バックライト装置
【課題】レーザ光源を用いた場合であっても、スペックルノイズを低減することができるバックライト装置の提供。
【解決手段】複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄにそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源から出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数の線状の導光体１１２ａ〜１１２ｄと、複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板１１３ａ〜１１３ｃと、拡散板１１３ａ〜１１３ｃと対向配置され、複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光のうち拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かわないレーザ光を拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射させる反射板１１４と、任意の発光時点において複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを発光駆動させる光源駆動部１２０とを有する。
【解決手段】複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄにそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源から出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数の線状の導光体１１２ａ〜１１２ｄと、複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板１１３ａ〜１１３ｃと、拡散板１１３ａ〜１１３ｃと対向配置され、複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光のうち拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かわないレーザ光を拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射させる反射板１１４と、任意の発光時点において複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを発光駆動させる光源駆動部１２０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を有するバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の微細な光半導体製造技術の進展により、半導体レーザの性能が向上したため、半導体レーザを高効率な光源としてディスプレイ装置（特にバックライト装置）へ応用することが可能となってきた。
【０００３】
例えば、レーザ光を液晶ディスプレイ装置の光源として利用した場合、電気から光への変換効率が高いため、省電力の液晶ディスプレイ装置を実現することができ、また、レーザ光源が発生する光のスペクトルの純度が高いため、色鮮やかな画像を得ることができる。
【０００４】
レーザ光源には、このようにディスプレイ装置の光源として優れた特徴がある一方で、スペックルノイズと呼ばれる画質劣化の要因となる現象が起こるという問題がある。スペックルノイズは、レーザ光のコヒーレンシが高いために起こる現象であって、レーザ光源から出射されたレーザ光同士が干渉を起こすことによってディスプレイ装置の画面に現れる細かいランダムな濃淡の干渉パターンである。すなわち、この干渉パターンがディスプレイ装置に表示された画像のノイズとして認識されたものが、スペックルノイズである。
【０００５】
したがって、レーザ光をディスプレイ装置の光源として利用するためには、このスペックルノイズを低減するために、レーザ光のコヒーレンシを下げる対策が必要である。
【０００６】
ところで、一般に、液晶ディスプレイ装置には、動画像を表示する際に、フレーム周期の間に同じ画像が画面に表示され続けるため、画像がぼけたように認識される、つまり、いわゆる動画ボケが生じるという問題がある。
【０００７】
そこで、この動画ボケの発生を抑えるため、映像信号に同期して液晶バックライト装置を点滅させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
図３は、このような従来の液晶バックライト装置の構成の一例を示す概略図である。
【０００９】
この液晶バックライト装置１は、ＬＥＤ（light Emitting Diode）２ａ、２ｂ、２ｃと、光出射ブロック３と、光出射ブロック３を区切る側面反射板４と、駆動制御部５と、点光源ドライバ６と、光ファイバ７と、光センサ８とで構成されている。
【００１０】
駆動制御部５は、映像信号に同期して、ＬＥＤ２ａ〜２ｃを光出射ブロック３の単位で点滅させるための指令を点光源ドライバ６に送る。ＬＥＤ２ａ〜２ｃは、パルス波で駆動され、側面反射板４で区切られた光出射ブロック３を照らす。これにより、液晶バックライト装置１は、光出射ブロック３の単位で点滅を繰り返し、もって動画ボケが低減される。
【００１１】
それぞれの光出射ブロック３において、光の一部は、光ファイバ７を通じて光センサ８に導かれ、それぞれの明るさが検出される。駆動制御部５は、各光出射ブロック３の明るさが所定の明るさになるように、ＬＥＤ２ａ〜２ｃへの駆動電流を調節する指令を点光源ドライバ６に送る。
【００１２】
図４は、各光出射ブロック３のＬＥＤ２ａ〜２ｃへの駆動電流の時間変化の一例を示す図である。図３の例では、８つの光出射ブロック３が存在するため、ここでは、これに対応して、８つの光出射ブロック３のＬＥＤ２ａ〜２ｃへの駆動電流が示されている。図４のタイムチャートによれば、点灯する光出射ブロック３の組み合わせは、時間とともに変化するが、その組み合わせはあらかじめ決まっている。そのため、たとえ図３に示す構成のように光センサ８に導かれる各光出射ブロック３の明るさが光ファイバ７によって合計されていたとしても、連立方程式を解くことによって特定の光出射ブロック３の明るさを求めることができる。
【特許文献１】特開２００６−４０７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の従来技術にあっては、単にＬＥＤ光源に代えてレーザ光源を使用した場合、スペックルノイズが発生しやすいという問題がある。
【００１４】
すなわち、上記のように、レーザ光をディスプレイ装置の光源として利用しようとした場合、スペックルノイズを低減する必要がある。スペックルノイズは、同じ干渉パターンが一定時間以上保持されると、ディスプレイ装置に表示された画像を観察する際に、認識されやすくなる。この点、上記の従来技術においては、光源をパルス波で駆動するため、ＬＥＤ光源をレーザ光源に置き換えた場合、スペックルノイズの原因となる干渉パターンを生成するレーザ光同士の強度（発光量）は、時間的に変化せず、ほぼ一定である。具体的には、図４に示すように、光源の駆動電流はパルス波であるため、重複するタイミングにおいて光源の駆動電流の大きさは互いに一定（同一）であり、時間的に変化しない。したがって、上記の従来技術においてＬＥＤ光源をレーザ光源に置き換えた場合、同じ干渉パターンが一定時間以上保持されることになるため、ディスプレイ装置に表示された画像を観察する際に、スペックルノイズが認識されやすくなる。
【００１５】
なお、図３に示す構成では、ＬＥＤ光源を駆動する電流の組み合わせは、図４に示すように８つの光出射ブロックを持つ場合でも８通りある。しかし、いずれの場合においても、レーザ光源を使用すると、上記のように、干渉パターンが固定された期間が生じるため、結果としてスペックルノイズが目に付きやすくなる。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ光源を用いた場合であっても、スペックルノイズを低減することができるバックライト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のバックライト装置は、レーザ光を出射する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源にそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源から出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数の線状の導光体と、前記複数の導光体から出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板と、前記拡散板と対向配置され、前記複数の導光体から出射されたレーザ光のうち前記拡散板に向かわないレーザ光を前記拡散板に向かう方向に反射させる反射板と、任意の発光時点において前記複数のレーザ光源の少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、前記複数のレーザ光源を発光駆動させる駆動手段と、を有する構成を採る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レーザ光源を用いた場合であっても、スペックルノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るバックライト装置を有するディスプレイ装置の概略構成を示す要部分解斜視図である。
【００２１】
図１に示すディスプレイ装置１００は、大別して、バックライト装置１１０と、このバックライト装置１１０によって照明される光変調部１３０とで構成されている。光変調部１３０としては、例えば、液晶パネルを用いることができる。
【００２２】
