JP3340733B2 - 画像表示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示方法に関
し、より特定的には、受光型光変調手段に画像を表示す
る装置において、入力する映像信号に応じて光源の明る
さ（光量）を動的に調光するにあたり、光源の発光効率
を改善する画像表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、受光型光変調手段として
液晶パネルを用いて画像を表示する装置（以下、液晶表
示装置という）は、テレビジョン受像器やコンピュータ
装置等の画面表示デバイスとして数多く使用されてい
る。この液晶表示装置は、非発光型であるので、液晶パ
ネルに表示する画像を見易くするため、一般に、液晶パ
ネルの背面から光を照射して表示画面の視覚的輝度を上
げる光源を設ける。

【０００３】基本的に、光源のレベルは、ユーザが手動
操作調整する内容に固定的に設定されるものである。し
かし、近年、より画像を見易くするため、随時変化する
入力映像信号に応じて光源の明るさを動的に調整する
（以下、調光という）方法が、種々提案されている。

【０００４】この光源の明るさを調光する従来の方法と
しては、例えば、特開平８−２０１８１２号公報「液晶
表示装置」に開示されているものが存在する。この公報
に開示されている従来の調光方法は、入力映像信号の平
均輝度レベル（ＡＰＬ）を検出して、予め定めた基準輝
度レベルより平均輝度レベルが大きい時には光源を暗く
し、小さい時には光源を明るくすることで、常に一定の
表示輝度を得ようとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光源には、
発光効率等の点から主に蛍光ランプが用いられている。
この蛍光ランプの一般的な特性を、図１４〜図１６を参
照して用いて簡単に説明する。図１４は、一般的な蛍光
ランプのランプ温度−発光効率特性の一例を示す図であ
る。図１５は、一般的な蛍光ランプのランプ管電流−ラ
ンプ温度特性の一例を示す図である。なお、図１５は、
蛍光ランプをバックランプとして使用した場合であっ
て、電流ｉ₀ の時にランプ温度が６５℃となる特性を示
している。図１６は、一般的な蛍光ランプのランプ管電
流−輝度特性の一例を示す図である。

【０００６】まず、図１４に示すように、一般的な蛍光
ランプは、ランプ管内部の水銀蒸気圧の関係で、発光効
率が最大となる温度（図１４においては、６５℃）が存
在する。次に、図１５に示すように、一般的な蛍光ラン
プは、蛍光ランプの自己発熱により、ランプ温度がラン
プ管電流に比例する関係となる。従って、図１４および
図１５の特性から、結果的に図１６に示すように、ラン
プ管電流が電流ｉ₀ より多くても少なくても輝度調整の
効率（発光効率）が落ちる。

【０００７】このことを考えると、上記公報に開示され
ているような、検出した平均輝度レベルに基づいて光源
の明るさを調整して、一定の視覚的輝度（表示輝度）を
得ようとする従来の調光方法では、図１６に示した特性
の線形的な部分の使用を余儀なくされるため、光源を効
率的に使用することができない（すなわち、ピーク輝度
を得ることができない）。

【０００８】また、光源に用いられるランプの寿命は、
管電流や温度に依存している。そのため、映像信号に応
じて光源の輝度の明るさを調光する上記従来の画像表示
装置では、映像信号の特徴に偏りがあったときに、長時
間に渡りランプに大きなランプ管電流（駆動電流）が流
れランプの寿命が短くなるといった課題があった。

【０００９】それ故、本発明の目的は、光源の発光効率
が最大となる特性範囲近傍を用いて、入力する映像信号
に応じて光源の明るさを動的かつ最適に調光することが
可能な画像表示方法を提供することである。さらに、本
発明の目的は、製品として必要とされる光源寿命を保ち
つつ、入力する映像信号に応じて光源の明るさを動的か
つ最適に調光することが可能な画像表示方法を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、入力する映像信号を蛍光ランプを光源とする受
光型光変調手段に表示する画像表示方法であって、映像
信号の明るさの平均値、最大値、最小値、又はそれらの
組み合わせに応じた輝度レベルを求めるステップと、映
像信号の明るさの基準として予め定めた基準輝度レベル
と輝度レベルとの差に基づいて、光源を制御する調光制
御データを求めるステップと、調光制御データの、輝度
レベルの変化に応じた光源の駆動電流の増減に対して光
源の温度変化の応答性が満たされないデータ部分はその
ままで、応答性が満たされるデータ部分をそれぞれ、光
源の発光効率が最大となる予め定められた駆動電流を与
える基準調光制御データまたは製品として必要な標準輝
度を確保するために予め設定された駆動電流を与える標
準調光制御データのいずれか近い方に代えた、新たな調
光制御データを生成して出力するステップと、新たな調
光制御データに従って、光源の駆動電流の値を制御する
ことで、光源の明るさを動的に調光制御するステップと
を備える。

【００１１】第２の発明は、入力する映像信号を蛍光ラ
ンプを光源とする受光型光変調手段に表示する画像表示
方法であって、 映像信号の明るさの平均値、最大値、最
小値、又はそれらの組み合わせに応じた輝度レベルを求
めるステップと、 映像信号の明るさの基準として予め定
めた基準輝度レベルと輝度レベルとの差に基づいて、光
源を制御する調光制御データを求めるステップと、 調光
制御データの、輝度レベルの変化に応じた光源の駆動電
流の増減に対して光源の温度変化の応答性が満たされな
いデータ部分はそのままで、応答性が満たされるデータ
部分をそれぞれ、光源の発光効率が最大となる予め定め
られた駆動電流を与える基準調光制御データまたはラン
プ寿命を確保するために予め設定された平均駆動電流を
与える標準調光制御データのいずれか近い方に代えた、
新たな調光制御データを生成して出力するステップと、
新たな調光制御データに従って、光源の駆動電流の値を
制御することで、光源の明るさを動的に調光制御するス
テップとを備える。

