JP2010122251A - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 視聴者の眼の明るさ感度の知覚範囲を広角輝度から推定することで視聴環境に適した画像を表示することができる画像表示装置を提供する。

【解決手段】
画像表示装置１０は、表示輝度算出部１、広角輝度取得部２、輝度補正部３、ディスプレイ４を備えている。広角輝度取得部２は、視聴者からディスプレイ４方向の広角輝度を取得し、表示輝度と広角輝度の平均とを用いて、明度と表示輝度との関係を示す明るさ感度曲線関数を生成し、取得した広角輝度から、その環境で視聴者が明るさの差を知覚できる上限・下限輝度を算出し、算出した上限・下限輝度を用いて補正表示輝度Ｌｃを算出し、ディスプレイ４に表示させる。

【選択図】 図３

Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示方法に関する。

視聴環境に応じてディスプレイの表示輝度を制御する技術がある。

ディスプレイ前面とリモコン前方に設置した二つの照度センサを用いて視聴環境の明るさ（空間照度）を取得し、取得した照度に応じてディスプレイのバックライトを制御する方法がある（例えば、特許文献１）。この手法で用いる照度センサは、直近の垂直入射光束量しか取得できない。放射照度は距離の二乗に比例して減衰するため、照明の位置や個数によって照度センサに入射する照度は大きく変動し、バックライトの輝度を適切に制御することが出来ない。また、垂直入射光束量と眼の明るさ感度との依存関係が低いことが知られている。

また、リモコンに設置された検出センサによって反射光を含む表示画面の領域を検出し、検出情報から抽出・識別した表示画面領域を用いて表示画面に表示する画像の色と明るさの補正を行う方法がある（例えば、特許文献２）。この手法では、表示画面の領域の輝度情報のみを利用して補正を行っている。
特開２００６−７２２５５公報 特開２００８−４２４７２公報

ディスプレイ周辺の背景となる領域の輝度も眼の明るさ感度に影響を与えることが知られている。そのため、上記従来技術では、照明環境に対する眼の明るさ感度を充分に推定することが出来ず適切な輝度制御を行うことができなかった。

本発明は、上記課題を解決するために、視聴者の位置からディスプレイをみた場合の広角輝度を用いて視聴環境の明るさを推定し、明るさ感度に即した輝度制御を行なうことを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、画像を表示する画像表示部と、前記画像から表示輝度を算出する表示輝度算出部と、前記画像表示部を撮像することが出来る位置から、前記画像表示部を含む範囲の光景を撮像し、撮像された前記光景の輝度の平均を示す広角輝度を取得する広角輝度取得部と、前記広角輝度から、前記広角輝度の場合に輝度差を知覚することが出来ると推定することができる明るさ感度範囲に対応する輝度の範囲内となるよう、前記表示輝度を補正した補正表示輝度を算出する輝度補正部と、を有し、前記画像表示部に前記補正表示輝度に基づく画像を表示することを特徴とする画像表示装置を提供する。

また、画像を表示する画像表示部を有する表示装置とリモコン装置とを有する画像表示装置において、前記リモコン装置は、視聴者が前記表示装置を操作する操作部と、前記操作部を操作するタイミングで前記画像表示部を視聴する位置から、前記画像表示部を含む範囲の輝度の平均を示す広角輝度を取得する広角輝度取得部と、前記操作部に入力した制御信号と前記広角輝度の信号とを前記表示装置に送信する送信部と、を有し、前記表示装置は、前記画像から表示輝度を算出する表示輝度算出部と、前記リモコン装置から信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した信号から前記広角輝度の信号を分離し、前記広角輝度から、明るさ感度範囲に対応する輝度の範囲内となるよう、前記表示輝度を補正した補正表示輝度を算出する輝度補正部と、を有し、前記制御信号を実行するタイミングで前記画像表示部に前記補正表示輝度に基づく画像に表示を変更することを特徴とする画像表示装置及びその方法を提供する。

本発明によれば、明るさ感度と相関の高い広角輝度を用いて輝度値を補正するため、より視聴環境に適した輝度制御が可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら発明の実施形態について説明する。なお、互いに同じ構成には共通の符号を付して重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、所定の照明環境で視聴者が画像を表示するディスプレイを視聴した場合の空間照度と、視聴者からディスプレイを見た際の光景を示す図である。図１（Ａ）は、視聴者の近くの照明とディスプレイの近くの照明とが点灯している例を示す。図１（Ｂ）は、視聴者の近くの照明が点灯し、ディスプレイの近くの照明が点灯していない例を示す。

