JP2023082790A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示画像の輝度を下げることが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】 本発明は、少なくとも１つの光源１０Ｒと、光源１０Ｒへ供給される電流を調整することが可能な光源駆動部１１と、光源駆動部１１を制御する光源制御部１４と、光源１０Ｒから出射された光を画像信号に応じて変調させる少なくとも１つのパネル１２と、パネル１２を１フレームに対し、Ｎ倍速（Ｎは２以上の整数）で駆動することが可能なパネル駆動部１３と、光源制御部１４とパネル駆動部１３との駆動を同期させる画像処理部１５と、を備え、パネル１２がＮ倍速で駆動されている場合、光源制御部１４によって１フレーム中のＭ／Ｎの期間（ＭはＮ未満で且つ１以上の整数）は、光源１０Ｒを消灯することを特徴とするプロジェクタ１。【選択図】 図２

Description

本発明は、画像表示装置に関するものである。

プロジェクタの光源としてＬＤ（レーザダイオード）が多く用いられている。ＬＤは従来のランプ光源に対して輝度の変更幅が広く、広範囲の輝度調整が可能となっている。しかしながら、ＬＤでは、光源の輝度の下限値（電流下限値）が存在し、これによりプロジェクタの輝度はＬＤの光源の電流下限値までしか下げることができない。

特許文献１には、通常運用時に映像信号の表示分解能をｎビットとし、省電力運用時に映像信号の表示分解能をｎ－ｍビットに制限し、ｎ－ｍビットに制限された映像信号の表示分解能に応じて光源用ＬＥＤの点灯時間を減少させる制御方法が開示されている。

特開２０１４－０８５４６３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された制御方法では、輝度を低下させるために表示分解能を落としているので、画質の低下が懸念される。また、黒の挿入回数が増えてしまうのでカラーブレイクにより画質の低下が懸念される。

そこで、本発明の目的は、表示画像の輝度を下げることが可能な画像表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの光源と、前記光源へ供給される電流を調整することが可能な光源駆動部と、前記光源駆動部を制御する光源制御部と、前記光源から出射された光を画像信号に応じて変調させる少なくとも１つの光変調素子と、前記光変調素子を１フレームに対し、Ｎ倍速（Ｎは２以上の整数）で駆動することが可能なパネル駆動部と、前記光源制御部と前記パネル駆動部との駆動を同期させる同期部と、を備え、前記光変調素子が前記Ｎ倍速で駆動されている場合、前記光源制御部によって前記１フレーム中のＭ／Ｎの期間（ＭはＮ未満で且つ１以上の整数）は、前記光源を消灯することを特徴とする。

本発明によれば、表示画像の輝度を下げることが可能な画像表示装置を提供することができる。

プロジェクタ１の構成図である。 （Ａ）～（Ｄ）４倍速でパネル１２及び各光源を制御する際のタイミングチャートである。 ＬＤのばらつき特性の一例を示す特性図である。 プロジェクタ１の動作フロー図である。 設定輝度レベルに対する輝度レベル及び供給電流の関係を示す関係図である。

（実施例１）
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１（画像表示装置）の構成図を示している。プロジェクタ１は、光源部１０、光源駆動部１１、パネル１２（光変調素子）、パネル駆動部１３、光源制御部１４、画像処理部１５（同期部）、記憶部１６、操作部１７、画像入力部１８で構成されている。

光源部１０は、少なくとも１つの光源を有して構成されている。一方、複数の種類の光を出力する場合、光源部１０は、赤色光（Ｒ）を出射するＲ－ＬＤを有する光源１０Ｒ、緑色光（Ｇ）を出射するＧ－ＬＤを有する光源１０Ｇ、青色光（Ｂ）を出射するＢ－ＬＤを有する光源１０Ｂの複数で構成されている。このように、光源部１０は、互いに波長が異なる複数の光を出力する光源を用いてもよい。光源駆動部１１は、光源１０Ｒを駆動する駆動部１１Ｒ、光源１０Ｇを駆動する駆動部１１Ｇ、光源１０Ｂを駆動する駆動部１１Ｂで構成され、各駆動部は、各光源へ供給される電流を調整することが可能である。

