JP2005309134A

JP2005309134A - 映像表示装置及びその光源ユニット

Info

Publication number: JP2005309134A
Application number: JP2004126715A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Yamazaki; 太志山崎; Masahiko Tanitsu; 雅彦谷津
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-04
Also published as: CN1691117A; CN100390660C; US20050248518A1

Abstract

【課題】
映像表示において、滑らかな階調と明るさを確保する。
【解決手段】
赤色光、緑色光、青色光を別個に出射する半導体発光素子を光源に用い、１画面描画サイクル期間に該半導体発光素子の発光用電力のピーク値を描画の階調に対応して可変する構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、光源側からの光を映像表示素子に照射し光学像を形成して映像表示する映像表示技術に係り、特に、階調表示のための技術に関する。

本発明に関連した従来技術としては、例えば、特開２００４−３７９５８号公報（特許文献１）や、特開２００３−１８６１１０号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特開２００４−３７９５８号公報には、異なる単色光を発生する半導体発光素子ＬＥＤを光源に用い、デジタル・マイクロミラー・デバイスＤＭＤを映像表示素子に用い、画像信号に同期して逐次時分割的に半導体発光素子ＬＥＤを作動させる構成が記載され、特開２００３−１８６１１０号公報には、赤、緑、青の発光ダイオードを光源に用い、ＤＭＤパネルを映像表示素子に用い、発光ダイオードの赤、緑、青のオン・オフ信号とＤＭＤ（ＤＭＤ：テキサス・インスツルメント社の登録商標）の画素のオン・オフ信号を同期させてカラー表示する構成が記載されている。

特開２００４−３７９５８号公報

特開２００３−１８６１１０号公報

上記従来の技術では、低階調映像においては滑らかな階調表現が困難で、明るい階調映像においては輝度の損失が発生するおそれがある。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、低階調映像での滑らかな階調表現を可能にするとともに、明るい階調映像で輝度の損失を抑えられるようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決し、高画質性を確保した映像表示技術を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に基づく光学像を形成する映像表示装置またはその光源ユニットとして、赤色光、緑色光、青色光を別個に出射する半導体発光素子を光源に用い、１画面描画サイクル期間に該半導体発光素子の発光用電力のピーク値を描画の階調に対応して可変する構成とする。

本発明によれば、映像表示装置において、表示映像の滑らかな階調表現と明るさを確保することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明の実施形態の説明図である。図１は、本発明の実施形態としての映像表示装置の構成例図、図２〜図７は、図１の装置の光源に用いる半導体発光素子の駆動電力波形例である。
図１は、半導体発光素子を光源として用いた投射型映像表示装置の構成例図である。本映像表示装置では、映像表示素子として、照射された光を微小ミラーによる反射により変調するＤＬＰ（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）型の映像表示素子を用いる。

図１において、１は半導体発光素子、１００は、複数個の該半導体発光素子１が１つの平面内に配されて成り、赤色光（以下、Ｒ光という）、緑色光（以下、Ｇ光という）、青色光（以下、Ｂ光という）を時分割で出射する光源アレイ、２は集光レンズ、３は光を均一化するためのライトバルブ、４は照明光結像レンズ、５はＤＬＰ型の映像表示素子、６は投射レンズユニット、７は、光源アレイ１００の半導体発光素子１を駆動する光源駆動回路、８は、映像表示素子５を映像信号に基づき駆動する映像表示素子駆動回路である。光源駆動回路７は、光源アレイ１００の半導体発光素子１を、描画の階調に対応し１画面描画サイクル期間に発光用電力の少なくともピーク値を可変して駆動する。光源駆動回路７は、上記映像表示素子５の駆動に合わせ発光用電力の少なくとも該ピーク値を可変することで、半導体発光素子１の発光用電力を可変する。光源アレイ１００と光源駆動回路７は、投射型映像表示装置における光源ユニットを構成している。

図１の構成において、上記光源アレイ１００の複数個の半導体発光素子１から時分割で出射された光（偏光変換されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光のＰ偏光光またはＳ偏光光であり、ここでは例えばＳ偏光光とする）は、集光レンズ２で集光され、ライトバルブ３、照明光結像レンズ４を経て、ＤＬＰ型の映像表示素子５に照射される。映像表示素子５では、該照射された光を、画素に対応した微小ミラーによる反射により変調し、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光それぞれの光学像を形成する。光学像を形成した光は投射レンズユニット６に入り、投射レンズユニット６で拡大され、スクリーン等に投射される。

図２は、図１の装置の光源における半導体発光素子の第１の駆動電力波形を示す図である。光源駆動回路７は、描画の階調に対応し１画面描画サイクル期間に半導体発光素子のＲ光、Ｇ光、Ｂ光の発光用電力のピーク値を可変する。Ｒ光では可変する発光用電力のピーク値を前半期間ａではａ_１、後半期間ｂではｂ_１とし、Ｇ光では前半期間ａ'では発光用電力のピーク値をａ_２、後半期間ｂ'ではｂ_２とし、Ｂ光では前半期間ａ''ではａ_３、後半期間ｂ''ではｂ_３としている。映像の描画においては、画面中の明るい階調の部分は、上記前半期間及び後半期間を通して映像信号を書き込み、画面中の暗い階調の部分は、後半期間の輝度が低い時にだけ映像信号を書き込む。これにより、滑らかな階調表現が可能となる。また、上記前半期間の電力を、定電力駆動時の電力よりも高くしているため、明るい階調の映像においても輝度の損失が発生しない。