【００１２】第３の発明は、入力する映像信号を蛍光ラ
ンプを光源とする受光型光変調手段に表示する画像表示
方法であって、 映像信号の明るさの平均値、最大値、最
小値、又はそれらの組み合わせに応じた輝度レベルを求
めるステップと、 映像信号の明るさの基準として予め定
めた基準輝度レベルと輝度レベルとの差に基づいて、光
源を制御する調光制御データを求めるステップと、 調光
制御データの、輝度レベルの変化に応じた光源の駆動電
流の増減に対して光源の温度変化の応答性が満たされな
いデータ部分はそのままで、応答性が満たされるデータ
部分を製品として必要な標準輝度を確保するために予め
設定された駆動電流を与える標準調光制御データに代え
た、新たな調光制御データを生成して出力するステップ
と、 新たな調光制御データに従って、光源の駆動電流の
値を制御することで、光源の明るさを動的に調光制御す
るステップとを備える。

【００１３】第４の発明は、入力する映像信号を蛍光ラ
ンプを光源とする受光型光変調手段に表示する画像表示
方法であって、 映像信号の明るさの平均値、最大値、最
小値、又はそれらの組み合わせに応じた輝度レベルを求
めるステップと、 映像信号の明るさの基準として予め定
めた基準輝度レベルと輝度レベルとの差に基づいて、光
源を制御する調光制御データを求めるステップと、 調光
制御データの、輝度レベルの変化に応じた光源の駆動電
流の増減に対して光源の温度変化の応答性が満たされな
いデータ部分はそのままで、応答性が満たされるデータ
部分をランプ寿命を確保するために予め設定された平均
駆動電流を与える標準調光制御データに代えた、新たな
調光制御データを生成して出力するステップと、 新たな
調光制御データに従って、光源の駆動電流の値を制御す
ることで、光源の明るさを動的に調光制御するステップ
とを備える。

【００１４】上記のように、第１〜第４の発明によれ
ば、光源の発光効率が最適となる特性範囲を外れるよう
な光源の温度変化が生じる期間の輝度変化については、
調光を行う駆動電流が基準調光制御データまたは標準調
光制御データのいずれかが与える駆動電流になる（戻
る）ように制御する。これにより、常に光源の温度を適
温に制御することができ、常に最大の発光効率、すなわ
ち、ピーク輝度を得たままの状態で、光源の明るさを動
的に調光することができる。従って、調光における効率
を従来に比べて改善することができる。

【００１５】第５の発明は、第１および第２の発明に従
属する発明であって、生成して出力するステップは、調
光制御データが標準調光制御データ以上の場合にはその
双方のデータ差分を、調光制御データが基準調光制御デ
ータ以下の場合にはその双方のデータ差分を、これ以外
の場合にはデータ差分０を出力するステップと、差分を
出力するステップが出力する変化差分データのうち、輝
度レベルの変化に応じた光源の駆動電流の増減に対して
光源の温度変化の応答性が満たされることなく変化する
信号成分のみを抽出するステップと、調光制御データ
と、変化する信号成分のみが抽出された変化成分調光制
御データとを入力し、当該調光制御データから当該変化
成分調光制御データを減算した新たな調光制御データを
出力するステップとを含む。

【００１６】上記のように、第５の発明によれば、第１
および第２の発明において、標準調光制御データと基準
調光制御データの２つを用い、光源の温度変化の応答性
に基づいて、標準調光制御データ以上の輝度変化につい
ては、調光を行う駆動電流が標準調光制御データが与え
る駆動電流に、基準調光制御データ以下の輝度変化につ
いては、調光を行う駆動電流が基準調光制御データが与
える駆動電流になるように制御する。これにより、制御
基準値を光源の発光効率が最大である駆動電流以上に設
定せざるを得ない場合であっても、駆動電流が標準調光
制御データ以上の輝度変化については、標準輝度を確保
しつつ明るさを動的に調光することができ、駆動電流が
基準調光制御データ以下の輝度変化については、最大の
発光効率、すなわち、ピーク輝度を得たままの状態で明
るさを動的に調光することができる。従って、調光にお
ける効率を従来に比べて改善することができる。

【００１７】第６の発明は、第３および第４の発明に従
属する発明であって、生成して出力するステップは、調
光制御データが標準調光制御データ以上の場合にはその
双方のデータ差分を、これ以外の場合にはデータ差分０
を出力するステップと、差分を出力するステップが出力
する変化差分データのうち、輝度レベルの変化に応じた
光源の駆動電流の増減に対して光源の温度変化の応答性
が満たされることなく変化する信号成分のみを抽出する
ステップと、調光制御データと、変化する信号成分のみ
が抽出された変化成分調光制御データとを入力し、当該
調光制御データから当該変化成分調光制御データを減算
した新たな調光制御データを出力するステップとを含
む。

【００１８】上記のように、第６の発明によれば、第３
および第４の発明において、標準調光制御データを用
い、光源の温度変化の応答性に基づいて、標準調光制御
データ以上の輝度変化については、調光を行う駆動電流
が標準調光制御データが与える駆動電流になるように制
御する。これにより、制御基準値を光源の発光効率が最
大である駆動電流以上に設定せざるを得ない場合であっ
ても、駆動電流が標準調光制御データ以上の輝度変化に
ついては、標準輝度を確保しつつ明るさを動的に調光す
ることができる。従って、調光における効率を従来に比
べて改善することができる。

