JP2003090780A - 光出力および／または色の実時間補正のためのシステムおよび方法 - Google Patents

光出力および／または色の実時間補正のためのシステムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レトロフィット可能で、パネルを広範囲に覆
わないセンサにより、像を規定する全要素を実時間で測
定および補正するシステムを提供する。 【解決手段】 像を表示するアクティブディスプレイ領
域（６）、像形成装置（２）、および、この像形成装置
（２）を駆動する電子駆動システム（４）を含む、ディ
スプレイ装置（１）と、光学的開口（２１）および光セ
ンサ（２２）を含み、像形成装置（２）のアクティブデ
ィスプレイ領域（６）の代表部分からの光出力に対して
光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号（１１）
を生成するための、光学センサユニット（１０）と、光
学測定信号（１１）を受取り、かつこれに基づき電子駆
動システム（４）を制御する、フィードバックシステム
（１２）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】この発明は、輝度対電圧特性がディ
スプレイ装置の温度および老化に依存するディスプレイ
領域を有する種類のディスプレイ装置、たとえばＬＣＤ
（液晶ディスプレイ）装置、プラズマ機器、ＣＲＴ、電
子ディスプレイ、背面投影システムなどの上に表示され
た像の、光出力および／または色の実時間補正のための
システムおよび方法に関するものである。
【０００２】この発明は、それに限られるわけではない
が、特に、所与の視軸に沿って観ることを意図した透過
型液晶ディスプレイに関する。これは特に、コンピュー
タスクリーンと、航空機などの輸送手段の計器板とに当
てはまる。
【０００３】より特定的に、たとえば複数のＬＣＤスク
リーンが一緒に合わせられて１つまたは複数の像を形成
する場合、ＬＣＤスクリーンの各々の外観が同じである
ことが望ましい。
【０００４】
【発明の背景】現在、ＬＣＤディスプレイはしばしばコ
ントラスト調節手段を備えており、ディスプレイの使用
段階の初めにコントラストの調節を実行する。コントラ
ストは、ディスプレイ使用中にはもはや調節されない。
【０００５】ＪＰ−８２９２１２９では、測定が実行さ
れるときだけディスプレイ上に置かれる別個の測定機器
が記載されている。ディスプレイの光を測定するこのよ
うなセンサは、ディスプレイ表面上に装着される、光学
システム、開口、および光ファイバのうちいずれか１つ
を有する。ディスプレイ表面から射出されるすべての光
ビームの中で、最適観測角度に対応する光のみがセンサ
要素内に与えられる。記載のセンサではコンパクトさお
よび一体化が考慮されない。センサの高さは大きく、こ
れは、最適観測角度に対応する光のみをセンサ要素に与
えるために、センサ要素を開口から、したがってスクリ
ーンからかなりの距離をおいたところに置かなければな
らないからである。センサはまた、かなり大きな面積を
カバーする。記載のセンサはスクリーン上に表示される
用途と並行して実時間で使用するために設計されてはい
ない。これはたとえば携帯電話ディスプレイには非実用
的であろう。
【０００６】応用によっては、測定機器が常時ディスプ
レイ上にあり、光出力を絶えず測定し、こうして表示さ
れた像の光出力および／または色を絶えず補正すること
ができるのが好ましい。
【０００７】ＥＰ−０３１３３３１から、液晶ディスプ
レイの実際の使用中の輝度およびコントラストを制御す
る装置が公知である。発光ダイオードによって、予め定
められたレベルの光が生成され、かつＬＣＤパネルを通
じて透過される。パネルの反対側で、パネルを通じて透
過された光はセンサによって感知され、これを表す信号
が対応して生成される。この信号は実時間で監視され、
パネルのグレイスケールレベルを実時間で調節するのに
用いられる。発光ダイオードおよびセンサはＬＣＤパネ
ルの対向する表面上、遮光材料の下に位置付けられる。
この遮光材料は、観る人に対してスクリーンのその部分
で発生される光をさえぎり、かつセンサに対しては周辺
光をさえぎる。この解決が有する不利益は、これを既存
のスクリーンにレトロフィットできないことである。さ
らに、このような覆われた試験ピクセルは、周辺光に関
する問題はないものの、ＬＣＤをあまりにも覆いすぎ
る。
【０００８】ＵＳ−５１６２７８５およびＤＥ−４１２
９８４６でもまた、ＬＣＤのコントラストを最適化する
装置が記載されている。ＬＣＤパネルは、ディスプレイ
領域と、別個の試験ゾーンとを含む。センサが試験ゾー
ンを観測する。センサと試験ゾーンとはともに、光学マ
スクによって周辺光に対して保護される。
【０００９】ＵＳ−５４９０００５では、ディスプレイ
装置の自身の光源（ＬＥＤ）上に置かれた光センサが記
載されている。第１の不利益は、これを市場で入手可能
なＬＣＤパネル上で実現できないことである。さらなる
不利益は、フィードバックループが、アクティブな像の
内容のために用いられるバックライトを組込まず、した
がって構造があまり精密でないことである。すなわちこ
