特許 6186687 表示装置、表示方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6186687

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】表示装置、表示方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/34 20060101AFI20170821BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20170821BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20170821BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20170821BHJP

   H01S 5/068 20060101ALI20170821BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/34 D

   G09G3/34 J

   G03B21/14 A

   G09G3/20 631V

   G09G3/20 680C

   G09G3/20 642D

   G09G3/20 642J

   H01L33/00 J

   H01S5/068

   H04N9/31 Z

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-207336(P2012-207336)

(22)【出願日】2012年9月20日

(65)【公開番号】特開2014-62986(P2014-62986A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2015年6月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100088683

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100095441

【弁理士】

【氏名又は名称】白根 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100119976

【弁理士】

【氏名又は名称】幸長 保次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100172580

【弁理士】

【氏名又は名称】赤穂 隆雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(74)【代理人】

【識別番号】100134290

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 将訓

(72)【発明者】

【氏名】深野 和靖

(72)【発明者】

【氏名】吉野 研

【審査官】 橋本 直明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００１／０５７８３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２１５６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６９４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１１１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８５７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５３２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／３４

Ｇ０３Ｂ ２１／１４

Ｇ０９Ｇ ３／２０

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｈ０１Ｓ ５／０６８

Ｈ０４Ｎ ９／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子により複数色の発光が可能な光源と、
上記発光素子の温度を検出する温度検出手段と、
上記光源を周期的に発光駆動する発光制御手段と、
画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力された画像信号に応じ、上記光源からの発光を用いて光像を形成する表示手段と、
上記温度検出手段で検出された温度に基づいて、発光初期の所定の期間の長さを決定する決定手段と、
上記決定手段が決定した発光初期の所定の期間を除いた期間の光を用いて、上記表示手段で光像を形成させる表示制御手段と
を具備したことを特徴とする表示装置。

【請求項2】

上記表示制御手段は、上記発光初期の所定の期間を除いた期間に上記表示手段で形成させる光像の階調制御を行なうことを特徴とする請求項１記載の表示装置。

【請求項3】

上記階調制御を行なうための複数の階調テーブルを記憶したテーブル記憶手段をさらに具備し、
上記表示制御手段は、発光初期の所定の期間の長さに応じて上記テーブル記憶手段が記憶する複数の階調テーブルから１つを設定し、選択した階調テーブルに基づいて上記表示手段で形成させる光像の階調制御を行なう
ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。

【請求項4】

上記表示手段で形成する光像の色毎の階調特性を輝度特性よりも優先する表示モード又は輝度特性を階調特性よりも優先する表示モードのいずれか一方を設定するモード設定手段をさらに具備し、
上記表示制御手段は、上記モード設定手段で設定された表示モードに応じて上記表示手段で光像を形成させる
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の表示装置。

【請求項5】

上記表示手段で形成した光像を外部に向けて投影する投影機構をさらに具備したことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の表示装置。

【請求項6】

上記光源は、上記発光素子としてレーザ光源及びＬＥＤ光源を含み、
上記決定手段は、上記レーザ光源による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さを、上記ＬＥＤ光源による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さより長く決定する
ことを特徴とする請求項５記載の表示装置。

【請求項7】

上記光源は、上記発光素子により励起発光される励起光源を含み、
上記決定手段は、上記励起光源による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さを、上記発光素子による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さより長く決定する
ことを特徴とする請求項５記載の表示装置。

【請求項8】

発光素子により複数色の発光が可能な光源、上記発光素子の温度を検出する温度検出部、上記光源を周期的に発光駆動する発光制御部、画像信号を入力する入力部、及び上記入力部で入力された画像信号に応じ、上記光源からの発光を用いて光像を形成する表示部を備えた装置での表示方法であって、
上記温度検出部で検出された温度に基づいて、発光初期の所定の期間の長さを決定する決定工程と、
上記決定工程が決定した発光初期の所定の期間を除いた期間の光を用いて、上記表示部で光像を形成させる表示制御工程を有したことを特徴とする表示方法。

