JP2010230860A - 映像表示装置およびその光源制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示する映像の画質を低下させることなく、半導体光源の輝度を制御することができる映像表示装置およびその光源制御方法を提供する。
【解決手段】映像特徴検出部５は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応した入力映像信号のそれぞれについて、フレームごとにヒストグラムデータを生成し、制御部６は、ヒストグラムデータに基づいて、必要な各色の光量値をフレームごとに決定し、この光量値に基づいて、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの駆動パルスの目標デューティ比を決定し、補正部１８は、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに対応する目標デューティ比を、ＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよび環境温度検出部１７の検出値と、ＬＥＤΔ温度テーブル２１と、補正係数テーブル２２とを用いて補正し、ＬＥＤ駆動部１５は、補正後の目標デューティ比によりＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の半導体光源を用いる映像表示装置およびその光源制御方法に関する。

従来、プロジェクション表示装置において、映像のコントラスト向上のため、光学アイリスを用いて光量を制御することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、光学アイリスを有する従来のプロジェクション表示装置の一例を示す概略構成図である。図６に示すプロジェクション表示装置１では、メタルハライドランプ等からなる光源２から射出された白色光が色分解部３で赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）に分解され、各色光は、それぞれに対応した光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射する。

映像特徴検出部５は、入力される各色に対応した映像信号における階調の分布を示すヒストグラムデータを生成し、制御部６は、映像特徴検出部５が生成したヒストグラムデータに基づいて、映像の表示に必要な光量値を決定する。

制御部６は、決定した光量値に基づいて、光量を調節するために、アイリス駆動部７によりアイリス８を開閉駆動する。また、階調補正部９は、制御部６で決定した光量値に基づいて、各色に対応した入力映像信号の階調を補正する。光変調素子駆動部１０は、階調補正部９で階調補正された各色に対応した補正映像信号に基づいて光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを駆動する。

光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、それぞれに対応した補正映像信号に応じて、色分解部３からのＲ光、Ｇ光、Ｂ光を変調し、変調された各色光を色合成部１１に射出する。色合成部１１は、光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの各色光を合成して射出する。色合成部１１から射出された合成光は、アイリス８により光量が調整された後、投射レンズ１２によりスクリーン１３に投射される。

図７は、アイリス８による光量制御を説明するための図である。図７に示すように、投射レンズ１２に入射する光量を減少させる場合はアイリス８を閉じ（アイリス量を大きくし）、光量を増加させる場合はアイリス８を開く（アイリス量を小さくする）ように制御される。

上述のようにプロジェクション表示装置１では、映像特徴検出部５の検出結果に基づいて、アイリス８により投射レンズ１２に入射する光量を調節するとともに、入力映像信号の階調を補正している。

図８は、プロジェクション表示装置１におけるアイリス動作による映像のコントラスト向上の効果を説明するための図である。図８（ａ）に示すように、暗いシーンでは、アイリスを絞るとともに、階調補正部９において映像信号の入力階調に対して中間階調が持ち上がるような階調補正を行う。一方、明るいシーンでは、図８（ｂ）に示すように、アイリス８を開き、映像信号の階調補正は行わない。

このように、アイリス８を用いることで、アイリス８を用いずに得られるコントラスト（ネイティブコントラスト）に対して、より大きなコントラスト（ダイナミックコントラスト）を実現でき、映像のコントラスト感を向上することができる。

しかしながら、プロジェクション表示装置１のようにアイリス８により投射レンズ１２に入射する光量を制限する場合、光源２からは必要以上の光量の光が射出されていることになり、消費電力の無駄が生じていた。また、アイリス８はメカ的な機構により動作するため、故障しやすく、動作速度も限られていた。

ところで、近年、光源としてＬＥＤや半導体レーザ等の半導体光源が注目されている。これらの光源では、色域を広くすることができ、よりリアリティのある映像を表現することが可能であると期待されている。また、アイリス機構のようなメカ的な機構を用いずに光量の調節ができるため、故障しにくく、高速に光量の調節動作が可能である。

