JP5896816B2 - 照明装置、その制御方法、およびバックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、その制御方法、およびバックライト装置に関するものである。

液晶表示装置は液晶パネルの光透過性を利用した表示装置であり、液晶パネルの背面に設置されたバックライトから出射された光の液晶パネルによる透過又は遮断を制御することで画像表示を行う。

バックライトの光源としては、例えば、複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ：Light-Emitting Diode）が使用される。光源に使用されるＬＥＤとしては、例えば、白色ＬＥＤや、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤの三原色からなるカラーＬＥＤなどがある。

ＬＥＤの輝度・色調整方法には、電流値制御や、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御がある。ＰＷＭ制御では、ＬＥＤそれぞれの点灯期間と消灯期間とのデューティ比を調整することで、輝度やホワイトバランスの調整が行われる。

ＬＥＤは、デバイスの温度特性や長期使用による経年劣化、そして個体差によって輝度が変化する。そこで、バックライトの輝度を一定に維持する為、バックライト筐体内に設置した輝度センサ等の各種センサを使ってフィードバック制御する技術がある。

また、バックライトを複数のブロックに分割し、ブロックごとに光源の発光を独立に制御する技術がある。この技術によれば、例えば、入力される画像信号に応じて、低階調部分に対応するブロックの光源の輝度を低くし、高階調部分に対応するブロックの光源の輝度を高くするように、ブロックごとに輝度を異ならせるローカルディミング制御が可能になる。このようなバックライトでは、センサによりブロックごとの輝度の測定値を取得し、それに基づき輝度安定化のためのフィードバック制御を行うことが望ましい。

バックライトの輝度安定化のためのフィードバック制御において、ブロックごとの輝度を測定する方法として次のような方法がある。すなわち、周囲光の影響を除くために、測定対象ブロック以外のブロックを、例えば数百マイクロ秒の期間だけオフ状態にして、この間に測定対象ブロックの輝度を測定する方法である。しかし、この方法はフリッカを発生させる問題があることが分かっている。

図１３は、従来技術に係るバックライトの構成、および、センサにより各ブロックの輝度測定を行う順序の一例を示す図である。図１３に示す例では、バックライトは横１６個、縦１０個の計１６０個のブロックで構成されている。また、ブロック毎のセンサ値取得は、左面（Ｌ）と右面（Ｒ）のそれぞれで個別に行われる。図１３では図面の簡略化のため左面のブロックのセンサ値取得順序を示している。図１３に示す例では、バックライトの左面については、左上のブロック（センサ値取得開始ブロック）から中央下端のブロック（センサ値取得終了ブロック）に向かって順次センサ値の取得が行われる。横方向の１６個のブロックの集合を「ライン」と称する。縦方向の１０個のブロックの集合を「列」と称する。図１３では、バックライトの上から順にライン番号１〜１０とする。左面において上からｍ番目、左からｎ番目のブロックをＬ[ｍ][ｎ]という記号で表すものとする。同じラインに属するブロックは同一タイミングのＰＷＭ信号により駆動制御されるものとする。

図１４は、図１３に示す従来技術のバックライトのＰＷＭ制御の一例を示すタイミングチャートである。図１４の例では、１フレーム期間（６０Ｈｚ）を５つのサブフレーム期間（３００Ｈｚ）に分割し、１つのサブフレーム期間内でラインごとにＰＷＭ制御の点灯期間の開始タイミングをずらしている。これにより、１つのサブフレーム期間内で点灯するラインがバックライトの上から下へ移動していくように点灯制御が行われることになる（詳細は図３、図４を用いて後述する）。通常はＰＷＭ制御はラインごとに行われるが、ブロックごとのセンサ値取得が行われる場合には、センサ値取得対象のブロックのみ点灯し、当該ブロックが属するラインの当該ブロック以外のブロックは消灯される。また、センサ値取得対象のブロックが属するライン以外のラインも消灯される。

図１４は、ライン１に属するブロックのセンサ値取得を行う際のバックライトのＰＷＭ制御を示すタイミングチャートの一例を模式的に示している。ここでは、サブフレーム毎に図１３に示す順番でセンサ値取得対象ブロックを移動させていくものとする。センサ値取得期間においては、センサ値取得対象ブロックが属するライン（ライン１）以外のラインは、本来点灯期間であるライン（ライン８〜１０）も含めて全て消灯する。また、ライン１についても、センサ値取得対象のブロック以外のブロックについては全て消灯される。例えばライン１の左端のブロックＬ[１][１]がセンサ値取得対象ブロックの場合、ライン１に属するその他のブロックＬ[１][ｎ]（ｎ＝２〜８）は消灯される。