図１（Ａ）の例では、ディスプレイ側の照明が点灯しているためディスプレイ周辺の壁は明るい状態である。また、図１（Ｂ）の例では、ディスプレイ側の照明は消灯しているため、ディスプレイ周辺の壁は暗い状態である。本実施形態では、視聴者からディスプレイをみた場合のディスプレイ及びディスプレイの周辺を含む領域の平均輝度（以下、広角輝度と記載）を求め、広角輝度に応じてディスプレイの表示輝度の補正を行う。広角輝度とは、ディスプレイから離れた視聴位置からディスプレイを見た場合、当該ディスプレイの表示面に加えてその周囲や背景をその視野に含む場合の平均の輝度を示すものである。国際電気通信連合の標準規格であるＲｅｃ．ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９−５によれば、ＨＤＴＶの標準的な視聴距離はディスプレイ高さの３倍であり、標準視聴距離からディスプレイを視聴する場合の９０°視野に占める３７インチディスプレイの表示面の比率はおよそ４％程度となる。この時、視聴距離を変えずディスプレイサイズのみを変えた場合を想定すると、２０インチタイプの場合で１．２％、６０インチタイプの場合１０．４％、１００インチタイプの場合２９．２％となる。そのため、撮像するディスプレイ及びディスプレイの周辺を含む領域中におけるディスプレイ表示面の比率は、全体の１％〜３０％程度となることが望ましい。

図２は、人間の眼の明るさに対する感度を示す順応輝度に関する調査結果を示す図である。一般に、順応輝度が大きい程、より明るい物体表面の明るさの差を識別できる特性がある。図２（Ａ）は、眼の順応輝度と空間照度との相関を示す図である。空間照度とは、視聴者の存在する位置での照度であり、図１の例では視聴者近くの照明が大きな影響を与える照度である。図２（Ｂ）は、眼の順応輝度と広角輝度との相関を示す図である。

図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、眼の順応輝度と空間照度との相関は低く、広角輝度との相関が高いことがわかる。そのため、本実施形態では、広角輝度から眼の順応輝度を推定し、順応輝度に応じた輝度に補正した画像をディスプレイに表示する制御を行なう。

以下、本実施形態の画像表示装置１０について説明する。

（１）画像表示装置１０の構成
図３は、本実施形態に係る画像表示装置１０を示す図である。画像表示装置１０は、表示輝度算出部１、広角輝度取得部２、輝度補正部３、ディスプレイ４を備えている。画像表示装置１０のうち、表示輝度算出部１、輝度補正部３、ディスプレイ４は、表示装置本体１１である。本実施形態では、広角輝度取得部２は有線または無線によって表示装置本体１１と情報通信が可能であり、表示装置本体１１とは物理的に分離した構成である。

表示輝度算出部１は、画像表示装置１０の外部から入力されたデジタルまたはアナログ形式の映像信号（以下、入力画像と記載）を、ディスプレイ４が実際に表示した際の輝度表示輝度（以下、表示輝度と記載）を算出する。入力画像は、輝度、色度などの一般的な画像情報を備えている。

ディスプレイ４は、画像信号に基づいて画像を表示するパネル及びパネルを制御する制御部を有する。具体的には、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、又は、その他のディスプレイのいずれであっても構わない。ディスプレイ４は各画素の輝度値が０．０１［ｃｄ／ｍ^２］〜２０００［ｃｄ／ｍ^２］の範囲を表示することが望ましい。

広角輝度取得部２は、ディスプレイ４の視聴が可能な位置に設置され、設置された位置からディスプレイ４方向を見た場合の広角輝度を取得する。広角輝度取得部２は、入射光を集光する集光手段として光学レンズ２０１と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の１つ以上の受光素子をアレイ状に配置した撮像素子２０２と、撮像素子の出力電流から輝度値を求める演算部２０３とを有する。光学レンズは、広い角度から入射する光を集光する。撮像素子２０２は、光学レンズによって集光された光を取り込み、光電変換を行う。演算部２０３は、撮像素子２０２から供給された出力電流から広角輝度を求める。撮像素子２０２の受光素子の分光感度特性は、JIS C7612に定められる標準視感度Ｖ（λ）に近いことが望ましいが、カラーフィルタや応答差分を用いることで所望の標準視感度に近づけても良い。光学レンズは、ピンホール構造や焦点距離を調整した複数レンズ構造といった集光手段であっても代替可能である。この時、視聴者とディスプレイ４を結ぶ視線方向に対して、ディスプレイ４の背景を含む範囲を撮像することができるように２ｄｅｇ以上の画角をもった光学レンズ２０１を用いることが望ましい。これらのような特性を有するデジタルスチルカメラや携帯電話などの汎用的な機器の機能の一部を代替利用することで実現しても構わない。

