JP5278090B2 - Video display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の半導体光源を用いる映像表示装置に関する。 The present invention is a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) relates to a video display equipment using the semiconductor light source such as.
従来、プロジェクション表示装置において、映像のコントラスト向上のため、光学アイリスを用いて光量を制御することが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in a projection display device, it is known to control the amount of light using an optical iris in order to improve the contrast of an image (see, for example, Patent Document 1).
図6は、光学アイリスを有する従来のプロジェクション表示装置の一例を示す概略構成図である。図6に示すプロジェクション表示装置1では、メタルハライドランプ等からなる光源2から射出された白色光が色分解部3で赤色光(R光)、緑色光(G光)、青色光(B光)に分解され、各色光は、それぞれに対応した光変調素子4R,4G,4Bに入射する。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional projection display device having an optical iris. In the
映像特徴検出部5は、入力される各色に対応した映像信号における階調の分布を示すヒストグラムデータを生成し、制御部6は、映像特徴検出部5が生成したヒストグラムデータに基づいて、映像の表示に必要な光量値を決定する。
The video
制御部6は、決定した光量値に基づいて、光量を調節するために、アイリス駆動部7によりアイリス8を開閉駆動する。また、階調補正部9は、制御部6で決定した光量値に基づいて、各色に対応した入力映像信号の階調を補正する。光変調素子駆動部10は、階調補正部9で階調補正された各色に対応した補正映像信号に基づいて光変調素子4R,4G,4Bを駆動する。
The
光変調素子4R,4G,4Bは、それぞれに対応した補正映像信号に応じて、色分解部3からのR光、G光、B光を変調し、変調された各色光を色合成部11に射出する。色合成部11は、光変調素子4R,4G,4Bからの各色光を合成して射出する。色合成部11から射出された合成光は、アイリス8により光量が調整された後、投射レンズ12によりスクリーン13に投射される。
The
図7は、アイリス8による光量制御を説明するための図である。図7に示すように、投射レンズ12に入射する光量を減少させる場合はアイリス8を閉じ(アイリス量を大きくし)、光量を増加させる場合はアイリス8を開く(アイリス量を小さくする)ように制御される。
FIG. 7 is a diagram for explaining the light amount control by the
上述のようにプロジェクション表示装置1では、映像特徴検出部5の検出結果に基づいて、アイリス8により投射レンズ12に入射する光量を調節するとともに、入力映像信号の階調を補正している。
As described above, in the
図8は、プロジェクション表示装置1におけるアイリス動作による映像のコントラスト向上の効果を説明するための図である。図8(a)に示すように、暗いシーンでは、アイリスを絞るとともに、階調補正部9において映像信号の入力階調に対して中間階調が持ち上がるような階調補正を行う。一方、明るいシーンでは、図8(b)に示すように、アイリス8を開き、映像信号の階調補正は行わない。
FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of improving the contrast of an image by the iris operation in the
このように、アイリス8を用いることで、アイリス8を用いずに得られるコントラスト(ネイティブコントラスト)に対して、より大きなコントラスト(ダイナミックコントラスト)を実現でき、映像のコントラスト感を向上することができる。
Thus, by using the
しかしながら、プロジェクション表示装置1のようにアイリス8により投射レンズ12に入射する光量を制限する場合、光源2からは必要以上の光量の光が射出されていることになり、消費電力の無駄が生じていた。また、アイリス8はメカ的な機構により動作するため、故障しやすく、動作速度も限られていた。
However, when the amount of light incident on the
ところで、近年、光源としてLEDや半導体レーザ等の半導体光源が注目されている。これらの光源では、色域を広くすることができ、よりリアリティのある映像を表現することが可能であると期待されている。また、アイリス機構のようなメカ的な機構を用いずに光量の調節ができるため、故障しにくく、高速に光量の調節動作が可能である。 In recent years, semiconductor light sources such as LEDs and semiconductor lasers have attracted attention as light sources. These light sources are expected to be able to widen the color gamut and express more realistic images. In addition, since the light amount can be adjusted without using a mechanical mechanism such as an iris mechanism, the light amount can be adjusted at high speed with little failure.
図9は、光源としてLEDを用いた従来のプロジェクション表示装置の一例を示す概略構成図である。なお、図9において、図6と同一もしくは同等の構成要素には同一もしくは同等の符号を付している。 FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional projection display device using an LED as a light source. In FIG. 9, the same or equivalent components as those in FIG.