バックライト装置１１０は、レーザ光を出射する複数（ここでは、例えば、４つ）のレーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄと、このレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄにそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数（ここでは、例えば、４つ）の線状の導光体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄとを有する。また、バックライト装置１１０は、この導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃと、この拡散板１１３ａ〜１１３ｃと対向配置され、上記複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光のうち拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かわないレーザ光を拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射させる反射板１１４とを有する。また、拡散板１１３ａ〜１１３ｃと反射板１１４とで囲まれた空間には、この空間の明るさ、つまり、上記複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光の光量を検出する光センサ１１５が配設されている。
【００２３】
また、バックライト装置１１０は、上記複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを所定の発光パターンで発光駆動させる光源駆動部１２０を有する。光源駆動部１２０は、光量指令値発生回路１２１、補正回路１２２、およびレーザ駆動回路１２３を有する。本実施の形態では、レーザ光源の個数（４つ）に対応して複数（４つ）組の光量指令値発生回路１２１、補正回路１２２、およびレーザ駆動回路１２３が設けられている。すなわち、各レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄに対して、１組の光量指令値発生回路１２１、補正回路１２２、およびレーザ駆動回路１２３がそれぞれ設けられている。具体的には、レーザ光源１１１ａを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ａ、補正回路１２２ａ、およびレーザ駆動回路１２３ａが設けられ、レーザ光源１１１ｂを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ｂ、補正回路１２２ｂ、およびレーザ駆動回路１２３ｂが設けられ、レーザ光源１１１ｃを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ｃ、補正回路１２２ｃ、およびレーザ駆動回路１２３ｃが設けられ、レーザ光源１１１ｄを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ｄ、補正回路１２２ｄ、およびレーザ駆動回路１２３ｄが設けられている。さらに、各補正回路１２２ａ〜１２２ｄは、加算器１２４と乗算器１２５で構成されている。
【００２４】
レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄは、例えば、特定の色の半導体レーザでそれぞれ構成されている。レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄは、導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部に入射したレーザ光がこの導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部を全反射しながら伝播しうるような角度に拡散・収束されたレーザ光を出射する。レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光は、対応する導光体１１２ａ〜１１２ｄに入射される。なお、レーザ光源の個数は、もちろん、４つに限定されない。
【００２５】
線状の導光体１１２ａ〜１１２ｄは、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる。導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部に入射したレーザ光は、全反射を繰り返しながら内部を伝播する。導光体１１２ａ〜１１２ｄには、全反射を利用して内部を伝播するレーザ光の進行方向を変えてレーザ光を外部に出射させるために、例えば、複数のプリズム部１１６が形成されている。一般に、プリズムは、内部での全反射を利用して光の進行方向を変える用途にも用いられる。そこで、本実施の形態では、このようなプリズムの機能を利用して、全反射を利用して導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部を伝播するレーザ光の進行方向を、拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に変えるようにしている。このため、複数のプリズム部１１６は、例えば、導光体１１２ａ〜１１２ｄの反射板１１４側の側面に、長手方向に一定の間隔で形成されている。
【００２６】
これにより、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光は、導光体１１２ａ〜１１２ｄの一端からその内部に入射され、その内部を全反射を繰り返しながらレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄと反対の方向に進行する。この間、プリズム部１１６に到達したレーザ光は、そのプリズム部１１６によって拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射され、導光体１１２ａ〜１１２ｄの外部に出射される（取り出される）。
【００２７】
拡散板１１３ａ〜１１３ｃは、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光を散乱拡散させる機能を有し、主に、広い面全体を均一な明るさにするために使用される。すなわち、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射され拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過したレーザ光は、強度むらが均一化される。なお、本実施の形態では、３つの拡散板１１３ａ〜１１３ｃを使用しているが、使用する拡散板の個数はこれに限定されない。拡散板は、通常、拡散度合いの異なる拡散板を必要に応じて複数重ねて使用される。
【００２８】
反射板１１４は、例えば、箱形の形状を有し、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光のうち、拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かわずにそれとは別の方向に進むレーザ光を、拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射させる。反射板１１４は、レーザ光を透過しない。
【００２９】
このように、レーザ光を透過する拡散板１１３ａ〜１１３ｃとレーザ光を透過しない反射板１１４とを対向させると、拡散板１１３ａ〜１１３ｃの表面で反射されたレーザ光が、反射板１１４で再び拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射して多重反射を起こす。これにより、拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過して光変調部（例えば、液晶パネル）１３０に向かうレーザ光は、拡散板１１３ａ〜１１３ｃの全面にわたって均一化される。
【００３０】
光源駆動部１２０は、上記のように、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを所定の発光パターンで発光駆動させる。具体的には、光源駆動部１２０は、任意の発光時点において複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを発光駆動させる。より具体的には、光源駆動部１２０は、所定の発光パターンで複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度を変化させながら、映像信号のフレーム周期に同期して、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを順次発光させる。
【００３１】
ここで、光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄは、対応する導光体１１２ａ〜１１２ｄが発光すべきレーザ光の光量（つまり、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの発光強度）を決める指令値（光量の目標値）を、映像同期信号のタイミングに同期して発生する。光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生する指令値は、対応する導光体１１２ａ〜１１２ｄから発光される光量のパターンが後述する所定の発光パターンになるように、あらかじめ設定されている。このとき、各光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生する指令値は、各導光体１１２ａ〜１１２ｄと光センサ１１５との相対的な位置関係の違いに基づく、光センサ１１５の検出結果に対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度の違いを考慮して、決められている。光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生した指令値は、対応する補正回路１２２ａ〜１２２ｄに与えられる。
【００３２】
