JP5762449B2 - 照明装置とその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置とその制御方法に関するものである。

近年では画像表示装置として液晶を用いたものが主流になってきている。液晶パネルは自発光デバイスではないため、LED（Light-Emitting Diode）等の光源を用いたバックラ
イトが用いられる。また液晶ディスプレイでは画像の輝度を調節する方法としては、液晶により輝度の調整を行う方法と、バックライトの輝度を変化させる方法がある。画面内のコントラスト比を高めるためには、バックライトによって最も高い輝度を調整する方法を用いた方が良い。バックライトの輝度を調整する方法としてPWM（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）がよく用いられる。この方法はバックライトを一定周期で点灯と消灯
をさせ、点灯期間と消灯期間の割合(デューティ比)を変化させることでバックライトの輝度を調整する方法である。点灯と消灯の周期が長いと光の点滅が人の目に視認されるため、観察者がちらつき（フリッカ）を感じることがある。そのため、200Hz以上の高い周波
数でバックライトを点滅させることが一般的である。

LEDを用いたバックライトには、多くのLEDが敷き詰められている。バックライトに備わるLEDの数は表示画面の大きさや必要な輝度等により異なる。ここで、図2(A)，図2(B)の
ように画面を12のエリアに分けて、エリアごとにLEDの発光制御を行うことが可能である
とする。図15に、全てのエリアのLEDを同じタイミングで点灯と消灯をさせるPWM制御を行った場合のバックライトの電源の電流量の変化を示す。図15の横軸は時間であり、縦軸は電流量である。各エリアの電流量を足し合わせたものが合計電流である。図15に示すように、全てのエリアで同じタイミングのPWM制御を行うと、PWMの1周期の中において、合計
電流量が時間により大幅に変動してしまう。このように大幅に電流量が変動してしまうと、電源効率の低下を招き消費電力の増大に繋がる。また大幅な変動に耐えうるようにバックライトの電源の設計を行う必要があるため、高コスト化に繋がる。
そこで、PWMのタイミング（位相）をエリアごとにずらして点灯させる方法（例えば特
許文献1を参照）を用いると、合計電流量の変動を抑えることができる。

ところで、液晶ディスプレイにおいて、黒を表示するときには、液晶シャッターを閉じることによりバックライトの光を遮光する。しかし、液晶シャッターにより十分に遮光することができず、液晶シャッターを閉じていてもわずかに光が漏れることにより十分な黒の表現が出来ない、いわゆる「黒浮き」が生じることがある。よって、バックライトの輝度が全画面で均一になるように制御を行うと、黒浮きにより画面内のコントラスト比は制限されてしまう。それを解消するための技術としてローカルディミングと呼ばれる技術が存在する。これは画像の明暗に合わせて、画面内のエリアごとにバックライトの輝度を異ならせる制御を行う技術である（例えば特許文献2を参照）。ローカルディミングを行う
ことで、黒浮きを抑制し、画面内のコントラスト比を高めることが可能になる。

特開２０１０−１５３３５９号公報 特開２００１−１４２４０９号公報

しかしながら、上記のようにエリアごとにPWMのタイミングをずらす制御をした上で、
画像の明暗に応じてローカルディミングの制御を行うと、画像によっては合計電流量が大幅に変動してしまう場合がある。
このように、従来技術では、PWMのタイミングをエリアごとにずらしても、ローカルディ
ミング制御によってエリアごとのデューティ比を可変させた場合に、合計電流量の変動幅が大きくなってしまう可能性があった。合計電流量の変動は、PWM制御の１周期の期間内
における点灯するエリアの数の変動に対応する。合計電流量の大幅な変動が生じてしまう場合、前述のように、消費電力の増大やコスト高に繋がってしまう。

そこで本発明は、複数の光源を有し光源ごとにデューティ比を変更可能な照明装置において、デューティ比の変化に伴う供給電力の変動を抑えることができる技術を提供することを目的とする。

本発明は、画面の複数のエリアに対応する複数の光源と、
入力される画像信号に応じて、各光源の点灯期間と消灯期間のデューティ比を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記複数の光源のそれぞれのデューティ比に応じて、前記複数の光源を２以上のグループに分け、同じグループ内で同時点灯する光源の数の時間経過に伴う変動が、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて抑制されるように、各光源の点灯タイミングを調整することを特徴とする照明装置である。

