JP6314880B2 - 表示装置、表示制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子を光源に用いるプロジェクタ等に好適な表示装置、表示制御方法及びプログラムに関する。

従来、表示画面内において高いコントラストを実現することが可能な投射型表示装置を提供するべく、投射光路中に２つの光変調素子を設け、これら２つの光変調素子それぞれのコントラストの積を総合的なコントラストとする技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

特開２００９−２６５１２０号公報

上記特許技術に記載された技術を含め、投影系の光路中に絞り機構やシャッタ機構、２つの光変調素子機構を用いるなど、複雑な構造を採ることにより、高いコントラストを実現するべく、種々の提案がなされている。

ところで近年、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光源に用いたプロジェクタ装置が製品化されている。

この種の半導体発光素子を光源としたプロジェクタ装置では、投影動作中に画面全面が黒一色となる映像タイミングに合わせて、一時的に光源の素子自体を消灯することにより、表示素子での漏れ光等による所謂「黒浮き」の発生を回避して、より一層高いコントラストを得ることが可能となる。

しかしながら、上述したように画面全面が黒一色となる映像タイミングに合わせて光源の素子を消灯させた場合、次に映像が復帰して画面の少なくとも一部で黒以外の色を投影する正確なタイミングで光源の素子を再点灯させる必要がある。

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、適切に高いコントラストの映像を表示することが可能な表示装置、表示制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、表示装置であって、光源の発する光を用いて、入力される映像信号に対応した映像を表示する表示手段と、与えられる時間周期毎に上記光源での発光光量低下の必要性の有無を上記映像信号から判断する判断手段と、上記判断手段での判断結果に従って、上記光源の点灯と消灯を制御するとともに、上記判断手段が判断する時間周期を可変設定する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記光源が点灯している時に上記判断手段で判断する上記時間周期を所定の時間周期で設定し、上記光源が消灯している時に上記判断手段で判断する上記時間周期を上記所定の時間周期より短く設定することを特徴とする。

本発明によれば、適切に高いコントラストの映像を表示することが可能となる。

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の構成を示すブロック図。 同実施形態に係る映像表示と平行して光量制御部及び検出周期制御部が実行する処理内容を示すフローチャート。

以下、本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（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、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、同実施形態に係るプロジェクタ装置１０の機能回路の構成を示すブロック図である。同図で、外部機器、例えば図示しないパーソナルコンピュータやビデオ再生機能を有するスマートフォンなどの情報機器からの各種映像信号を映像入力部１１より入力する。

映像入力部１１は、必要により入力された映像信号がアナログであればデジタルデータ化した後、予め設定されている画像サイズ、フレームレート、各画素毎の量子化ビット数等のフォーマットに合わせて変換し、変換後の映像データを光変調部１２及び映像特徴検出部１３へ出力する。

光変調部１２は、例えばＷＸＧＡ（１２８０ドット×８００ドット）分の画素個数の極小可動ミラーをマトリックス状に配列したマイクロミラー素子とそのドライバ回路とで構成され、与えられる映像信号に応じた表示動作を行なう。

この光変調部１２に対して、光源１４から時分割で原色または補色の光が照射される。光源１４は、半導体発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）及びＬＤ（半導体レーザ）を備え、原色のＲ（赤色）光、Ｇ（緑色）光、Ｂ（青色）光を単独で発することにより原色光を、同時に２色あるいは３色を発することにより混色としての補色光を上記光変調部１２に対して時分割で照射する。

なお光源１４は、半導体発光素子からの直接光を光変調部１２へ出射する構成のみならず、例えばＬＤの発するＢ光を光源１４内部の蛍光体に照射してその透過光または反射光として得られるＧ光を光変調部１２へ出射させるような構成も考えられる。

そして、光変調部１２での反射光により光像が形成され、形成された光像が投影レンズ部１５により拡大されて、被投影対象となる図示しないスクリーン等に向けて照射される。

一方、上記映像特徴検出部１３は、映像入力部１１からの映像データに対して、映像全面の明るさを映像特徴として検出するもので、その検出結果を光量制御部１６へ出力する。

光量制御部１６では、映像特徴検出部１３からの検出結果に応じて上記光源１４の発光量を制御する。光量制御部１６の光源１４に対する制御信号は検出周期制御部１７へも伝達される。検出周期制御部１７は、光量制御部１６からの制御信号に基づいて映像特徴検出部１３の検出周期を制御する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
図２は、このプロジェクタ装置１０による投影動作時に、上記光変調部１２での映像表示と平行して光量制御部１６及び検出周期制御部１７が実行する処理内容を示すフローチャートである。

