WO2007023681A1

WO2007023681A1 - 画像表示装置

Info

Publication number: WO2007023681A1
Application number: PCT/JP2006/315814
Authority: WO
Inventors: Kei Tokui
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2007-03-01
Also published as: JPWO2007023681A1; JP4651673B2; US20090128451A1

Abstract

表示画像に影響を与えることなく、光源の発光強度を検出し、さらに、検出した値を用いて、温度変化や経時変化によって光源の発光効率が変化した場合でも、良質な画像表示を行うことができる画像表示装置を提供する。発光色が異なる複数の光源１０１～１０３と、画像信号に応じて、前記光源からの光を変調する光変調素子１００とを備え、該光変調素子１００は、表示画像として使用する表示画像光Ｌ1と、表示画像として使用しない不要光Ｌ2とに反射することで画像表示を行う。不要光Ｌ2の光強度を検出する発光強度検出部１０８を備え、該発光強度検出部１０８によって検出された値によって、前記光源１０１～１０３の発光強度を制御する制御部１０９を備える。

Description

明細書

画像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、画像表示装置、より詳細には、発光色が異なる複数の光源を備え、フィ一ルドシーケンシャル表示をする画像表示装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、光源からの光を光変調素子に照射して、光変調素子により所望の状態に変調された光をスクリーンに投射することにより、大きな画像を表示する画像表示装置が提案されている。光変調素子は、液晶を用いた LCOS (Liquid Crystal On Si licon)や、マイクロミラーアレイを備えた DMD (Digital Micromirror Device)などが使用されている。光源は、超高圧水銀ランプが広く使用されているが、最近では、 LED (Light Emitting Diode)を使用した画像表示装置の開発が進められて!/ヽる。

[0003] LEDを用いた画像表示装置としては、例えば、特開平 11― 32278号公報 (特許文献 1)に開示されたようなものがある。 LED力発せられる光を DMDに照射し、変調光を投射レンズによりスクリーンに拡大投影する。 1つのカラー画像を赤画像と緑画像と青画像との 3つの画像を連続して表示している。 DMDが赤用の画像を表示している場合、赤色の光を発する LEDのみ発光させ、緑用の画像を表示している場合、緑色の光を発する LEDのみ発光させ、青用の画像を表示している場合、青色の光を発する LEDのみ発光させる。これにより、赤、緑、青を原色とするカラー画像を表示している。

特許文献 1：特開平 11― 32278号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、 LEDの発光強度が経時変化や温度変化によって変化するため、赤、緑、青の各 LED力の光量比が変化してしまい、白色点および明るさが変化してしまう。さらに、各 LEDへ供給する電流または電圧によって発する光の波長がシフトしてしまう。したがって、 LEDを駆動する条件が変化すると、表示する画像にも変化が生じてしま!/、画質が劣化してしまう。

[0005] 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、表示条件が変化した場合でも、良好な画質が得られる画像表示装置を提供すること〖こある。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明に係る第 1の画像表示装置は、発光色が異なる複数の光源と、画像信号に応じて前記光源からの光を変調する光変調素子とを備え、前記光変調素子は、表示画像として使用する表示画像光と、表示画像として使用しない不要光とに反射することで画像表示を行い、前記不要光の光強度を検出する発光強度検出部を備え、前記発光強度検出部によって検出された値によって、前記光源の発光強度を制御する制御部を備える。

[0007] 本発明に係る第 2の画像表示装置は、前記光変調素子は、照射される光を不要光とする黒画像表示期間を備え、前記発光強度検出手段は、前記黒画像表示期間に前記不要光の光強度を検出する。

[0008] 本発明に係る第 3の画像表示装置は、発光色が異なる複数の光源と、画像信号に応じて、前記光源からの光を変調する光変調手段と、照射される光の光強度を検出する発光強度検出部と、入射光の偏光方向によって反射または透過する偏光ビームスプリツタとを備え、前記光源からの光うち、第 1の偏光方向の光は前記偏光ビームスプリッタを通って前記光変調素子に照射され、前記光源からの光のうち、第 2の偏光方向の光は前記偏光ビームスプリッタを通って前記発光強度検出部に照射され、前記発光強度検出部により前記第 2の偏光方向の光の強度を検出し、前記発光強度検出部によって検出された値によって、前記光源の発光強度を制御する制御部を備える。

[0009] 本発明に係る第 4の画像表示装置は、発光色が異なる複数の光源と、画像信号に応じて、前記光源からの光を変調する光変調手段と、照射される光の光強度を検出する発光強度検出部と、前記光源からの光が入射され、出射光を前記光変調手段に照射する拡散板を備え、前記拡散板力の反射光を、前記発光強度検出部によつて光強度を検出し、前記発光強度検出部によって検出された値によって、前記光源の発光強度を制御する制御部を備える。

[0010] 本発明に係る第 5の画像表示装置は、入射光を拡散して出射する拡散部を備え、前記発光強度検出部は、前記拡散部からの出射光を検出する。

[0011] 本発明に係る第 6の画像表示装置は、前記制御部は、表示画像の白色点または明るさを一定に保つように、前記光源の発光強度を制御する。

[0012] 本発明に係る第 7の画像表示装置は、前記光源は、第 1の色の光を発する第 1光源と、第 2の色の光を発する第 2光源とを備え、前記光変調素子が、第 1の色の画像を表示している第 1期間に、前記第 1光源と前記第 2光源とを発光する。