れは、像を規定するすべての要素（ＬＣＤ自身、バック
ライト、フィルタ、温度など）の全体的な結果を測定し
ない。
【００１０】
【発明の概要】この発明の目的は、上記の不利益を克服
することである。
【００１１】この目的は、この発明に従う方法およびシ
ステムにより成し遂げられる。この発明は、光学的フィ
ードバックによる、ディスプレイ装置上に表示された像
の光出力および／または色の、実時間補正のシステムを
提供する。光出力は、バックライト、コントラストおよ
び／または輝度を含む。この発明に従うシステムは以下
のものを含む。−像を表示するためのアクティブディス
プレイ領域と、たとえばＬＣＤ装置の場合は透過型もし
くは反射型ＬＣＤ、またはＣＲＴの場合は蛍光体など
の、像形成装置と、像形成装置を駆動するための電子駆
動システムとを含む、ディスプレイ装置、−光学的開口
と或る光軸を有する光センサとを含み、像形成装置のア
クティブディスプレイ領域を代表する部分からの光出力
の光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号を発生
するための、光学センサユニット、−光学測定信号を受
取り、かつこれに基づいて電子駆動システムを制御す
る、フィードバックシステム。光学センサの光学的開口
は、センサに受取られる光の少なくとも５０％が光セン
サの光軸から１５°以内で進む光からくるような受光角
（すなわち、センサの受光角は３０°）を有する。換言
すると、センサの受光角は、３０°以下の相対受光角
（subtended acceptance angle）でディスプレイ領域か
ら射出または反射された制御用の光の量と、３０°より
大きい相対受光角でディスプレイ領域から射出または反
射される制御用の光の量との間の比がＸ：１であるよう
な角度であり、ここでＸは１以上である。状況によって
は、光センサにより受取られる光の少なくとも６０％、
またはこれに代えて少なくとも７０％、もしくは少なく
とも７５％が、光センサの光軸から１５°以内で進む光
からくるような受光角があれば有利であろう。
【００１２】この発明の別の局面では、ディスプレイ装
置上に表示された像の光出力および／または色の実時間
補正のためのシステムが提供され、これは以下のものを
含む。−像を表示するためのアクティブディスプレイ領
域と、たとえばＬＣＤ装置の場合は透過型もしくは反射
型ＬＣＤ、またはＣＲＴの場合は蛍光体などの、像形成
装置と、像形成装置を駆動するための電子駆動システム
とを含む、ディスプレイ装置、−光学的開口と或る光軸
を有する光センサとを含み、像形成装置のアクティブデ
ィスプレイ領域を代表する部分からの光出力の光学測定
を行ない、かつこれから光学測定信号を発生するため
の、光学センサユニット、−光学測定信号を受取り、こ
れに基づき電子駆動システムを制御するフィードバック
システム。光学センサユニットの光学的開口は、光セン
サの光軸との角度が１０°以上でセンサに受取られた光
が少なくとも２５％減衰され、２０°以上の角度で受け
られた光が少なくとも５５％減衰され、かつ３５°以上
の角度で到着する光が少なくとも８５％減衰されるよう
な、受光角を有する。
【００１３】この発明に従うシステムは、実時間で、し
たがって主用途の表示中に用いられることを意図する。
テストパターンは必要でないが、テストパターンを用い
てもよい。主用途は、測定が行なわれるときに妨げられ
ない。
【００１４】光学測定は差動でない、すなわち周辺光と
アクティブディスプレイ領域により射出される実際の光
とを別々に測定することはない。直接の周辺光は測定さ
れず、またこれは認め得るほどに測定に影響を与えな
い。間接的な周辺光（すなわちディスプレイによって反
射された周辺光）は、電子ディスプレイの全輝度出力に
寄与し、したがって測定されることになる。
【００１５】ディスプレイの輝度を周辺光に対して調節
することを意図する場合、この発明を別個の周辺光セン
サと組合せることが可能である。この場合、この発明に
従うシステムは、スクリーンによって射出される輝度を
測定し、周辺光センサは周辺光を測定する。次にディス
プレイの輝度を、両者の差に比例して調節することがで
きる。
【００１６】好ましくは、光学測定は輝度測定である。
この場合光出力補正は、輝度および／またはコントラス
ト補正を含み得る。光学測定はまた色測定であってもよ
く、この場合色補正を行なうことができる。
【００１７】フィードバックシステムは好ましくは、光
学測定信号、測定された輝度または色値を基準値と比較
する比較器／増幅器と、バックライト制御および／また
はビデオコントラスト制御および／またはビデオ輝度制
御および／または色温度を調整する調整器とを含み、こ
うして基準値と測定された値との間の差を減少させてこ
の差をできるだけ０に近づける。
【００１８】この発明の光学センサユニットは好ましく
は、光学的開口と光センサとの間の光ガイドを含む。こ
の光ガイドは、たとえば光パイプであっても光ファイバ
であってもよい。
【００１９】好ましくは、像形成装置のアクティブディ
スプレイ領域を代表する部分は、像形成装置のアクティ
ブディスプレイ領域の全面積の１％未満、好ましくは
