JP2009244809A - Image display apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、単色光を発する複数の固体発光素子を備えた画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display apparatus including a plurality of solid state light emitting elements that emit monochromatic light.
従来、テレビジョンやプロジェクタの分野において、画像信号や環境に応じて出力光量を調整(調光)する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、画像信号に応じて開口絞りを制御することにより、表示画像のコントラストを向上させる技術が記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of televisions and projectors, a technique for adjusting (dimming) the amount of output light according to an image signal and environment has been proposed. For example,
また、特許文献2には、液晶テレビにおいて、バックライトとなる蛍光ランプを画像信号に応じてPWM(Pulse Width Modulation)駆動させることにより、出力光量を調節する技術が記載されている。 Patent Document 2 describes a technique for adjusting the amount of output light by driving a fluorescent lamp serving as a backlight in a liquid crystal television by PWM (Pulse Width Modulation) according to an image signal.
ところで、特許文献1に記載された技術においては、開口絞りを使用して光量を調光しているため、出力光量の調節に応じて、光学系のF値が変化する。そのため、光学系に角度特性を有する光学素子が使用されている場合には、調光を行った際に、表示画像の色が変化するという問題がある。
By the way, in the technique described in
特に、白色を出力した際には、調光に応じて白バランスが崩れるという問題がある。したがって、画像表示装置における出力光量の調節は、開閉絞りを用いずに、光源自身の発光光量を調整することが望まれる。 In particular, when white is output, there is a problem that the white balance is lost depending on the light control. Therefore, it is desired to adjust the amount of light emitted from the light source itself without using the opening / closing diaphragm to adjust the amount of light output in the image display device.
特許文献2に記載された技術においては、液晶テレビのバックライト光源である蛍光ランプを調光しているが、白色の蛍光ランプを用いたバックライトを対象としており、調光に関しては、1つのPWM信号のみで行われている。また、この蛍光ランプを制御は、画像信号処理回路から、垂直期間信号のみを参照して行っている。 In the technique described in Patent Document 2, a fluorescent lamp that is a backlight light source of a liquid crystal television is dimmed, but the backlight using a white fluorescent lamp is targeted. This is done only with the PWM signal. The fluorescent lamp is controlled with reference to only the vertical period signal from the image signal processing circuit.
しかしながら、例えば、発光ダイオード(LED)等の単色光を発する固体発光素子を調光する場合は、固体発光素子の発光特性が異なるため、同一のPWM信号で光源を駆動すると、輝度変化に伴って白バランスが崩れるという問題が発生する。 However, for example, when dimming a solid state light emitting device that emits monochromatic light such as a light emitting diode (LED), the light emission characteristics of the solid state light emitting device are different. The problem that the white balance is lost occurs.
そこで、本発明は、それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子を有する画像表示装置であって、表示画像の白バランスを保ちながら出力光量の調節が可能となされた画像表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an image display apparatus having a plurality of solid state light emitting elements that emit monochromatic lights each having a different wavelength, the output light quantity being adjustable while maintaining the white balance of the display image. The purpose is to provide.
また、本発明は、画像信号に応じて出力光量の調節が動的に行われ、表示画像のコントラスト感が向上された画像表示装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide an image display apparatus in which the output light amount is dynamically adjusted according to the image signal, and the contrast of the display image is improved.
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る画像表示装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the above object, an image display apparatus according to the present invention has any one of the following configurations.
〔構成1〕
それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子と、各固体発光素子を独立に調光する調光手段と、各固体発光素子から発せられた単色光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、光変調手段により変調された変調光を結像させて表示画像を形成する結像手段とを備え、調光手段は、表示画像の白バランスを保ちながら、前記表示画像の輝度を制御することを特徴とするものである。
[Configuration 1]
A plurality of solid-state light emitting elements each emitting monochromatic light of a different wavelength, dimming means for dimming each solid-state light-emitting element independently, and light that modulates monochromatic light emitted from each solid-state light-emitting element according to an image signal A modulation means; and an imaging means for forming a display image by forming an image of the modulated light modulated by the light modulation means, and the light control means adjusts the brightness of the display image while maintaining the white balance of the display image. It is characterized by controlling.
〔構成2〕
構成1を有する画像表示装置において、調光手段による表示画像の輝度の制御は、画像信号に基づいて行うことを特徴とするものである。
[Configuration 2]
In the image display device having the
構成1を有する本発明に係る画像表示装置においては、それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子を独立に調光する調光手段は、表示画像の白バランスを保ちながら、該表示画像の輝度を制御するので、画像信号や環境に依らず、表示画像の白バランスが保たれる。
In the image display device according to the present invention having the
構成2を有する本発明に係る画像表示装置においては、調光手段による表示画像の輝度の制御は、画像信号に基づいて行うので、画像信号に最適な輝度を出力してコントラスト感を向上させることができる。 In the image display device according to the present invention having the configuration 2, since the brightness of the display image is controlled by the light control means based on the image signal, the optimum brightness is output to the image signal to improve the contrast feeling. Can do.