輝度補正部３は、広角輝度取得部２が取得した広角輝度を用いて、表示輝度算出部１が算出した表示輝度を補正し補正表示輝度を算出する。補正表示輝度を算出する具体的な方法の詳細については後述する。

ＬＵＴ５は、表示輝度を補正する際に必要となるデータセットを広角輝度の値と対応させて記憶している。記憶されているデータセットの詳細については後述する。

（２）画像表示装置１０の動作
図４は、画像表示装置１０の動作を示すフローチャートである。

まず、表示輝度算出部１は、画像表示装置１０に入力された入力画像から各画素の表示輝度Ｌｔ［ｃｄ／ｍ^２］（以下、単位省略）を算出する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、表示輝度算出部１が、入力された映像信号からディスプレイ４上に表示される各画素の表示輝度Ｌｔを算出する。なお、表示輝度Ｌｔは、ディスプレイ４に画像を表示するときのガンマ変換が施された輝度値である。このとき、各画素の表示輝度Ｌｔと実測される輝度値とが等しくなるように予め校正されている。

次に、広角輝度取得部２が、ディスプレイ４を撮像することが可能な設置位置からディスプレイ４の方向を撮像し、広角輝度Ａを取得する（ステップＳ２）。本実施形態では，レンズを介して入射する光量を一定時間ごとに検出し、撮像素子２０２の各受光素子が取得した光量から絶対輝度を、画素ごとに算出する構成とする。なお、視聴者からの指示によって広角輝度Ａを取得する構成であってもかまわない。

以下に、撮像素子２０２に入射した光量から物体表面の絶対輝度を算出する方法を説明する。まず、自動露出機能を有する撮像機構を仮定した場合、ガンマ補正の影響を除いた状態で、撮像素子２０３に入射する光量と物体表面の輝度の関係は、ＡＰＥＸ規格により式（１）のように規定される。

ｌoｇ２（Ｂ／３．４２）＝２×ｌoｇ２Ｆ―ｌoｇ２Ｔ―ｌoｇ２（Ｓ／３．１２５）・・・式（１）
ここで、Ｂ は輝度補正係数、Ｆ は絞り値(Ｆ値)、Ｔはシャッタースピード(ｓｅｃ)、Ｓ はＩＳＯ 感度である。一般に、Ｆ，Ｔ、Ｓはカメラ内部の反射光式露出計により決定されるが、これは測光点が１８%のグレイになるよう設定されている。そのため、撮像した画像の各画素値（ｘ，ｙ）を式（２）により変換する。

Ｌａｂｓ（ｘ，ｙ）＝１００×Ｂ×Ｙ（ｘ，ｙ）／（１８×Ｙｍａｘ）・・・式（２）
ここで，Ｌａｂｓ（ｘ，ｙ）は受光素子（ｘ，ｙ）が受光した光の絶対輝度［ｃｄ／ｍ^２］、Ｙ（ｘ，ｙ）は撮影画像の階調値、ＹｍａｘはＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系での最大値であり通常は１００となる。上記の輝度値より、算出された各画素（ｘ，ｙ）の画素値Ｙを変換する。そして、全受光素子が得た絶対輝度Ｌａｂｓ（ｘ，ｙ）を平均することにより、視聴者からディスプレイ方向の広角輝度Ａ［ｃｄ／ｍ^２］（以下、単位省略）を取得することが可能となる。本実施形態では、Ｆ、Ｔ、Ｓを一定として視聴位置からディスプレイ４を見た場合のディスプレイ４及びディスプレイ４の背景として視野に含まれる領域を撮影する。その後、各受光素子の出力輝度値に対してレンズの点像強度分布関数（ＰＳＦ）を考慮した補正を加え，全受光素子が得た絶対輝度Ｌａｂｓ（ｘ，ｙ）を平均して広角輝度Ａを算出し、一時記憶する。この時、各受光素子が得た絶対輝度Ｌａｂｓ（ｘ，ｙ）から広角輝度Ａを算出する際に、ＰＳＦに加えて、各受光素子が得たＬａｂｓ（ｘ，ｙ）に重みを設け、重み付け平均から広角輝度Ａを算出しても良い。その他、ディスプレイ４の表面と推定される撮像フレーム内の位置の中心部分に対応する受光素子の出力輝度値には低い重みを、周辺領域に対応すると推定される受光素子の出力輝度値には高い重みをかけた重み付き平均を用いて広角輝度Ａとして算出しても構わない。上記の重み付けを行うことで、ディスプレイ４の背景に起因する輝度に大きな重みが付いた広角輝度Ａを算出することが出来る。