【請求項9】

発光素子により複数色の発光が可能な光源、上記発光素子の温度を検出する温度検出部、上記光源を周期的に発光駆動する発光制御部、画像信号を入力する入力部、及び上記入力部で入力された画像信号に応じ、上記光源からの発光を用いて光像を形成する表示部を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
上記コンピュータを、
上記温度検出部で検出された温度に基づいて、発光初期の所定の期間の長さを決定する決定手段、
上記決定手段が決定した発光初期の所定の期間を除いた期間の光を用いて、上記表示部で光像を形成させる表示制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に半導体発光素子を光源に用いるプロジェクタなどに好適な表示装置、表示方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＭＤ（デジタルマイクロミラー素子）（登録商標）と呼称される表示素子を用いてカラー表示を行なう、ＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置が普及している。この種のプロジェクタ装置で、１枚のマイクロミラー素子に時分割で循環的に原色光を照射してカラー画像を投影させる、所謂、単板式のフィールドシーケンシャル駆動を行なうものでは、光源素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）などの半導体発光素子を用いる構成が主流となりつつある。（例えば、特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−０８５７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献に記載された技術も含め、複数色分の半導体発光素子を時分割で交互にオン／オフさせるものでは、特にその発光初期において、高い輝度が得られる反面、発光輝度が変動し易く、安定した輝度での運転が望めない。この現象は、特に半導体発光素子としてＬＤを用いる構成や、所望の波長帯の光を励起させるべく蛍光体を塗布した蛍光板を用いる蛍光発光を用いる構成において特に顕著となる。

【0005】

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光源の駆動初期の不安定な発光状態を考慮して階調再現性の低下を抑制することが可能な表示装置、表示方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、発光素子により複数色の発光が可能な光源と、上記発光素子の温度を検出する温度検出手段と、上記光源を周期的に発光駆動する発光制御手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力された画像信号に応じ、上記光源からの発光を用いて光像を形成する表示手段と、上記温度検出手段で検出された温度に基づいて、発光初期の所定の期間の長さを決定する決定手段と、上記決定手段が決定した発光初期の所定の期間を除いた期間の光を用いて、上記表示手段で光像を形成させる表示制御手段とを具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、光源の駆動初期の不安定な発光状態を考慮して階調再現性の低下を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るプロジェクタ装置の機能回路構成を示すブロック図。

【図2】同実施形態に係る電源投入から電源切断に至る間の特にマイクロミラー素子１４で表示する画像の階調制御に関する詳細な処理内容を示すフローチャート。

【図3】同実施形態に係る輝度優先モードと画質優先モードにおける光源部とマイクロミラー素子の駆動タイミングを示すタイミングチャート。

【図4】同実施形態に係るＬＥＤやＬＤの各発光期間での輝度の変化特性を模式的に示す図。

【図5】同実施形態に係る半導体発光素子の温度と発光初期の不安定な時間との関係を示す特性図。

【図6】本発明の他の実施形態に係る表示装置の構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0010】

図１は、同実施形態に係るプロジェクタ装置１０の機能回路の概略構成について説明するブロック図である。
入力部１１は、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子などにより構成される。入力部１１に入力された各種規格の画像信号は、入力部１１で必要に応じてデジタル化された後に、システムバスＳＢを介して画像変換部１２に送られる。

【0011】

画像変換部１２は、スケーラとも称され、入力される画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに統一した後に投影処理部１３へ送る。

【0012】

投影処理部１３は、送られてきた画像データに応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば１２０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子であるマイクロミラー素子１４を表示するべく駆動する。

【0013】

なおこの投影処理部１３には、後述する階調補正処理で得られた階調補正用のデータをテーブルとして記憶する階調記憶部１３ａを備える。この階調記憶部１３ａは、例えば原色のＲ，Ｇ，Ｂ毎に、入力される階調データとその階調データに応じて後述するマイクロミラー素子１４の個々の画素を時間幅に応じてオン／オフ制御する階調データとを記述した階調テーブルを予め記憶する。

【0014】

階調テーブルとしては、大別して後述する輝度優先モードで使用するものと、画質優先モードで使用するものの２種類があるものとする。

【0015】

この階調記憶部１５ａの記憶内容は、プロジェクタ装置１０の工場出荷前に予め記憶されているものとし、さらに、ユーザが製品購入後に任意のタイミングで更新記憶させることが可能であるものとする。