図９は、光源としてＬＥＤを用いた従来のプロジェクション表示装置の一例を示す概略構成図である。なお、図９において、図６と同一もしくは同等の構成要素には同一もしくは同等の符号を付している。

図９に示すプロジェクション表示装置１Ａは、図６に示したプロジェクション表示装置１に対し、光源２、色分解部３、アイリス駆動部７、およびアイリス８を省略し、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を射出するＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂと、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ＢをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するＬＥＤ駆動部１５とを備える構成である。

制御部６は、ＬＥＤ駆動部１５によるＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの駆動パルスのデューティ比を制御することにより、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの発光輝度を制御する。

図１０は、駆動パルスのデューティ比によるＬＥＤの輝度制御を説明するための図である。図１０に示すように、駆動パルスのデューティ比を小さくすると、ＬＥＤの発光輝度が低下し、デューティ比を大きくすると、ＬＥＤの発光輝度が高くなる。

図１１は、プロジェクション表示装置１ＡにおけるＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの駆動パルスのデューティ比制御による映像のコントラスト向上の効果を説明するための図である。図１１（ａ）に示すように、暗いシーンでは、デューティ比を小さくしてＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの輝度を低下させるとともに、階調補正部９において映像信号の入力階調に対して中間階調が持ち上がるような階調補正を行う。一方、明るいシーンでは、図１１（ｂ）に示すように、デューティ比を大きくしてＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの輝度を上げ、映像信号の階調補正は行わない。

このように、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの駆動パルスのデューティ比を制御することで、図６に示したプロジェクション表示装置１でアイリス８を制御する場合と同様に、映像のコントラスト感を向上することができる。

特開２００８−２０８８７号公報

上述のように、ＬＥＤをＰＷＭ駆動する場合、その駆動パルスのデューティ比を変化させることにより輝度を変化させるが、デューティ比を比較的急激に変化させた場合、ＬＥＤの輝度が想定より大きく変化してしまう現象が発生する。

この現象について説明する。図１２は、駆動パルスのデューティ比の変化と、それに対応したＬＥＤの輝度および温度の変化を示す図、図１３は、駆動パルスのデューティ比を一定にした場合のＬＥＤの温度と輝度との関係を示す図である。

図１２（ａ）に示すようにデューティ比をＤ１からＤ２に上げた場合、ＬＥＤの輝度はＹ１からＹ２に上昇するが、図１２（ｂ）に示すように、デューティ比を変化させた時刻ｔ１の直後は、ＬＥＤの輝度が急激に上昇してＹ２よりも高くなる。特に、時刻ｔ１の直後の数百ｍｓの間に急激に輝度が変化する。

図１３に示すように、ＬＥＤは、その温度が低い方が輝度が高くなるという温度特性を有している。図１２（ａ）のようにデューティ比を上げた場合、図１２（ｃ）に示すように、ＬＥＤの温度はＴ１から徐々に上昇し、時刻ｔ２において熱的な平衡状態になり、温度Ｔ２で安定する。時刻ｔ１，ｔ２間は、ＬＥＤを冷却するために設けられるヒートシンクやヒートパイプの熱容量にもよるが、数十秒程度である。

図１２（ｃ）に示すように、デューティ比を上げた直後は、ＬＥＤが十分に温まっていないため、図１３の温度特性から、ＬＥＤの輝度がＹ２よりも高くなる。時間が経過してＬＥＤが熱的な平衡状態になり温度Ｔ２で安定すると、輝度もＹ２で安定する。

なお、ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比を下げた場合は、デューティ比を上げた場合と逆の現象が起こり、デューティ比の変化直後にＬＥＤの輝度が急激に下降し、その後徐々に上昇して数十秒後に輝度が安定する。

