JP6804659B2 - Ｌｅｄ表示システムおよびｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置と、制御装置から配信される映像信号に基づいて個々のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）の点滅を制御することにより映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムに関し、特にＬＥＤの輝度制御技術に関するものである。

ＬＥＤ表示装置は、表示画素として複数のＬＥＤを備え、ＬＥＤの技術発展と低コスト化により、屋内外での広告表示などに多く使用されている。ＬＥＤ表示装置はこれまで、自然画像、およびアニメーションなどの動画像を表示することが主であったが、画素ピッチの狭ピッチ化に伴い視認距離が短くなることで、屋内用途においては会議および監視などの用途にも使用されている。特に監視用途においては、ＬＥＤ表示装置は、例えばパソコンなどから入力される静止画に近い画像を表示することが多くなっている。

ＬＥＤ表示装置の表示画素としては、一般的にはＲ，Ｇ，Ｂの３原色のＬＥＤが使用されている。ＬＥＤ表示装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤの発光時間をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することによって色調を表現している。しかしながら、ＬＥＤは点灯状態で最大電力を消費し、非点灯状態ではほぼ電力を消費しないため、例えばフルビット全白信号に対し２０％グレー信号では、ＬＥＤの消費電力は２０％程度となる。このように、ＬＥＤ表示装置では映像信号の内容により消費電力が大きく変動する。なお、フルビット全白信号では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤがＤｕｔｙ比１００％で発光し、２０％グレー信号では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤがＤｕｔｙ比２０％で発光するものとする。

そこで、特許文献１には、電源容量の増大を抑えて省電力を実現する表示装置が開示されている。特許文献１に記載の表示装置では、入力される映像信号に基づいて表示パネルに流れる電流値を予測する。そして、フレーム単位での電流値の総和等が所定のしきい値以上となった場合、表示装置は画像のコントラストおよびブライトネスを補正する映像信号処理を行い、表示パネルに流れる電流値が所定の最大値を超えないように制御する。

特許第４８０８９１３号公報

一般的にＬＥＤ表示装置を複数用いて大画面を構成している。例えば３２０×１８０画素のＬＥＤ表示装置を水平方向６ユニット×垂直方向６ユニットの計３６ユニット組み合わせることによって、ＦｕｌｌＨＤ（１９２０×１０８０画素）の映像を表示する。各ＬＥＤ表示装置はフルビット全白信号を表示する際に最大の電力を消費し、その消費電力量が定格値となる。そのため、上記のようなＦｕｌｌＨＤの解像度を持つシステムにおいてはＬＥＤ装置の消費電力量×３６ユニット分の電力容量を用意する必要があった。

しかしながら、監視用途などで表示する画像はグレーバックまたは淡色などの比較的少ない消費電力で表示できるような画像が多く、定格値より算出された最大電力容量を有するＬＥＤ表示装置を用意することは過剰となることが多い。また、過剰であるにも関わらず、既存の設備容量が不足する場合には、追加の電源工事が必要になるなどの問題があった。

ここで、特許文献１に記載の技術は、ＬＥＤ表示装置単体に関する技術であって、制御装置と、制御装置からの映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムに関するものではない。そのため、複数のＬＥＤ表示装置によって大画面を構成するなど、複数のＬＥＤ表示装置が映像を表示する場合、特許文献１に記載の技術では、各ＬＥＤ表示装置で省電力制御が行われる。その結果、一部のＬＥＤ表示装置のみが省電力制御により輝度低下するなど、複数のＬＥＤ表示装置の輝度をまとめて制御できないという問題があった。

そこで、本発明は、制御装置と、制御装置から配信される映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムにおいて、複数のＬＥＤ表示装置の消費電力を抑制可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ表示システムは、制御装置と、前記制御装置から配信された映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムであって、前記制御装置は、前記映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値を算出する平均輝度算出部と、前記平均輝度算出部で算出された前記平均輝度値に基づいて、前記ＬＥＤ表示装置の消費電力が予め定められた値以下となるように前記映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出する補正係数算出部と、前記映像信号と前記輝度補正係数とを前記ＬＥＤ表示装置に配信する映像信号配信部とを備え、前記映像信号配信部は、現フレームの前記映像信号の先頭に前記現フレームの１フレーム前に算出された前記輝度補正係数を付加して配信し、前記ＬＥＤ表示装置は、表示画素となる複数のＬＥＤと、前記映像信号配信部から配信されたｎフレームの前記映像信号を１フレーム分遅延して出力するフレームメモリと、前記映像信号配信部から配信された前記現フレームの前記映像信号の先頭に付加された前記輝度補正係数に基づいて、前記フレームメモリにより１フレーム分遅延して出力された前記現フレームの１フレーム前の前記映像信号の輝度を調整する輝度調整部と、前記輝度調整部で前記輝度が調整された前記映像信号に基づいて、複数の前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部とを備えるものである。

本発明によれば、ＬＥＤ表示装置は、制御装置において算出される、ＬＥＤ表示装置の消費電力が予め定められた値以下となるように映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数に基づいて、映像信号の輝度を調整する。これにより、ＬＥＤ表示装置が複数設けられた場合にも消費電力を予め定められた値以下に抑制することができる。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