次に、ステップＳ２で広角輝度取得部３が取得した広角輝度Ａを用いて、輝度補正部３が眼の明るさ感度知覚範囲の上限・下限となると推定される輝度値をそれぞれ算出する（ステップＳ３）。明るさ感度と、表示輝度と、広角輝度Ａとの間には、式（３）の関係がある。

Ｒ＝Ｒｍ×Ｌｔ^ｎ／（Ｌｔ^ｎ＋Ａ^ｎ） ・・・式（３）
ここで、ｎは０．７〜２．０の定数であり、広角輝度Ａが大きくなるほどに大きな値となる。Ｒｍは明るさ感度係数であり、広角輝度Ａの大きさに応じて決まる定数である。本実施形態では、広角輝度Ａの値と対応してＲｍ、ｎの値を記憶したデータセットをＬＵＴ５に記憶し、参照する構成とする。

図５は、式（３）の明るさ感度曲線の例を示す図である。横軸は表示輝度Ｌｔを、縦軸は各Ｒｍで正規化した明るさ感度Ｒである。広角輝度Ａが１０［ｃｄ／ｍ^２］の場合の明るさ感度曲線がＶ１、広角輝度Ａが１０００［ｃｄ／ｍ^２］の場合の明るさ感度曲線がＶ２である。明るさ感度の上限Ｒｍａｘ／Ｒｍを８６％、下限Ｒｍｉｎ／Ｒｍを１７％とした。明るさ感度の１７％〜８６％に含まれる範囲が明るさ知覚範囲Ｄである。そのため、知覚範囲を超えた範囲の輝度値で表示した場合、輝度値の差を感じ取ることができなくなると推定される。例えば、Ｖ１の感度曲線で、表示輝度が１［ｃｄ／ｍ^２］以下で表示された画素はすべて同じ黒色で知覚される。同様に、表示輝度が１００［ｃｄ／ｍ^２］以上で表示された画素は全て同じ白色として知覚される。

明るさ感度Ｒの上限Ｒｍａｘ及び下限Ｒｍｉｎと対応する上限輝度Ｌ１・下限輝度Ｌ０は、式（３）を変形した式（４）式（５）から算出する。本実施形態では、明るさ感度Ｒの上限Ｒｍａｘ／Ｒｍ及び下限Ｒｍｉｎ／Ｒｍの値を予め定めておく構成とした。

次に、輝度補正部３は、上限輝度Ｌ１・下限輝度Ｌ０の輝度値の範囲内となるように入力画像の輝度値Ｌｔを補正し、補正表示輝度Ｌｃを算出する（ステップＳ４）。補正表示輝度Ｌｃは式（６）により算出される。

Ｌｃ＝Ｌ１×（Ｌｔ―Ｌ０）／（Ｌ１−Ｌ０） ・・・式（６）
この時、入力画像の全ての画素の補正表示輝度Ｌｃを算出する。なお、補正表示輝度の算出方法は上記に限らず、知覚範囲内に輝度値が含まれるように補正することができればよい。

ディスプレイ４が、Ｓ４で算出された補正表示輝度Ｌｃと、入力画像信号の色度とに応じてディスプレイ４に画像を表示する（ステップＳ５）。

以上のように、ステップＳ５で、眼の明るさ感度の知覚範囲となる輝度の範囲に補正した画像を表示することによって、知覚される輝度のコントラストを向上することができる。また、とびや潰れの無い滑らかな階調性をもった画像を表示することが可能となる。本実施形態の画像表示装置によれば、眼の明るさ感度との相関が高い広角輝度を用いて眼の明るさ感度の知覚範囲内となる輝度の範囲を推定することで眼の明るさ感度を好適に推定し、視覚に最適な輝度制御を実現することが出来る。

（第２の実施形態）
本実施形態の画像表示装置２０について説明する。

（１）画像表示装置２０の構成
図６は、画像表示装置２０を示す図である。本実施形態の画像表示装置２０は、表示装置本体２１と、リモートコントローラ（以下、リモコンと記載）装置２２とを有する。表示装置本体２１と、リモコン装置２２とは、無線通信が可能である。