本発明は、画面の複数のエリアに対応する複数の光源を備える照明装置の制御方法であって、
画像信号を入力する工程と、
入力される画像信号に応じて、各光源の点灯期間と消灯期間のデューティ比を制御する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、前記複数の光源のそれぞれのデューティ比に応じて、前記複数の光源を２以上のグループに分け、同じグループ内で同時点灯する光源の数の時間経過に伴う変動が、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて抑制されるように、各光源の点灯タイミングを調整することを特徴とする照明装置の制御方法である。

本発明によれば、複数の光源を有し光源ごとにデューティ比を変更可能な照明装置において、デューティ比の変化に伴う供給電力の変動を抑えることができる。

本発明の実施例1に係る画像表示装置の概略構成を示すブロック図 バックライトのエリア分割の一例を示す図 エリアごとのディレイ時間の設定例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとの点灯状態の一例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとのディレイ時間の変更例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとの点灯状態の一例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとのディレイ時間が固定される例 ローカルディミング時のエリアごとのディレイ時間の変更例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとのディレイ時間の変更例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとの点灯状態の一例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとのディレイ時間の変更例を示す図 画像切り替わり時のエリアごとのディレイ時間が固定される例 画像切り替わり時のエリアごとのディレイ時間の変更例を示す図 ディレイ時間変更により前後のPWM周期で点灯期間が重なる場合の図 エリアごとのディレイ時間が固定される例を示す図 ローカルディミング時のエリアごとのディレイ時間が固定される例

（実施例１）
本発明の第一の実施例を説明する。図１は本実施例に係る画像表示装置の概略を示すブロック図である。画像表示装置100は画像入力部101から入力された画像信号に対し、画像解析部102で解析を行う。画像解析部102の解析結果に応じて、LCD（Liquid Crystal Display）制御部103はLCDパネル104を制御して、LCDの各画素の液晶を配向させ画像表示が可
能な状態にする。またバックライト制御部105は画像解析部102の解析結果に応じて、LED
ドライバ106に必要な電流値やPWM制御（パルス幅変調制御）のデューティ比（点灯期間と消灯期間の比）等の設定を行う。LEDドライバ106は複数のチャンネルを持ち、それぞれのチャンネルがバックライト107を構成する光源であるLEDに接続されており、チャンネルごとに設定された条件でLEDを点灯させる。バックライト107がLCDパネル104を照射することにより、画像表示部108に画像が表示される。

本実施例では、バックライト107の領域を図2(A)のようにマトリクス状に12エリアに分
割してエリアごとに、PWMのデューティ比、点灯のタイミング（位相）を調整可能である
場合を例に挙げて説明する。ただし、バックライト107の領域を図2(B)のように縦方向に12エリアに分割してエリアごとに、PWMのデューティ比、点灯のタイミングを調整可能である場合にも適用できる。図2（A）,図2（B）の12エリアは、画像表示部108の画面を分割して得られる１２エリアに対応しているものとする。
PWMの周期を決めるために、PWMの1周期ごとにPWM基準信号がバックライト制御部105に
より生成される。ここで、PWM基準信号からバックライトが点灯を開始するまでの時間を
ディレイ時間として定義する。ディレイ時間により、PWM制御の１周期の期間内におけるLEDの点灯開始タイミングが定まる。従って、本実施例では、各LEDのディレイ時間を調整
することは、各LEDの点灯開始タイミングを調整することを意味する。このディレイ時間
はエリアごとに設定することが可能である。本実施例では、合計電流の変動を抑えるために、エリアごとに異なるディレイ時間が設定可能である。合計電流の変動は、PWM制御の
１周期の期間内における同時点灯するエリアの数の変動を表す。なお、ディレイ時間の定義は上記の定義に限らず、例えば、PWM基準信号から消灯までの時間をディレイ時間とし
ても良いし、PWM基準信号から点灯時間の中間点までの時間をディレイ時間と定義しても
良い。