実施の形態１に係るＬＥＤ表示システムの構成図である。 単位ＬＥＤユニットの内部ブロック図である。 制御装置の内部ブロック図である。 ＬＥＤ表示システムにおける信号処理のタイミングチャートである。 実施の形態２に係るＬＥＤ表示システムの構成図である。 信号線を介して入力された平均輝度値に基づいて共通の輝度補正係数を算出するタイミングを説明するための説明図である。 平均輝度値通信部の周辺の回路図である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。

（ＬＥＤ表示システムの構成）
最初に、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００の全体構成について説明する。図１は、ＬＥＤ表示システム３００の構成図である。

図１に示すように、ＬＥＤ表示システム３００は、ＬＥＤユニット１０１および制御装置２００を備える。ＬＥＤユニット１０１は、制御装置２００から配信される映像信号に基づいて映像を表示する。

ＬＥＤユニット１０１は、複数のＬＥＤ表示装置（以下、「単位ＬＥＤユニット」ともいう）１００を備えており、複数の単位ＬＥＤユニット１００がそれぞれ有する複数のＬＥＤ表示部５（図２参照）によって１つの画面が構成されている。図１の例では、ＬＥＤユニット１０１は、水平方向６ユニット×垂直方向６ユニットの計３６ユニットの単位ＬＥＤユニット１００によって１つの画面が構成されている。

本実施の形態１では、単位ＬＥＤユニット１００の画素構成を水平方向３２０画素×垂直方向１８０画素とし、ＬＥＤユニット１０１は３６ユニットの単位ＬＥＤユニット１００によってＦｕｌｌＨＤ（１９２０×１０８０画素）を表示する。

制御装置２００は、ＬＥＤユニット１０１への映像信号の配信、およびＬＥＤユニット１０１の制御を行う。本実施の形態１では、制御装置２００が複数の単位ＬＥＤユニット１００を制御するため、複数の単位ＬＥＤユニット１００は３グループに分けてディジーチェーン接続されている。制御装置２００からの映像信号および制御信号は、各グループ内の単位ＬＥＤユニット１００に順番に入力される。なお、制御装置２００が各単位ＬＥＤユニット１００を制御する方法については、後に詳細に説明する。

（単位ＬＥＤユニットの構成）
図２は、単位ＬＥＤユニット１００の内部ブロック図である。図２に示すように、単位ＬＥＤユニット１００は、映像入力端子２、映像出力端子５２、入力回路５１、映像信号処理回路３、フレームメモリ５０、輝度調整部９、ＬＥＤ駆動部４、ＬＥＤ表示部５、マイコン７、メモリ８、および制御端子６を備えている。制御装置２００と単位ＬＥＤユニット１００とを接続する伝送路を構成する信号線の本数を減らすために、制御装置２００は、映像信号をシリアル信号にエンコードして出力している。制御装置２００から出力されたシリアル信号は、映像入力端子２に入力される。

入力回路５１は、映像入力端子２を介して入力されたシリアル信号をデコードして映像信号処理回路３に出力し、かつ、シリアル信号をデコードせずにそのままバッファして映像出力端子５２を介して出力する。映像出力端子５２から出力されたシリアル信号は、ディジーチェーン用の信号として次段の単位ＬＥＤユニット１００の映像入力端子２に入力される。

映像信号処理回路３は、フレームメモリ５０を用いて、入力回路５１にてデコードされた映像信号から表示に必要な領域の選択処理などの信号処理を行う。輝度調整部９は、制御装置２００から配信された輝度補正係数に基づいて、映像信号処理回路３で信号処理が行われた映像信号の輝度を調整する。

ＬＥＤ駆動部４は、輝度調整部９で輝度が調整された映像信号に基づいて、ＬＥＤ表示部５をＰＷＭ駆動する。ＬＥＤ表示部５は、表示画素となるＬＥＤ１が水平方向３２０画素×垂直方向１８０画素のマトリクス状に配置されて構成されている。ＬＥＤ１は、１画素あたり赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３個のＬＥＤを含む。ＬＥＤ表示部５は、輝度調整部９で輝度が調整された映像信号に基づいてＬＥＤ駆動部４によって駆動され、映像を表示する。

制御端子６は、制御装置２００と単位ＬＥＤユニット１００との間での制御信号の入出力端子となる端子である。マイコン７は、映像信号処理回路３、輝度調整部９およびＬＥＤ駆動部４の制御を行う。またマイコン７は、制御装置２００から配信される設定情報などを、制御端子６を介して取得しメモリ８に記憶させる。

（制御装置の構成）
図３は、制御装置２００の内部ブロック図である。図３に示すように、制御装置２００は、映像入力端子１０、映像信号処理回路１１、映像信号配信部１４、メモリ１５、制御回路１３、映像出力端子１７，１８，１９、制御端子２１，２２，２３、外部端子２０、外部同期信号入出力端子３２、平均輝度値通信部３１、および平均輝度値入出力端子３０を備えている。