すなわち、本発明は、それぞれが異なる波長の単色光を発する複数の固体発光素子を有する画像表示装置であって、白バランスを保ちながら出力光量の調節が可能となされた画像表示装置を提供することができるものである。 That is, the present invention provides an image display device having a plurality of solid-state light emitting elements each emitting monochromatic light having different wavelengths, and capable of adjusting the amount of output light while maintaining white balance. It is something that can be done.
また、本発明は、画像信号に応じて出力光量の調節が動的に行われ、表示画像のコントラスト感が向上された画像表示装置を提供することができるものである。 Further, the present invention can provide an image display apparatus in which the output light amount is dynamically adjusted according to the image signal, and the contrast feeling of the display image is improved.
以下、本発明に係る画像表示装置の構成について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of an image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image display apparatus according to the present invention.
本発明に係る画像表示装置は、図1に示すように、入力画像信号が供給される画像信号処理回路10を有している。この画像信号処理回路10は、入力画像信号からRGB3原色(赤色、緑色及び青色)の画像信号等を生成し、表示デバイス駆動回路20へ出力する。また、画像信号処理回路10は、表示画像の内容(シーン)に適切な光源の調光を行うため、画像信号から制御パラメータを算出し、調光手段となる光源制御回路40に対し、制御パラメータ及び垂直同期信号を出力する。
As shown in FIG. 1, the image display apparatus according to the present invention has an image
表示デバイス駆動回路20は、入力された画像信号を、光変調手段となる表示デバイス30の駆動信号に変換して、表示デバイス30へ出力する。一方、光源制御回路40は、入力された制御パラメータから光源を駆動するための信号を生成して、それぞれが異なる波長の単色光(赤色、緑色及び青色)を発する複数の固体発光素子である各光源60、61,62を駆動する。なお、各光源60、61,62を駆動する光源駆動信号71は互い独立しており、光源制御回路40は、各光源60、61,62を独立に調光する。各光源60、61,62を駆動する光源駆動信号71は、画像信号の垂直期間毎に更新される。
The display
表示デバイス30は、表示デバイス駆動回路20により駆動されて、各光源60、61,62から発せられた単色光を、画像信号に応じて変調する。そして、表示デバイス30により変調された変調光は、結像レンズ70により結像されて、表示画像を形成する。この表示画像は、光源制御回路40により輝度を制御されるが、常に白バランスが保たれながら行われる。
The
図2は、本発明に係る画像表示装置における光源駆動信号を示す波形図である。この図2におけるVは、垂直同期信号を示し、Aは、光源を電圧もしくは電流で調光する場合の波形、Dは、光源をPWM駆動で調光する場合の波形、すなわち、デューティー比(%:ON期間の比率)を変化させたパルス波の波形を示す。 FIG. 2 is a waveform diagram showing a light source drive signal in the image display apparatus according to the present invention. In FIG. 2, V represents a vertical synchronizing signal, A represents a waveform when the light source is dimmed by voltage or current, and D represents a waveform when the light source is dimmed by PWM drive, that is, a duty ratio (% : The ratio of the ON period) shows the waveform of the pulse wave.
この画像表示装置においては、図2に示すように、画像信号処理回路10から光源駆動回路40へ出力されるパラメータにより、各光源60、61,62の発光出力が制御される。すなわち、このパラメータが白バランスを決定する。光源制御回路40は、画像信号に基づいて、最適な各光源60、61,62の発光出力を計算し、この計算結果から、各光源60、61,62のパラメータを導き出す。
In this image display device, as shown in FIG. 2, the light emission output of each of the
図3は、実際に測定した赤色、緑色及び青色を発するLEDの発光特性を示すグラフである。この図3において、横軸は、PWM駆動におけるデューティー比(%)であり、縦軸は、明るさを正規化した値である。 FIG. 3 is a graph showing emission characteristics of LEDs that emit red, green, and blue light actually measured. In FIG. 3, the horizontal axis represents the duty ratio (%) in PWM drive, and the vertical axis represents the value obtained by normalizing the brightness.