補正回路１２２ａ〜１２２ｄは、光センサ１１５の検出結果に基づいて、対応する光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄからの指令値を補正する（フィードバック制御）。具体的には、補正回路１２２ａ〜１２２ｄは、対応する光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄからの指令値と、光センサ１１５の検出結果（拡散板１１３ａ〜１１３ｃと反射板１１４とで囲まれた空間の明るさ、つまり、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光の光量）をそれぞれの指令値によって重み付けして得られた値とをそれぞれ比較して、差分を得る。このとき、指令値による光センサ１１５の検出結果の重み付けは、乗算器１２５によって行われ、また、指令値と重み付け結果との差分の算出は、加算器１２４によって行われる。この差分は、光量（明るさ）の目標値と検出値との差、つまり、誤差であり、補正回路１２２ａ〜１２２ｄの出力（制御信号）として、対応するレーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄに与えられる。
【００３３】
レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄは、対応する補正回路１２２ａ〜１２２ｄからの制御信号（差分）に応じて、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを駆動する。これにより、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの発光強度、つまり、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光の光量は、目標値（所定の発光パターン）に制御される。
【００３４】
なお、このとき、例えば、指令値が０の場合、レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄに与えられる差分は、０となる。差分が０の場合、レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄは動作せず、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄからレーザ光は出射されない。
【００３５】
また、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄのいずれかまたはすべてが経時劣化した場合、光センサ１１５によって検出されるレーザ光の明るさが減少するため、算出される差分の値は大きくなる。この結果、レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄは、それぞれレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの発光強度を増大させる。これにより、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄのいずれかまたはすべてが経時劣化した場合であっても、ばらつきが抑えられて、目標の発光強度（発光量）が維持され、バックライト装置１１０の光量の低下を防止することができる。
【００３６】
また、光センサ１１５が検出する明るさに対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度は、光センサ１１５と各導光体１１２ａ〜１１２ｄとの相対的な位置関係が異なるため、それぞれ異なる。そこで、上記のように、本実施の形態では、各導光体１１２ａ〜１１２ｄと光センサ１１５との相対的な位置関係の違いに基づく、光センサ１１５の検出結果に対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度の違いを考慮して、各光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生する指令値を、あらかじめ決めておくようにしている。
【００３７】
上記の構成により、拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過して放射されるレーザ光は、光変調部（例えば、液晶パネル）１３０のバックライト光となる。すなわち、ディスプレイ装置１００は、拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過して放射されるレーザ光を光変調部（液晶パネル）１３０のバックライト光にして、画像を表示することができる。
【００３８】
図２は、各導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光量の時間変化（発光パターン）を示す図である。特に、図２（Ａ）は、発光パターンの第１の例を示す図、図２（Ｂ）は、発光パターンの第２の例を示す図である。
【００３９】
図１の構成例において、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄは、図２に示す発光パターンで、映像信号のフレーム期間に同期して、発光を繰り返す。すなわち、光源駆動部１２０は、１フレーム期間毎に、４つのレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度を変化させながら、４つのレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを順次発光させる。このときの発光パターンとして、例えば、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンや図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンなどを用いることができる。ここで、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンは、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの合成光量が変化する場合であり、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンは、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの合成光量が変化せず一定の場合である。
【００４０】
具体的には、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンの場合、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が増加している区間では、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は一定である。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が一定の区間では、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は減少している。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が一定の区間において、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）が０になると、今度は、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）が増加を始める。そして、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）が一定になると、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が減少を始める。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が０になると、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）は一定のままで、今度は、導光体１１２ｃの発光量（レーザ光源１１１ｃの発光強度）（ＬＤ３）が増加を始める。以下、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄについて、このパターンを繰り返す。
【００４１】
この結果、図２（Ａ）に示す例では、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射される合成光量は、ノコギリ波のようになり、絶えず変化している。なお、この場合、合成光量が変動するため、画面のちらつきが発生するようにも思われるが、通常、１秒間に３０フレームの画像が切り替わるため、視覚では判別できない。
【００４２】
上記のように、レーザ光をディスプレイ装置の光源として利用しようとした場合、スペックルノイズを低減する必要がある。このスペックルノイズを低減するには、干渉を起こすレーザ光の光学的な状態を時間的に変化させることによって、スペックルノイズのパターンを時間的に変化させ、ディスプレイ装置を観察する人の眼の積分効果を用いてスペックルノイズを平滑化することが効果的である。
【００４３】
この点、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンを用いることにより、全フレーム期間にわたり、任意の発光時点において４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の少なくともいずれか１つの発光量（発光強度）が変化しているため、レーザ光の干渉パターンは常に変化する。これにより、スペックルノイズのパターンが時間的に変化し、スペックルノイズの平滑化、つまり、ノイズスペックルの低減が図られる。すなわち、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンによれば、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光量の組み合わせは常に変化し、一定の割合で持続することがない。スペックルノイズは、レーザ光の干渉によって起こるため、レーザ光の強さに比例する。図１の構成例のように複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを有する場合、スペックルノイズは各レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄからのレーザ光に起因するスペックルノイズを合成したものとなるため、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の発光量（発光強度）の組み合わせが変化すると、スペックルノイズのパターンも常に変化することになり、スペックルノイズは全体として認識されにくくなる。
