JP2008233487A

JP2008233487A - 光源制御装置

Info

Publication number: JP2008233487A
Application number: JP2007072302A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takayama; 強高山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】光源の駆動電流と出力映像を最適化し、消費電力の低減とホワイトバランスの変化を防止する光源制御装置を提供する。
【解決手段】同じ色で発光する少なくとも１個以上の発光素子で構成されるＲ用光源１４２Ｒと、Ｇ用光源１４２Ｇと、Ｂ用光源１４２Ｂと、各光源を駆動する光源駆動部１３２と、各光源に対応する色の最大輝度を入力映像信号から検出し、光源の最大輝度出力との比率を輝度係数として出力する輝度係数算出部１１１と、輝度係数を用いて入力映像信号の１フレーム内の各画素の輝度を変換した輝度変換信号を生成する出力画像変換部１２１と、輝度変換信号に基づいて空間変調素子の制御を行う空間変調素子制御部１３１と、各光源それぞれの出力特性を記憶する光源出力特性記憶部１２３と、各光源の輝度を計測し、測定輝度として出力する輝度測定部１３４からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源制御装置に関し、より詳細には、表示する映像に影響を与えることなく光源の消費電力を削減する技術に関する。

発光ダイオード素子、半導体レーザー等の発光素子は、小型かつ軽量であり、近年の技術進歩により発光輝度が著しく向上していることから、映像表示装置の光源に用いられている。発光素子を光源とした映像表示装置は、発光素子が時系列的に発光した赤、緑、青（以下それぞれＲ、Ｇ、Ｂと記す）の３原色光を整形光学系によって平行光に整形し、合成光学系で合成した後、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ等によって各色の画像信号に応じて時系列的に空間変調を施し、投射光学系によってスクリーンに映像を拡大投影する。

代表的な空間変調素子として、微小なミラー素子が並んだ半導体で、光源からの光を反射することで映像を投射するＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）や、２枚のガラス板の間に特殊な液体を封入し、電圧をかけることによって液晶分子の向きを変え、光の透過率を増減させることで映像を表示するＬＣＤ(ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ)や、シリコンのウェハー上に液晶パネルを形成し、外部から光を当てて、反射光で表示するという仕組みであるＬＣＯＳ(ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ)などがある。以降は空間変調素子に反射型を用いたものを例として説明する。

図９（ａ）に示す通り、空間変調素子が映像を作成するために、映像信号に基づいてＲ光源、Ｇ光源、Ｂ光源が時系列的に点灯し、空間変調素子が映像信号の輝度に応じて空間変調素子内の各ミラー素子の反射時間を変化させることにより、映像を表現している。

Ｒ、Ｇ、Ｂの各光源は、照射光が所定の輝度となる電流量で一定時間点灯しており、各ミラー素子が作成した映像の各Ｒ・Ｇ・Ｂの輝度はミラー素子の反射時間に各光源の輝度を乗算することにより表現される。

図９（ｂ）は、ミラー素子の反射時間が最長の時に輝度が２５５となる場合について示したものである。横軸は光源点灯時間を表し、黒の部分が反射している時間を意味している。例えば、反射時間を光源点灯時間の半分にした場合には最大輝度２５５の半分である１２７の輝度が得られる（例えば、特許文献１参照）。

また、電源オン時に各光源の輝度をフォトダイオードによってセンシングし、駆動する電流に対する輝度の関係を記憶したテーブルを作成し、入力映像信号の最高輝度値が最大輝度となるように画像処理にて出力映像を明るく変換し、映像を明るくした分だけ光源を駆動する電流を少なくして省電力を実現する（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−３２２７８号公報（第８頁、第１図）特開２００６−２６７９９５号公報（第１８頁、第１図）