【００１９】第７の発明は、第１〜第６の発明に従属す
る発明であって、光源近傍の温度を検知するステップ
と、検知するステップが検知した結果に従って、常に光
源の発光効率が最大となるように、新たな調光制御デー
タを生成して出力するステップに与える基準調光制御デ
ータの値を動的に変化させるステップとをさらに備え
る。

【００２０】第８の発明は、第１〜第６の発明に従属す
る発明であって、光源近傍の光量を検知するステップ
と、検知するステップが検知した結果に従って、常に光
源の発光効率が最大となるように、新たな調光制御デー
タを生成して出力するステップに与える基準調光制御デ
ータの値を動的に変化させるステップとをさらに備え
る。

【００２１】上記のように、第７及び第８の発明によれ
ば、第１〜第６の発明において、光源の近傍の物理量
（温度又は光量）を検知し、この検知結果に従って光源
の発光効率が最大となる駆動電流を与える基準調光制御
データを求める。これにより、使用される環境温度に影
響されずに、常に光源の発光効率が最大、すなわち、ピ
ーク輝度を得たままの状態で明るさを動的に調光するこ
とができる。

【００２２】第９の発明は、第１〜第６の発明に従属す
る発明であって、電源投入時からの経過時間を計時する
ステップと、計時するステップが計時する経過時間に従
って、常に光源の発光効率が最大となるように、新たな
調光制御データを生成して出力するステップに与える基
準調光制御データの値を動的に変化させるステップとを
さらに備える。

【００２３】上記のように、第９の発明によれば、第１
〜第６の発明において、電源投入時からの経過時間に伴
って、逐次動的に光源の発光効率が最大となる駆動電流
を与える基準調光制御データを求める。これにより、電
源投入時から動作安定時までの過渡期間においても、常
に光源の発光効率が最大、すなわち、ピーク輝度を得た
ままの状態で明るさを動的に調光することができる。

【００２４】

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の第１の実施形態に係る画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、本発明の第１の実施形
態に係る画像表示装置は、特徴検出部１と、調光制御部
２と、調光制御信号演算部３と、光源制御部５と、受光
型光変調手段としての液晶パネル６とを備える。

【００２６】以下、本発明の第１の実施形態に係る画像
表示装置の各構成および動作（画像表示方法）を、図２
〜図６をさらに参照して説明する。テレビジョン受像器
やコンピュータ装置等の信号処理回路（図示せず）から
出力される映像信号は、特徴検出部１および液晶パネル
６にそれぞれ入力される。液晶パネル６は、蛍光ランプ
である光源７を有しており、光源７が照射する光を用い
て、入力する映像信号を見易く画像表示する。

【００２７】特徴検出部１は、入力する映像信号の平均
輝度レベル（以下、ＡＰＬと記す）を検出する。なお、
このＡＰＬの検出は、従来から行われている処理である
ので、ここでの詳しい説明は省略する。

【００２８】調光制御部２は、特徴検出部１が検出した
ＡＰＬを入力し、予め定めた基準輝度レベルとＡＰＬと
の差に基づいて、光源７を制御する調光制御データを求
める。この予め定めた基準輝度レベルとは、特に光源７
の制御を行わなくてよい、すなわち、ランプ管電流ｉが
電流ｉ₀ となる輝度レベルである。なお、電流ｉ₀ は、
上記従来の技術で説明したように、光源７の発光効率が
最大となる電流値である。従って、調光制御部２は、予
め定めた調光制御量に基づいて、ＡＰＬが基準輝度レベ
ルより低い場合には、光源７のランプ管電流ｉが電流ｉ
₀ より多くなるように、ＡＰＬが基準輝度レベルより高
い場合には、光源７のランプ管電流ｉが電流ｉ₀ より少
なくなるように、調光制御データを求める。図３に、調
光制御部２が求めた調光制御データの波形の一例を示
す。なお、基準輝度レベルは、上述したランプ管電流ｉ
が電流ｉ₀ となる輝度レベルに限られるものではなく、
ランプ管電流ｉが電流ｉ₀ 以上となる輝度レベルを基準
輝度レベルとして用いても、同様の効果を奏することが
できる。これについては、下記第２の実施形態において
説明する。

【００２９】調光制御信号演算部３は、調光制御部２が
出力する調光制御データを入力し、別途与えられる光源
７の発光効率が最大となる予め定められたランプ管電流
ｉ₀を与える基準調光制御データに基づいて、その中か
ら予め定めた期間で変化する成分のみに対して、光源７
のランプ管電流ｉの値を制御する新たな調光制御データ
を生成して出力する。図２は、図１の調光制御信号演算
部３の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図２
において、調光制御信号演算部３は、ハイ・パス・フィ
ルタ（以下、ＨＰＦと記す）３１と、加算部３２とを備
える。以下、図２をさらに参照して、調光制御信号演算
部３の具体的な処理の一例を説明する。

【００３０】ＨＰＦ３１は、従来から一般に用いられて
いる時定数τを有する高域通過フィルタであり、調光制
御部２が出力する調光制御データのうち、時定数τ以内
の短時間に変化する交流成分のみを通過させる。この時
定数τは、光源７のランプ管電流ｉの増加／減少に対す
るランプ温度の上昇／下降の応答性に依存して決定する
（後述する）。例えば、時定数τを１０秒に設定すれ
ば、１０秒以内で変化する調光制御データのみがＨＰＦ
３１を通過する。図４に、図３に示す調光制御データ
が、ＨＰＦ３１を通過した後の交流成分調光制御データ
の波形を示す。また、ＨＰＦ３１のさらに詳細な構成の
一例を、図５に示す。図５（ａ）は、デジタル回路でＨ
ＰＦ３１を構成した一例であり、図５（ｂ）は、アナロ
グ回路でＨＰＦ３１を構成した一例である。なお、これ
らの回路は、従来から一般に用いられている回路である
ので、ここでの詳しい説明は省略する。

