JP5076787B2

JP5076787B2 - 画像表示装置及び画像表示方法

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Publication number: JP5076787B2
Application number: JP2007256503A
Authority: JP
Inventors: 富雄池上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009086333A

Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示方法に関する。

例えば、下記特許文献１には、映像信号を解析して、表示デバイスが映像を表示するタイミングと光源の発光量を変更するタイミングとを同期制御することにより、光源の明暗の切替え等に起因する画質劣化を抑制して表示品質の向上を図ることの可能な表示装置が開示されている。また、下記特許文献２には、ＲＧＢの各色毎に発光量を調整可能なバックライトを備え、このバックライトの発光量を検出する光センサの出力信号と、液晶表示部に表示すべく入力された画像信号と、外部環境の光量を検出する外光センサの出力信号とに基づいて、液晶表示部に供給する各色毎の表示データの変更と、バックライトの各色毎の発光量とを同時に制御することにより、ダイナミックレンジと色再現範囲を広げ、動画ボヤケを抑止して表示品質の向上を図ることの可能な液晶表示装置が開示されている。
特開２００４−２８７４２０号公報特開２００５−２５８４０４号公報

上記のように、従来から液晶等の光変調デバイスの制御と連動して光源の発光量を制御することで表示品質を向上する技術が知られている。光源の発光量を正確に制御するためには、温度依存性や経年劣化に起因する光源特性の変化を実際の画像表示中に測定し、その測定結果に応じて光変調デバイスと光源とを連動制御することが望ましいが、上記従来技術はそのような画像表示中に光源特性を測定する手法を開示するものではない。

一方、光源特性を測定するためには、光源の制御量を変化させた場合の発光量の変化を測定する必要があり、画像表示中に光源特性測定を実施すると、急激に表示画像の輝度が変化してしまい、視聴者に違和感を与えてしまうという問題が生じる。特に、液晶表示装置などのホールド型表示装置（次の画像信号が与えられるまで現在の表示状態が維持されるもの）では、このような光源特性測定を画像表示中に行う他なく、上記の問題が顕著に現れることになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、画像表示中において視聴者に違和感を与えることなく、光源特性を測定することが可能な画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるひとつの画像表示装置は、白色光源と、前記白色光源から供給される白色光を変調して画像を表示する光変調手段と、前記画像の元となる映像信号を入力とし、前記映像信号に基づいて、前記白色光源の発光量を制御するための光量制御値と、前記光変調手段の光変調度を制御して画像を表示させるための画像表示値とを生成する表示制御手段と、前記光量制御値に応じた光源駆動信号を前記白色光源に供給する光源駆動手段と、前記画像表示値に応じた光変調駆動信号を前記光変調手段に供給する光変調駆動手段と、前記白色光源の発光量或いは前記白色光源の発光量と相関関係にある光量相関値を測定する光量測定手段と、を備え、前記表示制御手段は、画像表示中に、所定の測定タイミングで、前記光量制御値を段階的に所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の段階的な変化による表示画像の段階的な輝度変化を補償するように前記画像表示値を段階的に変化させ、前記光量制御値を段階的に変化させた時に前記光量測定手段から得られる前記白色光源の発光量或いは光量相関値の測定結果に基づいて前記白色光源の特性を把握することを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明にかかるひとつの画像表示方法は、画像の元となる映像信号に基づいて、白色光源の発光量を制御するための光量制御値と、光変調手段の光変調度を制御して画像を表示させるための画像表示値とを生成する第１の工程と、前記光量制御値に応じた光源駆動信号を前記白色光源に供給して前記白色光源を発光させる第２の工程と、前記画像表示値に応じた光変調駆動信号を前記光変調手段に供給することにより、前記白色光源から供給される白色光を変調して画像を表示する第３の工程と、前記白色光源の発光量或いは前記白色光源の発光量と相関関係にある光量相関値を測定する第４の工程と、を有し、前記第１の工程では、画像表示中に、所定の測定タイミングで、前記光量制御値を段階的に所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の段階的な変化による表示画像の段階的な輝度変化を補償するように前記画像表示値を段階的に変化させ、前記光量制御値を段階的に変化させた時に前記第４の工程から得られる前記白色光源の発光量或いは光量相関値の測定結果に基づいて前記白色光源の特性を把握することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る画像表示装置は、光源と、前記光源から供給される光を変調して画像を表示する光変調手段と、前記画像の元となる映像信号を入力とし、前記映像信号に基づいて、前記光源の発光量を制御するための光量制御値と、前記光変調手段の光変調度を制御して画像を表示させるための画像表示値とを生成する表示制御手段と、前記光量制御値に応じた光源駆動信号を前記光源に供給する光源駆動手段と、前記画像表示値に応じた光変調駆動信号を前記光変調手段に供給する光変調駆動手段と、前記光源の発光量を測定する光量測定手段と、を備え、前記表示制御手段は、画像表示中に、所定の測定タイミングで、前記光量制御値を所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の変化による表示画像の輝度変化を補償するように前記画像表示値を変化させる、ことを特徴とする。
このように本発明に係る画像表示装置によれば、画像表示中に所定の測定タイミングで、前記光量制御値を所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の変化（つまり光源の発光量の変化）による表示画像の輝度変化を補償するように前記画像表示値を変化させる（つまり光変調手段の光変調度を変化させる）ため、表示画像の輝度を本来必要な輝度に維持することができ、その結果、画像表示中において視聴者に違和感を与えることなく、光源特性を測定することが可能である。