しかしながら、前記従来の技術では、電源オン時に光源を駆動する電流に対する光源の輝度の関係を記憶したテーブルを作成し、このテーブルを検索することにより光源を駆動する電流を決定しており、動作中に温度があがると輝度が低下し、温度がさがると輝度が上昇するような特性を持つレーザー光源やＬＥＤ光源では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の輝度のバランスであるホワイトバランスを一定に保つことが困難であるという課題を有している。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、入射する輝度により電圧が変化するフォトダイオードを用い、常にＲ、Ｇ、Ｂ各光源の輝度のバランスが一定になるように各光源の駆動電流を制御し、ホワイトバランスをくずすことなく、さらに消費電力を削減することができる映像表示装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の光源制御装置は、同じ色で発光する少なくとも１個以上の発光素子で構成される複数の光源を制御する光源制御装置であって、前記複数の光源の輝度を計測し、測定輝度として出力する輝度測定部と、前記複数の光源それぞれに対応する色の最大輝度を入力映像信号から検出し、前記複数の光源それぞれが表現できる最大輝度との比率を輝度係数として出力する輝度係数算出部と、前記複数の光源それぞれの出力特性を記憶する光源出力特性記憶部と、前記輝度係数を用いて前記入力映像信号の１フレーム内の各画素の輝度を変換した輝度変換信号を生成する出力画像変換部と、前記輝度変換信号に基づいて空間変調素子の制御を行う空間変調素子制御部と、前記輝度係数に基づいて前記複数の光源の輝度を算出し前記発光素子の駆動を行う光源駆動部からなることを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源は、Ｒ・Ｇ・Ｂの複数の原色の光源、もしくは複数の補色の光源で構成されていることを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記輝度係数算出部は、前記入力映像信号の１フレーム内の全ての画素の輝度を検出し、前記複数の光源それぞれに対応する色ごとに最大輝度となる画素の輝度値を最大輝度情報として出力する最大輝度算出部と、前記複数の光源それぞれに対して前記最大輝度情報と最大輝度出力との比率を算出し、輝度係数として出力する係数算出部からなることを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源出力特性記憶部は、前記発光素子毎の発光可能輝度を記憶することを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源出力特性記憶部は、前記複数の光源それぞれの輝度比率を記憶することを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源駆動部は、前記輝度係数と前記複数の光源それぞれの出力特性から前記発光素子毎に発光させる輝度を決定することを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源駆動部は、前記測定輝度と前記発光素子の駆動から前記発光素子の発光可能輝度を算出し、変更情報として前記光源出力特性記憶部に出力することを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源出力特性記憶部は、前記変更情報から前記発光素子毎の発光可能輝度を変更することを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源駆動部は、前記複数からなら発光素子の発光順番を制御することを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記光源駆動部は、ＬＥＤ光源またはレーザー光源を駆動することを特徴とするものである。

さらに光源制御装置において、前記空間変調素子制御部が、反射型もしくは透過型の空間変調素子を制御することを特徴とするものである。

以上のように、本発明の光源制御装置によれば、入力映像信号の輝度情報と光源の出力特性から、駆動電流の算出と出力映像の輝度変換をするようにしたので、出力映像に要求される最大輝度が低い場合には、表示する映像に影響を与えることなく光源の消費電力を削減することができ、フォトダイオードにて発光している輝度を測定し光源の出力特性を更新することにより、経時変化や温度変化によるホワイトバランスの変化を防止する。

さらに、発光素子毎の出力特性をもとに、各光源を構成している発光素子の発光順番を決定することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光源をホワイトバランスがとれた輝度に調整することが可能である。

以下に、本発明の光源制御装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における光源制御装置１００を用いた映像表示装置の構成を示すブロック図である。

図１において、入力映像信号１０１は、外部から本発明の光源制御装置に入力される１フレームずつの映像であり、輝度係数算出部１１１と出力画像変換部１２１に入力される。輝度係数算出部１１１は図２に示すように、入力映像信号１０１より、最大輝度を計測し出力する最大輝度算出部２０１と輝度係数１１２を算出する係数算出部２０２とで構成され、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光源の輝度係数１１２を算出し、光源駆動部１３２と出力画像変換部１２１へ出力する。出力画像変換部１２１は、入力映像信号１０１と輝度係数１１２より、輝度変換映像信号１２４を出力する。空間変調素子制御部１３１は、輝度変換映像信号１２４に従い空間変調素子１６１の制御を行う空間変調素子制御信号１３３を出力する。

空間変調素子１６１は、空間変調素子制御信号１３３に従い、ミラー素子の制御を行う。光源駆動部１３２は、光源出力特性記憶部１２３に記憶されているＲ、Ｇ、Ｂの各光源の発光素子毎の出力特性テーブルと色温度比率テーブルをもとに度係数１１２から赤色を発光するＲ用光源１４２Ｒと緑色を発光するＧ用光源１４２Ｇと青色を発光するＢ用光源１４２Ｂを駆動する。Ｒ用整形光学レンズ１５１ＲはＲ用光源１４２Ｒにて照射された光を整形し、Ｇ用整形光学レンズ１５１ＧはＧ用光源１４２Ｇにて照射された光を整形し、Ｂ用整形光学レンズ１５１ＢはＢ用光源１４２Ｂにて照射された光を整形する。