０．１％未満、さらにより好ましくは０．０１％未満で
ある。
【００２０】好ましい実施例に従うと、光学センサユニ
ットの光学的開口はアクティブディスプレイ領域の一部
をマスクし、その一方で光センサ自身はアクティブディ
スプレイ領域のいかなる部分もマスクしない。観察され
る像の被覆範囲（coverage）を最小にしつつ、ディスプ
レイ装置のアクティブディスプレイ領域の前面からの光
出力を絶えず計測する。光センサを、ディスプレイ領域
の背後またはこれの側部に置いてもよく、こうすれば必
要となるスクリーン領域上の高さは、好ましくは５ｍｍ
未満となる。したがって、測定中に周辺光を退けるのに
必要な、光学的開口と光センサとの間の距離は、スクリ
ーンから外の距離によっては生じない。
【００２１】スクリーン上で測定される領域は、アクテ
ィブディスプレイ領域の或る数のアクティブピクセルか
らなる。スクリーン上で測定されるアクティブピクセル
の面積は、好ましくは最大で６ｍｍ×４ｍｍである。た
とえば、アクティブディスプレイ領域の典型的な寸法が
５０ｍｍ×８０ｍｍの携帯電話（第３世代携帯電話）の
スクリーンでは、６ｍｍ×４ｍｍの測定ゾーンはそのア
クティブディスプレイ領域の０．６％を構成する。アク
ティブディスプレイ領域の寸法が２４５９ｍｍ×１８４
４ｍｍのラップトップスクリーン（１２．１インチスク
リーン）では、６ｍｍ×４ｍｍの測定ゾーンはそのアク
ティブディスプレイ領域の０．０００５％を構成する。
【００２２】専用の試験ピクセルは必要でなく、アクテ
ィブディスプレイ領域のどのピクセルを用いても、これ
に対する光学測定を行なうことができる。テストパッチ
を生成させてセンサにより観察されるアクティブピクセ
ル上に重ね合わせてもよく、またはセンサは実際のアク
ティブな像の一部を観察してもよい。これにより、シス
テムをいかなる既存のディスプレイ装置上にもレトロフ
ィットすることができる。これを、専用の光源またはバ
ックライトを必要とすることなく、ＡＭ−ＬＣＤ（アク
ティブマトリックス液晶ディスプレイ）などの標準的な
ディスプレイと組合せることができる。さらに、スクリ
ーンなどのディスプレイ装置の部品を容易に取換えるこ
とができる。
【００２３】好ましくは、光学センサユニットのハウジ
ングは０．５ｃｍ未満の距離だけアクティブディスプレ
イ領域の上に突き出る。
【００２４】この発明はまた、光学的フィードバックに
よる、ディスプレイ装置上に表示された像の光出力およ
び／または色の、実時間補正のための方法を提供する。
この方法は以下のステップを含む。−ディスプレイ装置
上のアクティブディスプレイ領域上に像を表示するステ
ップ、−アクティブディスプレイ領域を代表する部分か
ら射出された光に対して光学測定を行ない、かつこれか
ら光学測定信号を発生するステップ、−光学測定信号に
従いアクティブディスプレイ領域上の像の表示を制御す
るステップ。光学測定を行なうステップは、３０°以下
の相対受光角でディスプレイ領域から射出または反射さ
れる制御用の光の量と、３０°より大きい相対受光角で
ディスプレイ領域から射出または反射される制御用の光
の量との比がＸ：１となるように光を選択するステップ
を含み、ここでＸは１以上である。
【００２５】この発明に従う方法は、−ディスプレイ装
置上のアクティブディスプレイ領域上に像を表示するス
テップと、−アクティブディスプレイ領域を代表する部
分から射出された光に対して光学測定を行ない、かつこ
れから光学測定信号を発生するステップと、−光学測定
信号に従ってアクティブディスプレイ領域上の像の表示
を制御するステップとを含み、−光学測定を行なうステ
ップは、、アクティブディスプレイ領域に対する法線と
の角度が１０°以上で進む光を少なくとも２５％減衰さ
せ、アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度
が２０°以上で進む光を少なくとも５５％減衰させ、か
つアクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が
３５°以上で進む光を少なくとも８５％減衰させること
により、制御ステップで用いる光を選択するステップを
含む。
【００２６】この発明の方法によって、制御された光出
力ならびに／または正しい絶対輝度および色（Ｙ，ｘ，
ｙ）読みをディスプレイ装置から得ることができる。
【００２７】像を補正する方法は、実時間で、すなわち
実行中の用途と並行して用いられる。この方法は介入不
用であって、利用者からの入力を必要としない。
【００２８】好ましくは、実行される光学測定は輝度測
定である。この場合、光出力補正は輝度および／または
コントラスト補正を含み得る。これに代えて、実行され
る光学測定は色測定であり、この場合、光出力補正は表
示された像の色補正を含む。
【００２９】光学測定信号に従う像の表示の制御は好ま
しくは、測定信号を基準値と比較し、かつバックライト
コントローラおよび／またはビデオコントラスト制御お
よび／またはビデオ輝度制御および／または色温度を調
整し、こうして基準値と測定信号との間の差を減少させ
てこの差をできるだけ０に近づけることにより行なわれ
る。
【００３０】好ましくは、光学測定を行なうステップは