また、本発明に係る画像表示装置において、前記表示制御手段は、予め用意された、前記光量制御値の変化量と前記画像表示値の変化量との対応関係を表すテーブルを基に、前記測定タイミングにおける光量制御値の変化量に応じた画像表示値の変化量を取得することが好ましい。
このようなテーブルを使用することにより、測定タイミングにおける光量制御値の変化量に応じた画像表示値の変化量を高速に取得することができるため、光源の発光量の変化タイミングから光変調手段の光変調度の変化タイミングまでの間の時間差を短くすることができ、より視聴者に違和感を与えることを抑制することができる。

また、本発明に係る画像表示装置において、前記表示制御手段は、前記光量制御値を段階的に変化させると共に、当該光量制御値の段階的な変化に応じて前記画像表示値を段階的に変化させることが好ましい。
このように段階的に光量制御値を変化させることにより、光量制御値の変化量と、光源の発光量との対応関係（つまり光源特性）を段階的に測定することができるため、正確に光源特性を測定することができる。

また、本発明に係る画像表示装置において、前記光源の発光量と相関関係にある光量相関値として前記光源の駆動電流を測定し、当該測定結果を前記表示制御手段に出力する光量相関値測定手段をさらに備え、前記表示制御手段は、前記光量制御値として、前記光源の目標発光量を示す光量指令値を生成して当該光量指令値に応じた電圧信号を前記光源駆動手段に出力し、前記光源駆動手段は、電源ラインと前記光源との間に設けられ、前記電源ラインから前記光源に供給する駆動電流を調整するための電流調整手段と、前記光源の発光量に応じた電流信号を出力する光検出手段と、前記光検出手段から出力される電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段と、前記光量指令値に応じた電圧信号と、前記電流／電圧変換手段から出力される電圧信号とを比較して、前記目標発光量と前記光源の発光量とが一致するように前記電流調整手段を制御する比較制御手段と、を備えることが好ましい。
このように、光検出手段にて検出した光源の発光量と目標発光量とが一致するように、光源に供給する駆動電流を調整するというフィードバック制御を採用することにより、光源駆動手段を安価且つ簡単な回路構成で実現することができるため、専用のドライバが不要となり、装置コストの低減を図ることができる。

また、本発明に係る画像表示装置において、前記表示制御手段は、前記光量制御値として、前記光源に供給する駆動電圧を示す駆動電圧指令値を生成して当該駆動電圧指令値を前記光源駆動手段に出力し、前記光源駆動手段は、前記駆動電圧指令値に応じた駆動電圧を生成して当該駆動電圧を前記光源に供給し、前記光量測定手段は、前記光源の発光量に応じた電流信号を出力する光検出手段と、前記光検出手段から出力される電流信号を電圧信号に変換し、当該電圧信号を前記光源の発光量の測定結果として前記表示制御手段に出力する電流／電圧変換手段と、を備えることが好ましい。
このように、駆動電圧指令値に応じた駆動電圧を光源に供給する光源駆動手段（例えばドライバ）を用いる場合は、上記のようなフィードバック制御を必要としないので、光検出手段及び電流／電圧変換手段を光量測定手段として利用することができる。つまり、光源の発光量そのものを測定するので、駆動電流などの光源駆動信号を測定するための測定回路が不要となる。