パネル１２は、光源部１０から出射された光を画像信号に応じて変調し、投射画像の形成を行う。本実施例では、パネル１２の枚数は少なくとも１つである。パネル駆動部１３は画像処理部１５に応じてパネル１２の駆動を行う。本実施例のパネル駆動部１３は、パネル１２を例えば１フレームに対し、４倍速で駆動することが可能である。この４倍速の駆動とは、図２（Ａ）に示すように、画像信号の１フレーム中に、信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を４倍速で駆動し、４回の信号によりパネル１２を駆動することである。

画像処理部１５は、パネル駆動部１３と光源制御部１４を有し、記憶部１６、操作部１７、画像入力部１８の情報から入力画像信号に応じたパネル駆動部１３の駆動及び光源部１０の各光源の制御を行う。また、画像処理部１５は、光源制御部１４とパネル駆動部１３の駆動が同期するように制御する。光源制御部１４は、画像処理部１５の指令に応じて光源駆動部１１を制御する。

記憶部１６は、プロジェクタ１に関する情報を保持しており、特に光源部１０の各光源の発光可能電流の下限値及び、各光源の特性のばらつきに応じた発光可能電流の下限値に対するマージンを含んだマージン値（値）を有している。操作部１７は、ユーザからの操作でプロジェクタ１の電源のＯＮ／ＯＦＦや各設定を行う。画像入力部１８は外部から画像信号の入力を行う。

次に、図２（Ａ）を用いてプロジェクタ１の通常時の４倍速による制御について説明する。図２（Ａ）は、通常時の４倍速でパネル１２及び各光源を制御する際のタイミングチャートである。本実施例では、パネル１２の枚数が１枚であり、１フレームの期間でＲ、Ｇ、Ｂの表示が時分割で行われる。また、パネル１２で表示している色に対応して各色に対応する各光源の点灯が行われる。すなわち、画像処理部１５は、Ｒの表示の期間は１０Ｒの点灯を行い、Ｇの表示の期間は１０Ｇの点灯を行い、Ｂの表示の期間は１０Ｂの点灯を行うようにパネル駆動部１３と光源制御部１４の制御を行う。一般には、１フレームの期間でＲ、Ｇ、Ｂを時分割で駆動を行うとカラーブレイクが目立つという現象が発生してしまうので、１フレームでのＲ、Ｇ、Ｂの切り替えを早くする倍速駆動という方式がとられる。本実施例では、４倍速駆動を行うので、以降４倍速での倍速駆動の説明を行う。４倍速の駆動は、画像信号の１フレーム分の信号を４倍速で駆動し、１フレームで４回の信号によりパネル１２を駆動させる。また、パネル１２での各色の表示に合わせて対応した色の光源を点灯させる。

次に、図２（Ｂ）～（Ｄ）を用いてプロジェクタ１の輝度の下限値を広げる制御方法について説明する。図２（Ｂ）～（Ｄ）は、通常時の４倍速でパネル１２及び各光源を制御する際に、輝度の下限値を更に下げる制御を示すタイミングチャートである。例えば、パネル１２は１フレームの期間で４回の信号を表示しているが、図２（Ｃ）に示すようにこのうち２回分の表示の期間、光源を消灯させることで、通常時の４倍速駆動に対して輝度を１／２に下げることが可能になる。

同様に、図２（Ｂ）に示すように１フレームの期間で１回分の表示の期間、光源を消灯させることで、通常時の４倍速駆動に対して輝度を３／４に下げることが可能になる。また、図２（Ｄ）に示すように１フレームの期間で３回分の表示の期間、光源を消灯させることで、通常時の４倍速駆動に対して輝度を１／４に下げることが可能になる。

すなわち、パネル１２をＮ倍速（Ｎは２以上の整数）で駆動している場合、光源制御部１４によって１フレーム中のＭ／Ｎの期間（Ｍは１フレームの期間で光源を消灯させる回数であり、Ｎ未満で且つ１以上の整数）は、光源を消灯することが可能である。このように制御することによって、プロジェクタ１の輝度の下限値を通常に対して（Ｎ－Ｍ）／Ｎ倍まで下げることが可能になる。（以下、この制御を低輝度制御と呼ぶ。）また、少なくとも１つの光源への電流が所定値になった時に光源を消灯するように低輝度制御を行うことも可能である。この所定値を光源部１０の各光源の発光可能電流の下限値としてもよい。また、この所定値を各光源の特性のばらつきに応じた発光可能電流の下限値に対するマージンを含んだマージン値（値）としてもよい。