映像入力端子１０には、ＰＣなどの外部装置からの映像信号が入力される。映像信号処理回路１１は、映像入力端子１０を介して入力された映像信号に対してガンマ補正などの映像信号処理を行う。映像信号配信部１４は、映像信号処理回路１１で信号処理が行われた映像信号を分割し、映像出力端子１７〜１９を介してＬＥＤユニット１０１に配信する。この場合、制御装置２００と単位ＬＥＤユニット１００とを接続する伝送路を構成する信号線の本数を減らすために、制御装置２００は、映像信号をシリアル信号にエンコードして出力している。

また、複数の制御装置２００の出力を同期させるために、映像信号処理回路１１は外部同期信号入出力端子３２から入出力される外部同期信号に同期する機能を有する。外部同期機能の動作については後で詳細に説明する。

制御回路１３は、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８を備えている。

平均輝度算出部２４は、映像信号処理回路１１で信号処理が行われた映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値を計算する。補正係数算出部２５は、平均輝度算出部２４で算出された平均輝度値に基づいて、ＬＥＤユニット１０１の消費電力が予め定められた値以下となるように映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出する。さらに平均輝度算出部２４の算出結果は、平均輝度値通信部３１および平均輝度値入出力端子３０を介して複数の制御装置２００の省電力制御を同期させることができる。なお、平均輝度算出部２４および補正係数算出部２５の動作については後で詳細に説明する。また、複数の制御装置２００の省電力制御については実施の形態２で詳細に説明する。

外部通信部２６は、外部端子２０を介して、ＰＣなどの外部装置から入力される制御装置２００および単位ＬＥＤユニット１００を制御するための制御信号を受信する。通信部２７は、制御端子２１〜２３を介して、単位ＬＥＤユニット１００との間での制御信号の送受信を行う。

なお、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各機能は、制御回路１３により実現される。制御回路１３は、専用のハードウェアであっても、メモリ１５に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、またはＤＳＰともいう）であってもよい。

制御回路１３が専用のハードウェアである場合、制御回路１３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各部の機能をまとめて制御回路１３で実現してもよいし、各部の機能それぞれを異なる処理回路で実現してもよい。

制御回路１３がＣＰＵの場合、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各機能はソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１５に格納される。制御回路１３は、メモリ１５に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。また、このプログラムは、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

なお、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、残部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

（ＬＥＤの輝度補正方法）
次に、本実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００におけるＬＥＤ１の輝度補正方法について詳細に説明する。

図１に示すように、制御装置２００と３６ユニットの単位ＬＥＤユニット１００によって構成されるＬＥＤユニット１０１とを備えるＬＥＤ表示システム３００を構成する場合、制御装置２００が個別に単位ＬＥＤユニット１００を制御するために各単位ＬＥＤユニット１００にＩＤ番号を設定しておく。図１の例では３６ユニットの単位ＬＥＤユニット１００にＩＤ＝１〜３６がそれぞれ設定される。単位ＬＥＤユニット１００のＩＤ情報については自身のメモリ８に記憶される。

また、図１の例では、ＬＥＤユニット１０１をＩＤ＝１〜１２の単位ＬＥＤユニット１００からなるグループ、ＩＤ＝１３〜２４の単位ＬＥＤユニット１００からなるグループ、ＩＤ＝２５〜３６の単位ＬＥＤユニット１００からなるグループの３つのグループに分割し、ＩＤ＝６、ＩＤ＝１８、ＩＤ＝３０の３ユニットの単位ＬＥＤユニット１００が制御装置２００と接続される。

具体的には、制御装置２００の映像出力端子１７〜１９は、それぞれ、ＩＤ＝６，１８，３０の単位ＬＥＤユニット１００の映像入力端子２に接続される。これと同様に、制御装置２００の制御端子２１〜２３は、それぞれ、ＩＤ＝６，１８，３０の単位ＬＥＤユニット１００の制御端子６に接続される。

図３に示すように、制御装置２００において、映像入力端子１０から入力された映像信号は映像信号処理回路１１でガンマ補正などの処理に加え出力先となるＬＥＤユニット１０１の解像度へ変換される。本実施の形態１ではこの解像度は１９２０×１０８０画素（ＦｕｌｌＨＤ）となる。

映像信号処理回路１１で信号処理された映像信号は、映像信号配信部１４にて、６４０×１０８０画素の３つのエリアに分割される。３つのエリアに分割された映像信号は、それぞれ、ＩＤ＝１〜１２、１３〜２４、２５〜３６の単位ＬＥＤユニット１００からなる３つのグループに配信される。

映像信号処理回路１１で信号処理された映像信号は、映像信号配信部１４によってＬＥＤユニット１０１へ配信される。さらに、平均輝度算出部２４で、映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値が算出される。

（平均輝度値の算出方法）
以下、平均輝度値の算出方法について詳細に説明する。本実施の形態では、上記のように映像信号処理回路１１で信号処理された映像信号の解像度は１９２０×１０８０画素である。この各画素に対してＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値が出力される。ＬＥＤユニット１０１の表示画面の左上座標を（ｈ，ｖ）＝（１，１）、右下座標を（ｈ，ｖ）＝（１９２０，１０８０）として各画素に対するＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値をＹｒ（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｈ，ｖ）と表すこととする。