また、本発明に係る画像表示方法は、画像の元となる映像信号に基づいて、光源の発光量を制御するための光量制御値と、光変調手段の光変調度を制御して画像を表示させるための画像表示値とを生成する第１の工程と、前記光量制御値に応じた光源駆動信号を前記光源に供給して前記光源を発光させる第２の工程と、前記画像表示値に応じた光変調駆動信号を前記光変調手段に供給することにより、前記光源から供給される光を変調して画像を表示する第３の工程と、前記光源の発光量を測定する第４の工程とを有し、前記第１の工程では、画像表示中に、所定の測定タイミングで、前記光量制御値を所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の変化による表示画像の輝度変化を補償するように前記画像表示値を変化させる、ことを特徴とする。
このように本発明に係る画像表示方法によれば、画像表示中に所定の測定タイミングで、前記光量制御値を所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の変化（つまり光源の発光量の変化）による表示画像の輝度変化を補償するように前記画像表示値を変化させる（つまり光変調手段の光変調度を変化させる）ため、表示画像の輝度を本来必要な輝度に維持することができ、その結果、画像表示中において視聴者に違和感を与えることなく、光源特性を測定することが可能である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態における画像表示装置として、レーザダイオードを光源とし、レーザダイオードから供給されるレーザ光を変調して画像を表示する液晶パネルを光変調手段とする液晶表示装置を例示して説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態における画像表示装置１の構成ブロック図である。この図１に示すように、第１実施形態における画像表示装置１は、表示コントローラ２、レーザ駆動回路３、電流計４、レーザダイオード５、画像調整回路６、液晶ドライバ７及び液晶パネル８から構成されている。

表示コントローラ（表示制御手段）２は、例えばノート型パソコン等の外部の画像供給装置（図示せず）から供給される映像信号を入力とし、映像信号に含まれる輝度情報を基に、レーザダイオード５の目標発光量を示す光量指令値（発光量を制御するための光量制御値）Ｖｐと、液晶パネル８の光変調度（つまり透過率）を制御して画像を表示させるための画像表示値Ｄｐとを生成する。なお、この画像表示値Ｄｐは、表示すべき画像の各画素に対応する階調値に相当するものである。表示コントローラ２は、上記のように生成した光量指令値Ｖｐに応じた電圧信号をレーザ駆動回路３（詳細には差動アンプ３ｄ）に出力すると共に、画像表示値Ｄｐを画像調整回路６に出力する。

さらに、表示コントローラ２は、画像表示中に、所定の測定タイミングで、上記光量指令値Ｖｐを所定量だけ変化させると共に、光量指令値Ｖｐの変化による表示画像の輝度変化を補償するように画像表示値Ｄｐを変化させる一方、電流計４から取得した、レーザダイオード５のレーザ駆動電流Ｉｄの測定結果に基づいてレーザダイオード５の特性を把握する。このような表示コントローラ２の光源特性測定に関する動作の詳細は後述する。

レーザ駆動回路（光源駆動手段）３は、トランジスタ３ａ、フォトダイオード３ｂ、Ｉ／Ｖ変換回路３ｃ及び差動アンプ３ｄから構成されている。トランジスタ（電流調整手段）３ａは、ｎチャネル型のＭＯＳ（Positive Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであり、そのドレイン端子は電流計４を介して電源ラインＶＤＤと接続され、ゲート端子は差動アンプ３ｄの出力端子と接続され、ソース端子はレーザダイオード５のアノード端子と接続されている。このトランジスタ３ａは、差動アンプ３ｄからゲート端子に出力される電圧信号によってドレイン−ソース間の抵抗値が変化するため、電源ラインＶＤＤからレーザダイオード５に供給するレーザ駆動電流Ｉｄを調整する機能を有している。

フォトダイオード（光検出手段）３ｂは、アノード端子がＩ／Ｖ変換回路３ｃの入力端子と接続され、カソード端子が電源ラインＶＤＤと接続されており、レーザダイオード５の発光量に応じた電流信号をＩ／Ｖ変換回路３ｃに出力する。Ｉ／Ｖ変換回路（電流／電圧変換手段）３ｃは、フォトダイオード３ｂから出力される電流信号を電圧信号に変換して差動アンプ３ｄに出力する。差動アンプ（比較制御手段）３ｄは、表示コントローラ２から出力される光量指令値Ｖｐに応じた電圧信号と、Ｉ／Ｖ変換回路３ｃから出力される電圧信号とを比較して、両者の電圧値が一致するように、つまり目標発光量と検出された発光量とが一致するようにトランジスタ３ａのゲート端子電圧を制御する。

電流計（光量相関値測定手段）４は、電源ラインＶＤＤとトランジスタ３ａとの間に設けられており、レーザダイオード５の発光量と相関関係にある光量相関値として、レーザダイオード５に流れるレーザ駆動電流Ｉｄを測定し、その測定結果を表示コントロール２に出力する。レーザダイオード（光源）５は、アノード端子がトランジスタ３ａのソース端子と接続され、カソード端子がグランドラインと接続されており、トランジスタ３ａからレーザ駆動電流Ｉｄの供給を受けて白色のレーザ光を発生する。