[0013] 本発明に係る第 8の画像表示装置は、前記光変調素子が、第 2の色の画像を表示している第 2期間を有し、前記制御部は、前第 1期間に発光した光量と、前記第 2期間に発光する光量との和が一定になるように前記第 2光源の発光強度を制御する。

[0014] 本発明に係る第 9の画像表示装置は、発光色が異なる n個 (nは正の整数)の光源と、前記光源からの光を変調して画像表示を行う光変調素子と、前記光源の発光強度を制御する制御部とを備え、前記光変調素子は、 n色の画像表示を順次行うことでカラー画像を表示し、前記光変調素子が第 n番目の色の画像を表示している第 n期間のときに、前記光源は n番目の発光色を有する光源を発光し、前記第 n期間において、第 1から第 (n—1)番目の発光色を有する光源のうち、少なくとも 1つの光源を発光させ、前記制御部は、前記第 n期間に発光した第 m番目（mは正の整数)の発光色を有する光源の第 1期間から第 n期間までの発光量の和が一定となるように制御する。

[0015] 本発明に係る第 10の画像表示装置は、照射される光の量を検出する発光強度検出部を備え、前記発光強度検出部は、 n番目の発光色を有する光源と、 m番目の発光色を有する光源とから発せられる光の強度を検出し、前記制御部が、前記発光強度検出部にて検出した値によって、前記第 n期間に光変調素子へ照射する光の色度点を制御する。

[0016] 本発明に係る第 11の画像表示装置は、画像表示装置の電源を切る信号を受信したときに、前記光変調素子は照射される光を不要光とする黒画像表示を行い、前記不要光の光強度を検出したのちに前記画像表示装置の電源を切るように制御される

[0017] 本発明に係る第 12の画像表示装置は、前記発光強度検出部で検出したときの値を、前記制御部に記憶する。

[0018] 本発明に係る第 13の画像表示装置は、画像表示装置の電源を入れる信号を受信したときに、前記制御部に記憶した値を用いて前記光源の発光強度を制御する。

[0019] 本発明に係る第 14の画像表示装置は、画像表示装置が画像を表示しているときに

、前記光源の発光強度の目標値を受信した場合、前記光変調素子は照射される光を不要光とする黒画像表示を行い、前記不要光の光強度を検出し、前記光源の発光強度を制御する。

[0020] 本発明に係る第 15の画像表示装置は、前記発光強度検出部の光検出面が、前記光検出面に入射する光を、入射される光を吸収する光吸収体へと反射するように前記発光強度検出部が配置される。

[0021] 本発明に係る第 16の画像表示装置は、前記制御部は、前記画像表示装置の電源が入ってからの時間、または、光源の温度の値によって、前記発光強度検出部で検出した値を記憶する。

発明の効果

[0022] 本発明の画像表示装置によれば、発光色が異なる複数の光源を備えフィールドシーケンシャル表示をする画像表示装置において、光源力発せられた光のうち、表示画像に使用されない光の光強度を検出することで、表示画像の劣化を招くことなく光源の発光強度を知ることが可能である。

[0023] 本発明の画像表示装置によれば、光変調素子がマイクロミラーアレイを備えた DM Dである場合、 DMDに照射される光を不要光とする黒画像表示期間に、発光強度検出部によって不要光の光強度を検出することで、 DMDに照射される光の量を精度よく検出することができる。

[0024] 本発明の画像表示装置によれば、発光強度検出部が検知する光を拡散光とすることで、光変調素子に照射される光の平均的な値を検知することができ、表示画像全体を考慮した光強度検出が可能となる。 [0025] 本発明の画像表示装置によれば、発光強度検出部により検出した値によって、白色点または明るさを制御することで良質な画像表示が可能となる。

[0026] 本発明の画像表示装置によれば、 n番目の色の画像表示期間に、 n番目の色の光を発する光源だけでなぐ m番目の色の光を発する光源も発光することで、表示画像の原色点を制御することができ、良質な画像表示が可能となる。

[0027] 本発明の画像表示装置によれば、表示画像の原色点制御を行う場合において、第

1から n期間までに発する光の量を一定に保つように光源を制御することで、白色点および明るさち制御することが可會となる。

[0028] 本発明の画像表示装置によれば、電源を切る前に光強度を検出し、画像表示期間に発光強度を検出する必要がないため、黒画像表示期間を画像表示中に設ける必要がなぐ明るい画像を得ることが可能となる。また、光源の発光強度の応答が十分でな、場合でも、光源の制御を行うことが可能となる。

[0029] 本発明の画像表示装置によれば、発光強度検出部の光検出面が、光検出部に照射される光を光吸収体へと反射するように配置されるため、迷光が低減された高画質な画像を表示することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]本発明による実施例 1の概略構成を示す図である。

