DE102005029790B4

DE102005029790B4 - Einrichtung zum Erfassen der Leuchtdichte eines auf einer LCD-Anzeige eines LCD-Displaymoduls darstellbaren Bildes

Info

Publication number: DE102005029790B4
Application number: DE200510029790
Authority: DE
Inventors: Günter Gerner
Original assignee: Eizo GmbH
Current assignee: Eizo GmbH
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2025-06-28
Also published as: DE102005029790A1

Abstract

Anordnung mit – einem LCD-Displaymodul und – einer Einrichtung (10) zum Erfassen der Leuchtdichte eines auf einer LCD-Anzeige (4) des LCD-Displaymoduls darstellbaren Bildes, wobei die Einrichtung mit einem optischen Mittel (11) und einer im Brennpunkt des optischen Mittels (11) angeordneten Fotozelle (13) versehen ist, wobei die Einrichtung (10) auf der Frontseite der LCD-Anzeige (4) derart in einem Abstand von der LCD-Anzeige (4) angeordnet ist, dass unabhängig von der Position eines auf der LCD-Anzeige (4) dargestellten Bildes das optische Mittel (11) das von der LCD-Anzeige (4) abgestrahlte Licht fokussiert und die Fotozelle (13) die Leuchtdichte der fokussierten Lichtstrahlen erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem LCD-Displaymodul.
Insbesondere im medizinischen Bereich sind die Anforderungen an ein Bild wiedergebendes System im Hinblick auf die Bildwiedergabekennlinie dieses Systems, z. B. einer LCD-Anzeige eines LCD-Displaymoduls, recht hoch. Die Bildwiedergabekennlinie gibt an, wie ein elektrisches Bildsignal in ein optisches Signal, bestehend aus Leuchtdichte und Farbart, umgesetzt wird. Es ist beispielsweise gewünscht, dass die Leuchtdichte als Funktion eines Videoeingangssignals (einem Videolevely empfindungsgemäß gleichabständig wächst. Empfindungsgemäß gleichabständig bedeutet, dass das menschliche Auge das Bild z. B. bei einem Videolevel von 50% seines Maximalwertes als halb so hell empfindet wie das Bild bei einem 100%igen Videolevel. Um dies zu erreichen, sind Maßnahmen erforderlich, um den Verlauf einer Leuchtdichtekennlinie an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges anzupassen.
Die Leuchtdichtekennlinie kann mit Hilfe einer so genannten Look-Up-Tabelle angepasst werden. Die Korrektur geschieht dadurch, dass ein zur Ansteuerung einer LCD-Anzeige eines LCD-Displaymoduls geeigneter Grafikprozessor zunächst Videoeingangswerte und diesen Videoeingangswerten zugeordnete Videoausgangswerte in eine Look-Up-Tabelle einschreibt. Welcher Videoausgangswert dann auf die LCD-Anzeige gegeben wird, ist abhängig vom Videoeingangswert, wodurch eine Leuchtdichte gemäß einer gewünschten Leuchtdichtekennlinie einstellbar ist. Mit anderen Worten, die Korrektur geschieht in der Art und Weise, dass das digitalisierte Bild mit der Look-Up-Tabelle bewertet wird; statt eines Videoeingangswertes wird ein diesem Videoeingangswert zugeordneter Videoausgangswert in die LCD-Anzeige geschrieben.
Dadurch ist es möglich, über die Look-Up-Tabelle die Bildwiedergabekennlinie so anzupassen, dass diese z. B. dem DICOM-Standard entspricht. Gemäß diesem Standard wird der Leuchtdichtebereich von 0,05 cd/m² bis 4000 cd/m² in 1024 Stufen (Just Noticeable Differences) unterteilt, so dass der Leuchtdichteunterschied zwischen den einzelnen Stufen vom Auge gerade noch wahrgenommen werden kann. Dadurch wächst die Leuchtdichte empfindungsgemäß gleichmäßig an.
Um die Leuchtdichtekennlinie z. B. nach diesem DICOM-Standard abzugleichen, ist eine Vielzahl von Testbildern erforderlich, die jeweils ein Testmuster repräsentieren. Beispielsweise sind ca. 33 Graustufen für den Vordergrund und ca. 50 Graustufen für den Hintergrund abzugleichen, wobei eine geeignete Einrichtung während dieses Abgleichs die Leuchtdichten erfasst. Ein geeignetes auf einem Personalcomputer ablauffähiges Abgleichprogramm errechnet Videoausgangswerte aus den Videoeingangswerten, den erfassten Leuchtdichten und den Soll-Leuchtdichten gemäß DICOM und hinterlegt diese in die Look-Up-Tabelle.