表示装置本体２１は、表示輝度算出部１、輝度補正部３、ディスプレイ４、信号受信部１５を有する。

一般に、表示輝度を制御する場合、周期的あるいはランダムな時間間隔で自動的に輝度制御を行なうと、視聴者が表示輝度の変化に気づきやすく不自然な印象を与えてしまう。本実施形態の画像表示装置２０によれば、チャンネル操作や電源のオン・オフのタイミング等の能動的な制御動作と連動して表示輝度を補正することで、視聴者に知覚されにくいタイミングで輝度の変更を行うことができる。

信号受信部１５は、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｒ）などの無線通信方式の通信機構を有し、表示装置本体２１のディスプレイ４の前面に設置される。

リモコン装置２２は、広角輝度取得部２００、操作部１３、信号送信部１２を備える。

信号送信部１２は、信号送信部１２と同じ無線通信方式の通信機構を有し、リモコン装置２２の前方に設置される。

操作部１３は、視聴者が画像表示装置の制御を入力するためのインターフェースを有する。例えば、チャンネルや音量、電源等の制御用スイッチ等、視聴者が画像表示装置を操作するためインターフェースを示す。

広角輝度取得部２００は、第１の実施形態の広角輝度取得部２と同様に光学レンズ２０１、撮像素子２０２、演算部２０３を有する。広角輝度取得部２００はリモコン装置２２の前方、すなわち、信号送信部１２と併置して取り付けられる。視聴者がリモコン装置２２を手に持って表示装置本体２１の操作（ディスプレイ４の表示、音声、データ放送等の操作）を行う場合、その信号送信部１２はディスプレイの方向を向いていることが多い。そのため、信号送信部１２に広角輝度取得部２００を併置することで、広角輝度取得部２００が、視聴者が眼にする光景と類似する範囲を撮像し、撮像された２次元の輝度を平均して広角輝度を取得することができる。また、広角輝度取得のために意図的なリモコン装置２２の操作を行なう必要が低減する。そのため、視聴者の位置から見たディスプレイ４の背景の明るさが正確に取得可能となる。

図７は、画像表示装置２０の外観の例を示す模式図である。図７（Ａ）は、リモコン装置２２の外観を、（Ｂ）は表示装置本体２１の外観を示す図である。図に示した様に、広角輝度取得部２００と、信号送信部１２とはリモコン装置２２の同じ面に併置されている。また、表示装置本体２１の信号受信部１３はディスプレイ４と同じ面に配されている。

視聴者がリモコン装置２２を操作する際には、リモコン装置２２のうち信号送信部１３が配された面を信号受信部１３の方向に向けた状態で操作部１３を操作する。そのため、操作部１３の操作と同時に広角輝度取得部２００がディスプレイ４方向を撮像し、撮像した輝度の２次元情報を平均して広角輝度Ａを算出する。

（２）画像表示装置２０の動作
図８は、リモコン装置２２の動作を示す図である。

ステップＳ３１では、リモコン装置２２を利用して視聴者が操作部１３の操作を行ったことを検出する。操作部１３は、視聴者による操作が行われたという情報を広角輝度取得部に通知する。

ステップＳ３２では、広角輝度取得部２００の撮像素子２０２が、操作部１３を視聴者が操作する（ボタンでの入力を行う）タイミングに連動して撮像する。例えば、リモコン装置２２のボタン押下に続いて広角輝度Ａを取得することで、視聴者からディスプレイ４方向を見た際の光景と、リモコン装置２２をディスプレイ４に向けて撮像して得た広角輝度Ａとを一致させることができる。

ステップＳ３３では、ステップＳ３２で撮像素子２０２が撮像した輝度値から、演算部２０３が広角輝度Ａを算出する。尚、本実地形態においては、広角輝度Ａを算出する動作をリモコン装置２２に設けた演算部２０３が実行する構成としたが、撮像素子２０２が撮像した輝度値の２次元情報をそのまま表示装置本体２１に送信し、表示装置本体２１が平均値を算出する構成であっても構わない。これにより、広角輝度取得部２００のマイコンの回路規模を縮小し、リモコン装置２２の製造単価を下げることが可能となる。ただし、リモコン装置２２から表示装置本体２１へ伝送するデータ量が増える。

