JP2012247540A

JP2012247540A - 映像表示装置

Info

Publication number: JP2012247540A
Application number: JP2011117883A
Authority: JP
Inventors: Shoji Otsuka; 尚司大塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】複数のモジュールを備えた映像表示装置において、個々のモジュールに搭載する電源容量を小さくし電力変換効率が高い領域で使えるようにしつつ、表示品質に影響を与えないようにした。
【解決手段】各モジュール１００、２００、・・・に内蔵された個別電源４と、モジュール外に設置され、全モジュールに電力を供給する集合電源５とにより映像表示部８を含むモジュールに電力供給を行なうもので、各モジュールが受信する映像データから平均階調計算部１５で平均階調を求め、この平均階調に基づいて映像コントローラ１でモジュールが必要とする電力量を計算し、この電力量に基づいて映像コントローラ１が映像表示部８の輝度設定を行なうようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、映像表示装置に係り、映像表示部を含む多数のモジュールを格子状に配列して組み合わせることで、任意の大きさの映像表示部を構成する平面型の映像表示装置、特にその電力使用効率を向上させた映像表示装置に関するものである。

従来、多数のモジュールを配列して組み合わせることで任意の大きさの映像表示面を構成する映像表示装置は、多数の同一構成のモジュールを用いている。ここでモジュールは、外形を構成する筐体に内蔵された各個別の電源装置及び制御部や、筐体表面に取り付けられた映像表示部等で構成されている。

前記電源装置は、従来の構成では、表示部が必要とする最大量の電力を供給できることが求められる。例えば真っ白い雲の映像を表示する場合、最大階調に近い階調で表示部が映像を表示するため、ほぼ最大量の電力を供給しなければならない。表示面の大きな領域で高階調の映像表示を行うと眩しさを感じるため、表示する映像の平均階調レベルに応じて、表示面の輝度を低く制御することで眩しさを緩和する必要がある。また、消費電力を低く抑えつつ、表示品質に大きな影響を与える表示面の輝度は確保したい要求がある。この問題を解決するため、以下に示す特許文献１などが提案されている。

特開２００７−２９８７７８号公報

従来は表示画像全体からの平均階調レベルに応じて、表示画面全体の輝度を制御することで全体の電力消費を抑制していた。例えば、表示装置としてＬＥＤを多数配列した配列型映像表示装置を用いた場合では、表示輝度と消費電力に相関関係があるため、映像の平均階調に応じて輝度を制御し、平均階調が高い場合は輝度を下げ、低い場合は輝度を上げることで、画面内の狭い領域での最大ピーク輝度は維持しつつ、表示装置全体の電力量を低く抑えることができる。

ところで、通常のＴＶ放送や映画など一般的な映像においては、映像全体を平均すると、最大階調の２５％程度の階調しかないことが知られている。また、ある一画面を取り出した場合においても、階調の分布は一様ではないことが多く、暗い領域と明るい領域が混在していることが多い。映像の平均階調が低いことは、全体に暗い映像か、明るい映像の領域が全体からすると狭い割合であることを示している。

しかし、表示画面を複数のモジュールで構成する大型映像表示装置の場合では、映像全体の中では狭い割合の明るい領域であっても、個々のモジュールにおいては表示する映像が全て明るい領域であり、１００%に近い階調であることもあり得るため、モジュールが
備える電源の容量は、モジュールが最大輝度で最大階調を表示し続けることが出来るだけの大きな電力容量である必要があり、重く大きな電源が必要となっていた。また、暗い領域を表示しているモジュールでは、消費電力は少なく、電源の効率が比較的悪い部分で使用している状態であった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、個々のモジュー
ルに搭載する電源容量を小さくし電力変換効率が高い領域で使えるようにしつつ、表示品質に影響を与えないようピーク最大輝度は維持することを目的とする。また、モジュールに搭載する電源容量が小さくてよいので、モジュールを軽量にすることができる。