図３は、各光源の特性のばらつきとして、ＬＤのばらつき特性の一例を示す特性図である。横軸は、各温度での電流の下限値（Ｉｍｉｎ＊）、縦軸は光出力であって、各光源（Ａ、Ｂ、Ｃ）の各ケース温度（Ｔｃ）における、順方向電流Ｉｆと光出力の関係図が示されている。ケース温度Ｔｃが異なると光源が発光し始める順方向電流Ｉｆが変わる特性となることが分かり、各ＬＤの発光のばらつきが示されている。

また、例えば低輝度制御状態になった時に現在のパネル１２の駆動速度を切り替える場合、ハードウェアによっては切り替えに時間がかかる可能性がある。この課題については、低輝度ではない通常投射時からパネル１２の倍速駆動数（Ｎ）を低輝度制御時の状態に変更し、常に低輝度制御時と同じ倍速駆動数にすることで切り替え時間をなくすことが可能である。

しかしながら、このような切り替え制御を行うと通常投射時のパネル１２の倍速駆動数が上がってしまうため画質が変化することがある。プロジェクタ１は、例えば明るさ優先のプレゼンテーションモード、平均的な画質のスタンダードモード、明るい動画優先のダイナミックモード等、複数の表示モードを有している。ユーザはこの中から所望のモードを選択するため、プロジェクタ１は、各モードに求められる画像を表示させる必要がある。しかしながら、パネル１２の倍速駆動数を増加させると各色の画像の切り替え回数が増えるため明るさが落ちると共に、輝度レベルが落ちてしまうデメリットがある。よって、表示モードによっては想定されている制御方法と異なる制御をすることは困難である。これに対応するために、特定の表示モード（以下、低輝度対応モード）を設けて、低輝度対応モードの時のみ低輝度ではない通常投射時からパネル駆動部１３はパネル１２の倍速駆動数を所定数（低輝度制御時の状態）に設定する制御を行えばよい。低輝度対応モードの時は、光源制御部１４によって、１フレーム中のＭ／Ｎの期間、光源を消灯することが可能である。そして、低輝度対応モード時は、通常投射時の画面の輝度レベルが低いが低輝度制御状態にスムーズに移行できるので、このモードが必要なユーザに対応することが可能となり、またその他表示モードへの影響をなくすことが可能となる。

このような実施例１における低輝度制御を行うことにより、画質の低下を抑えながら表示画像の輝度を下げることが可能な画像表示装置を提供することができる。

（実施例２）
次に図１、４、５を参照して、本発明の実施例２による、低輝度制御時の輝度調整方法について説明する。なお、実施例１で説明したものと同一の構成要素、同一符号に関してはその説明を省略する。

図１は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ１の構成を示している。本実施例では、記憶部１６は更に通常時の設定輝度レベルに対する光源部１０への供給電流パラメータと、低輝度制御時の設定輝度レベルに対する光源部１０への供給電流パラメータを有する。

図４、図５を参照して、実施例２におけるプロジェクタ１の動作を説明する。図４は、実施例２のプロジェクタ１の動作フロー図を示す。図５は、実施例２における設定輝度レベルに対する輝度レベル及び光源への供給電流の関係を示す関係図である。

図４の動作フロー図では、ステップ１０１にて操作部１７によってユーザが投射画面の輝度レベルを変更したか否かを確認し、輝度レベルが変更された場合（Ｙ）、ステップ１０２へ移行する。なお、輝度レベルが変更されていない場合（Ｎ）は、ステップ１０１へ戻る。

ステップ１０２では、変更された輝度レベル（設定輝度レベル）が２０％以下であるか否かを確認し、設定輝度レベルが２０％を超える場合（Ｎ）はステップ１０３へ、設定輝度レベルが２０％以下の場合（Ｙ）はステップ１０４へ移行する。本実施例では、輝度レベルが２０％の場合、光源部１０の各色のうちいずれか１つの色の光源が発光可能電流の下限値に達する状態であると定義する。