ステップＳ３４では、信号送信部１２が、操作部１３によって視聴者が入力した制御信号と、広角輝度取得部１３が取得した広角輝度Ａの信号とを、表示装置本体２１へ無線送信する。この時、制御信号と広角輝度信号は伝送時間軸上でどちらを先に送信しても構わない。しかしながら、制御信号による制御動作を実行するための演算時間と広角輝度信号に基づき補正表示輝度Ｌｃを算出するための演算時間とを比較し、演算時間が長く必要となる方の信号を先に送信することが好ましい。

図９は、表示装置本体２１の動作を示す図である。なお、ステップＳ１１、ステップＳ１３、ステップＳ１４は、それぞれ第１の実施形態のステップＳ１、ステップＳ３、ステップＳ４と同様の動作を行うので説明は省略する。

ステップＳ１２では、信号受信部１５は、リモコン装置２２から広角輝度信号を受信したかを判定する。リモコン装置２２から広角輝度信号を受信したと判定した場合には（ステップＳ１２,Ｙｅｓ）ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１５では、ディスプレイ４の制御部が制御信号による制御信号を実行するとディスプレイ４の表示の変化があらかじめ定めた基準以上となるかを判定する。基準以上と判定した場合（ステップＳ１５,Ｙｅｓ）、ステップＳ１６へと進む。これは、制御動作を実行する際にディスプレイ４の表示が大きく変更されるタイミングと連動して輝度の制御を行うことで視聴者が表示輝度の変化に気づきにくぅすることが出来る。ディスプレイ４の表示が大きく変更される制御動作として具体的には、チャンネルの切替え動作や、データ放送の送受信開始や、表示装置本体２１の電源のオン・オフ等が考えられる。例えば、音量の制御はディスプレイ４の表示を変更する動作ではないため、そのタイミングでは補正表示輝度Ｌｃへの変更を行わない構成でもよい。

ステップＳ１６では、制御信号に応じた制御処理を実行するタイミングと補正表示輝度Ｌｃを用いた画像をディスプレイに表示タイミングとを同期する。

なお、本実施形態では補正表示輝度Ｌｃを算出した後に、ステップＳ１５のディスプレイ４の表示変化の判定を行っているが、演算量を減らすためにその前段のステップＳ１２とステップＳ１３の間にステップＳ１９の判定を行っても良い。

または、リモコン装置２２があらかじめ決められた操作部１３のボタンの入力動作があった時のみ撮像素子２０２が撮像を行う構成であっても良い。

（第３の実施形態）
本実施形態の画像表示装置３０について説明する。

（１）画像表示装置３０の構成
図１０は、本実施形態に係る画像表示装置３０のブロック図である。画像表示装置３０は、図６の画像表示装置２０と比べて、入射照度検出部２６をさらに有する点が異なる。

入射照度検出部２６は、照度センサと各種制御回路とを有しディスプレイ４に装置外部から入射する環境光の照度を検出する。また、検出した照度からディスプレイ４の表面反射輝度を算出する。

輝度補正部２７は、表示輝度算出部１が算出した表示輝度と、信号受信部１５が受信した広角輝度Ａと、入射照度信号とを用いて補正表示輝度を算出する。具体的には、補正表示輝度を算出するプログラムやその他演算装置を備える。

図１１は、表示装置本体３１の外観を示す図である。図１１（Ａ）は表示装置本体３１を正面から見た外観図である。図１１（Ｂ）は、表示装置本体３１を側面から見た外観図である。

入射照度検出部２６は、ディスプレイ４の表示面と同じ面上に配されている。表面反射輝度を正確に算出するために、照度センサは、ディスプレイ４表面の法線方向と入射照度検出部２６の照度センサの受光面の法線方向とが等しくなるよう設置されることが望ましい。

（２）画像表示装置３０の動作
次に、本実施形態に係る画像表示装置３０の動作の概要について図１２に基づいて説明する。図１２は、画像表示装置３０の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２７、ステップＳ２８は、第２の実施形態のステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６と同様の制御動作であるので説明は省略する。

ステップＳ２４では、入射照度検出部２６が、ディスプレイ４に入射する環境光の入射照度Ｅ［ｌｘ］（以下、単位省略）を検出する。この時、リモコンを利用してディスプレイ４の操作を行ったタイミングに合わせて、ディスプレイ４に入射する環境光の入射照度を検出することが望ましい。これにより、チャンネル操作時のディスプレイ４に入射する環境光の光量を即時的に取得することが可能となる。尚、入射照度の検出は、周期的あるいはランダムな時間間隔で行なっても良い。この場合、リモコン装置３２を利用してその操作を行ったタイミングと直近時刻の照度を入射照度Ｅとして検出することが望ましい。