【００４４】
また、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンを用いることにより、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄは、映像信号のフレーム周期に同期して、つまり、１フレーム期間を単位として、順次発光を繰り返すため、動画ボケが低減される。
【００４５】
また、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンの場合、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が増加している区間では、導光体１１２ｃの発光量（レーザ光源１１１ｃの発光強度）（ＬＤ３）は減少し、かつ、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は一定である。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が一定の区間では、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）は増加し、かつ、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は減少している。そして、、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が減少している区間では、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）は一定であり、かつ、導光体１１２ｃの発光量（レーザ光源１１１ｃの発光強度）（ＬＤ３）は増加している。以下、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄについて、このパターンを繰り返す。
【００４６】
この結果、図２（Ｂ）に示す例では、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射される合成光量は一定になるため、図２（Ａ）に示す発光パターン１に比べて、より安定した発光が行われる。
【００４７】
また、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンによっても、全フレーム期間にわたり、任意の発光時点において４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の少なくともいずれか１つの発光量（発光強度）が変化しているため、レーザ光の干渉パターンは常に変化する。これにより、スペックルノイズのパターンが時間的に変化し、スペックルノイズの平滑化、つまり、ノイズスペックルの低減が図られる。すなわち、この場合も、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光量の組み合わせは常に変化し、一定の割合で持続することがない。このように４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の発光量（発光強度）の組み合わせが変化すると、スペックルノイズのパターンも常に変化することになり、スペックルノイズは全体として認識されにくくなる。
【００４８】
また、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンによっても、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄは、映像信号のフレーム周期に同期して、つまり、１フレーム期間を単位として、順次発光を繰り返すため、動画ボケが低減される。
【００４９】
なお、本実施の形態では、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光は、重複したタイミングで起こっている。しかし、上記のように、光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄからの指令値と、光センサ１１５の検出結果（明るさ）とを比較する際に、各導光体１１２ａ〜１１２ｄと光センサ１１５との相対的な位置関係の違い（つまり、光センサ１１５の検出結果に対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度の違い）を考慮した指令値によって重み付けを行うため、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄのそれぞれについて、明るさの差分を算出することができる。したがって、本実施の形態のように、導光体１１２ａ〜１１２ｄが複数存在する場合であっても、１つの光センサ１１５のみで対応することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態のバックライト装置によれば、第１に、レーザを光源として用いるため、電気から光への変換効率がよく、色純度の高いディスプレイ装置を実現することができる。
【００５１】
第２に、映像信号のフレーム周期に同期して、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを順次発光させるため、動画ボケが少ないディスプレイ装置を実現することができる。
【００５２】
第３に、任意の発光時点において複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを発光駆動させるため、スペックルノイズの原因となる干渉パターンを作るレーザ光同士の強度が時間と共に変化し、干渉パターンが認識されにくくなり、結果としてスペックルノイズの少ないディスプレイ装置を実現することができる。
【００５３】
上記の作用によって、高効率で、高速な応答性を有するディスプレイ装置を実現するバックライト装置を提供することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、単一色のレーザ光源を例にとって説明したが、これに限定されない。例えば、自然色の表示を行うために、光の３原色（赤、青、緑）に対応する半導体レーザを用意し、光の３原色について、それぞれ独立に導光体に入射させたり、あるいは、３原色の光を合成して導光体に入射させたりしてもよい。
【００５５】
また、本実施の形態では、１つの光センサ１１５のみを使用しているが、光センサの個数はこれに限定されない。例えば、複数の光センサを複数の適当な位置に配設することにより、制御の精度向上を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係るバックライト装置は、レーザ光源を用いた場合であっても、スペックルノイズを低減することができるバックライト装置として有用である。
【００５７】
例えば、本発明に係るバックライト装置をポータブルの液晶ディスプレイ装置に適用すれば、少ない消費電力で必要な明るさが得られるため、バッテリ寿命を延ばすことができる。また、本発明に係るバックライト装置を屋内で使用する液晶ディスプレイ装置に適用すれば、同じ消費電力で、より明るく、鮮やかで、動画の応答性に優れ、しかもレーザ光に特有なスペックルノイズが抑えられた映像を表示することができ、大変有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバックライト装置を有するディスプレイ装置の概略構成を示す要部分解斜視図
【図２】図１の各導光体の発光量の時間変化（発光パターン）を示す図であり、（Ａ）は、発光パターンの第１の例を示す図、（Ｂ）は、発光パターンの第２の例を示す図
【図３】従来の液晶バックライト装置の構成の一例を示す概略図
【図４】図３の各光出射ブロックのＬＥＤへの駆動電流の時間変化の一例を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１００ ディスプレイ装置
１１０ バックライト装置
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ レーザ光源
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ 導光体
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ 拡散板
１１４ 反射板
１１５ 光センサ
１１６ プリズム部
１２０ 光源駆動部
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ 光量指令値発生回路
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ 補正回路
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄ レーザ駆動回路
１２４ 加算器
１２５ 乗算器
１３０ 光変調部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を有するバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の微細な光半導体製造技術の進展により、半導体レーザの性能が向上したため、半導体レーザを高効率な光源としてディスプレイ装置（特にバックライト装置）へ応用することが可能となってきた。
【０００３】
例えば、レーザ光を液晶ディスプレイ装置の光源として利用した場合、電気から光への変換効率が高いため、省電力の液晶ディスプレイ装置を実現することができ、また、レーザ光源が発生する光のスペクトルの純度が高いため、色鮮やかな画像を得ることができる。
【０００４】
レーザ光源には、このようにディスプレイ装置の光源として優れた特徴がある一方で、スペックルノイズと呼ばれる画質劣化の要因となる現象が起こるという問題がある。スペックルノイズは、レーザ光のコヒーレンシが高いために起こる現象であって、レーザ光源から出射されたレーザ光同士が干渉を起こすことによってディスプレイ装置の画面に現れる細かいランダムな濃淡の干渉パターンである。すなわち、この干渉パターンがディスプレイ装置に表示された画像のノイズとして認識されたものが、スペックルノイズである。