図3は、エリア1からエリア番号順にディレイ時間が長くなるようにエリアごとのディレイ時間を設定した場合のエリアごとの電流量の変化の一例を示す図である。図3の横軸は
時間であり、縦軸は電流量である。そして各エリアの電流量を足し合わせたものが合計電流である。PWM周期をTとした場合、図3に示す各エリアのディレイ時間は次のように設定
されている。
エリア1のディレイ時間D1＝T×0/12（D1＝0のため図3には図示されていない）
エリア2のディレイ時間D2＝T×1/12
エリア3のディレイ時間D3＝T×2/12
エリア4のディレイ時間D4＝T×3/12
エリア5のディレイ時間D5＝T×4/12
エリア6のディレイ時間D6＝T×5/12
エリア7のディレイ時間D7＝T×6/12
エリア8のディレイ時間D8＝T×7/12
エリア9のディレイ時間D9＝T×8/12
エリア10のディレイ時間D10＝T×9/12
エリア11のディレイ時間D11＝T×10/12
エリア12のディレイ時間D12＝T×11/12

ここではエリア分割数が12の場合を例に説明しているが、エリア分割数はこの例に限らない。一般に、エリア分割数をSとした場合、エリア番号の順にディレイ時間が長くなる
ようにするには、N番目（N:1,2,〜,S）のエリアのディレイ時間DN＝T×(N-1)/Sのように
設定すればよい。このように、本実施例では、予め定められた複数のディレイ時間（点灯開始タイミング）を各エリアに割り振ることで各エリアのディレイ時間（点灯開始タイミング）を決定する。

ここで、ローカルディミングの一例として、エリア1〜6に明るい画像が表示され、エリア7〜12に黒画像が表示される場合に、図4のようにエリア1〜6をデューティ比50%で点灯
させ、エリア7〜12のデューティ比を0%にして消灯する場合を考える。各エリアのデュー
ティ比は、各エリアの画像の輝度情報（輝度特徴量）に応じて決定される。具体的には、画像解析部102は、エリア１〜１２のそれぞれに表示される画像の輝度ヒストグラムを生
成し、各エリアに表示される画像の最大輝度値を取得する。ただし、エリア１〜１２のそれぞれに表示される画像のＡＰＬ（平均輝度値）を取得するようにしてもよい。バックライト制御部105は、画像解析部102により取得された各エリアの最大輝度値に応じて、LED
ドライバ106に必要な電流値やPWM制御（パルス幅変調制御）のデューティ比（点灯期間と消灯期間の比）等の設定を行う。バックライト制御部105は、画像の最大輝度値が高いエ
リアほど、バックライトの点灯期間を長くし、画像の最大輝度値が低いエリアほど、バックライトの点灯期間を短くする。
この場合、エリアごとのディレイ時間を図3に示すようにエリア番号順に割り振ると、
すなわちエリアごとのディレイ時間を図3に示す設定で固定すると、図16に示すように、
合計電流が大幅に変動してしまう。図16は、画像の明暗に応じてローカルディミングの制御を行うと、合計電流量が大幅に変動してしまう例を示す図である。例えば、エリアごとのディレイ時間を図3に示す設定で固定し、図2(A),図2(B)に示すように、画面を12のエリアに分けてエリアごとに位相をずらして点灯させる場合を想定する。画面のエリア1〜6に対応する画像の輝度が高く、エリア7〜12に対応する画像の輝度が低い場合、ローカルデ
ィミング制御により、エリア1〜6のバックライトを点灯させ、エリア7〜12のバックライ
トを消灯させる場合を考える。この場合、図16に示すように合計電流量の変動幅が大きくなってしまう可能性がある。
これに対し、図5に示すように、いくつかのエリアのディレイ時間を図3に示すディレイ時間から変更することで、合計電流が大幅に変動することを抑制できる。図5の例では、
次のような変更が行われている。
エリア2のディレイ時間D2が(T×1/12)から(T×7/12)に変更
エリア4のディレイ時間D4が(T×3/12)から(T×9/12)に変更
エリア6のディレイ時間D6が(T×5/12)から(T×11/12)に変更

このようにローカルディミング制御によるエリアごとのデューティ比の変化に伴い、エリアごとのディレイ時間を変更することで合計電流の大幅な変動を抑えることが可能になる。

次に、この合計電流の変動を抑えるためのエリアごとのディレイ時間を変更する制御を一般化して説明する。例えば、エリアごとにデューティ比が異なる場合、各エリアのディレイ時間を、デューティ比が高いエリアから順に、次のように設定する。
T×0/12
T×6/12
T×9/12
T×3/12
T×5/12
T×11/12
T×8/12
T×2/12
T×4/12
T×10/12
T×7/12
T×1/12