[図 2]実施例 1における LEDの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である

[図 3]実施例 1における LEDの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である

[図 4]実施例 1における LEDの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である

[図 5]実施例 1における LEDの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である

[図 6]実施例 1における光センサの配置を示す図である。

[図 7]実施例 1における光センサの他の配置を示す図である。

[図 8]本発明の実施例 2の概略構成を示す図である。 [図 9]実施例 2における LEDの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である

[図 10]本発明の実施例 3の概略構成を示す図である。

[図 11]実施例 3における LEDの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である

[図 12]実施例 4における LED発光強度の応答特性と光センサの出力応答特性の例を示す図である。

符号の説明

[0031] 100- --DMD, 101- R— LED、 102- G— LED、 103· ··Β— LED、 104, 105· ··ダイク口イツクミラー、 106· ··反射ミラー、 107· "レンズ、 108· ··光センサ、 109· ··制御部、 110· ··プリズム、 111· ··偏光ビームスプリッタ、 112- --LCOS, 113· ··拡散シート、 1 14…光吸収体、 115· ··拡散板、 116…液晶パネル。

発明を実施するための最良の形態

[0032] 以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。なお、各図における構成は、理解しやす、ように誇張して記載しており、実際の間隔ゃ大きさとは異なる。

[0033] (実施例 1)

図 1は、本発明の実施例 1の画像表示装置の概略構成を示す図である。本実施例では光源として赤色の光を発する R— LED101と、緑色の光を発する G— LED102 と、青色の光を発する B— LED103を用いており、光変調素子として DMD100を使用している。制御部 109は、 DMD100が表示する画像に対応した光源を点灯させる

[0034] ダイクロイツクミラー 104は、緑色の光を透過して青色の光を反射する特性を有する。したがって、 G—LED102から発せられた光がダイクロイツクミラー 104に入射すると、光の進行方向は変わらずに透過する。また、 B—LED103から発せられた光がダィクロイツクミラー 104に入射すると、ダイクロイツクミラー 104により反射され光の進行方向が変わる。これにより、 G— LED102と B— LED103とから発せられた光を同一の進行方向とし、ダイクロイツクミラー 105に入射することができる。

[0035] ダイクロイツクミラー 105は、緑色と青色の光を透過して赤色の光を反射する特性を有する。したがって、ダイクロイツクミラー 104からの緑色と青色の光がダイクロイツクミラー 105に入射すると、光の進行方向は変わらずに透過する。また、 R— LED101から発せられた光がダイクロイツクミラー 105に入射すると、ダイクロイツクミラー 105により反射され光の進行方向が変わる。これにより、すなわち、ダイクロイツクミラー 105により R—LED101と G— LED102と B— LED103とから発せられた光を同一の進行方向とすることができる。

[0036] ダイクロイツクミラー 104, 105により略同一の光路となった赤色、緑色、青色の光は、ミラーやレンズといった光学部材 106によって DMD100に照射される。 DMD100 は偏向ミラーアレイの反射光 Lによって表示画像を表し、変調された光は投射レンズ

1

107に入射してスクリーンに拡大表示される。画像表示に不必要な光 Lは OFF光と

2

して光センサ 108の方向へ反射される。制御部 109は、マイコン、 LEDドライノく、 DM Dドライバなどを備えており、 DMD100の表示画像に対応した LEDを発光させる。

[0037] 図 2は、 LEDの発光タイミングの例を示している。 DMD100が赤色の画像を表示しているときには、制御部 109は赤色の光を発する R— LED101を発光し、 DMD100 が緑色の画像を表示しているときには、緑色の光を発する G— LED102を発光し、 D MD100が青色の画像を表示しているときには、青色の光を発する B— LED103を発光する。

[0038] 本実施例では、赤、緑、青の 1サイクルの中に DMD100が黒表示をする期間を設けている。これは、 R— LED101、 G— LED102、 B— LED103の発光強度を、光センサ 108によって検知する期間である。 DMD100が画像表示中であっても OFF光を検出することは可能であるが、画像表示中では、毎回同じ画像が表示されていなければ OFF光の量が変化してしまい、正確な発光強度の検知ができない。したがつて、 DMD100へ照射された光を略同一量 OFF光として反射する黒画像表示期間を設けると良い。黒画像表示を行っている期間には、 LEDからの光が表示に寄与しないため、赤、緑、青画像表示を行う 1サイクルにっき 1回の黒画像表示にすることで、各色画像表示後にその都度黒画像表示をする場合に比べ、明るい画像を得ることが可能となる。

[0039] 図 2において、検知 1を行う期間では、黒画像を表示しており、かつ、 R— LED101 のみを赤画像表示期間の電圧及び電流で発光させている。したがって、光センサ 10 8に照射される OFF光は赤色の光のみとなり、 R— LED101の発光強度を検知することができる。検知 2を行う期間では、黒画像を表示しており、かつ、 G— LED102のみを緑画像表示期間の電圧及び電流で発光させている。したがって、光センサ 108 に照射される OFF光は緑色の光のみとなり、 G— LED102の発光強度を検知することができる。検知 3を行う期間では、黒画像を表示しており、かつ、 B— LED103のみを青画像表示期間の電圧及び電流で発光させている。したがって、光センサ 108に照射される OFF光は青色の光のみとなり、 B— LED103の発光強度を検知することができる。ここで、図示はしていないが、黒画像表示期間にすべての LEDを消灯して検知することで、暗状態の明るさを知ることにより発光強度制御の精度を向上することも可能である。