このような現象のため、図９に示したプロジェクション表示装置１Ａのように、光源であるＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの輝度を制御して映像のコントラスト感を向上させる装置では、輝度やホワイトバランスが安定せず、画質の低下を招くことがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、表示する映像の画質を低下させることなく、ＬＥＤ等の半導体光源の輝度を制御することができる映像表示装置およびその光源制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、外部から入力される映像信号に基づいて入射した光を変調し、前記映像信号に応じた前記映像を表示する表示手段と、前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、本装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する駆動パルスの目標デューティ比を決定する制御手段と、前記制御手段で決定した前記半導体光源の前記目標デューティ比を、前記半導体光源の温度と前記環境温度とを用いて所定時間ごとに補正する補正手段とを備えることを特徴とする映像表示装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、外部から入力される映像信号に基づいて入射した光を変調し、前記映像信号に応じた映像を表示する表示手段と、前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、本装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する目標駆動電流値を決定する制御手段と、前記制御手段で決定した前記半導体光源の前記目標駆動電流値を、前記半導体光源の温度と前記環境温度とを用いて所定時間ごとに補正する補正手段とを備えることを特徴とする映像表示装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、映像表示装置に入力される映像信号における階調の分布を検出する階調分布検出ステップと、前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて、前記映像信号に応じた映像を前記映像表示装置の表示手段で表示するために用いる光を発生する半導体光源の駆動パルスのデューティ比を制御して前記半導体光源の発光輝度を制御する発光輝度制御ステップとを含み、前記発光輝度制御ステップは、所定時間ごとに検出する前記半導体光源の温度と前記映像表示装置の周囲の環境温度とを用いて、前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて決定した目標デューティ比を補正することを特徴とする映像表示装置の光源制御方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、映像表示装置に入力される映像信号における階調の分布を検出する階調分布検出ステップと、前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて、前記映像信号に応じた映像を前記映像表示装置の表示手段で表示するために用いる光を発生する半導体光源の駆動電流値を制御して前記半導体光源の発光輝度を制御する発光輝度制御ステップとを含み、前記発光輝度制御ステップは、所定時間ごとに検出する前記半導体光源の温度と前記映像表示装置の周囲の環境温度とを用いて、前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて決定した目標駆動電流値を補正することを特徴とする映像表示装置の光源制御方法が提供される。

本発明の映像表示装置およびその光源制御方法によれば、表示する映像の画質を低下させることなく、ＬＥＤ等の半導体光源の輝度を制御することができる。

本発明の実施の形態に係る映像表示装置を示す概略構成図である。 ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比とＬＥＤΔ温度との関係を示す図である。 デューティ比補正値とＬＥＤΔ温度差との関係を示す図である。 目標デューティ比と補正係数との関係を示す図である。 図１に示す映像表示装置における目標デューティ比の変化に応じた駆動デューティ比やＬＥＤの輝度等の変化を説明するための図である。 従来のプロジェクション表示装置の一例を示す概略構成図である。 図６に示すプロジェクション表示装置におけるアイリスによる光量制御を説明するための図である。 アイリス動作による映像のコントラスト向上の効果を説明するための図である。 光源としてＬＥＤを用いた従来のプロジェクション表示装置の一例を示す概略構成図である。 駆動パルスのデューティ比によるＬＥＤの輝度制御を説明するための図である。 図９に示すプロジェクション表示装置におけるＬＥＤの駆動パルスのデューティ比制御による映像のコントラスト向上の効果を説明するための図である。 駆動パルスのデューティ比の変化と、それに対応したＬＥＤの輝度および温度の変化を示す図である。 駆動パルスのデューティ比を一定にした場合のＬＥＤの温度と輝度との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る映像表示装置を示す概略構成図である。なお、図１において、図９と同一もしくは同等の構成要素には同一もしくは同等の符号を付している。