ステップ１０３では、記憶部１６より現在の設定輝度レベルに対する通常時の光源部１０への供給電流パラメータを取得し、光源制御部１４を介して光源駆動部１１の供給電流調整を行い終了する。

ステップ１０４では、光源制御部１４は実施例１に記載のような低輝度制御を行う。なお、パネル１２がＮ倍速で駆動されていない場合は任意の倍速でパネル１２を駆動させてから低輝度制御を行い、ステップ１０５へ移行する。

ステップ１０５では、記憶部１６より現在の設定輝度レベルに対する低輝度制御時の光源部１０への供給電流パラメータを取得し、光源制御部１４を介して光源駆動部１１の供給電流調整を行う。この時、図５に示すように設定輝度レベルが２０％以下になったら、低輝度制御において、点灯している光源の光源部１０への供給電流を一旦上げることで低輝度制御によって落ちすぎた輝度分をカバーする。すなわち、光源制御部１４によって１フレーム中のＭ／Ｎの期間は、光源を消灯し、１フレーム中の（Ｎ－Ｍ）／Ｎの期間は、光源駆動部１１によって点灯している光源の電流を調整することによって表示画面の輝度調整が可能である。

本実施例では、複数の種類の光を出力するように光源部１０は複数の光源で構成されている。そして、光源駆動部１１によって複数の光源へ供給される各電流を調整した場合に、低輝度制御へ切り替えのトリガーとなる電流の所定値を光源部１０の各光源のうちいずれか１つの光源の電流が発光可能電流の下限値とすることができる。又は当該所定値を各光源の特性のばらつきに応じた発光可能電流の下限値に対するマージンを含んだマージン値とすることができる。また、任意の電流値や設定輝度レベルで低輝度制御に切り替えることも可能である。

このように実施例２における低輝度制御を行うことにより、より細かい画質の制御をすることが可能となり、画質の低下を抑えながら表示画像の輝度を下げることが可能な画像表示装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい各実施例について説明したが、本発明はこれらの各実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ プロジェクタ（画像表示装置）
１０Ｒ 光源
１０Ｇ 光源
１０Ｂ 光源
１１ 光源駆動部
１２ パネル（光変調素子）
１３ パネル駆動部
１４ 光源制御部
１５ 画像処理部（同期部）

Claims (8)

1. 少なくとも１つの光源と、
   前記光源へ供給される電流を調整することが可能な光源駆動部と、
   前記光源駆動部を制御する光源制御部と、
   前記光源から出射された光を画像信号に応じて変調させる少なくとも１つの光変調素子と、
   前記光変調素子を１フレームに対し、Ｎ倍速（Ｎは２以上の整数）で駆動することが可能なパネル駆動部と、
   前記光源制御部と前記パネル駆動部との駆動を同期させる同期部と、を備え、
   前記光変調素子が前記Ｎ倍速で駆動されている場合、前記光源制御部によって前記１フレーム中のＭ／Ｎの期間（ＭはＮ未満で且つ１以上の整数）は、前記光源を消灯することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記光源への前記電流が所定値になった時に、前記光源を消灯することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記所定値は、前記光源の発光可能電流の下限値であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記所定値は、前記光源の特性のばらつきに応じた前記光源の発光可能電流の下限値に対するマージンを含んだ値であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
5. 互いに波長が異なる複数の光を出力するように前記光源は複数で構成され、
   前記光源駆動部によって複数の前記光源へ供給される各電流を調整した場合に、前記所定値は、複数の前記光源のうちいずれか１つの前記光源の電流が前記光源の発光可能電流の下限値又は前記光源の特性のばらつきに応じた発光可能電流の下限値に対するマージンを含んだ値であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
6. 前記光源制御部によって前記１フレーム中の前記Ｍ／Ｎの期間、前記光源を消灯し、前記１フレーム中の（Ｎ－Ｍ）／Ｎの期間、前記光源駆動部によって点灯している光源の前記電流の調整を行うことによって表示画面の輝度調整が可能であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 複数の表示モードを有し、
   特定の表示モードの時に、前記光源制御部によって、前記１フレーム中の前記Ｍ／Ｎの期間、前記光源を消灯することが可能であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 複数の表示モードを有し、
   特定の表示モードになった時に、前記パネル駆動部は前記光変調素子の倍速駆動数を所定数に設定することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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