平均輝度算出部２４において、以下の計算が行われる。

上記の数式（１）〜（５）により、１フレーム分の平均輝度値Ｙａｖｅが求まる。このとき、１フレーム分の最終画素の輝度値Ｙｒ（１９２０，１０８０），Ｙｇ（１９２０，１０８０），Ｙｂ（１９２０，１０８０）は既にＬＥＤユニット１０１側に配信されている。なお、上記の数式（１）〜（５）ではＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの輝度情報を１フレーム分加算した結果を３色分加算し画素数で除算することで平均輝度値Ｙａｖｅを求めているが、手法はこの限りではない。例えば水平１ラインごとにＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値を加算し１９８０で除算した水平１ライン分の平均輝度値Ｙａｖｅを算出し、それらを１フレーム分加算した値を垂直ライン数１０８０で除算するなどの手法により平均輝度算出部２４の計算効率を向上させることが可能である。

ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値Ｙｒ（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｈ，ｖ）が８ビット（０〜２５５の値）、すなわち２５６階調であるとすると、１フレーム分の平均輝度値Ｙａｖｅは０〜２５５の範囲となる。

設定部２８はメモリを有しており、設定部２８には電力制御調整値Ｐが設定されている。例えばＰＣなどの外部装置は外部端子２０に接続可能である。使用者は、外部装置を操作することにより、外部端子２０および外部通信部２６を通じて予め電力制御調整値Ｐを設定することが可能である。

電力制御調整値Ｐは、最大輝度値（Ｒ＝２５５，Ｇ＝２５５，Ｂ＝２５５）にて全画素を点灯させた場合、すなわち製品定格値である全白フルビット信号の最大消費電力に対し、概ね何％以下で使用可能とするかが設定される。電力制御調整値Ｐは、例えばＰ＝５０％のように設定される。

補正係数算出部２５は、設定部２８に設定されている電力制御調整値Ｐと、１フレームごとに算出された平均輝度値Ｙａｖｅに基づいて単位ＬＥＤユニット１００へ配信する輝度補正係数Ｃｙを決定する。具体的には、補正係数算出部２５は、例えば平均輝度値Ｙａｖｅの取りうる最大値２５５の５０％である１２７．５を閾値とし、１フレームごとの平均輝度値Ｙａｖｅが１２７．５を超えた場合に１フレームの平均輝度を閾値以下に引き下げる輝度補正係数Ｃｙを決定する。さらに補正係数算出部２５は、決定した輝度補正係数Ｃｙを映像信号配信部１４へ入力する。

ここで、輝度補正係数Ｃｙを９ｂｉｔの精度とすると、
Ｙａｖｅ ≦ ２５５×Ｐ の場合は Ｃｙ＝２５６
Ｙａｖｅ ＞ ２５５×Ｐ の場合は数式（６）で算出される。例えば、Ｙａｖｅ＝２５５の場合はＣｙ＝１２８となる。

以上のように、１フレーム分の平均輝度値Ｙａｖｅを算出するためには、１フレーム分の映像データが必要となるが、映像信号処理回路１１から出力される映像信号は平均輝度算出部２４と映像信号配信部１４に時系列で同時に入力される。１フレーム分の輝度補正係数Ｃｙが確定した時点で、映像信号は映像信号配信部１４を介してＬＥＤユニット１０１側に配信されている。

図４に示すように、輝度補正係数Ｃｙは、上記のように平均輝度値Ｙａｖｅを求めたフレームの次フレーム先頭、すなわちＹｒ（１，１），Ｙｇ（１，１），Ｙｂ（１，１）の前に付加され、映像信号配信部１４を介してＬＥＤユニット１０１側へ配信される。

輝度補正係数Ｃｙは、映像データに対して１フレーム遅延する形でＬＥＤユニット１０１側に配信される。図４は、ＬＥＤ表示システム３００における信号処理のタイミングチャートである。

ＩＤ＝６〜１２の単位ＬＥＤユニット１００の映像信号処理回路３は、ｎフレーム目の映像信号としてＹｒ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｎ）（ｈ，ｖ）を（ｈ，ｖ）＝（１，１）〜（６４０，１０８０）まで順次受信する。また、映像信号処理回路３は、メモリ８に記憶された自身のＩＤ番号により配信された映像信号に基づいて表示する部分を選択する。

具体的には、例えばＩＤ＝１の単位ＬＥＤユニット１００では映像信号処理回路３により（ｈ，ｖ）＝（１，１）〜（６４０，１８０）の信号領域が選択される。同様に、ＩＤ＝２の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，１８１）〜（６４０，３６０）の信号領域が、ＩＤ＝３の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，３６１）〜（６４０，５４０）の信号領域が、ＩＤ＝４の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，５４１）〜（６４０，７２０）の信号領域が、ＩＤ＝５の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，７２１）〜（６４０，９００）の信号領域が、ＩＤ＝６の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，９０１）〜（６４０，１０８０）の信号領域がそれぞれ選択される。ＩＤ＝１３〜２４、ＩＤ＝２５〜３６の単位ＬＥＤユニット１００においても上記と同様の処理が行われる。