これは、デューティ比が互いに近いエリア同士のディレイ時間が、PWMの1周期の中で可能な限り分散するようにディレイ時間を割り振る方法である。すなわち、デューティ比が互いに等しいか又はデューティ比の差が閾値以内のエリア同士で点灯開始タイミングが離れるようにディレイ時間の割り振りが行われる。このようにデューティ比が互いに近いエリア同士のディレイ時間を分散させることで、合計電流の大幅な変動を抑えることが可能になる。また、本実施例では複数のエリアのデューティ比が同じである場合は、エリア番号の小さい方から順にディレイ時間を設定することとする。以上はエリア分割数が12の場合のディレイ時間の設定例である。エリア分割数が12以外の場合にも、同じように、デューティ比が互いに近いエリア同士のディレイ時間がPWMの1周期の中で可能な限り分散するように、各エリアのディレイ時間を割り振るようにすればよい。

ここで、図6に示すように、エリア1〜4のデューティ比が50%、エリア5〜8のデューティ比が25%、エリア9〜12のデューティ比が0%である点灯状態を考える。この場合、図3に示
すような、エリア1からエリア番号順にディレイ時間が長くなる設定でエリアごとのディ
レイ時間を固定してしまうと、図7に示すように、合計電流が大幅に変動してしまう。

これに対し、本実施例では、図8に示すように、デューティ比に応じてエリアごとのデ
ィレイ時間を変更する。すなわち、本実施例では、デューティ比が互いに等しいか又はデューティ比の差が閾値以内のエリア同士が同じグループに属するようにして全エリアをグループ分けする。そして、同じグループに属するエリア同士で点灯開始タイミングが可及的に離れるように各エリアのディレイ時間が調整される。ここでは、画像表示装置は、デューティ比が最も高いエリアであるエリア1〜4を同一グループにグループ分けし、このグループに属する4個のエリアに対し、次のようにディレイ時間を設定する。
エリア1のディレイ時間D1＝T×0/12（D1=0であるため図8には図示していない）、
エリア2のディレイ時間D2＝T×6/12
エリア3のディレイ時間D3＝T×9/12
エリア4のディレイ時間D4＝T×3/12

また、画像表示装置は、デューティ比が次に高いエリアであるエリア5〜8を同一グループにグループ分けし、このグループに属する4個のエリアに対し、次のようにディレイ時
間を設定する。
エリア5のディレイ時間D5＝T×5/12
エリア6のディレイ時間D6＝T×11/12
エリア7のディレイ時間D7＝T×8/12
エリア8のディレイ時間D8＝T×2/12

また、エリア9〜12はデューティ比が0%であるのでディレイ時間の設定は必要ないが、
画像表示装置は、エリア9〜12を同一グループにグループ分けし、このグループに属する4個のエリアに対し次のようにディレイ時間を設定してもよい。なお、エリア9〜12は点灯
期間が0であるため、図8にはディレイ時間は図示していない。
エリア9のディレイ時間D9＝T×4/12
エリア10のディレイ時間D10＝T×10/12
エリア11のディレイ時間D11＝T×7/12
エリア12のディレイ時間D12＝T×1/12

エリアごとのディレイ時間をこのように設定することにより、図8に示すように合計電
流の大幅な変動を抑えることが可能になる。

上記のディレイ時間の設定方法を図4の点灯状態に適用した場合、エリアごとの電流量
の変化は図9に示すようになる。すなわち、デューティ比が50%であるエリア1〜6について、ディレイ時間は、エリア番号順に、次のように設定される。
エリア1のディレイ時間D1＝T×0/12
エリア2のディレイ時間D2＝T×6/12
エリア3のディレイ時間D3＝T×9/12
エリア4のディレイ時間D4＝T×3/12
エリア5のディレイ時間D5＝T×5/12
エリア6のディレイ時間D6＝T×11/12

このようにディレイ時間を設定することにより、図5の場合と同じように合計電流量の
変動幅が大きくなることを抑制できる。

一方で、上記のディレイ時間の設定方法を適用しても、エリアごとのデューティ比によっては、合計電流の変動幅が大きくなってしまう場合も考えられる。例えば、図10のようにエリア1〜5までをデューティ比50%で点灯させ、エリア6〜12をデューティ比0%にして消灯する場合、上記のディレイ時間の設定方法で各エリアのディレイ時間の変更を行うと、図11に示すようになり、合計電流に変動が生じている。しかしながら、図7や図16に示す
例と比較して合計電流の変動幅は小さくなっている。また、エリア分割数を増やしてディレイ時間の設定数（種類）を多くすることで、合計電流の変動幅をより小さくすることが可能になる。また、本実施例ではエリアごとに全て異なるディレイ時間を設定する例を説明したが、必ずしも全てのエリアでディレイ時間を異ならせなくてもよい。また、本実施例ではバックライトを一つの電源で駆動する前提で当該一つの電源の合計電流の変動が抑制されるようにエリアごとのディレイ時間を決定する方法を説明した。バックライトを複数の電源で駆動する場合には、電源ごとに合計電流の変動が抑制されるようにエリアごとのディレイ時間の設定を行うようにする。

