JP2012237972A - 温度推定装置、その制御方法、及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一又は複数の光源をそれぞれ有する複数の光源ブロックに区画され、各光源ブロックの光源の発光を独立して調節可能なバックライトの温度推定装置であって、光源ブロック毎に光源の輝度を取得する取得手段と、前記バックライトを有する画像表示装置の筐体内部又は筐体外部の温度の少なくともいずれかの温度を測定する温度センサと、前記温度センサによる測定値と、前記取得手段により取得される前記各光源ブロックの光源の輝度値とに基づいて、光源ブロック毎に光源の温度を推定する推定手段と、を有する。
【選択図】図1
Description
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明の実施例1に係る液晶表示装置1の構成を示す図である。
図2は、入力部10が受け取る画像信号の1のフレームの画像データ、光源ブロック設定部20で作成される光源ブロック制御データ、画像処理部30で作成される補正画像データの概念図である。LCDモジュール40における表示画像の輝度は、補正画像データの階調値とバックライト60の光源ブロック毎の輝度によって決まる。なお、画像処理部30は、光源ブロック間の境界における輝度段差を低減するために、対象となる境界付近の画素の座標(位置)に応じて、その画素に対応する光源ブロックに隣接する光源ブロックの輝度レベルに基づく重み付け処理も行う。ここでは説明を省略する。
図2において、画像データ11は、太陽の画像12、青空の画像13、及び地面の画像14を含む。この画像データを元に、補正画像データ31と光源ブロック制御データ21が作成される処理について説明をする。
図2の例では、画像データ11の各部のうち、太陽の画像12の部分の最大階調値は255、空の画像13の部分の最大階調値は184、地面の画像14の部分の最大階調値は104とする。
輝度=(画像データの階調値/255)2.2 ・・・(式1)
ックライト60の各光源ブロックの輝度レベルを上記4レベルのうちから選択する。ここでは、バックライト60の各光源ブロックの輝度は、4レベルの輝度のいずれかに調節可能であるものとする。光源ブロック設定部20は、上記で求めた画像データ11の各部分の表示に必要な輝度に応じて、各光源ブロックの輝度レベルを決定する。具体的には、光源ブロック設定部20は、画像データ11の各部分に対応する光源ブロックの輝度レベルとして、その部分の表示に必要な輝度以上の最小の輝度レベルを選択する。
光源ブロックの輝度レベルと、入力される画像データにおける必要な輝度(式1で算出する輝度)とから、補正画像データにおける階調値を算出する式を表すと次の式2のようになる。
補正画像データの階調値=(式1の輝度×(1/輝度レベル))(1/2.2)×255
・・・(式2)
図4は、温度推定部70の処理の一例を表す概念図である。
前述の光源ブロック制御データ21を数値で示したものが図4の光源ブロック制御データ211である。本実施例では、温度推定部70は、今回のフレーム画像の表示に伴う各光源ブロックのLED温度の変化を、光源ブロック制御データ211に基づいて推定する。
個の光源ブロックの影響を考慮して光源ブロック毎のLED温度変化の度合を推定する。但し、本実施例では、隣接する8個の光源ブロックのうち斜め上方向で隣接する2個の光源ブロックからの影響は無視できるものとする。そのため、図4に示すように、隣接影響係数212において、斜め上方向で隣接する2個の光源ブロックに対応する係数の値は0になっている。LED温度係数213は、バックライト60のLEDの温度が現フレームの画像表示でどのように変化するかを表す。なお、バックライト60の光の拡散度合が低い構造の場合は、隣接する光源ブロック間の影響が小さいので、隣接影響係数212は用いなくてもよい。
ここで、
Aij:光源ブロック制御データ211において、縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックの輝度レベル。本実施例では、100%、75%、50%、25%のいずれかの値をとる。
Kmn:ある光源ブロックのLED温度変化に対する、その光源ブロックから縦方向にm個、横方向にn個離れた光源ブロックのLEDの輝度による影響の度合を表す隣接影響係数(m=−1,0,1)(n=−1,0,1)。本実施例では、図4に示すように、K−1,−1=0,K0,−1=0.3,K1,−1=0.1,K−1,0=0.05,K0,0=0.8,K1,0=0.4,K−1,1=0,K0,1=0.3,K1,1=0.1とするが、これらの値は一例である。また、2以上離れた光源ブロックによる影響を考慮する隣接影響係数を用いても良い。