この発明に係る映像表示装置は、映像表示部を含む複数のモジュールと、該モジュールを外部から制御する映像コントローラと、前記モジュール外に設けられ、全モジュールに電力を供給する集合電源を備えた映像表示装置であって、前記各モジュールは、前記映像表示部に電力を供給する個別電源、表示映像データを受信する映像受信部、該映像受信部から得られた表示映像データを次の更新まで記憶する映像メモリ、次の更新にて表示する前記映像メモリの映像データから平均階調を算出する平均階調計算部、前記映像コントローラからの輝度設定信号を受信する輝度受信部、前記映像メモリからの表示映像データと前記輝度設定信号とに応じて前記映像表示部の点灯を行なう点灯制御部、該点灯表示部の出力により前記映像表示部を駆動する駆動回路、前記集合電源からの電力と前記個別電源からの電力を複合させて前記映像表示部の必要電力を供給する電力供給部を備え、前記映像コントローラは、前記平均階調に基づく必要電力量と前記個別電源及び集合電源の供給能力に応じて前記輝度設定信号を出力することを特徴とする。

この発明によれば、モジュールに搭載する電源を軽量小型の小さな電源出力容量のものとすることができ、さらに電力変換効率が高い領域で使える。映像表示部の最大ピーク輝度は保持して映像を表示できるため、モジュールの軽量化と電力使用効率の向上を達成しながら、映像の表示品質を維持することができる。

この発明の実施の形態１に係る映像表示装置を示す図である。この発明の実施の形態２に係る映像表示装置を示す図である。この発明の実施の形態３及び４に係る映像表示装置を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る映像表示装置を示すブロック図である。映像表示装置は、複数のモジュール１００、２００、３００・・・Ｎ００と、これらモジュールを制御する映像コントローラ１と、前記全てのモジュールに電源を供給する集合電源５とを備えている。なお、各モジュールは同一構成なので、以下はその一つ１００についてのみ詳細を示している。

モジュール１００は、モジュール内の各要素に電力を供給する個別電源４と、映像コントローラ１の映像データ３から送られた表示映像を受信する映像受信部１１と、表示映像を次の更新まで表示用、平均階調計算用、及び受信バッファ用として記憶する映像メモリ（映像メモリＡ、Ｂ、Ｃ）１２、１３、及び１４と、該映像メモリの次の更新にて表示する映像データから平均階調を算出し、平均階調から使用電力量を計算する平均階調計算部１５と、前記使用電力量を映像コントローラ１の電力計算部２に返送する送信部１６と、該送信部の信号を受けて、映像コントローラ１からの輝度設定信号を受信する輝度受信部９と、映像メモリ１２、１３、及び１４からの表示映像信号と輝度受信部からの輝度設定信号を演算して映像表示部８の点灯を行う点灯制御部１０と、映像表示を行う映像表示部８と、この映像表示部８を点灯制御するための駆動回路７と、個別電源４からの電力と外部の集合電源５からの電力を複合させて映像表示部８を点灯するための電力を供給する電力供給部６とから構成される。

このように構成された映像表示装置は、ある設定輝度Ｍにて表示を行なうように設定されている。これは夜間や、曇天・晴天などで要求される最大輝度が異なるためである。映像表示装置は、映像メモリ１２、１３、及び１４に記録されている次の映像更新で表示する映像の平均階調を平均階調計算部１５にて計算し、その得られた平均階調データを映像コントローラ１の電力計算部２に送る。電力計算部２は、各モジュール１００、２００、・・・Ｎ００から受信した平均諧調データを用いて、全てのモジュールで使用される合計電力量を計算する。その値が各モジュールに個別に搭載された個別電源４の供給可能電力量と、集合電源５の供給可能電力量との合計を下回るならば、現状の輝度設定Ｍのままで映像表示をするようモジュールの輝度受信部９に信号を送信する。合計電力量が供給可能量を上回るならば、下回るような輝度設定にて表示するようにモジュールの輝度受信部９に信号を送信する。これにより、モジュールは、次映像更新時には、受信された輝度設定を用いて、新たな映像を表示する。さらに次の映像更新で表示する映像に対しても、同様の処理を行う。なお、表示画像の輝度を制御する手段としては、階調制御と輝度制御を独立に行っても、階調制御に対して係数を乗算して行っても、どちらでも構わない。