図9に示すプロジェクション表示装置1Aは、図6に示したプロジェクション表示装置1に対し、光源2、色分解部3、アイリス駆動部7、およびアイリス8を省略し、それぞれR光、G光、B光を射出するLED14R,14G,14Bと、LED14R,14G,14BをPWM(Pulse Width Modulation)駆動するLED駆動部15とを備える構成である。
The
制御部6は、LED駆動部15によるLED14R,14G,14Bの駆動パルスのデューティ比を制御することにより、LED14R,14G,14Bの発光輝度を制御する。
The
図10は、駆動パルスのデューティ比によるLEDの輝度制御を説明するための図である。図10に示すように、駆動パルスのデューティ比を小さくすると、LEDの発光輝度が低下し、デューティ比を大きくすると、LEDの発光輝度が高くなる。 FIG. 10 is a diagram for explaining the luminance control of the LED by the duty ratio of the drive pulse. As shown in FIG. 10, when the duty ratio of the drive pulse is decreased, the light emission luminance of the LED is lowered, and when the duty ratio is increased, the light emission luminance of the LED is increased.
図11は、プロジェクション表示装置1AにおけるLED14R,14G,14Bの駆動パルスのデューティ比制御による映像のコントラスト向上の効果を説明するための図である。図11(a)に示すように、暗いシーンでは、デューティ比を小さくしてLED14R,14G,14Bの輝度を低下させるとともに、階調補正部9において映像信号の入力階調に対して中間階調が持ち上がるような階調補正を行う。一方、明るいシーンでは、図11(b)に示すように、デューティ比を大きくしてLED14R,14G,14Bの輝度を上げ、映像信号の階調補正は行わない。
FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of improving the contrast of an image by controlling the duty ratio of the drive pulses of the
このように、LED14R,14G,14Bの駆動パルスのデューティ比を制御することで、図6に示したプロジェクション表示装置1でアイリス8を制御する場合と同様に、映像のコントラスト感を向上することができる。
In this way, by controlling the duty ratio of the drive pulses of the
上述のように、LEDをPWM駆動する場合、その駆動パルスのデューティ比を変化させることにより輝度を変化させるが、デューティ比を比較的急激に変化させた場合、LEDの輝度が想定より大きく変化してしまう現象が発生する。 As described above, when the LED is PWM driven, the brightness is changed by changing the duty ratio of the drive pulse. However, when the duty ratio is changed relatively abruptly, the brightness of the LED changes more than expected. Will occur.
この現象について説明する。図12は、駆動パルスのデューティ比の変化と、それに対応したLEDの輝度および温度の変化を示す図、図13は、駆動パルスのデューティ比を一定にした場合のLEDの温度と輝度との関係を示す図である。 This phenomenon will be described. FIG. 12 is a diagram showing a change in the duty ratio of the drive pulse and a corresponding change in the brightness and temperature of the LED, and FIG. 13 is a relationship between the LED temperature and the brightness when the duty ratio of the drive pulse is constant. FIG.
図12(a)に示すようにデューティ比をD1からD2に上げた場合、LEDの輝度はY1からY2に上昇するが、図12(b)に示すように、デューティ比を変化させた時刻t1の直後は、LEDの輝度が急激に上昇してY2よりも高くなる。特に、時刻t1の直後の数百msの間に急激に輝度が変化する。 When the duty ratio is increased from D1 to D2 as shown in FIG. 12A, the luminance of the LED increases from Y1 to Y2, but the time t1 when the duty ratio is changed as shown in FIG. Immediately after, the brightness of the LED increases rapidly and becomes higher than Y2. In particular, the luminance changes abruptly within a few hundred ms immediately after time t1.
図13に示すように、LEDは、その温度が低い方が輝度が高くなるという温度特性を有している。図12(a)のようにデューティ比を上げた場合、図12(c)に示すように、LEDの温度はT1から徐々に上昇し、時刻t2において熱的な平衡状態になり、温度T2で安定する。時刻t1,t2間は、LEDを冷却するために設けられるヒートシンクやヒートパイプの熱容量にもよるが、数十秒程度である。 As shown in FIG. 13, the LED has a temperature characteristic that the luminance is higher when the temperature is lower. When the duty ratio is increased as shown in FIG. 12A, as shown in FIG. 12C, the temperature of the LED gradually increases from T1, reaches a thermal equilibrium state at time t2, and reaches the temperature T2. Stabilize. Between time t1 and t2, although it depends on the heat capacity of a heat sink or heat pipe provided to cool the LED, it takes about several tens of seconds.
図12(c)に示すように、デューティ比を上げた直後は、LEDが十分に温まっていないため、図13の温度特性から、LEDの輝度がY2よりも高くなる。時間が経過してLEDが熱的な平衡状態になり温度T2で安定すると、輝度もY2で安定する。 As shown in FIG. 12C, immediately after the duty ratio is increased, the LED is not sufficiently warmed, so that the brightness of the LED is higher than Y2 from the temperature characteristics of FIG. As time elapses and the LED becomes in a thermal equilibrium state and stabilizes at the temperature T2, the luminance is also stabilized at Y2.
なお、LEDの駆動パルスのデューティ比を下げた場合は、デューティ比を上げた場合と逆の現象が起こり、デューティ比の変化直後にLEDの輝度が急激に下降し、その後徐々に上昇して数十秒後に輝度が安定する。 When the duty ratio of the LED drive pulse is lowered, the reverse phenomenon occurs when the duty ratio is raised, and the brightness of the LED decreases rapidly immediately after the change of the duty ratio, and then gradually increases. The brightness stabilizes after 10 seconds.
