JP2018180423A - Ｌｅｄ表示システムおよびｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ表示装置の消費電力を抑制する。
【解決手段】ＬＥＤ表示システム３００は、制御装置２００およびＬＥＤ表示装置１００を備える。制御装置２００は、映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値を算出する平均輝度算出部２４と、平均輝度算出部２４で算出される平均輝度値に基づいて、ＬＥＤ表示装置１００の消費電力が所定値以下となるように映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出する補正係数算出部２５と、映像信号と補正係数算出部２５で算出される輝度補正係数とをＬＥＤ表示装置１００に配信する映像信号配信部１４とを備える。ＬＥＤ表示装置１００は、表示画素となる複数のＬＥＤ１と、映像信号配信部１４から配信される輝度補正係数に基づいて、映像信号の輝度を調整する輝度調整部９と、輝度調整部９で輝度が調整された映像信号に基づいて、複数のＬＥＤ１を駆動するＬＥＤ駆動部４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置と、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）がマトリクス状に配置され、制御装置から配信される映像信号に基づいて個々のＬＥＤの点滅を制御することにより映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムに関し、特にＬＥＤの輝度制御技術に関するものである。

複数のＬＥＤを表示画素として用いるＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤの技術発展と低コスト化により、屋内外での広告表示などに多く使用されている。これらのＬＥＤ表示装置はこれまで、自然画像、およびアニメーションなどの動画像を表示することが主であったが、画素ピッチの狭ピッチ化に伴い視認距離が短くなることで、屋内用途においては会議および監視などの用途にも使用されている。特に監視用途においては、ＬＥＤ表示装置は、例えばパソコンなどから入力される静止画に近い画像を表示することが多くなっている。

ＬＥＤ表示装置の表示画素としては、一般的にはＲ，Ｇ，Ｂの３原色のＬＥＤが使用され、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤの発光時間をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することによって色調を表現している。しかしながら、ＬＥＤは点灯状態時に最大電力を消費し、非点灯状態ではほぼ電力を消費しないため、例えばフルビット全白信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤがＤｕｔｙ比１００％で発光）に対し２０％グレー信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤがＤｕｔｙ比２０％で発光）では、ＬＥＤの消費電力は２０％程度となる。このようにＬＥＤ表示装置では映像信号の内容により消費電力が大きく変動する。

そこで、特許文献１には、電源容量の増大を抑えて省電力を実現する表示装置が開示されている。特許文献１に記載の表示装置では、入力される映像信号に基づいて表示パネルに流れる電流値を予測する。そして、フレーム単位での電流値の総和等が予め決められたしきい値以上となった場合、表示装置は画像のコントラストやブライトネスを補正する映像信号処理を行い、表示パネルに流れる電流値が所定の最大値を超えないように制御する。

特許第４８０８９１３号公報

ＬＥＤ表示装置は一般的に複数の装置で構成される。例えば３２０×１８０画素のＬＥＤ表示装置（以下、「単位ＬＥＤユニット」とも呼ぶ）を水平方向６ユニット×垂直方向６ユニットの計３６ユニット組み合わせることによって、ＦｕｌｌＨＤ（１９２０×１０８０画素）の映像を表示する。各単位ＬＥＤユニットはフルビット全白信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤがＤｕｔｙ比１００％で発光）を表示する際に最大の電力を消費し、その消費電力量が定格値となる。そのため、上記のようなＦｕｌｌＨＤの解像度を持つシステムにおいては単位ＬＥＤユニットの消費電力量×３６ユニット分の電力容量を用意する必要があった。

しかしながら、監視用途などで表示する画像はグレーバックまたは淡色などの比較的少ない消費電力で表示できるような画像が多く、定格値より算出された最大電力容量を用意することは過剰となることが多い。また、最大定格値にて算出された消費電力量が過剰であるにも関わらず、既存の設備容量が不足する場合には、追加の電源工事が必要になるなどの問題があった。

ここで、特許文献１に記載の技術は、ＬＥＤ表示装置単体に関する技術であって、制御装置と、制御装置からの映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムに関するものではない。また、複数の単位ＬＥＤユニットによって大画面を構成するなど、複数の単位ＬＥＤユニットが映像を表示する場合には、特許文献１に記載の技術では、各単位ＬＥＤユニットで省電力制御が行われるため、一部分の単位ＬＥＤユニットのみが省電力制御により輝度低下するなど、複数の単位ＬＥＤユニットの輝度をまとめて制御できないという問題があった。

そこで本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、制御装置と、制御装置から配信される映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムにおいて、ＬＥＤ表示装置の消費電力を抑制することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤ表示システムは、制御装置と、制御装置から配信される映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムである。制御装置は、平均輝度算出部、補正係数算出部、および映像信号配信部を備える。平均輝度算出部は、映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値を算出する。補正係数算出部は、平均輝度算出部で算出される平均輝度値に基づいて、ＬＥＤ表示装置の消費電力が所定値以下となるように映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出する。映像信号配信部は、映像信号と補正係数算出部で算出される輝度補正係数とをＬＥＤ表示装置に配信する。ＬＥＤ表示装置は、複数のＬＥＤ、輝度調整部、およびＬＥＤ駆動部を備える。複数のＬＥＤは表示画素となる。輝度調整部は、映像信号配信部から配信される輝度補正係数に基づいて、映像信号の輝度を調整する。ＬＥＤ駆動部は、輝度調整部で輝度が調整された映像信号に基づいて、複数のＬＥＤを駆動する。