表1は、光源制御回路40が導出するパラメータの例を示す。
Table 1 shows examples of parameters derived by the light
例えば、〔表1〕に示すように、PWM駆動を用いて光源の輝度を50段階で調光する場合には、図3に示すような各光源60、61,62の発光特性から予め作成されたテーブルを光源制御回路40内に保持しておくことにより、各光源60、61,62のパラメータであるデューティー比(%)を独立に制御し、光源の白バランスを維持することが可能である。
For example, as shown in [Table 1], when the luminance of the light source is dimmed in 50 levels using PWM drive, it is created in advance from the light emission characteristics of the
このように、各光源60、61,62毎に最適な駆動を行うことにより、前述した各光源60、61,62の発光特性差に起因した白バランスの崩れを回避することができる。
In this way, by performing optimum driving for each of the
なお、これらのパラメータは、テーブルを用いて導き出すだけでなく、予め用意された計算式を光源制御回路40に組み込んで、演算により算出することもできる。光源制御回路40では、垂直期間毎に光源調光の制御パラメータを計算するが、光源の明るさが急激に変化する場合は、見た目の不自然さが生じる。そこで、制御パラメータは過去複数の垂直同期期間における制御パラメータの値を参照して計算することにより、視覚的に自然な制御パラメータを算出することもできる。
Note that these parameters can be calculated not only by using a table but also by calculation by incorporating a formula prepared in advance in the light
例えば、現垂直同期期間の制御パラメータをPn、過去k個の垂直同期期間の制御パラメータをそれぞれPn−1,Pn−2,Pn−3,……,Pn−kとする。また、これらのk+1個のパラメータから計算された制御パラメータをP’nとする。このとき、〔数1〕に示すように、過去複数の制御パラメータの平均値から計算することができる。すなわち、現垂直同期期間の制御パラメータと過去k個の垂直同期期間の制御パラメータの平均値をP’nとする。 For example, let P n be the control parameter for the current vertical synchronization period, and let P n−1 , P n−2 , P n−3 ,..., P n−k be the control parameters for the past k vertical synchronization periods. Also, let P ′ n be a control parameter calculated from these k + 1 parameters. At this time, as shown in [Equation 1], it can be calculated from the average value of a plurality of past control parameters. That is, let P ′ n be the average value of the control parameters in the current vertical synchronization period and the control parameters in the past k vertical synchronization periods.
なお、画像信号処理回路10にて予め平均化された制御パラメータを光源制御回路40へ出力してもよい。
The control parameter averaged in advance by the image
また、〔数2〕に示すように、過去複数の制御パラメータを重み付けして計算することもできる。現垂直同期期間に近い制御パラメータ程、算出されるパラメータP’nに対する影響が大きくなるようにk+1個の垂直同期期間の制御パラメータに重み付けを行う。 Further, as shown in [Expression 2], it is also possible to calculate by weighting a plurality of past control parameters. As control parameters closer to the current vertical sync period, it performs weighting on the control parameter in the parameter P 'to effect on n increases k + 1 single vertical synchronization period is calculated.
このような、複数のパラメータから実際のパラメータを計算する方法は、光源制御回路40において過去複数の垂直同期期間の制御パラメータから現垂直同期期間の制御パラメータを計算することにより、画像信号処理回路10と光源制御回路40間の伝送路などで発生しうる信号のノイズに対しても効果的である。すなわち、ノイズの影響で光源制御回路40が突発的に不適切な制御パラメータを受けた場合でも、過去複数の垂直同期期間の制御パラメータによって平滑化されるため、直接的にノイズによる不適切な調光を行うことを回避できる。
In such a method of calculating an actual parameter from a plurality of parameters, the light
なお、上述した本発明に係る画像表示装置における各光源の制御は、各光源60、61,62の発光特性の差に起因する白バランスの崩れを回避するようにしたものであるが、入力される画像信号が単色、あるいは、2色の成分しか有さない画像信号である場合には、入力画像信号にない色成分に対応した光源は、常時消灯としておいてもよい。
Note that the control of each light source in the image display device according to the present invention described above is intended to avoid the loss of white balance caused by the difference in the light emission characteristics of the
10 画像信号処理回路
20 表示デバイス駆動回路
30 表示デバイス
40 光源制御回路
60 光源(赤色)
61 光源(緑色)
62 光源(青色)
70 結像レンズ
DESCRIPTION OF
61 Light source (green)
62 Light source (blue)
70 Imaging lens
Claims (2)
前記各固体発光素子を独立に調光する調光手段と、
前記各固体発光素子から発せられた単色光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、
前記光変調手段により変調された変調光を結像させて表示画像を形成する結像手段と
を備え、
前記調光手段は、表示画像の白バランスを保ちながら、該表示画像の輝度を制御する
ことを特徴とする画像表示装置。 A plurality of solid state light emitting elements each emitting monochromatic light of a different wavelength;
A dimming means for dimming each solid-state light emitting element independently;
Light modulating means for modulating the monochromatic light emitted from each of the solid state light emitting elements according to an image signal;
Imaging means for forming a display image by imaging the modulated light modulated by the light modulation means,
The light control means controls the luminance of the display image while maintaining the white balance of the display image.
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。 The image display apparatus according to claim 1, wherein the brightness control of the display image by the light control unit is performed based on the image signal.
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JP2014021235A (en) * | 2012-07-17 | 2014-02-03 | Seiko Epson Corp | Projector and light emission control method in the same |
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