このような現象のため、図9に示したプロジェクション表示装置1Aのように、光源であるLED14R,14G,14Bの輝度を制御して映像のコントラスト感を向上させる装置では、輝度やホワイトバランスが安定せず、画質の低下を招くことがあった。
Due to such a phenomenon, the brightness and white balance are stable in an apparatus that improves the contrast of the image by controlling the brightness of the
本発明は上記に鑑みてなされたもので、表示する映像の画質を低下させることなく、LED等の半導体光源の輝度を制御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。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a video display equipment that can without degrading the image quality of the image to be displayed, controls the brightness of the semiconductor light source such as an LED.
本発明の一態様によれば、外部から入力される映像信号に基づいて入射した光を変調し、前記映像信号に応じた映像を表示する表示手段を備える映像表示装置であって、前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、前記映像表示装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する駆動パルスの目標デューティ比を決定する制御手段と、前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と前記環境温度との温度差である第1温度差と前記目標デューティ比との対応関係、及び前記目標デューティ比と補正係数との対応関係を記憶している記憶手段と、所定時間毎に、前記検出された前記半導体光源の温度と前記検出された前記環境温度との温度差である第2温度差と、前記制御手段が決定した前記目標デューティ比に対応する前記第1温度差との差分値を算出し、前記第2温度差と前記差分値との差に、前記制御手段が決定した前記目標デューティ比に対応する前記補正係数を乗じてデューティ比補正値を算出し、前記制御手段が決定した前記目標デューティ比に前記デューティ比補正値を加算する補正を行う補正手段とを備えることを特徴とする映像表示装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a video display device including a display unit that modulates incident light based on a video signal input from the outside and displays a video according to the video signal, the display unit in a semiconductor light source for generating the light used to view the image, and the image feature detection means for detecting the distribution of gradation in the image signal, a light source temperature detecting means for detecting a temperature of the semiconductor light source, wherein An ambient temperature detecting means for detecting an ambient temperature around the video display device; and a light emission luminance of the semiconductor light source based on a detection result of the video feature detection means; and the semiconductor light source based on the obtained light emission luminance. control means for determining a target duty ratio of the drive pulse for driving the temperature difference der temperature and said environmental temperature of the semiconductor light source when the semiconductor light source is a thermal equilibrium state Storage means storing a correspondence relationship between the first temperature difference and the target duty ratio, and a correspondence relationship between the target duty ratio and the correction coefficient, and the detected temperature of the semiconductor light source at predetermined time intervals. A difference value between a second temperature difference that is a temperature difference from the detected ambient temperature and the first temperature difference corresponding to the target duty ratio determined by the control unit is calculated, and the second temperature difference is calculated. And the difference value is multiplied by the correction coefficient corresponding to the target duty ratio determined by the control means to calculate a duty ratio correction value, and the target duty ratio determined by the control means is calculated as the duty ratio. There is provided a video display device comprising correction means for performing correction for adding correction values .
本発明の他の態様によれば、外部から入力される映像信号に基づいて入射した光を変調し、前記映像信号に応じた映像を表示する表示手段を備える映像表示装置であって、前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、前記映像表示装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する目標駆動電流値を決定する制御手段と、前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と前記環境温度との温度差である第1温度差と前記目標駆動電流値との対応関係、及び前記目標駆動電流値と補正係数との対応関係を記憶している記憶手段と、所定時間毎に、前記検出された前記半導体光源の温度と前記検出された前記環境温度との温度差である第2温度差と、前記制御手段が決定した前記目標駆動電流値に対応する前記第1温度差との差分値を算出し、前記第2温度差と前記差分値との差に、前記制御手段が決定した前記目標駆動電流値に対応する前記補正係数を乗じて駆動電流補正値を算出し、前記制御手段が決定した前記目標駆動電流値を前記駆動電流補正値に基づいて補正する補正手段とを備えることを特徴とする映像表示装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a video display device including a display unit that modulates incident light based on a video signal input from the outside and displays a video according to the video signal. A semiconductor light source that generates the light used to display the video by means, a video feature detection unit that detects a gradation distribution in the video signal, a light source temperature detection unit that detects a temperature of the semiconductor light source, An ambient temperature detecting means for detecting an ambient temperature around the video display device; and a light emission brightness of the semiconductor light source based on a detection result of the video feature detection means; and the semiconductor light source based on the obtained light emission brightness And a first temperature difference that is a temperature difference between the temperature of the semiconductor light source and the environmental temperature when the semiconductor light source is in a thermal equilibrium state. The correspondence relationship between the target drive current value, and the target drive current value and a storage unit that stores a correspondence relationship between the correction coefficient for each predetermined time, is the detected temperature of the detected the semiconductor light source Calculating a difference value between the second temperature difference, which is a temperature difference from the environmental temperature, and the first temperature difference corresponding to the target drive current value determined by the control means, and the second temperature difference and the A drive current correction value is calculated by multiplying the difference from the difference value by the correction coefficient corresponding to the target drive current value determined by the control means, and the target drive current value determined by the control means is calculated as the drive current. There is provided a video display device comprising correction means for correcting based on the correction value.