さらに、アクティブディスプレイ領域から射出された光
を、アクティブディスプレイ領域の内部からアクティブ
ディスプレイ領域の外側へと透過させるステップを含
む。
【００３１】この発明の他の特徴点および利点は、この
発明の原理を例として示す以下の詳細な説明および添付
の図面から明らかとなるであろう。
【００３２】異なる図面において、同じ参照番号は同じ
または類似の要素を指す。
【００３３】
【例示の実施例の説明】特定の実施例に関して、かつ或
る図面を参照してこの発明を説明するが、この発明はこ
れに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定され
る。記載の図面は概略的なものにすぎず、限定を加える
ものではない。以下において、センサの受光角は、セン
サに入ることができる端点の光線（extreme light ray
s）が相対する角度を指す。したがって、通常、光軸と
端点の光線との間の角度は受光角の半分である。
【００３４】図１（Ａ）および（Ｂ）は、この発明に従
う、光学センサユニット１０の一実施例を備えたＬＣＤ
ディスプレイ装置１の一部の、それぞれ平面図および前
面図である。
【００３５】ＬＣＤディスプレイ装置１は、ＬＣＤパネ
ル２と、ＬＣＤパネル２を駆動して像を発生および表示
するための電子駆動システム４とを含む。ディスプレイ
装置１は、像が表示されるアクティブディスプレイ領域
６を有する。ＬＣＤパネル２は、ＬＣＤパネルベゼル８
に固定される。
【００３６】この発明に従うと、ディスプレイ装置１は
光学センサユニット１０を備え、ＬＣＤパネル２を代表
する部分からの光出力の光学測定を行なう。光学測定信
号１１は、これら光学測定値から発生される。
【００３７】フィードバックシステム１２は光学測定信
号１１を受取り、これら信号に基づき電子駆動システム
４を制御する。
【００３８】光学センサユニット１０を実現させるため
には、いくつかのやり方がある。いずれの場合でも、光
学センサユニット１０は永久的にまたは着脱可能に、ア
クティブディスプレイ領域６に（またはこれに隣接し
て）固定される。光学センサユニット１０の全体を較正
することができ、これはまた交換可能であり得る。
【００３９】典型的に、光学センサユニット１０は光入
射面または光学的開口２１と、光放出面２３とを有す
る。さらにまた内部反射面をも有する。光入射面２１は
好ましくは、周辺光に対して遮光性のアクティブディス
プレイ領域６と静的に接触する。接触が遮光性でなけれ
ば、周辺光を補償するために、周辺光のレベルを補償す
るのに用いられる追加の周辺光センサを用いる必要があ
るだろう。
【００４０】好ましくは、光学センサユニット１０はア
クティブディスプレイ領域の上に５ｍｍ以下の距離Ｄだ
け突き出る。
【００４１】図２に示すように、第１の実施例に従う
と、光学センサユニット１０は、光学的開口２１と、フ
ォトダイオードセンサ２２と、その中間に、光ガイド３
４として、たとえば塊状ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メ
チル）構造１４、１６、１８、２０とを含み、このうち
１つは集光用開口２１を提供し、１つは光射出面２３を
提供する。ＰＭＭＡは透明（９０％超透過）の硬く丈夫
な材料である。当業者には、たとえばガラスなどの他の
材料を用いてもよいと認識されるであろう。
【００４２】塊状ＰＭＭＡ構造１４、１６、１８、２０
は、全反射を用いて光線を案内する役目を果たす。ＰＭ
ＭＡ構造１４および１８は、９０°を超える光束を偏向
させる。２つの光線２４、２６のおおよその経路を図２
で示す。
【００４３】ＰＭＭＡ構造１４および１８の傾斜した部
分は、好ましくは金属化２８、３０されて鏡の役目を果
たす。他の表面は金属化される必要はなく、これは光が
全反射を用いてＰＭＭＡ構造を通って進むからである。
【００４４】異なるＰＭＭＡ構造１４、１６、１８およ
び２０の間にはエアギャップがある。これらの界面で、
迷光（ディスプレイ装置によって射出された光ではない
もの）が光ガイド３４に入る可能性がある。
【００４５】この第１の実施例には、実現するにはかな
り複雑であるという不利益がある。さらに、迷光および
周辺光が光ガイド３４に入るおそれがあるので、測定さ
れた光出力の、信号対雑音比を減少させる。
【００４６】この発明に従う光学センサユニット１０の
第２の実施例を図３で示す。これは光ファイバによる実
現例である。光学センサユニット１０は、光学的開口２
１と、光センサ２２と、これらの間の光ファイバの束３
２とを含む。好ましくは光ファイバを合わせて固定する
か束ねる（たとえば接着する）かし、端面を研磨して、
（前掲の特許請求の範囲で規定したように）制限された
角度下の光線のみを受入れるようにする。
【００４７】この実施例は、光ファイバの束を小さな半
径で曲げることがしばしば実用的でないという不利益を
示す。したがって、光学センサユニット１０がディスプ
レイ装置１のディスプレイ領域６から延びる距離Ｄはか
なり大きくなる。さらに、特に光ファイバが９０°を超
えて曲がる表面で光の漏れがあり得る。周辺光は光ガイ
ド３４に入り得るが、これはファイバ束の表面に直接的