図１に示すように、本実施の形態に係る映像表示装置１００は、赤色光，緑色光及び青色光をそれぞれ射出するＬＥＤ（半導体光源）１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂと、映像特徴検出部（映像特徴検出手段）５と、制御部（制御手段）６と、ＬＥＤ温度検出部（光源温度検出手段）１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂと、環境温度検出部（環境温度検出手段）１７と、補正部（補正手段）１８と、ＬＥＤ駆動部１５と、階調補正部９と、光変調素子駆動部１０と、光変調素子（表示手段）４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、色合成部１１と、投射レンズ１２とを備える。映像表示装置１００は、プロジェクション表示装置である。

ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂは、映像表示装置１００において外部から入力される映像信号に基づく映像をスクリーン１３に表示するために用いる光を発生する光源であり、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を射出する。ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから射出された光は、光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射する。

映像特徴検出部５は、外部から入力されるＲ，Ｇ，Ｂの各色に対応した映像信号のそれぞれについて、フレームごとに階調の分布を示すヒストグラムデータを生成し、このヒストグラムデータを制御部６に出力する。

制御部６は、映像特徴検出部５が生成したヒストグラムデータに基づいて、映像を表示するために必要な各色の光量値をフレームごとに決定し、決定した光量値に基づいて、ＬＥＤ駆動部１５によるＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの駆動パルスの目標デューティ比を決定し、このＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂごとの目標デューティ比を補正部１８に出力する。

ＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂは、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの温度を検出し、検出結果を補正部１８に出力する。

環境温度検出部１７は、映像表示装置１００の周囲の環境温度を検出し、検出結果を補正部１８に出力する。

補正部１８は、補正制御部１９と、加算部２０とを有する。補正制御部１９は、ＬＥＤ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂそれぞれに、ＬＥＤΔ温度テーブル２１と、補正係数テーブル２２とを保持し、ＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよび環境温度検出部１７の検出値と、ＬＥＤΔ温度テーブル２１と、補正係数テーブル２２とを用いて、制御部６から入力される目標デューティ比を補正するためのデューティ比補正値を、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂごとに算出する。

ＬＥＤΔ温度テーブル２１は、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについて、駆動パルスのデューティ比とＬＥＤΔ温度との関係を保存するテーブルである。ここで、ＬＥＤΔ温度は、ＬＥＤが熱的な平衡状態になり、その温度および輝度が安定したときのＬＥＤの温度と環境温度との差分値である。図２に示すように、デューティ比とＬＥＤΔ温度とは線形の関係があり、ＬＥＤΔ温度テーブル２１は、予め実験的に測定した各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについての図２のグラフに示すデューティ比とＬＥＤΔ温度との関係を保存している。

本実施の形態で用いるデューティ比補正値は、駆動パルスのデューティ比である駆動デューティ比をある値から補正後の目標デューティ比に変化させたときの変化直後のＬＥＤの輝度が、目標デューティ比により駆動されるＬＥＤが熱的な平衡状態になったときの輝度に等しくなるような値として、目標デューティ比ごとに予め実験的に測定された値である。

上記のように測定されるデューティ比補正値は、図３に示すように、ＬＥＤΔ温度差と線形の関係を有する。なお、図３では目標デューティ比として４つの値（２５％，５０％，７５％，１００％）のみを示し、他の値については省略している。ここで、ＬＥＤΔ温度差は、現在のＬＥＤの温度と環境温度との差分値から、上記ＬＥＤΔ温度を減算した値である。

このため、図３に示したような各目標デューティ比に対応する各直線の傾きが分かれば、ＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよび環境温度検出部１７で検出される現在のＬＥＤの温度および環境温度と、ＬＥＤΔ温度テーブル２１とから目標デューティ比に応じたＬＥＤΔ温度差を求め、このＬＥＤΔ温度差に図３における目標デューティ比に応じた直線の傾きを乗算することで、目標デューティ比に応じたデューティ比補正値を算出することができる。

そこで、本実施の形態では、予め各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについて実験的に測定した図３における目標デューティ比ごとの直線の傾きを、補正係数として補正係数テーブル２２に保存している。補正係数テーブル２２に保存される目標デューティ比と補正係数との関係の一例を図４に示す。