以上のように、本実施例で示したバックライトの制御方法を適用することにより、ローカルディミング制御を行った際にも、バックライトに電力供給を行う電源における供給電力（バックライトのLEDに流れる合計電流量）の大幅な変動を抑えることが出来る。従っ
て、電力効率が良くコストを抑えた電源設計が可能になり、低消費電力、低コストを実現可能になる。

（実施例２）
本実施例では、動画像などのように画像が時間的に変化する場合に、画像の時間変化に伴いエリアごとのバックライトのPWMのデューティ比が切り替わる際の制御について説明
を行う。図2(A)のように、バックライトの全エリアをデューティ比50%で点灯させるよう
な画像から、図6のように、エリアによりバックライトのデューティ比が変わるような画
像に切り替わる場合を例に本実施例のバックライト制御を説明する。画像の切り替わりにおいては、液晶パネルの場合、液晶の各画素の画素値が、画面の上部から画面の下部に向かって1フレームの時間（例えば1/60秒）をかけて、順次切り替わっていく。画像の1フレームの基準信号をVSYNCとした場合に、VSYNCに合わせて全エリアのバックライトのデューティ比を一斉に変更すると、画面の下部の液晶が切り替わるよりも先にバックライトの輝
度が変わってしまう。それを避けるために、本実施例では、液晶の切り替わりに合わせてVSYNCからVSYNCの間で、バックライト上部のエリアから順次デューティ比を変更していく。

図12に、各エリアのディレイ時間を固定した場合の、画像の切り替わりの際のバックライトのエリアごとの電流量の変化を示す。後述するように、各エリアのディレイ時間を固定した場合、従来技術や実施例1で図7を用いて説明したのと同様に、合計電流の変動幅が大きくなってしまうことがある。

図12において、第１フレームのVSYNCであるV1からその次の第2フレームのVSYNCであるV2までの期間は、バックライトのPWM制御の4周期分の長さであるとする。このPWM制御の4
周期分の期間を、V1から始まる周期をT1として、以下順番にT2、T3、T4とする。第1フレ
ームの前のフレームの画像に対応するバックライトの点灯状態が図2(A)に示す点灯状態であり、第1フレームの画像に対応するバックライトの点灯状態が図6に示す点灯状態であるとする。画像の1フレーム期間にPWM周期が4周期分存在することから、バックライトのデ
ューティ比の変更は4回に分けて行われる。

まず、1つ目のPWM周期T1の期間では、エリア1〜3のバックライトのデューティ比の変更が行われる。しかし、図2(A)から図6への変化ではこれらのエリアは画像の変化に伴うデ
ューティ比の変化がないので実際にはデューティ比の変更は行われない。

次のPWM周期T2の期間では、エリア4〜6のデューティ比の変更が行われる。エリア4についてはエリア1〜3と同様デューティ比の変更は行われず、エリア5、エリア6のデューティ比が50%から25%に変更される。

その次のPWM周期T3の期間では、エリア7〜9のデューティ比の変更が行われる。エリア7、エリア8はデューティ比が50%から25%に変更され、エリア9はデューティ比が50%から0%
に変更される。

最後のPWM周期T4の期間では、エリア10〜12のバックライトのデューティ比が50%から0%に変更される。V2の後のフレームで画像に変化がなければ続くPWM周期におけるデューテ
ィ比の変更の必要はない。V2の後のフレームでさらに画像に変化があれば、同じように１VSYNC周期（PWM制御の4周期）の期間をかけて12のエリアのデューティ比の変更が順次行
われる。なお、ここでは説明を簡単にするためにVSYNCのタイミングと、T1期間の初めのPWM基準信号のタイミングを同じにしているが、バックライトの点灯開始タイミングの最適化のためにはPWM基準信号をVSYNCに対して遅らせることも考えられる。