図１４において、ライン１のＰＷＭ制御を示す部分は、ライン１に属するブロックのうち特にセンサ値取得対象ブロックのＰＷＭ制御を表すものとする。上記のように、センサ値取得対象ブロックは図１３に示すようにサブフレーム毎に移動していくので、図１４においてライン１の部分に記載されたＰＷＭ制御は、サブフレーム毎に、異なるブロックのＰＷＭ制御を示していることになる。例えば、１番目のサブフレームの部分は、ライン１のブロックＬ[１][１]のＰＷＭ制御を表す。ライン１のその他のブロックＬ[１][ｎ]（ｎ＝２〜８）のＰＷＭ制御はライン８〜１０と同様に強制消灯である。２番目のサブフレームの部分は、ライン１のブロックＬ[１][２]のＰＷＭ制御を表し、ライン１のその他のブロックＬ[１][ｎ]（ｎ＝１，３〜８）のＰＷＭ制御は強制消灯である。このようにセンサ値取得対象ブロックを含むラインについては、正確にはセンサ値取得対象ブロックとそれ以外のブロックとでＰＷＭ制御が異なるが、図１４では図を簡略化するために記載を省略している。

図１５は、図１４に示すタイミングチャートに従ってバックライトのライン１に属するブロックのセンサ値取得を行う場合のバックライトの左面の点灯状態の時間変化を模式的に示した図である。なお、図１５では、図を簡略化するため、各サブフレーム期間のうち、センサ値取得期間と、その直前及び直後の点灯状態だけを抽出して記載している。例えば、１番目のサブフレーム期間では、ライン１の１列目のブロックに対しセンサ値取得が行なわれる時の点灯状態と、その直前及び直後のライン１，８〜１０が点灯する点灯状態だけを記載している。この後、実際には、ライン１，２，９，１０が点灯する期間、ライン１，２，３，１０が点灯する期間、というように続いているが、記載を省略している。

図１５に示す１番目のサブフレーム期間では、まずライン１，８〜１０が点灯し、所定時間経過後ライン１のセンサ値取得期間となってライン１の最初のセンサ値取得対象ブロックＬ[１][１]のみ点灯する。このセンサ値取得期間において本来点灯期間であるライン８〜１０及びライン１のブロックＬ[１][１]以外のブロックは強制的に消灯されている。センサ値取得期間終了直後のタイミングでは、再びライン１，８〜１０が点灯している。図１５の２番目のサブフレーム期間では、まずライン１，８〜１０が点灯し、所定時間経過後ライン１のセンサ値取得期間となってライン１の次のセンサ値取得対象ブロックＬ[
１][２]のみ点灯する。このセンサ値取得期間において本来点灯期間であるライン８〜１
０及びライン１のブロックＬ[１][２]以外のブロックは強制的に消灯されている。センサ
値取得期間終了直後のタイミングでは、再びライン１，８〜１０が点灯している。

このようにライン１のブロックの輝度の測定が行われる複数のサブフレームにわたる期間中、サブフレーム毎に、ライン８〜１０の点灯期間中に強制的な消灯期間が挿入されるため、大きな輝度変動が周期的に生じることになる。これはフリッカとして認識されることがある。図１４，図１５の例では、ライン１のセンサ値取得期間に強制的に消灯されるのはライン８〜１０の３つのブロックだが、ＰＷＭ制御値（デューティ比）が大きい値になれば、センサ値取得期間に強制的に消灯されるラインが多くなる。そのため、センサ値取得期間とそれ以外の期間との間の輝度変化がより大きくなり、フリッカとして認識されやすくなる。

ところで、人間の光に対する反応は、目が受けた光をおよそ１／６０秒の期間にわたって積分した光量に基づいている。また、人間は、高輝度と低輝度との間で輝度が急激に変化する場合に、特に光の中断に反応してフリッカとして認識しやすい。

特許文献１に、センサ値取得時のフリッカを低減する技術が記載されている。特許文献１記載の技術では、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを光源とする白色照明装置において、ある色のＬＥＤの測定サイクル中に他の２つの色のＬＥＤをオフ状態にしてセンサ値取得を行う。この場合に、特許文献１記載の技術では、他の２つの色のＬＥＤをオフ状態にする直前及び直後に当該他の２つの色のＬＥＤの強度を少し増加させる。

特許第４０９４９５２号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、ＬＥＤの輝度を一瞬増加させて、オフ状態にするため、輝度変化がかえって大きくなり、フリッカとして認識されてしまう場合がある。

また、バックライト装置のようにＬＥＤが面として配置される照明装置では、図１５に示したように、ある領域のＬＥＤの点灯及び消灯の制御によって、その領域の面輝度が、一定期間にわたって周期的に変動することになる。これは、フリッカとして認識されてしまう場合がある。

本発明は、複数の光源及び光源の輝度を測定するセンサを有する照明装置において、各光源の輝度のセンサ値取得時にフリッカが発生することを抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源と、
前記光源ごとの輝度を制御する制御手段と、
前記光源ごとの輝度を測定する測定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記測定手段により光源の輝度の測定を行なう場合、測定対象の光源を点灯させるとともに測定対象でない光源を消灯させる制御と、消灯対象の光源の輝度を、消灯期間の直前において段階的に低下させ、消灯期間の直後において段階的に増加させる制御と、を行なうことを特徴とする照明装置である。

本発明は、独立に発光を制御可能な複数の光源を備えた照明装置の制御方法であって、
前記光源ごとの輝度を制御する制御工程と、
前記光源ごとの輝度を測定する測定工程と、
を有し、
前記制御工程は、前記測定工程で光源の輝度の測定が行なわれる場合に、測定対象の光源を点灯させるとともに測定対象でない光源を消灯させる制御が行なわれる工程と、消灯対象の光源の輝度を、消灯期間の直前において段階的に低下させ、消灯期間の直後において段階的に増加させる制御が行なわれる工程と、を含む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、複数の光源及び光源の輝度を測定するセンサを有する照明装置において、各光源の輝度のセンサ値取得時にフリッカが発生することを抑制することができる。