[0040] 光センサ 108によって検知した各 LEDの発光強度は制御部 109に伝達される。光センサ 108は、 Siフォトダイオードなどを使用することができる。伝達された発光強度の値と、制御部 109で記憶されているデータと比較することで、明るさと白色点の制御を行う。例えば、所望とする白色点を得るためには、赤色、緑色、青色の発光強度比が 1 : 2 : 1とする必要があるとき、まず、発光強度の比が 1 : 2 : 1になるように LEDの発光強度を制御する。このとき、各 LEDの発光強度の初期値力 S小さい場合には、発光強度を大きくする方向で比率を合わせ、各 LEDの発光強度の初期値が大きい場合には、発光強度を小さくする方向で比率を合わせると良い。発光強度の初期値が大きい場合に、さらに大きな発光強度を得ようとすると LEDの最大定格による制限が生じてしまう。発光強度の初期値が小さい場合に、さらに小さい発光強度を得ようとすると LEDが消灯するという制限が生じてしまう。

[0041] 次に、明るさの調整を行う。白色点を合わせた発光強度比を保ったまま、明るさを調整する。すなわち、光センサ 108で検知した明るさが 10%不足していたならば各 LE Dの発光強度を 10%大きくすれば、白色点を維持したまま明るさを調整可能である。

[0042] このような方法で制御部 109が LEDの発光強度をフィードバック制御することで、白色点、および、明るさを一定に保つことも、特定の値にすることも可能となる。ここで、フィードバック制御する方法は上述した方法に限らず、様々な方法が適用でき、例えば、目標の値に徐々に近づけていくことで制御することもできる。

[0043] また、光センサ 108が赤色、緑色、青色に対応したフィルタを備えている場合には、図 3に示す方法で検知しても良い。すなわち、黒画像表示をして光センサ 108にて検知する期間に、 R-LED101, G-LED102, B— LED103を発光させる。各色の光が光センサ 108に照射することになり、赤色のフィルタが配置される光センサは、赤色の光がフィルタを透過して検知部に到達するため、 R—LED101の発光強度を検知することができる。同様に、緑色のフィルタが配置される光センサは、緑色の光がフィルタを透過して検知部に到達するため、 G— LED102の発光強度を検知することができ、青色のフィルタが配置される光センサは、青色の光がフィルタを透過して検知部に到達するため、 B— LED103の発光強度を検知することができる。これにより、検知する頻度が高まり、白色点、及び、明るさのフィードバック制御の精度が向上する。また、光センサ 108が赤色、緑色、青色に対応したフィルタを備えている場合においても、図 2に示したような検知方法を適用することが可能である。

[0044] 次に、原色点を制御する方法について説明をする。カラー表示を行う場合、原色点が変化してしまうと、色再現範囲が変化するだけでなく画像表示における階調表示の品位が低下してしまう。 LEDの発光波長は、温度や印可電流などによって変化してしまうため、様々な環境においても原色点を維持することで、より高画質な表示が可能となる。

[0045] 原色点の制御は、例えば、図 4のような LEDの発光タイミングにて行う。図 4は、赤の原色点のみを調整して、る場合を示して、る。 DMD100が赤画像表示をして!/、るときに、 R— LED101を主に発光し、 G— LED102および B— LED103も発光する。これにより原色点を調整することが可能となる。すなわち、赤画像表示に照射される光の三刺激値 Xr、 Yr、 Zrは、 R— 1^：0101の三刺激値¾：1：、 Yrr、 Zrr、 G— LED10 2の三刺激値 Xrg、 Yrg、 Zrg、 8—1^0103の三刺激値：¾:1)、 Yrb、 Zrb、で表すと式 1〜3になる。

[0046] Xr=Xrr+Xrg+Xrb (式 1)

Yr=Yrr+Yrg+Yrb (式 2)

Zr=Zrr+Zrg+Zrb (式 3) [0047] これにより、 Xrr、 Yrr、 Zrrが変化した場合においても、 G— LED102と B— LED1 03の発光強度を変化させることで Xrg、 Yrg、 Zrg、 Xrb、 Yrb、 Zrbを変化させて、 X 、 Y、 Ζを維持することができ、赤色の原色点制御が可能となる。同様な方法により、 D MD100が緑画像表示をしているときに、 G— LED102を主に発光し、 R— LED101 および B— LED103も発光し、 DMD100が青画像表示をしているときに、 B— LED 103を主に発光し、 R—LED101および G— LED102も発光することで、緑色及び青色についても原色点制御画可能となる。