ステップＳ２５では、輝度補正部２７が、ステップＳ２４で得た入射照度Ｅとディスプレイ４の表面反射率Ｓとから、表面反射輝度Ｏ［ｃｄ／ｍ^２］を算出する。

Ｏ＝Ｅ×Ｓ／π ・・・ 式（７）
ここでＳは、ディスプレイ４の表面処理に依存して０〜１の値で変化する変数であり、本実施形態では予め既知の値として扱う。一般に、ディスプレイは発光物であると同時に反射物でもあるため、環境光が表面反射することで表面反射輝度が生じる。このため、環境光の入射に伴うディスプレイ４の表面輝度の変化を良好に推定することが可能となる。

ステップＳ２６は、表示輝度算出部１において、ステップＳ２４によって得られた広角輝度Ａと、ステップＳ２１よって抽出された各画素の表示輝度Ｌｔと、ステップＳ２６によって得られた表面反射輝度Ｏ［ｃｄ／ｍ^２］を用いて明るさ感度曲線を算出する。本実施形態では、式（８）の明るさ感度曲線を用いて算出する。

Ｒ＝Ｒｍ×（Ｌｔ＋Ｏ）^ｎ／（（Ｌｔ＋Ｏ）^ｎ＋Ａ^ｎ） ・・・式（８）
本実施形態では、第１の実施形態同様、明るさ感度Ｒの上限Ｒｍａｘ及び下限Ｒｍｉｎと対応する上限輝度Ｌ１・下限輝度Ｌ０は、式（８）を変形した式（９）式（１０）から算出する。明るさ感度Ｒの上限Ｒｍａｘ／Ｒｍ及び下限Ｒｍｉｎ／Ｒｍの値を予め定めておく構成とした。

一般に、ディスプレイの表面反射輝度は、画像信号から抽出された各画素の表示輝度Ｌｔに対して加算的に作用する。また、その際加算される表面反射輝度は、明るい視聴環境において最大で１０［ｃｄ／ｍ^２］程度となる。そのため、特にＬｔ＜１０［ｃｄ／ｍ^２］となるような画像暗部領域では、画像信号から抽出された各画素の表示輝度Ｌｔとディスプレイ４表面の実際の輝度との乖離が大きくなる。

これに対し、Ｌｔに表面反射輝度を加算した表示輝度と、広角輝度Ａとを利用することで、視聴環境に即した明るさ感度曲線を算出できる。なお、広角輝度取得部２００の受光素子は検出可能な輝度範囲が０．０１［ｃｄ／ｍ^２］以上１００００［ｃｄ／ｍ^２］以下であることが望ましいが、環境光の照度に応じて取得輝度範囲をシフトさせることで、あらかじめ望ましい取得輝度範囲となるように拡張しても構わない。その場合、入射照度検出部２６において検出したディスプレイ４に入射する環境光の入射照度Ｅに連動して、絞り値Ｆ、シャッタースピードＴ［sec］、ＩＳＯ感度Ｓの少なくとも一つ、あるいは、全てを調整することで絶対輝度Ｌａｂｓ（ｘ，ｙ）を算出することが望ましい。特に、入射照度Ｅが予め定めた規定値より大きくなった場合にＦ、Ｔ、Ｓをより小さく、入射照度Ｅが予め定めた規定値より小さくなった場合にＦ、Ｔ、Ｓをより大きくなるよう設定する。これにより、応答範囲の狭い安価な受光素子を用いて広い範囲の輝度を取得することが可能となり、製造コストを下げることができる。

以上のように、ディスプレイ４へ入射する環境光の表面反射を利用することで、より高精度に明るさの知覚範囲と対応する上限輝度及び下限輝度を算出することが可能となる。

第１の実施形態の画像表示装置の概要を説明する図。 空間照度または広角輝度と、順応輝度との関係を示すグラフ。 第１の実施形態の画像表示装置を示す図。 第１の実施形態の画像表示装置のフローチャート。 表示輝度と、明るさ感度との関係を示すグラフ。 第２の実施形態の画像表示装置のブロック図。 第２の実施形態の画像表示装置の外観を示す図。 第２の実施形態のリモコン装置のフローチャート。 第２の実施形態の表示装置本体のフローチャート。 第３の実施形態の画像表示装置のブロック図。 第３の実施形態の表示装置本体の外観を示す図。 第３の実施形態の画像表示装置のフローチャート。