画像調整回路６は、表示コントローラ２から出力される画像表示値Ｄｐにガンマ補正などの信号処理を行い、信号処理後の画像表示値Ｄｐを液晶ドライバ７に出力する。液晶ドライバ（光変調駆動手段）７は、画像調整回路６から出力される画像表示値Ｄｐに応じて液晶パネル８を駆動するための液晶駆動信号（データ信号や走査信号等）を生成し、この液晶駆動信号を液晶パネル８に供給する。

液晶パネル８は、レーザダイオード５から供給されるレーザ光を、液晶ドライバ７から供給される液晶駆動信号に応じて変調することで画像を表示する。具体的には、この液晶パネル８は、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)や画素電極、データ線、走査線などが形成されたＴＦＴ基板と、対向電極やカラーフィルタが形成されたＣＦ基板とをスペーサによって狭ギャップを維持したまま貼り合わせ、そのギャップに液晶材料を封入したものであり、マトリクス状に配列されたＲＧＢの各色に対応する複数の画素を有している。つまり、液晶パネル８は、液晶ドライバ７から供給される液晶駆動信号によって各画素の光変調度（透過率）が個別に制御されることにより、画像を表示するものである。

次に、このように構成された第１実施形態における画像表示装置１の動作、特に画像表示中における光源特性測定（レーザ特性測定）に関する動作について説明する。

まず、光源であるレーザダイオード５の特性測定の原理について説明する。
図２に、レーザダイオード５の特性（レーザ駆動電流Ｉｄに対する発光量Ｐ）の一例を示す。図２において、符号１００は初期状態の特性であり、符号２００は経年劣化や温度変化により初期状態に対して変化が生じた場合の特性である。例えば、図２に示すように、発光量Ｐ１を得るための光量指令値Ｖｐ１がレーザ駆動回路３に与えられた場合、特性１００であれば、レーザ駆動電流Ｉｄ１をレーザダイオード５に供給すれば発光量Ｐ１を得られるのに対し、特性２００であれば、レーザ駆動電流Ｉｄ１より大きなレーザ駆動電流Ｉｄ２をレーザダイオード５に供給しなければ同じ発光量Ｐ１を得ることができないことがわかる。

さらに、大きな発光量Ｐ２を得るための光量指令値Ｖｐ２がレーザ駆動回路３に与えられた場合、特性１００であれば、レーザ駆動電流Ｉｄ１’をレーザダイオード５に供給すれば問題なく発光量Ｐ２を得られるのに対し、特性２００であれば、非常に大きなレーザ駆動電流Ｉｄ２’をレーザダイオード５に供給しなければ同じ発光量Ｐ２を得ることができないことがわかる。このように、レーザダイオード５の特性が変化した場合、レーザ駆動回路３のトランジスタ３ａがレーザダイオード５に供給可能な最大許容電流値までレーザ駆動電流Ｉｄが到達してしまい、レーザ駆動回路３やレーザダイオード５に過大な負荷をかけることになる。従って、レーザダイオード５の特性を測定することにより、トランジスタ３ａの最大許容電流値以下のレーザ駆動電流Ｉｄで、光量指令値Ｖｐに応じた発光量Ｐを得ることが可能か否かを把握することが、適正な光源制御には必要である。

図３（ａ）は、図２の特性２００を抽出したものであり、図３（ｂ）は、光量指令値Ｖｐと発光量Ｐとの対応関係を示すものである。図３（ｂ）に示すように、光量指令値Ｖｐと発光量Ｐとの対応関係は比例関係で表され、図３（ａ）と図３（ｂ）とを基に、図３（ｃ）に示すような光量指令値Ｖｐとレーザ駆動電流Ｉｄとの対応関係を求めることができる。この図３（ｃ）からわかるように、光量指令値ＶｐをΔＶｐだけ変化させ、その時のレーザ駆動電流Ｉｄの変化量ΔＩｄを測定することにより、レーザダイオード５の特性を把握することができる。例えば、わずかな光量指令値Ｖｐの変化に対して、レーザ駆動電流Ｉｄが大きく変化する領域はレーザ特性の飽和領域であると把握することができるため、そのような飽和領域を使用しないように光量指令値Ｖｐを決定することで、レーザ駆動回路３やレーザダイオード５に過大な負荷をかけることを防止することができる。

以上がレーザダイオード５の特性測定の原理であるが、レーザ特性は動作温度に強く依存するため、画像を実際に表示しながら特性測定を行うことが望ましい。しかしながら、上述したように、レーザ特性を測定するためには、レーザダイオード５の光量指令値Ｖｄの変化量ΔＶｄに対するレーザ駆動電流Ｉｄの変化量ΔＩｄを測定する必要があり、画像表示中にレーザ特性測定を実施すると、急激に表示画像の輝度が変化してしまい、視聴者に違和感を与えてしまうという問題が生じる。