本発明によれば、表示する映像の画質を低下させることなく、LED等の半導体光源の輝度を制御することができる。 According to the onset bright, it can without degrading the image quality of the image to be displayed, controls the brightness of the semiconductor light source such as an LED.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る映像表示装置を示す概略構成図である。なお、図1において、図9と同一もしくは同等の構成要素には同一もしくは同等の符号を付している。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a video display apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same or equivalent components as those in FIG. 9 are given the same or equivalent reference numerals.
図1に示すように、本実施の形態に係る映像表示装置100は、赤色光,緑色光及び青色光をそれぞれ射出するLED(半導体光源)14R,14G,14Bと、映像特徴検出部(映像特徴検出手段)5と、制御部(制御手段)6と、LED温度検出部(光源温度検出手段)16R,16G,16Bと、環境温度検出部(環境温度検出手段)17と、補正部(補正手段)18と、LED駆動部15と、階調補正部9と、光変調素子駆動部10と、光変調素子(表示手段)4R,4G,4Bと、色合成部11と、投射レンズ12とを備える。映像表示装置100は、プロジェクション表示装置である。
As shown in FIG. 1, an
LED14R,14G,14Bは、映像表示装置100において外部から入力される映像信号に基づく映像をスクリーン13に表示するために用いる光を発生する光源であり、それぞれR光、G光、B光を射出する。LED14R,14G,14Bから射出された光は、光変調素子4R,4G,4Bに入射する。
The
映像特徴検出部5は、外部から入力されるR,G,Bの各色に対応した映像信号のそれぞれについて、フレームごとに階調の分布を示すヒストグラムデータを生成し、このヒストグラムデータを制御部6に出力する。
The video
制御部6は、映像特徴検出部5が生成したヒストグラムデータに基づいて、映像を表示するために必要な各色の光量値をフレームごとに決定し、決定した光量値に基づいて、LED駆動部15によるLED14R,14G,14Bの駆動パルスの目標デューティ比を決定し、このLED14R,14G,14Bごとの目標デューティ比を補正部18に出力する。
Based on the histogram data generated by the video
LED温度検出部16R,16G,16Bは、LED14R,14G,14Bの温度を検出し、検出結果を補正部18に出力する。
The LED
環境温度検出部17は、映像表示装置100の周囲の環境温度を検出し、検出結果を補正部18に出力する。
The environmental
補正部18は、補正制御部19と、加算部20とを有する。補正制御部19は、LED14R、14G、14Bそれぞれに、LEDΔ温度テーブル21と、補正係数テーブル22とを保持し、LED温度検出部16R,16G,16Bおよび環境温度検出部17の検出値と、LEDΔ温度テーブル21と、補正係数テーブル22とを用いて、制御部6から入力される目標デューティ比を補正するためのデューティ比補正値を、各LED14R,14G,14Bごとに算出する。
The
LEDΔ温度テーブル21は、各LED14R,14G,14Bについて、駆動パルスのデューティ比とLEDΔ温度との関係を保存するテーブルである。ここで、LEDΔ温度は、LEDが熱的な平衡状態になり、その温度および輝度が安定したときのLEDの温度と環境温度との差分値である。図2に示すように、デューティ比とLEDΔ温度とは線形の関係があり、LEDΔ温度テーブル21は、予め実験的に測定した各LED14R,14G,14Bについての図2のグラフに示すデューティ比とLEDΔ温度との関係を保存している。
The LED Δ temperature table 21 is a table that stores the relationship between the duty ratio of the drive pulse and the LED Δ temperature for each of the
本実施の形態で用いるデューティ比補正値は、駆動パルスのデューティ比である駆動デューティ比をある値から補正後の目標デューティ比に変化させたときの変化直後のLEDの輝度が、目標デューティ比により駆動されるLEDが熱的な平衡状態になったときの輝度に等しくなるような値として、目標デューティ比ごとに予め実験的に測定された値である。 The duty ratio correction value used in this embodiment is that the luminance of the LED immediately after the change when the drive duty ratio, which is the duty ratio of the drive pulse, is changed from a certain value to the corrected target duty ratio depends on the target duty ratio. It is a value experimentally measured in advance for each target duty ratio as a value equal to the luminance when the driven LED is in a thermal equilibrium state.
上記のように測定されるデューティ比補正値は、図3に示すように、LEDΔ温度差と線形の関係を有する。なお、図3では目標デューティ比として4つの値(25%,50%,75%,100%)のみを示し、他の値については省略している。ここで、LEDΔ温度差は、現在のLEDの温度と環境温度との差分値から、上記LEDΔ温度を減算した値である。 The duty ratio correction value measured as described above has a linear relationship with the LED Δ temperature difference as shown in FIG. In FIG. 3, only four values (25%, 50%, 75%, 100%) are shown as the target duty ratio, and other values are omitted. Here, the LED Δ temperature difference is a value obtained by subtracting the LED Δ temperature from the difference value between the current LED temperature and the environmental temperature.
