JP4651673B2

JP4651673B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP4651673B2
Application number: JP2007532058A
Authority: JP
Inventors: 圭徳井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2026-08-10
Also published as: US20090128451A1; WO2007023681A1; JPWO2007023681A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置、より詳細には、発光色が異なる複数の光源を備え、フィールドシーケンシャル表示をする画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光を光変調素子に照射して、光変調素子により所望の状態に変調された光をスクリーンに投射することにより、大きな画像を表示する画像表示装置が提案されている。光変調素子は、液晶を用いたＬＣＯＳ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎ）や、マイクロミラーアレイを備えたＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）などが使用されている。光源は、超高圧水銀ランプが広く使用されているが、最近では、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を使用した画像表示装置の開発が進められている。
【０００３】
ＬＥＤを用いた画像表示装置としては、例えば、特開平１１−３２２７８号公報（特許文献１）に開示されたようなものがある。ＬＥＤから発せられる光をＤＭＤに照射し、変調光を投射レンズによりスクリーンに拡大投影する。１つのカラー画像を赤画像と緑画像と青画像との３つの画像を連続して表示している。ＤＭＤが赤用の画像を表示している場合、赤色の光を発するＬＥＤのみ発光させ、緑用の画像を表示している場合、緑色の光を発するＬＥＤのみ発光させ、青用の画像を表示している場合、青色の光を発するＬＥＤのみ発光させる。これにより、赤、緑、青を原色とするカラー画像を表示している。
【特許文献１】
特開平１１−３２２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤの発光強度が経時変化や温度変化によって変化するため、赤、緑、青の各ＬＥＤからの光量比が変化してしまい、白色点および明るさが変化してしまう。さらに、各ＬＥＤへ供給する電流または電圧によって発する光の波長がシフトしてしまう。したがって、ＬＥＤを駆動する条件が変化すると、表示する画像にも変化が生じてしまい画質が劣化してしまう。
［０００５］
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、表示条件が変化した場合でも、良好な画質が得られる画像表示装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
【０００６】
本発明に係る第１の画像表示装置は、発光色が異なる複数の光源と、画像信号に応じて前記光源からの光を変調する光変調素子と、前記光源が発した光の光強度を検出する発光強度検出部と、前記光源の発光強度を制御する制御部とを備えた画像表示装置であって、前記光変調素子は、前記光源からの光を、表示画像として使用する表示画像光と表示画像として使用しない不要光とに反射することで、前記表示画像光により画像表示を行い、前記光源からの光を全て不要光として反射することで黒画像表示を行い、かつ、前記光源の発光色ごとの画像表示期間と、全ての発光色についての前記画像表示期間により構成される一つの画像につき、一つの黒画像を表示する黒画像表示期間とを有し、前記黒画像表示期間に光を発する前記光源の発光色が一つであり、前記発光強度検出部は、前記黒画像表示期間に前記光源の発した光の光強度を検出し、前記制御部は、前記黒画像表示期間も、前記画像表示期間と同様の発光強度で前記光源が発光するように制御し、かつ、前記発光強度検出部で検出された光強度が白色点または明るさの目標値に近づくように前記光源の発光強度を制御することを特徴としたものである。
【０００９】