Cij=0.5×Dij+0.05×Bij
但し、Dijは現在LED温度オフセット214において、縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックの値である。
ここで、温度推定部70は、上記算出した新LED温度オフセット215を構造係数2
16を用いて補正する。構造係数216は液晶表示装置1の構成や構造による影響を予め測定して求めた補正係数であり、補正テーブル81に保存してある。構造係数216は、百分率で表されており、温度推定部70は、新LED温度オフセット215に構造係数216を乗算して構造LED温度オフセット217を求める。図4において、新LED温度オフセット215を構造係数216を用いて補正したものを構造LED温度オフセット217として示す。なお、本実施例の構造係数216は、液晶表示装置内部の排熱が左下から右上に流れる場合を想定したものであるが、ファンの配置等により係数の値が均一になる場合は、構造係数216のテーブルを用いなくてもよい。
Eij=(Cij×Fij)/100
但し、Fijは構造係数216において、縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックの値である。
LED温度推定値218において、縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックの値Gijは、次の式で求める。
Gij=Eij+G0
但し、G0は温度センサ100による測定値である。図4の例では、G0=23℃である。本実施例のように、筐体外部に温度センサを設ける場合は、筐体内部と筐体外部との温度差があるので、温度センサによる測定値G0=23℃に、構造LED温度オフセット217の値Eijを加算する。一方、筐体内部の特定個所に温度センサを設ける場合は、温度センサにより検出される温度に対するオフセット量を次のように求める。すなわち、温度センサが設けられた位置に対応する光源ブロックの構造LED温度オフセット217の値を「E」とし、構造LED温度オフセット217の各光源ブロックの値からこの値Eを減算した値を、温度センサによる測定値に対するオフセット量とする。この場合、縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックのLED温度推定値Gijは、次の式で求められる。
Gij=(Eij−E)+G0
例えば、温度センサが設けられた位置に対応する光源ブロックが、左上角から下方向に3つ目、右方向に4つ目の光源ブロック(i=3,j=4)であったとすると、E=E34=8となる。温度センサによる測定値G0=31℃であったとすると、縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックのLED温度推定値Gijは、図4に示した値と同じになる。
以上、液晶表示装置1の通常時のLED温度推定について述べた。
液晶表示装置1の電源投入時には、温度推定部70は、CPU90によりタイマ110から現在の時刻を取得し、メモリ80に保存された前回電源を落としたときの時刻と比較する。温度推定部70は、電源投入時刻とメモリ80に保存された時刻との時間差に応じた係数を、メモリに保存された現在LED温度オフセット214に乗じ、これを用いて電源投入時の光源ブロック毎のLED温度を推定する。
電源を落としてからの経過時間が短い場合は、前回電源を落としたときのLED温度の影響が大きいと考える。なお、この時間差と係数との関係や係数の値は、液晶表示装置の構成や構造により異なる。
(実施例1の変更例)
実施例1では、温度推定部70がフレーム毎に温度推定の処理を行う例を示したが、静止画像表示時や温度変化が小さい場合等は、温度推定処理を毎フレーム行うのは効率が良くない。このため、光源ブロック制御データ211に変化がなく、かつ温度センサ100の値に変化がない場合には、温度推定の処理を停止する機構を追加する。これにより、演算処理の負荷が低減できる。
以下、実施例1と異なる部分について説明する。静止画像を表示している場合等、光源ブロック制御データ211に変化がない場合の動作について、図4を用いて説明する。
光源ブロック制御データ211が変化せず、かつ温度センサ100の値が変化しない場合、構造LED温度オフセット217は、光源ブロック制御データ211に対応した値に次第に収束していく(例えば、約20フレーム分の温度推定処理を行うと収束する)。このため、温度推定部70は、温度センサ100の値が変化せず、かつ光源ブロック制御データ211のフレーム間変化が所定回数連続してゼロの場合は、温度推定処理を停止する。そして、光源ブロック制御データ211のフレーム間変化が検出された場合、温度推定部70は、温度推定処理を再開する。