【００３１】加算部３２は、光源７の発光効率が最大と
なる予め定められたランプ管電流ｉ ₀ を与える基準調光
制御データと、ＨＰＦ３１が出力する交流成分調光制御
データとを入力し、双方を加算して出力する。従って、
ランプ管電流ｉ₀ を制御基準値として、ＨＰＦ３１で設
定した時定数τ以内の短時間で発生する輝度変化に対し
ては、変化に追従してランプ管電流ｉの増減を行って光
源７を調光し、時定数τを越える時間で発生する輝度変
化に対しては、光源７の調光を制御基準値であるランプ
管電流ｉ₀ に戻す調光制御データを生成することができ
る（図４）。

【００３２】ここで、ＨＰＦ３１の時定数τを、光源７
のランプ管電流ｉの増加／減少に対してランプ温度の上
昇／下降にほとんど変化を与えない時間、すなわち、温
度変化の応答性が満たされない（悪い）時間となるよう
に設定する。これにより、ランプ温度の変化が追いつか
ない短時間での輝度変化については、そのままランプ管
電流ｉを変化させて調光に反映させることができ、ラン
プ温度が変化してしまう長時間の輝度変化については、
時定数τを越える時間に対してランプ管電流ｉを制御基
準値である電流ｉ₀ まで戻して、ランプ温度が常に最大
の発光効率が得られる特性範囲近傍（適温）にあるよう
に制御することができる。従って、常に最大の発光効
率、すなわち、ピーク輝度を得たままの状態で、光源７
の明るさを動的に調光することができる。図６は、本発
明の第１の実施形態に係る画像表示装置の一般的な蛍光
ランプのランプ管電流−輝度特性の一例を示す図であ
る。なお、図６において、実線で本実施形態に係る画像
表示装置における特性を、波線で図１６に示した従来の
画像表示装置（液晶表示装置）における特性を示してい
る。

【００３３】そして、光源制御部５は、調光制御信号演
算部３が出力する（図２に示す例では、加算部３２が出
力する加算後の）新たな調光制御データに従って、光源
７のランプ管電流ｉの値を制御することで、光源７の明
るさを動的に調光制御する。

【００３４】以上のように、本発明の第１の実施形態に
係る画像表示装置および方法によれば、光源７の発光効
率が最適となる特性範囲を外れるようなランプ温度変化
が生じる輝度変化については、予め定めた時定数τに基
づいて調光を行うランプ管電流ｉが制御基準値である電
流ｉ₀ になる（戻る）ように制御する。これにより、常
にランプ温度を適温に制御することができ、常に最大の
発光効率、すなわち、ピーク輝度を得たままの状態で、
光源７の明るさを動的に調光することができる。従っ
て、調光における効率を従来に比べて改善することがで
きる。

【００３５】なお、上記第１の実施形態においては、ラ
ンプ管電流ｉが制御基準値である電流ｉ₀ 以下の特定の
輝度変化についても、調光を行うランプ管電流ｉが電流
ｉ₀になるように制御するように記載した。しかし、ユ
ーザが全体的に暗い画面をあえて希望するような場合
（例えば、手動で調光（コントラスト調整等）した場
合）にも上記制御を行ってしまうと、全体的に黒レベル
が浮いて暗い画面が得られないということが生じる。こ
のため、ユーザが全体的に暗い画面を希望するような場
合には、ランプ管電流ｉが電流ｉ₀ 以下の特定の輝度変
化については制御を行わないようにしたり、制御基準値
である電流ｉ₀ を下げて設定してやり、ランプ管電流ｉ
が電流ｉ₀ より低い電流値になるように制御してもよ
い。

【００３６】また、上記第１の実施形態においては、基
準調光制御データを、光源の発光効率が最大となるラン
プ管電流を与える調光制御データとしたが、ランプ寿命
と製品として必要な輝度より決まる最適ランプ管電流を
与える調光制御データとしてもよい。

【００３７】（第２の実施形態）上記第１の実施形態で
は、光源７の発光効率が最大となる電流ｉ₀ を制御基準
値として、特定の輝度変化に対しては、ランプ管電流ｉ
が制御基準値になるように制御することを述べた。しか
し、画像表示装置を実際に製品化するにあたっては、光
源７の自己放熱や装置内部の回路素子等からの放熱が原
因で、光源７の温度が上昇することが考えられる。この
ため、光源７の温度上昇に伴って発光効率が最大となる
電流ｉ₀ が実質的に低い値に変移してしまい、製品とし
て必要な輝度（以下、標準輝度という）を確保するため
には、制御基準値を電流ｉ₀ 以上に設定せざるを得ない
場合が生じる。

【００３８】この場合において、標準輝度を確保するた
めに制御基準値として設定した電流値（以下、電流ｉ
_STD と記す）以上のランプ管電流ｉに対しては、上記第
１の実施形態で述べた制御を行うことで、必要な標準輝
度を確保しつつ明るさを動的に効率よく調光するという
効果を奏することができる。しかし、電流ｉ_STD 以下の
ランプ管電流ｉに対して上記第１の実施形態で述べた制
御を行ってしまうと、かえって効率を低下させることと
なる（すべての特定の輝度変化について、発光効率が最
大となる電流ｉ₀ より高い電流ｉ_STD になるように、ラ
ンプ管電流ｉを制御してしまうためである）。そこで、
第２の実施形態では、上記のような場合においても、動
的に効率よく調光できる画像表示装置を提供する。