Eine Einrichtung zum Erfassen der Leuchtdichte eines auf einer LCD-Anzeige darstellbaren Bildes ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 98/52182 bekannt. Diese ist mit einer in einer horizontalen und in einer vertikalen Richtung bewegbaren Sensoreinrichtung versehen. Um die Leuchtdichte eines Teilbereichs der LCD-Anzeige zu erfassen, ist es erforderlich, die Sensoreinrichtung entsprechend zu positionieren, dass dieser Teilbereich erfasst werden kann.
Aus der US 6,320,652 B1 ist eine Vorrichtung mit optischen Mitteln bekannt, welche die Leuchtdichte eines Bereiches einer LCD-Anzeige erfassen. Für den Fall, dass die Leuchtdichte eines weiteren Bereiches zu erfassen ist, ist es erforderlich, die optischen Mittel zu verschieben und entsprechend zu positionieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine Leuchtdichteerfassung vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Vorteilhaft ist, dass keine beweglichen Teile für eine ortsabhängige Erfassung der Leuchtdichte eines Testbildes erforderlich sind. Unabhängig von der Position eines auf der LCD-Anzeige dargestellten Testbildes wird das Bild im Brennpunkt eines optischen Mittels, z. B. eines optischen Mittels in Form einer Sammellinse, von der Fotozelle erfasst und dessen Leuchtdichte ermittelt.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist, werden im Folgenden die Erfindung, deren Ausgestaltungen sowie Vorteile näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Anordnung mit einer Einrichtung zum Erfassen der Leuchtdichte eines auf einer LCD-Anzeige darstellbaren Bildes und
2 eine Prinzipdarstellung einer Leuchtdichtekorrektur.
In 1 ist mit 1 ein Grafikprozessor bezeichnet, welchem durch einen 8-Bit-A/D-Wandler 2 ein digitalisiertes Bildsignal 3 zur Darstellung eines Bildes auf einer LCD-Anzeige 4 eines monochromen LCD-Displaymoduls zuführbar ist. Es ist angenommen, dass das digitalisierte Bildsignal 3 Videosteps von 0 bis 255 umfassen kann, welche der A/D-Wandler 2 aus einem analogen Bildsignal 5 in einem Spannungsbereich von 0 Volt bis 0,7 Volt erzeugt, was bedeutet, dass 256 Graubilder darstellbar sind. Diese Videosteps 0 bis 255 werden einer Look-Up-Tabelle LUT zugeführt, welche diese Videosteps bewertet und im Hinblick auf den Verlauf der Leuchtdichtekennlinie optimiert. Dazu sind in der Look-Up-Tabelle LUT Videoeingangswerte und diesen Videoeingangswerten zugeordnete Videoausgangswerte eingeschrieben. Der Grafikprozessor 1 steuert eine Backlight-Regelung 6 an, welche die Leuchtdichte eines Backlights 7 einregelt, um im Wesentlichen konstante Leuchtdichteverhältnisse zu erzielen. Dazu ist ein Backlight-Sensor 8 vorgesehen, der die Leuchtdichte des Backlights 7 erfasst, welche die Backlight-Regelung 6 auf eine Soll-Leuchtdichte einregelt. Über eine geeignete Schnittstelle 9 übermittelt der Grafikprozessor 1 der LCD-Anzeige 4 das durch die Look-Up-Tabelle LUT bewertete, digitale Bildsignal (bewertete Videosteps), wodurch die Bildinformation visuell dargestellt wird.
Es kann nun vorkommen, dass Alterungseffekte der lichtdurchlässigen Teile des LCD-Displaymoduls, z. B. Alterungseffekte der Diffusor- und/oder Polarisationsfolien des LCD-Displaymoduls, und/oder Leuchtdichteunterschiede des Backlights sich störend im Hinblick auf eine homogene Leuchtdichteverteilung des LCD-Displays auswirken. Beispielsweise kommt es vor, dass die Leuchtdichten an den Rändern der LCD-Anzeige geringer sind als in der Mitte der Anzeige.
Um eine im Wesentlichen gleichmäßige Leuchtdichteverteilung zu bewirken, wird während einer Kalibrierphase zunächst nacheinander für verschiedene Bereiche der LCD-Anzeige 4 ein Testbild in Form eines Graubildes in einem Erfassungsfenster, welches die LCD-Anzeige 4 nicht vollständig ausfüllt, dargestellt und die Leuchtdichte des Graubildes jedes Bereiches erfasst. Während der Leuchtdichteerfassung eines Bereiches werden die restlichen Bereiche der LCD-Anzeige 4 mit einem Videostep 0 (Schwarzwert) angesteuert, d. h., diese Bereiche bleiben dunkel. Für jeden der verschiedenen Bereiche wird nacheinander ein dieser Graustufe entsprechender Videoeingangsstep dem Grafikprozessor 1 übermittelt und gemäß einer Belegung der Look-Up-Tabelle LUT ein diesem Videoeingangsstep zugeordneter Videoausgangsstep in die LCD-Anzeige 4 geschrieben, wobei der Bereich, dessen erfasste Leuchtdichte ein Maximum aufweist, als Referenzgröße