または間接的に光遮蔽材料を適用することにより容易に
制限できる。「直接的に」とは、たとえばファイバ束上
の減衰金属（damped metal）などのように、遮蔽材料お
よびファイバ束が分離できないことを意味する。「間接
的に」とは、たとえばファイバ束のまわりに置かれる、
内側の減衰金属を有する着脱可能な可撓パイプなどのよ
うに、遮蔽材料とファイバ束とが分離可能であることを
意味する。
【００４８】この発明に従う光学センサユニットの第３
の、および好ましい実施例を、図４−図６に示す。この
実施例では、光学センサユニット１０は、１片のＰＭＭ
Ａからなる光ガイド３４を含む。光学センサユニット１
０はさらに、光ガイド３４の一方の末端にある開口２１
と、光ガイド３４の他方の末端にあるフォトダイオード
センサ２２または等価の装置とを含む。光ガイド３４
は、光を光射出面２３に集中させるように、均一でない
断面を有することができる。
【００４９】光線は、全反射により、光ガイド３４を通
じて進む。光線は９０°の角度で、反射領域２８、３０
によって偏向させされるが、これらはたとえば第１の実
施例と同様に金属化されて鏡として働く。この光ガイド
３４の構造は剛性であり、製造が簡単である。
【００５０】構造の一改良例では（図５を参照）、光が
結合されて入る領域（開口２１）または出る領域（光射
出面２３）を除き、反射コーティング３６が直接的また
は間接的（すなわち分離不可能または分離可能）に光ガ
イド３４の外面に適用される。この反射コーティング材
料３６の反射係数は０．９以下である。コーティングは
光ガイド３４の表面にあり、これの中に浸透し得ない。
【００５１】この場合、周辺光を極めて良好に退けるこ
とができる。同時に、この構造では受光角が狭くなる。
すなわち、破線３８が示す光線などの、アクティブディ
スプレイ領域６に対する法線に対する広い角度下で光ガ
イド３４に入る光線は、アクティブディスプレイ領域６
に対する法線に対する狭い角度下で構造に入る、点線で
示す光線よりも、（反射係数が０．９以下であるため）
はるかに大きく反射され減衰されることになる。
【００５２】図６に示すように、この構造をさらに変形
して受光角を変えることができる。構造が周辺光にさら
されないところ（たとえばディスプレイハウジング４２
により覆われるところ）で光ガイド３４の表面上の反射
層３６を選択的に省くことによって、光ガイド３４の軸
（またはアクティブディスプレイ領域６に対する法線）
に対して大きな角度下で進む光線が光学センサユニット
１０から射出するようにでき、一方で周辺光は光ガイド
３４に入れない。
【００５３】こうして、破線３８で示す光線などの、ア
クティブディスプレイ領域６に対する法線に対する広い
角度下で光ガイド３４に入る光線はさらに減衰され、光
ガイド３４から出ることすら可能である。点線４０で示
す光線などの、アクティブディスプレイ領域６の法線に
対する小さい角度下で光ガイド３４に入る光線は、その
減衰がより小さくなり、光射出面２３およびフォトダイ
オードセンサ２２のレベルでのみ光ガイド３４から去る
ことになる。したがって、光ガイド３４は光線の入射角
度の関数としてはるかに選択的である。これは、この光
ガイド３４が狭い受光角を実現することを意味する。
【００５４】この発明に従う光学センサユニット１０の
受光角が小さいことで、周辺光がフォトダイオードセン
サ２２に入ることが避けられ、しかも測定が行なわれる
ピクセルに隣接するピクセルを周辺光に対して遮蔽する
必要がない。また、ＬＣＤスクリーンによって、その表
面に対し浅い角度で射出された光もまた、センサに入ら
ない。ＬＣＤディスプレイから、表面に対する法線から
離れた角度で射出された光は、しばしば輝度および色に
歪曲がある。
【００５５】光学センサユニット１０の受光角特性を測
定するために、以下に記載の試験条件および装置を用い
た。ホフマン（Hoffman）光源型ＬＳ−６５−ＧＦ／Ｐ
Ｓなどの白色均一光出力を有する光源４４を暗室４６に
置く。この発明に従う光ガイド３４を、その開口２１が
光ガイド３４の前にくるように置き、第１の実例におい
て光は開口２１に直交する方向で開口２１に入る。測定
機構の好ましい一要件は、光源４４と光ガイド３４の開
口２１との間の距離ｄが、光ガイド３４の開口表面の幅
ｃの５０倍と等しい、またはこれより大きいことであ
る。これは光ガイドに入る光の角度広がりを制限するた
めのものである。たとえば、開口２１の幅ｃは３ｍｍ、
光源４４と光ガイド３４の開口２１との間の距離は１７
ｃｍであり得る。こうして、実用目的では、入来するほ
とんどの光線が光学センサユニット１０の入口に対して
直交する。光射出面２３で光ガイド３４から出る光はフ
ォトダイオード２２により捕捉され、測定された光は光
−電圧変換回路４７（線形回路）により電圧に変換さ
れ、この電圧が、たとえばフィリップス（Philips）の
ＰＭ２５２５型などのデジタル電圧計４８により測定さ
れる。平らなテーブルを設け、この一部が垂直軸につい
てテーブルの面で回転できるようにする。テーブルの回
転可能部分の回転を測定するために、たとえばヘリオス
（Helios）が供給する分度器（図示せず）を設ける。
【００５６】光ガイド３４はテーブルの回転可能部分に