本発明に係る第２の画像表示装置は、発光色が異なる複数の光源と、画像信号に応じて前記光源からの光を変調する光変調素子と、前記光源が発した光の光強度を検出する発光強度検出部と、前記光源の発光強度を制御する制御部とを備えた画像表示装置であって、前記光変調素子は、前記光源からの光を、表示画像として使用する表示画像光と表示画像として使用しない不要光とに反射することで、前記表示画像光により画像表示を行い、前記光源からの光を全て不要光として反射することで黒画像表示を行い、かつ、前記光源の発光色ごとの画像表示期間と、全ての発光色についての前記画像表示期間により構成される一つの画像につき、一つの黒画像を表示する黒画像表示期間とを有し、前記発光強度検出部は、前記黒画像表示期間に前記光源の発した光の光強度を検出し、前記制御部は、前記黒画像表示期間も、前記画像表示期間と同様の発光強度で前記光源が発光するように制御し、かつ、前記発光強度検出部で検出された光強度が白色点または明るさの目標値に近づくように前記光源の発光強度を制御し、前記制御部は、電源を切る信号を受信したときでかつ前記光源の温度が一定になっているときに、前記光源の発光強度を制御する電流の値を記憶しておき、電源を入れる信号を受信したときに、記憶しておいた前記電流の値によって前記光源の発光強度の制御を行うことを特徴としたものである。
［００１１］
［００１２］
［００１３］
［００１４］
［００１５］
［００１６］
［００１７］
［００１８］
［００１９］
［００２０］
［００２１］
発明の効果
［００２２］
本発明の画像表示装置によれば、発光色が異なる複数の光源を備えフィールドシーケンシャル表示をする画像表示装置において、光源から発せられた光のうち、表示画像に使用されない光の光強度を検出することで、表示画像の劣化を招くことなく光源の発光強度を知ることが可能である。
［００２３］
本発明の画像表示装置によれば、光変調素子がマイクロミラーアレイを備えたＤＭＤである場合、ＤＭＤに照射される光を不要光とする黒画像表示期間に、発光強度検出部によって不要光の光強度を検出することで、ＤＭＤに照射される光の量を精度よく検出することができる。
［００２４］
本発明の画像表示装置によれば、発光強度検出部が検知する光を拡散光とすることで、光変調素子に照射される光の平均的な値を検知することができ、表示画像全体を考慮した光強度検出が可能となる。
【００２５】
本発明の画像表示装置によれば、発光強度検出部により検出した値によって、白色点または明るさを制御することで良質な画像表示が可能となる。
【００２６】
本発明の画像表示装置によれば、ｎ番目の色の画像表示期間に、ｎ番目の色の光を発する光源だけでなく、ｍ番目の色の光を発する光源も発光することで、表示画像の原色点を制御することができ、良質な画像表示が可能となる。
【００２７】
本発明の画像表示装置によれば、表示画像の原色点制御を行う場合において、第１からｎ期間までに発する光の量を一定に保つように光源を制御することで、白色点および明るさも制御することが可能となる。
【００２８】
本発明の画像表示装置によれば、電源を切る前に光強度を検出し、画像表示期間に発光強度を検出する必要がないため、黒画像表示期間を画像表示中に設ける必要がなく、明るい画像を得ることが可能となる。また、光源の発光強度の応答が十分でない場合でも、光源の制御を行うことが可能となる。
【００２９】
本発明の画像表示装置によれば、発光強度検出部の光検出面が、光検出部に照射される光を光吸収体へと反射するように配置されるため、迷光が低減された高画質な画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による実施例１の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１におけるＬＥＤの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である。
【図３】実施例１におけるＬＥＤの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である。
【図４】実施例１におけるＬＥＤの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である。
【図５】実施例１におけるＬＥＤの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である。
【図６】実施例１における光センサの配置を示す図である。
【図７】実施例１における光センサの他の配置を示す図である。
【図８】本発明の実施例２の概略構成を示す図である。
【図９】実施例２におけるＬＥＤの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３の概略構成を示す図である。
【図１１】実施例３におけるＬＥＤの発光と光センサの検知タイミングの例を示す図である。