[0048] 赤色の原色点制御を行う場合、 R— LED101だけでなく G— LED102と B— LED 103とを発光しているため、緑画像表示と青画像表示を赤色原色点調整前と同じ発光強度で G— LED102と B— LED103を発光すると白色点および輝度が変化してしまう。ここで、緑画像表示のときの G— LED102の発光強度を、赤色画像表示の G— LED102の発光強度分程度減少させる。同様に、青画像表示のときの B— LED10 3の発光強度を、赤色画像表示の B— LED103の発光強度分程度減少させる。したがって、発光強度減少前の緑の三刺激値 Xgg、 Ygg、 Zgg、青の三刺激値 Xbb、 Yb b、 Zbbと、発光強度減少後の緑の三刺激値 Xg、 Yg、 Zg、青の三刺激値 Xb、 Yb、 Z b、との関係は式 4〜9になる。

=Xgg- -Xrg (式 4)

Yg: =Ygg- -Yrg (式 5)

Zg = = Zgg- Zrg (式 6)

Xb: =Xbb- -Xrb (式 7)

Yb: =Ybb- — Yrb (式 8)

Zb = = Zbb- -Zrb (式 9)

[0050] ここで、各 LEDの発光強度を制御したときの白色点の三刺激値 Xw、 Yw、 Zwは式

10〜12で示される。

[0051] Xw=Xr+Xg+Xb

= (Xrr+Xrg+Xrb) + (Xgg-Xrg) + (Xbb-Xrb)

=Xrr+Xgg+Xbb (式 10)

Yw=Yr+Yg+Yb = (Yrr+Yrg+Yrb) + (Ygg— Yrg) + (Ybb-Yrb)

=Yrr+Ygg+Ybb (式 11)

Zw = Zr + Zg + Zb

= (Zrr+Zrg+Zrb) + (Zgg-Zrg) + (Zbb—Zrb)

=Zrr+Zgg+Zbb (式 12)

[0052] したがって、制御後の白色点の三刺激値と、制御前の白色点の三刺激値は同一となり、白色点および明るさを維持されている。すなわち、赤画像表示をする期間において、 R— LED101に加え G— LED102と B— LED103を発光し、赤画像表示をする期間で発光した光量を、緑画像表示する期間での G— LED102の発光量と、青画像表示する期間での B— LED103の発光量とから減ずることで、白色点及び明るさを維持したまま原色点を制御することが可能となる。

[0053] 以上に、赤色のみ原色点制御を行う場合について説明したが、同様な方法を緑色の原色点制御、青色の原色点制御、複数色の原色点制御について適用することができる。また、原色点制御における光センサ 108の検知は、図 5に示される、検知 1を行う期間で赤画像表示期間の R— LED101の発光強度を、検知 2を行う期間で赤画像表示期間の G— LED102の発光強度を、検知 3を行う期間で赤画像表示期間の B—LED103の発光強度を検知する方法でも同様の効果を得ることができる。

[0054] また、 LEDの波長シフトによる原色点の変化をなくすように制御するだけでなぐ所望の設定値に制御することも可能である。例えば、 NTSCや sRGBといった色度点が示されている規格に対応する表示に合わせたり、視聴者の好みに応じた色再現範囲にしたりすることが可能である。

[0055] 本実施例では、 DMDを使った画像表示装置について説明をした力 DMDの階調表現方法は、特定の期間内でマイクロミラーによる反射光量を時間的に制御して行うため、 LEDの発光強度の制御を発光時間によって制御してしまうと、階調が十分に表現できなくなってしまう。したがって、 LEDの発光時間を一定にしたままで発光強度制御が可能な電流制御が望ましい。 LEDの発光時間によって発光強度を制御する場合には、 DMDの赤、緑、青の各画像表示期間を、 LEDの発光時間に合わせて増減することで可能となる。 [0056] また、白色点、明るさ、原色点のいずれも、表示画像の一部を制御するのではなぐ表示画像全体を平均的に制御した方が良い。例えば、 DMDと TIRプリズムを用いた光学系においては、図 6に示すような位置で OFF光を光センサ 108で検知する。このとき、レンズなどで集光する必要は無ぐプリズム 110内を伝播した DMD 100表示面全体からの光を検知することが良い。また、拡散度を高めるために拡散シート 113 をプリズム 110と光センサ 108との間に配置しても良い。

[0057] また、光センサに入射する光が、光センサにより反射され迷光となって投射レンズにより投影されてしまい画質が劣化してしまう可能性がある。これは、図 7に示すように光センサ 108の検知面を OFF光の進行してくる方向から傾けて配置し、光センサ 10 8への入射角を垂直でなくし、 DMDや投射レンズとは異なる方向へと反射することで迷光を低減することができる。反射光が光を吸収する光吸収体 114へと向かうように光センサ 108の角度を設定して配置すると好適である。さらに、光センサ 108の周辺にも余分な光吸収する光吸収体を配置すると好適である。

[0058] 以上のように、本実施例における画像表示装置によれば、光センサ 108によって L EDの発光強度を検知することで、白色点および明るさの制御をし、良質な画像表示が得られるとともに、画像表示中に黒画像表示期間を設け、 DMDの OFF光力ゝら LE Dの発光強度を検知することにより、 DMDに照射される光を均一に検知することが可能になる。また、 1サイクルに 1回の検知によって、画像表示に起因しない時間を最小限にすることで明るい画像を得ることができる。さらに、原色点の制御を行うことも可能であり、 LEDの波長がシフトした場合においても、原色点を維持して良質な画像表示が可能となる。また、 DMDからの OFF光を拡散して光センサで検知することで、表示面全体の光強度を検知することで、表示画像全体の制御が可能となる。