その処理当初に、光量制御部１６がデフォルト値として光源１４を発光駆動するための光量変数に通常値を設定する一方で、検出周期制御部１７が映像特徴検出部１３の検出タイミングを制御するためのタイムアウト変数を通常値に設定する（ステップＳ１０１）。

光量制御部１６が光量変数を通常値に設定することで、光源１４はその時点で選択されている投影モードに応じ、例えば「スタンダード／グラフィックス／シアター／黒板／ゲーム」中の黒部分と色の彩度を重視した「シアター」モードが選択されている場合には最大輝度の７５［％］の明るさとなるように発光駆動され、光変調部１２に光源光を照射して、通常の投影動作が実行される。

また検出周期制御部１７がタイムアウト変数を通常値に設定することで、映像特徴検出部１３での電力消費を抑えつつ、映像特徴検出部１３は例えば３００［ミリ秒］周期で映像特徴検出部１３に検出を指示することになる。

ここで検出周期制御部１７は、設定したタイムアウト変数に従って、タイムアウトのタイミングとなるのを待機する（ステップＳ１０２）。

例えば投影映像のフレームレートが６０［フレーム／秒］であれば、検出周期制御部１７は映像１８フレーム分の周期でタイムアウトのタイミングとなったと判断し（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、検出周期制御部１７が映像特徴検出部１３にその時点で映像入力部１１から入力されている映像データに対し、当該映像の特徴として全面の明るさ、ここで具体的には全面が黒一色となっているか否かを検出させ、その検出結果から光量制御部１６が光源１４の発光光量を下げるべきか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

ここで映像データの特徴として全面が黒一色とはなっておらず、何らかの明るさでの映像投影が行なわれていると判断した場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、光量制御部１６は光源１４に対する光量変数を通常値に設定する（ステップＳ１０４）。

また上記ステップＳ１０３で映像データの特徴として全面が黒一色であり、何らの映像も投影していないと判断した場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、光量制御部１６は光源１４に対する必要な光量を算出し、算出した光量を光量変数に換算して設定する（ステップＳ１０５）。映像の全面が黒一色である場合、具体的には、光源１４を一時的に消灯させる光量変数「０」を算出して設定することになる。

上記ステップＳ１０４またはＳ１０５の光量変数の設定処理後、光量制御部１６が設定した光量変数に基づいて光源１４の発光状態を修正する（ステップＳ１０６）。

次いで検出周期制御部１７は、上記光量制御部１６が設定した光量変数の値が通常時の値であるか否か、すなわち上記光源１４の発光光量を一時的に減じていないかどうかについて判断する（ステップＳ１０７）。

ここで光量変数が通常値であると判断した場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）、検出周期制御部１７は上記ステップＳ１０１と同様に映像特徴検出部１３にタイムアウト変数を通常値、例えば３００［ミリ秒］に相当する値に設定した上で（ステップＳ１０８）、再び上記ステップＳ１０２からの処理に戻る。

また上記ステップＳ１０７において、光量変数が通常値ではないと判断した場合（ステップＳ１０７のＮｏ）、検出周期制御部１７は映像特徴検出部１３にタイムアウト変数として、より時間周期が短くなる値、例えば１６［ミリ秒］以下（６０［フレーム／秒］のフレームレートで１フレーム相当時間以下）に相当する値に設定した上で（ステップＳ１０９）、再び上記ステップＳ１０２からの処理に戻る。

このように通常時のタイムアウト変数に比して、時間周期が大幅に短くなるようなタイムアウト変数を映像特徴検出部１３を設定することにより、特に光源１４を一時的に消灯させている状態では、上記ステップＳ１０３からの処理をより短い周期として高い頻度で実行することにより、例えば全面「暗闇」の状態からその一部で「雷光」が生じるような映像を投影する場合に、一時的に消灯させていた光源１４を素早く起動して発光動作を再開させ、投影画像で「雷光」の当初の一部映像部分が欠落することが少なくなるようにできる。

したがって、映像画面全体が黒一色となるような状態では光源１４の発光自体を一時的に停止するために、所謂「黒浮き」のような現象が発生することなくコントラストを高く保ちながら、且つ次に何らかの映像を表示する際の映像の欠落を最小限に抑えることができる。