図３は、図１の装置の光源における半導体発光素子の第２の駆動電力波形を示す図である。描画の階調に対応し１画面描画サイクル期間に半導体発光素子の発光用電力のピーク値を、Ｒ光では、前半期間ａではａ_１、後半期間ｂではｂ_１とし、Ｇ光では前半期間ａ'ではａ_２、後半期間ｂ'ではｂ_２とし、Ｂ光では前半期間ａ''ではａ_３、後半期間ｂ''ではｂ_３としている。ただし、本第２の駆動電力波形では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光それぞれにおいて、前半期間と後半期間は、隣接して設けられず、時間的に互いに離れた位置に設けられる。本第２の駆動電力波形で半導体発光素子を駆動した場合にも、滑らかな階調表現が可能となり、輝度の損失を回避することができる。

図４は、図１の装置の光源における半導体発光素子の第３の駆動電力波形を示す図である。本第３の駆動電力波形は鋸歯状波である。描画の階調に対応し１画面描画サイクル期間に該鋸歯状波のピーク値及び継続時間を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれで可変する。本図中、実線の波形は、階調が約３０％の場合の映像表示素子５の駆動波形を示す。本第３の駆動電力波形で半導体発光素子を駆動した場合にも、滑らかな階調表現が可能となり、輝度の損失を回避することができる。

図５は、図１の装置の光源における半導体発光素子の第４の駆動電力波形を示す図である。本第４の駆動電力波形は、先端部が尖塔状で裾部が広がった波形である。描画の階調に対応し１画面描画サイクル期間に該波形のピーク値または該ピーク値と継続時間を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれで可変する。本第４の駆動電力波形で半導体発光素子を駆動した場合にも、滑らかな階調表現が可能となり、輝度の損失を回避することができる。特に、低い階調でのきめ細かい映像表現が可能となる。

図６は、図１の装置の光源における半導体発光素子の第５の駆動電力波形を示す図である。本第５の駆動電力波形は、先端部が飽和状で裾部が広がった波形である。描画の階調に対応し１画面描画サイクル期間に該波形のピーク値または該ピーク値と継続時間を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれで可変する。本第５の駆動電力波形で半導体発光素子を駆動した場合にも、滑らかな階調表現が可能となり、輝度の損失が回避される。特に、低い階調でのきめ細かい映像表現が可能となる。

図７は、図１の装置の光源における半導体発光素子の第６の駆動電力波形を示す図である。本第６の駆動電力波形は、鋸歯状波と矩形波を組合わせた波形である。描画の階調に対応し１画面描画サイクル期間に該波形のピーク値または該ピーク値と継続時間を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれで可変する。本第６の駆動電力波形で半導体発光素子を駆動した場合にも、滑らかな階調表現が可能となり、輝度の損失が回避される。特に、映像表示素子駆動回路の演算処理を簡略化することができる。
なお、光源アレイ１００の半導体発光素子１の駆動電力波形は、図２〜図７に示すものに限定されない。

本発明の実施形態としての映像表示装置の構成例図である。図１の装置の光源における半導体発光素子の第１の駆動電力波形である。図１の装置の光源における半導体発光素子の第２の駆動電力波形である。図１の装置の光源における半導体発光素子の第３の駆動電力波形である。図１の装置の光源における半導体発光素子の第４の駆動電力波形である。図１の装置の光源における半導体発光素子の第５の駆動電力波形である。図１の装置の光源における半導体発光素子の第６の駆動電力波形である。

符号の説明

１…半導体発光素子、
２…集光レンズ、
３…ライトバルブ、
４…照明光結像レンズ、
５…映像表示素子、
６…投射レンズユニット、
７…光源駆動回路、
８…映像表示素子駆動回路
１００…光源アレイ。

Claims

光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に基づく光学像を形成する映像表示装置であって、
半導体発光素子を備え、赤色光、緑色光、青色光を出射する光源と、
１画面描画サイクル期間に上記半導体発光素子の発光用電力のピーク値を描画の階調に対応して可変し上記光源を駆動する光源駆動回路と、
を備え、上記映像表示素子の駆動に合わせ上記光源の発光を可変する構成としたことを特徴とする映像表示装置。
光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に基づく光学像を形成する映像表示装置であって、
ＬＥＤチップ発光部より赤色光を出射する半導体発光素子と、同じく緑色光を出射する半導体発光素子と、同じく青色光を出射する半導体発光素子とを備えた光源と、
照射された光を微小ミラーによる反射により変調するＤＬＰ型の映像表示素子と、
１画面描画サイクル期間に上記各半導体発光素子の発光用電力のピーク値を描画の階調に対応して可変し上記光源を駆動する光源駆動回路と、
映像信号に基づき上記映像表示素子を駆動する映像表示素子駆動回路と、
を備え、上記映像表示素子の駆動に合わせ上記光源の発光を可変する構成としたことを特徴とする映像表示装置。
上記光源駆動回路は、上記半導体発光素子を、発光用電力のピーク値、または、ピーク値及び継続時間を可変して駆動する構成である請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
上記光源駆動回路は、三角波、鋸歯状波、先端部が尖塔状で裾部が広がった波形、先端部が飽和状で裾部が広がった波形、または、鋸歯状波と矩形波を組合わせた波形の電力を上記半導体発光素子に供給し、該半導体発光素子を駆動する構成である請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
光源側からの光を映像表示素子に照射し映像信号に基づく光学像を形成する映像表示装置用の光源ユニットであって、
半導体発光素子を備え、赤色光、緑色光、青色光を出射する光源と、
１画面描画サイクル期間に上記半導体発光素子の発光用電力のピーク値を描画の階調に対応して可変し上記光源を駆動する光源駆動回路と、
を備え、上記映像表示素子による光学像形成に合わせ、上記光源の発光を可変する構成としたことを特徴とする光源ユニット。