固定され、光源４４と光ガイド３４の開口２１とをつな
ぐ線に平行な面で光ガイド３４が回転できるようにす
る。整列後に光源４４は、テーブルの回転不能部分に固
定される。これに代えて光ガイド３４をテーブルの固定
部に固定し、光源４４をテーブルの回転可能部分に固定
してもよい。
【００５７】０°の測定値は、光ガイド３４に入る光が
光源４４の光軸に対し平行に進んでいることを意味す
る。この位置において、光学システムの光入力は最大で
ある。９０°の測定値は、光ガイド３４に入る光が光源
４４の光軸に対し直交することを意味する。この位置に
おいて、光学システムの光入力は最小である。受光角は
端点の光線の相対角度なので、角度ａ°の測定値は２ａ
°の受光角を指し示すことに注目されたい。
【００５８】測定の好適な方法は以下の通りである。回
転テーブルの回転部は、１５°に達するまで１°ずつ
（点ｅについて、図８参照）回転される。これに分度器
を用いる。次に５°のステップを、５０°に達するまで
適用する。最後に１０°のステップを９０°まで適用す
る。いずれのステップでも、対応する測定された電圧を
記録する。
【００５９】角度は２次元であるため、光学システムの
入口の位置は、直交方向でもまた回転するのが好ましい
（図９参照）。用いられるステップの量は、光学センサ
ユニット１０の対称性に依存する。
【００６０】光ガイド３４は通常対称性を有するため、
得られるグラフ（図１０Ａおよび図１０Ｂ）は０°につ
いて鏡像となることができる。いずれの測定も暗室で行
ない、光による外部の影響をなくす必要がある。周囲温
度は典型的に、たとえば２５°などの、ＬＣＤ動作に妥
当なものに選ばれる。
【００６１】図１０（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ水
平回転および垂直回転で決定された特性に関連する測定
結果を示す。測定されたボルト値を線形補間によりパー
セント値に変換する。グラフは狭い特性を示す。
【００６２】水平特性を見ると、０°で受取られる光の
５０％までＶ％が落ちるときに、角度は約１５°とな
る。３５°で到着する光線に関しては、光の約１０％の
みが受取られるのみである。
【００６３】垂直特性に関するグラフは、水平特性に関
するグラフとの実質的な違いを示さない。
【００６４】グラフに示されるように、この発明に従う
光ガイドの受光角は、光軸に対し１０°以上の角度で到
着する光（２０°の受光角）が少なくとも２５％減衰さ
れ、２０°以上の角度で到着する光（受光角４０°）が
少なくとも５５％減衰され、かつ３５°以上の角度で到
着する光（７０°の受光角）が少なくとも８５％減衰さ
れるようなものである。
【００６５】これに従い、光学測定を行なうステップ
は、アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度
が１０°以上で進む光を少なくとも２５％減衰させ、、
アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が２
０°以上で進む光を少なくとも５５％減衰させ、かつア
クティブディスプレイ領域に対する法線との角度が３５
°以上で進む光を少なくとも８５％減衰させることによ
り、制御ステップで用いる光を選択するステップを含み
得るとわかった。
【００６６】２つの角度間の曲線の下の面積は、これら
の角度間で受入れられる光の量に関する値を与える。こ
の発明の一局面は、ディスプレイ領域に対する法線から
遠く離れた角度からくる（色合いおよび／または輝度に
関して歪曲され得る）光の影響を減少させることであ
る。したがって、この発明の別の局面に従うと、ディス
プレイ領域に対する法線に対する１５°以下の角度で進
み受取られる光の量と、法線に対する１５°より大きい
角度で進み受取られる光の量との比は、Ｘ：１となり、
ここでＸは１以上である。光学的開口の物理的配置と光
ガイドの長さとにより、高い出射（excident）角度の光
の排除が可能となる。
【００６７】好ましい実施例を参照してこの発明を示し
説明したが、この発明の範囲および精神から離れること
なく形状および詳細のさまざまな変更および変形を行な
うことができると当業者には理解されるであろう。たと
えば、光学センサユニットの寸法を変えることができ
（より大きいまたは小さい光学センサユニット）、した
がって測定ゾーンの寸法もより大きくまたは小さくする
ことができる。また、光学センサユニットの幾何学的配
置も変化させることができる。仮に光学センサユニット
の幾何学的配置および／または寸法が変わっても、光学
センサユニットは０．５ｃｍ未満の距離だけアクティブ
ディスプレイ領域の上に突き出ることが好ましい。さら
に、応用もまたわずかに異なり得る。たとえば、逐次
に、または適当なフィルタを備えたセンサの組合せによ
り、輝度を各々の色に関して測定し、ほとんどの場合
Ｒ、ＧおよびＢである原色の混合により規定される色温
度を測定し、またはこれを安定させる。別の例では、こ
の方法および装置を用いて、記載のシステムで測定され
る輝度と、ディスプレイのアクティブ領域ではなく室内
環境かディスプレイのアクティブでないエッジかに向け