【図１２】実施例４におけるＬＥＤ発光強度の応答特性と光センサの出力応答特性の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００…ＤＭＤ、１０１…Ｒ−ＬＥＤ、１０２…Ｇ−ＬＥＤ、１０３…Ｂ−ＬＥＤ、１０４，１０５…ダイクロイックミラー、１０６…反射ミラー、１０７…レンズ、１０８…光センサ、１０９…制御部、１１０…プリズム、１１１…偏光ビームスプリッタ、１１２…ＬＣＯＳ、１１３…拡散シート、１１４…光吸収体、１１５…拡散板、１１６…液晶パネル。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。なお、各図における構成は、理解しやすいように誇張して記載しており、実際の間隔や大きさとは異なる。
【００３３】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の画像表示装置の概略構成を示す図である。本実施例では光源として赤色の光を発するＲ−ＬＥＤ１０１と、緑色の光を発するＧ−ＬＥＤ１０２と、青色の光を発するＢ−ＬＥＤ１０３を用いており、光変調素子としてＤＭＤ１００を使用している。制御部１０９は、ＤＭＤ１００が表示する画像に対応した光源を点灯させる。
【００３４】
ダイクロイックミラー１０４は、緑色の光を透過して青色の光を反射する特性を有する。したがって、Ｇ−ＬＥＤ１０２から発せられた光がダイクロイックミラー１０４に入射すると、光の進行方向は変わらずに透過する。また、Ｂ−ＬＥＤ１０３から発せられた光がダイクロイックミラー１０４に入射すると、ダイクロイックミラー１０４により反射され光の進行方向が変わる。これにより、Ｇ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３とから発せられた光を同一の進行方向とし、ダイクロイックミラー１０５に入射することができる。
【００３５】
ダイクロイックミラー１０５は、緑色と青色の光を透過して赤色の光を反射する特性を有する。したがって、ダイクロイックミラー１０４からの緑色と青色の光がダイクロイックミラー１０５に入射すると、光の進行方向は変わらずに透過する。また、Ｒ−ＬＥＤ１０１から発せられた光がダイクロイックミラー１０５に入射すると、ダイクロイックミラー１０５により反射され光の進行方向が変わる。これにより、すなわち、ダイクロイックミラー１０５によりＲ−ＬＥＤ１０１とＧ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３とから発せられた光を同一の進行方向とすることができる。
【００３６】
ダイクロイックミラー１０４，１０５により略同一の光路となった赤色、緑色、青色の光は、ミラーやレンズといった光学部材１０６によってＤＭＤ１００に照射される。ＤＭＤ１００は偏向ミラーアレイの反射光Ｌ₁によって表示画像を表し、変調された光は投射レンズ１０７に入射してスクリーンに拡大表示される。画像表示に不必要な光Ｌ₂はＯＦＦ光として光センサ１０８の方向へ反射される。制御部１０９は、マイコン、ＬＥＤドライバ、ＤＭＤドライバなどを備えており、ＤＭＤ１００の表示画像に対応したＬＥＤを発光させる。
【００３７】
図２は、ＬＥＤの発光タイミングの例を示している。ＤＭＤ１００が赤色の画像を表示しているときには、制御部１０９は赤色の光を発するＲ−ＬＥＤ１０１を発光し、ＤＭＤ１００が緑色の画像を表示しているときには、緑色の光を発するＧ−ＬＥＤ１０２を発光し、ＤＭＤ１００が青色の画像を表示しているときには、青色の光を発するＢ−ＬＥＤ１０３を発光する。
【００３８】
本実施例では、赤、緑、青の１サイクルの中にＤＭＤ１００が黒表示をする期間を設けている。これは、Ｒ−ＬＥＤ１０１、Ｇ−ＬＥＤ１０２、Ｂ−ＬＥＤ１０３の発光強度を、光センサ１０８によって検知する期間である。ＤＭＤ１００が画像表示中であってもＯＦＦ光を検出することは可能であるが、画像表示中では、毎回同じ画像が表示されていなければＯＦＦ光の量が変化してしまい、正確な発光強度の検知ができない。したがって、ＤＭＤ１００へ照射された光を略同一量ＯＦＦ光として反射する黒画像表示期間を設けると良い。黒画像表示を行っている期間には、ＬＥＤからの光が表示に寄与しないため、赤、緑、青画像表示を行う１サイクルにつき１回の黒画像表示にすることで、各色画像表示後にその都度黒画像表示をする場合に比べ、明るい画像を得ることが可能となる。
【００３９】
図２において、検知１を行う期間では、黒画像を表示しており、かつ、Ｒ−ＬＥＤ１０１のみを赤画像表示期間の電圧及び電流で発光させている。したがって、光センサ１０８に照射されるＯＦＦ光は赤色の光のみとなり、Ｒ−ＬＥＤ１０１の発光強度を検知することができる。検知２を行う期間では、黒画像を表示しており、かつ、Ｇ−ＬＥＤ１０２のみを緑画像表示期間の電圧及び電流で発光させている。したがって、光センサ１０８に照射されるＯＦＦ光は緑色の光のみとなり、Ｇ−ＬＥＤ１０２の発光強度を検知することができる。検知３を行う期間では、黒画像を表示しており、かつ、Ｂ−ＬＥＤ１０３のみを青画像表示期間の電圧及び電流で発光させている。したがって、光センサ１０８に照射されるＯＦＦ光は青色の光のみとなり、Ｂ−ＬＥＤ１０３の発光強度を検知することができる。ここで、図示はしていないが、黒画像表示期間にすべてのＬＥＤを消灯して検知することで、暗状態の明るさを知ることにより発光強度制御の精度を向上することも可能である。