図12に示すように、エリアごとのディレイ時間を固定した場合、画像の変化に伴ってPWMの1周期ごとに合計電流の変動の仕方が変わる。そのため、画像の切り換わりに伴うバックライトのエリアごとのデューティ比の変化によっては、図12に示すように、合計電流に大幅な変動が生じる場合がある。このような合計電流の大きな変動を抑制するために、本実施例では、画像が切り替わる際には、PWMの1周期ごとに各エリアのディレイ時間を変更する制御を行う。図13は、画像が切り替わる際に、PWMの1周期ごとに各エリアのディレイ時間を変更した場合の電流量の変化の一例を示す図である。

V1信号の直後のPWM周期である、T1期間では全てのエリアのデューティ比が50%であり、エリアによるデューティ比の差がないため、画像表示装置は、実施例1に示したディレイ
時間の設定の順序に従って、次のようにエリアごとのディレイ時間を設定する。
エリア1のディレイ時間D11＝T×0/12（D11＝0であるため図13には図示していない）、
エリア2のディレイ時間D21＝T×6/12
エリア3のディレイ時間D31＝T×9/12
エリア4のディレイ時間D41＝T×3/12
エリア5のディレイ時間D51＝T×5/12
エリア6のディレイ時間D61＝T×11/12
エリア7のディレイ時間D71＝T×8/12
エリア8のディレイ時間D81＝T×2/12
エリア9のディレイ時間D91＝T×4/12
エリア10のディレイ時間D101＝T×10/12
エリア11のディレイ時間D111＝T×7/12
エリア12のディレイ時間D121＝T×1/12

その次のT2期間では、エリア5とエリア6のデューティ比が50%から25%に変更される。すなわち、エリア1〜4、7〜12の10個のエリアのデューティ比が50%、エリア5，6の2個のエ
リアのデューティ比が25%である。従って、画像表示装置は、実施例1で示した設定順序に従って、デューティ比の高いエリアから優先的に、互いに点灯開始タイミングが可及的に離れるように、順に、次のようにエリアごとのディレイ時間を設定する。
エリア1のディレイ時間D12＝T×0/12（D12＝0であるため図13には図示していない）、
エリア2のディレイ時間D22＝T×6/12
エリア3のディレイ時間D32＝T×9/12
エリア4のディレイ時間D42＝T×3/12
エリア7のディレイ時間D72＝T×5/12
エリア8のディレイ時間D82＝T×11/12
エリア9のディレイ時間D92＝T×8/12
エリア10のディレイ時間D102＝T×2/12
エリア11のディレイ時間D112＝T×4/12
エリア12のディレイ時間D122＝T×10/12
エリア5のディレイ時間D52＝T×7/12
エリア6のディレイ時間D62＝T×1/12

しかしながら、エリア6のT1期間でのディレイ時間D61は(T×11/12)でありT1期間でのデューティ比が50%である。そのため、T1期間においてディレイ時間D61経過後に開始されるデューティ比50%に相当する期間(T×6/12)の点灯期間が、T2期間でのディレイ時間D62経
過時点で、未だ終わっていない。T2期間の点灯期間が、前のPWM周期T1の点灯期間と重な
ってしまう。このような場合の処理について図14を用いて説明する。図14において、1つ
前の周期Tn-1のディレイ時間をD(n-1)、現在の周期Tnのディレイ時間をD(n)、1つ前の周
期の点灯期間をL(n-1)、PWM周期をTとする。このとき、
D(n-1)+ L(n-1) > T+ D(n) ・・・条件A
を満たす場合に、1つ前のPWM周期の点灯期間と現在のPWM周期の点灯期間とが一部で重な
ってしまう。そのため、本実施例では、上記の条件Aを満たすエリアのディレイ時間を、
他のエリアのディレイ時間と入れ替える。実施例1で説明したように、本実施例のディレ
イ時間設定方法では、デューティ比が互いに同じ又は近いエリア同士でディレイ時間が分散するようにエリアごとのディレイ時間が設定される。従って、条件Aを満たすエリアに
ついては、本実施例では、デューティ比が同じ又は近いエリアとディレイ時間を交換する。これにより、条件Aを満たすエリアのディレイ時間が大きく変わることになるので、当
該エリアにおける１つ前の周期の点灯期間と現在の周期における点灯期間との重なりを抑制できる。また、合計電流が大幅に変動することを抑制する効果は大きくは変わらない。