本発明によれば、ＬＥＤ表示装置は、制御装置において算出される、ＬＥＤ表示装置の消費電力が所定値以下となるように映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数に基づいて、映像信号の輝度を調整することから、ＬＥＤ表示装置の消費電力を所定値以下に抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る平均輝度値のしきい値レベルを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る輝度補正係数の設定値を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示システムにおける信号処理のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係る平均輝度値のしきい値レベルを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る輝度補正係数の設定値を示す図である。

＜実施の形態１＞
＜ＬＥＤ表示システムの構成＞
まず、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００の全体構成を示すブロック図である。図１に示されるように、ＬＥＤ表示システム３００は、ＬＥＤ表示装置１０１および制御装置２００を備える。ＬＥＤ表示装置１０１は、制御装置２００から配信される映像信号に基づいて映像を表示する。

ＬＥＤ表示装置１０１は、複数のＬＥＤ表示装置１００を備えており、複数のＬＥＤ表示装置１００がそれぞれ有する複数のＬＥＤ表示部５（図２を参照）によって一つの画面が構成されている。図１の例では、ＬＥＤ表示装置１０１は、水平方向６ユニット×垂直方向６ユニットの計３６ユニットのＬＥＤ表示装置１００によって一つの画面が構成されている。以下では、ＬＥＤ表示装置１００を「単位ＬＥＤユニット１００」とも呼ぶ。また、ＬＥＤ表示装置１０１を「ＬＥＤユニット１０１」とも呼ぶ。

本実施の形態では、単位ＬＥＤユニット１００の画素構成を水平３２０画素×垂直１８０画素とし、ＬＥＤユニット１０１は３６ユニットの単位ＬＥＤユニット１００によってＦｕｌｌＨＤ（１９２０×１０８０画素）を表示する。

制御装置２００は、ＬＥＤユニット１０１への映像信号の配信、およびＬＥＤユニット１０１の制御を行う。本実施の形態では、制御装置２００が複数の単位ＬＥＤユニット１００を制御するため、複数の単位ＬＥＤユニット１００を３グループに分けて、制御装置２００からの映像信号および制御信号を各グループ内の単位ＬＥＤユニット１００にディジーチェーン接続する。以下では、制御装置２００を「ＬＥＤコントロールユニット」とも呼ぶ。ＬＥＤコントロールユニット２００が各単位ＬＥＤユニット１００を制御する方法については、後で詳細に説明する。

＜単位ＬＥＤユニットの構成＞
図２は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示装置（単位ＬＥＤユニット）１００の構成の一例を示すブロック図である。図２に示されるように、単位ＬＥＤユニット１００は、映像入力端子２、映像信号処理回路３、フレームメモリ５０、輝度調整部９、ＬＥＤ駆動部４、ＬＥＤ表示部５、マイコン７、メモリ８、および制御端子６を備える。

映像入力端子２には、ＬＥＤコントロールユニット２００からの映像信号が入力される。映像信号処理回路３は、フレームメモリ５０を用いて、映像入力端子２から入力される映像信号から表示に必要な領域の選択処理などの信号処理を行う。輝度調整部９は、後述する、ＬＥＤコントロールユニット２００から配信される輝度補正係数に基づいて、映像信号処理回路３にて信号処理が行われた映像信号の輝度を調整する。

ＬＥＤ駆動部４は、輝度調整部９で輝度が調整された映像信号に基づいて、ＬＥＤ表示部５をＰＷＭ駆動する。ＬＥＤ表示部５は、表示画素となるＬＥＤ１が水平３２０画素×垂直１８０画素のマトリクス状に配置されて構成されている。ＬＥＤ１は１画素あたりそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）３個のＬＥＤを含む。ＬＥＤ表示部５は、映像信号に基づいてＬＥＤ駆動部４によって駆動され、映像を表示する。

制御端子６は、ＬＥＤコントロールユニット２００と単位ＬＥＤユニット１００との間での通信制御信号の入出力端子となる。メモリ８には、後述する、ＬＥＤコントロールユニット２００から配信される輝度補正係数などが記憶される。マイコン７は、映像信号処理回路３、ＬＥＤ駆動部４の制御、およびメモリ８への読み出し、書き込み制御を行う。

＜ＬＥＤコントロールユニットの構成＞
図３は、本発明の実施の形態１に係る制御装置（ＬＥＤコントロールユニット）２００の構成の一例を示すブロック図である。図３に示されるように、ＬＥＤコントロールユニット２００は、映像入力端子１０、映像信号処理回路１１、映像信号配信部１４、メモリ１５、制御回路１３、映像出力端子１７，１８，１９、制御端子２１，２２，２３、および外部端子２０を備える。