また、ＬＥＤ駆動部４は、時分割で映像信号をＰＷＭ駆動してＬＥＤ表示部５を制御する必要がある。そのため、映像信号処理回路３は時系列で入力される映像信号を、フレームメモリ５０を介してＬＥＤ駆動部４で必要となるタイミングに並び替えを行う。すなわち、映像信号処理回路３では映像信号の並び換えの際に1フレーム分の遅延が発生する。

制御装置２００から映像信号処理回路３に配信されるデータとしてｎ+１フレーム目の映像情報が配信されるが、その先頭にはｎフレーム目の映像信号に関する輝度補正係数Ｃｙ（ｎ）が付加されている。

マイコン７は上記のｎフレーム目に関する輝度補正係数Ｃｙ（ｎ）を読み取る。輝度調整部９は、映像信号処理回路３から１フレーム分遅延して出力される映像信号の輝度値Ｙｒ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｎ）（ｈ，ｖ）に対し、数式（７）を用いて輝度補正を行う。

輝度調整部９にて上記の処理が行われた輝度信号Ｙｒｏ（ｎ），Ｙｇｏ（ｎ），Ｙｂｏ（ｎ）はＬＥＤ駆動部４へ出力され、ＬＥＤ表示部５に映像として表示される。

なお、上記では、単位ＬＥＤユニット１００内でフレームメモリ５０により映像信号を1フレーム分遅延させていたが、必ずしも1フレーム分遅延する必要はなく、単位ＬＥＤユニット１００に入力された映像データと輝度補正係数Ｃｙ（ｎ）が時間的に合致するように制御されていればよい。

以上のように、1フレームの平均輝度値Ｙａｖｅを算出するためには全ての映像データが必要となるため、１フレーム分の遅延が発生する。そのため、輝度補正係数Ｃｙと映像信号を同一のタイミングで配信するためには制御装置２００内で映像信号を１フレーム分遅延する必要がある。しかしながら本実施の形態１では、制御装置２００内の１フレーム遅延を単位ＬＥＤユニット１００内のフレーム遅延を使ってタイミングを合わせるため、制御装置２００にフレームメモリを追加することなく、フレーム単位での電力制御を行うことができる。

すなわち、制御装置２００は、１フレームごとに平均輝度値Ｙａｖｅを算出し、平均輝度値Ｙａｖｅと所望の電力制御調整値Ｐに基づいて決定した輝度補正係数Ｃｙを次フレームの先頭に付加して配信する。単位ＬＥＤユニット１００は、配信された映像信号の切り出し処理等を行うために１フレーム遅延する間に次フレーム先頭に付加された輝度補正係数Ｃｙを使用して輝度調整を行う。これにより、毎フレームごとに所望の電力制御調整値Ｐ以下での消費電力とすることが可能となる。

したがって、瞬間的に消費電力が高くなるような映像信号が入力されても、フレーム単位で消費電力を下げることが可能であり、常に一定以下の消費電力となるようにＬＥＤ表示システム３００を制御することが可能となる。そのため、消費電力が大きくない映像信号に対しても不必要に輝度を下げる必要がなくＬＥＤ表示システム３００全体の輝度低下を最小限に抑えることが可能となる。

（効果）
以上のように、実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００では、単位ＬＥＤユニット１００は、制御装置２００において算出される、単位ＬＥＤユニット１００の消費電力が予め定められた値以下となるように映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数Ｃｙに基づいて、映像信号の輝度を調整する。これにより、ＬＥＤユニット１０１の消費電力を予め定められた値以下に抑制することができる。すなわち、ＬＥＤ表示システム３００において省電力制御を行うことができる。

以上より、ＬＥＤ表示システム３００におけるエネルギー消費量の削減を図ることができる。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係るＬＥＤ表示システム３００Ａについて説明する。図５は、実施の形態２に係るＬＥＤ表示システム３００Ａの構成図である。図６は、信号線を介して入力された平均輝度値Ｙａｖｅに基づいて共通の輝度補正係数Ｃｙを算出するタイミングを説明するための説明図である。図７は、平均輝度値通信部３１の周辺の回路図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

（複数の制御装置と複数のＬＥＤユニットによる構成）
次に、複数の制御装置２００と複数のＬＥＤユニット１０１により１９２０×１０８０以上の画素数となるＬＥＤ表示システム３００Ａを構成する場合の省電力制御方法について説明する。

例えば、図５に示すように、４台の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄと４台のＬＥＤユニット１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄがそれぞれ接続されることにより７６８０×１０８０画素サイズのＬＥＤ表示システム３００Ａが構成されている。この場合、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄは、映像信号処理回路１１にて外部同期信号入出力端子３２（図３参照）を介して入力された外部同期信号に同期して映像信号を処理して各ＬＥＤユニット１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを制御する。さらに、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄで算出される平均輝度値Ｙａｖｅは、信号線が平均輝度値入出力端子３０（図３参照）を介してワイヤードＯＲ接続されることにより各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの間で平均輝度値Ｙａｖｅが共有される。