また、通常の明るさを有する何らかの映像を投影している状態では、タイムアウト変数を大きく設定することにより、映像特徴検出部１３による検出動作の動作周期を大きくして実行の頻度を下げるものとしているので、検出周期制御部１７での電力消費を下げることができる。

なお上記映像特徴検出部１３、光量制御部１６、及び検出周期制御部１７による検出から制御に係る回路は、ハードウェア回路でも実現可能であるし、また実際にこのプロジェクタ装置１０の動作制御を行なうプロセッサによるソフトウェアプログラムによっても実現できる。

ハードウェア回路で実現する場合、上記タイムアウト変数を実質「０」として、入力される映像データ１フレーム毎に、光源１４での光量を下げるべき映像であるか、または設定された通常の明るさの光量で投影すべきかの判断を行なうことが可能となる。

したがって、プロジェクタ装置１０の動作制御を行なうプロセッサの負担を大幅に軽減しながら、例えば全面黒一色の映像で光源１４を消灯している状態から、明るさを有する映像の入力に基づいて即時光源１４を再発光させ、欠落なく映像の投影を再開することができる。

また上記映像特徴検出部１３、光量制御部１６、及び検出周期制御部１７をプロジェクタ装置１０の動作制御を行なうプロセッサによりソフトウェアプログラムで実現するものとした場合、上記ハードウェア回路で実現した場合ほど、光源１４を消灯させた状態から映像信号に合わせて光源１４を再発光させて映像の投影を再開するまでの時間を短くすることが難しい反面、投影モードや入力信号系統、特定の機能設定時などの条件に対応して柔軟性を持って対処することができ、且つバージョンアップにも対応できる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、回路の負担や電力消費を軽減しながら、高いコントラストの映像を表示することが可能となる。

なお上記実施形態では、例えば「スタンダード／グラフィックス／シアター／黒板／ゲーム」のような投影モードに応じてカラー映像の明るさや色調等を選択可能とし、その選択内容に応じて光量変数を設定するものとして説明したが、高いコントラストでの映像投影が必要とされない投影モード、例えば濃緑色の黒板への映像投影を基本とした上記「黒板」モードや本プロジェクタ装置１０をプレゼンテーションに使用する場合などでは、あえて上記図２に示した処理を実行せず、「黒浮き」を抑えるための光源１４の一時的な消灯処理を行なわないように切換えるものとしても良い。

このような投影モードに対して光コントラストを得るための本動作を選択的に設定することにより、光コントラストの映像投影が必要とされていない状況でのプロセッサ等の処理負担をより軽減できる。

また上記実施形態では、単に映像入力部１１に各種映像信号が入力可能である旨を説明したが、例えばＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）信号やＳビデオ信号等の高品質な映像入力に対しては光コントラストの映像を得るべく上記図２に示した処理を実行する一方で、ＲＧＢ信号やＲＣＡビデオ信号等、比較的高い画質が要求されない映像信号の入力に対しては、あえて上記図２に示した処理を実行しないものとしても良い。

このように入力される映像信号の系統に対して光コントラストを得るための本動作を選択的に設定することにより、光コントラストの映像投影が必要とされていない状況でのプロセッサ等の処理負担をより軽減できる。

同様に、プロジェクタ装置の機能として、例えば投影する映像を意図的に変形することで投影画面上での矩形を維持するような台形補正機能や、プレゼンテーション実行時の投影映像に対する他の映像の書込みやポインタ画像の重畳投影時など、比較的高い画質が要求されない機能の選択時にも、あえて上記図２に示した処理を実行せず、プロセッサ等の処理負担をより軽減しても良い。

なお上記実施形態は、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について説明したが、本発明はプロジェクタ方式を限定するものではなく、さらにプロジェクタ装置に限らず、例えば表示素子にカラー液晶パネルを用い、バックライトの光源にＬＥＤを用いた液晶ディスプレイや、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ等にも同様に適用することが可能となる。