実施例１に係る表示装置の構成例を示すブロック図 実施例１に係るバックライト部の構成例を示す図 実施例１に係るバックライト部のＰＷＭ制御のタイミングチャート 図３の時刻ｔ１〜ｔ４におけるバックライト部の点灯状態を示す図 ライン５の左端１列目のブロックのセンサ値取得時のタイミングチャート ライン５の左端１列目のブロックのセンサ値取得時の点灯状態を示す図 ライン５のセンサ取得期間に消灯されるライン４の点灯制御の一例を示す図 ライン５のセンサ取得期間に消灯されるライン４の点灯制御の一例を示す図 実施例１におけるセンサ値取得対象ブロックの決定手順フローチャート 実施例１におけるセンサ値取得時のＰＷＭ制御のタイミングチャート 実施例１におけるセンサ値取得時の順序例を示す図 実施例１におけるセンサ値取得時のバックライトの左面の点灯状態 従来例におけるバックライト部の構成およびセンサ値取得の順序例 従来例におけるセンサ値取得時のＰＷＭ制御のタイミングチャート 従来例におけるセンサ値取得時のバックライトの点灯状態

（実施例１）
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、実施例に記載されている構成部品の機能、相対配置などは特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した構成や部品についての機能、形状などは特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものとする。

図１は、本発明を適用可能な表示装置１００の構成例を示すブロック図である。
ＣＰＵ１０１には、不図示のＲＯＭおよびＲＡＭが接続され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＲＡＭをワークメモリとして表示装置１００全体の動作を制御する。
入力部１０２は不図示の画像出力装置から入力された画像信号をデコード処理し、画像処理部１０３へ出力する。

画像処理部１０３は、入力された画像信号に対してコントラスト調整やガンマ調整などの画像処理を行った後、表示部１０４へ出力する。
表示部１０４は、液晶パネルにより構成され、画像処理部１０３から入力される画像信号に基づき画素毎の透過率が調節されることにより表示制御される。

センサ１０５は、バックライト部１１２の発光ブロックごとの輝度を測定する輝度センサを備えており、後述するバックライト部１１２に複数設置されている。なお、センサ１０５は、温度センサを更に含んでいても良い。その場合、温度センサを使用し、輝度センサやＬＥＤの温度特性を補償するようにしても良い。

センサ制御部１０６は、取得位置決定部１０７とセンサ値取得部１０８を備える。
センサ制御部１０６は、取得位置決定部１０７により、後述するセンサ値取得対象ブロック決定手順に従って、センサ値を取得する対象、すなわち輝度の測定対象となるバックライト部１１２のブロックを決定する。また、センサ制御部１０６は、センサ値取得部１０８により、センサ１０５からセンサ値を取得し、保持する。

センサ制御部１０６は、バックライト部１１２の全ブロックについてセンサ値を取得し終えると、取得したセンサ値をバックライト制御部１０９に出力し、保持しているセンサ値をクリアして、センサ値取得処理を再開する。
センサ制御部１０６には、画像処理部１０３から表示部１０４に出力される画像信号の垂直同期信号が入力されており、センサ制御部１０６は、垂直同期信号をトリガーとして、ＣＰＵ１０１に対してセンサ値取得タイミング通知用のタイマー割り込み設定を行う。

本実施例では、３００Ｈｚ周期でタイマー割り込み設定を行うものとし、該タイマー割り込みに応じて、センサ値取得部１０８により、１フレームあたり５ブロック分のセンサ値が取得される。
尚、本実施例においては、表示装置起動後、画像処理部１０３からセンサ制御部１０６に対する初回の垂直同期信号の入力に基づいて、前述のセンサ値取得タイミング通知用のタイマー割り込み設定が行われるものとする。

また、センサ制御部１０６は、センサ値を取得する際に、センサ値取得対象となるバックライト部１１２のブロックの位置情報と取得タイミングをバックライト制御部１０９へ通知する。

バックライト制御部１０９は、入力されたセンサ値に基づき、バックライト部１１２の各ブロックの輝度が目標の輝度となるようにブロック毎に電流値、および、ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）の制御値（デューティ比）を算出する。バックライト制御部１０９は、電流制御部１１０、および、点灯期間制御部１１１によって、バックライト部１１２を構成する各ブロックのＬＥＤの駆動制御を行う。

また、バックライト制御部１０９は、センサ制御部１０６から通知されたセンサ値取得タイミングにおいて、センサ値取得対象ブロック以外のブロックのＬＥＤを、オフ状態になるように制御する。
なお、バックライト制御部１０９には、画像処理部１０３から表示部１０４に出力される画像信号の垂直同期信号が入力されており、バックライト制御部１０９は、当該垂直同期信号の入力のタイミングでＰＷＭ制御値を更新する。