られた第２のセンサによって測定される周辺光との、コ
ントラスト値を安定させることができる。この場合、ア
クティブディスプレイ領域上の像の表示は、光学測定信
号と、これと組合せた周辺光測定信号とに従い、制御さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は、この発明に従う、光学センサユニ
ットを備えたＬＣＤスクリーンの一部の上面図であり、
（Ｂ）は、この発明に従う、光学センサユニットを備え
たＬＣＤスクリーンの一部の前面図である。
【図２】 異なるＰＭＭＡ片から組立てられた光ガイド
を含む、この発明に従う光学センサユニットの第１の実
施例を示す図である。
【図３】 光ファイバを備えた光ガイドを含む、この発
明に従う光学センサユニットの第２の実施例を示す図で
ある。
【図４】 ＰＭＭＡの単一片からなる光ガイドを含む、
この発明に従う光学センサユニットの第３の実施例を示
す図である。
【図５】 反射コーティングでコーティングされた、図
４の光ガイドを示す図である。
【図６】 反射コーティングで部分的にコーティングさ
れかつハウジングにより周辺光に対して遮蔽された、図
４の光ガイドを示す図である。
【図７】 光ガイドでの光学的減衰の角度依存性を測定
する測定機構を示す図である。
【図８】 光ガイドでの光学的減衰の垂直方向の角度依
存性をどのように測定するかを例示する図である。
【図９】 光ガイドでの光学的減衰の水平方向の角度依
存性をどのように測定するかを例示する図である。
【図１０】 （Ａ）は、図７−図９で例示の通り測定さ
れた、光ガイドでの光学的減衰の垂直方向の角度依存性
の結果を示す図であり、（Ｂ）は、図７−図９で例示の
通り測定された、光ガイドでの光学的減衰の水平方向の
角度依存性の結果を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジーノ・ド・ブラバンデール ベルギー、ベー−9100 ニュウケルケン− バース、バレンホフ、５ Ｆターム(参考） 2G086 EE10

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスプレイ装置（１）上に表示された
    像の光出力および／または色の実時間補正のためのシス
    テムであって、前記システムは前記像を表示するための
    アクティブディスプレイ領域（６）と、像形成装置
    （２）と、前記像形成装置（２）を駆動するための電子
    駆動システム（４）とを含むディスプレイ装置（１）
    と、 光学的開口（２１）と或る光軸を有する光センサ（２
    ２）とを含み、前記像形成装置（２）の前記アクティブ
    ディスプレイ領域（６）の代表部分からの光出力の光学
    測定を行ない、かつこれから光学測定信号（１１）を発
    生するための、光学センサユニット（１０）と、 前記光学測定信号（１１）を受取り、かつこれに基づき
    前記電子駆動システム（４）を制御する、フィードバッ
    クシステム（１２）とを含み、 前記光学センサユニット（１０）の前記光学的開口（２
    １）は、前記光センサ（２２）により受取られた光の少
    なくとも５０％、またはこれに代えて６０％、またはこ
    れに代えて７０％、またはこれに代えて７５％が、前記
    光センサ（２２）の前記光軸の１５°以内で進む光から
    くるような、受光角を有する、光出力および／または色
    の実時間補正のためのシステム。
  2. 【請求項２】 ディスプレイ装置（１）上に表示された
    像の光出力および／または色の実時間補正のためのシス
    テムであって、前記システムは、 前記像を表示するためのアクティブディスプレイ領域
    （６）と、像形成装置（２）と、前記像形成装置（２）
    を駆動するための電子駆動システム（４）とを含むディ
    スプレイ装置（１）と、 光学的開口（２１）と或る光軸を有する光センサ（２
    ２）とを含み、前記像形成装置（２）の前記アクティブ
    ディスプレイ領域（６）の代表部分からの光出力の光学
    測定を行ない、かつこれから光学測定信号（１１）を発
    生するための、光学センサユニット（１０）と、 前記光学測定信号（１１）を受取り、かつこれに基づき
    前記電子駆動システム（４）を制御する、フィードバッ
    クシステム（１２）とを含み、 前記光学センサユニット（１０）の前記光学的開口（２
    １）は、前記光センサ（２２）の前記光軸との角度が１
    ０°以上で到着する光が少なくとも２５％減衰され、２
    ０°以上の角度で到着する光が少なくとも５５％減衰さ
    れ、かつ３５°以上の角度で到着する光が少なくとも８
    ５％減衰されるような受光角を有する、光出力および／
    または色の実時間補正のためのシステム。
  3. 【請求項３】 前記光学測定は輝度測定である、請求項
    １または２のいずれかに記載のシステム。
  4. 【請求項４】 光出力補正は輝度および／またはコント
    ラスト補正を含む、請求項３に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記光学センサユニット（１０）はさら