Ｒ用ＰＤ反射板１５２Ｒは、Ｒ用整形光学レンズ１５１Ｒで整形された光の１部を、Ｒ用フォトダイオード１５３Ｒへ反射する。Ｇ用ＰＤ反射板１５２Ｇは、Ｇ用整形光学レンズ１５１Ｇで整形された光の１部を、Ｇ用フォトダイオード１５３Ｇへ反射する。Ｂ用ＰＤ反射板１５２Ｂは、Ｂ用整形光学レンズ１５１Ｂで整形された光の１部を、Ｂ用フォトダイオード１５３Ｂへ反射する。

輝度測定部１３４は、Ｒ用フォトダイオード１５３Ｒ・Ｇ用フォトダイオード１５３Ｇ・Ｂ用フォトダイオード１５３Ｂから出力されるＲ用電圧変化量１５５Ｒ・Ｇ用電圧変化量１５５Ｇ・Ｂ用電圧変化量１５５Ｂをもとに、測定輝度１５６に変換し、光源駆動部１３２へ出力する。光源駆動部は１３２は、測定輝度１５６から各光源を構成する発光素子の輝度を算出し、変更情報１５７として光源出力特性記憶部１２３へ出力する。Ｒ用入射反射板１５４Ｒは、Ｒ用整形光学レンズ１５１Ｒで整形された光を空間変調素子１６１へ入射する。

Ｇ用入射反射板１５４Ｇは、Ｇ用整形光学レンズ１５１Ｇで整形された光を空間変調素子１６１へ入射する。Ｂ用入射反射板１５４Ｂは、Ｂ用整形光学レンズ１５１Ｂで整形された光を空間変調素子１６１へ入射する。投射光学レンズ１７１は、空間変調素子１６１で変調して作成した映像をスクリーン１７２に投射する投射光学レンズである。

以降、空間変調素子１６１に反射型のものを適用した例を示す。この時、反射時間を変更するのは空間変調素子１６１内の複数のミラー素子であり、入力映像信号１０１の１フレーム内の各画素に一つのミラー素子が対応するものとする。

以下に、入力映像信号から１フレームの画像を取得し、スクリーンへ投射を行う手順を示す。

なお、本実施の形態１において、１フレームの入力映像信号１０１は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色で構成され、各色２５６値の輝度を持つとし、Ｒ用光源１４２Ｒは１０個の固定発光素子、Ｇ用光源１４２Ｇは８個の固定発光素子、Ｂ用光源１４２Ｂは４個の固定発光素子で構成され、図７に示す出力特性を持つこととして説明する。

また、ホワイトバランスは、図８に示すように、複数の色温度毎にＲ・Ｇ・Ｂの輝度を比率として定義し、この比率にて発光させることにより、所望のホワイトバランスを実現できる。なお、色温度と輝度を示すテーブルは各光源の輝度をセンシングすることにより予め作成される。

図７は、光源出力特性記憶部１２３が記憶するＲ用光源１４２Ｒ・Ｇ用光源１４２Ｇ・Ｂ用光源１４２Ｂそれぞれを構成する発光素子ごとの最大駆動電流にもとづいて、光源駆動部１３２が各光源を駆動し、Ｒ用ＰＤ反射板１５２Ｒ・Ｇ用ＰＤ反射板１５２Ｇ・Ｂ用ＰＤ反射板１５２Ｂに反射された光がＲ用フォトダイオード１５３Ｒ・Ｇ用フォトダイオード１５３Ｇ・Ｂ用フォトダイオード１５３Ｂに入射した際の電圧変化を輝度値として格納された出力特性テーブルであり、これは光源駆動部１３２が起動時に作成するとともに、随時更新される。

Ｒ用光源１４２Ｒ・Ｇ用光源１４２Ｇ・Ｂ用光源１４２Ｂを制御するには主に電圧量を制御するか電流量を制御するかの方法がある。本実施の形態では、電流量を制御する場合について説明する。