【0016】

上記マイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数、例えばＷＸＧＡ（Ｗｉｄｅ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃ Ａｒｒａｙ）（横１２８０画素×縦８００画素）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。

【0017】

一方で、光源部１５から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部１５からの原色光が、ミラー１６で全反射して上記マイクロミラー素子１４に照射される。

【0018】

そして、マイクロミラー素子１４での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズ部１７を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーン等に投影表示される。

【0019】

光源部１５は、赤色光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）（以下「Ｒ−ＬＥＤ」と称する）１８と、青色のレーザ光を発するＬＤ（半導体レーザ）（以下「Ｂ−ＬＤ」と称する）１９とを有する。

【0020】

上記Ｒ−ＬＥＤ１８が発する赤色光は、ダイクロイックミラー２０を透過して上記ミラー１６に至る。
一方のＢ−ＬＤ１９が発する青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー２１を透過した後にカラーホイール２２の周面に照射される。このカラーホイール２２は、ホイールモータ（Ｍ）２３により回転される。カラーホイール２２の上記青色のレーザ光が照射される周面には蛍光体層２２Ｇと拡散層２２Ｂとを形成している。カラーホイール２２の蛍光体層２２Ｇが形成されている面の裏面には図示しない反射板が蛍光体層２２Ｇと重なるように設けられている。拡散層２２Ｂは、磨りガラス状の透過部材である。

【0021】

また、カラーホイール２２の周面の一端部には、このカラーホイール２２の回転同期をとるための基準回転位置を示すホイールマーカ（図示せず）が設けられ、このホイールマーカが通過する対向位置にマーカセンサ２４が配設されて、カラーホイール２２の回転同期が検出可能となる。

【0022】

本実施形態では、カラー画像１フレームの周期に同期して、カラーホイール２２が正確に１周、３６０°回転するものとし、上記１フレームの開始タイミングで上記ホイールマーカが、これに対向して近設配置された上記マーカセンサ２４の最近傍位置を通過するものとする。このマーカセンサ２４の検出出力は上記投影処理部１３へ送出される。上記投影処理部１３は、マーカセンサ２４の検出出力を受けてカラーホイール２２の回転状態を検出する。

【0023】

カラーホイール２２の蛍光体層２２ＧにＢ−ＬＤ１９からの青色のレーザ光が照射されることで、緑色光が反射光として励起する。この緑色光は、上記ダイクロイックミラー２１で反射された後、ダイクロイックミラー２５と上記ダイクロイックミラー２０でも順次反射されて上記ミラー１６に至る。

【0024】

またＢ−ＬＤ１９の出力する青色のレーザ光がカラーホイール２２の拡散層２２Ｂに照射された場合、該レーザ光は拡散層２２Ｂで拡散しながら透過する。この拡散層２２Ｂを透過した青色光は、カラーホイール２２を挟んで反対側に位置するミラー２６と、ミラー２７で順次経路が９０°ずつ屈曲するように反射された後に、上記ダイクロイックミラー２５を透過し、さらに上記ダイクロイックミラー２０で反射されて上記ミラー１６に至る。

【0025】

以上の如く、ダイクロイックミラー２０は、赤色光を透過する一方で、青色光及び緑色光を反射する。ダイクロイックミラー２１及びダイクロイックミラー２５は共に、青色光を透過する一方で、緑色光を反射する。

【0026】

また上記Ｒ−ＬＥＤ１８及びＢ−ＬＤ１９には温度センサＴＭ１，ＴＭ２が設けられ、これら発光素子の温度が検出されて投影処理部１３に送られる。

【0027】

投影処理部１３は、上記マイクロミラー素子１４での画像の表示による光像の形成、上記Ｒ−ＬＥＤ１８及びＢ−ＬＤ１９の各発光、上記ホイールモータ２３によるカラーホイール２２の回転、上記マーカセンサ２４によるカラーホイール２２の回転タイミングの検出、及び温度センサＴＭ１，ＴＭ２によるＲ−ＬＥＤ１８、Ｂ−ＬＤ１９の温度検出を、後述するＣＰＵ２８の制御の下に実行する。