そこで、第１実施形態における画像表示装置１では、画像表示中において、以下のようにレーザ特性測定を行う。図４は、映像信号に含まれる輝度情報Ｙと、光量指令値Ｖｐと、画像表示値Ｄｐと、表示画像の輝度Ｌと、レーザ駆動電流Ｉｄとの時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。

図４における時刻ｔ０〜ｔ１の期間において、表示コントローラ２は、映像信号に含まれる輝度情報Ｙを基に、目標発光量Ｐ０を示す光量指令値Ｖｐ０と画像表示値Ｄｐを生成し、光量指令値Ｖｐ０に応じた電圧信号をレーザ駆動回路３に出力すると共に、画像表示値Ｄｐを画像調整回路６に出力する。これにより、レーザ駆動回路３（トランジスタ３ａ）から光量指令値Ｖｐ０に応じたレーザ駆動電流Ｉｄ０がレーザダイオード５に供給され、レーザダイオード５は目標発光量Ｐ０と同一の発光量Ｐ０を有するレーザ光を発生する。一方、画像表示値Ｄｐは、画像調整回路６によってガンマ補正などの信号処理を行われた後、液晶ドライバ７に出力され、液晶ドライバ７は信号処理後の画像表示値Ｄｐに応じた液晶駆動信号を液晶パネル８に供給する。液晶パネル８は、レーザダイオード５から供給されるレーザ光を、液晶ドライバ７から供給される液晶駆動信号に応じて変調することで画像を表示する。ここで、表示画像の輝度Ｌは、映像信号に含まれる輝度情報Ｙを忠実に再現した値となる。

そして、時刻ｔ１にレーザ特性の測定タイミングが到来すると、表示コントローラ２は、光量指令値Ｖｐ０をΔＶｐ１だけ変化させると共に、発光指令値の変化による表示画像の輝度Ｌの変化を補償するように画像表示値ＤｐをΔＤｐ１だけ変化させる。具体的には、例えば、図４に示すように、光量指令値Ｖｐ０をΔＶｐ１だけ増加させた場合、レーザダイオード５の発光量Ｐ０もΔＶｐ１分だけ増加する。よって、発光指令値の変化による表示画像の輝度Ｌの変化を補償するためには、発光量Ｐ０の増加分だけ液晶パネル８の透過率を下げるように画像表示値Ｄｐを変化させれば良い（つまりΔＤｐ１だけ画像表示値Ｄｐを低下させれば良い）。ここで、表示コントローラ２の内部メモリには、予め測定によって求めておいた、光量指令値の変化量ΔＶｐと画像表示値の変化量ΔＤｐとの対応関係を表すテーブルが記憶されており、表示コントローラ２は、このテーブルを基に、光量指令値の変化量ΔＶｐ１に応じた画像表示値の変化量ΔＤｐ１を取得する。

また、表示コントローラ２は、電流計４によるレーザ駆動電流Ｉｄの測定結果に基づいて、光量指令値Ｖｐ０をΔＶｐ１だけ変化させることによって生じた、レーザ駆動電流Ｉｄの変化量ΔＩｄ１を取得することにより、レーザダイオード５の特性を把握する。

このようにレーザ特性を測定するために、光量指令値Ｖｐ０をΔＶｐ１だけ増加させるだけでなく、画像表示値ＤｐをΔＤｐ１だけ低下させることにより、表示画像の輝度Ｌを本来必要な輝度、つまり輝度情報Ｙをほぼ忠実に再現した値に維持することができる。従って、レーザ特性の測定時に視聴者に違和感を与えることを防止することができる。なお、ここで、「ほぼ忠実に」としたのは、制御誤差の発生を考慮しなければならないためである（図４における表示画像の輝度Ｌの曲線の切れ目は、この制御誤差を考慮したものである）が、この制御誤差による輝度変化は視聴者が認識できないほどの微小なものであるので、視聴者に違和感を与えないという目的は十分に達成することができる。

そして、時刻ｔ２において、表示コントローラ２は、光量指令値（Ｖｐ０＋ΔＶｐ１）をさらにΔＶｐ２だけ増加させると共に、上記テーブルから光量指令値の変化量ΔＶｐ２に応じた画像表示値の変化量ΔＤｐ２を取得して、画像表示値（Ｄｐ−ΔＤｐ１）をΔＤｐ２だけ低下させる。このように段階的に光量指令値及び画像表示値を変化させることにより、光量指令値の変化量ΔＶｐ１に対応するレーザ駆動電流の変化量ΔＩｄ１と、光量指令値の変化量ΔＶｐ２に対応するレーザ駆動電流の変化量ΔＩｄ２を得ることができ、より正確にレーザ特性を把握することができる。