映像入力端子１０には、ＰＣなどの外部装置からの映像信号が入力される。映像信号処理回路１１は、映像入力端子１０から入力される映像信号のガンマ補正などの映像信号処理を行う。映像信号配信部１４は、映像信号処理回路１１で信号処理が行われた映像信号を分割し、映像出力端子１７〜１９を介してＬＥＤユニット１０１に配信する。

メモリ１５は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。メモリ１５には、例えば、ＬＥＤコントロールユニット２００の各構成要素を制御するためのプログラムが格納されている。メモリ１５は、後述する補正係数算出部２５が輝度補正係数を算出する際に用いる参照テーブル１６を有する。

制御回路１３は、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８を備える。

平均輝度算出部２４は、映像信号処理回路１１にて信号処理が行われた映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値を計算する。補正係数算出部２５は、平均輝度算出部２４で算出される平均輝度値に基づいて、参照テーブル１６を参照し、ＬＥＤユニット１０１の消費電力が所定値以下となるように映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出する。平均輝度算出部２４および補正係数算出部２５の動作については後で詳細に説明する。

外部通信部２６は、外部端子２０を介して、ＰＣなどの外部装置から入力されるＬＥＤコントロールユニット２００および単位ＬＥＤユニット１００を制御するための制御信号を受信する。通信部２７は、制御端子２１〜２３を介して、単位ＬＥＤユニット１００との間での制御信号の送受信を行う。設定部２８は、外部装置などから入力されて外部通信部２６が受信した設定値を、参照テーブル１６に設定する。

なお、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各機能は、制御回路１３により実現される。制御回路１３は、専用のハードウェアであっても、メモリ１５に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。

制御回路１３が専用のハードウェアである場合、制御回路１３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各部の機能をまとめて制御回路１３で実現してもよいし、各部の機能それぞれを異なる処理回路で実現しても良い。

制御回路１３がＣＰＵの場合、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各機能はソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１５に格納される。制御回路１３は、メモリ１５に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。また、このプログラムは、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

なお、平均輝度算出部２４、補正係数算出部２５、外部通信部２６、通信部２７、および設定部２８の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

＜ＬＥＤの輝度補正方法＞
次に、本実施の形態に係るＬＥＤ表示システム３００におけるＬＥＤ１の輝度補正方法について詳細に説明する。

図１に示されるように、ＬＥＤコントロールユニット２００と３６ユニットの単位ＬＥＤユニット１００によって構成されるＬＥＤユニット１０１とを備えるＬＥＤ表示システム３００を構成する場合、ＬＥＤコントロールユニット２００が個別に単位ＬＥＤユニット１００を制御するために各単位ＬＥＤユニット１００にＩＤ番号を設定しておく。図１の例では３６ユニットの単位ＬＥＤユニット１００にＩＤ＝１〜３６がそれぞれ設定される。

また、図１の例では、ＬＥＤユニット１０１をＩＤ＝１〜１２の単位ＬＥＤユニット１００からなるグループ、ＩＤ＝１３〜２４の単位ＬＥＤユニット１００からなるグループ、ＩＤ＝２５〜３６の単位ＬＥＤユニット１００からなるグループの３つのグループに分割し、ＩＤ＝６、ＩＤ＝１８、ＩＤ＝３０の３台の単位ＬＥＤユニット１００がＬＥＤコントロールユニット２００と接続される。

具体的には、ＬＥＤコントロールユニット２００の映像出力端子１７〜１９は、それぞれ、ＩＤ＝６，１８，３０の単位ＬＥＤユニット１００の映像入力端子２へ接続される。同様に、ＬＥＤコントロールユニット２００の制御端子２１〜２３は、それぞれ、ＩＤ＝６，１８，３０の単位ＬＥＤユニット１００の制御端子６へ接続される。

図３に示されるように、ＬＥＤコントロールユニット２００において、映像入力端子１０から入力された映像信号は映像信号処理回路１１にてガンマ補正などの処理に加え出力先となるＬＥＤユニット１０１の解像度へ変換される。本実施の形態ではこの解像度は１９２０×１０８０画素（ＦｕｌｌＨＤ）となる。

映像信号処理回路１１で信号処理された映像信号は、映像信号配信部１４にて、６４０×１０８０画素の３つのエリアに分割されたのちに、それぞれ、ＩＤ＝１〜１２、１３〜２４、２５〜３６の単位ＬＥＤユニット１００からなる３つのグループに配信される。

映像信号処理回路１１で信号処理された映像信号は、映像信号配信部１４によってＬＥＤユニット１０１へ配信されると同時に、平均輝度算出部２４において１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値が算出される。

＜平均輝度値の算出方法＞
以下、平均輝度値の算出方法について詳細に述べる。本実施の形態では、前述のように映像信号処理回路１１で信号処理された映像信号の解像度は１９２０×１０８０画素である。この各画素に対してＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値が出力される。ＬＥＤユニット１０１の表示画面の左上座標を（ｈ，ｖ）＝（１，１）、右下座標を（ｈ，ｖ）＝（１９２０，１０８０）として各画素に対するＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値をＹｒ（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｈ，ｖ）と表すこととする。