【００３９】図７は、本発明の第２の実施形態に係る画
像表示装置の構成を示すブロック図である。図７におい
て、本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置は、特
徴検出部１と、調光制御部２と、調光制御信号演算部４
と、光源制御部５と、液晶パネル６とを備える。また、
液晶パネル６は、蛍光ランプである光源７を有してい
る。

【００４０】図７に示すように、第２の実施形態に係る
画像表示装置は、上記第１の実施形態に係る画像表示装
置の調光制御信号演算部３を、調光制御信号演算部４に
代えた構成である。なお、第２の実施形態に係る画像表
示装置における他の構成は、上記第１の実施形態に係る
画像表示装置の構成と同様であるため、当該他の構成に
ついては同一の参照番号を付してその説明を省略する。
以下、本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置の各
構成および動作（画像表示方法）を、上記第１の実施形
態に係る画像表示装置と異なる部分を中心に、図８〜図
１０をさらに参照して説明する。

【００４１】図８は、図７の調光制御信号演算部４の詳
細な構成の一例を示すブロック図である。図８おいて、
調光制御信号演算部４は、スライサ４１と、ロー・パス
・フィルタ（以下、ＬＰＦと記す）４２と、減算部４３
とを備える。調光制御部２が出力する調光制御データ
は、スライサ４１および減算部４３に入力される。スラ
イサ４１は、調光制御データを入力すると共に、基準調
光制御データとして、必要な標準輝度を確保するために
予め設定された電流ｉ_STD と、光源７の発光効率が最大
となる電流ｉ₀ とを入力する。そして、スライサ４１
は、下記式に基づいて、入力する調光制御データＸを変
化差分データＹに変換して出力する。 Ｙ＝Ｘ−ｉ_STD （Ｘ＞ｉ_STD ） Ｙ＝０ （ｉ₀ ≦Ｘ≦ｉ_STD ） Ｙ＝Ｘ−ｉ₀ （Ｘ＜ｉ₀ ） なお、このスライサ４１の入出力特性を、図９に示す。
例えば、図１０（ａ）に示す調光制御データＸを入力し
た場合、スライサ４１が出力する変化差分データＹの波
形は、図１０（ｂ）に示す波形となる。

【００４２】ＬＰＦ４２は、従来から一般に用いられて
いる時定数τを有する低域通過フィルタであり、スライ
サ４１が出力する変化差分データＹのうち、時定数τ以
上の長時間に変化する信号成分（交流成分および直流成
分）のみを通過させる。この時定数τは、上記第１の実
施形態で説明したＨＰＦ３１と同様、光源７のランプ管
電流ｉの増加／減少に対するランプ温度の上昇／下降の
応答性に依存して決定する。従って、図１０（ｂ）に示
す変化差分データＹの入力に対して、ＬＰＦ４２が出力
する変化成分調光制御データＬの波形は、図１０（ｃ）
に示すようになる。

【００４３】減算部４３は、調光制御データＸと変化成
分調光制御データＬとを入力し、調光制御データＸから
変化成分調光制御データＬを減算した新たな調光制御デ
ータＺを出力する。従って、ＬＰＦ４２で設定した時定
数τ以内の短時間で発生する輝度変化に対しては、変化
に追従してランプ管電流ｉの増減を行って光源７を調光
する。そして、時定数τを越える時間で発生する輝度変
化に対しては、ランプ管電流ｉが電流ｉ_STD 以上である
場合は、光源７の調光を標準輝度の制御基準値（上側制
御基準値）である電流ｉ_STD に戻し、ランプ管電流ｉが
電流ｉ₀ 以下である場合は、光源７の調光を最大発光効
率の制御基準値（下側制御基準値）である電流ｉ₀ に戻
す調光制御データＺ（図１０（ｄ））を生成することが
できる。

【００４４】以上のように、本発明の第２の実施形態に
係る画像表示装置および方法によれば、制御基準値を光
源７の発光効率が最大である電流ｉ₀ 以上に設定せざる
を得ない場合、予め定めた時定数τに基づいて、ランプ
管電流ｉが上側制御基準値である電流ｉ_STD 以上の特定
の輝度変化については、調光を行うランプ管電流ｉが電
流ｉ_STD に、ランプ管電流ｉが下側制御基準値である電
流ｉ₀ 以下の特定の輝度変化については、調光を行うラ
ンプ管電流ｉが電流ｉ₀ に、なる（戻る）ように制御す
る。これにより、ランプ管電流ｉが電流ｉ_STD 以上の特
定の輝度変化については、必要な標準輝度を確保しつつ
明るさを動的に調光することができ、ランプ管電流ｉが
電流ｉ₀ 以下の特定の輝度変化については、最大の発光
効率、すなわち、ピーク輝度を得たままの状態で明るさ
を動的に調光することができる。従って、調光における
効率を従来に比べて改善することができる。