以上のように、第１実施形態における画像表示装置１によれば、画像表示中において視聴者に違和感を与えることなく、レーザ特性を測定することが可能である。また、画像を表示しながらリアルタイムにレーザ特性を測定することにより、レーザ特性の変化に応じて最適な光量指令値を設定することができる。すなわち、レーザ特性に応じてトランジスタ３ａの最大許容電流値より大きなレーザ駆動電流Ｉｄが流れないように光量指令値を設定することにより、レーザ駆動回路３やレーザダイオード５に過大な負荷をかけることを防止すると共に消費電力を削減することができる。また、画像表示中に、レーザ特性に応じてレーザダイオード５の発光量（光量指令値）と液晶パネル８の透過率（画像表示値）とを連動制御することにより、コントラストやピーク輝度を向上して表示品質を高めることができる。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態における画像表示装置１’の構成ブロック図である。なお、図５において、図１と同様の構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図５に示すように、第２実施形態における画像表示装置１’は、レーザ駆動回路３の代わりに光源駆動手段としてレーザドライバ９を備え、電流計４の代わりに光量測定手段として光量測定回路１０を備えている。また、第２実施形態における画像表示装置１’の表示コントローラ２’は、光量制御値として、レーザダイオード５に供給するレーザ駆動電圧を示すレーザ駆動電圧指令値Ｖｄを生成し、このレーザ駆動電圧指令値Ｖｄをレーザドライバ９に出力する。

レーザドライバ９は、表示コントローラ２’から出力されるレーザ駆動電圧指令値Ｖｄに応じてレーザ駆動電圧を生成し、このレーザ駆動電圧をレーザダイオード５に供給する。光量測定回路１０は、フォトダイオード１０ａ及びＩ／Ｖ変換回路１０ｂから構成されている。フォトダイオード１０ａは、アノード端子がＩ／Ｖ変換回路１０ｂの入力端子と接続され、カソード端子が電源ラインＶＤＤと接続されており、レーザダイオード５の発光量に応じた電流信号をＩ／Ｖ変換回路１０ｂに出力する。Ｉ／Ｖ変換回路１０ｂは、フォトダイオード１０ａから出力される電流信号を電圧信号に変換して表示コントローラ２’に出力する。

このように、第１実施形態における画像表示装置１は、光源駆動手段において、フォトダイオード３ｂにて検出したレーザダイオード５の発光量と目標発光量とが一致するように、レーザダイオード５に供給するレーザ駆動電流Ｉｄを調整するというフィードバック制御を採用していたが、第２実施形態における画像表示装置１’は、光源駆動手段として、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄに応じたレーザ駆動電圧をレーザダイオード５に供給するレーザドライバ９を用い、光量測定回路１０によってレーザダイオード５の発光量そのものを測定するという点で第１実施形態とは異なっている。

次に、このように構成された第２実施形態における画像表示装置１’のレーザ特性測定時の動作について説明する。
図６は、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄとレーザダイオード５の発光量Ｐとの対応関係を示すレーザ特性図である。この図６からわかるように、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄの変化量ΔＶｄに対する発光量Ｐの変化量ΔＰを測定することにより、レーザ特性を把握することができる。このような第２実施形態特有のレーザ特性測定原理を前提とし、以下、図７を参照してレーザ特性測定時の動作について説明する。

図７は、映像信号に含まれる輝度情報Ｙと、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄと、画像表示値Ｄｐと、表示画像の輝度Ｌと、レーザダイオード５の発光量Ｐとの時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。
図７における時刻ｔ０〜ｔ１の期間において、表示コントローラ２’は、映像信号に含まれる輝度情報Ｙを基に、レーザダイオード５の発光量がＰ０となるようなレーザ駆動電圧指令値Ｖｄ０と画像表示値Ｄｐを生成し、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄ０をレーザドライバ９に出力すると共に、画像表示値Ｄｐを画像調整回路６に出力する。これにより、レーザドライバ９からレーザ駆動電圧指令値Ｖｄ０に応じたレーザ駆動電圧がレーザダイオード５に供給され、レーザダイオード５は発光量Ｐ０を有するレーザ光を発生する。一方、画像表示値Ｄｐは、画像調整回路６によってガンマ補正などの信号処理を行われた後、液晶ドライバ７に出力され、液晶ドライバ７は信号処理後の画像表示値Ｄｐに応じた液晶駆動信号を液晶パネル８に供給する。液晶パネル８は、レーザダイオード５から供給されるレーザ光を、液晶ドライバ７から供給される液晶駆動信号に応じて変調することで画像を表示する。ここで、表示画像の輝度Ｌは、映像信号に含まれる輝度情報Ｙを忠実に再現した値となる。