[0059] (実施例 2)

図 8は、本発明の実施例 2の画像表示装置の概略構成を示す図である。以下、本発明の実施例 2について図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施例 1と同様の機能を有する部分については同一の符号を付している。

実施例 1と同様に R—LED101と G—LED102と B—LED103とから発せられる光は、ダイクロイツクミラー 104及び 105によって、 R— LED101と G— LED102と B— L ED103とから発せられた光を同一の進行方向とすることができる。

[0060] 各 LEDから発せられた光は、偏光ビームスプリッタ 111に入射される。ここで、 LED 力の光のうち P偏光の光は透過し、 S偏光の光は反射される。透過した光は LCOS 112に入射され、画像の階調を表現するため変調される。変調された光は再び偏光ビームスプリッタ 111に入射し、画像表示として使われる光は反射して投射レンズ 10 7により拡大表示される。画像表示として使われない光は、偏光ビームスプリッタ 111 を透過して LEDの方向へ戻る。

[0061] ここで、 LEDが発して偏光ビームスプリッタ 111へと入射する光のうち S偏光光は、画像表示に寄与することなく反射される。この反射された光を光センサ 108で光強度を検知することで白色点、明るさ、原色点を制御することができる。したがって、従来では不要であった光を利用して LEDの発光強度を検知するため効率が良い。

[0062] 白色点、明るさ、原色点の制御方法については、実施例 1と同様な方法で行うことができる。 LCOS112の画像表示と、 LEDの発光と、光センサ 108の検知タイミングの制御は図 9のように行うことができる。ここで、図 9は白色点、明るさ、赤色の原色点制御をしている図である。

[0063] LCOS 112が赤画像表示をしているときに、 R— LED101を主に発光させて、 G— LED102、 B— LED103により原色点制御を行う。 LCOS 112が緑画像表示をしているときには、 G— LED102を発光させて、青画像表示をしているときには B— LED 103を発光させる。光センサ 108は、赤画像表示をしているときに検知 1を行い、赤画像表示に使用される光の強度を検知し、緑画像表示をしているときに検知 2を行い、緑画像表示に使用される光の強度を検知し、青画像表示をしているときに検知 3を行い、青画像表示に使用される光の強度を検知する。これにより、各色表示に使用される光の強度を検知することができ、白色点、明るさ、原色点の制御が可能となる。

[0064] ここで、偏光ビームスプリッタ 111に入射する前に、各 LEDからの光利用効率を向上するために、偏光変換素子などを配置することができる。し力しながら、 LED力もの光を偏光変換素子で偏光方向を揃えた場合でも、出射光の偏光方向を全て同じにすることはできない。したがって、本実施例において偏光変換素子を配置して偏光ビ一ムスプリッタ 111に P偏光の光を入射しょうとした場合でも、 S偏光の光は存在することになり、光センサ 108で LEDの発光強度を検知することは可能である。

[0065] また、本実施例では、図 5に示したように、色画像表示ごとに光センサ 108で LED の発光強度を検知していたが、数回に 1度だけ検知することでも白色点、明るさ、原色点の制御は可能である。例えば、電源投入時などは温度の変化なども大きいため、発光強度を検知する頻度を高くしておき、定常状態に達しているときには検知する頻度を低くしておくなどしても良い。

本実施例では、光変調素子として LCOS1個を使用した力 2個や 3個といった複数の場合でも、本発明を適用することが可能である。

[0066] 以上のように、本実施例における画像表示装置によれば、光センサによって LED の発光強度を検知することで、白色点および明るさの制御をし、良質な画像表示が得られるとともに、偏光ビームスプリッタで使用されなくなる偏光光力 LEDの発光強度を検知することにより、表示画像に影響を与えることなく LCOSに照射される光を検知することが可能になる。さらに、原色点の制御を行うことも可能であり、 LEDの波長力 Sシフトした場合においても、原色点を維持して良質な画像表示が可能となる。

[0067] (実施例 3)

以下、本発明の実施例 3について図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施例 1と同様の機能を有する部分については同一の符号を付している。

図 10は、本発明の実施例 3の画像表示装置の概略構成を示す図である。本実施例では、液晶パネル 116を備えた液晶表示装置であり、 R— LED101、 G— LED10 2、 B— LED103から発せられた光は、拡散板 115に入射して拡散光となって出射し、液晶パネル 116に光を照射する。液晶パネル 116は実施例 2の LCOS112と同様に、入射された光を変調して、赤画像表示、青画像表示、緑画像表示によって、カラ一画像を表示する。ここで、拡散板 115と液晶パネル 116との間には、拡散偏光シートゃプリズムシートなどの光学シートを配置することができる。また、図 10では、 2次元的に赤色、緑色、青色の LEDを各 1個ずつ配置したが、 3次元的に配置することも、各色複数個ずつ配置することも可能である。