また、温度推定処理を停止している間に、温度センサ100の値が変化した場合は、構造LED温度オフセット217の値と、温度センサ100により検出された温度とから、LED温度推定値218の算出を行うだけで、推定温度が求められる。
以下、実施例2について図5を用いて具体的に説明する。実施例2で使用している図5中の符号が、実施例1で使用している図1中の符号と同じ場合、機能および動作は同じである。実施例2で特に記載がない機能部は、実施例1と同じ機能および動作を有している。
バックライト駆動部51は、CPU91からの制御情報と、光源ブロック設定部201からの光源ブロック制御データに基づいて、バックライト61の各光源ブロックの各色のLEDを指定の輝度で発光させる。
以下の処理は、入力されたフレーム画像毎に実施される。
階調値とバックライト61の光源ブロック毎の輝度により決まる。
光源ブロック設定部201は、バックライト61の各光源ブロックに対応する領域毎に、画像データ11の赤色、緑色、青色の各色の最大階調値を求める。
空の画像13の部分の表示に必要な赤色の輝度は0.007%であるから、光源ブロック設定部201は、空の画像13の部分に対応する位置の赤色の光源ブロック2013の輝度レベルは25%とする。
地面の画像14の部分の表示に必要な赤色の輝度は14%であるから、光源ブロック設定部201は、地面の画像14の部分に対応する位置の赤色の光源ブロック2014の輝度レベルは25%とする。
以上により、光源ブロック制御データ(赤)2011が作成される。
設定部201は、太陽の画像12の部分に対応する位置の緑色の光源ブロック2016の輝度レベルは100%とする。
空の画像13の部分の表示に必要な緑色の輝度は0.007%であるから、光源ブロック設定部201は、空の画像13の部分に対応する位置の緑色の光源ブロック2017の輝度レベルは25%とする。
地面の画像14の部分の表示に必要な緑色の輝度は0.049%であるから、光源ブロック設定部201は、地面の画像14の部分に対応する位置の緑色の光源ブロック2018の輝度レベルは25%とする。
以上により、光源ブロック制御データ(緑)2015が作成される。
空の画像13の部分の表示に必要な青色の輝度は48%であるから、光源ブロック設定部201は、空の画像13の部分に対応する位置の青色の光源ブロック2021の輝度レベルは50%とする。
地面の画像14の部分の表示に必要な青色の輝度は0.02%であるから、光源ブロック設定部201は、地面の画像14の部分に対応する位置の青色の光源ブロック2022の輝度レベルは25%とする。
以上により、光源ブロック制御データ(青)2019が作成される。
補正画像データ(緑)3015において、太陽の画像3016の階調値は255、周りの空の階調値は27となり、空の画像3017の階調値は50となり、地面の画像3018の階調値は122となる。
補正画像データ(青)3019において、太陽の画像3020の階調値は255、周りの空の階調値は184となり、空の画像3021の階調値は252となり、地面の画像3022の階調値は83となる。
図7において、前述の光源ブロック制御データ(赤)2011を数値で示したものが光源ブロック制御データ(赤)20111である。また、光源ブロック制御データ(緑)2015を数値で示したものが光源ブロック制御データ(緑)20151である。また、光源ブロック制御データ(青)2019を数値で示したものが光源ブロック制御データ(青)20191である。
Wij=0.25×Rij+0.5×Gij+0.25×Bij
但し、
Rij:光源ブロック制御データ(赤)20111において縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックの値
Gij:光源ブロック制御データ(緑)20151において縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックの値
Bij:光源ブロック制御データ(青)20191において縦方向i番目、横方向j番目に位置する光源ブロックの値
本実施例の液晶表示装置1によれば、光源ブロック毎に温度センサを設ける必要なく、光源ブロック単位のLEDの温度を推定し、光源ブロック毎のLED温度のばらつきを推定することができる。推定した光源ブロック毎のLED温度に応じて、LEDの温度変化による表示の色ずれの補正を実施することにより、ローカルディミング制御を行う液晶表示装置における色バランスや輝度のムラを好適に抑制することが可能となる。
なお、LCDモジュール40で表示される画像データの階調値と輝度の関係は、LCDモジュール40により変化する。
上記実施例では、各光源ブロックに対応する領域内の画像データの最大階調値から、図3の100%の線Aを用いてその光源ブロックに必要な輝度を求めたが、別の基準線を設けてそれに基づいて必要な輝度を求めてもよい。