【００４０】
光センサ１０８によって検知した各ＬＥＤの発光強度は制御部１０９に伝達される。光センサ１０８は、Ｓｉフォトダイオードなどを使用することができる。伝達された発光強度の値と、制御部１０９で記憶されているデータと比較することで、明るさと白色点の制御を行う。例えば、所望とする白色点を得るためには、赤色、緑色、青色の発光強度比が１：２：１とする必要があるとき、まず、発光強度の比が１：２：１になるようにＬＥＤの発光強度を制御する。このとき、各ＬＥＤの発光強度の初期値が小さい場合には、発光強度を大きくする方向で比率を合わせ、各ＬＥＤの発光強度の初期値が大きい場合には、発光強度を小さくする方向で比率を合わせると良い。発光強度の初期値が大きい場合に、さらに大きな発光強度を得ようとするとＬＥＤの最大定格による制限が生じてしまう。発光強度の初期値が小さい場合に、さらに小さい発光強度を得ようとするとＬＥＤが消灯するという制限が生じてしまう。
【００４１】
次に、明るさの調整を行う。白色点を合わせた発光強度比を保ったまま、明るさを調整する。すなわち、光センサ１０８で検知した明るさが１０％不足していたならば各ＬＥＤの発光強度を１０％大きくすれば、白色点を維持したまま明るさを調整可能である。
【００４２】
このような方法で制御部１０９がＬＥＤの発光強度をフィードバック制御することで、白色点、および、明るさを一定に保つことも、特定の値にすることも可能となる。ここで、フィードバック制御する方法は上述した方法に限らず、様々な方法が適用でき、例えば、目標の値に徐々に近づけていくことで制御することもできる。
【００４３】
また、光センサ１０８が赤色、緑色、青色に対応したフィルタを備えている場合には、図３に示す方法で検知しても良い。すなわち、黒画像表示をして光センサ１０８にて検知する期間に、Ｒ−ＬＥＤ１０１、Ｇ−ＬＥＤ１０２、Ｂ−ＬＥＤ１０３を発光させる。各色の光が光センサ１０８に照射することになり、赤色のフィルタが配置される光センサは、赤色の光がフィルタを透過して検知部に到達するため、Ｒ−ＬＥＤ１０１の発光強度を検知することができる。同様に、緑色のフィルタが配置される光センサは、緑色の光がフィルタを透過して検知部に到達するため、Ｇ−ＬＥＤ１０２の発光強度を検知することができ、青色のフィルタが配置される光センサは、青色の光がフィルタを透過して検知部に到達するため、Ｂ−ＬＥＤ１０３の発光強度を検知することができる。これにより、検知する頻度が高まり、白色点、及び、明るさのフィードバック制御の精度が向上する。また、光センサ１０８が赤色、緑色、青色に対応したフィルタを備えている場合においても、図２に示したような検知方法を適用することが可能である。
【００４４】
次に、原色点を制御する方法について説明をする。カラー表示を行う場合、原色点が変化してしまうと、色再現範囲が変化するだけでなく画像表示における階調表示の品位が低下してしまう。ＬＥＤの発光波長は、温度や印可電流などによって変化してしまうため、様々な環境においても原色点を維持することで、より高画質な表示が可能となる。
【００４５】
原色点の制御は、例えば、図４のようなＬＥＤの発光タイミングにて行う。図４は、赤の原色点のみを調整している場合を示している。ＤＭＤ１００が赤画像表示をしているときに、Ｒ−ＬＥＤ１０１を主に発光し、Ｇ−ＬＥＤ１０２およびＢ−ＬＥＤ１０３も発光する。これにより原色点を調整することが可能となる。すなわち、赤画像表示に照射される光の三刺激値Ｘｒ、Ｙｒ、Ｚｒは、Ｒ−ＬＥＤ１０１の三刺激値Ｘｒｒ、Ｙｒｒ、Ｚｒｒ、Ｇ−ＬＥＤ１０２の三刺激値Ｘｒｇ、Ｙｒｇ、Ｚｒｇ、Ｂ−ＬＥＤ１０３の三刺激値Ｘｒｂ、Ｙｒｂ、Ｚｒｂ、で表すと式１〜３になる。
【００４６】
Ｘｒ＝Ｘｒｒ＋Ｘｒｇ＋Ｘｒｂ（式１）
Ｙｒ＝Ｙｒｒ＋Ｙｒｇ＋Ｙｒｂ（式２）
Ｚｒ＝Ｚｒｒ＋Ｚｒｇ＋Ｚｒｂ（式３）
【００４７】
これにより、Ｘｒｒ、Ｙｒｒ、Ｚｒｒが変化した場合においても、Ｇ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３の発光強度を変化させることでＸｒｇ、Ｙｒｇ、Ｚｒｇ、Ｘｒｂ、Ｙｒｂ、Ｚｒｂを変化させて、Ｘ、Ｙ、Ｚを維持することができ、赤色の原色点制御が可能となる。同様な方法により、ＤＭＤ１００が緑画像表示をしているときに、Ｇ−ＬＥＤ１０２を主に発光し、Ｒ−ＬＥＤ１０１およびＢ−ＬＥＤ１０３も発光し、ＤＭＤ１００が青画像表示をしているときに、Ｂ−ＬＥＤ１０３を主に発光し、Ｒ−ＬＥＤ１０１およびＧ−ＬＥＤ１０２も発光することで、緑色及び青色についても原色点制御画可能となる。
【００４８】