このため、図3に示したような各目標デューティ比に対応する各直線の傾きが分かれば、LED温度検出部16R,16G,16Bおよび環境温度検出部17で検出される現在のLEDの温度および環境温度と、LEDΔ温度テーブル21とから目標デューティ比に応じたLEDΔ温度差を求め、このLEDΔ温度差に図3における目標デューティ比に応じた直線の傾きを乗算することで、目標デューティ比に応じたデューティ比補正値を算出することができる。
Therefore, if the slope of each straight line corresponding to each target duty ratio as shown in FIG. 3 is known, the current LED temperature detected by the
そこで、本実施の形態では、予め各LED14R,14G,14Bについて実験的に測定した図3における目標デューティ比ごとの直線の傾きを、補正係数として補正係数テーブル22に保存している。補正係数テーブル22に保存される目標デューティ比と補正係数との関係の一例を図4に示す。
Therefore, in this embodiment, the slope of the straight line for each target duty ratio in FIG. 3 experimentally measured for each
補正制御部19は、制御部6から各LED14R,14G,14Bに対応した目標デューティ比が入力されると、各LED14R,14G,14Bの目標デューティ比を補正するためのデューティ比補正値dr,dg,dbを以下の(数式1)により算出する。
When the target duty ratios corresponding to the
dr={(Tr−Ta)−ΔTr}×Kr
dg={(Tg−Ta)−ΔTg}×Kg …(数式1)
db={(Tb−Ta)−ΔTb}×Kb
ここで、Tr,Tg,TbはそれぞれLED温度検出部16R,16G,16Bの検出値、Taは環境温度検出部17の検出値、ΔTr,ΔTg,ΔTbはそれぞれLED14R,14G,14BについてLEDΔ温度テーブル21から得られる目標デューティ比に応じたLEDΔ温度差、Kr,Kg,KbはそれぞれLED14R,14G,14Bについて補正係数テーブル22から得られる目標デューティ比に応じた補正係数である。
dr = {(Tr−Ta) −ΔTr} × Kr
dg = {(Tg−Ta) −ΔTg} × Kg (Formula 1)
db = {(Tb−Ta) −ΔTb} × Kb
Here, Tr, Tg, and Tb are detection values of the LED
加算部20は、制御部6から入力される目標デューティ比と、補正制御部19で算出したデューティ比補正値とを加算して、各LED14R,14G,14Bについての補正後の目標デューティ比をLED駆動部15に出力する。
The adding
LED駆動部15は、補正部18から入力される各LED14R,14G,14Bについての補正後の目標デューティ比の駆動パルスにより、LED14R,14G,14Bを駆動する。
The
階調補正部9は、制御部6で決定した光量値に基づいて、入力される各色に対応した映像信号の階調を補正する。
The
光変調素子駆動部10は、階調補正部9で階調補正された各色に対応した補正映像信号に基づいて光変調素子4R,4G,4Bを駆動する。
The light modulation
光変調素子4R,4G,4Bは、光変調素子駆動部10から供給されるそれぞれに対応した補正映像信号に応じて、LED14R,14G,14BからのR光、G光、B光を変調し、変調された各色光を色合成部11に射出する。
The
色合成部11は、反射ミラーや合成プリズム等からなり、光変調素子4R,4G,4Bから入射される各色光を合成して射出する。投射レンズ12は、色合成部11から射出した光をスクリーン13上に投射する。
The
次に、映像表示装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
R,G,Bの各色に対応した映像信号が外部から入力されると、映像特徴検出部5は、各色に対応した映像信号のそれぞれについて、フレームごとに階調の分布を示すヒストグラムデータを生成し、このヒストグラムデータを制御部6に出力する。
When a video signal corresponding to each color of R, G, and B is input from the outside, the video
制御部6は、映像特徴検出部5が生成した各色のヒストグラムデータに基づいて、映像を表示するために必要な各色の光量値をフレームごとに決定する。また制御部6は、決定した光量値に基づいて、LED駆動部15によるLED14R,14G,14Bの駆動パルスの目標デューティ比を決定する。制御部6は、決定した各色の光量値を階調補正部9に出力し、LED14R,14G,14Bごとの目標デューティ比を補正部18に出力する。
Based on the histogram data of each color generated by the video
補正制御部19は、制御部6から各LED14R,14G,14Bに対応した目標デューティ比が入力されると、LED温度検出部16R,16G,16Bおよび環境温度検出部17の検出値と、LEDΔ温度テーブル21と、補正係数テーブル22とを参照して、前述の(数式1)によりデューティ比補正値dr,dg,dbを算出する。デューティ比補正値の算出は、所定時間ごと(例えばフレームごと)に行う。
When the target duty ratio corresponding to each
次いで、加算部20は、制御部6から入力される目標デューティ比と、補正制御部19で算出したデューティ比補正値とを加算して、各LED14R,14G,14Bについての補正後の目標デューティ比を算出し、これをLED駆動部15に出力する。
Next, the adding
そして、LED駆動部15は、補正部18から入力される各LED14R,14G,14Bについての補正後の目標デューティ比の駆動パルスにより、LED14R,14G,14Bを駆動する。