図13の例では、画像表示装置は、エリア6が条件Aを満たすため、エリア6のディレイ時
間と、エリア6とデューティ比の近いエリア5のディレイ時間と、を交換し、次のように設定する。
エリア5のディレイ時間D52＝T×1/12
エリア6のディレイ時間D62＝T×7/12

このように設定することで、エリア6及びエリア5ともに、T1期間における点灯期間とT2期間における点灯期間とが重ならないようにできる。また、このようなディレイ時間の交換を行った場合でも、図13に示すように、合計電流の変動幅を抑制する効果には大きな影響は生じない。

同様に、エリア10についても条件Aが成立し、上記のようにディレイ時間D102＝T×2/12に設定しようとすると、前のPWM期間T1における点灯期間とPWM期間T2における点灯期間とが重なってしまう。そこで、画像表示装置は、エリア10のディレイ時間とエリア9のディ
レイ時間とを交換して、次のように設定する。
エリア9のディレイ時間D92＝T×2/12
エリア10のディレイ時間D102＝T×8/12

次の周期T3では、エリア7、8、9のデューティ比が変更される。すなわち、エリア7、8
のデューティ比が50%から25%に変更され、エリア9のデューティ比が50%から0%に変更される。よって、エリア1〜4、エリア10〜12の7個のエリアのデューティ比が50%、エリア5〜8の4個のエリアのデューティ比が25%、エリア9のデューティ比が0%となる。従って、画像
表示装置は、実施例1で示した設定順序に従って、デューティ比の高いエリアから順に、
次のようにエリアごとのディレイ時間を設定する。なお、下記の設定の場合、条件Aを満
たすエリアはないため、上述したディレイ時間の交換を行う必要は無い。
エリア1のディレイ時間D13＝T×0/12（D13＝0であるため図13には図示していない）、
エリア2のディレイ時間D23＝T×6/12
エリア3のディレイ時間D33＝T×9/12
エリア4のディレイ時間D44＝T×3/12
エリア10のディレイ時間D103＝T×5/12
エリア11のディレイ時間D113＝T×11/12
エリア12のディレイ時間D123＝T×8/12
エリア5のディレイ時間D53＝T×2/12
エリア6のディレイ時間D63＝T×4/12
エリア7のディレイ時間D73＝T×10/12
エリア8のディレイ時間D83＝T×7/12
エリア9のディレイ時間D93＝T×1/12（デューティ比0%であるため図13には図示していな
い）

次の周期T4では、エリア10、11、12のデューティ比が変更される。すなわち、エリア10〜12のデューティ比が50%から0%に変更される。よって、エリア1〜4のデューティ比が50%、エリア5〜8のデューティ比が25%、エリア9〜12のデューティ比が0%となる。従って、画像表示装置は、実施例1で示した設定順序に従って、デューティ比の高いエリアから順に
、次のようにエリアごとのディレイ時間を設定する。なお、下記の設定の場合、条件Aを
満たすエリアはないため、上述したディレイ時間の交換を行う必要は無い。
エリア1のディレイ時間D14＝T×0/12（D14＝0であるため図13には図示していない）、
エリア2のディレイ時間D24＝T×6/12
エリア3のディレイ時間D34＝T×9/12
エリア4のディレイ時間D44＝T×3/12
エリア5のディレイ時間D54＝T×5/12
エリア6のディレイ時間D64＝T×11/12
エリア7のディレイ時間D74＝T×8/12
エリア8のディレイ時間D84＝T×2/12
エリア9のディレイ時間D94＝T×4/12（デューティ比0%であるため図13には図示していな
い）
エリア10のディレイ時間D104＝T×10/12（デューティ比0%であるため図13には図示していない）
エリア11のディレイ時間D114＝T×7/12（デューティ比0%であるため図13には図示してい
ない）
エリア12のディレイ時間D124＝T×1/12（デューティ比0%であるため図13には図示してい
ない）

以上のような設定を行うことで、画像の変化に応じたローカルディミング制御によりエリアごとのデューティ比が変化する場合でも、図13に示すように、合計電流量の大幅な変動を抑制することができる。よって、電力効率が良くコストを抑えた電源設計が可能になり、低消費電力、低コストを実現可能になる。