図２はバックライト部１１２の構成例を示す図である。
本実施例では、バックライト部１１２は、光源として白色ＬＥＤ２０１を備え、４個の白色ＬＥＤ２０１によりバックライト部１１２の制御単位、すなわち独立に発光を制御可能な発光ブロックであるブロック２０２を構成する。また、バックライト部１１２は、縦１０個、横１６個の計１６０個のブロックで構成される。

さらに、バックライト部１１２には、縦２個、横２個の計４個のブロックの集合２０４ごとに、輝度センサおよび温度センサを１組としたセンサ２０３が設置されている。セン
サ２０３は、センサ２０３に隣接する４個のブロックそれぞれの輝度を検出可能である。

ここで、本実施例では、画面の横方向に並ぶ１６個のブロックの集合をライン２０５とし、同じラインに属するブロックは、同一タイミングのＰＷＭ信号により駆動制御されるものとする。縦方向の１０個のブロックの集合を「列」と称する。バックライト部の上から下へ向かって順にライン１、ライン２、・・・、ライン１０とする。

図３は、左端１列目の各ブロックに対するＰＷＭ制御のタイミングチャートである。
ここで、本実施例では、バックライト制御部１０９は、１フレーム期間（６０Ｈｚ）を５つのサブフレーム期間（３００Ｈｚ）に分割し、各サブフレーム期間において同一のＰＷＭ制御値でバックライト部１１２のＬＥＤの駆動制御を行うものとする。図３のＰＷＭ制御のタイミングチャートでは、電流値（以下、ＤＣと記す）１．０がＬＥＤのオン状態（点灯期間）を表し、０がオフ状態（消灯期間）を表す。なお、１フレーム期間や１サブフレーム期間は一例であり、本発明は上記の例に限らず適用可能である。

バックライト制御部１０９は、ＰＷＭ制御の同一周期内（ここでは１つのサブフレーム期間内）でラインごとにＰＷＭ制御の点灯期間の開始タイミングをずらして、バックライト部１１２の上から下へ向かって順次点灯させるラインを移動させていく。バックライト制御部１０９は、ライン１については、垂直同期信号がハイになるタイミングに合わせて、ＬＥＤをオン状態にし、デューティ比に応じて定まる点灯期間経過後、オフ状態とする。バックライト制御部１０９は、垂直同期信号がハイになるタイミングからＮ／５フレーム期間（Ｎは１〜４）が経過するごとに、再度ライン１のＬＥＤをオン状態にし、所定の点灯期間経過後、オフ状態とすることを繰り返す。

バックライト制御部１０９は、ライン２については、ライン１がオン状態になるタイミングに対して、所定の時間（ディレイ時間）経過後、ＬＥＤをオン状態にし、デューティ比に応じて定まる点灯期間経過後、オフ状態とする。バックライト制御部１０９は、以下、同様にして、各ラインの点灯制御を行う。バックライト制御部１０９は、ライン番号が大きくなるほど、ライン１の点灯開始タイミングに対するディレイ時間が長くなるように、ラインごとの点灯開始タイミングを制御する。

図４（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図３の時刻ｔ１〜ｔ５における、バックライト部１１２の点灯状態を模式的に示した図である。図４に示すように、バックライト部１１２の上から下に向かって点灯するラインが順次移動している。

図５は、ライン５の左端１列目のブロックのセンサ値取得時のＰＷＭ制御を示すタイミングチャートである。
バックライト制御部１０９は、センサ値取得期間である時刻ｔｓ１〜ｔｓ２の期間において、センサ値取得対象のブロックのみ点灯させ、他のブロックは全て消灯する。すなわち、センサ値取得対象のブロックが属するラインの当該ブロック以外のブロック、及び、センサ値取得対象のブロックが属するライン以外のラインであって本来、点灯期間であるラインに属するブロックが、強制消灯対象のブロックとして消灯する。本来消灯期間であるラインに属するブロックは、本来の制御通りに消灯する。

センサ制御部１０６は、センサ値取得対象ブロック以外のブロックのＬＥＤがオフ状態となる強制消灯期間にセンサ値取得対象ブロックのセンサ値を取得する。図５のライン５のＰＷＭ制御を示す部分は、ライン５に属するブロックのうち特にセンサ値取得対象ブロックのＰＷＭ制御を表すものとする。すなわち、ライン５に属するブロックのうちセンサ値取得対象ブロック以外のブロックは、ライン２〜４と同様に消灯されるが、図を簡略化するために図５では記載を省略している。

図６は、ライン５の左端１列目のブロックのセンサ値取得期間における、バックライト部１１２の点灯状態を模式的に示した図である。図６に示すように、ライン５の左端１列目のブロックのセンサ値取得期間では、本来点灯期間であるブロック２〜ブロック４、および、左端１列目（図６の６０１）のブロック以外のライン５のブロックのＬＥＤが強制的にオフ状態になっている。

図７は、図５に示すＰＷＭ制御のタイミングチャートのうち、特にライン４とライン５の部分を説明のために抽出して示した図である。
バックライト制御部１０９は、センサ値取得期間の前後である時刻ｔｐ〜ｔｓ１、および、時刻ｔｓ２〜ｔｎにおいて、ライン４のブロックのＬＥＤ駆動のための電流値を、本来の電流値（１．０）よりも低い電流値（０．６）に設定する。なお、電流値の低減量は一例であり、この例に限られない。センサ値取得期間の前後のライン４のブロックのＬＥＤ駆動のための電流値が下げられることにより、センサ値取得期間の前後のライン４の急激な輝度低下、もしくは増加が抑制される。