Then, the
また、階調補正部9は、制御部6から入力される光量値に基づいて、入力される各色に対応した映像信号の階調を補正し、補正した各色に対応した補正映像信号を光変調素子駆動部10に出力する。光変調素子駆動部10は、階調補正部9で階調補正された各色に対応した補正映像信号に基づいて光変調素子4R,4G,4Bを駆動する。
Further, the
光変調素子4R,4G,4Bは、光変調素子駆動部10から供給される補正映像信号に応じて、LED14R,14G,14BからのR光、G光、B光を変調し、変調された各色光を色合成部11に射出する。
The
色合成部11は、光変調素子4R,4G,4Bから入射される各色光を合成して射出する。そして、投射レンズ12は、色合成部11から射出した光をスクリーン13上に投射する。これにより、スクリーン13上には、映像が表示される。
The
図5は、映像表示装置100における目標デューティ比の変化に応じた駆動デューティ比やLEDの輝度等の変化を説明するための図である。ここでは、LED14Rについて示すものとする。
FIG. 5 is a diagram for explaining changes in drive duty ratio, LED brightness, and the like according to changes in the target duty ratio in the
映像表示装置100で映像を表示する動作中において、補正制御部19は、上述したような手順により所定時間ごとにデューティ比補正値を算出する。そして、LED14Rは、加算部20で目標デューティ比とデューティ比補正値とを加算した補正後の目標デューティ比(駆動デューティ比)により駆動される。
During the operation of displaying an image on the
図5(a)に示すように目標デューティ比が時刻t1においてD1からD2に上がった場合のデューティ比補正値の変化を図5(b)に示し、補正後の目標デューティ比である駆動デューティ比の変化を図5(c)に示す。図5(b),(c)に示すように、例えば時刻t1におけるデューティ比補正値をd1とすれば、駆動デューティ比は、D1より大きなD2+d1となる。 As shown in FIG. 5A, the change in the duty ratio correction value when the target duty ratio increases from D1 to D2 at time t1 is shown in FIG. 5B, and the drive duty ratio that is the corrected target duty ratio is shown in FIG. The change of FIG. 5 is shown in FIG. As shown in FIGS. 5B and 5C, for example, if the duty ratio correction value at time t1 is d1, the drive duty ratio is D2 + d1 larger than D1.
駆動デューティ比が上がると、LED14Rの温度が上昇するため、LED温度検出部16Rで検出される現在のLED14Rの温度Trと環境温度検出部17で検出される現在の環境温度Taとの差分値も大きくなる。したがって、前述の(数式1)より、次に算出されるデューティ比補正値および駆動デューティ比は、時刻t1におけるデューティ比補正値d1および駆動デューティ比D2+d1よりも大きくなる。
As the drive duty ratio increases, the temperature of the
このように、目標デューティ比の補正による駆動デューティ比の変化、およびそれによるLED14Rの温度変化の繰り返しにより、デューティ比補正値および駆動デューティ比は、図5(b),(c)に示すように、駆動デューティ比がD2に達するまで所定時間ごとに段階的に変化する。
As described above, the duty ratio correction value and the drive duty ratio are changed as shown in FIGS. 5B and 5C by the change of the drive duty ratio due to the correction of the target duty ratio and the repeated temperature change of the
この場合のLED温度検出部16Rで検出される現在のLED14Rの温度Trと環境温度検出部17で検出される現在の環境温度Taとの差分値Tr−Taの変化を図5(d)に示す。図5(d)に示すように、差分値Tr−Taは、駆動デューティ比の増加とともに上昇する。なお、図5(d)において、ΔT1,ΔT2は、LEDΔ温度テーブル21におけるLED14Rについてのデューティ比D1,D2にそれぞれ対応したLEDΔ温度である。
FIG. 5D shows a change in the difference value Tr−Ta between the current temperature Tr of the
また、現在のLED14Rの温度Trと環境温度Taとの差分値Tr−Taと、LEDΔ温度テーブル21の値ΔTr(図示例では、時刻t1まではΔT1、時刻t1以降はΔT2)との差である温度誤差ΔTr−(Tr−Ta)=−{(Tr−Ta)−ΔTr}を図5(e)に示す。デューティ比補正値は、前述の(数式1)から分かるように、この温度誤差に応じて変化する。
Further, the difference between the current value Tr-Ta of the