補正制御部１９は、制御部６から各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに対応した目標デューティ比が入力されると、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの目標デューティ比を補正するためのデューティ比補正値ｄｒ，ｄｇ，ｄｂを以下の（数式１）により算出する。

ｄｒ＝｛（Ｔｒ−Ｔａ）−ΔＴｒ｝×Ｋｒ
ｄｇ＝｛（Ｔｇ−Ｔａ）−ΔＴｇ｝×Ｋｇ …（数式１）
ｄｂ＝｛（Ｔｂ−Ｔａ）−ΔＴｂ｝×Ｋｂ
ここで、Ｔｒ，Ｔｇ，ＴｂはそれぞれＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂの検出値、Ｔａは環境温度検出部１７の検出値、ΔＴｒ，ΔＴｇ，ΔＴｂはそれぞれＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ＢについてＬＥＤΔ温度テーブル２１から得られる目標デューティ比に応じたＬＥＤΔ温度差、Ｋｒ，Ｋｇ，ＫｂはそれぞれＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについて補正係数テーブル２２から得られる目標デューティ比に応じた補正係数である。

加算部２０は、制御部６から入力される目標デューティ比と、補正制御部１９で算出したデューティ比補正値とを加算して、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについての補正後の目標デューティ比をＬＥＤ駆動部１５に出力する。

ＬＥＤ駆動部１５は、補正部１８から入力される各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについての補正後の目標デューティ比の駆動パルスにより、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを駆動する。

階調補正部９は、制御部６で決定した光量値に基づいて、入力される各色に対応した映像信号の階調を補正する。

光変調素子駆動部１０は、階調補正部９で階調補正された各色に対応した補正映像信号に基づいて光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを駆動する。

光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、光変調素子駆動部１０から供給されるそれぞれに対応した補正映像信号に応じて、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ＢからのＲ光、Ｇ光、Ｂ光を変調し、変調された各色光を色合成部１１に射出する。

色合成部１１は、反射ミラーや合成プリズム等からなり、光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから入射される各色光を合成して射出する。投射レンズ１２は、色合成部１１から射出した光をスクリーン１３上に投射する。

次に、映像表示装置１００の動作について説明する。

Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応した映像信号が外部から入力されると、映像特徴検出部５は、各色に対応した映像信号のそれぞれについて、フレームごとに階調の分布を示すヒストグラムデータを生成し、このヒストグラムデータを制御部６に出力する。

制御部６は、映像特徴検出部５が生成した各色のヒストグラムデータに基づいて、映像を表示するために必要な各色の光量値をフレームごとに決定する。また制御部６は、決定した光量値に基づいて、ＬＥＤ駆動部１５によるＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの駆動パルスの目標デューティ比を決定する。制御部６は、決定した各色の光量値を階調補正部９に出力し、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂごとの目標デューティ比を補正部１８に出力する。

補正制御部１９は、制御部６から各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに対応した目標デューティ比が入力されると、ＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよび環境温度検出部１７の検出値と、ＬＥＤΔ温度テーブル２１と、補正係数テーブル２２とを参照して、前述の（数式１）によりデューティ比補正値ｄｒ，ｄｇ，ｄｂを算出する。デューティ比補正値の算出は、所定時間ごと（例えばフレームごと）に行う。

次いで、加算部２０は、制御部６から入力される目標デューティ比と、補正制御部１９で算出したデューティ比補正値とを加算して、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについての補正後の目標デューティ比を算出し、これをＬＥＤ駆動部１５に出力する。

そして、ＬＥＤ駆動部１５は、補正部１８から入力される各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂについての補正後の目標デューティ比の駆動パルスにより、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを駆動する。

また、階調補正部９は、制御部６から入力される光量値に基づいて、入力される各色に対応した映像信号の階調を補正し、補正した各色に対応した補正映像信号を光変調素子駆動部１０に出力する。光変調素子駆動部１０は、階調補正部９で階調補正された各色に対応した補正映像信号に基づいて光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを駆動する。