zur Ermittlung eines Korrekturwertes dient. Eine an der Frontseite der LCD-Anzeige 4 angeordnete Einrichtung 10 ist mit einer Sammellinse 11 versehen, die in einem geeigneten Abstand von der LCD-Anzeige 4 angeordnet ist. Die Einrichtung 10 ist derart ausgebildet, dass störendes Umgebungslicht abgeschirmt wird. Die Sammellinse fokussiert das von der LCD-Anzeige 4 abgestrahlte Licht 12, wobei eine Fotozelle 13 die Leuchtdichte der fokussierten Lichtstrahlen im Brennpunkt der Sammellinse 11 erfasst und einem A/D-Wandler 14 eine dieser Leuchtdichte entsprechende Spannung zuführt. Aus dieser Spannung erzeugt der A/D-Wandler 14 einen Videostep, den der A/D-Wandler 14 einer Auswerteeinheit 15 des Grafikprozessors 1 übermittelt. Diese Auswerteeinheit 15 vergleicht den Videostep mit dem Videostep des Bereiches, für den die maximale Leuchtdichte erfasst wurde, und ermittelt in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses einen Korrekturwert, welchen die Auswerteeinheit 15 zusammen mit den Bildpunktkoordinaten des Bereichs in einen Korrekturspeicher 16 hinterlegt.
In der beschriebenen Art und Weise werden Korrekturwerte für alle 256 Graustufen ermittelt und zusammen mit den Bildpunktkoordinaten des jeweiligen Bereiches in den Korrekturspeicher 16 eingetragen, wodurch die Kalibrierung abgeschlossen ist.
Für den Fall, dass in einer Normalbetriebsart für einen Bereich der einem der 256 Graubilder entsprechende Videoeingangsstep dem Grafikprozessor 1 übermittelt wird, liest die Auswerteeinheit 15 den diesem Videoeingangsstep zugeordneten Videoausgangsstep aus der Look-Up-Tabelle LUT aus, überlagert diesem den im Korrekturspeicher 16 hinterlegten Korrekturwert und schreibt das Ergebnis in die diesem Bereich entsprechenden Bildpunktkoordinaten der LCD-Anzeige 4 ein.
Zur weiteren Verdeutlichung der Korrekturmaßnahmen wird im Folgenden auf 2 verwiesen, in der in einer Prinzipdarstellung eine Leuchtdichtekorrektur gezeigt ist. Die in den 1 und 2 dargestellten gleichen Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Einfachheit halber ist angenommen, dass für alle 256 Graubilder nacheinander lediglich die Leuchtdichten von neun Bereichen in diesen zugeordneten Erfassungsfenstern E1, E2, ... E9 während einer Kalibrierphase erfasst und die ermittelten Korrekturwerte in den Korrekturspeicher 16 (1) hinterlegt sind, wobei ferner angenommen ist, dass im Erfassungsfenster E5 die maximale Leuchtdichte erfasst wurde.
Während einer Normalbetriebsart übermittelt ein Grafikprozessor zur Anzeige eines Graubildes Videoeingangssteps Vi der Look-Up-Tabelle LUT, welche diesen Videoeingangssteps Vi zugeordnete Videoausgangssteps Vo gemäß einer Leuchtdichtekennlinie einer Korrektureinheit 17 zuführt. Die Korrektureinheit 17 kann Bestandteil der Auswerteeinheit 15 (1) sein. Ferner übermittelt die Auswerteeinheit 15 der Korrektureinheit 17 einen im Korrekturspeicher 16 hinterlegten, ortsabhängigen (bildpunktabhängigen) Korrekturwert k, wobei die Korrektureinheit 17 den Videoeingangsstep Vi korrigiert, indem die Korrektureinheit 17 dem Videoeingangsstep Vi den Korrekturwert überlagert und der LCD-Anzeige 3 einen korrigierten Videoausgangsstep Vk einschreibt.
Für den Fall, dass die maximale Leuchtdichte eines Graubildes im Erfassungsfenster E5 erfasst wurde und die Leuchtdichte des Bereiches im Erfassungsfenster E4 lediglich 50% der maximalen Leuchtdichte beträgt, bewirkt der korrigierte Videoausgangsstep Vk eine Verdoppelung der Leuchtdichte für den Bereich im Erfassungsfenster E4. Dadurch wird die Leuchtdichte am Rand der LCD-Anzeige 4 an die Leuchtdichte in der Mitte der LCD-Anzeige 4 angepasst, wodurch eine im Wesentlichen gleichmäßige Leuchtdichteverteilung erzielt wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind lediglich neun Erfassungsbereiche der LCD-Anzeige 4 gezeigt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind 81 Bereiche vorgesehen, wodurch sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Selbstverständlich kann die Anzahl der Bereiche erhöht werden, um die Ergebnisse weiter zu verbessern. Dies bedeutet allerdings, dass die Speicherkapazität des Korrekturspeichers 16 erhöht werden muss.

