１はデータプロジェクタ装置１０の本体ケーシング背面側に設けられる入出力コネクタ部であり、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子、Ｄ−ｓｕｂ１５のＲＧＢ入力端子、及びＵＳＢ端子からなる。

入出力コネクタ部１１より入力される各種規格の画像信号は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介して画像変換部１３に送られる。画像変換部１３は、一般にスケーラとも称されるもので、送られてきた画像信号に対して解像度数、階調数等を含む投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一した後に、投影画像処理部１４へ送る。

この際、ＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の文字画像やポインタ等の記号も必要に応じて画像信号上に重畳加工された状態で投影画像処理部１４へ送られる。

投影画像処理部１４は、送られてきた画像信号から投影用のビデオ信号を生成する。

投影画像処理部１４は、このビデオ信号のフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子（ＳＯＭ）であるマイクロミラー素子１５を表示駆動する。

このマイクロミラー素子１５は、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４×縦７６８ドット）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作することでその反射光により光像を形成する。

一方で、ＬＥＤアレイ１６はＲＧＢの各色で発光する多数のＬＥＤが混在するように規則的にアレイ配置して構成されるもので、その各色成分毎の時分割による発光が、内面全面に反射ミラーを貼設した角錐台状のハウジング１７により集光され、インテグレータ１８で輝度分布が均一な光束とされた後に、ミラー１９で全反射して上記マイクロミラー素子１５に照射される。

そして、マイクロミラー素子１５での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット２０を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

上記投影レンズユニット２０は、合焦位置及びズーム位置（投影画角）を任意に可変できるものとする。すなわち、投影レンズユニット２０を構成する複数の光学レンズ中、図示しないフォーカスレンズ及びズームレンズがそれぞれ光軸方向に沿って前後に移動することで合焦位置及びズーム位置が個別に制御される。

上記ＬＥＤアレイ１６は、Ｒドライバ２１、Ｇドライバ２２、及びＢドライバ２３によりそれぞれ対応する色のＬＥＤ群が一括して駆動制御され、ＲＧＢの各原色を時分割で発光する。

上記Ｒドライバ２１、Ｇドライバ２２、及びＢドライバ２３は、投影光処理部２４からの制御信号に基づいたタイミングでＬＥＤアレイ１６を構成する個々の色成分のＬＥＤ群を発光する。

投影光処理部２４は、上記投影画像処理部１４から与えられる画像データに応じて上記Ｒドライバ２１、Ｇドライバ２２、及びＢドライバ２３による発光タイミングを制御する一方で、冷却ファンドライバ２５に対して制御信号を送出する。

冷却ファンドライバ２５は、投影光処理部２４からの制御に基づいてファンモータ２６に電力を供給して回転させる。このファンモータ２６は冷却ファン２７と直結され、冷却ファン２７の回転により生じる冷却風により上記ＬＥＤアレイ１６が冷却される。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２８が制御する。このＣＰＵ２８は、ＤＲＡＭで構成されたメインメモリ２９、及び動作プログラムや各種定型データ等を記憶した電気的書換可能な不揮発性メモリでなるプログラムメモリ３０を用いてこのデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

上記ＣＰＵ２８は、操作部３１からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部３１は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受信するレーザ受光部を含み、ユーザが直接またはリモートコントローラを介して操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ２８へ直接出力する。

上記ＣＰＵ２８はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３２と接続される。

音声処理部３２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部３３を駆動して拡声放音する一方で、必要によりビープ音等を発生させる。

次に上記実施形態の動作について説明する。
図２は、主として投影画像処理部１４と投影光処理部２４によるマイクロミラー素子１５とＬＥＤアレイ１６の表示タイミングを示す。

図２（１）に示すように投影画像処理部１４は、１フレーム分の画像データをＲ，Ｇ，Ｂの３フィールドに分割して各色成分毎に順次マイクロミラー素子１５で表示させる。

投影画像処理部１４は、マイクロミラー素子１５を構成する各画素素子、具体的には個々の微小ミラー毎にその画素値（階調値）に応じた時間幅でオン／オフ駆動を行ない、当該色での画素値の高い画素ほどオン駆動する時間幅を長くしてＬＥＤアレイ１６からの光源光が投影レンズユニット２０に入射するように反射させるものであり、そのオン時間の幅により当該色の階調を制御する。

投影画像処理部１４は、各フィールド毎にその色画像をマイクロミラー素子１５で表示する一方で、当該フィールド中の最大画素値、すなわち最もオン時間が長くなる画素値情報を投影光処理部２４に与える。

これを受けた投影光処理部２４は、画素値情報に対応したタイミングでＲドライバ２１、Ｇドライバ２２、及びＢドライバ２３のうち色画像に該当する１つによる駆動時間を制御する。