赤色の原色点制御を行う場合、Ｒ−ＬＥＤ１０１だけでなくＧ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３とを発光しているため、緑画像表示と青画像表示を赤色原色点調整前と同じ発光強度でＧ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３を発光すると白色点および輝度が変化してしまう。ここで、緑画像表示のときのＧ−ＬＥＤ１０２の発光強度を、赤色画像表示のＧ−ＬＥＤ１０２の発光強度分程度減少させる。同様に、青画像表示のときのＢ−ＬＥＤ１０３の発光強度を、赤色画像表示のＢ−ＬＥＤ１０３の発光強度分程度減少させる。したがって、発光強度減少前の緑の三刺激値Ｘｇｇ、Ｙｇｇ、Ｚｇｇ、青の三刺激値Ｘｂｂ、Ｙｂｂ、Ｚｂｂと、発光強度減少後の緑の三刺激値Ｘｇ、Ｙｇ、Ｚｇ、青の三刺激値Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ、との関係は式４〜９になる。
【００４９】
Ｘｇ＝Ｘｇｇ−Ｘｒｇ（式４）
Ｙｇ＝Ｙｇｇ−Ｙｒｇ（式５）
Ｚｇ＝Ｚｇｇ−Ｚｒｇ（式６）
Ｘｂ＝Ｘｂｂ−Ｘｒｂ（式７）
Ｙｂ＝Ｙｂｂ−Ｙｒｂ（式８）
Ｚｂ＝Ｚｂｂ−Ｚｒｂ（式９）
【００５０】
ここで、各ＬＥＤの発光強度を制御したときの白色点の三刺激値Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗは式１０〜１２で示される。
【００５１】
Ｘｗ＝Ｘｒ＋Ｘｇ＋Ｘｂ
＝（Ｘｒｒ＋Ｘｒｇ＋Ｘｒｂ）＋（Ｘｇｇ−Ｘｒｇ）＋（Ｘｂｂ−Ｘｒｂ）
＝Ｘｒｒ＋Ｘｇｇ＋Ｘｂｂ（式１０）
Ｙｗ＝Ｙｒ＋Ｙｇ＋Ｙｂ
＝（Ｙｒｒ＋Ｙｒｇ＋Ｙｒｂ）＋（Ｙｇｇ−Ｙｒｇ）＋（Ｙｂｂ−Ｙｒｂ）
＝Ｙｒｒ＋Ｙｇｇ＋Ｙｂｂ（式１１）
Ｚｗ＝Ｚｒ＋Ｚｇ＋Ｚｂ
＝（Ｚｒｒ＋Ｚｒｇ＋Ｚｒｂ）＋（Ｚｇｇ−Ｚｒｇ）＋（Ｚｂｂ−Ｚｒｂ）
＝Ｚｒｒ＋Ｚｇｇ＋Ｚｂｂ（式１２）
【００５２】
したがって、制御後の白色点の三刺激値と、制御前の白色点の三刺激値は同一となり、白色点および明るさを維持されている。すなわち、赤画像表示をする期間において、Ｒ−ＬＥＤ１０１に加えＧ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３を発光し、赤画像表示をする期間で発光した光量を、緑画像表示する期間でのＧ−ＬＥＤ１０２の発光量と、青画像表示する期間でのＢ−ＬＥＤ１０３の発光量とから減ずることで、白色点及び明るさを維持したまま原色点を制御することが可能となる。
【００５３】
以上に、赤色のみ原色点制御を行う場合について説明したが、同様な方法を緑色の原色点制御、青色の原色点制御、複数色の原色点制御について適用することができる。また、原色点制御における光センサ１０８の検知は、図５に示される、検知１を行う期間で赤画像表示期間のＲ−ＬＥＤ１０１の発光強度を、検知２を行う期間で赤画像表示期間のＧ−ＬＥＤ１０２の発光強度を、検知３を行う期間で赤画像表示期間のＢ−ＬＥＤ１０３の発光強度を検知する方法でも同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また、ＬＥＤの波長シフトによる原色点の変化をなくすように制御するだけでなく、所望の設定値に制御することも可能である。例えば、ＮＴＳＣやｓＲＧＢといった色度点が示されている規格に対応する表示に合わせたり、視聴者の好みに応じた色再現範囲にしたりすることが可能である。
【００５５】
本実施例では、ＤＭＤを使った画像表示装置について説明をしたが、ＤＭＤの階調表現方法は、特定の期間内でマイクロミラーによる反射光量を時間的に制御して行うため、ＬＥＤの発光強度の制御を発光時間によって制御してしまうと、階調が十分に表現できなくなってしまう。したがって、ＬＥＤの発光時間を一定にしたままで発光強度制御が可能な電流制御が望ましい。ＬＥＤの発光時間によって発光強度を制御する場合には、ＤＭＤの赤、緑、青の各画像表示期間を、ＬＥＤの発光時間に合わせて増減することで可能となる。
【００５６】
また、白色点、明るさ、原色点のいずれも、表示画像の一部を制御するのではなく、表示画像全体を平均的に制御した方が良い。例えば、ＤＭＤとＴＩＲプリズムを用いた光学系においては、図６に示すような位置でＯＦＦ光を光センサ１０８で検知する。このとき、レンズなどで集光する必要は無く、プリズム１１０内を伝播したＤＭＤ１００表示面全体からの光を検知することが良い。また、拡散度を高めるために拡散シート１１３をプリズム１１０と光センサ１０８との間に配置しても良い。
【００５７】
また、光センサに入射する光が、光センサにより反射され迷光となって投射レンズにより投影されてしまい画質が劣化してしまう可能性がある。これは、図７に示すように光センサ１０８の検知面をＯＦＦ光の進行してくる方向から傾けて配置し、光センサ１０８への入射角を垂直でなくし、ＤＭＤや投射レンズとは異なる方向へと反射することで迷光を低減することができる。反射光が光を吸収する光吸収体１１４へと向かうように光センサ１０８の角度を設定して配置すると好適である。さらに、光センサ１０８の周辺にも余分な光吸収する光吸収体を配置すると好適である。