Claims

Anordnung mit – einem LCD-Displaymodul und – einer Einrichtung (10) zum Erfassen der Leuchtdichte eines auf einer LCD-Anzeige (4) des LCD-Displaymoduls darstellbaren Bildes, wobei die Einrichtung mit einem optischen Mittel (11) und einer im Brennpunkt des optischen Mittels (11) angeordneten Fotozelle (13) versehen ist, wobei die Einrichtung (10) auf der Frontseite der LCD-Anzeige (4) derart in einem Abstand von der LCD-Anzeige (4) angeordnet ist, dass unabhängig von der Position eines auf der LCD-Anzeige (4) dargestellten Bildes das optische Mittel (11) das von der LCD-Anzeige (4) abgestrahlte Licht fokussiert und die Fotozelle (13) die Leuchtdichte der fokussierten Lichtstrahlen erfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Mittel eine Sammellinse (11) ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) die erfassten Leuchtdichten einer Auswerteeinheit (15) übermittelt, wobei die Anordnung ferner versehen ist mit – einem Grafikprozessor (1), welchem Videoeingangssteps des Bildes zuführbar sind, – einer Look-Up-Tabelle (LUT), in welcher den Videoeingangssteps zugeordnete Videoausgangssteps hinterlegt sind, – einem Korrekturspeicher (16), in welchen die Auswerteeinheit (15) die Korrekturwerte hinterlegt, welche in Abhängigkeit der Bildpunktkoordinaten den Videoausgangswerten überlagert werden.