前述のように、デューティ比補正値は、デューティ比をある値から補正後の目標デューティ比に変化させたときの変化直後のLEDの輝度が、目標デューティ比により駆動されるLEDが熱的な平衡状態になったときの輝度に等しくなるような値として予め測定された値である。例えば、デューティ比補正値d1で目標デューティ比D2を補正した駆動デューティ比D2+d1は、駆動デューティ比をD2+d1に変化させた直後のLED14Rの輝度が、目標デューティ比D2で駆動したLED14Rが熱的な平衡状態になったときの輝度Y2と等しくなるような値である。時刻t1より後に算出されるデューティ比補正値で補正した駆動デューティ比についても同様であるため、図5(c)に示す駆動デューティ比で駆動したLED14Rの輝度は、図5(f)に示すように、時刻t1においてY1からY2に変化し、それ以降もY2を維持する。
As described above, the duty ratio correction value indicates that the LED luminance immediately after the change when the duty ratio is changed from a certain value to the corrected target duty ratio is the thermal equilibrium of the LED driven by the target duty ratio. It is a value measured in advance as a value that is equal to the luminance at the time of entering the state. For example, the drive duty ratio D2 + d1 in which the target duty ratio D2 is corrected with the duty ratio correction value d1 is such that the luminance of the
なお、目標デューティ比が下がる場合でも、上記(数式1)で算出したデューティ比補正値を用いて目標デューティ比を補正することにより、目標デューティ比の変化直後から適切な輝度を得ることができる。 Even when the target duty ratio decreases, it is possible to obtain appropriate luminance immediately after the change of the target duty ratio by correcting the target duty ratio using the duty ratio correction value calculated by the above (Equation 1).
このように本実施の形態では、LED14R,14G,14Bに対応する目標デューティ比を、LED温度検出部16R,16G,16Bおよび環境温度検出部17の検出値と、LEDΔ温度テーブル21と、補正係数テーブル22とを用いて算出するデューティ比補正値により補正し、補正後の目標デューティ比によりLED14R,14G,14Bを駆動することで、目標デューティ比の変化直後に所望の輝度が得られる。このため、表示する映像の画質を低下させることなく、LED14R,14G,14Bの輝度を制御することができる。
As described above, in the present embodiment, the target duty ratios corresponding to the
なお、本実施の形態では、各色ごとに必要な光量値を求め、各LED14R,14G,14Bごとに目標デューティ比を決定してこれを補正したが、この限りではない。例えば、映像特徴検出部5において入力映像信号の輝度信号成分に基づいてヒストグラムデータを生成し、これに基づいて制御部6において必要な光量値および目標デューティ比を各色共通で決定し、この目標デューティ比をLED温度検出部16R,16G,16Bおよび環境温度検出部17の検出値と、LEDΔ温度テーブル21と補正係数テーブル22とを用いて補正するようにしてもよい。この場合、補正制御部19は、各色共通のLEDΔ温度テーブル21および補正係数テーブル22を保持する。
In the present embodiment, a necessary light amount value is obtained for each color, and the target duty ratio is determined and corrected for each
また、本実施の形態では、LED14R,14G,14BをPWM駆動し、駆動パルスのデューティ比を変化させることによりLED14R,14G,14Bの輝度を変化させる場合について説明したが、LED14R,14G,14Bの駆動電流値を変化させることにより輝度を変化させるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the
この場合、目標デューティ比にかえて目標駆動電流値を決定し、LED温度検出部16R,16G,16Bおよび環境温度検出部17の検出値と、駆動電流値とLEDΔ温度との関係を保持するLEDΔ温度テーブル21と、駆動電流値と補正係数との関係を保持する補正係数テーブル22とを用いて駆動電流補正値を算出し、この駆動電流補正値を用いて目標駆動電流値を補正し、この補正後の目標駆動電流値によりLED14R,14G,14Bを駆動する。
In this case, the target drive current value is determined instead of the target duty ratio, and the detected values of the LED
また、本実施の形態では、光源としてLEDを用いた場合について説明したが、LEDや半導体レーザ等の半導体光源であればよい。 In this embodiment, the case where an LED is used as the light source has been described. However, any semiconductor light source such as an LED or a semiconductor laser may be used.