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。

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］
光源の発する光を用いて、入力される映像信号に対応した映像を表示する表示手段と、
与えられる時間周期毎に上記光源での発光の必要性の有無を上記映像信号から判断する判断手段と、
上記判断手段での判断結果に従って上記判断手段で判断する時間周期を可変設定する制御手段と
を備えたことを特徴とする表示装置。
［請求項２］
上記表示手段は、表示するカラー映像の明るさ及び色調の少なくとも一方を選択的に切換える表示モード選択手段を有し、
上記制御手段は、上記表示モード選択手段での選択内容によって上記時間周期を一律に設定する
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
［請求項３］
上記表示手段は、入力される複数系統の映像信号を選択的に切換えて表示する入力切換手段を有し、
上記制御手段は、上記入力切換手段での切換内容によって上記時間周期を一律に設定する
ことを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
［請求項４］
上記表示手段は、表示する映像の画質を選択的に切換える画質選択手段を有し、
上記制御手段は、上記画質選択手段での切換内容によって上記時間周期を一律に設定する
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］
上記光源は半導体発光素子である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］
光源の発する光を用いて、入力される映像信号に対応した映像を表示する表示部を備えた装置での表示制御方法であって、
与えられる時間周期毎に上記光源での発光の必要性の有無を上記映像信号から判断する判断工程と、
上記判断工程での判断結果に従って上記判断工程で判断する時間周期を可変設定する制御工程と
を有することを特徴とする表示制御方法。
［請求項７］
光源の発する光を用いて、入力される映像信号に対応した映像を表示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、
与えられる時間周期毎に上記光源での発光の必要性の有無を上記映像信号から判断する判断手段、及び
上記判断手段での判断結果に従って上記判断手段で判断する時間周期を可変設定する制御手段
として機能させることを特徴とするプログラム。

１０…プロジェクタ装置、
１１…映像入力部、
１２…光変調部、
１３…映像特徴検出部、
１４…光源、
１５…投影レンズ部、
１６…光量制御部、
１７…検出周期制御部。

Claims (8)

1. 光源の発する光を用いて、入力される映像信号に対応した映像を表示する表示手段と、
   与えられる時間周期毎に上記光源での発光の必要性の有無を上記映像信号から判断する判断手段と、
   上記判断手段での判断結果に従って、上記光源の点灯と消灯を制御するとともに、上記判断手段で判断する時間周期を可変設定する制御手段と
   を備え、
   上記制御手段は、上記光源が点灯している時に上記判断手段で判断する上記時間周期を所定の時間周期で設定し、上記光源が消灯している時に上記判断手段で判断する上記時間周期を上記所定の時間周期より短く設定する
   ことを特徴とする表示装置。
2. 上記判断手段で発光の必要性無しと判断された場合、上記制御手段は上記光源の一時的な消灯処理を行うことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 上記表示手段は、表示するカラー映像の明るさ及び色調の少なくとも一方を選択的に切換える表示モード選択手段を有し、
   上記制御手段は、上記表示モード選択手段での選択内容によって上記光源の一時的な消灯処理を行なわないことを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
4. 上記表示手段は、入力される複数系統の映像信号を選択的に切換えて表示する入力切換手段を有し、
   上記制御手段は、上記入力切換手段での切換内容によって上記光源の一時的な消灯処理を行なわない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。
5. 上記表示手段は、表示する映像の画質を選択的に切換える画質選択手段を有し、
   上記制御手段は、上記画質選択手段での切換内容によって上記光源の一時的な消灯処理を行なわない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。
6. 上記光源は半導体発光素子であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の表示装置。
7. 光源の発する光を用いて、入力される映像信号に対応した映像を表示する表示部を備えた表示装置での表示制御方法であって、
   与えられる時間周期毎に上記光源での発光の必要性の有無を上記映像信号から判断する判断工程と、
   上記判断工程での判断結果に従って、上記光源の点灯と消灯を制御するとともに、上記判断工程で判断する時間周期を可変設定する制御工程と
   を有し、
   上記制御工程は、上記光源が点灯している時に上記判断工程で判断する上記時間周期を所定の時間周期で設定し、上記光源が消灯している時に上記判断工程で判断する上記時間周期を上記所定の時間周期より短く設定する
   ことを特徴とする表示制御方法。
8. 光源の発する光を用いて、入力される映像信号に対応した映像を表示する表示部を備えた表示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、
   与えられる時間周期毎に上記光源での発光の必要性の有無を上記映像信号から判断する判断手段、及び
   上記判断手段での判断結果に従って、上記光源の点灯と消灯を制御するとともに、上記判断手段で判断する時間周期を可変設定する制御手段
   として機能させ、
   上記制御手段は、上記光源が点灯している時に上記判断手段で判断する上記時間周期を所定の時間周期で設定し、上記光源が消灯している時に上記判断手段で判断する上記時間周期を上記所定の時間周期より短く設定する
   ことを特徴とするプログラム。