【００５８】
以上のように、本実施例における画像表示装置によれば、光センサ１０８によってＬＥＤの発光強度を検知することで、白色点および明るさの制御をし、良質な画像表示が得られるとともに、画像表示中に黒画像表示期間を設け、ＤＭＤのＯＦＦ光からＬＥＤの発光強度を検知することにより、ＤＭＤに照射される光を均一に検知することが可能になる。また、１サイクルに１回の検知によって、画像表示に起因しない時間を最小限にすることで明るい画像を得ることができる。さらに、原色点の制御を行うことも可能であり、ＬＥＤの波長がシフトした場合においても、原色点を維持して良質な画像表示が可能となる。また、ＤＭＤからのＯＦＦ光を拡散して光センサで検知することで、表示面全体の光強度を検知することで、表示画像全体の制御が可能となる。
【００５９】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２の画像表示装置の概略構成を示す図である。
以下、本発明の実施例２について図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施例１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付している。
実施例１と同様にＲ−ＬＥＤ１０１とＧ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３とから発せられる光は、ダイクロイックミラー１０４及び１０５によって、Ｒ−ＬＥＤ１０１とＧ−ＬＥＤ１０２とＢ−ＬＥＤ１０３とから発せられた光を同一の進行方向とすることができる。
【００６０】
各ＬＥＤから発せられた光は、偏光ビームスプリッタ１１１に入射される。ここで、ＬＥＤからの光のうちＰ偏光の光は透過し、Ｓ偏光の光は反射される。透過した光はＬＣＯＳ１１２に入射され、画像の階調を表現するため変調される。変調された光は再び偏光ビームスプリッタ１１１に入射し、画像表示として使われる光は反射して投射レンズ１０７により拡大表示される。画像表示として使われない光は、偏光ビームスプリッタ１１１を透過してＬＥＤの方向へ戻る。
【００６１】
ここで、ＬＥＤが発して偏光ビームスプリッタ１１１へと入射する光のうちＳ偏光光は、画像表示に寄与することなく反射される。この反射された光を光センサ１０８で光強度を検知することで白色点、明るさ、原色点を制御することができる。したがって、従来では不要であった光を利用してＬＥＤの発光強度を検知するため効率が良い。
【００６２】
白色点、明るさ、原色点の制御方法については、実施例１と同様な方法で行うことができる。ＬＣＯＳ１１２の画像表示と、ＬＥＤの発光と、光センサ１０８の検知タイミングの制御は図９のように行うことができる。ここで、図９は白色点、明るさ、赤色の原色点制御をしている図である。
【００６３】
ＬＣＯＳ１１２が赤画像表示をしているときに、Ｒ−ＬＥＤ１０１を主に発光させて、Ｇ−ＬＥＤ１０２、Ｂ−ＬＥＤ１０３により原色点制御を行う。ＬＣＯＳ１１２が緑画像表示をしているときには、Ｇ−ＬＥＤ１０２を発光させて、青画像表示をしているときにはＢ−ＬＥＤ１０３を発光させる。光センサ１０８は、赤画像表示をしているときに検知１を行い、赤画像表示に使用される光の強度を検知し、緑画像表示をしているときに検知２を行い、緑画像表示に使用される光の強度を検知し、青画像表示をしているときに検知３を行い、青画像表示に使用される光の強度を検知する。これにより、各色表示に使用される光の強度を検知することができ、白色点、明るさ、原色点の制御が可能となる。
【００６４】
ここで、偏光ビームスプリッタ１１１に入射する前に、各ＬＥＤからの光利用効率を向上するために、偏光変換素子などを配置することができる。しかしながら、ＬＥＤからの光を偏光変換素子で偏光方向を揃えた場合でも、出射光の偏光方向を全て同じにすることはできない。したがって、本実施例において偏光変換素子を配置して偏光ビームスプリッタ１１１にＰ偏光の光を入射しようとした場合でも、Ｓ偏光の光は存在することになり、光センサ１０８でＬＥＤの発光強度を検知することは可能である。
【００６５】
また、本実施例では、図５に示したように、色画像表示ごとに光センサ１０８でＬＥＤの発光強度を検知していたが、数回に１度だけ検知することでも白色点、明るさ、原色点の制御は可能である。例えば、電源投入時などは温度の変化なども大きいため、発光強度を検知する頻度を高くしておき、定常状態に達しているときには検知する頻度を低くしておくなどしても良い。
本実施例では、光変調素子としてＬＣＯＳ１個を使用したが、２個や３個といった複数の場合でも、本発明を適用することが可能である。
【００６６】