図１において、１フレームを構成する各画素ごとの輝度情報を有する入力映像信号１０１は輝度係数算出部１１１と出力画像変換部１２１に入力される。

輝度係数算出部１１１は、図２に示すように、入力映像信号１０１より、最大輝度を計測し出力する最大輝度算出部２０１と輝度係数１１２を算出する係数算出部２０２とで構成される。

最大輝度算出部２０１は、入力映像信号１０１内の１フレームの全ての画素の輝度値情報から構成色毎の最大輝度を計測し係数算出部２０２に出力する。係数算出部２０２は、最大輝度算出部２０１で計測された最大輝度と光源が出力できる最大表現輝度から下記数式により構成色ごとの輝度係数を算出する。

Ｒ＿ｆ＝Ｃ＿ｃ／Ｒ＿ｎ
Ｇ＿ｆ＝Ｃ＿ｃ／Ｇ＿ｎ
Ｂ＿ｆ＝Ｃ＿ｃ／Ｂ＿ｎ

ここで、最大表現輝度をＣ＿ｃ（各光源で同じとする）、Ｒ用光源１４２Ｒの最大輝度をＲ＿ｎ、Ｇ用光源１４２Ｇの最大輝度をＧ＿ｎ、Ｂ用光源１４２Ｂの最大輝度をＢ＿ｎ、Ｒの輝度係数１１２をＲ＿ｆ、Ｇの輝度係数１１２をＧ＿ｆ、Ｂの輝度係数１１２をＢ＿ｆとする。

次に、出力画像変換部１２１が、輝度係数１１２から輝度変換映像信号１２４を生成する方法について説明する。

従来技術において記載した通り、空間変調素子１６１を構成する各ミラー素子は、入射された光の反射時間を変えることにより、映像の輝度を表現するものである。空間変調素子１６１を構成する各ミラー素子において光の反射時間を長くすれば、映像の輝度が高くなり、光の反射時間を短くすれば、映像の輝度が低くなる。

そこで、入力映像信号１０１のフレームを構成する複数の画素の中から、最大輝度となる画素を選択し、それに対応する空間変調素子１６１を構成するミラー素子の反射時間を最大とした場合に、出力画像変換部１２１は入力映像信号１０１のフレームを構成する各画素の輝度を、輝度係数１１２を用いて下記数式から輝度値に変換し、輝度変換映像信号１２４として出力する。

Ｒ＿ｏ＝Ｒ＿ｉ × Ｒ＿ｆ
Ｇ＿ｏ＝Ｇ＿ｉ × Ｇ＿ｆ
Ｂ＿ｏ＝Ｂ＿ｉ × Ｂ＿ｆ

ここで、入力映像信号１０１のＲの輝度をＲ＿ｉ、Ｇの輝度をＧ＿ｉ、Ｂの輝度をＢ＿ｉ、輝度変換映像信号１２４のＲの輝度をＲ＿ｏ、Ｇの輝度をＧ＿ｏ、Ｂの輝度をＢ＿ｏとする。

空間変調素子制御部１３１は、出力画像変換部１２１から出力された輝度変換映像信号１２４に従い、下記数式によって空間変調素子１６１の各ミラー素子の反射時間を決定し、空間変調素子制御信号１３３として出力する。空間変調素子１６１は、空間変調素子制御信号１３３に応じて各ミラー素子の反射時間を制御する。

Ｔｍｒ＝Ｒ＿ｏ × Ｔｒｍａｘ／Ｃ＿ｃ
Ｔｍｇ＝Ｇ＿ｏ × Ｔｇｍａｘ／Ｃ＿ｃ
Ｔｍｂ＝Ｂ＿ｏ × Ｔｂｍａｘ／Ｃ＿ｃ

ここで、各ミラー素子のＲの反射時間をＴｍｒ、Ｇの反射時間をＴｍｇ、Ｂの反射時間をＴｍｂ、光源が点灯するＲの最長時間をＴｒｍａｘ、Ｇの最長時間をＴｇｍａｘ、Ｂの最長時間をＴｂｍａｘとする。

例えば、入力映像信号１０１を１秒間に６０フレーム、Ｒ・Ｇ・Ｂの発光比率を１：１：１とすると、反射型の空間変調素子の場合、最大反射時間は約５．５ミリ秒となる。最大輝度を表現する場合、５．５ミリ秒の間反射させ、中間輝度を表現する場合、２．２５ミリ秒の間反射させる。