そして、時刻ｔ１にレーザ特性の測定タイミングが到来すると、表示コントローラ２’は、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄ０をΔＶｄ１だけ増加させると共に、レーザ駆動電圧指令値の変化による表示画像の輝度Ｌの変化を補償するように画像表示値ＤｐをΔＤｐ１だけ低下させる。ここで、表示コントローラ２’の内部メモリには、予め測定によって求めておいた、レーザ駆動電圧指令値の変化量ΔＶｄと画像表示値の変化量ΔＤｐとの対応関係を表すテーブルが記憶されており、表示コントローラ２’は、このテーブルを基に、レーザ駆動電圧指令値の変化量ΔＶｄ１に応じた画像表示値の変化量ΔＤｐ１を取得する。

また、表示コントローラ２’は、光量測定回路１０によるレーザダイオード５の発光量Ｐの測定結果に基づいて、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄ０をΔＶｄ１だけ変化させることによって生じた、発光量Ｐ０の変化量ΔＰ１を取得することにより、レーザダイオード５の特性を把握する。

このようにレーザ特性を測定するために、レーザ駆動電圧指令値Ｖｄ０をΔＶｄ１だけ増加させるだけでなく、画像表示値ＤｐをΔＤｐ１だけ低下させることにより、表示画像の輝度Ｌを本来必要な輝度、つまり輝度情報Ｙをほぼ忠実に再現した値に維持することができる。従って、レーザ特性の測定時に視聴者に違和感を与えることを防止することができる。

そして、時刻ｔ２において、表示コントローラ２’は、レーザ駆動電圧指令値（Ｖｄ０＋ΔＶｄ１）をさらにΔＶｄ２だけ増加させると共に、上記テーブルからレーザ駆動電圧指令値の変化量ΔＶｄ２に応じた画像表示値の変化量ΔＤｐ２を取得して、画像表示値（Ｄｐ−ΔＤｐ１）をΔＤｐ２だけ低下させる。このように段階的にレーザ駆動電圧指令値及び画像表示値を変化させることにより、レーザ駆動電圧指令値の変化量ΔＶｄ１に対応する発光量の変化量ΔＰ１と、レーザ駆動電圧指令値の変化量ΔＶｄ２に対応する発光量の変化量ΔＰ２を得ることができ、より正確にレーザ特性を把握することができる。

以上のように、第２実施形態における画像表示装置１’によれば、第１実施形態と同様に、画像表示中において視聴者に違和感を与えることなく、レーザ特性を測定することが可能である。

なお、上記第１及び第２実施形態で説明したレーザ特性の測定タイミングは、画像表示中に所定周期（例えば１０ｍｉｎ周期）で到来するように設定することが望ましい。このように測定タイミングの到来周期を設定することにより、レーザ特性が激しく変化するような動作環境に置かれた場合であっても、直近のレーザ特性を把握することができるため、表示品質を維持することができる。

また、上記第１及び第２実施形態では、予め用意しておいたテーブルを用いて、光量指令値またはレーザ駆動電圧指令値の変化量に対する画像表示値の変化量を求めたが、例えば、前回の測定タイミングにおけるレーザ特性の測定結果と液晶パネル８の特性とに基づいて、今回の測定タイミングにおける光量指令値またはレーザ駆動電圧指令値の変化量に対する画像表示値の変化量を決定しても良い。このように前回の測定タイミングにおけるレーザ特性の測定結果から画像表示値の変化量を決定することにより、直近のレーザ特性に応じて画像表示値を変化させることができ、高精度に表示画像の輝度の変化を補償することができる。

また、上記第１及び第２実施形態では、レーザダイオード５を光源とし、レーザダイオードから供給されるレーザ光を変調して画像を表示する液晶パネル８を光変調手段とする液晶表示装置を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)や蛍光灯を光源とする液晶表示装置や、メタルハライドランプ、無電極光源、ＬＥＤ、レーザ等を光源とし、液晶パネル、ミラー素子等を光変調手段とするプロジェクタや、レーザを光源とし、ＡＯＭ(Acoust-Optic Modulator)を光変調デバイスとするプロジェクタなどに適用することができる。

本発明の第１実施形態における画像表示装置１の構成ブロック図である。本発明の第１実施形態における画像表示装置１のレーザ特性測定原理に関する第１説明図である。本発明の第１実施形態における画像表示装置１のレーザ特性測定原理に関する第２説明図である。本発明の第１実施形態における画像表示装置１のレーザ特性測定時の動作説明図である。本発明の第２実施形態における画像表示装置１’の構成ブロック図である。本発明の第２実施形態における画像表示装置１’のレーザ特性測定原理に関する説明図である。本発明の第２実施形態における画像表示装置１’のレーザ特性測定時の動作説明図である。