【０００５】
したがって、レーザ光をディスプレイ装置の光源として利用するためには、このスペックルノイズを低減するために、レーザ光のコヒーレンシを下げる対策が必要である。
【０００６】
ところで、一般に、液晶ディスプレイ装置には、動画像を表示する際に、フレーム周期の間に同じ画像が画面に表示され続けるため、画像がぼけたように認識される、つまり、いわゆる動画ボケが生じるという問題がある。
【０００７】
そこで、この動画ボケの発生を抑えるため、映像信号に同期して液晶バックライト装置を点滅させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
図３は、このような従来の液晶バックライト装置の構成の一例を示す概略図である。
【０００９】
この液晶バックライト装置１は、ＬＥＤ（light Emitting Diode）２ａ、２ｂ、２ｃと、光出射ブロック３と、光出射ブロック３を区切る側面反射板４と、駆動制御部５と、点光源ドライバ６と、光ファイバ７と、光センサ８とで構成されている。
【００１０】
駆動制御部５は、映像信号に同期して、ＬＥＤ２ａ〜２ｃを光出射ブロック３の単位で点滅させるための指令を点光源ドライバ６に送る。ＬＥＤ２ａ〜２ｃは、パルス波で駆動され、側面反射板４で区切られた光出射ブロック３を照らす。これにより、液晶バックライト装置１は、光出射ブロック３の単位で点滅を繰り返し、もって動画ボケが低減される。
【００１１】
それぞれの光出射ブロック３において、光の一部は、光ファイバ７を通じて光センサ８に導かれ、それぞれの明るさが検出される。駆動制御部５は、各光出射ブロック３の明るさが所定の明るさになるように、ＬＥＤ２ａ〜２ｃへの駆動電流を調節する指令を点光源ドライバ６に送る。
【００１２】
図４は、各光出射ブロック３のＬＥＤ２ａ〜２ｃへの駆動電流の時間変化の一例を示す図である。図３の例では、８つの光出射ブロック３が存在するため、ここでは、これに対応して、８つの光出射ブロック３のＬＥＤ２ａ〜２ｃへの駆動電流が示されている。図４のタイムチャートによれば、点灯する光出射ブロック３の組み合わせは、時間とともに変化するが、その組み合わせはあらかじめ決まっている。そのため、たとえ図３に示す構成のように光センサ８に導かれる各光出射ブロック３の明るさが光ファイバ７によって合計されていたとしても、連立方程式を解くことによって特定の光出射ブロック３の明るさを求めることができる。
【特許文献１】特開２００６−４０７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記の従来技術にあっては、単にＬＥＤ光源に代えてレーザ光源を使用した場合、スペックルノイズが発生しやすいという問題がある。
【００１４】
すなわち、上記のように、レーザ光をディスプレイ装置の光源として利用しようとした場合、スペックルノイズを低減する必要がある。スペックルノイズは、同じ干渉パターンが一定時間以上保持されると、ディスプレイ装置に表示された画像を観察する際に、認識されやすくなる。この点、上記の従来技術においては、光源をパルス波で駆動するため、ＬＥＤ光源をレーザ光源に置き換えた場合、スペックルノイズの原因となる干渉パターンを生成するレーザ光同士の強度（発光量）は、時間的に変化せず、ほぼ一定である。具体的には、図４に示すように、光源の駆動電流はパルス波であるため、重複するタイミングにおいて光源の駆動電流の大きさは互いに一定（同一）であり、時間的に変化しない。したがって、上記の従来技術においてＬＥＤ光源をレーザ光源に置き換えた場合、同じ干渉パターンが一定時間以上保持されることになるため、ディスプレイ装置に表示された画像を観察する際に、スペックルノイズが認識されやすくなる。
【００１５】
なお、図３に示す構成では、ＬＥＤ光源を駆動する電流の組み合わせは、図４に示すように８つの光出射ブロックを持つ場合でも８通りある。しかし、いずれの場合においても、レーザ光源を使用すると、上記のように、干渉パターンが固定された期間が生じるため、結果としてスペックルノイズが目に付きやすくなる。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ光源を用いた場合であっても、スペックルノイズを低減することができるバックライト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のバックライト装置は、レーザ光を出射する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源にそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源から出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数の線状の導光体と、前記複数の導光体から出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板と、前記拡散板と対向配置され、前記複数の導光体から出射されたレーザ光のうち前記拡散板に向かわないレーザ光を前記拡散板に向かう方向に反射させる反射板と、任意の発光時点において前記複数のレーザ光源の少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、前記複数のレーザ光源を発光駆動させる駆動手段と、を有する構成を採る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レーザ光源を用いた場合であっても、スペックルノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係るバックライト装置を有するディスプレイ装置の概略構成を示す要部分解斜視図である。
【００２１】
図１に示すディスプレイ装置１００は、大別して、バックライト装置１１０と、このバックライト装置１１０によって照明される光変調部１３０とで構成されている。光変調部１３０としては、例えば、液晶パネルを用いることができる。
【００２２】
バックライト装置１１０は、レーザ光を出射する複数（ここでは、例えば、４つ）のレーザ光源１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄと、このレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄにそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数（ここでは、例えば、４つ）の線状の導光体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄとを有する。また、バックライト装置１１０は、この導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃと、この拡散板１１３ａ〜１１３ｃと対向配置され、上記複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光のうち拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かわないレーザ光を拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射させる反射板１１４とを有する。また、拡散板１１３ａ〜１１３ｃと反射板１１４とで囲まれた空間には、この空間の明るさ、つまり、上記複数の導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光の光量を検出する光センサ１１５が配設されている。
【００２３】
また、バックライト装置１１０は、上記複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを所定の発光パターンで発光駆動させる光源駆動部１２０を有する。光源駆動部１２０は、光量指令値発生回路１２１、補正回路１２２、およびレーザ駆動回路１２３を有する。本実施の形態では、レーザ光源の個数（４つ）に対応して複数（４つ）組の光量指令値発生回路１２１、補正回路１２２、およびレーザ駆動回路１２３が設けられている。すなわち、各レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄに対して、１組の光量指令値発生回路１２１、補正回路１２２、およびレーザ駆動回路１２３がそれぞれ設けられている。具体的には、レーザ光源１１１ａを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ａ、補正回路１２２ａ、およびレーザ駆動回路１２３ａが設けられ、レーザ光源１１１ｂを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ｂ、補正回路１２２ｂ、およびレーザ駆動回路１２３ｂが設けられ、レーザ光源１１１ｃを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ｃ、補正回路１２２ｃ、およびレーザ駆動回路１２３ｃが設けられ、レーザ光源１１１ｄを発光駆動するために１組の光量指令値発生回路１２１ｄ、補正回路１２２ｄ、およびレーザ駆動回路１２３ｄが設けられている。さらに、各補正回路１２２ａ〜１２２ｄは、加算器１２４と乗算器１２５で構成されている。
【００２４】
レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄは、例えば、特定の色の半導体レーザでそれぞれ構成されている。レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄは、導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部に入射したレーザ光がこの導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部を全反射しながら伝播しうるような角度に拡散・収束されたレーザ光を出射する。レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光は、対応する導光体１１２ａ〜１１２ｄに入射される。なお、レーザ光源の個数は、もちろん、４つに限定されない。
【００２５】