以上のように、本実施例における画像表示装置によれば、光センサによってＬＥＤの発光強度を検知することで、白色点および明るさの制御をし、良質な画像表示が得られるとともに、偏光ビームスプリッタで使用されなくなる偏光光からＬＥＤの発光強度を検知することにより、表示画像に影響を与えることなくＬＣＯＳに照射される光を検知することが可能になる。さらに、原色点の制御を行うことも可能であり、ＬＥＤの波長がシフトした場合においても、原色点を維持して良質な画像表示が可能となる。
【００６７】
（実施例３）
以下、本発明の実施例３について図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施例１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付している。
図１０は、本発明の実施例３の画像表示装置の概略構成を示す図である。本実施例では、液晶パネル１１６を備えた液晶表示装置であり、Ｒ−ＬＥＤ１０１、Ｇ−ＬＥＤ１０２、Ｂ−ＬＥＤ１０３から発せられた光は、拡散板１１５に入射して拡散光となって出射し、液晶パネル１１６に光を照射する。液晶パネル１１６は実施例２のＬＣＯＳ１１２と同様に、入射された光を変調して、赤画像表示、青画像表示、緑画像表示によって、カラー画像を表示する。ここで、拡散板１１５と液晶パネル１１６との間には、拡散偏光シートやプリズムシートなどの光学シートを配置することができる。また、図１０では、２次元的に赤色、緑色、青色のＬＥＤを各１個ずつ配置したが、３次元的に配置することも、各色複数個ずつ配置することも可能である。
【００６８】
ＬＥＤから発せられた光は拡散板１１５に入射するが、一部の光は拡散板１１５の表面または内部から反射される。この光の強度を光センサ１０８にて検知することで、Ｒ−ＬＥＤ１０１、Ｇ−ＬＥＤ１０２、Ｂ−ＬＥＤ１０３の発光強度を検知することができる。液晶パネル１１６、Ｒ−ＬＥＤ１０１、Ｇ−ＬＥＤ１０２、Ｂ−ＬＥＤ１０３、光センサ１０８の制御は図１１に示される方法により制御可能である。これは、実施例２のＬＣＯＳ１１２を液晶パネルに置き換えたものであり、制御方法は実施例２を適用することができる。また、白色点、明るさ、原色点制御の方法は、実施例１と同様の方法を適用することができる。
【００６９】
本実施例では光センサ１０８が２箇所に配置されている。これは、光センサ１０８に入射する光が、光センサ１０８の近傍に配置されるＬＥＤの発光強度の影響を強く受けてしまい、複数配置されるＬＥＤ全体の発光強度を均等に検知することができないためである。特に、大きな液晶表示装置ではバックライトも大きくなり、温度ムラが発生してしまうため領域ごとにＬＥＤの発光強度の変化量が異なる。したがって、領域ごとの発光強度を検知するために複数の光センサ１０８を配置することで、白色点、明るさ、原色点制御の精度を向上させている。バックライトが小さい場合や、特定領域の発光強度によって全体を制御する場合には、単一の光センサ１０８でＬＥＤの発光強度を検知することで、本発明の効果を得ることはできる。
【００７０】
本実施例では、直下型のバックライトを有する液晶表示装置について説明したが、導光板を備えたサイドエッジ型のバックライトを有する液晶表示装置にも適用することが可能である。
【００７１】
以上のように、本実施例における画像表示装置によれば、光センサによってＬＥＤの発光強度を検知することで、白色点および明るさの制御をし、良質な画像表示が得られるとともに、拡散板からＬＥＤの発光強度を検知することにより、表示画像に影響を与えることなく液晶パネルに照射される光を検知することが可能になる。さらに、原色点の制御を行うことも可能であり、ＬＥＤの波長がシフトした場合においても、原色点を維持して良質な画像表示が可能となる。
【００７２】
（実施例４）
以下、本発明の実施例４について図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施例１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付している。
【００７３】
本実施例では、ＬＥＤの発光強度を制御するフィードバック制御を画像表示装置の電源をＯＦＦにする前に行う。実施例１で示したようなＤＭＤを光変調素子とした画像表示装置において、画像表示期間中にＯＦＦ光を検知してフィードバック制御を行う場合、黒画像表示を画像表示期間に設ける必要がある。したがって、明るい画像を得るためには黒表示期間を可能な限り短くした方が良い。また、精度の高いフィードバック制御をするためには、ＬＥＤの発光強度が安定している状態で検知する必要がある。図１２は赤色画像から緑色画像へ切り替わるときの黒画像表示期間を示している。ＬＥＤドライバには応答特性が存在するため、異なる色の画像への混色を低減し画質劣化を防ぐとともに、安定した光強度での発光輝度を検出する必要があるため、黒表示期間の大きさはＬＥＤドライバの特性によって主に決定される。ここで、ＬＥＤドライバ特性が十分でない場合には、黒表示期間を長く設けておく必要がある。本実施例の方法は、特にＬＥＤドライバの特性が十分でない場合に好適である。