ここで、外部同期信号入出力端子３２を介して入力される外部同期信号は、例えば制御装置２００ａで生成された外部同期信号を残る３台の制御装置２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに出力することにより４台の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの出力を同期させることができる。実際には、図６に示すように、外部同期信号入出力端子３２を介して各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに共通の外部同期信号が入力されると、各映像信号処理回路１１内で垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃが生成される。

図５の場合は、例えば制御装置２００ａで生成した外部同期信号を残る３台の制御装置２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに出力することにより４台の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ全ての出力を図６に示すタイミングで同期させている。

次に、平均輝度値通信部３１の動作を説明する。平均輝度値通信部３１には補正係数算出部２５から平均輝度値Ｙａｖｅが入力される。図６に示すように、平均輝度値Ｙａｖｅは有効画像が全て出力された時点で確定する。平均輝度値通信部３１は、平均輝度値Ｙａｖｅを８ｂｉｔで伝送する。

図６に示すように、平均輝度値通信部３１は平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］を映像信号のフロントポーチ４Ｈ期間に４分割して伝送する。すなわち、平均輝度値通信部３１はフロントポーチ１ライン目にＹａｖｅ［７：６］を伝送し、順次Ｙａｖｅ［５：４］、Ｙａｖｅ［３：２］、Ｙａｖｅ［１：０］の順番で伝送する。

また、平均輝度値通信部３１は、２ｂｉｔのデータを３本の信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］にエンコードして伝送する。信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］の各ｂｉｔに対応する信号線は、平均輝度値入出力端子３０を介して他の制御装置の信号ラインＭｕｌ＿ｏ［２：０］の各ｂｉｔに対応する信号線にそれぞれワイヤードＯＲ接続されている。

実際には図７に示すように、信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］の各ｂｉｔに対応する信号線には、デジタルトランジスタ３５とプルアップ抵抗３６が接続されており、デジタルトランジスタ３５に“Ｈ”の信号が入力されると”Ｌ“を出力し、”Ｌ“の信号が入力されるとハイインピーダンスとなるため、あるｂｉｔに対応する信号線に対して制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの１台でも”Ｌ“を出力すれば当該信号線は”Ｌ“となる。それ以外の場合、当該信号線は”Ｈ“となる。

平均輝度値通信部３１は、２ｂｉｔのデータを３本の信号ラインＭｕｌ＿ｏ［２：０］に合わせて以下のようにエンコードする。
Ｙａｖｅ［７：６］＝１１の場合はＭｕｌ＿ｏ［２：０］＝“１００”
Ｙａｖｅ［７：６］＝１０の場合はＭｕｌ＿ｏ［２：０］＝“０１０”
Ｙａｖｅ［７：６］＝０１の場合はＭｕｌ＿ｏ［２：０］＝“００１”
Ｙａｖｅ［７：６］＝００の場合はＭｕｌ＿ｏ［２：０］＝“０００”
ここでは、Ｙａｖｅ［７：６］の場合を示す。

また、平均輝度値通信部３１は、例えば図６に示すようにフロントポーチ内のＨｓｙｎｃから１／４周期遅れるタイミングで、４台の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄは平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］を信号ラインＭｕｌ＿ｏ［２：０］に出力し、４台の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄによる伝送結果Ｍｕｌ＿ｉ［２：０］を次のＨｓｙｎｃのタイミングで取り込む。なお、４台の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄによる伝送結果とは、４台の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］の最大値である。

ここで、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄでは、フロントポーチ１ライン目で確定したＭｕｌ＿ｏ［２：０］からデコードしたＹａｖｅ‘［７：６］と自身のＹａｖｅ［７：６］とを比較する。
Ｙａｖｅ［７：６］＜Ｙａｖｅ‘［７：６］の場合は
Ｙａｖｅ［７：６］＝Ｙａｖｅ‘［７：６］、Ｙａｖｅ［５：０］＝“００００００”とし、
Ｙａｖｅ［７：６］≧Ｙａｖｅ‘［７：６］の場合はＹａｖｅ［７：０］を変更しない。
すなわち、自身のＹａｖｅ［７：６］よりデコードしたＹａｖｅ‘［７：６］が大きい場合は自身のＹａｖｅ［５：０］＝０とすることにより、［５：０］ｂｉｔの比較で正しい最大値を得ることができる。なお、デコードの際に、Ｙａｖｅ‘［７：６］が“１００”、”０１０”、”００１”、および”０００”のいずれかになるように端数処理が行われる。

同様にフロントポーチ２ライン目で、
Ｙａｖｅ［５：４］＜Ｙａｖｅ‘［５：４］の場合は
Ｙａｖｅ［５：４］＝Ｙａｖｅ‘［５：４］、Ｙａｖｅ［３：０］＝“００００”とし、
Ｙａｖｅ［５：４］≧Ｙａｖｅ‘［５：４］の場合はＹａｖｅ［５：０］を変更しない。

フロントポーチ３ライン目で、
Ｙａｖｅ［３：２］＜Ｙａｖｅ‘［３：２］の場合は
Ｙａｖｅ［３：２］＝Ｙａｖｅ‘［３：２］、Ｙａｖｅ［１：０］＝“００”とし
Ｙａｖｅ［３：２］≧Ｙａｖｅ‘［３：２］の場合はＹａｖｅ［３：０］を変更しない。