光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、光変調素子駆動部１０から供給される補正映像信号に応じて、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ＢからのＲ光、Ｇ光、Ｂ光を変調し、変調された各色光を色合成部１１に射出する。

色合成部１１は、光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから入射される各色光を合成して射出する。そして、投射レンズ１２は、色合成部１１から射出した光をスクリーン１３上に投射する。これにより、スクリーン１３上には、映像が表示される。

図５は、映像表示装置１００における目標デューティ比の変化に応じた駆動デューティ比やＬＥＤの輝度等の変化を説明するための図である。ここでは、ＬＥＤ１４Ｒについて示すものとする。

映像表示装置１００で映像を表示する動作中において、補正制御部１９は、上述したような手順により所定時間ごとにデューティ比補正値を算出する。そして、ＬＥＤ１４Ｒは、加算部２０で目標デューティ比とデューティ比補正値とを加算した補正後の目標デューティ比（駆動デューティ比）により駆動される。

図５（ａ）に示すように目標デューティ比が時刻ｔ１においてＤ１からＤ２に上がった場合のデューティ比補正値の変化を図５（ｂ）に示し、補正後の目標デューティ比である駆動デューティ比の変化を図５（ｃ）に示す。図５（ｂ），（ｃ）に示すように、例えば時刻ｔ１におけるデューティ比補正値をｄ１とすれば、駆動デューティ比は、Ｄ１より大きなＤ２＋ｄ１となる。

駆動デューティ比が上がると、ＬＥＤ１４Ｒの温度が上昇するため、ＬＥＤ温度検出部１６Ｒで検出される現在のＬＥＤ１４Ｒの温度Ｔｒと環境温度検出部１７で検出される現在の環境温度Ｔａとの差分値も大きくなる。したがって、前述の（数式１）より、次に算出されるデューティ比補正値および駆動デューティ比は、時刻ｔ１におけるデューティ比補正値ｄ１および駆動デューティ比Ｄ２＋ｄ１よりも大きくなる。

このように、目標デューティ比の補正による駆動デューティ比の変化、およびそれによるＬＥＤ１４Ｒの温度変化の繰り返しにより、デューティ比補正値および駆動デューティ比は、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、駆動デューティ比がＤ２に達するまで所定時間ごとに段階的に変化する。

この場合のＬＥＤ温度検出部１６Ｒで検出される現在のＬＥＤ１４Ｒの温度Ｔｒと環境温度検出部１７で検出される現在の環境温度Ｔａとの差分値Ｔｒ−Ｔａの変化を図５（ｄ）に示す。図５（ｄ）に示すように、差分値Ｔｒ−Ｔａは、駆動デューティ比の増加とともに上昇する。なお、図５（ｄ）において、ΔＴ１，ΔＴ２は、ＬＥＤΔ温度テーブル２１におけるＬＥＤ１４Ｒについてのデューティ比Ｄ１，Ｄ２にそれぞれ対応したＬＥＤΔ温度である。

また、現在のＬＥＤ１４Ｒの温度Ｔｒと環境温度Ｔａとの差分値Ｔｒ−Ｔａと、ＬＥＤΔ温度テーブル２１の値ΔＴｒ（図示例では、時刻ｔ１まではΔＴ１、時刻ｔ１以降はΔＴ２）との差である温度誤差ΔＴｒ−（Ｔｒ−Ｔａ）＝−｛（Ｔｒ−Ｔａ）−ΔＴｒ｝を図５（ｅ）に示す。デューティ比補正値は、前述の（数式１）から分かるように、この温度誤差に応じて変化する。