なお、図７では、時刻ｔｐ〜ｔｓ１の電流値と時刻ｔｓ２〜ｔｎの電流値とを同じにしているが、低輝度から高輝度に変化する方が視認しやすいことから、時刻ｔｐ〜ｔｓ１の電流値を、時刻ｔｓ２〜ｔｎの電流値に比べて低く設定しても良い。

図８は、図５に示すＰＷＭ制御のタイミングチャートのうち、特にライン４とライン５の部分を説明のために抽出して示した図である。
図８の例では、バックライト制御部１０９は、ライン４のように点灯期間中に他のライン（ここではライン５）のセンサ値取得のために強制的に消灯される期間が含まれることになるラインについて、サブフレーム期間全体の発光強度（電流値）を下げる。これにより、ライン４の点灯と消灯の切り換わり時の輝度段差が軽減される。

図７、図８に示されるように、強制消灯が行われるラインのＰＷＭ制御において、強制消灯が行われた周期以降の周期（強制消灯が行なわれたサブフレーム期間又はそれに続くサブフレーム期間）において、輝度補償を行っても良い。輝度補償は、例えば、ＰＷＭ制御値を増加させたり(図７)、電流値を増加させたり（図８）することによって行なうことができる。これにより、強制消灯による輝度低下を補償することも可能である。電流値、もしくはＰＷＭ制御値を増加させて消灯時間分の輝度低下を補償するタイミングとしては、図７及び図８ともに、消灯期間を含むサブフレームの次のサブフレームとしたが、消灯期間を含むサブフレームに加えてもよい。また、輝度低下の補償は、図７においては、時刻ｔｓ１〜時刻ｔｓ２の消灯期間の減光分のみでもよいし、更に時刻ｔｐ〜時刻ｔｓ１の期間の減光分や時刻ｔｓ２〜時刻ｔｎの期間の減光分を加えた分でもよい。輝度低下の補償は、図８では、時刻ｔｓ２〜時刻ｔｓ３の消灯期間の減光分のみでもよいし、更に消灯期間を含むサブフレームの点灯開始時刻ｔ_Ａから時刻ｔｓ２の期間の減光分や時刻ｔｓ３からサブフレームの点灯終了時刻ｔ_Ｂまでの期間の減光分を加えてもよい。

次に、取得位置決定部１０７の動作について説明する。
図９は、取得位置決定部１０７によるセンサ値取得対象ブロックの決定手順を示すフローチャートである。
尚、本実施例では、バックライト部１１２を左面（Ｌ）、右面（Ｒ）に２分割し、センサ値取得を左右両面それぞれで同時に行う構成とする。図１１にバックライト部１１２の左面と右面の分割のしかたを示す。図１１に示すように、左面及び右面ともに横８個、縦１０個の計８０個のブロックからなる。

本フローチャートの処理は、任意の列に対する、センサ値取得タイミング用としての初
回タイマー割り込み受信をトリガーとして開始される。本実施例では、センサ値の取得は列ごとに行う。センサ値の取得を行う列の順番は特に限定しない。左端の列から右端の列へ向けて順次列を移動させてもよいし、それ以外の順番でセンサ値取得を行う列を移動させてもよい。

取得位置決定部１０７は、センサ値取得数（Ｓｎ）を０に設定し、センサ値を取得する列番号（ｎ）を設定する（ｎ＝１〜８）（ステップＳ９０１）。

次に、取得位置決定部１０７は、センサ値取得対象とするか否かの判定を行うブロックのライン番号（ｍ）を設定する（ステップＳ９０２）。本実施例では、ライン１のブロックからセンサ値取得対象とするか否かの判定を行うこととし、ステップＳ９０２ではｍ＝１に設定する。ただし、これは一例であり、センサ値取得対象とするか否かの判定をどのライン番号から行うかは、この例に限らない。

ここで、バックライト部１１２の左面における列番号ｎ、ライン番号ｍのブロック、すなわち左面において左端からｎ番目、上からｍ番目の位置にあるブロックをＬ[ｍ][ｎ]で表す。例えば、左端１列目にあるライン１のブロック、すなわちバックライト部１１２の最も左上の位置のブロックはＬ[１][１]と表現される。

次に、取得位置決定部１０７は、ブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値を既に取得済みか否かを判定する（ステップＳ９０３）。取得位置決定部１０７は、ブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値を取得済みでない場合にはステップＳ９０４へ進み、取得済みの場合にはステップＳ９０９へ進む。

取得位置決定部１０７は、ブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値取得タイミングにおいて強制消灯の対象となるラインのうちに、輝度補償のためのＰＷＭ制御が行われているラインが含まれているか判定する（ステップＳ９０４）。当該条件に該当する場合には、取得位置決定部１０７は、ステップＳ９０９へ進む。