平均輝度算出部２４は、次式（１）によって、フレームを構成する画素（１９２０×１０８０画素）におけるＲ画素の輝度値の合計値Ｙｒａｌｌ，Ｇ画素の輝度値の合計値Ｙｇａｌｌ、Ｂ画素の輝度値の合計値Ｙｂａｌｌを算出する。

また、式（１）より、全画素の輝度値の合計値Ｙａｌｌを、次式（２）で算出する。

そして、式（２）より、フレームを構成する画素の平均輝度値Ｙａｖｅを、次式（３）で算出する。

上記式（１）〜（３）によって、１フレーム分のフレームを構成する画素の平均輝度値Ｙａｖｅが求まる。このとき、１フレーム分の最終画素の輝度値Ｙｒ（１９２０，１０８０），Ｙｇ（１９２０，１０８０），Ｙｂ（１９２０，１０８０）は、すでにＬＥＤユニット１０１へ配信されている。

なお、式（１）〜（３）では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値を１フレーム分加算した結果を３色分加算した後、全画素数で除算することによって平均輝度値Ｙａｖｅを求めているが、平均輝度値Ｙａｖｅの算出方法はこの限りではない。例えば水平１ラインごとにＲ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値を加算し１９２０で除算した水平１ライン分の平均輝度値を算出し、それらを１フレーム分加算した値を垂直ライン数１０８０で除算するなどの手法により平均輝度算出部２４の計算効率を向上することが可能である。

ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の輝度値Ｙｒ（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｈ，ｖ）が８ビット（＝２５６階調：０〜２５５の値）であるとすると、１フレーム分の平均輝度値Ｙａｖｅは０〜７６５の値となる。本実施の形態では、Ｙｒ（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｈ，ｖ）が８ビットであり、平均輝度値Ｙａｖｅが０〜７６５の値となる場合を例に説明する。

参照テーブル１６には電力制御調整値Ｐが記憶されている。電力制御調整値Ｐは、例えば、使用者が外部端子２０より設定値を入力することによって、予め設定することが可能である。

電力制御調整値Ｐには、最大輝度値（Ｒ＝２５５，Ｇ＝２５５，Ｂ＝２５５）にて全画素を点灯させた場合、すなわち製品定格値である全白フルビット信号の最大消費電力に対し、概ね何％以下で使用可能とするかを設定する。例えば、Ｐ１＝１００％、Ｐ２＝８７．５％、Ｐ３＝７５％、Ｐ４＝６２．５％、Ｐ５＝５０％のように５段階で設定する。

補正係数算出部２５では、参照テーブル１６に設定されている電力制御調整値Ｐと、1フレーム毎に算出された平均輝度値Ｙａｖｅとにより、ＬＥＤユニット１０１へ配信する輝度補正係数Ｃｙを算出する。

より具体的には、補正係数算出部２５は、例えば電力制御調整値ＰとしてＰ３が選択されている場合には、平均輝度値Ｙａｖｅの取りうる最大値７６５の７５％である５７３．７をしきい値とし、１フレーム毎の平均輝度値Ｙａｖｅが５７３．７を超えた場合に当該１フレームの平均輝度Ｙａｖｅをしきい値以下に引き下げる輝度補正係数Ｃｙを選定する。

＜輝度補正係数の算出方法＞
以下、輝度補正係数Ｃｙの算出方法についてより詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態１における、平均輝度値Ｙａｖｅに対して設定されるＴｈ１〜Ｔｈ５の５段階のしきい値レベルＴｈ＿Ｌの一例を示す図である。また図５は、電力制御調整値Ｐ＝Ｐ１〜Ｐ５毎に、５段階に設定されたしきい値レベルＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ１〜Ｔｈ５のそれぞれに対して設定される輝度補正係数Ｃｙの一例を示す図である。

図４，５に示される設定値は参照テーブル１６に記憶されており、補正係数算出部２５は、平均輝度算出部２４で算出される１フレーム毎の平均輝度値Ｙａｖｅと、予め設定されている電力制御調整値Ｐとに基づいて、参照テーブル１６を参照することによって、１フレーム毎に輝度補正係数Ｃｙの値を求めることができる。

例えば、電力制御調整値ＰとしてＰ３＝７５％が選択されている場合には、平均輝度値Ｙａｖｅが５７３．７より小さい、つまり、図４に示されるように平均輝度値Ｙａｖｅがしきい値レベルＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ３〜Ｔｈ５にある場合には、ＬＥＤユニット１０１の消費電力は最大消費電力の７５％を超えない。つまり、映像信号の輝度を補正する必要がないため、図５に示されるように、電力制御調整値Ｐ＝Ｐ３におけるしきい値レベルＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ３〜Ｔｈ５の輝度補正係数Ｃｙは、１００％となっている。