実施例1では、光源ブロック制御データ211の値を光源ブロックの光源の輝度値として用いて温度推定を行う場合を例示した。本実施例3では、光源ブロック制御データ211を用いずに、バックライト62に内蔵された光センサからの検出値を光源ブロックの光源の輝度値として用いる例を示す。
できる。
Gij=(Eij−E)+G0
例えば温度センサ100による測定値G0=31.8℃とすると、求められるLED温度推定値318は図9に示す値になる。
Claims (9)
- 一又は複数の光源をそれぞれ有する複数の光源ブロックに区画され、各光源ブロックの光源の発光を独立して調節可能なバックライトの温度推定装置であって、
前記光源ブロック毎に光源の輝度を取得する取得手段と、
前記バックライトを有する画像表示装置の筐体内部又は筐体外部の温度の少なくともいずれかの温度を測定する温度センサと、
前記温度センサによる測定値と、前記取得手段により取得される前記各光源ブロックの光源の輝度値とに基づいて、光源ブロック毎に光源の温度を推定する推定手段と、を有することを特徴とする、温度推定装置。 - ある光源ブロックの光源の温度に対して周囲の光源ブロックの光源の輝度が及ぼす影響の度合を示す隣接影響係数を予め記憶する記憶手段を有し、
前記推定手段は、各光源ブロックの光源の温度を、その光源ブロックの光源の輝度値と、その光源ブロックの周囲の光源ブロックの光源の輝度値と、前記隣接影響係数と、に基づき推定する請求項1に記載の温度推定装置。 - 前記記憶手段は、前記推定手段により推定された光源ブロック毎の光源の温度を記憶し、
前記推定手段は、現フレームの画像データに応じて、現フレームの画像データの表示による光源ブロック毎の光源の温度変化を推定し、推定した温度変化と、前記記憶手段に記憶されている前フレームの画像データに応じて推定した各光源ブロックの光源の温度と、に基づき、現フレームの画像データを表示した場合の各光源ブロックの光源の温度を推定する請求項2に記載の温度推定装置。 - 前記記憶手段は、各光源ブロックの光源の温度に対して前記バックライトの構造が及ぼす影響の度合を示す構造係数を予め記憶し、
前記推定手段は、前記構造係数にも基づいて各光源ブロックの光源の温度を推定する請求項2又は3に記載の温度推定装置。 - 入力される画像データに応じて光源ブロック毎に光源の輝度を設定する設定手段を更に有し、
前記取得手段は、前記光源ブロック毎の光源の輝度として前記設定手段による設定値を取得する請求項1〜4のいずれか1項に記載の温度推定装置。 - 前記複数の光源ブロックの各々の輝度を測定する複数の光センサを更に有し、
前記取得手段は、前記光源ブロック毎の光源の輝度として前記光センサによる測定値を取得する請求項1〜4のいずれか1項に記載の温度推定装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の温度推定装置と、
液晶パネルと、
一又は複数の光源をそれぞれ有する複数の光源ブロックに区画され、各光源ブロックの光源の発光を独立して調節可能な、前記液晶パネルを照射するバックライトと、
入力される画像データに応じて光源ブロック毎に光源の輝度を設定する設定手段と、
前記光源ブロックの光源の温度と、前記設定手段により設定される前記光源ブロックの光源の輝度の設定値を補正するための補正量と、の対応関係を記憶する補正量記憶手段と、
前記温度推定装置により推定される各光源ブロックの光源の温度と、前記対応関係と、に基づき、前記設定手段により設定される各光源ブロックの光源の輝度の設定値を補正する補正手段と、
を有する画像表示装置。 - 前記補正量記憶手段は、前記光源ブロックの光源の温度と、入力される画像データを補正するための補正量と、の対応関係を記憶し、
前記補正手段は、前記温度推定装置により推定される各光源ブロックの光源の温度と、前記対応関係と、に基づき、前記液晶パネルにおける各光源ブロックに対応する領域に表示される画像データを補正する請求項7に記載の画像表示装置。 - 一又は複数の光源をそれぞれ有する複数の光源ブロックに区画され、各光源ブロックの光源の発光を独立して調節可能なバックライトの温度推定装置の制御方法であって、
前記光源ブロック毎に光源の輝度を取得する取得ステップと、
前記バックライトを有する画像表示装置の筐体内部又は筐体外部の温度の少なくともいずれかの温度を測定する温度センサから測定値を取得するステップと、
前記温度センサによる測定値と、前記取得ステップにより取得される前記各光源ブロックの光源の輝度値とに基づいて、光源ブロック毎に光源の温度を推定する推定ステップと、を有する、温度推定装置の制御方法。
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