最後にフロントポーチ４ライン目で、
Ｙａｖｅ［１：０］＜Ｙａｖｅ‘［１：０］の場合は
Ｙａｖｅ［１：０］＝Ｙａｖｅ‘［１：０］
Ｙａｖｅ［１：０］≧Ｙａｖｅ‘［１：０］の場合はＹａｖｅ［１：０］を変更しない。

以上のように、２ｂｉｔ単位での伝送を繰り返すことにより各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ内で最大となるＹａｖｅ［７：０］を各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ内で共有することが可能となる。さらに図６に示すように、フロントポーチ５ライン目のＨｓｙｎｃにてＹａｖｅ［７：０］が確定した後に輝度補正係数Ｃｙが変更される。

上記のように、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄにおいて輝度補正係数Ｃｙの変更が行われるが、輝度補正係数Ｃｙは共通の平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］に基づいて算出されるため、輝度補正係数Ｃｙは同一となる。すなわち、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに共通の輝度補正係数Ｃｙが算出される。

なお、上記では、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの間で８ｂｉｔの平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］を４回に分割して伝送していたが、図７に示す伝送ライン数および平均輝度値Ｙａｖｅの精度を任意のｂｉｔ数で行ってもよい。例えば平均輝度値Ｙａｖｅを８ｂｉｔ精度で、伝送ライン数を１５本として４ｂｉｔ単位で２回に分割して送信してもよい。さらに、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの間で伝送する伝送データは平均輝度値Ｙａｖｅを伝送していたが、輝度補正係数Ｃｙを伝送してもよい。ただし、輝度補正係数Ｃｙの場合、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの間で最少となる輝度補正係数Ｃｙを選択する必要がある。

また、上記では、平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］を垂直方向のフロントポーチ内の水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期して伝送していたが、必ずしも水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期させる必要はない。垂直方向のフロントポーチ内で、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの間で決められたタイミングで平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］の伝送を行うように制御すればよい。

以上のように、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに共通の同期信号を入力しかつ、ワイヤードＯＲ接続された信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］で平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］を伝送することにより、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに共通の輝度補正係数Ｃｙでこれらを制御することができる。そのため、制御装置毎に電力制御が異なり、これらに接続される単位ＬＥＤユニット１００の輝度制御がバラバラになりＬＥＤ表示システム３００Ａ全体で輝度差が発生することを抑制できる。

また、ワイヤードＯＲ接続された信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］を用いて平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］を分割して伝送するため、少ない信号線の本数で制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの間を接続することが可能である。また、平均輝度値Ｙａｖｅのｂｉｔ数が小さい場合、省電力制御の間隔が粗くなる。そのため、平均輝度値Ｙａｖｅの切り替わり時に補正後の単位ＬＥＤユニット１００の輝度が大きく変化することにより画面のフリッカ等が視認できる。しかし、本実施の形態２によれば平均輝度値Ｙａｖｅを８ｂｉｔとした場合２５６段階の制御が可能となり省電力制御の切り替え時に画面がフリッカすることを抑制できる。

各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの間の平均輝度値Ｙａｖｅの伝送はマイコン等により、ＬＡＮ等の通信手段により制御することもできるが、平均輝度値Ｙａｖｅを同期させるアルゴリズムが複雑になる。しかし、本実施の形態２のようにワイヤードＯＲ接続された信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］で伝送する場合は簡単かつ確実に平均輝度値Ｙａｖｅを同期させることができる。

（効果）
以上のように、実施の形態２に係るＬＥＤ表示システム３００Ａでは、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］はワイヤードＯＲ接続され、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄにおいて、補正係数算出部２５は、平均輝度値通信部３１から入力された平均輝度値Ｙａｖｅに基づいて、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに共通の輝度補正係数Ｃｙを算出する。

したがって、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄによる省電力制御を共通の輝度補正係数Ｃｙを用いて行うことができる。そのため、制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ毎に電力制御が異なり、これらに接続される単位ＬＥＤユニット１００の輝度制御がバラバラになりＬＥＤ表示システム３００Ａ全体で輝度差が発生することを抑制できる。

さらに、ワイヤードＯＲされた信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］で輝度補正係数Ｃｙを伝送することにより、複数の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの省電力制御を同期させることが可能となる。

制御装置は、複数の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに共通の同期信号を他の制御装置に出力することにより複数の制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの出力を同期させ、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄにおいて、平均輝度値通信部３１は、平均輝度値Ｙａｖｅを時分割し信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］に出力する。

したがって、少ない制御ライン数で多ｂｉｔの平均輝度値Ｙａｖｅを伝送することができるため、省電力制御の精度を向上させることができる。

＜実施の形態２の変形例＞
実施の形態２では、図５において共通の外部同期信号を入力して図６に示すように全ての制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの出力を同期させるように制御していたが、各制御装置２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄで、図５と図６に示す共通の外部同期信号に同期して省電力制御を行うモードと、個別に省電力制御を行うモードに切り替えるように構成してもよい。