具体的には、例えば４０台のモジュールを配列して映像表示装置を構成する。各モジュールに搭載される個別電源４は、各モジュールが備える映像表示部８が１００％の輝度で１００％の階調で点灯した場合の最大電力に対して、２５%の供給能力を持つものとし、集合電源５は各モジュールの要求最大電力の１０台分、すなわち１０００％分の供給能力を持つものとする。

輝度１００％での点灯を考えると、全てのモジュールで映像の平均階調が２５％以下ならば、モジュール内部の個別電源４の供給能力を超えないため、点灯制御部１０はそのままの輝度１００％で点灯するように制御する。全てのモジュールで平均階調が３０％であるならば、モジュール内部の個別電源４の供給能力は超えるが、不足分の電力は５％分であり４０モジュール分で、５％*４０=２００％に相当する。これは集合電源５の能力１０００％以下であるため、各モジュールに集合電源５から電力供給を補助することにより、やはり輝度１００％で表示可能である。全てのモジュールで同一の平均階調であるならば、供給能力/モジュール台数として、１０００/４０=２５％分を集合電源５が供給できるため、個別電源４と合わせて平均階調５０％までは輝度１００%で表示可能となる。

階調が、これ以上の平均階調、例えば８０％であるならば、５０％の電力となるように５０/８０=６２％より、輝度６２％として映像コントローラ１から輝度設定を行い表示させる。これにより、電力は５０％以下となり、供給能力に不足は生じない。

しかしながら、通常の映像では、明るい領域と暗い領域が混在することがほとんどであるため、全てのモジュールで同一の平均階調である場合は少ない。ここで、平均階調２５％のモジュールが３０台、平均階調８０％のモジュールが１０台あるとすると、平均階調２５％のモジュールは内部電源４から供給可能であるため、残りの１０台について供給できればよい。階調８０％分の内、階調２５％分は、内部電源４から供給されるため、残りの５５％分を集合電源５が供給できればよいことになる。全モジュールの電力としては５５*１０=５５０％となるため、集合電源５の供給能力(１０００％)以下であり、各モジュールは輝度１００％にて表示可能であり、表示輝度を維持できる。

このように、不足した電力を集合電源５が供給することで、表示輝度を高く維持することができる。モジュール内部の個別電源４は供給量能力に対して高い割合での動作となるため、電力変換効率が高い領域で使用されることになり、省エネルギーとなる効果もある。

電源として一般に使われているスイッチング電源は、定格１００％負荷に対して３０〜
４０％負荷以下の領域では、効率が最高効率比で１５％〜２０％低下する。最高変換効率は最大負荷付近で通常８０％程度である。２５％負荷では変換効率は６０％〜６８％に低下する。例えば、最高効率が８０％である電源を使用しているとする。映像表示部８が最大電力の２０％で点灯する場合、２５％まで供給可能な電源では負荷率８０％のため、最高効率の９５％程度つまり約７６％となる。それに対して１００％供給可能な電源では負荷率２０％のため、最大効率の８５％程度つまり約６８％に低下する。映像表示部８が最大電力の２０％で１００Ｗを消費するとした場合、１００Ｗを出力するための投入電力で比較すると、２５％供給可能な電源が８０％で動作した場合では１３２Ｗ、１００％供給可能な電源が２０％で動作した場合では１４７Ｗが必要となる。１３２Ｗ/１４７Ｗ=約９０％であり、約１０％の電力削減となる。