次に、Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源を、ホワイトバランスがとれた輝度である目標輝度を算出する方法について説明する。

光源駆動部１３２は、輝度係数算出部１１１にて算出された輝度係数１１２と光源出力特性記憶部１２３が記憶する出力特性テーブルと色温度比率テーブルと最大輝度から、下記数式を用いて目標輝度を決定する。最大輝度は、出力特性テーブルが有する発光素子の輝度合計を最大輝度としても良いし、余裕を持たせても良い。Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源のバランスであるホワイトバランスは、Ｒ、Ｇ、Ｂの中で基準となる色を決定し、他の色の輝度を決定する。本実施の形態ではＲを基準として説明する。

Ｒ＿ｃ＝（Ｒ＿m ＊Ｎ）＊Ｒ＿ｆ
Ｇ＿ｃ＝Ｒ＿ｃ＊Ｒ＿ｗ／Ｇ＿ｗ
Ｂ＿ｃ＝Ｒ＿ｃ＊Ｒ＿ｗ／Ｂ＿ｗ

ここで、Ｒ＿ｍはＲ光源の最大輝度、Ｒ＿ｃはＲ光源の目標輝度、Ｇ＿ｃはＧ光源の目標輝度、Ｂ＿ｃはＢ光源の目標輝度で、Ｎは余裕係数であり、最大駆動電流で駆動した場合の輝度との割合であり、９割の輝度としたい場合、０．９、８割の輝度としたい場合は、０．８とする。Ｒ＿ｆはＲの輝度係数、Ｒ＿ｗはＲの色温度比率、Ｇ＿ｗはＧの色温度比率、Ｂ＿ｗはＢの色温度比率である。

なお、輝度測定部１３４は、光源駆動部１３２にて駆動されるＲ用光源１４２Ｒ・Ｇ用光源１４２Ｇ・Ｂ用光源１４２Ｂの光をＲ用整形光学レンズ１５１Ｒ・Ｇ用整形光学レンズ１５１Ｇ・Ｂ用整形光学レンズ１５１Ｂにて整形されＲ用ＰＤ反射板１５２Ｒ・Ｇ用ＰＤ反射板１５２Ｇ・Ｂ用ＰＤ反射板１５２Ｂにて１部の光を反射させＲ用フォトダイオード１５３Ｒ・Ｇ用フォトダイオード１５３Ｇ・Ｂ用フォトダイオード１５３Ｂにて電圧変換し、その電圧を測定輝度１５６として光源駆動部にフィードバックをする。光源駆動部１３２は、測定輝度１５６と駆動電流から発光素子の発光可能輝度を変更情報１５７として、光源出力特性記憶部１２３に出力する。光源出力特性記憶部１２３は、変更情報１５７より出力特性テーブルを更新する。

次に、目標輝度に光源を制御する光源制御方法を、光源駆動部の動作を示すフローチャートである図４にて説明する。

まず、目標輝度ＦＴを入力し、現在輝度ＦＬと発光素子カウンタＦＩをリセットし、発光素子数ＦＣと、目標輝度とのマージンＦＧを入力する（ｆ０１）。発光素子カウンタＦＩが発光素子数ＦＣ以上になった場合、処理を終了し、発光素子数ＦＣ未満の場合、発光素子輝度入力処理（ｆ０３）に進む（ｆ０２）。発光素子輝度入力処理（ｆ０３）は、図７の出力特性テーブルより、発光素子カウンタＦＩ番目の発光素子輝度を発光素子輝度ＦＬＩとして入力する。この発光素子輝度ＦＬＩと現在輝度ＦＬを足した輝度が目標輝度ＦＴ未満の場合、発光素子ＦＩを最大電流で駆動する必要である可能性があるとし（ｆ０４）、発光素子ＦＩを最大駆動電流にて駆動する（ｆ０５）。

次に、フォトダイオードにて輝度の計測を行い（ｆ０６）、計測結果を測定輝度ＦＭとして入力する（ｆ０７）。ここで計測した発光輝度ＦＭから現在輝度ＦＬを引いた値を発光素子ＦＩの発光素子輝度として出力特性テーブルを更新（ｆ０８）し、目標輝度ＦＴと発光輝度ＦＭとの目標輝度差ＦＤとして入力する（ｆ０９）。発光輝度ＦＭが目標輝度ＦＴ未満の場合（ｆ１０）、発光素子カウンタＦＩに１をプラスし（ｆ１１）、現在輝度ＦＬに発光素子輝度ＦＬＩをプラスする（ｆ１２）。目標輝度差ＦＤがマージンＦＧ以下であった場合、処理を終了、より大きかった場合、次の発光素子を発光するためｆ０２に進む（ｆ１３）。