前述のように、デューティ比補正値は、デューティ比をある値から補正後の目標デューティ比に変化させたときの変化直後のＬＥＤの輝度が、目標デューティ比により駆動されるＬＥＤが熱的な平衡状態になったときの輝度に等しくなるような値として予め測定された値である。例えば、デューティ比補正値ｄ１で目標デューティ比Ｄ２を補正した駆動デューティ比Ｄ２＋ｄ１は、駆動デューティ比をＤ２＋ｄ１に変化させた直後のＬＥＤ１４Ｒの輝度が、目標デューティ比Ｄ２で駆動したＬＥＤ１４Ｒが熱的な平衡状態になったときの輝度Ｙ２と等しくなるような値である。時刻ｔ１より後に算出されるデューティ比補正値で補正した駆動デューティ比についても同様であるため、図５（ｃ）に示す駆動デューティ比で駆動したＬＥＤ１４Ｒの輝度は、図５（ｆ）に示すように、時刻ｔ１においてＹ１からＹ２に変化し、それ以降もＹ２を維持する。

なお、目標デューティ比が下がる場合でも、上記（数式１）で算出したデューティ比補正値を用いて目標デューティ比を補正することにより、目標デューティ比の変化直後から適切な輝度を得ることができる。

このように本実施の形態では、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに対応する目標デューティ比を、ＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよび環境温度検出部１７の検出値と、ＬＥＤΔ温度テーブル２１と、補正係数テーブル２２とを用いて算出するデューティ比補正値により補正し、補正後の目標デューティ比によりＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを駆動することで、目標デューティ比の変化直後に所望の輝度が得られる。このため、表示する映像の画質を低下させることなく、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの輝度を制御することができる。

なお、本実施の形態では、各色ごとに必要な光量値を求め、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂごとに目標デューティ比を決定してこれを補正したが、この限りではない。例えば、映像特徴検出部５において入力映像信号の輝度信号成分に基づいてヒストグラムデータを生成し、これに基づいて制御部６において必要な光量値および目標デューティ比を各色共通で決定し、この目標デューティ比をＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよび環境温度検出部１７の検出値と、ＬＥＤΔ温度テーブル２１と補正係数テーブル２２とを用いて補正するようにしてもよい。この場合、補正制御部１９は、各色共通のＬＥＤΔ温度テーブル２１および補正係数テーブル２２を保持する。

また、本実施の形態では、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４ＢをＰＷＭ駆動し、駆動パルスのデューティ比を変化させることによりＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの輝度を変化させる場合について説明したが、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの駆動電流値を変化させることにより輝度を変化させるようにしてもよい。

この場合、目標デューティ比にかえて目標駆動電流値を決定し、ＬＥＤ温度検出部１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂおよび環境温度検出部１７の検出値と、駆動電流値とＬＥＤΔ温度との関係を保持するＬＥＤΔ温度テーブル２１と、駆動電流値と補正係数との関係を保持する補正係数テーブル２２とを用いて駆動電流補正値を算出し、この駆動電流補正値を用いて目標駆動電流値を補正し、この補正後の目標駆動電流値によりＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを駆動する。

また、本実施の形態では、光源としてＬＥＤを用いた場合について説明したが、ＬＥＤや半導体レーザ等の半導体光源であればよい。

また、本実施の形態では、光源として赤色光，緑色光及び青色光をそれぞれ射出するＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを用いた場合について説明したが、１個の白色ＬＥＤを用いてもよく、その場合ＬＥＤ温度検出部を１個にすることができ、プロジェクション表示装置を小型化することができる。この際、映像特徴検出部５では、外部から入力した映像信号から輝度信号のレベルのヒストグラムデータを検出すればよく、回路構成を簡略化できる。

１，１Ａ プロジェクション表示装置
２ 光源
３ 色分解部
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ 光変調素子
５ 映像特徴検出部
６ 制御部
７ アイリス駆動部
８ アイリス
９ 階調補正部
１０ 光変調素子駆動部
１１ 色合成部
１２ 投射レンズ
１３ スクリーン
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ ＬＥＤ
１５ ＬＥＤ駆動部
１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ ＬＥＤ温度検出部
１７ 環境温度検出部
１８ 補正部
１９ 補正制御部
２０ 加算部
２１ ＬＥＤΔ温度テーブル
２２ 補正係数テーブル
１００ 映像表示装置

Claims (8)