なお、この例ではメモリ１２、１３、及び１４に記録されたデータに対して、使用する電力量を算出しているが、メモリに書き込みながら使用する電力量を算出しても、実際に表示する映像内容と算出された電力量との時間関係が合っている限り問題はない。

表示面の最大輝度は、映像の鮮明さや輝き感などを表現するために必要な特性であり、低下させる事は出来ないが、表示面の割合的に大きな面積かつ高輝度で表示させる必要は無く、狭い領域で高輝度が確保できれば十分である。その理由は、鮮明さや輝き感などは周囲との相対的な輝度差が重要であって、表示面において大きな面積が高輝度で表示された場合には、瞳孔の開口が狭くなり網膜に到達する光量を絞ってしまうため、感覚的な輝度としては高く感じられない。そのため、大面積高輝度の場合は、輝度を低下させて表示させても、鮮明さや輝き感などの表示品質に与える影響は少ない。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る映像表示装置を機能的に示すためのブロック図である。実施の形態１と異なる点は、実施の形態１では、全てのモジュール１００、２００、３００、・・・Ｎ００に対して１個の集合電源５を設けているが、実施の形態２では、例えば複数のモジュールを３つのモジュール毎に一つのグループに分け、各グループに対して１個の集合電源を設けていることである。各モジュールの構成及び各モジュールを制御する１個の映像コントローラは実施の形態１も２も同じである。

実施の形態の構成では、一つの集合電源へ接続されるモジュール台数が少なくなり、集合電源とモジュールとの距離が短くなるため、電源ケーブルの接続の手間や取り回しの難しさが減る利点がある。また集合電源も小型化できるため、設置や解体時の運搬の利便性が向上する利点がある。モジュール型映像表示装置が使用される展示会やコンサートなどの会場においては、クレーンなど重機での運搬が難しい場合もあるため、人力で運搬できる重量およびサイズにて装置を構成する要求がある。このような場合では、人力で運搬できる程度に軽くなるように分割することで、集合電源全体の合計重量が増えたとしても、個々の集合電源が軽量化するという利点がある。

以下図２について説明する。実施の形態２では、モジュール１００、２００、及び３００の３個のモジュールをモジュールグループ（１）Ｍ１として、１個の集合電源５１を設ける。同様に、モジュール４００、５００、及び６００の３個のモジュールをモジュールグループ（２）Ｍ２として、１個の集合電源５２を設ける。さらに、モジュールＮ００、Ｎ１０１、及びＮ１０３の３個のモジュールをモジュールグループ（Ｍ）ＭＭとして、１個の集合電源５Ｍを設ける。これらの集合電源５１、５２、・・・５Ｍは１個の映像コントローラ１により制御される。

各モジュールから受信した平均諧調データを用いて、映像コントローラ１は、モジュールグループ毎に接続された集合電源５１、５２、・・・５Ｍで使用される合計電力量を計
算する。その値がモジュール個別に搭載された個別電源４の供給可能電力量と、接続された集合電源５１、５２、及び５Ｍから供給可能電力量の合計が、全てのグループにおいて下回るならば、現状の輝度設定そのままで表示するようモジュールの輝度受信部９に送信する。あるグループの合計電力量が供給可能量を上回るならば、全てのグループにおいて下回るような輝度設定にて表示するように、輝度設定を変更してモジュールの輝度受信部９に送信する。モジュールは、次映像更新時には、受信された輝度設定を用いて、新たな映像を表示する。さらに次の映像更新で表示する映像に対しても、同様の処理を行う。各モジュールの構成及び動作は実施の形態１と同じなので、説明は省略する。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る映像表示装置のブロック図である。図中の各要素の内、図１と同じ要素には同じ符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、図１における平均階調計算部１５を平均階調計算・電力計算部１５ａに変更し、各モジュールで必要とする電力量をモジュール毎で算出し、映像コントローラに送るようにしたことである。従って、図３における映像コントローラ１の電力計算部２ａは、各モジュールから伝送された必要電力量を、全モジュールまたはモジュールグループ単位で加算するだけでよい。実施の形態１及び２では、全てのモジュールサイズが同じである場合には電力計算部２での演算は容易であるが、モジュールサイズが異なる場合には、各モジュールサイズを記憶する必要がある。