    に、前記光学的開口（２１）と前記光センサ（２２）と
    の間の光ガイド（３４）を含む、請求項１から４のいず
    れかに記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記光ガイド（３４）は光パイプであ
    る、請求項５に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記光パイプはコーティングされ、こう
    して周辺光を遮蔽する、請求項６に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記コーティング（３６）は前記光パイ
    プの材料内に浸透しない、請求項７に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記光ガイド（３４）は光ファイバ（３
    ２）である、請求項５に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記像形成装置（２）の前記アクティ
    ブディスプレイ領域（６）の前記代表部分は、前記像形
    成装置（２）の前記アクティブディスプレイ領域（６）
    の面積の１％未満、好ましくは０．１％未満、さらによ
    り好ましくは０．０１％未満である、請求項１から９の
    いずれかに記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記光学センサユニット（１０）の前
    記光学的開口（２１）は前記アクティブディスプレイ領
    域（６）の一部をマスクし、前記光センサ（２２）は前
    記アクティブディスプレイ領域（６）のいかなる部分も
    マスクしない、請求項１から１０のいずれかに記載のシ
    ステム。
  12. 【請求項１２】 前記光学センサユニットは、５ｍｍ以
    下の距離だけ前記アクティブディスプレイ領域の上に突
    き出る、請求項１から１１のいずれかに記載のシステ
    ム。
  13. 【請求項１３】 ディスプレイ装置（１）上に表示され
    た像の光出力および／または色の実時間補正のための方
    法であって、前記方法は前記ディスプレイ装置（１）上
    のアクティブディスプレイ領域（６）上に前記像を表示
    するステップと、 前記アクティブディスプレイ領域（６）の代表部分から
    射出された光に対して光学測定を行ない、かつこれから
    光学測定信号（１１）を発生するステップと、 前記光学測定信号（１１）に従い、前記アクティブディ
    スプレイ領域（６）上の前記像の前記表示を制御するス
    テップとを含み、 光学測定を行なう前記ステップは、３０°以下の相対受
    光角で前記ディスプレイ領域から射出または反射された
    制御用の光の量と、３０°より大きい相対受光角で前記
    ディスプレイ領域から射出または反射された制御用の光
    の量との比がＸ：１となり、ここでＸは１以上である、
    光出力および／または色の実時間補正のための方法。
  14. 【請求項１４】 ディスプレイ装置（１）上に表示され
    た像の光出力および／または色の実時間補正のための方
    法であって、前記方法は前記ディスプレイ装置（１）上
    のアクティブディスプレイ領域（６）上に前記像を表示
    するステップと、 前記アクティブディスプレイ領域（６）の代表部分から
    射出された光に対して光学測定を行ない、かつこれから
    光学測定信号（１１）を発生するステップと、 前記光学測定信号（１１）に従い、前記アクティブディ
    スプレイ領域（６）上の前記像の前記表示を制御するス
    テップとを含み、 光学測定を行なう前記ステップは、前記アクティブディ
    スプレイ領域（６）に対する法線との角度が１０°以上
    で進む光を少なくとも２５％減衰させるステップと、前
    記アクティブディスプレイ領域（６）に対する法線との
    角度が２０°以上で進む光を少なくとも５５％減衰させ
    るステップと、前記アクティブディスプレイ領域（６）
    に対する法線との角度が３５°以上で進む光を少なくと
    も８５％減衰させるステップとを含む、光出力および／
    または色の実時間補正のための方法。
  15. 【請求項１５】 輝度測定を実行するための、請求項１
    ３または１４のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 光出力補正は輝度および／またはコン
    トラスト補正を含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 光学測定を行なう前記ステップは、前
    記アクティブディスプレイ領域（６）内から前記アクテ
    ィブディスプレイ領域（６）外へと光を透過させるステ
    ップを含む、請求項１３から１６のいずれかに記載の方
    法。
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