一方、平均輝度値Ｙａｖｅが５７３．７以上の場合には、ＬＥＤユニット１０１の消費電力が最大消費電力の７５％以上となるため、ＬＥＤの輝度を補正する必要がある。具体的には、平均輝度値Ｙａｖｅが５７３．７≦Ｙａｖｅ＜６６９．３の場合、つまり図４に示されるようにしきい値レベルＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ２の場合に、ＬＥＤユニット１０１の消費電力が最大消費電力の７５％以下となるように、図５に示されるように、電力制御調整値Ｐ＝Ｐ３におけるしきい値レベルＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ２の輝度補正係数Ｃｙは、８５．７％（＝１００×５７３．７／６６９．３）となっている。

同様に、平均輝度値Ｙａｖｅが６６９．３≦Ｙａｖｅ≦７６５の場合、つまりＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ１の場合にも、ＬＥＤユニット１０１の消費電力が最大消費電力の７５％より小さくなるように、電力制御調整値Ｐ＝Ｐ３におけるしきい値レベルＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ１の輝度補正係数Ｃｙは７５％（＝１００×５７３．７／７６５）となっている。

なお、上記の説明では、計算を単純化するために、ＬＥＤユニット１０１の消費電力としてＬＥＤ１の消費電力のみを考慮し、映像信号における平均輝度値Ｙａｖｅが最大輝度値に対して所定の割合以下となった場合に、ＬＥＤユニット１０１の消費電力が最大消費電力の所定の割合以下となると説明したが、より詳細には、輝度補正係数Ｃｙは、ＬＥＤユニット１０１のＬＥＤ１以外の構成要素の消費電力を考慮して設定される。

＜信号処理のタイミング＞
以下では、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００における信号処理のタイミングについて詳細に説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００における信号処理のタイミングチャートである。

上述のように、１フレーム分の平均輝度値Ｙａｖｅを算出するためには、１フレーム分の映像信号が必要となるが、映像信号処理回路１１から出力される映像信号は平均輝度算出部２４と映像信号配信部１４とに時系列で同時に入力される。このため、１フレーム分の輝度補正係数Ｃｙが確定した時点で、映像信号は映像信号配信部１４を介してＬＥＤユニット１０１側に配信されている。

このように、輝度補正係数Ｃｙは、映像信号における前述にて平均輝度値Ｙａｖｅを求めたフレームの次フレームの先頭、すなわちＹｒ（１，１）、Ｙｇ（１，１）、Ｙｂ（１，１）の前に付加され、映像信号配信部１４を介してＬＥＤユニット１０１へ配信される。すなわち、輝度補正係数Ｃｙは、映像信号に対して１フレーム遅延する形でＬＥＤユニット１０１側に配信される。

ＩＤ＝１〜１２の単位ＬＥＤユニット１００の映像信号処理回路３ではｎ（ｎは１以上の整数）フレーム目の映像信号としてＹｒ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｎ）（ｈ，ｖ）を（ｈ，ｖ）＝（１，１）〜（６４０，１０８０）まで順次受信する。また、映像信号処理回路３においてメモリ８に記憶された自身のＩＤ番号により、配信された映像信号から表示する部分を選択する。

具体的には、例えばＩＤ＝１の単位ＬＥＤユニット１００では映像信号処理回路３により（ｈ，ｖ）＝（１，１）〜（３２０，１８０）の信号領域が選択される。同様に、ＩＤ＝２の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，１８１）〜（３２０，３６０）の信号領域が、ＩＤ＝３の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，３６１）〜（３２０，５４０）の信号領域が、ＩＤ＝４の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，５４１）〜（３２０，７２０）の信号領域が、ＩＤ＝５の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，７２１）〜（３２０，９００）の信号領域が、ＩＤ＝６の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（１，９０１）〜（３２０，１０８０）の信号領域がそれぞれ選択される。

また、ＩＤ＝７の単位ＬＥＤユニット１００では映像信号処理回路３により（ｈ，ｖ）＝（３２１，１）〜（６４０，１８０）の信号領域が選択される。同様に、ＩＤ＝８の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（３２１，１８１）〜（６４０，３６０）の信号領域が、ＩＤ＝９の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（３２１，３６１）〜（６４０，５４０）の信号領域が、ＩＤ＝１０の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（３２１，５４１）〜（６４０，７２０）の信号領域が、ＩＤ＝１１の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（３２１１，７２１）〜（６４０，９００）の信号領域が、ＩＤ＝１２の単位ＬＥＤユニット１００では（ｈ，ｖ）＝（３２１，９０１）〜（６４０，１０８０）の信号領域がそれぞれ選択される。

ＩＤ＝１３〜２４、ＩＤ＝２５〜３６の単位ＬＥＤユニット１００においても同様の処理が行われる。

また、ＬＥＤ駆動部４では、時分割で映像信号をＰＷＭ駆動してＬＥＤ表示部５を制御する必要がある。このため、映像信号処理回路３は時系列で入力される映像信号を、フレームメモリ５０を介してＬＥＤ駆動部４で必要となるタイミングに並び替えを行う。すなわち、映像信号処理回路３では映像信号の並び換えの際に１フレーム分の遅延が発生する。