【００４５】なお、上記第２の実施形態においては、ラ
ンプ管電流ｉが下側制御基準値である電流ｉ₀ 以下の特
定の輝度変化についても、調光を行うランプ管電流ｉが
電流ｉ₀ になるように制御するように記載した。しか
し、ユーザが全体的に暗い画面をあえて希望するような
場合にも上記制御を行ってしまうと、全体的に黒レベル
が浮いて暗い画面が得られないということが生じる。こ
のため、ユーザが全体的に暗い画面を希望するような場
合には、ランプ管電流ｉが電流ｉ₀ 以下の特定の輝度変
化については制御を行わないようにしたり、制御基準値
である電流ｉ₀ を下げてやって、ランプ管電流ｉが下げ
た電流値になるように制御するようにしてもよい。前者
の場合、スライサ４１を、下記式に基づいて、入力する
調光制御データＸを変化差分データＹに変換して出力す
るようにすればよい。 Ｙ＝Ｘ−ｉ_STD （Ｘ＞ｉ_STD ） Ｙ＝０ （Ｘ≦ｉ_STD ） なお、この場合における、スライサ４１の入出力特性を
図１１（ａ）に、図１０（ａ）に示す調光制御データＸ
の入力に対して減算部４３が出力する調光制御データＺ
の波形を図１１（ｂ）に示す。

【００４６】また、上記第２の実施形態においては、上
側制御基準値ｉ_STD を、標準輝度を与える調光制御デー
タとしたが、製品として必要なランプ寿命より決まる平
均ランプ管電流を与える調光制御データとしてもよい。

【００４７】（第３の実施形態）さて、上記第２の実施
形態では、画像表示装置を実際に製品化するにあたって
は、光源７の自己放熱や装置内部の回路素子等からの放
熱が原因で、光源７の温度が上昇することが考えられる
と述べた。しかし、これ以外に光源７の温度が変化する
原因として、製品が使用される環境温度の変化があり、
この環境温度の変化に応じて光源７の周囲温度もその都
度変化してしまうのである。このため、環境温度によっ
ては、予め制御基準値として設定している電流ｉ₀ が、
光源７の発光効率が最大となる電流値でない場合が生じ
る。そこで、第３の実施形態では、上記のような場合に
おいても、常に最大発光効率において調光できる画像表
示装置を提供する。

【００４８】図１２は、本発明の第３の実施形態に係る
画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１２に
おいて、本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置
は、特徴検出部１と、調光制御部２と、調光制御信号演
算部３（または４）と、基準調光制御データ演算部８
と、センサ９と、光源制御部５と、液晶パネル６とを備
える。また、液晶パネル６は、蛍光ランプである光源７
を有している。

【００４９】図１２に示すように、第３の実施形態に係
る画像表示装置は、上記第１または第２の実施形態に係
る画像表示装置に、基準調光制御データ演算部８および
センサ９をさらに加えた構成である。なお、第３の実施
形態に係る画像表示装置における他の構成は、上記第１
および第２の実施形態に係る画像表示装置の構成と同様
であるため、当該他の構成については同一の参照番号を
付してその説明を省略する。以下、本発明の第３の実施
形態に係る画像表示装置の各構成および動作（画像表示
方法）を、上記第１および第２の実施形態に係る画像表
示装置と異なる部分を中心に説明する。

【００５０】センサ９は、温度や光等の物理量を検知し
てその結果を出力する一般的なセンサであって、光源７
の近傍に設置される。センサ９が温度センサである場
合、設置されている周囲の温度（すなわち、光源７近傍
の）温度を検出し、その検出結果を基準調光制御データ
演算部８に出力する。また、センサ９が光センサである
場合、光源７の光量を検出し、その検出結果を基準調光
制御データ演算部８に出力する。

【００５１】基準調光制御データ演算部８は、センサ９
が出力する検出結果に基づいて、光源７の発光効率が最
大となるランプ管電流ｉ₀ を求め、基準調光制御データ
として調光制御信号演算部３（または４）に出力する。
ここで、基準調光制御データ演算部８は、検出結果が温
度である場合には、ランプ管電流−ランプ温度特性（図
１５を参照）に従って、光源７の発光効率が最大となる
ランプ管電流ｉ₀ を求め、検出結果が光量である場合に
は、光量とランプ管電流との比率により発光効率を演算
して、光源７の発光効率が最大となるランプ管電流ｉ₀
を求める。

【００５２】以上のように、本発明の第３の実施形態に
係る画像表示装置および方法によれば、光源７の近傍に
センサ９を設け、センサ９の検知結果に従って光源７の
発光効率が最大となるランプ管電流ｉ₀ を求める。これ
により、使用される環境温度に影響されずに、常に光源
７の発光効率が最大、すなわち、ピーク輝度を得たまま
の状態で明るさを動的に調光することができる。

【００５３】（第４の実施形態）また、光源７の温度が
変化する原因として、上記第３の実施形態で述べたもの
以外に、製品の電源投入時から動作安定時までの過渡期
間における温度遷移がある。そこで、第４の実施形態で
は、上記電源投入時においても、常に最適な発光効率に
おいて調光できる画像表示装置を提供する。

【００５４】図１３は、本発明の第４の実施形態に係る
画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１３に
おいて、本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置
は、特徴検出部１と、調光制御部２と、調光制御信号演
算部３（または４）と、基準調光制御データ演算部１０
と、タイマ１１と、光源制御部５と、液晶パネル６とを
備える。また、液晶パネル６は、蛍光ランプである光源
７を有している。

【００５５】図１３に示すように、第４の実施形態に係
る画像表示装置は、上記第１または第２の実施形態に係
る画像表示装置に、基準調光制御データ演算部１０およ
びタイマ１１をさらに加えた構成である。なお、第４の
実施形態に係る画像表示装置における他の構成は、上記
第１および第２の実施形態に係る画像表示装置の構成と
同様であるため、当該他の構成については同一の参照番
号を付してその説明を省略する。以下、本発明の第４の
実施形態に係る画像表示装置の各構成および動作（画像
表示方法）を、上記第１および第２の実施形態に係る画
像表示装置と異なる部分を中心に説明する。