図３のように構成された表示装置は、ある設定輝度で表示するように設定されている。映像コントローラ１は、次の映像更新で表示する映像データの平均階調を各モジュール単位で演算部で計算する。同時にその平均階調データから各モジュールにて現時点での輝度設定にて使用する電力量を同じく平均階調計算・電力計算部１５ａで算出し、映像コントローラ１の電力計算部２に送る。電力計算部２は送られてきた必要電力量を加算し、その値が、モジュール個別に搭載された個別電源４の供給可能電力量と、接続された集合電源５から供給可能電力量の合計を、全てのモジュールまたはモジュールグループにおいて下回るならば、現状の輝度設定そのままで表示するようモジュールの輝度受信部９に送信する。全てのモジュールまたはあるグループの合計電力量が供給可能量を上回るならば、全てのモジュールまたは全てのグループにおいて下回るような輝度設定にて表示するように、映像コントロール部１で輝度設定を変更してモジュールの輝度受信部９に送信する。モジュールは、次映像更新時には、送信された輝度設定を用いて、新たな映像を表示する。さらに次の映像更新で表示する映像に対しても、同様の処理を行う。集合電源の配置、および接続に関しては、実施の形態１または２と同様の利点を持つ。

実施の形態３では、映像コントローラ１内に複数の電力計算部２を備える必要があるため、映像コントローラ１の回路規模が増大するが、各モジュールからの使用電力情報を返送する送信ラインが不要となる利点がある。

また、実施の形態３では、必要な電力量の算出をモジュール側で行うため、例えば、各モジュールのサイズが異なって、各モジュールで最大電力容量や搭載する電源の最大容量が異なっても、映像コントローラはそれを考慮することなく、必要な電力量のみに着目して制御を行えばよいため、モジュールの内部構成や、モジュール間の構成の均一性が無い状態でも、問題なく電力量制御が可能となる利点がある。

実施の形態４．
実施の形態４の構成は実施の形態３と同じである。図３のように構成された表示装置８は、ある設定輝度Ｘで表示するように設定されている。次に伝送する映像の平均階調をモジュール毎の平均諧調計算・電力計算部１５ａで算出し、現時点での輝度設定Ｘにてモジュールが使用する電力量を算出する。映像コントローラ１は、その算出された値から、モジュール搭載の個別電源４から必要電力量が供給可能であるか計算する。全てのモジュールで供給可能であれば、映像コントローラ１は、輝度設定Ｘにて表示するよう輝度設定信号をモジュールに送信する。

供給が不足するモジュールがある場合は、供給電力に余裕があるモジュールの余裕電力を全て加算し、不足するモジュールの不足分の総量と比較し、不足しない値まで輝度設定を下げた輝度設定信号を送信する。各モジュールは次映像更新時には、伝送された映像を受信した輝度設定信号での値による輝度で表示する。また、電源部が外部からの供給及び外部への供給の両方に対応する必要が有り、複雑な構成となるが、集合電源を持たないため、平均的には、電源の負荷率がより高い領域で使用できることになるため、電力の使用効率が向上する。なお、実施の形態４では、集合電源は基本的には不要であるが複数のモジュールまたは全てのモジュールに対して電源を供給する集合電源を備えた構成も可能である。

１映像コントローラ、２、２ａ電力計算部、
３映像データ、４個別電源、
５集合電源、６電力供給部、
７駆動回路、８映像表示部、
９輝度受信部、１０点灯制御部、
１１映像データ受信部、１２〜１４映像メモリ、
１５平均階調計算部、１５ａ平均階調計算・電力計算部、
１６送信部、５１〜５Ｍ集合電源、
１００〜Ｎ０２モジュール、Ｍ１〜ＭＭモジュールグループ。