また、本実施の形態では、光源として赤色光,緑色光及び青色光をそれぞれ射出するLED14R,14G,14Bを用いた場合について説明したが、1個の白色LEDを用いてもよく、その場合LED温度検出部を1個にすることができ、プロジェクション表示装置を小型化することができる。この際、映像特徴検出部5では、外部から入力した映像信号から輝度信号のレベルのヒストグラムデータを検出すればよく、回路構成を簡略化できる。
In the present embodiment, the case where the
1,1A プロジェクション表示装置
2 光源
3 色分解部
4R,4G,4B 光変調素子
5 映像特徴検出部
6 制御部
7 アイリス駆動部
8 アイリス
9 階調補正部
10 光変調素子駆動部
11 色合成部
12 投射レンズ
13 スクリーン
14R,14G,14B LED
15 LED駆動部
16R,16G,16B LED温度検出部
17 環境温度検出部
18 補正部
19 補正制御部
20 加算部
21 LEDΔ温度テーブル
22 補正係数テーブル
100 映像表示装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、
前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、
前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、
前記映像表示装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、
前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する駆動パルスの目標デューティ比を決定する制御手段と、
前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と前記環境温度との温度差である第1温度差と前記目標デューティ比との対応関係、及び前記目標デューティ比と補正係数との対応関係を記憶している記憶手段と、
所定時間毎に、前記検出された前記半導体光源の温度と前記検出された前記環境温度との温度差である第2温度差と、前記制御手段が決定した前記目標デューティ比に対応する前記第1温度差との差分値を算出し、前記第2温度差と前記差分値との差に、前記制御手段が決定した前記目標デューティ比に対応する前記補正係数を乗じてデューティ比補正値を算出し、前記制御手段が決定した前記目標デューティ比に前記デューティ比補正値を加算する補正を行う補正手段と
を備えることを特徴とする映像表示装置。 A video display device comprising display means for modulating incident light based on a video signal input from the outside and displaying a video corresponding to the video signal,
A semiconductor light source for generating the light used for displaying the video on the display means;
Video feature detection means for detecting gradation distribution in the video signal;
Light source temperature detecting means for detecting the temperature of the semiconductor light source;
Environmental temperature detecting means for detecting the environmental temperature around the video display device;
Control means for determining the emission luminance of the semiconductor light source based on the detection result of the video feature detection means, and determining a target duty ratio of a driving pulse for driving the semiconductor light source based on the obtained emission luminance;
Correspondence relationship between a first temperature difference that is a temperature difference between the temperature of the semiconductor light source and the ambient temperature when the semiconductor light source is in a thermal equilibrium state and the target duty ratio, and the target duty ratio and a correction coefficient Storage means for storing the correspondence relationship with
The first temperature corresponding to a second temperature difference, which is a temperature difference between the detected temperature of the semiconductor light source and the detected environmental temperature, and the target duty ratio determined by the control means at predetermined time intervals. A difference value with a temperature difference is calculated, and a duty ratio correction value is calculated by multiplying the difference between the second temperature difference and the difference value by the correction coefficient corresponding to the target duty ratio determined by the control means. A video display device comprising: correction means for performing correction by adding the duty ratio correction value to the target duty ratio determined by the control means.
前記表示手段で前記映像を表示するために用いる前記光を発生する半導体光源と、
前記映像信号における階調の分布を検出する映像特徴検出手段と、
前記半導体光源の温度を検出する光源温度検出手段と、
前記映像表示装置の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、
前記映像特徴検出手段の検出結果に基づいて前記半導体光源の発光輝度を求め、求められた前記発光輝度に基づいて前記半導体光源を駆動する目標駆動電流値を決定する制御手段と、
前記半導体光源が熱的な平衡状態になるときの前記半導体光源の温度と前記環境温度との温度差である第1温度差と前記目標駆動電流値との対応関係、及び前記目標駆動電流値と補正係数との対応関係を記憶している記憶手段と、
所定時間毎に、前記検出された前記半導体光源の温度と前記検出された前記環境温度との温度差である第2温度差と、前記制御手段が決定した前記目標駆動電流値に対応する前記第1温度差との差分値を算出し、前記第2温度差と前記差分値との差に、前記制御手段が決定した前記目標駆動電流値に対応する前記補正係数を乗じて駆動電流補正値を算出し、前記制御手段が決定した前記目標駆動電流値を前記駆動電流補正値に基づいて補正する補正手段と
を備えることを特徴とする映像表示装置。 A video display device comprising display means for modulating incident light based on a video signal input from the outside and displaying a video corresponding to the video signal,
A semiconductor light source for generating the light used for displaying the video on the display means;
Video feature detection means for detecting gradation distribution in the video signal;
Light source temperature detecting means for detecting the temperature of the semiconductor light source;
Environmental temperature detecting means for detecting the environmental temperature around the video display device;
Control means for determining a light emission luminance of the semiconductor light source based on a detection result of the video feature detection means, and determining a target drive current value for driving the semiconductor light source based on the obtained light emission luminance;
Correspondence between a first temperature difference that is a temperature difference between the temperature of the semiconductor light source and the ambient temperature when the semiconductor light source is in a thermal equilibrium state and the target drive current value, and the target drive current value Storage means for storing the correspondence with the correction coefficient;
At predetermined time intervals, and the second temperature difference is a difference between the temperature and the detected the environmental temperature of the detected the semiconductor light source, the first corresponding to the target drive current value in which the control means has determined A difference value with respect to one temperature difference is calculated, and a difference between the second temperature difference and the difference value is multiplied by the correction coefficient corresponding to the target drive current value determined by the control means to obtain a drive current correction value. A video display apparatus comprising: a correction unit that calculates and corrects the target drive current value determined by the control unit based on the drive current correction value.
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