【００５６】タイマ１１は、製品の電源投入時からの経
過時間を計時する。基準調光制御データ演算部１０は、
タイマ１１が計時する時間を取得し、電源投入時からの
経過時間に伴う光源７の温度上昇を予測して、光源７の
発光効率が最大となるランプ管電流ｉ₀ を動的に逐次求
め、基準調光制御データとして調光制御信号演算部３
（または４）に出力する。なお、動作安定状態での電源
投入時（例えば、製品使用後すぐの電源再投入時等）に
おける誤動作に対しては、タイマ１１が電源切断からの
経過時間をも計時するようにして、動作安定時には基準
調光制御データ演算部１０における制御を行わないよう
にすればよい。

【００５７】以上のように、本発明の第４の実施形態に
係る画像表示装置および方法によれば、電源投入時から
の経過時間に伴って、逐次動的に光源７の発光効率が最
大となるランプ管電流ｉ₀ を求める。これにより、電源
投入時から動作安定時までの過渡期間においても、常に
光源７の発光効率が最大、すなわち、ピーク輝度を得た
ままの状態で明るさを動的に調光することができる。

【００５８】なお、上記第４の実施形態で述べたランプ
管電流ｉ₀ の制御は、上記第３の実施形態で述べたラン
プ管電流ｉ₀ の制御と任意に組み合わせて用いることが
可能である。

【００５９】また、上記第１〜第４の実施形態において
は、光源７が蛍光ランプである場合を一例に挙げて説明
したが、他のランプ形態の光源に対しても、上記と同様
に用いることが可能である。

【００６０】さらに、上記第１〜第４の実施形態におい
ては、入力する映像信号の平均輝度レベル（ＡＰＬ）に
基づいて光源７の調光制御を行う場合を記載したが、こ
れ以外にも映像信号の最大輝度レベルや最小輝度レベ
ル、またはこれらと平均輝度レベルとの組み合わせに基
づいて、光源７の調光制御を行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１の調光制御信号演算部３の詳細な構成の一
例を示すブロック図である。

【図３】図１の調光制御部２が求めた調光制御データの
波形の一例を示す図である。

【図４】図３に示す調光制御データがＨＰＦ３１を通過
した後の交流成分調光制御データの波形を示す図であ
る。

【図５】図２のＨＰＦ３１のさらに詳細な構成の一例を
示すブロック図である。

【図６】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の
一般的な蛍光ランプのランプ管電流−輝度特性の一例を
示す図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置の
構成を示すブロック図である。

【図８】図７の調光制御信号演算部４の詳細な構成の一
例を示すブロック図である。

【図９】図８のスライサ４１における入出力特性を示す
図である。

【図１０】図８に示す調光制御信号演算部４の各部にお
けるそれぞれの調光制御データの波形の一例を示す図で
ある。

【図１１】図８のスライサ４１における他の入出力特性
および減算部４３が出力する調光制御データの波形を示
す図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置
の構成を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置
の構成を示すブロック図である。

【図１４】一般的な蛍光ランプのランプ温度−発光効率
特性の一例を示す図である。

【図１５】一般的な蛍光ランプのランプ管電流−ランプ
温度特性の一例を示す図である。

【図１６】一般的な蛍光ランプのランプ管電流−輝度特
性の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…特徴検出部 ２…調光制御部 ３，４…調光制御信号演算部 ５…光源制御部 ６…液晶パネル ７…光源 ８，１０…基準調光制御データ演算部 ９…センサ １１…タイマ ３１…ＨＰＦ ３２…加算部 ４１…スライサ ４２…ＬＰＦ ４３…減算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２ Ｈ０４Ｎ 5/66 １０２Ｂ (72)発明者 有元 克行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 待鳥 渡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−109317（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−65531（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−148807（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−201812（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130477（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−102484（ＪＰ，Ａ) 村尾 次男 他，“光源の輝度を制御 し，液晶パネルを高画質に”，日経エレ クトロニクス，日本，日経ＢＰ，1999年 11月15日，第757号，ｐ．139−146 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/00 - 3/38 G02F 1/133 505 - 580 H04N 5/66 - 5/70