【００７４】
本実施例では、画像表示装置の電源をＯＦＦする信号を伝達されたときに、フィードバック制御を行う。フィードバック制御はＤＭＤを黒表示にしてＯＦＦ光を検知する。しかし、電源をＯＦＦにするため画像表示をする必要がなく、ＤＭＤを常に黒表示期間としておくことができる。すなわち、ＬＥＤドライバの特性が不十分であっても、黒表示期間を長くしてフィードバック制御のための検知期間を設けることができる。制御部に記憶されている目標の白色点に合うように、各色のＬＥＤの発光強度を制御する。目標値と略同一となった白色点または明るさの各色ＬＥＤの発光強度は、制御部などに記憶しておく。記憶しておく値は、発光強度値、電流値、電圧値などでよい。各ＬＥＤの値を記憶したのちに画像表示装置の電源を完全にＯＦＦとする。画像表示装置の電源をＯＮにしたとき、前回のＯＦＦ時に制御部に記憶した値を使ってＬＥＤの発光強度を制御する。電源ＯＦＦ時にはフィードバック制御を行う。この制御を繰り返すことにより、温度変化および経時変化によるＬＥＤの発光強度変化に起因する白色点の変化は低減することが可能となる。
【００７５】
ここで、画像表示装置の電源ＯＮ時から電源ＯＦＦ時までの期間が短いと温度が安定していないため、フィードバック制御の値として正しいものでない可能性がある。このため、電源ＯＮ時間をカウントする、または、サーミスタによりＬＥＤ温度を検知するなどの手法により、フィードバック制御用の値を取得する条件を設定しておくことで、ＬＥＤの温度が一定になっていることを検知し、フィードバック制御をして値を記憶するように制御すると好適である。
【００７６】
上記方法により、ＬＥＤドライバの特性が十分でない場合にも、画像表示期間中に大きな黒表示期間を設けることなくフィードバック制御が可能となる。また、画像表示期間に黒表示期間を設ける必要がないため、フィードバック制御をしても明るい画像表示が可能となる。
【００７７】
また、本実施例では電源ＯＦＦ時にフィードバック制御を行っているが、ユーザーからの入力によりキャリブレーションする期間を設け、この期間を黒画像表示としてフィードバック制御を行っても同様の効果を得ることができる。

Claims

発光色が異なる複数の光源と、
画像信号に応じて前記光源からの光を変調する光変調素子と、
前記光源が発した光の光強度を検出する発光強度検出部と、
前記光源の発光強度を制御する制御部とを備えた画像表示装置であって、
前記光変調素子は、前記光源からの光を、表示画像として使用する表示画像光と表示画像として使用しない不要光とに反射することで、前記表示画像光により画像表示を行い、前記光源からの光を全て不要光として反射することで黒画像表示を行い、かつ、前記光源の発光色ごとの画像表示期間と、全ての発光色についての前記画像表示期間により構成される一つの画像につき、一つの黒画像を表示する黒画像表示期間とを有し、
前記黒画像表示期間に光を発する前記光源の発光色が一つであり、
前記発光強度検出部は、前記黒画像表示期間に前記光源の発した光の光強度を検出し、
前記制御部は、前記黒画像表示期間も、前記画像表示期間と同様の発光強度で前記光源が発光するように制御し、かつ、前記発光強度検出部で検出された光強度が白色点または明るさの目標値に近づくように前記光源の発光強度を制御することを特徴とする画像表示装置。
発光色が異なる複数の光源と、
画像信号に応じて前記光源からの光を変調する光変調素子と、
前記光源が発した光の光強度を検出する発光強度検出部と、
前記光源の発光強度を制御する制御部とを備えた画像表示装置であって、
前記光変調素子は、前記光源からの光を、表示画像として使用する表示画像光と表示画像として使用しない不要光とに反射することで、前記表示画像光により画像表示を行い、前記光源からの光を全て不要光として反射することで黒画像表示を行い、かつ、前記光源の発光色ごとの画像表示期間と、全ての発光色についての前記画像表示期間により構成される一つの画像につき、一つの黒画像を表示する黒画像表示期間とを有し、
前記発光強度検出部は、前記黒画像表示期間に前記光源の発した光の光強度を検出し、
前記制御部は、前記黒画像表示期間も、前記画像表示期間と同様の発光強度で前記光源が発光するように制御し、かつ、前記発光強度検出部で検出された光強度が白色点または明るさの目標値に近づくように前記光源の発光強度を制御し、
前記制御部は、電源を切る信号を受信したときでかつ前記光源の温度が一定になっているときに、前記光源の発光強度を制御する電流の値を記憶しておき、電源を入れる信号を受信したときに、記憶しておいた前記電流の値によって前記光源の発光強度の制御を行うことを特徴とする画像表示装置。