線状の導光体１１２ａ〜１１２ｄは、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる。導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部に入射したレーザ光は、全反射を繰り返しながら内部を伝播する。導光体１１２ａ〜１１２ｄには、全反射を利用して内部を伝播するレーザ光の進行方向を変えてレーザ光を外部に出射させるために、例えば、複数のプリズム部１１６が形成されている。一般に、プリズムは、内部での全反射を利用して光の進行方向を変える用途にも用いられる。そこで、本実施の形態では、このようなプリズムの機能を利用して、全反射を利用して導光体１１２ａ〜１１２ｄの内部を伝播するレーザ光の進行方向を、拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に変えるようにしている。このため、複数のプリズム部１１６は、例えば、導光体１１２ａ〜１１２ｄの反射板１１４側の側面に、長手方向に一定の間隔で形成されている。
【００２６】
これにより、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄから出射されたレーザ光は、導光体１１２ａ〜１１２ｄの一端からその内部に入射され、その内部を全反射を繰り返しながらレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄと反対の方向に進行する。この間、プリズム部１１６に到達したレーザ光は、そのプリズム部１１６によって拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射され、導光体１１２ａ〜１１２ｄの外部に出射される（取り出される）。
【００２７】
拡散板１１３ａ〜１１３ｃは、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光を散乱拡散させる機能を有し、主に、広い面全体を均一な明るさにするために使用される。すなわち、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射され拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過したレーザ光は、強度むらが均一化される。なお、本実施の形態では、３つの拡散板１１３ａ〜１１３ｃを使用しているが、使用する拡散板の個数はこれに限定されない。拡散板は、通常、拡散度合いの異なる拡散板を必要に応じて複数重ねて使用される。
【００２８】
反射板１１４は、例えば、箱形の形状を有し、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光のうち、拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かわずにそれとは別の方向に進むレーザ光を、拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射させる。反射板１１４は、レーザ光を透過しない。
【００２９】
このように、レーザ光を透過する拡散板１１３ａ〜１１３ｃとレーザ光を透過しない反射板１１４とを対向させると、拡散板１１３ａ〜１１３ｃの表面で反射されたレーザ光が、反射板１１４で再び拡散板１１３ａ〜１１３ｃに向かう方向に反射して多重反射を起こす。これにより、拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過して光変調部（例えば、液晶パネル）１３０に向かうレーザ光は、拡散板１１３ａ〜１１３ｃの全面にわたって均一化される。
【００３０】
光源駆動部１２０は、上記のように、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを所定の発光パターンで発光駆動させる。具体的には、光源駆動部１２０は、任意の発光時点において複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを発光駆動させる。より具体的には、光源駆動部１２０は、所定の発光パターンで複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度を変化させながら、映像信号のフレーム周期に同期して、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを順次発光させる。
【００３１】
ここで、光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄは、対応する導光体１１２ａ〜１１２ｄが発光すべきレーザ光の光量（つまり、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの発光強度）を決める指令値（光量の目標値）を、映像同期信号のタイミングに同期して発生する。光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生する指令値は、対応する導光体１１２ａ〜１１２ｄから発光される光量のパターンが後述する所定の発光パターンになるように、あらかじめ設定されている。このとき、各光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生する指令値は、各導光体１１２ａ〜１１２ｄと光センサ１１５との相対的な位置関係の違いに基づく、光センサ１１５の検出結果に対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度の違いを考慮して、決められている。光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生した指令値は、対応する補正回路１２２ａ〜１２２ｄに与えられる。
【００３２】
補正回路１２２ａ〜１２２ｄは、光センサ１１５の検出結果に基づいて、対応する光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄからの指令値を補正する（フィードバック制御）。具体的には、補正回路１２２ａ〜１２２ｄは、対応する光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄからの指令値と、光センサ１１５の検出結果（拡散板１１３ａ〜１１３ｃと反射板１１４とで囲まれた空間の明るさ、つまり、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光の光量）をそれぞれの指令値によって重み付けして得られた値とをそれぞれ比較して、差分を得る。このとき、指令値による光センサ１１５の検出結果の重み付けは、乗算器１２５によって行われ、また、指令値と重み付け結果との差分の算出は、加算器１２４によって行われる。この差分は、光量（明るさ）の目標値と検出値との差、つまり、誤差であり、補正回路１２２ａ〜１２２ｄの出力（制御信号）として、対応するレーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄに与えられる。
【００３３】
レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄは、対応する補正回路１２２ａ〜１２２ｄからの制御信号（差分）に応じて、対応するレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを駆動する。これにより、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの発光強度、つまり、導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射されたレーザ光の光量は、目標値（所定の発光パターン）に制御される。
【００３４】
なお、このとき、例えば、指令値が０の場合、レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄに与えられる差分は、０となる。差分が０の場合、レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄは動作せず、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄからレーザ光は出射されない。
【００３５】
また、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄのいずれかまたはすべてが経時劣化した場合、光センサ１１５によって検出されるレーザ光の明るさが減少するため、算出される差分の値は大きくなる。この結果、レーザ駆動回路１２３ａ〜１２３ｄは、それぞれレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの発光強度を増大させる。これにより、レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄのいずれかまたはすべてが経時劣化した場合であっても、ばらつきが抑えられて、目標の発光強度（発光量）が維持され、バックライト装置１１０の光量の低下を防止することができる。
【００３６】
また、光センサ１１５が検出する明るさに対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度は、光センサ１１５と各導光体１１２ａ〜１１２ｄとの相対的な位置関係が異なるため、それぞれ異なる。そこで、上記のように、本実施の形態では、各導光体１１２ａ〜１１２ｄと光センサ１１５との相対的な位置関係の違いに基づく、光センサ１１５の検出結果に対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度の違いを考慮して、各光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄが発生する指令値を、あらかじめ決めておくようにしている。
【００３７】
上記の構成により、拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過して放射されるレーザ光は、光変調部（例えば、液晶パネル）１３０のバックライト光となる。すなわち、ディスプレイ装置１００は、拡散板１１３ａ〜１１３ｃを透過して放射されるレーザ光を光変調部（液晶パネル）１３０のバックライト光にして、画像を表示することができる。
【００３８】