ＬＥＤコントロールユニット２００の映像信号配信部１４から単位ＬＥＤユニット１００の映像信号処理回路３に配信されるデータはｎ+１フレーム目の映像情報が配信されるが、その先頭にはｎフレーム目の映像信号に関する輝度補正係数Ｃｙ（ｎ）が付加されている。

単位ＬＥＤユニット１００では、マイコン７にて前述のｎフレーム目に関する輝度補正係数Ｃｙ（ｎ）を読み取り、映像信号処理回路３にて１フレーム分遅延して出力される映像信号における、輝度補正係数Ｃｙ（ｎ）が算出されたｎフレーム目の輝度値Ｙｒ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｇ（ｎ）（ｈ，ｖ），Ｙｂ（ｎ）（ｈ，ｖ）に対し、輝度調整部９は、次式（４）により輝度補正を行う。

ここで、Ｙｒｏ（ｎ）、Ｙｇｏ（ｎ）、Ｙｂｏ（ｎ）は、輝度調整部９にて輝度が調整された映像信号の輝度値を示している。輝度値Ｙｒｏ（ｎ）、Ｙｇｏ（ｎ）、Ｙｂｏ（ｎ）はＬＥＤ駆動部４へ出力され、ＬＥＤ駆動部４は、輝度値Ｙｒｏ（ｎ）、Ｙｇｏ（ｎ）、Ｙｂｏ（ｎ）に基づいて、ＬＥＤ表示部５を駆動する。

なお、上記の例では、ＬＥＤコントロールユニット２００内で輝度補正係数Ｃｙが映像信号に対して１フレーム分遅延し、単位ＬＥＤユニット１００内でフレームメモリ５０により映像信号が１フレーム分遅延することによって、輝度補正係数Ｃｙと映像信号とのタイミングを合わせる場合を例に説明したが、遅延量は必ずしも１フレーム分である必要はなく、単位ＬＥＤユニット１００に入力される映像信号と輝度補正係数Ｃｙとが時間的に合致するように制御されていれば、遅延量は２フレーム以上であってもよい。

上述のように、１フレーム分の平均輝度値Ｙａｖｅを算出するためには、１フレーム分の映像信号が必要となるため、１フレーム分の遅延が発生する。そのため、輝度補正係数Ｃｙと映像信号とを同一のタイミングで配信するためにはＬＥＤコントロールユニット２００内で映像信号を１フレーム分遅延する必要がある。しかしながら本実施の形態では、ＬＥＤコントロールユニット２００内で映像信号が遅延していても、単位ＬＥＤユニット１００内の映像信号処理回路３での信号処理の際の遅延を利用することによって、輝度補正係数Ｃｙと映像信号とのタイミングを合わせている。これにより、ＬＥＤコントロールユニット２００内にフレームメモリを追加することなく、フレーム単位での電力制御を行うことができる。

すなわち、ＬＥＤコントロールユニット２００にて１フレーム毎に平均輝度値Ｙａｖｅを算出し、平均輝度値Ｙａｖｅと所望の電力制御調整値Ｐより選択した輝度補正係数Ｃｙを次フレームの映像信号の先頭に付加して配信し、単位ＬＥＤユニット１００では配信された映像信号の切り出し処理等を行うために１フレーム遅延する間に次フレームの映像信号の先頭に付加された輝度補正係数Ｃｙを使用して、当該輝度補正係数Ｃｙが算出されたフレームの映像信号の輝度調整を行うことにより、フレーム毎に所望の電力制御調整値Ｐ以下での消費電力とすることが可能となる。

したがって、瞬間的に消費電力が高くなるような映像信号が入力される場合であっても、フレーム単位で消費電力を下げることが可能であり、常に一定以下の消費電力となるようにＬＥＤ表示システム３００を制御することが可能となるため、消費電力が大きくない映像信号に対しても不必要に輝度を下げる必要がなく、ＬＥＤ表示システム３００全体の輝度低下を最小限に抑えることが可能となる。

ここで、単位ＬＥＤユニット内で平均輝度値Ｙａｖｅを算出し上記省電力制御を行う場合には、複数の単位ＬＥＤユニットによって一画面を構成する場合など、複数の単位ＬＥＤユニットが映像を表示する場合には、単位ＬＥＤユニット毎に省電力制御が行われるため、一部分の単位ＬＥＤユニットのみが省電力制御により輝度を低下し、画面全体の輝度が均一にならない場合がある。しかしながら、本実施の形態に係るＬＥＤ表示システム３００によれば、ＬＥＤユニット１０１の表示画面全体で省電力制御を行うことができるため、画面の一部分のみの輝度が低下することがなく、表示画面全体の輝度均一性が保たれる。