次に、ｆ０４にて発光素子輝度ＦＬＩと現在輝度ＦＬを足した輝度が目標輝度ＦＴ以上の場合について説明する。この場合は、発光素子ＦＩを最大駆動する必要が無い場合であり、ｆ１４の計算式にて、駆動電流ＦＥを計算し、駆動する（ｆ１５）。次に、フォトダイオードにて輝度の計測を行い（ｆ１６）、計測結果を発光輝度ＦＭとして入力する（ｆ１７）。

そして、ｆ１８の計算式にて発光素子ＦＩの発光素子輝度ＦＬＩを算出し、出力特性テーブルを更新し（ｆ１８）、目標輝度差ＦＤを入力後、ｆ１３の目標輝度ＦＴとの比較に進み、同じ発光素子ＦＩを更新した出力特性テーブルを用いて再駆動し、再度目標輝度に調光する。

図５は、この制御方法にて駆動した場合の発光素子毎の発光状態である。

この時のホワイトバランスは色温度６０００Ｋ、赤色を基準に他を設定、最高輝度を９００とし、輝度係数０．５である。

次に、ホワイトバランスのとれた輝度になったＲ用光源１４２Ｒ・Ｇ用光源１４２Ｇ・Ｂ用光源１４２Ｂは、Ｒ用整形光学レンズ１５１Ｒ・Ｇ用整形光学レンズ１５１Ｇ・Ｂ用整形光学レンズ１５１Ｂで整形されＲ用入射反射板１５４Ｒ・Ｇ用入射反射板１５４Ｇ・Ｂ用入射反射板１５４Ｂにて反射され空間変調素子１６１に入射される。

図３は従来の図１０に対応した本発明の輝度と空間変調素子１６１のミラー素子の反射時間を示したものである。１フレームの最大輝度が図１０（ａ）の場合には図３（ａ）のように光源の駆動電流を少なくして、ミラー素子の反射時間を最長にする。そして同じフレーム内で必要とされる輝度が最大輝度の３分の１である場合には、図３（ｂ）に示すように図３（ａ）と同じ駆動電流で、ミラー素子の反射時間を短く調整している。このように本発明では、光源の点灯時間は従来技術と同じであるが、光源の駆動電流を低くして同じ輝度を得ている。

従って、光源の駆動電流を小さくすることができ、消費電力の低下を実現できる。以上のように本実施の形態１においては、入力される１フレームの画像情報からフレーム内の最大輝度を検出し、空間変調素子内のミラー素子の最大反射時間を最大輝度にあわせることにより、光源の駆動電流を少なくしても従来と同様の輝度を得られるようにしたため、出力映像の品質を落とすことなく光源の駆動電流を小さくでき、消費電力の低下に寄与するものである。

ここで、入力映像信号はＲ・Ｇ・Ｂ以外の色と各色２５６値以外の輝度を用いてもよい。また、Ｒ用光源１４２Ｒ・Ｇ用光源１４２Ｇ・Ｂ用光源１４２Ｂは、ＬＥＤ光源またはレーザー光源を用いても良い。

なお、本実施の形態においては空間変調素子に反射型のものを用いた場合について説明したが、ＬＣＤのように透過率及び時間を用いた場合についても同様に実施可能である。

なお図６に示すように、発光素子の発光順番をシフトさせ駆動すれば、発光素子を均等に駆動することとなり、発光素子毎の劣化を均等にすることが可能となる。

本実施の形態では、Ｒ・Ｇ・Ｂの光源で説明したが、それに限定されるものではなく、補色の光源や、モノクロ画像であれば白一色の光源などにも適用できる。

本発明にかかる光源制御装置は、表示する映像に影響を与えることもなく光源の消費電力を削減する画像表示装置等として有用である。

本発明の実施の形態１における光源制御装置を用いた映像表示装置のシステム構成図本発明の実施の形態１における輝度係数算出部１１１のシステム構成図本発明の実施の形態１における輝度表現を示す図本発明の実施の形態１における光源駆動部の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態１における発光素子の発光状況を示した図本発明の実施の形態１における発光素子の発光方法を示した図出力特性テーブルを示す図色温度比率テーブルを示す図従来の技術における光源点灯、空間変調素子、輝度の関係を示す図従来の技術における輝度表現を示す図