図２（２）はＲ，Ｇ，Ｂの各フィールド中で最大画素値となる画素でのオン時間のタイミングを示すものであり、図２（３）〜図２（５）に示すようにＬＥＤアレイ１６を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各ＬＥＤ群のいずれも点灯タイミングが一致するように同期制御される。
例えば、図２（１）中のＧフィールド期間ｆ１ｇでは、当該フィールド内での最大画素値のオンタイミングに合わせて、図２（４）に示す如く本来のフィールド期間の末尾より時間ｔ１分だけ早いタイミングでＬＥＤアレイ１６を構成するＧのＬＥＤ群の点灯を停止している。

また、これに続く図２（１）中のＢフィールド期間ｆ１ｂでは、当該フィールド内での最大画素値がフル階調となることに合わせて、図２（５）に示す如く本来のフィールド期間一杯ＬＥＤアレイ１６を構成するＢのＬＥＤ群の点灯を継続している。

このように、各フィールドでの最大画素値に合わせて各色のＬＥＤ群の必要のない点灯を確実に避けるものとしている。そのため、データプロジェクタ装置１０を運転する上で最も電力消費量の大きいＬＥＤアレイ１６の点灯駆動に係る電力を最少限に抑えることができる。

この点は、一般に「シアターモード」と称される、特に暗い環境下で光源の発光輝度を下げる場合により効果が顕著となるものであり、ＬＥＤアレイ１６の点灯駆動に係る電力を大幅に低減することが可能となる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、光源系統での電力消費量を極力低減することが可能となる。

また、上記実施形態では、ＬＥＤアレイ１６を構成するＲＧＢの各ＬＥＤ群の点灯タイミングを各フィールド期間内で必要に応じて縮小させる場合について説明したが、ＬＥＤ群の点灯時間を短縮させることで、ＬＥＤアレイ１６での発熱量も比例して低減させることとなる。

そのため、ＬＥＤアレイ１６での発光タイミングの制御に対応して冷却ファン２７を回転駆動するための冷却ファンドライバ２５によるファンモータ２６への駆動電流（または駆動電圧）を加減制御することで、冷却ファン２７の回転のために使用する電力も合わせて抑制することができる。

この場合、ＬＥＤアレイ１６での発熱及びそれに対する冷却ファン２７による冷却に関しては、熱の伝播に時間差を生じるため、ＬＥＤアレイ１６を構成する各色のＬＥＤ群の点灯タイミングの制御ほど細かい時間周期に対応して制御する必要はなく、例えば数フレーム分を総合した総計点灯時間に応じてファンモータ２６に供給する電力を制御するものとすればよい。

なお、上記実施形態では、光源として３原色ＲＧＢの各ＬＥＤ群を規則的に混在してアレイ配列したものを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限ることなく、フィールド・シーケンシャル方式に採用できる程度に高速でスイッチングが可能な光源であれば他のもの、例えば半導体レーザを光源として用いる場合でも同様に適用可能となる。

（第２の実施形態）
以下本発明をフィールド・シーケンシャル方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０′が備える電子回路の機能構成に関しては、基本的に上記図１で示した内容と同様であるため、同一部分には同一符号を用いることにしてその図示と説明とを省略する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
図３は、主として投影画像処理部１４と投影光処理部２４による投影画像処理部１４とＬＥＤアレイ１６の表示タイミングを示す。

図３（１）に示すように投影画像処理部１４は、１フレーム分の画像データをＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗ（白）の４フィールドに分割して各色成分毎に順次マイクロミラー素子１５で表示させる。

すなわち、Ｗのフィールドでは、同一フレーム中の同一画素位置のＲＧＢの各画素値からマトリックス演算によりＹ（輝度）の画素値を算出することで、各色画像に対応するモノクロ画像も表示することにより、人間の目が色彩より明暗に強く反応することを利用して、投影される画像のコントラストを上げ、より投影画質を向上するものである。

投影画像処理部１４は、マイクロミラー素子１５を構成する各画素素子、具体的には個々の微小ミラー毎にその画素値に応じた時間幅でオン／オフ駆動を行ない、当該色での画素値の高い画素ほどオン駆動する時間幅を長くしてＬＥＤアレイ１６からの光源光が投影レンズユニット２０に入射するように反射させるものであり、そのオン時間の幅により当該色の階調を制御する。

投影画像処理部１４は、Ｗフィールドを含む各フィールド毎にその画像をマイクロミラー素子１５で表示する一方で、当該フィールド中の最大画素値、すなわち最もオン時間が長くなる画素値情報を投影光処理部２４に与える。

これを受けた投影光処理部２４は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各フィールド期間中は画素値情報に対応したタイミングでＲドライバ２１、Ｇドライバ２２、及びＢドライバ２３のうち色画像に該当する１つによる駆動時間を制御する一方で、Ｗフィールドの期間には画素値情報に対応したタイミングでＲドライバ２１、Ｇドライバ２２、及びＢドライバ２３を同時に駆動してその駆動時間を制御する。