図２は、各導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光量の時間変化（発光パターン）を示す図である。特に、図２（Ａ）は、発光パターンの第１の例を示す図、図２（Ｂ）は、発光パターンの第２の例を示す図である。
【００３９】
図１の構成例において、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄは、図２に示す発光パターンで、映像信号のフレーム期間に同期して、発光を繰り返す。すなわち、光源駆動部１２０は、１フレーム期間毎に、４つのレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度を変化させながら、４つのレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを順次発光させる。このときの発光パターンとして、例えば、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンや図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンなどを用いることができる。ここで、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンは、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの合成光量が変化する場合であり、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンは、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの合成光量が変化せず一定の場合である。
【００４０】
具体的には、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンの場合、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が増加している区間では、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は一定である。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が一定の区間では、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は減少している。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が一定の区間において、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）が０になると、今度は、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）が増加を始める。そして、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）が一定になると、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が減少を始める。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が０になると、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）は一定のままで、今度は、導光体１１２ｃの発光量（レーザ光源１１１ｃの発光強度）（ＬＤ３）が増加を始める。以下、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄについて、このパターンを繰り返す。
【００４１】
この結果、図２（Ａ）に示す例では、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射される合成光量は、ノコギリ波のようになり、絶えず変化している。なお、この場合、合成光量が変動するため、画面のちらつきが発生するようにも思われるが、通常、１秒間に３０フレームの画像が切り替わるため、視覚では判別できない。
【００４２】
上記のように、レーザ光をディスプレイ装置の光源として利用しようとした場合、スペックルノイズを低減する必要がある。このスペックルノイズを低減するには、干渉を起こすレーザ光の光学的な状態を時間的に変化させることによって、スペックルノイズのパターンを時間的に変化させ、ディスプレイ装置を観察する人の眼の積分効果を用いてスペックルノイズを平滑化することが効果的である。
【００４３】
この点、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンを用いることにより、全フレーム期間にわたり、任意の発光時点において４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の少なくともいずれか１つの発光量（発光強度）が変化しているため、レーザ光の干渉パターンは常に変化する。これにより、スペックルノイズのパターンが時間的に変化し、スペックルノイズの平滑化、つまり、ノイズスペックルの低減が図られる。すなわち、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンによれば、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光量の組み合わせは常に変化し、一定の割合で持続することがない。スペックルノイズは、レーザ光の干渉によって起こるため、レーザ光の強さに比例する。図１の構成例のように複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを有する場合、スペックルノイズは各レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄからのレーザ光に起因するスペックルノイズを合成したものとなるため、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の発光量（発光強度）の組み合わせが変化すると、スペックルノイズのパターンも常に変化することになり、スペックルノイズは全体として認識されにくくなる。
【００４４】
また、図２（Ａ）に示す第１の発光パターンを用いることにより、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄは、映像信号のフレーム周期に同期して、つまり、１フレーム期間を単位として、順次発光を繰り返すため、動画ボケが低減される。
【００４５】
また、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンの場合、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が増加している区間では、導光体１１２ｃの発光量（レーザ光源１１１ｃの発光強度）（ＬＤ３）は減少し、かつ、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は一定である。そして、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が一定の区間では、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）は増加し、かつ、導光体１１２ｄの発光量（レーザ光源１１１ｄの発光強度）（ＬＤ４）は減少している。そして、、導光体１１２ａの発光量（レーザ光源１１１ａの発光強度）（ＬＤ１）が減少している区間では、導光体１１２ｂの発光量（レーザ光源１１１ｂの発光強度）（ＬＤ２）は一定であり、かつ、導光体１１２ｃの発光量（レーザ光源１１１ｃの発光強度）（ＬＤ３）は増加している。以下、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄについて、このパターンを繰り返す。
【００４６】
この結果、図２（Ｂ）に示す例では、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄから出射される合成光量は一定になるため、図２（Ａ）に示す発光パターン１に比べて、より安定した発光が行われる。
【００４７】
また、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンによっても、全フレーム期間にわたり、任意の発光時点において４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の少なくともいずれか１つの発光量（発光強度）が変化しているため、レーザ光の干渉パターンは常に変化する。これにより、スペックルノイズのパターンが時間的に変化し、スペックルノイズの平滑化、つまり、ノイズスペックルの低減が図られる。すなわち、この場合も、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光量の組み合わせは常に変化し、一定の割合で持続することがない。このように４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄ（レーザ光源１１１ａ〜１１１ｄ）の発光量（発光強度）の組み合わせが変化すると、スペックルノイズのパターンも常に変化することになり、スペックルノイズは全体として認識されにくくなる。
【００４８】
また、図２（Ｂ）に示す第２の発光パターンによっても、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄは、映像信号のフレーム周期に同期して、つまり、１フレーム期間を単位として、順次発光を繰り返すため、動画ボケが低減される。
【００４９】