符号の説明

１０、２０、３０・・・画像表示装置
１１、２１、３１・・・表示装置本体
２２、３２・・・リモコン装置
１・・・表示輝度算出部
２、２００・・・広角輝度取得部
３、２４・・・輝度補正部
４・・・ディスプレイ
５・・・ＬＵＴ
２０１・・・光学レンズ
２０２・・・撮像素子
２０３・・・演算部
１３・・・操作部
１２・・・信号送信部
１５・・・信号受信部
２６・・・入射照度検出部

Claims (7)

1. 画像を表示する画像表示部と、
   前記画像から表示輝度を算出する表示輝度算出部と、
   前記画像表示部を撮像することが出来る位置から、前記画像表示部を含む範囲の光景を撮像し、撮像された前記光景の輝度の平均を示す広角輝度を取得する広角輝度取得部と、
   前記広角輝度から、前記広角輝度の場合に輝度差を知覚することが出来ると推定することができる明るさ感度範囲に対応する輝度の範囲内となるよう、前記表示輝度を補正した補正表示輝度を算出する輝度補正部と、
   を有し、前記画像表示部に前記補正表示輝度に基づく画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
   
2. 前記広角輝度取得部は、撮像素子と、前記撮像素子へ光を集光する集光手段とを備え、前記撮像素子が撮像した前記光景の輝度のうち、前記画像表示部を撮像したと推定される輝度には低い重みを、前記画像表示の周囲を撮像したと推定される輝度には高い重みをつけた重み付き平均として、前記広角輝度を求めることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
   
3. 画像を表示する画像表示部を有する表示装置とリモコン装置とを有する画像表示装置において、
   前記リモコン装置は、
   視聴者が前記表示装置を操作する操作部と、
   前記操作部を操作するタイミングで前記画像表示部を視聴する位置から、前記画像表示部を含む範囲の輝度の平均を示す広角輝度を取得する広角輝度取得部と、
   前記操作部に入力した制御信号と前記広角輝度の信号とを前記表示装置に送信する送信部と、
   を有し、
   前記表示装置は、
   前記画像から表示輝度を算出する表示輝度算出部と、
   前記リモコン装置から信号を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した信号から前記広角輝度の信号を分離し、前記広角輝度から、明るさ感度範囲に対応する輝度の範囲内となるよう、前記表示輝度を補正した補正表示輝度を算出する輝度補正部と、
   を有し、前記制御信号を実行するタイミングで前記画像表示部に前記補正表示輝度に基づく画像に表示を変更することを特徴とする画像表示装置。
   
4. 前記広角輝度取得部は、前記リモコン装置の前記送信部が配された面と同じ面上に設けられることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
   
5. 前記表示装置は、
   前記画像表示部に入射する光の照度を検出する検出部をさらに備え、
   前記輝度補正部は、前記照度から、前記画像表示部が反射する光の反射輝度を算出し、前記反射輝度と前記広角輝度とを用いて、明るさ感度範囲に対応する輝度の範囲内となるよう、前記表示輝度を補正した補正表示輝度を算出する、
   事を特徴とする請求項４記載の画像表示装置。
   
6. 前記操作部に入力された制御信号に従った前記表示装置を操作にしたがって前記画像表示部に表示する画像が所定の基準以上となるかを判定する判定部を備え、
   前記基準以上と判定された場合に、前記制御信号を実行するタイミングで前記補正表示輝度に従った前記画像を前記画像表示部に表示させることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載の画像表示装置。
   
7. 画像を表示する画像表示部を有する表示装置とリモコン装置とを有する装置の画像表示方法において、
   前記リモコン装置は、
   視聴者が前記表示装置を操作する操作部を操作するステップと、
   前記操作部を操作するタイミングで前記画像表示部を視聴する位置から、前記画像表示部を含む範囲の輝度の平均を示す広角輝度を取得するステップと、
   前記操作部に入力した制御信号と前記広角輝度の信号とを前記表示装置に送信するステップと、
   を有し、
   前記表示装置は、
   前記画像から表示輝度を算出するステップと、
   前記リモコン装置から信号を受信するステップと、
   受信した信号から前記広角輝度の信号を分離し、前記広角輝度から、明るさ感度範囲に対応する輝度の範囲内となるよう、前記表示輝度を補正した補正表示輝度を算出するステップと、
   前記制御信号を実行するタイミングで前記画像表示部に前記補正表示輝度に基づく画像に表示するステップと
   を有することを特徴とする画像表示方法。

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