【0028】

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２８が制御する。このＣＰＵ２８は、メインメモリ２９及びプログラムメモリ３０と直接接続される。メインメモリ２９は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ２８のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ３０は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ２８が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。ＣＰＵ２８は、上記メインメモリ２９及びプログラムメモリ３０を用いて、このプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

【0029】

上記ＣＰＵ２８は、操作部３１からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。
この操作部３１は、プロジェクタ装置１０の本体に設けられるキー操作部と、このプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光するレーザ受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ２８へ直接出力する。

【0030】

上記ＣＰＵ２８はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３２とも接続される。音声処理部３２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部３３を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

【0031】

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、繰返しになるが以下に示す動作は全て、ＣＰＵ２８がプログラムメモリ３０から読出した動作プログラムや固定データ等をメインメモリ２９に展開して記憶させた上で実行する。

【0032】

また本実施形態では、プロジェクタ装置１０が選択し得る設定メニューでの投影モードとして、「画質優先モード」と「輝度優先モード」の２つがあるものとする。画質優先モードは、投影画像の輝度（明るさ）よりも階調の再現性を優先するモードであり、一般的なプロジェクタにおいて「シネマモード」あるいは「シアターモード」などとも称されるモードである。一方の輝度優先モードは、多少の階調の再現性が悪化しても輝度を優先するモードであり、一般的なプロジェクタにおいて「プレゼンテーションモード」などとも称されるモードである。

【0033】

図２は、電源投入時から電源切断時までの、主としてマイクロミラー素子１４で表示する画像の階調制御に関する内容を抽出して説明している。

【0034】

その処理当初、電源が切断されている状態でＣＰＵ２８は、操作部３１からのキー操作信号により、電源を投入するための電源キーが操作されたか否かを繰返し判断することにより、このプロジェクタ装置１０のユーザが電源をオンするのを待機する（ステップＳ１０１）。

【0035】

そして、電源キーが操作されると、ＣＰＵ２８が上記ステップＳ１０１でそれを判断し、画像投影のための各種初期設定やＤＬＰ（登録商標）方式固有のカラーホイール制御等を含む電源オン処理を実行する（ステップＳ１０２）。

【0036】

その後にＣＰＵ２８は、操作部３１からのキー操作信号の有無により、さらなるユーザのキー操作があるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

【0037】

ここでユーザのキー操作がないと判断した場合、ＣＰＵ２８はその時点で設定されている表示モード等の内容にしたがって、入力部１１から入力される画像信号に応じた画像の投影処理を実行した上で（ステップＳ１０４）、再び上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

【0038】

こうしてステップＳ１０３，Ｓ１０４の処理を繰返し実行して、入力される画像信号に応じた投影動作を実行しながら、ユーザからのキー操作を待機する。

【0039】

そして、操作部３１にてなんらかのキー操作信号が入力された場合、ＣＰＵ２８は上記ステップＳ１０３でそれを判断し、次いで操作された内容が、設定メニューに対する選択操作であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

【0040】

操作された内容が、設定メニューに対する選択操作ではなかった場合、ＣＰＵ２８は次に操作された内容が、電源を切断するために電源キーが操作されたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。

【0041】

ここで電源を切断するために電源キーが操作されたと判断した場合には、光源部１５でのＲ−ＬＥＤ１８及びＢ−ＬＤ１９の消灯とホイールモータ２３によるカラーホイール２２の回転の停止を含む一連の電源オフ処理を実行し（ステップＳ１０８）、以上でこの図２の処理を終了する。

【0042】

また上記ステップＳ１０６で電源キーは操作されていないと判断した場合には、その他の投影動作に必要な対応処理（本発明とは直接関係しないものとして詳細な説明を省略する）を実行した後（ステップＳ１０７）、再び上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

【0043】

さらに上記ステップＳ１０５において、操作された内容が設定メニューに対する選択操作であると判断した場合、ＣＰＵ２８はあらたに選択されたのが画質優先モードであるか否かを判断する（ステップＳ１０９）。