前述した通り、本実施例において、バックライト制御部１０９は、あるブロックのセンサ値取得時に強制的に消灯したエリアの輝度低下分を、例えば次のサブフレームで輝度補償するためのＰＷＭ制御を行うことができる（図７、図８参照）。この場合、輝度補償のためのＰＷＭ制御が行われているラインが、他のブロックのセンサ値取得のためにふたたび強制的に消灯されてしまうと、輝度補償が十分に行われない可能性がある。そこで、本実施例では、上記ステップＳ９０４の判定により、ブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値取得によりこのような事態が生じると判定される場合は、今回のサブフレームではブロックＬ[
ｍ][ｎ]のセンサ値取得を行なわないようにしている。これにより、輝度補償のためのＰ
ＷＭ制御が行われているラインが消灯することが抑制される。

次に、取得位置決定部１０７は、ブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値取得タイミングにおいて強制消灯の対象となるラインの点灯期間が１つ前のサブフレームに属し、かつ、前回のサブフレームにおいて強制消灯されたラインがあるか判定する（ステップＳ９０５）。ここで、「点灯期間が１つ前のサブフレームに属する」とは、その点灯期間の開始タイミングが１つ前のサブフレーム期間内にあることである。また、「前回のサブフレームにおいて強制消灯されたライン」とは、前回のサブフレーム期間内に点灯開始したラインであって、他のラインのブロックのセンサ値取得に伴う強制消灯の対象となったラインのことである。当該条件に該当する場合、取得位置決定部１０７は、ステップＳ９０９へ遷移する。

ここで、本実施例では、センサ値取得タイミング（図８のライン５の場合、時刻ｔｓ２
）は、点灯期間開始タイミング（図８のライン５の場合、時刻ｔ_ｃ）から所定時間（図８のライン５の場合、Δｔ）経過したタイミングとするものとする。そして、この所定時間Δｔは、点灯期間開始タイミングに近いタイミングであるものとする。例えば、図３の２番目のサブフレーム（時刻ｔ１〜ｔ５が含まれるサブフレーム）において、ライン１のセンサ値取得を行う場合、時刻ｔ１がセンサ値取得タイミングであるとする。また、ライン３のセンサ値取得を行う場合、時刻ｔ２がセンサ値取得タイミングであるとする。この場合、図３に示すように、ライン１のセンサ値取得タイミングｔ１は、１つ前のサブフレームのライン８〜１０の点灯期間に含まれる。また、ライン３のセンサ値取得タイミングｔ２は、１つ前のサブフレームのライン１０の点灯期間に含まれる。このように、図３の例では、あるサブフレームでライン１〜３のいずれかのセンサ値を取得しようとすると、輝度補償期間の有無にかかわらず、１つ前のサブフレームで点灯開始したライン８〜１０のいずれかが強制的に消灯されることになる。

本実施例では、１つのサブフレームに、センサ値取得に伴い強制的に消灯される点灯期間が２つ以上属しないようにすることで、大きく輝度が低下してしまうサブフレームが生じることを抑制するようにした。すなわち、１つ前のサブフレームで点灯開始したラインのうちに他のラインのセンサ値取得に伴い強制的に消灯されたラインがある場合を考える。この場合、今回のサブフレームのセンサ値取得に伴って１つ前のサブフレームで点灯開始したラインのいずれかが更に消灯されると、当該一つ前のサブフレームにおける輝度低下が大きくなってしまう。そこで、本実施例では上記ステップＳ９０５の判定により、ブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値取得によりこのような事態が生じると判定される場合は、今回のサブフレームではブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値取得を行なわないようにしている。これにより、輝度低下が大きくなるサブフレームが生じることが抑制される。

上記判定の結果に基づき、ブロックＬ[ｍ][ｎ]がセンサ値取得対象ブロックとして決定されると、センサ値取得部１０８は、ブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値の取得処理を実行する（ステップＳ９０６）。

取得位置決定部１０７は、センサ値取得部１０８によりブロックＬ[ｍ][ｎ]のセンサ値を取得すると、センサ値取得数（Ｓｎ）をインクリメントし（ステップＳ９０７）、１列分のブロックのセンサ値を取得完了したか判定する（ステップＳ９０８）。本実施例の場合、１列には１０個のブロックがあるため、Ｓｎ＝１０のときに１列分のブロックのセンサ値の取得が完了したと判定される。１列分のセンサ値を取得完了すると本フローの処理は終了し、次に入力される垂直同期信号に応じたタイマー割り込みによって再度本フローの処理が開始される。

ステップＳ９０９では、ステップＳ９０３〜ステップＳ９０５によるセンサ値取得対象ブロックとするか否かの判定を１列分行ったか判定する。例えば、あるサブフレーム中において、Ｌ[１][ｎ]〜Ｌ[１０][ｎ]（ｎはＳ９０１で設定される値）に対してセンサ値取得対象ブロックとするか否かの判定が行われる。その結果、センサ値取得対象と判定されるブロックがなかった場合（ステップＳ９０９：Ｙｅｓ）は、そのサブフレームでのセンサ値取得は行われない。そして、取得位置決定部１０７は、次のセンサ値取得タイミング通知用のタイマー割り込み受信が入力されるまで待機する（ステップＳ９１０）。取得位置決定部１０７は、タイマー割り込みを受信すると、ステップＳ９１１に進む。