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力する映像信号を蛍光ランプを光源と
   する受光型光変調手段に表示する画像表示方法であっ
   て、 前記映像信号の明るさの平均値、最大値、最小値、又は
   それらの組み合わせに応じた輝度レベルを求めるステッ
   プと、 映像信号の明るさの基準として予め定めた基準輝度レベ
   ルと前記輝度レベルとの差に基づいて、前記光源を制御
   する調光制御データを求めるステップと、 前記調光制御データの、前記輝度レベルの変化に応じた
   前記光源の駆動電流の増減に対して前記光源の温度変化
   の応答性が満たされないデータ部分はそのままで、当該
   応答性が満たされるデータ部分をそれぞれ、前記光源の
   発光効率が最大となる予め定められた駆動電流を与える
   基準調光制御データまたは製品として必要な標準輝度を
   確保するために予め設定された駆動電流を与える標準調
   光制御データのいずれか近い方に代えた、新たな調光制
   御データを生成して出力するステップと、 前記新たな調光制御データに従って、前記光源の駆動電
   流の値を制御することで、前記光源の明るさを動的に調
   光制御するステップとを備える、画像表示方法。
2. 【請求項２】 入力する映像信号を蛍光ランプを光源と
   する受光型光変調手段に表示する画像表示方法であっ
   て、 前記映像信号の明るさの平均値、最大値、最小値、又は
   それらの組み合わせに応じた輝度レベルを求めるステッ
   プと、 映像信号の明るさの基準として予め定めた基準輝度レベ
   ルと前記輝度レベルとの差に基づいて、前記光源を制御
   する調光制御データを求めるステップと、 前記調光制御データの、前記輝度レベルの変化に応じた
   前記光源の駆動電流の増減に対して前記光源の温度変化
   の応答性が満たされないデータ部分はそのままで、当該
   応答性が満たされるデータ部分をそれぞれ、前記光源の
   発光効率が最大となる予め定められた駆動電流を与える
   基準調光制御データまたはランプ寿命を確保するために
   予め設定された平均駆動電流を与える標準調光制御デー
   タのいずれか近い方に代えた、新たな調光制御データを
   生成して出力するステップと、 前記新たな調光制御データに従って、前記光源の駆動電
   流の値を制御することで、前記光源の明るさを動的に調
   光制御するステップとを備える、画像表示方法。
3. 【請求項３】 入力する映像信号を蛍光ランプを光源と
   する受光型光変調手段に表示する画像表示方法であっ
   て、 前記映像信号の明るさの平均値、最大値、最小値、又は
   それらの組み合わせに応じた輝度レベルを求めるステッ
   プと、 映像信号の明るさの基準として予め定めた基準輝度レベ
   ルと前記輝度レベルとの差に基づいて、前記光源を制御
   する調光制御データを求めるステップと、 前記調光制御データの、前記輝度レベルの変化に応じた
   前記光源の駆動電流の増減に対して前記光源の温度変化
   の応答性が満たされないデータ部分はそのままで、当該
   応答性が満たされるデータ部分を製品として必要な標準
   輝度を確保するために予め設定された駆動電流を与える
   標準調光制御データに代えた、新たな調光制御データを
   生成して出力するステップと、 前記新たな調光制御データに従って、前記光源の駆動電
   流の値を制御することで、前記光源の明るさを動的に調
   光制御するステップとを備える、画像表示方法。
4. 【請求項４】 入力する映像信号を蛍光ランプを光源と
   する受光型光変調手段に表示する画像表示方法であっ
   て、 前記映像信号の明るさの平均値、最大値、最小値、又は
   それらの組み合わせに応じた輝度レベルを求めるステッ
   プと、 映像信号の明るさの基準として予め定めた基準輝度レベ
   ルと前記輝度レベルとの差に基づいて、前記光源を制御
   する調光制御データを求めるステップと、 前記調光制御データの、前記輝度レベルの変化に応じた
   前記光源の駆動電流の増減に対して前記光源の温度変化
   の応答性が満たされないデータ部分はそのままで、当該
   応答性が満たされるデータ部分をランプ寿命を確保する
   ために予め設定された平均駆動電流を与える標準調光制
   御データに代えた、新たな調光制御データを生成して出
   力するステップと、 前記新たな調光制御データに従って、前記光源の駆動電
   流の値を制御すること で、前記光源の明るさを動的に調
   光制御するステップとを備える、画像表示方法。
5. 【請求項５】 前記生成して出力するステップは、 前記調光制御データが前記標準調光制御データ以上の場
   合にはその双方のデータ差分を、前記調光制御データが
   前記基準調光制御データ以下の場合にはその双方のデー
   タ差分を、これ以外の場合にはデータ差分０を出力する
   ステップと、 前記差分を出力するステップが出力する変化差分データ
   のうち、前記輝度レベルの変化に応じた前記光源の駆動
   電流の増減に対して前記光源の温度変化の応答性が満た
   されることなく変化する信号成分のみを抽出するステッ
   プと、 前記調光制御データと、前記変化する信号成分のみが抽
   出された変化成分調光制御データとを入力し、当該調光
   制御データから当該変化成分調光制御データを減算した
   前記新たな調光制御データを出力するステップとを含
   む、請求項１または２に記載の画像表示方法。
6. 【請求項６】 前記生成して出力するステップは、 前記調光制御データが前記標準調光制御データ以上の場
   合にはその双方のデータ差分を、これ以外の場合にはデ
   ータ差分０を出力するステップと、 前記差分を出力するステップが出力する変化差分データ
   のうち、前記輝度レベルの変化に応じた前記光源の駆動
   電流の増減に対して前記光源の温度変化の応答性が満た
   されることなく変化する信号成分のみを抽出するステッ
   プと、 前記調光制御データと、前記変化する信号成分のみが抽
   出された変化成分調光制御データとを入力し、当該調光
   制御データから当該変化成分調光制御データを減算した
   前記新たな調光制御データを出力するステップとを含
   む、請求項３または４に記載の画像表示方法。
7. 【請求項７】 前記光源近傍の温度を検知するステップ
   と、 前記検知するステップが検知した結果に従って、常に前
   記光源の発光効率が最大となるように、前記新たな調光
   制御データを生成して出力するステップに与える前記基
   準調光制御データの値を動的に変化させるステップとを
   さらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の画像表
   示方法。
8. 【請求項８】 前記光源近傍の光量を検知するステップ
   と、 前記検知するステップが検知した結果に従って、常に前
   記光源の発光効率が最大となるように、前記新たな調光
   制御データを生成して出力するステップに与える前記基
   準調光制御データの値を動的に変化させるステップとを
   さらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の画像表
   示方法。
9. 【請求項９】 電源投入時からの経過時間を計時するス
   テップと、 前記計時するステップが計時する経過時間に従って、常
   に前記光源の発光効率が最大となるように、前記新たな
   調光制御データを生成して出力するステップに与える前
   記基準調光制御データの値を動的に変化させるステップ
   とをさらに備える、請求項１〜６のいずれかに記載の画
   像表示方法。