【0044】

ここで、選択されたのが画質優先モードではなく、輝度優先モードであると判断した場合、ＣＰＵ２８は各フィールド当初に所定時間だけ階調をオフとする期間を設けない、通常の駆動シーケンスでの階調テーブルを使用するものとして決定し、以後この決定した階調テーブルに基づくマイクロミラー素子１４での階調表示を行なうものとして（ステップＳ１１３）、上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

【0045】

図３（Ａ）は、このとき光源部１５での発光制御及びマイクロミラー素子１４で実行される階調表示制御のタイミングを説明する図である。

【0046】

図３（Ａ−１）に示すように、カラー画像１フレームがＲフィールド、Ｇフィールド、及びＢフィールドの順序で構成される場合、光源部１５ではＲ−ＬＥＤ１８とＢ−ＬＤ１９の発光、及びカラーホイール２２の回転位相制御に基づく励起光及び透過拡散光によりＲ，Ｇ，Ｂの各原色光を時分割で途切れることなく周期的にマイクロミラー素子１４に向けて出射させる。

【0047】

一方、図３（Ａ−２）に示すように、マイクロミラー素子１４での階調制御については、光源部１５から送られてくる各原色光に対し、フィールド期間全体を階調制御の有効期間として画素毎に階調に応じた時間長のオン／オフ動作を行なうことで、反射光により光像を形成する。このマイクロミラー素子１４からの反射光が、投影レンズ部１７により投影対象のスクリーン等に投射される。

【0048】

また上記ステップＳ１０９で選択されたのが画質優先モードであると判断した場合、ＣＰＵ２８はその時点で投影処理部１３を介して温度センサＴＭ１，ＴＭ２によりＲ−ＬＥＤ１８、Ｂ−ＬＤ１９の温度を測定させる（ステップＳ１１０）。

【0049】

そして、この測定した温度に応じて、各フィールドの当初で光像形成を行なわないオフ期間ｔoffを算出して投影処理部１３に設定する（ステップＳ１１１）。

【0050】

図４は、Ｒ−ＬＥＤ１８やＢ−ＬＤ１９のｎ回目乃至（ｎ＋２）回目（ｎは任意の自然数）に駆動した各発光期間での輝度の変化特性を模式的に示すものである。同一の素子であっても、発光駆動する毎に、その時の駆動状況、例えば装置内での温度や、駆動電流に含まれる微小なリップル成分等の様々な要因によって、特に発光初期の期間ｔstに輝度の揺らぎを生じる。

【0051】

したがって、この発光初期の期間ｔstをマイクロミラー素子１４で階調表示の期間として用いると、正確な階調表現を行なうことができず、画像中にノイズとして現出することになる。

【0052】

この点は、ＬＥＤとＬＤとを比較すると特定の単一周波数で発振するＬＤの方がより顕著であり、且つ同一のＬＤであっても、その発振光を直接利用する場合に比して、蛍光体を用いて励起光を使用する場合により顕著となる。

【0053】

したがって、本実施形態における光源部１５では、発光初期の期間ｔstにおける揺らぎを生じる時間が、原色表記で「Ｒ＜Ｂ＜Ｇ」の順で大きくなる。

【0054】

加えて、図５に示すように、同一のＬＥＤまたはＬＤであっても、発光素子自体の温度が高いほど、上記発光初期の期間ｔstにおける揺らぎを生じる不安定な時間が短くなることがわかっている。これは、低い温度から素子の発光を開始するほど、駆動途中で発熱と放熱のバランスにより温度が安定化するまでの時間を要するためと思われる。

【0055】

そのため本実施形態では、ＣＰＵ２８が温度センサＴＭ１，ＴＭ２によりＲ−ＬＥＤ１８、Ｂ−ＬＤ１９の温度を測定した結果に基づいて、上記発光初期の輝度が不安定な期間ｔstを充分カバーするような、所定の階調オフ期間ｔoffを算出して上記ステップＳ１１１で述べた如く投影処理部１３に設定する。

【0056】

次いでＣＰＵ２８は、上記設定した階調オフ期間ｔoffに基づき、フィールド内の残る時間で、マイクロミラー素子１４で階調表示の制御を行なうための階調テーブルを階調記憶部１３ａに記憶されている複数の同テーブルから決定する（ステップＳ１１２）、決定した階調テーブルで投影動作を実行するよう、上記ステップＳ１０３からの処理に戻る。