取得位置決定部１０７は、ステップＳ９０３〜ステップＳ９０５によるセンサ値取得対象ブロックとするか否かの判定を１列分行っていない場合（ステップＳ９０９：Ｎｏ）、ステップＳ９１１に進む。

ステップＳ９１１では、取得位置決定部１０７は、センサ値取得対象ブロックとするか
否かの判定を行なうブロックのライン番号（ｍ）を１インクリメントする。そして、取得位置決定部１０７は、ライン番号ｍがライン数を超えた場合（本実施例ではｍ≧１１となった場合）（ステップＳ９１２：Ｙｅｓ）、再度ライン１のブロックから判定を行うためステップＳ９０２へ戻る。ｍがライン数を超えていない場合（ステップＳ９１２：Ｎｏ）、取得位置決定部１０７は、ステップＳ９０３へ戻り、次のラインのブロックについて判定を行う。

図１０は、本実施例におけるセンサ値取得のタイミングチャートである。
例えば、ライン１のセンサ値取得期間において、当該センサ値取得期間が属するサブフレーム１００１の前のサブフレーム１００２において点灯期間が開始しているライン８〜１０が消灯されている。
また、ライン８〜１０の消灯期間分を輝度補償する期間１００３が、次のサブフレーム、即ち、ライン１のセンサ値取得期間が含まれるサブフレーム１００１に加えられている。

図１０に例示するＰＷＭ制御値で各ラインの点灯制御が行なわれる場合、図９のフローチャートに基づいて取得位置決定部１０７によってセンサ値取得対象ブロックが決定されると、センサ値取得順序はライン１、５、９、４、８・・・のようになることが分かる。

図１１は、各ラインに対して図１０に例示したＰＷＭ制御を行う場合の、図９のフローチャートに従って決定されるセンサ値の取得を行なうブロックの順序を示した図である。

図１１に示すように、センサ制御部１０６は、取得位置決定部１０７の判定の結果、Ｌ[１][１]（左面、1列目、ライン１）から始まり、以下の順にセンサ値を取得する。すな
わち、Ｌ[５][１]、Ｌ[９][１]、Ｌ[４][１]、Ｌ[８][１]、Ｌ[２][１]、Ｌ[１０][１]、Ｌ[３][１]、Ｌ[７][１]、Ｌ[１][２]・・・の順である。続いて、左面２列目に移り、センサ制御部１０６は、Ｌ[５][２]、Ｌ[９][２]、Ｌ[４][２]・・・の順にセンサ値を取得する。

この時、同一順序で右面のブロックについてもセンサ値の取得が行われる。すなわち、センサ制御部１０６は、Ｒ[１][１]（右面、１列目、ライン１）から始まり、以下の順にセンサ値を取得する。Ｒ[５][１]、Ｒ[９][１]、Ｒ[４][１]、Ｒ[８][１]、Ｒ[２][１]、Ｒ[１０][１]、Ｒ[３][１]、Ｒ[７][１]、Ｒ[１][２]、Ｒ[５][２]、Ｒ[９][２]、Ｒ[４][２]・・・の順である。

図１２は、図１１に示した順序で各ブロックのセンサ値取得が行われる場合のバックライト部１１２の左面の点灯状態の時間変化を模式的に示した図である。図１２では、図を簡略化するため、各サブフレーム期間のうち、センサ値取得期間と、その直前及び直後の点灯状態だけを抽出して記載している。例えば、１番目のサブフレーム期間では、ライン１の１列目のブロックに対しセンサ値取得が行なわれる時の点灯状態と、その直前及び直後のライン１，８〜１０が点灯する点灯状態だけを記載している。この後、実際には、ライン１，２，９，１０が点灯する期間、ライン１，２，３，１０が点灯する期間、というように続いているが、記載を省略している。２番目のサブフレーム期間では、ライン５の１列目のブロックに対しセンサ値取得が行なわれる時の点灯状態と、その直前及び直後のライン２〜５が点灯する点灯状態だけを記載している。実際には、この前に、ライン１〜４が点灯する期間などがあり、この後に、ライン３〜６が点灯する期間などがある。

図１２に示すように、センサ値取得期間ではセンサ値取得対象ブロックのみ点灯し、それ以外のブロックは、センサ値取得期間において本来点灯期間であるラインのブロックも含め消灯している。

図１２に示すように、本実施例では、他のラインのブロックのセンサ値取得に伴って強制的に消灯されるラインがサブフレーム毎に変化する。これにより、複数のサブフレーム期間にわたって連続して同一のラインが他のラインのブロックのセンサ値取得に伴って強制的に消灯される従来技術（図１５を参照）と比較してフリッカが認識されにくくなる。

本実施例の画像表示装置では、あるラインのブロックのセンサ値取得期間において、本来点灯期間である他のラインのブロックのＬＥＤを強制消灯する場合に、強制消灯の前後の電流値を下げることにより、強制消灯に伴う急激な輝度の変動が抑制される。これにより、フリッカが低減される。

さらに、同一ラインのブロックが連続してセンサ値取得対象とならないようにセンサ値取得が行なわれることにより、他のラインのブロックのセンサ値取得に伴って同一のラインが連続して強制的に消灯される対象とならない。従って、バックライトのある一定の領域がある一定の期間、強制消灯に伴う点滅をしないようにできるため、フリッカが低減される。