＜実施の形態２＞
図７は、本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ表示システムにおける平均輝度値Ｙａｖｅのしきい値レベルＴｈ＿Ｌの一例を示す図である。図８は、本発明の実施形態２に係るＬＥＤ表示システムにおける、電力制御調整値Ｐ＝Ｐ１〜Ｐ５毎に、１０段階のしきい値レベルＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ１〜Ｔｈ１０のそれぞれに対して設定される輝度補正係数Ｃｙの一例を示す図である。図７に示されるように、本実施の形態では、平均輝度値Ｙａｖｅに対してＴｈ＿Ｌ＝Ｔｈ１〜Ｔｈ１０の１０段階のしきい値レベルが設定されている。一方、図８に示されるように、本実施の形態では、ＬＥＤユニット１０１へ送信する輝度補正係数Ｃｙは最大で５段階に設定されている。

具体的に本実施の形態に係るＬＥＤ表示システムにおけるＬＥＤの輝度補正方法について説明する。なお、以下では、実施の形態１に係るＬＥＤ表示システム３００と異なる部分についてのみ説明する。

ｎフレーム目の平均輝度値Ｙａｖｅ（ｎ）により、図７に示されるＴｈ＿Ｌ（ｎ）を判別する。Ｙａｖｅ（ｎ）＝６００であればＴｈ＿Ｌ（ｎ）＝Ｔｈ４となる。次にｎ＋１フレーム目の平均輝度値Ｙａｖｅ（ｎ＋１）に応じて同様にしきい値レベルＴｈ＿Ｌ（ｎ＋１）を判定し、Ｔｈ＿Ｌ（ｎ）とＴｈ＿Ｌ（ｎ＋１）の段階差に応じて判定しきい値レベルＴｈ＿Ｌ’（ｎ＋１）を決定する。

より具体的には、Ｔｈ＿Ｌ（ｎ）とＴｈ＿Ｌ（ｎ＋１）とのしきい値レベルの段階差が±１以内であればＴｈ＿Ｌ’（ｎ＋１）＝Ｔｈ＿Ｌ（ｎ）とし、それ以外の場合にはＴｈ＿Ｌ’（ｎ＋１）＝Ｔｈ＿Ｌ（ｎ＋１）とする。例えばＹａｖｅ（ｎ＋１）＝６５０であればＴｈ＿Ｌ（ｎ＋１）＝Ｔｈ３となりＴｈ＿Ｌ’（ｎ＋１）＝Ｔｈ４のままとなり、Ｙａｖｅ（ｎ＋１）＝５００であればＴｈ＿Ｌ（ｎ＋１）＝Ｔｈ６となりＴｈ＿Ｌ’（ｎ＋１）＝Ｔｈ６となる。

次に、判定しきい値レベルＴｈ＿Ｌ’と電力制御調整値ＰとによりＬＥＤユニット１０１へ送信する輝度補正係数Ｃｙを算出する。図８は判定しきい値レベルＴｈ＿Ｌ’から輝度補正係数Ｃｙを求める例を示す。例えば電力制御調整値Ｐ＝Ｐ３が選択されている場合に、Ｔｈ＿Ｌ’（ｎ＋１）＝Ｔｈ３であれば、図８に示されるようにＣｙ（ｎ＋１）＝８５．７％となる。

すなわち、ＬＥＤコントロールユニット２００にて１フレーム毎に平均輝度値Ｙａｖｅを算出し、この平均輝度値Ｙａｖｅより２ｎ（ｎは１以上の整数）段階のしきい値レベルＴｈ＿Ｌに分類し、同様に求められている直前のフレームのしきい値レベルとの比較を行い、しきい値レベルＴｈ＿Ｌが２段階以上変化した際にＬＥＤユニット１０１へ配信する輝度補正係数Ｃｙに反映するとともに、ＬＥＤユニット１０１へ配信する輝度補正係数Ｃｙは最大でｎ段階とすることにより、静止画などの輝度変化がほとんどない場合であって、映像信号の平均輝度値Ｙａｖｅがしきい値近辺にある場合に、輝度補正係数Ｃｙが頻繁に変化することにより、ＬＥＤ表示部５の表示がチラチラとフリッカしてしまうことを抑制することができる。

また、上記の例では、１フレーム毎の平均輝度値Ｙａｖｅを１０段階にレベル分けし、ＬＥＤユニット１０１へ送信する輝度補正係数Ｃｙは最大で５段階としていたが、平均輝度値Ｙａｖｅを１０段階とし、輝度補正係数Ｃｙを最大で１０段階として、Ｔｈ＿Ｌが２段階以上変化した場合にのみＬＥＤユニット１０１へ送信する輝度補正係数Ｃｙを更新し、Ｔｈ＿Ｌの変化が１段階以下の場合はＣｙを変更しないように制御するようにしてもよい。この場合であっても、上記と同様にフリッカを抑制することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ ＬＥＤ、２，１０ 映像入力端子、３，１１ 映像信号処理回路、４ ＬＥＤ駆動部、５ ＬＥＤ表示部、６，２１〜２３ 制御端子、７ マイコン、８，１５ メモリ、９ 輝度調整部、１３ 制御回路、１４ 映像信号配信部、１６ 参照テーブル、１７〜１９ 映像出力端子、２０ 外部端子、２４ 平均輝度算出部、２５ 補正係数算出部、２６ 外部通信部、２７ 通信部、２８ 設定部、５０ フレームメモリ、１００ ＬＥＤ表示装置（単位ＬＥＤユニット）、１０１ ＬＥＤ表示装置（ＬＥＤユニット）、２００ 制御装置（ＬＥＤコントロールユニット）、３００ ＬＥＤ表示システム。