1. 外部から入力される映像信号に基づいて入射した光を変調し、前記映像信号に応じた映像を表示する表示手段と、
   前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、
   前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、
   前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、
   本装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、
   前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する駆動パルスの目標デューティ比を決定する制御手段と、
   前記制御手段で決定した前記半導体光源の前記目標デューティ比を、前記半導体光源の温度と前記環境温度とを用いて所定時間ごとに補正する補正手段と
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
2. 前記補正手段は、所定時間ごとに、前記半導体光源の温度と前記環境温度との差である第１の温度差を算出し、前記目標デューティ比の駆動パルスで駆動した場合に前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と環境温度との差である第２の温度差と前記第１の温度差との差分値に前記目標デューティ比に応じた所定の係数を乗じた値であるデューティ比補正値を算出し、前記デューティ比補正値を用いて前記目標デューティ比を補正することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 外部から入力される映像信号に基づいて入射した光を変調し、前記映像信号に応じた映像を表示する表示手段と、
   前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、
   前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、
   前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、
   本装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、
   前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する目標駆動電流値を決定する制御手段と、
   前記制御手段で決定した前記半導体光源の前記目標駆動電流値を、前記半導体光源の温度と前記環境温度とを用いて所定時間ごとに補正する補正手段と
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
4. 前記補正手段は、所定時間ごとに、前記半導体光源の温度と前記環境温度との差である第１の温度差を算出し、前記目標駆動電流値で駆動した場合に前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と環境温度との差である第２の温度差と前記第１の温度差との差分値に前記目標駆動電流値に応じた所定の係数を乗じた値である駆動電流補正値を算出し、前記駆動電流補正値を用いて前記目標駆動電流値を補正することを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
5. 映像表示装置に入力される映像信号における階調の分布を検出する階調分布検出ステップと、
   前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて、前記映像信号に応じた映像を前記映像表示装置の表示手段で表示するために用いる光を発生する半導体光源の駆動パルスのデューティ比を制御して前記半導体光源の発光輝度を制御する発光輝度制御ステップとを含み、
   前記発光輝度制御ステップは、所定時間ごとに検出する前記半導体光源の温度と前記映像表示装置の周囲の環境温度とを用いて、前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて決定した目標デューティ比を補正することを特徴とする映像表示装置の光源制御方法。
6. 前記発光輝度制御ステップは、所定時間ごとに、前記半導体光源の温度と前記環境温度との差である第１の温度差を算出し、前記目標デューティ比の駆動パルスで駆動した場合に前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と環境温度との差である第２の温度差と前記第１の温度差との差分値に前記目標デューティ比に応じた所定の係数を乗じた値であるデューティ比補正値を算出し、前記デューティ比補正値を用いて前記目標デューティ比を補正することを特徴とする請求項５に記載の映像表示装置の光源制御方法。
7. 映像表示装置に入力される映像信号における階調の分布を検出する階調分布検出ステップと、
   前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて、前記映像信号に応じた映像を前記映像表示装置の表示手段で表示するために用いる光を発生する半導体光源の駆動電流値を制御して前記半導体光源の発光輝度を制御する発光輝度制御ステップとを含み、
   前記発光輝度制御ステップは、所定時間ごとに検出する前記半導体光源の温度と前記映像表示装置の周囲の環境温度とを用いて、前記階調分布検出ステップの検出結果に基づいて決定した目標駆動電流値を補正することを特徴とする映像表示装置の光源制御方法。
8. 前記発光輝度制御ステップは、所定時間ごとに、前記半導体光源の温度と前記環境温度との差である第１の温度差を算出し、前記目標駆動電流値で駆動した場合に前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と環境温度との差である第２の温度差と前記第１の温度差との差分値に前記目標駆動電流値に応じた所定の係数を乗じた値である駆動電流補正値を算出し、前記駆動電流補正値を用いて前記目標駆動電流値を補正することを特徴とする請求項７に記載の映像表示装置の光源制御方法。

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