[0068] LED力も発せられた光は拡散板 115に入射する力一部の光は拡散板 115の表面または内部から反射される。この光の強度を光センサ 108にて検知することで、 R — LED101、 G— LED102、 B— LED103の発光強度を検知することができる。液晶ノネル 116、 R— LED101、 G— LED102、 B— LED103、光センサ 108の制御は図 11に示される方法により制御可能である。これは、実施例 2の LCOS112を液晶パネルに置き換えたものであり、制御方法は実施例 2を適用することができる。また、白色点、明るさ、原色点制御の方法は、実施例 1と同様の方法を適用することができる。

[0069] 本実施例では光センサ 108が 2箇所に配置されている。これは、光センサ 108に入射する光力光センサ 108の近傍に配置される LEDの発光強度の影響を強く受けてしまヽ、複数配置される LED全体の発光強度を均等に検知することができなヽためである。特に、大きな液晶表示装置ではバックライトも大きくなり、温度ムラが発生してしまうため領域ごとに LEDの発光強度の変化量が異なる。したがって、領域ごとの発光強度を検知するために複数の光センサ 108を配置することで、白色点、明るさ、原色点制御の精度を向上させている。バックライトが小さい場合や、特定領域の発光強度によって全体を制御する場合には、単一の光センサ 108で LEDの発光強度を検知することで、本発明の効果を得ることはできる。

[0070] 本実施例では、直下型のバックライトを有する液晶表示装置について説明したが、導光板を備えたサイドエッジ型のバックライトを有する液晶表示装置にも適用することが可能である。

[0071] 以上のように、本実施例における画像表示装置によれば、光センサによって LED の発光強度を検知することで、白色点および明るさの制御をし、良質な画像表示が得られるとともに、拡散板から LEDの発光強度を検知することにより、表示画像に影響を与えることなく液晶パネルに照射される光を検知することが可能になる。さらに、原色点の制御を行うことも可能であり、 LEDの波長がシフトした場合においても、原色点を維持して良質な画像表示が可能となる。

[0072] (実施例 4)

以下、本発明の実施例 4について図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施例 1と同様の機能を有する部分については同一の符号を付している。

[0073] 本実施例では、 LEDの発光強度を制御するフィードバック制御を画像表示装置の電源を OFFにする前に行う。実施例 1で示したような DMDを光変調素子とした画像表示装置にぉ、て、画像表示期間中に OFF光を検知してフィードバック制御を行う場合、黒画像表示を画像表示期間に設ける必要がある。したがって、明るい画像を得るためには黒表示期間を可能な限り短くした方が良い。また、精度の高いフィードバック制御をするためには、 LEDの発光強度が安定して、る状態で検知する必要がある。図 12は赤色画像力も緑色画像へ切り替わるときの黒画像表示期間を示している。 LEDドライバには応答特性が存在するため、異なる色の画像への混色を低減し画質劣化を防ぐとともに、安定した光強度での発光輝度を検出する必要があるため、黒表示期間の大きさは LEDドライバの特性によって主に決定される。ここで、 LEDドライバ特性が十分でない場合には、黒表示期間を長く設けておく必要がある。本実施例の方法は、特に LEDドライバの特性が十分でな、場合に好適である。

[0074] 本実施例では、画像表示装置の電源を OFFする信号を伝達されたときに、フィードノック制御を行う。フィードバック制御は DMDを黒表示にして OFF光を検知する。しかし、電源を OFFにするため画像表示をする必要がなぐ DMDを常に黒表示期間としておくことができる。すなわち、 LEDドライバの特性が不十分であっても、黒表示期間を長くしてフィードバック制御のための検知期間を設けることができる。制御部に記憶されている目標の白色点に合うように、各色の LEDの発光強度を制御する。目標値と略同一となった白色点または明るさの各色 LEDの発光強度は、制御部などに記憶しておく。記憶しておく値は、発光強度値、電流値、電圧値などでよい。各 LED の値を記憶したのちに画像表示装置の電源を完全に OFFとする。画像表示装置の電源を ONにしたとき、前回の OFF時に制御部に記憶した値を使って LEDの発光強度を制御する。電源 OFF時にはフィードバック制御を行う。この制御を繰り返すことにより、温度変化および経時変化による LEDの発光強度変化に起因する白色点の変化は低減することが可能となる。

[0075] ここで、画像表示装置の電源 ON時力電源 OFF時までの期間が短いと温度が安定していないため、フィードバック制御の値として正しいものでない可能性がある。このため、電源 ON時間をカウントする、または、サーミスタにより LED温度を検知するなどの手法により、フィードバック制御用の値を取得する条件を設定しておくことで、 L EDの温度が一定になって、ることを検知し、フィードバック制御をして値を記憶するように制御すると好適である。

[0076] 上記方法により、 LEDドライバの特性が十分でない場合にも、画像表示期間中に大きな黒表示期間を設けることなくフィードバック制御が可能となる。また、画像表示期間に黒表示期間を設ける必要がないため、フィードバック制御をしても明るい画像表示が可能となる。

[0077] また、本実施例では電源 OFF時にフィードバック制御を行って!/、るが、ユーザーからの入力によりキャリブレーションする期間を設け、この期間を黒画像表示としてフィードバック制御を行っても同様の効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 発光色が異なる複数の光源と、