【0057】

図３（Ｂ）は、上記のように制御する画質優先モードでの光源部１５での発光とマイクロミラー素子１４で実行される階調表示制御のタイミングを説明する図である。

【0058】

図３（Ｂ−１）に示すように、カラー画像１フレームがＲフィールド、Ｇフィールド、及びＢフィールドの順序で構成される場合、光源部１５ではＲ−ＬＥＤ１８とＢ−ＬＤ１９の発光、及びカラーホイール２２の回転位相制御に基づく励起光及び透過拡散光によりＲ，Ｇ，Ｂの各原色光を時分割で途切れることなく周期的にマイクロミラー素子１４に向けて出射させる。これは、図３（Ａ−１）の場合と同様である。

【0059】

一方、図３（Ｂ−２）に示すように、マイクロミラー素子１４では、光源部１５から送られてくる各原色光に対し、各フィールド期間当初の上記階調オフ期間ｔoff中は、全画素とも反射光を投影レンズ部１７方向に反射させない、所謂、全面オフ状態（ｄoff）とし、フィールド内の残る時間を階調制御の有効期間として画素毎に階調に応じた時間長のオン／オフ動作を行なうことで、反射光により光像を形成する。この投影期間を減少したマイクロミラー素子１４からの反射光が、投影レンズ部１７により投影対象のスクリーン等に投射される。

【0060】

このようにして、結果的に、図３（Ｂ−３）に示すように、オフ状態（ｄoff）期間減少したマイクロミラー素子１４からの反射光が、投影レンズ部１７により投影対象のスクリーン等に投射される。

【0061】

以上詳述した如く本実施形態によれば、光源部１５内のＬＥＤ１８及びＬＤ１９を時分割で駆動して発光させる場合に、駆動初期の不安定な発光状態を考慮して、安定した状態での光のみを用いて画像を構成するものとしたので、画像の階調再現性の低下を抑制することが可能となる。

【0062】

加えて上記実施形態では、光源部１５での発光初期の階調オフ期間ｔoffを除いた期間にマイクロミラー素子１４で形成させる光像での階調制御を行なうものとしたので、正確な階調表示により高い画質の画像が得られる。

【0063】

また上記実施形態では、ＣＰＵ２８の制御の下に投影処理部１３が実行する階調制御を、階調記憶部１３ａに記憶した階調テーブルを選択して決定することで実現するため、投影処理部１３での制御動作を簡易化できる。

【0064】

さらに本実施形態では、温度センサＴＭ１，ＴＭ２により発光素子であるＲ−ＬＥＤ１８、Ｂ−ＬＤ１９の温度を検出した上で上記階調オフ期間ｔoffを算出するものとしたので、温度環境により変化する、発光駆動当初の不安定な状態を正確に把握し、不必要に階調オフ期間ｔoffを長くすることなく、適切な表示制御が実現できる。

【0065】

なお、本実施形態では、Ｒ−ＬＥＤ１８及びＢ−ＬＤ１９に温度センサを設けて、その温度により階調オフ期間ｔoffの期間を決定するようにしたが、カラーホイール２２の部分の温度を検出するようにして、Ｇフィールド初期あるいはＢフィールド初期の階調オフ期間ｔoffの期間を決定するようにしてもよい。

【0066】

また本実施形態は、階調の再現性をあまり必要とせず、画像全体の輝度を優先する場合と、輝度よりも正確な階調の再現性を必要とする場合とで表示モードによりユーザが任意に選択可能とし、階調再現性が問われる表示表示モードでのみ、輝度が犠牲となる階調オフ期間ｔoffを設けた階調制御を実行するものとしたので、ユーザの好みに応じて適切な表示制御を実行することができる。

【0067】

なお上記実施形態は、本発明をプロジェクタ装置に適用した場合について説明したが、特に表示装置を直接鑑賞する表示装置とは異なり、発光量が著しく大きく、且つ使用環境も暗所あるいはそれに準ずるような環境で使用される可能性が高い投影装置において上記の技術を用いることで、画質の劣化を抑えて適切な画像の表示（投影）を実現できる。