上記実施例の図７では、センサ値取得期間の前後の期間に強制消灯の対象となるブロックの輝度を通常時より低い輝度にする場合に、通常時より低い輝度は１種類である例を説明したが、複数種類の輝度を経て段階的に消灯するようにしても良い。また、消灯期間の前に段階的に輝度を低くする場合と、消灯期間の後に段階的に輝度を高くする場合とで、段階数を異ならせても良い。また、本実施例では画像表示装置のバックライト装置への本発明の適用例を説明したが、独立に発光を制御可能な複数の光源を有し、ある光源の輝度を測定する際にそれ以外の光源を消灯制御する照明装置に本発明は適用可能である。

１０５ センサ
１０６ センサ制御部
１０８ センサ値取得部
１０９ バックライト制御部
１１１ 点灯期間制御部
１１２ バックライト部

Claims (10)

1. 独立に発光を制御可能な複数の光源と、
   前記光源ごとの輝度を制御する制御手段と、
   前記光源ごとの輝度を測定する測定手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記測定手段により光源の輝度の測定を行なう場合、測定対象の光源を点灯させるとともに測定対象でない光源を消灯させる制御と、消灯対象の光源の輝度を、消灯期間の直前において段階的に低下させ、消灯期間の直後において段階的に増加させる制御と、を行なうことを特徴とする照明装置。
2. 前記制御手段は、光源の点灯期間及び消灯期間をパルス幅変調制御することにより光源の輝度を制御するものであり、
   前記制御手段は、ある光源についての前記測定手段による輝度の測定に伴い消灯対象となる光源について、消灯期間が設けられることによる輝度低下を補償するように、消灯期間が設けられる周期以降の周期において点灯期間及び電流値の少なくともいずれかを増やす制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記制御手段は、前記消灯対象となる光源について、更に、消灯期間の前及び後において段階的に輝度を変化させることによる輝度低下を補償するように、消灯期間が設けられる周期以降の周期において点灯期間及び電流値の少なくともいずれかを増やす制御を行なうことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記制御手段は、前記輝度低下を補償するように点灯期間及び電流値の少なくともいずれかが増やされた光源は、前記測定手段による輝度の測定に伴う消灯対象としないことを特徴とする請求項２又は３に記載の照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置を含む画像表示装置のバックライト装置であって、
   前記複数の光源は、画像表示装置の画面の横方向及び縦方向に配置された複数の発光ブロックであり、
   前記制御手段は、縦方向の位置が同じ発光ブロックの集合であるラインごとにパルス幅変調制御の同一周期内での点灯期間の開始タイミングを異ならせて各発光ブロックの発光を制御するものであり、
   前記制御手段は、パルス幅変調制御の周期ごとに、前記測定手段による輝度の測定対象とする発光ブロックのラインを異ならせることを特徴とするバックライト装置。
6. 独立に発光を制御可能な複数の光源を備えた照明装置の制御方法であって、
   前記光源ごとの輝度を制御する制御工程と、
   前記光源ごとの輝度を測定する測定工程と、
   を有し、
   前記制御工程は、前記測定工程で光源の輝度の測定が行なわれる場合に、測定対象の光源を点灯させるとともに測定対象でない光源を消灯させる制御が行なわれる工程と、消灯対象の光源の輝度を、消灯期間の直前において段階的に低下させ、消灯期間の直後において段階的に増加させる制御が行なわれる工程と、を含むことを特徴とする照明装置の制御方法。
7. 前記制御工程は、光源の点灯期間及び消灯期間をパルス幅変調制御することにより光源の輝度を制御するものであり、
   前記制御工程は、ある光源についての前記測定工程による輝度の測定に伴い消灯対象と
   なる光源について、消灯期間が設けられることによる輝度低下を補償するように、消灯期間が設けられる周期以降の周期において点灯期間及び電流値の少なくともいずれかを増やす制御を行なうことを特徴とする請求項６に記載の照明装置の制御方法。
8. 前記制御工程は、前記消灯対象となる光源について、更に、消灯期間の前及び後において段階的に輝度を変化させることによる輝度低下を補償するように、消灯期間が設けられる周期以降の周期において点灯期間及び電流値の少なくともいずれかを増やす制御を行なうことを特徴とする請求項７に記載の照明装置の制御方法。
9. 前記制御工程は、前記輝度低下を補償するように点灯期間及び電流値の少なくともいずれかが増やされた光源は、前記測定工程による輝度の測定に伴う消灯対象としないことを特徴とする請求項７又は８に記載の照明装置の制御方法。
10. 前記照明装置を含む画像表示装置のバックライト装置であって、前記複数の光源は、画像表示装置の画面の横方向及び縦方向に配置された複数の発光ブロックであるバックライト装置の制御方法であって、
    請求項６〜９のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法の各工程を含み、
    前記制御工程は、縦方向の位置が同じ発光ブロックの集合であるラインごとにパルス幅変調制御の同一周期内での点灯期間の開始タイミングを異ならせて各発光ブロックの発光を制御するものであり、
    前記制御工程は、パルス幅変調制御の周期ごとに、前記測定工程による輝度の測定対象とする発光ブロックのラインを異ならせることを特徴とするバックライト装置の制御方法。

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