個別に省電力制御を行うモードでは、平均輝度値通信部３１は、Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］＝“０００”を出力しワイヤードＯＲ接続される信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］を駆動しないようにし、自身で算出した平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］に基づいて輝度補正係数Ｃｙを算出すればよい。この場合、信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］＝“０００”が出力されているため、ワイヤードＯＲ接続された信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］が駆動されない。そのため、他の制御装置の平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］に対して影響を及ぼさない。具体的には、個別に省電力制御を行う制御装置は、算出された平均輝度値Ｙａｖｅ［７：０］に関わらず、他の制御装置に対してＹａｖｅ［７：０］＝０(平均輝度値の最小値)を出力することになる。

このような制御を行うことにより、制御装置に共通の外部同期信号を入力し、かつ、信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］をワイヤードＯＲ接続した状態で、省電力制御について同期させたい制御装置を任意に選択することができる。この場合、一部の制御装置は共通の外部同期信号に同期せず、映像入力端子１０から入力される映像信号に同期させる場合、または複数の制御装置間の同期が不要な制御装置については個別に省電力制御を行うことができる。すなわち、制御装置の出力画像が他の制御装置とは全く相関がない表示を行っている場合では他の制御装置における省電力制御の影響を受けることがなく自然な省電力制御を行うことができる。

（効果）
以上のように、実施の形態２の変形例に係るＬＥＤ表示システム３００Ａでは、共通の輝度補正係数Ｃｙに基づいて、映像信号配信部１４から配信された映像信号の輝度を調整しない場合、平均輝度値通信部３１は信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］を駆動しない。すなわち、信号線Ｍｕｌ＿ｏ［２：０］＝“０００”が出力される。

したがって、制御装置の出力画像が他の制御装置とは全く相関がない表示を行っている場合では他の制御装置における省電力制御の影響を受けることがなく自然な省電力制御を行うことができる。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ ＬＥＤ、４ ＬＥＤ駆動部、９ 輝度調整部、１４ 映像信号配信部、２４ 平均輝度算出部、２５ 補正係数算出部、３１ 平均輝度値通信部、１００ 単位ＬＥＤユニット、２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ 制御装置、３００，３００Ａ ＬＥＤ表示システム。

Claims (5)

1. 制御装置（２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）と、前記制御装置（２００）から配信された映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置（１００）とを備えるＬＥＤ表示システム（３００，３００Ａ）であって、
   前記制御装置（２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）は、
   前記映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値を算出する平均輝度算出部（２４）と、
   前記平均輝度算出部（２４）で算出された前記平均輝度値に基づいて、前記ＬＥＤ表示装置（１００）の消費電力が予め定められた値以下となるように前記映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出する補正係数算出部（２５）と、
   前記映像信号と前記輝度補正係数とを前記ＬＥＤ表示装置（１００）に配信する映像信号配信部（１４）と、
   を備え、
   前記映像信号配信部（１４）は、現フレームの前記映像信号の先頭に前記現フレームの１フレーム前に算出された前記輝度補正係数を付加して配信し、
   前記ＬＥＤ表示装置（１００）は、
   表示画素となる複数のＬＥＤ（１）と、
   前記映像信号配信部（１４）から配信されたｎフレームの前記映像信号を１フレーム分遅延して出力するフレームメモリ（５０）と、
   前記映像信号配信部（１４）から配信された前記現フレームの前記映像信号の先頭に付加された前記輝度補正係数に基づいて、前記フレームメモリ（５０）により１フレーム分遅延して出力された前記現フレームの１フレーム前の前記映像信号の輝度を調整する輝度調整部（９）と、
   前記輝度調整部（９）で前記輝度が調整された前記映像信号に基づいて、複数の前記ＬＥＤ（１）を駆動するＬＥＤ駆動部（４）と、
   を備える、ＬＥＤ表示システム（３００，３００Ａ）。
2. 前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）は複数設けられ、
   各前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）は、
   他の制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）と接続された信号線と、
   前記平均輝度算出部（２４）で算出された前記平均輝度値を前記信号線に出力し、かつ、自身および他の前記制御装置から出力された前記平均輝度値を、前記信号線を介して入力する平均輝度値通信部（３１）と、
   をさらに備え、
   複数の前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）の前記信号線はワイヤードＯＲ接続され、
   各前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）において、前記補正係数算出部（２５）は、前記平均輝度値通信部（３１）から入力された前記平均輝度値に基づいて、複数の前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）に共通の輝度補正係数を算出する、請求項１記載のＬＥＤ表示システム（３００，３００Ａ）。
3. 前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）は、複数の前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）に共通の同期信号を他の前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）に出力することにより複数の前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）の出力を同期させ、
   各前記制御装置（２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ）において、前記平均輝度値通信部（３１）は、前記平均輝度値を時分割し前記信号線に出力する、請求項２記載のＬＥＤ表示システム（３００，３００Ａ）。
4. 前記共通の輝度補正係数に基づいて、前記映像信号配信部（１４）から配信された前記映像信号の輝度を調整しない場合、前記平均輝度値通信部（３１）は前記信号線を駆動しない、請求項２または請求項３記載のＬＥＤ表示システム（３００，３００Ａ）。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤ表示システム（３００，３００Ａ）が備えるＬＥＤ表示装置（１００）。

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