【0068】

さらに、上述した如く本発明は、投影を行なう装置のみならず、表示画面をユーザが直視する表示装置においても同様に適用可能である。

【0069】

図６は、表示装置として、例えばフィールドシーケンシャル（色順次）方式の液晶パネルディスプレイ５０に適用した場合の構成例を示す。同図で、５１は透過型のモノクロ液晶パネルである。またモノクロ液晶パネル５１の下面側に、シート状のバックライトユニット５４Ｂ，５４Ｒ，５４Ｇを積層配置する。

【0070】

これらバックライトユニット５４Ｂ，５４Ｒ，５４Ｇはそれぞれ、矩形の導光拡散板の４辺に、Ｂ（青色）光、またはＲ(赤色)光、またはＧ（緑色）光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）をライン状にアレイ配置した、より正確にはサイドライト方式のユニットを構成する。

【0071】

モノクロ液晶パネル５１から離れた、より下層側のユニットが出射した面発光による原色光は、それより上層側のユニットを透過して、モノクロ液晶パネル５１をその下面側より照射することで、そのタイミングに合わせてモノクロ液晶パネル５１で表示される、当該原色光成分の画像により原色光に合致した光像が形成される。

【0072】

ここでバックライトユニット５４Ｂ，５４Ｒ，５４Ｇの発する各原色光は、例えば、Ｂ＜Ｒ＜Ｇの順で輝度（明るさ）成分が大きいものとし、より輝度成分の高い原色光ほど下層側から出射することで、途中のユニットを透過する際に減衰する光量を勘案して、モノクロ液晶パネル５１で原色の光像を形成（空間的な画像に変調）する際の色バランスをとっているものとする。

【0073】

モノクロ液晶パネル５１での画像の表示をＬＣＤ駆動部５５が実行する。このＬＣＤ駆動部５５はまた、モノクロ液晶パネル５１で表示する原色の画像のタイミングに合わせたタイミング信号と発光量を指示する制御信号とをバックライト駆動部５６へ出力する。

【0074】

バックライト駆動部５６は、ＬＣＤ駆動部５５からのタイミング信号と制御信号とに応じてバックライトユニット５４Ｂ，５４Ｒ，５４Ｇを時分割で循環的に駆動して面発光させる。

【0075】

例えばカラー画像の１フレームがＲ，Ｇ，Ｂの３フィールドから構成される場合、ＬＣＤ駆動部５５がモノクロ液晶パネル５１を例えば１２０［フレーム／秒］のフレームレートで駆動して各原色の画像を３６０［フィールド／秒］の速度で表示することにより、この液晶パネルディスプレイ５０のユーザがモノクロ液晶パネル５１をその上方から視認することで、違和感のないカラー画像を鑑賞できる。

【0076】

上述したような、表示画面であるモノクロ液晶パネル５１を直視する表示装置の一種である液晶パネルディスプレイ５０においても、モノクロ液晶パネル５１で表示する画像を上記階調オフ期間ｔoffに対応して液晶シャッタのオフ動作で全画面オフとすることで、バックライトユニット５４Ｂ，５４Ｒ，５４Ｇに設けられた発光素子の駆動当初の不安定な輝度変化の影響を排除して正確な階調表示が実現できる。

【0077】

さらに本発明は、上記図６で構造を例示したフィールドシーケンシャル（色順次）方式の液晶パネルディスプレイに限らず、その他の光源を用いた表示装置、例えば液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイ、ＳＥＤリアプロジェクタ方式のモニタ装置等にも同様に適用することが可能である。

【0078】

また上記実施形態では、光源部１５に用いる半導体発光素子としてのＬＥＤ、ＬＤに適用した場合に示したが、この種の半導体発光素子、発光／停止の駆動周波数が比較的高く、且つ個々の発光輝度が大きいため、輝度の不安定さが視覚上でより顕著にユーザに認識され易い状況下で、表示階調をより正確に制御できる。

【0079】

加えて、上記半導体発光素子それ自体の発した光ではなく、本実施形態における緑色光のように蛍光体等を用いた励起光では、例えば蛍光体の塗布ムラなど、さらに輝度の不安定さがより顕著に現出し易い状況下で、表示階調をより正確に制御できる。