符号の説明

１、１’…画像表示装置、２、２’…表示コントローラ、３…レーザ駆動回路、４…電流計、５…レーザダイオード、６…画像調整回路、７…液晶ドライバ、８…液晶パネル、９…レーザドライバ、１０…光量測定回路、３ａ…トランジスタ、３ｂ、１０ａ…フォトダイオード、３ｃ、１０ｂ…Ｉ／Ｖ変換回路、３ｄ…差動アンプ

Claims

白色光源と、
前記白色光源から供給される白色光を変調して画像を表示する光変調手段と、
前記画像の元となる映像信号を入力とし、前記映像信号に基づいて、前記白色光源の発光量を制御するための光量制御値と、前記光変調手段の光変調度を制御して画像を表示させるための画像表示値とを生成する表示制御手段と、
前記光量制御値に応じた光源駆動信号を前記白色光源に供給する光源駆動手段と、
前記画像表示値に応じた光変調駆動信号を前記光変調手段に供給する光変調駆動手段と、
前記白色光源の発光量或いは前記白色光源の発光量と相関関係にある光量相関値を測定する光量測定手段と、
を備え、
前記表示制御手段は、画像表示中に、所定の測定タイミングで、前記光量制御値を段階的に所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の段階的な変化による表示画像の段階的な輝度変化を補償するように前記画像表示値を段階的に変化させ、前記光量制御値を段階的に変化させた時に前記光量測定手段から得られる前記白色光源の発光量或いは光量相関値の測定結果に基づいて前記白色光源の特性を把握することを特徴とする画像表示装置。
前記表示制御手段は、予め用意された、前記光量制御値の変化量と前記画像表示値の変化量との対応関係を表すテーブルを基に、前記測定タイミングにおける光量制御値の変化量に応じた画像表示値の変化量を取得することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
前記光量測定手段は、前記光量相関値として前記白色光源の駆動電流を測定し、当該測定結果を前記表示制御手段に出力する光量相関値測定手段であり、
前記表示制御手段は、前記光量制御値として、前記白色光源の目標発光量を示す光量指令値を生成して当該光量指令値に応じた電圧信号を前記光源駆動手段に出力し、
前記光源駆動手段は、
電源ラインと前記白色光源との間に設けられ、前記電源ラインから前記白色光源に供給する駆動電流を調整するための電流調整手段と、
前記白色光源の発光量に応じた電流信号を出力する光検出手段と、
前記光検出手段から出力される電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段と、
前記光量指令値に応じた電圧信号と、前記電流／電圧変換手段から出力される電圧信号とを比較して、前記目標発光量と前記白色光源の発光量とが一致するように前記電流調整手段を制御する比較制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置。
前記表示制御手段は、前記光量制御値として、前記白色光源に供給する駆動電圧を示す駆動電圧指令値を生成して当該駆動電圧指令値を前記光源駆動手段に出力し、
前記光源駆動手段は、前記駆動電圧指令値に応じた駆動電圧を生成して当該駆動電圧を前記白色光源に供給し、
前記光量測定手段は、
前記白色光源の発光量に応じた電流信号を出力する光検出手段と、
前記光検出手段から出力される電流信号を電圧信号に変換し、当該電圧信号を前記白色光源の発光量の測定結果として前記表示制御手段に出力する電流／電圧変換手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置。
画像の元となる映像信号に基づいて、白色光源の発光量を制御するための光量制御値と、光変調手段の光変調度を制御して画像を表示させるための画像表示値とを生成する第１の工程と、
前記光量制御値に応じた光源駆動信号を前記白色光源に供給して前記白色光源を発光させる第２の工程と、
前記画像表示値に応じた光変調駆動信号を前記光変調手段に供給することにより、前記白色光源から供給される白色光を変調して画像を表示する第３の工程と、
前記白色光源の発光量或いは前記白色光源の発光量と相関関係にある光量相関値を測定する第４の工程と、
を有し、
前記第１の工程では、画像表示中に、所定の測定タイミングで、前記光量制御値を段階的に所定量だけ変化させると共に、前記光量制御値の段階的な変化による表示画像の段階的な輝度変化を補償するように前記画像表示値を段階的に変化させ、前記光量制御値を段階的に変化させた時に前記第４の工程から得られる前記白色光源の発光量或いは光量相関値の測定結果に基づいて前記白色光源の特性を把握することを特徴とする画像表示方法。