上記の実施例では、光源としてLEDを用いた、画像表示装置用のバックライトへ本発明
を適用した例を説明したが、本発明の範囲はこれに限定されない。例えば、光源として有機EL（Electro-Luminescence）発光素子を用いてもよい。また、本発明は、複数の光源を備え、各光源の発光量がパルス幅変調制御され、パルス幅変調制御の1周期ごとに、各光
源のデューティ比及び点灯開始タイミングを変更可能な照明装置であれば、画像表示装置のバックライト以外の照明装置にも適用することができる。また、上記の実施例では、デューティ比が互いに等しい光源同士が同じグループに属するようにして複数の光源をグループ分けし、同じグループに属する光源同士で点灯のタイミングが可及的に離れるようにする例を説明した。しかし、デューティ比が近い光源同士、すなわち、デューティ比の差が閾値以下である光源同士が同じグループに属するようにして複数の光源のグループ分けを行っても良い。例えば、光源ごとの輝度調節の段階数（デューティ比の種類）が多い場合（例えば5%刻みの21段階で調節可能な場合など）、デューティ比が近い光源同士（例えば100%、95%、90%）が同じグループに属するようにグループ分けしても良い。そして、デューティ比が大きい光源のグループを優先して、点灯開始タイミングが可及的に離れるように点灯開始タイミングを調節するようにしても良い。

105：バックライト制御部、106：LEDドライバ、107：バックライト

Claims (16)

1. 画面の複数のエリアに対応する複数の光源と、
   入力される画像信号に応じて、各光源の点灯期間と消灯期間のデューティ比を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記複数の光源のそれぞれのデューティ比に応じて、前記複数の光源を２以上のグループに分け、同じグループ内で同時点灯する光源の数の時間経過に伴う変動が、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて抑制されるように、各光源の点灯タイミングを調整することを特徴とする照明装置。
2. 前記制御手段は、同じグループに属する光源同士の点灯タイミングが、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて離れるように各光源の点灯タイミングを調整する請求項１に記載の照明装置。
3. 前記制御手段は、デューティ比が大きい光源のグループから優先的に、同じグループに属する光源同士の点灯タイミングが、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて離れるように各光源の点灯タイミングを調整する請求項２に記載の照明装置。
4. 前記制御手段は、デューティ比が等しいか又はデューティ比の差が閾値以内の光源同士が同じグループに属するように、前記複数の光源を２以上のグループに分けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記制御手段は、前記画面の各エリアに対応する画像の輝度特徴量に応じて、各光源のデューティ比を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記複数のエリアは、前記画面がマトリクス状に分割されたエリアであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記複数のエリアは、前記画面が縦方向に分割されたエリアであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
8. 前記制御手段は、同じグループ内で同時点灯する光源の数が時間経過に伴い変動しないように、各光源の点灯タイミングを調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 画面の複数のエリアに対応する複数の光源を備える照明装置の制御方法であって、
   画像信号を入力する工程と、
   入力される画像信号に応じて、各光源の点灯期間と消灯期間のデューティ比を制御する制御工程と、
   を有し、
   前記制御工程では、前記複数の光源のそれぞれのデューティ比に応じて、前記複数の光源を２以上のグループに分け、同じグループ内で同時点灯する光源の数の時間経過に伴う変動が、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて抑制されるように、各光源の点灯タイミングを調整することを特徴とする照明装置の制御方法。
10. 前記制御工程では、同じグループに属する光源同士の点灯タイミングが、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて離れるように各光源の点灯タイミングを調整する請求項９に記載の照明装置の制御方法。
11. 前記制御工程では、デューティ比が大きい光源のグループから優先的に、同じグループに属する光源同士の点灯タイミングが、前記複数のエリアの数に応じて各光源に対して予め定められたディレイ時間で前記複数の光源を順次点灯させた場合に比べて離れるように各光源の点灯タイミングを調整する請求項１０に記載の照明装置の制御方法。
12. 前記制御工程では、デューティ比が等しいか又はデューティ比の差が閾値以内の光源同士が同じグループに属するように、前記複数の光源を２以上のグループに分けることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
13. 前記制御工程では、前記画面の各エリアに対応する画像の輝度特徴量に応じて、各光源のデューティ比を制御することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
14. 前記複数のエリアは、前記画面がマトリクス状に分割されたエリアであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
15. 前記複数のエリアは、前記画面が垂直方向に分割されたエリアであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
16. 前記制御工程では、同じグループ内で同時点灯する光源の数が時間経過に伴い変動しないように、各光源の点灯タイミングを調整することを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
    

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