【0080】

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【0081】

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、発光素子により複数色の発光が可能な光源と、上記光源を周期的に発光駆動する発光制御手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力された画像信号に応じ、上記光源からの発光を用いて光像を形成する表示手段と、上記光源からの発光初期の所定の期間を除いた期間の光を用いて、上記表示手段で光像を形成させる表示制御手段とを具備したことを特徴とする。

【0082】

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記表示制御手段は、上記発光初期の所定の期間を除いた期間に上記表示手段で形成させる光像の階調制御を行なうことを特徴とする。

【0083】

請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記階調制御を行なうための複数の階調テーブルを記憶したテーブル記憶手段をさらに具備し、上記表示制御手段は、発光初期の所定の期間の長さに応じて上記テーブル記憶手段が記憶する複数の階調テーブルから１つを設定し、選択した階調テーブルに基づいて上記表示手段で形成させる光像の階調制御を行なうことを特徴とする。

【0084】

請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３いずれか記載の発明において、上記発光素子の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段で検出された温度に基づいて、発光初期の所定の期間の長さを決定する決定手段とをさらに具備したことを特徴とする。

【0085】

請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれか記載の発明において、上記表示手段で形成する光像の色毎の階調特性及び輝度特性の少なくとも一方が異なる複数の表示モード中から１つを設定するモード設定手段をさらに具備し、上記表示制御手段は、上記モード設定手段で設定された表示モードに応じて上記表示手段で光像を形成させることを特徴とする。

【0086】

請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５いずれか記載の発明において、上記表示手段で形成した光像を外部に向けて投影する投影機構をさらに具備したことを特徴とする。

【0087】

請求項７記載の発明は、上記請求項６記載の発明において、上記光源は、上記発光素子としてレーザ光源及びＬＥＤ光源を含み、上記表示制御手段は、上記レーザ光源による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さを、上記ＬＥＤ光源による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さより長く決定することを特徴とする。

【0088】

請求項８記載の発明は、上記請求項６または７記載の発明において、上記光源は、上記発光素子により励起発光される励起光源を含み、上記表示制御手段は、上記励起光源による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さを、上記発光素子による発光期間に対する上記発光初期の所定の期間の長さより長く決定することを特徴とする。

【0089】

請求項９記載の発明は、発光素子により複数色の発光が可能な光源、上記光源を周期的に発光駆動する発光制御部、画像信号を入力する入力部、及び上記入力手段で入力された画像信号に応じ、上記光源からの発光を用いて光像を形成する表示部を備えた装置での表示方法であって、上記光源からの発光初期の所定の期間を除いた期間の光を用いて、上記表示部で光像を形成させる表示制御工程を有したことを特徴とする。

【0090】

請求項１０記載の発明は、発光素子により複数色の発光が可能な光源、上記光源を周期的に発光駆動する発光制御部、画像信号を入力する入力部、及び上記入力手段で入力された画像信号に応じ、上記光源からの発光を用いて光像を形成する表示部を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、上記光源からの発光初期の所定の期間を除いた期間の光を用いて、上記表示部で光像を形成させる表示制御手段として機能させることを特徴とする。

【符号の説明】

【0091】

１０…プロジェクタ装置、１１…入力部、１２…画像変換部（スケーラ）、１３…投影処理部、１３ａ…階調記憶部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…（赤色）ＬＥＤ、１９…（青色）ＬＤ、２０，２１…ダイクロイックミラー、２２…カラーホイール、２２Ｂ…拡散層、２２Ｇ…（緑色光励起用）蛍光体層、２３…ホイールモータ（Ｍ）、２４…マーカセンサ、２５…ダイクロイックミラー、２６，２７…ミラー、２８…ＣＰＵ、２９…メインメモリ、３０…プログラムメモリ、３１…操作部、３２…音声処理部、３３…スピーカ部、５０…液晶パネルディスプレイ、５１…モノクロ液晶パネル、５２…照度センサ、５４Ｂ，５４Ｒ，５４Ｇ…バックライトユニット、５５…ＬＣＤ駆動部、５６…バックライト駆動部、ＳＢ…システムバス、ＴＭ１，ＴＭ２…温度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】