画像信号に応じて前記光源力の光を変調する光変調素子とを備え、前記光変調素子は、表示画像として使用する表示画像光と、表示画像として使用しなヽ不要光とに反射することで画像表示を行ヽ、

前記不要光の光強度を検出する発光強度検出部を備え、

前記発光強度検出部によって検出された値によって、前記光源の発光強度を制御する制御部を備える画像表示装置。

[2] 前記光変調素子は、照射される光を不要光とする黒画像表示期間を備え、

前記発光強度検出部は、前記黒画像表示期間に前記不要光の光強度を検出する、請求項 1記載の画像表示装置。

[3] 発光色が異なる複数の光源と、

画像信号に応じて、前記光源からの光を変調する光変調素子と、

照射される光の光強度を検出する発光強度検出部と、

入射光の偏光方向によって反射または透過する偏光ビームスプリッタとを備え、前記光源からの光うち、第 1の偏光方向の光は前記偏光ビームスプリッタを通って前記光変調素子に照射され、

前記光源からの光のうち、第 2の偏光方向の光は前記偏光ビームスプリッタを通つて前記発光強度検出部に照射され、

前記発光強度検出部により前記第 2の偏光方向の光の強度を検出し、前記発光強度検出部によって検出された値によって、前記光源の発光強度を制御する制御部を備える画像表示装置。

[4] 発光色が異なる複数の光源と、

照射される光の光強度を検出する発光強度検出部と、

前記光源からの光が入射され、出射光を前記光変調手段に照射する拡散板を備え、

前記拡散板からの反射光を、前記発光強度検出部によって光強度を検出し、前記発光強度検出部によって検出された値によって、前記光源の発光強度を制御する制御部を備える画像表示装置。

[5] 入射光を拡散して出射する拡散部を備え、

前記発光強度検出部は、前記拡散部からの出射光を検出する請求項 1から 4いずれかに記載の画像表示装置。

[6] 前記制御部は、表示画像の白色点または明るさを一定に保つように、前記光源の発光強度を制御する、請求項 1から 5のいずれかに記載の画像表示装置。

[7] 前記光源は、第 1の色の光を発する第 1光源と、第 2の色の光を発する第 2光源とを備え、

前記光変調素子が、第 1の色の画像を表示している第 1期間に、前記第 1光源と前記第 2光源とを発光する請求項 1から 6のいずれかに記載の画像表示装置。

[8] 前記光変調素子が、第 2の色の画像を表示している第 2期間を有し、

前記制御部は、前記第 1期間に発光した光量と、前記第 2期間に発光する光量との和が一定になるように前記第 2光源の発光強度を制御する請求項 1から 7の、ずれかに記載の画像表示装置。

[9] 発光色が異なる n個 (nは正の整数)の光源と、

前記光源からの光を変調して画像表示を行う光変調素子と、

前記光源の発光強度を制御する制御部とを備え、

前記光変調素子は、 n色の画像表示を順次行うことでカラー画像を表示し、前記光変調素子が n番目の色の画像を表示している第 n期間のときに、前記光源は n番目の発光色を有する光源を発光し、

前記第 n期間において、 1から (n—l)番目の発光色を有する光源のうち、少なくとも 1つの光源を発光させ、

前記制御部は、前記第 n期間に発光した m番目（mは正の整数)の発光色を有する光源の第 1期間力第 n期間までの発光量の和が一定となるように制御する画像表示装置。

[10] 照射される光の量を検出する発光強度検出部を備え、

前記発光強度検出部は、 n番目の発光色を有する光源と、 m番目の発光色を有する光源とから発せられる光の強度を検出し、

前記制御部が、前記発光強度検出部にて検出した値によって、前記第 n期間に光変調素子へ照射する光の色度点を制御する請求項 9に記載の画像表示装置。

[11] 前記画像表示装置が、前記画像表示装置の電源を切る信号を受信したときに、前記光変調素子は照射される光を不要光とする黒画像表示を行!、、前記不要光の光強度を検出したのちに前記画像表示装置の電源を切る請求項 1に記載の画像表示装置。

[12] 前記発光強度検出部で検出したときの値を、前記制御部に記憶することを特徴とする請求項 11に記載の画像表示装置。

[13] 前記画像表示装置の電源を入れる信号を受信したときに、前記制御部に記憶した値を用いて前記光源の発光強度を制御することを特徴とする、請求項 12に記載の画像表示装置。

[14] 前記画像表示装置が画像を表示しているときに、前記光源の発光強度の目標値を受信した場合、前記光変調素子は照射される光を不要光とする黒画像表示を行ヽ、前記不要光の光強度を検出し、前記光源の発光強度を制御することを特徴とする請求項 1に記載の画像表示装置。

[15] 前記発光強度検出部の光検出面が、前記光検出面に入射する光を、入射される光を吸収する光吸収体へと反射するように前記発光強度検出部が配置されることを特徴とする請求項 1から 14のいずれかに記載の画像表示装置。

[16] 前記制御部は、前記画像表示装置の電源が入ってからの時間、または、光源の温度の値によって、前記発光強度検出部で検出した値を記憶する、請求項 11に記載の画像表示装置。