符号の説明

１００本発明の光源制御装置
１０１入力映像信号
１１１輝度係数算出部
１１２輝度係数
１２１出力画像変換部
１２３光源出力特性記憶部
１２４輝度変換映像信号
１３１空間変調素子制御部
１３２光源駆動部
１３３空間変調素子制御信号
１３４輝度測定部
１４２ＲＲ用光源
１４２ＧＧ用光源
１４２ＢＢ用光源
１５１ＲＲ用整形光学レンズ
１５１ＧＧ用整形光学レンズ
１５１ＢＢ用整形光学レンズ
１５２ＲＲ用ＰＤ反射板
１５２ＧＧ用ＰＤ反射板
１５２ＢＢ用ＰＤ反射板
１５３ＲＲ用フォトダイオード
１５３ＧＧ用フォトダイオード
１５３ＢＢ用フォトダイオード
１５４ＲＲ用入射反射板
１５４ＧＧ用入射反射板
１５４ＢＢ用入射反射板
１５５ＲＲ用電圧変化量
１５５ＧＧ用電圧変化量
１５５ＢＢ用電圧変化量
１５６測定輝度
１５７変更情報
１６１空間変調素子
１７１投射光学レンズ
１７２スクリーン
２０１最大輝度算出部
２０２係数算出部

Claims

同色で発光する少なくとも２個以上の発光素子で構成される光源を備え、
前記発光素子毎に光量を制御する光源制御装置であって、
前記光源の輝度を計測するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードからの信号を測定輝度として出力する輝度測定部と、
前記光源に対応する色の最大輝度を入力映像信号から検出し、前記光源が表現できる最大輝度との比率を輝度係数として出力する輝度係数算出部と、
前記発光素子それぞれの特性を記憶している光源出力特性記憶部と、
前記輝度係数を用いて前記入力映像信号の１フレーム内の各画素の輝度を変換した輝度変換信号を生成する出力画像変換部と、
前記輝度変換信号に基づいて空間変調素子の制御を行う空間変調素子制御部と、
前記輝度係数に基づいて前記光源の輝度を算出し前記発光素子の駆動を行う光源駆動部からなる
ことを特徴とする光源制御装置。
前記光源は、Ｒ・Ｇ・Ｂの複数の原色の光源、もしくは複数の補色の光源で構成されていることを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
前記輝度係数算出部は、前記入力映像信号の１フレーム内の全ての画素の輝度を検出し、前記複数の光源それぞれに対応する色ごとに最大輝度となる画素の輝度値を最大輝度情報として出力する最大輝度算出部と、
前記複数の光源それぞれに対して前記最大輝度情報と最大輝度出力との比率を算出し、輝度係数として出力する係数算出部からなる
ことを特徴とする請求項２に記載の光源制御装置。
前記光源出力特性記憶部は、前記発光素子毎の発光可能輝度を記憶する
ことを特徴とする請求項１及もしくは請求項２に記載の光源制御装置。
前記光源出力特性記憶部は、前記複数の光源それぞれの輝度比率を記憶する
ことを特徴とする請求項３に記載の光源制御装置。
前記光源駆動部は、前記輝度係数と前記複数の光源それぞれの出力特性から前記発光素子毎に発光させる輝度を決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の光源制御装置。
前記光源駆動部は、前記測定輝度と前記発光素子の駆動から前記発光素子の発光可能輝度を算出し、変更情報として前記光源出力特性記憶部に出力する
ことを特徴とする請求項２に記載の光源制御装置。
前記光源出力特性記憶部は、前記変更情報から前記発光素子毎の発光可能輝度を変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の光源制御装置。
前記光源駆動部は、前記複数からなら発光素子の発光順番を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の光源制御装置。
前記光源駆動部は、ＬＥＤ光源またはレーザー光源を駆動することを特徴とする請求項２に記載の光源制御装置。
前記空間変調素子制御部が、反射型もしくは透過型の空間変調素子を制御することを特徴とする請求項２に記載の光源制御装置。