なお、本実施の形態では、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、導光体１１２ａ〜１１２ｄの発光は、重複したタイミングで起こっている。しかし、上記のように、光量指令値発生回路１２１ａ〜１２１ｄからの指令値と、光センサ１１５の検出結果（明るさ）とを比較する際に、各導光体１１２ａ〜１１２ｄと光センサ１１５との相対的な位置関係の違い（つまり、光センサ１１５の検出結果に対する各導光体１１２ａ〜１１２ｄの影響度の違い）を考慮した指令値によって重み付けを行うため、４つの導光体１１２ａ〜１１２ｄのそれぞれについて、明るさの差分を算出することができる。したがって、本実施の形態のように、導光体１１２ａ〜１１２ｄが複数存在する場合であっても、１つの光センサ１１５のみで対応することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態のバックライト装置によれば、第１に、レーザを光源として用いるため、電気から光への変換効率がよく、色純度の高いディスプレイ装置を実現することができる。
【００５１】
第２に、映像信号のフレーム周期に同期して、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを順次発光させるため、動画ボケが少ないディスプレイ装置を実現することができる。
【００５２】
第３に、任意の発光時点において複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄの少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、複数のレーザ光源１１１ａ〜１１１ｄを発光駆動させるため、スペックルノイズの原因となる干渉パターンを作るレーザ光同士の強度が時間と共に変化し、干渉パターンが認識されにくくなり、結果としてスペックルノイズの少ないディスプレイ装置を実現することができる。
【００５３】
上記の作用によって、高効率で、高速な応答性を有するディスプレイ装置を実現するバックライト装置を提供することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、単一色のレーザ光源を例にとって説明したが、これに限定されない。例えば、自然色の表示を行うために、光の３原色（赤、青、緑）に対応する半導体レーザを用意し、光の３原色について、それぞれ独立に導光体に入射させたり、あるいは、３原色の光を合成して導光体に入射させたりしてもよい。
【００５５】
また、本実施の形態では、１つの光センサ１１５のみを使用しているが、光センサの個数はこれに限定されない。例えば、複数の光センサを複数の適当な位置に配設することにより、制御の精度向上を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係るバックライト装置は、レーザ光源を用いた場合であっても、スペックルノイズを低減することができるバックライト装置として有用である。
【００５７】
例えば、本発明に係るバックライト装置をポータブルの液晶ディスプレイ装置に適用すれば、少ない消費電力で必要な明るさが得られるため、バッテリ寿命を延ばすことができる。また、本発明に係るバックライト装置を屋内で使用する液晶ディスプレイ装置に適用すれば、同じ消費電力で、より明るく、鮮やかで、動画の応答性に優れ、しかもレーザ光に特有なスペックルノイズが抑えられた映像を表示することができ、大変有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバックライト装置を有するディスプレイ装置の概略構成を示す要部分解斜視図
【図２】図１の各導光体の発光量の時間変化（発光パターン）を示す図であり、（Ａ）は、発光パターンの第１の例を示す図、（Ｂ）は、発光パターンの第２の例を示す図
【図３】従来の液晶バックライト装置の構成の一例を示す概略図
【図４】図３の各光出射ブロックのＬＥＤへの駆動電流の時間変化の一例を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１００ ディスプレイ装置
１１０ バックライト装置
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ レーザ光源
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ 導光体
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ 拡散板
１１４ 反射板
１１５ 光センサ
１１６ プリズム部
１２０ 光源駆動部
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ 光量指令値発生回路
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ 補正回路
１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄ レーザ駆動回路
１２４ 加算器
１２５ 乗算器
１３０ 光変調部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源にそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源から出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数の線状の導光体と、
前記複数の導光体から出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板と、
前記拡散板と対向配置され、前記複数の導光体から出射されたレーザ光のうち前記拡散板に向かわないレーザ光を前記拡散板に向かう方向に反射させる反射板と、
任意の発光時点において前記複数のレーザ光源の少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、前記複数のレーザ光源を発光駆動させる駆動手段と、
を有するバックライト装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、
任意の発光時点において前記複数のレーザ光源の少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、前記複数のレーザ光源を、所定の発光パターンで発光強度を変化させながら、順次発光駆動させる、
請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、
前記複数のレーザ光源を、映像信号のフレーム周期に同期して、順次発光駆動させる、
請求項２記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記複数の導光体から出射されたレーザ光の光量を検出する光量検出手段、をさらに有し、
前記駆動手段は、
前記複数のレーザ光源のおのおのに対して、前記光量検出手段の検出結果を用いて、当該レーザ光源の発光強度が所定の値になるように、当該レーザ光源の発光強度を制御する、
請求項３記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、
前記複数のレーザ光源のおのおのに対して、前記光量検出手段の検出結果を当該レーザ光源に対してあらかじめ設定された指令値によって重み付けして得られた値と、当該指令値との差分に基づいて、当該レーザ光源の発光強度が所定の値になるように、当該レーザ光源の発光強度を制御する、
請求項４記載のバックライト装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置によって照明される光変調部と、
を有するディスプレイ装置。
【請求項１】
レーザ光を出射する複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源にそれぞれ対応して設けられ、対応するレーザ光源から出射されたレーザ光を、一端から内部に入射し、側面から外部に出射させる複数の線状の導光体と、
前記複数の導光体から出射されたレーザ光を散乱拡散させる拡散板と、
前記拡散板と対向配置され、前記複数の導光体から出射されたレーザ光のうち前記拡散板に向かわないレーザ光を前記拡散板に向かう方向に反射させる反射板と、
任意の発光時点において前記複数のレーザ光源の少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、前記複数のレーザ光源を発光駆動させる駆動手段と、
を有するバックライト装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、
任意の発光時点において前記複数のレーザ光源の少なくともいずれか１つの発光強度が変化するように、前記複数のレーザ光源を、所定の発光パターンで発光強度を変化させながら、順次発光駆動させる、
請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、
前記複数のレーザ光源を、映像信号のフレーム周期に同期して、順次発光駆動させる、
請求項２記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記複数の導光体から出射されたレーザ光の光量を検出する光量検出手段、をさらに有し、
前記駆動手段は、
前記複数のレーザ光源のおのおのに対して、前記光量検出手段の検出結果を用いて、当該レーザ光源の発光強度が所定の値になるように、当該レーザ光源の発光強度を制御する、
請求項３記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、
前記複数のレーザ光源のおのおのに対して、前記光量検出手段の検出結果を当該レーザ光源に対してあらかじめ設定された指令値によって重み付けして得られた値と、当該指令値との差分に基づいて、当該レーザ光源の発光強度が所定の値になるように、当該レーザ光源の発光強度を制御する、
請求項４記載のバックライト装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置によって照明される光変調部と、
を有するディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１７５６３６（Ｐ２００９−１７５６３６Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６７８１（Ｐ２００８−１６７８１）
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２８日（２００８．１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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