図３（２）はＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの各フィールド中で最大画素値となる画素でのオン時間のタイミングを示すものであり、図３（３）〜図３（５）に示すようにＬＥＤアレイ１６を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各ＬＥＤ群のいずれも点灯タイミングが一致するように同期制御される。
例えば、図３（１）中のＷフィールド期間ｆ１ｗでは、当該フィールド内での最大画素値のオンタイミングに合わせて、図３（２）〜図３（４）に示す如く本来のフィールド期間の末尾より時間ｔ２分だけ早いタイミングでＬＥＤアレイ１６を構成するＲ，Ｇ，Ｂの全てのＬＥＤ群の点灯を停止している。

このようにＬＥＤアレイ１６を構成するＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤ群を全て同時に点灯駆動するＷのフィールドでも輝度の最大画素値に合わせて各色のＬＥＤ群の必要のない点灯を確実に避けるものとしている。そのため、データプロジェクタ装置１０を運転する上で最も電力消費量の大きいＬＥＤアレイ１６の点灯駆動に係る電力を最少限に抑えることができる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、全色成分に対応して光源度同時に一括点灯するような場合の電力消費量も低減することができ、容量に制限のある電池などを電源として用いる場合でも電源をより一層効率的に使用して、連続して使用可能な時間を延長することができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態はいずれも、フィールドシーケンシャル方式のデータプロジェクタ装置１０（１０′）に適用した場合について説明したが、本発明は表示素子にマイクロミラー素子を用いるものに限らず、フィールドシーケンシャル方式でモノクロの透過型液晶表示パネルを用いる表示装置やプロジェクタ装置、テレビ受像機などにも同様に適用することが可能である。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件により適宜の組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ装置の電子回路の機能構成を示すブロック図。 同実施形態に係る主として光源系部材の各駆動タイミングを示すタイミングチャート。 本発明の第２の実施形態に係る主として光源系部材の各駆動タイミングを示すタイミングチャート。 一般的なフィールド・シーケンシャル方式の光源系統での点灯駆動タイミングを示すタイミングチャート。

符号の説明

１０，１０′…データプロジェクタ装置、１１…入出力コネクタ部、１２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１３…画像変換部、１４…投影画像処理部、１５…マイクロミラー素子、１６…ＬＥＤアレイ、１７…ハウジング、１８…インテグレータ、１９…ミラー、２０…投影レンズユニット、２１…Ｒドライバ、２２…Ｇドライバ、２３…Ｂドライバ、２４…投影光処理部、２５…冷却ファンドライバ、２６…ファンモータ（Ｍ）、２７…冷却ファン、２８…ＣＰＵ、２９…メインメモリ、３０…プログラムメモリ、３１…操作部、３２…音声処理部、３３…スピーカ部、ＳＢ…システムバス。

Claims (5)

1. 複数の色成分毎に時分割で発光する光源と、
   上記光源からの光が照射される面位置に配列された複数の画素素子を各画素値に応じた時間幅で２値駆動し、当該光の色成分に応じた画像を表示してその反射光または透過光で光像を形成する画像形成手段と、
   上記画像形成手段での色成分毎の画像表示期間中、上記複数の画素素子中で最大画素値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御する光源制御手段と
   を具備したことを特徴とする表示装置。
2. 上記光源を冷却する冷却手段と、
   上記光源制御手段による上記光源の発光タイミングの制御に対応して上記冷却手段に供給する電力を制御する冷却制御手段と
   をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 上記光源は、時分割発光の１周期中に複数の色成分を単色で発光させる期間と白色を発光させる期間とを有し、
   上記画像形成手段は、上記光源から白色光が照射される期間中、複数の画素素子を輝度画像の各画素値に応じた時間幅で各画素素子を２値駆動してモノクロの光像を形成し、
   上記光源制御手段は、上記画像形成手段でモノクロの画像を形成する期間中、上記複数の画素素子中で最大輝度値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 複数の色成分毎に時分割で発光する光源と、上記光源からの光が照射される面位置に配列された複数の画素素子を各画素値に応じた時間幅で２値駆動し、当該光の色成分に応じた画像を表示してその反射光または透過光で光像を形成する画像形成部とを備えた表示装置での表示方法であって、
   上記画像形成部での色成分毎の画像表示期間中、上記複数の画素素子中で最大画素値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御することを特徴とする表示方法。
5. 複数の色成分毎に時分割で発光する光源と、上記光源からの光が照射される面位置に配列された複数の画素素子を各画素値に応じた時間幅で２値駆動し、当該光の色成分に応じた画像を表示してその反射光または透過光で光像を形成する画像形成部とを備えた表示装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記画像形成部での色成分毎の画像表示期間中、上記複数の画素素子中で最大画素値となる画素素子の駆動時間幅に合わせて上記光源の発光タイミングを制御する光源制御ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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