Claims (7)

1. 制御装置と、前記制御装置から配信される映像信号に基づいて映像を表示するＬＥＤ表示装置とを備えるＬＥＤ表示システムであって、
   前記制御装置は、
   前記映像信号における１フレーム毎のフレームを構成する画素の平均輝度値を算出する平均輝度算出部と、
   前記平均輝度算出部で算出される前記平均輝度値に基づいて、前記ＬＥＤ表示装置の消費電力が所定値以下となるように前記映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出する補正係数算出部と、
   前記映像信号と前記補正係数算出部で算出される前記輝度補正係数とを前記ＬＥＤ表示装置に配信する映像信号配信部と
   を備え、
   前記ＬＥＤ表示装置は、
   表示画素となる複数のＬＥＤと、
   前記映像信号配信部から配信される前記輝度補正係数に基づいて、前記映像信号の輝度を調整する輝度調整部と、
   前記輝度調整部で前記輝度が調整された前記映像信号に基づいて、前記複数のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部と
   を備える、ＬＥＤ表示システム。
2. 請求項１に記載のＬＥＤ表示システムであって、
   前記制御装置から配信される前記映像信号に基づいて、複数の前記ＬＥＤ表示装置が映像を表示し、
   前記補正係数算出部は、前記平均輝度算出部で算出される前記平均輝度値に基づいて、前記複数のＬＥＤ表示装置の消費電力が所定値以下となるように前記映像信号の輝度を補正するための輝度補正係数を算出し、
   映像信号配信部は、前記映像信号と前記補正係数算出部で算出される前記輝度補正係数とを前記複数のＬＥＤ表示装置のそれぞれに配信する、ＬＥＤ表示システム。
3. 請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ表示システムであって、
   前記映像信号配信部は、前記補正係数算出部で算出される前記輝度補正係数を、当該輝度補正係数が算出されたフレームより所定フレーム後の前記映像信号の先頭に付加して前記ＬＥＤ表示装置に配信し、
   前記ＬＥＤ表示装置は、前記映像信号配信部から配信される前記映像信号の信号処理を行う映像信号処理部を備え、
   前記映像信号は前記映像信号処理部において前記所定フレーム遅延し、
   前記輝度調整部は、前記輝度補正係数に基づいて、前記映像信号処理部において前記所定フレーム遅延した前記映像信号における、当該輝度補正係数が算出されたフレームの輝度を調整する、ＬＥＤ表示システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＬＥＤ表示システムであって、
   前記制御装置は、前記平均輝度値に対して予め設定されたｎ段階（ｎは１以上の整数）のしきい値レベルと、前記ｎ段階のしきい値レベル毎の前記輝度補正係数とが設定された参照テーブルを有し、
   前記補正係数算出部は、前記平均輝度算出部で算出される前記平均輝度値に基づいて前記参照テーブルを参照することによって前記輝度補整係数を算出する、ＬＥＤ表示システム。
5. 請求項４に記載のＬＥＤ表示システムであって、
   前記補正係数算出部は、
   前記映像信号における現在のフレームの前記平均輝度値が、直前のフレームの前記平均輝度値より前記ｎ段階のしきい値レベルにおいて２段階以上変化している場合には、前記輝度補正係数を変化させ、
   前記映像信号における現在のフレームの前記平均輝度値が、直前のフレームの前記平均輝度値より前記ｎ段階のしきい値レベルにおいて１段階しか変化していない場合には、前記輝度補正係数を変化させない、ＬＥＤ表示システム。
6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＬＥＤ表示システムであって、
   前記制御装置は、前記平均輝度値に対して予め設定された２ｎ段階（ｎは１以上の整数）のしきい値レベルと、前記２ｎ段階のしきい値レベルに対するｎ段階の前記輝度補正係数とが設定された参照テーブルを有し、
   前記補正係数算出部は、前記平均輝度算出部で算出される前記平均輝度値に基づいて前記参照テーブルを参照することによって前記輝度補整係数を算出し、
   前記映像信号における現在のフレームの前記平均輝度値が、直前のフレームの前記平均輝度値より前記２ｎ段階のしきい値レベルにおいて２段階以上変化している場合には、前記輝度補正係数を変化させ、
   前記映像信号における現在のフレームの前記平均輝度値が、直前のフレームの前記平均輝度値より前記２ｎ段階のしきい値レベルにおいて１段階しか変化していない場合には、前記輝度補正係数を変化させない、ＬＥＤ表示システム。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＬＥＤ表示システムにおけるＬＥＤ表示装置。

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