Claims

映像表示部を含む複数のモジュールと、該モジュールを外部から制御する映像コントローラと、前記モジュール外に設けられ、全モジュールに電力を供給する集合電源とを備えた映像表示装置であって、前記各モジュールは、前記映像表示部に電力を供給する個別電源、表示映像データを受信する映像受信部、該映像受信部から得られた表示映像データを次の更新まで記憶する映像メモリ、次の更新にて表示する前記映像メモリの映像データから平均階調を算出して前記映像コントローラに供給するする平均階調計算部、前記映像コントローラからの輝度設定信号を受信する輝度受信部、前記映像メモリからの表示映像データと前記輝度設定信号とに応じて前記映像表示部の点灯を行なう点灯制御部、該点灯表示部の出力により前記映像表示部を駆動する駆動回路、前記集合電源からの電力と前記個別電源からの電力を複合させて前記映像表示部の必要電力を供給する電力供給部を備え、前記映像コントローラは、前記平均諧調から前記各モジュールが必要とする電力量を算出し、該必要電力量と前記個別電源及び集合電源の供給能力に応じて前記輝度設定信号を出力するものであることを特徴とする映像表示装置。
映像表示部を含む複数のモジュールと、該モジュールを外部から制御する映像コントローラと、前記モジュール外に設けられ、全モジュールに電力を供給する集合電源とを備えた映像表示装置であって、前記各モジュールは、前記映像表示部に電力を供給する個別電源、表示映像データを受信する受信部、該受信部から得られた表示映像データを次の更新まで記憶する映像メモリ、次の更新にて表示する前記映像データから平均階調を算出し、この平均階調から使用電力量を計算し、さらに搭載された前記個別電源の容量と比較して余裕または不足電力量を算出し、これを前記映像コントローラに供給する平均階調・電力計算部、前記映像コントローラからの輝度制御信号を受信する輝度受信部、前記映像メモリからの表示映像データと前記輝度設定信号から表示部の点灯制御を行う点灯制御部、該点灯表示部の出力により前記映像表示部を駆動する駆動回路、前記個別電源の電力と前記集合電源の電力を複合させて前記映像表示部が必要とする電力を供給する電力供給部を備え、前記映像コントローラは、受信した余裕または不足電力量と、前記個別電源及び集合電源の供給能力による表示可能な最大輝度を算出してその輝度にて表示するように前記輝度設定信号を出力するものであることを特徴とする映像表示装置。
前記複数のモジュールは、複数のモジュールで構成されたモジュールグループに分けられ、各モジュールグループ毎に電力を供給する集合電源を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の映像表示装置。
映像表示部を含む複数のモジュールと、該モジュールを外部から制御する映像コントローラとを備えた映像表示装置であって、前記各モジュールは、前記映像表示部に電力を供給する個別電源、表示映像データを受信する受信部、該受信部から得られた表示映像データを次の更新まで記憶する映像メモリ、次の更新にて表示する前記映像データから平均階調を算出し、この平均階調から使用電力量を計算し、さらに搭載された前記個別電源の容量と比較して余裕または不足電力量を算出し、これを前記映像コントローラに供給する平均階調・電力計算部、前記映像コントローラからの輝度制御信号を受信する輝度受信部、前記映像メモリからの表示映像データと前記輝度設定信号から表示部の点灯制御を行う点灯制御部、及び該点灯表示部の出力により前記映像表示部を駆動する駆動回路を備え、前記映像コントローラは、受信した余裕電力量から、電力量に余裕のあるモジュールから電力量が不足するモジュールに電力を回すと共に、電源の供給能力による表示可能な最大輝度を算出してその輝度にて表示するように前記輝度設定信号を出力するものであることを特徴とする映像表示装置。