JP2013120991A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光センサの測定結果に基づき画質を補正する際に、その測定結果の飽和又は不足を自動的に回避し、さらに光センサの故障を自動的に診断すること。
【解決手段】環境光を測定する光センサ２０と、画質を補正する画質補正部１０４と、映像情報を表示する表示部１０５と、各構成要素を制御する制御部１０７と、を備え、制御部１０７は、光センサ２０の測定結果に基づいて画質補正部１０４に対し映像情報の明度、色の濃さを含む画質を制御し、さらに、光センサ２０の測定結果である測定値が、測定可能な最大値又は最小値に対応する飽和又は不足する場合、環境光の測定時間を自動的に減少又は増加するように制御して飽和又は不足の状態を回避する。光センサ２０による測定値は、所定のサンプリング間隔及びサンプリング回数で測定した値の積算値であり、測定時間は前記サンプリング間隔及びサンプリング回数で決まる時間である。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像表示装置に係わり、環境光の情報によって表示映像の補正を行う映像表示装置に関する。

テレビジョン装置など映像表示装置において、環境光の情報によって、映像の補正を行う仕組みを持つ映像表示装置が普及している。例えば特許文献１に記載の技術は、テレビジョン装置において、光センサを用いて視聴環境の照度と色合いを測定し、その情報を基に視聴環境に応じた画質補正を行うものである。

また、光センサデバイスについては、使用中に故障した場合の対処方法に関する技術が提案されていて、例えば特許文献２には、ある光センサと対になる光源体を用意し、それら２つの素子を制御することで、光センサの故障を自動的に検出する技術が開示されている。

特開２０１０−１２４１９７号公報 特開２００４−１３２８６５号公報

ところで、特許文献１においては、周囲が極端に明るい環境下または極端に暗い環境下、またはセンサが故障した場合について考慮されていないために、環境光に従わない映像補正を行うことがあった。

また、特許文献２においては、必ず発光素子と外光検出部が対になっている必要があり、外乱が存在する場合や、発光素子以外の発光体が存在する場合などについては考慮されていない。従って、映像表示装置が運用される一般的な環境下では、対になる光源の種類や位置が特定できず、運用する上で支障が生じていた。

本発明は、光センサの測定結果に基づき画質を補正する際に、その測定結果の飽和または不足を自動的に回避し、さらに光センサの故障を自動的に診断して、表示映像の画質を環境光に基づいて補正することのできる映像表示装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
映像表示装置の環境光を測定して当該測定の結果をレジストする光センサと、受信した映像情報の画質を補正する画質補正部と、画質補正した映像情報を表示する表示部と、映像表示装置の各構成要素を制御する制御部と、を備えた映像表示装置において、前記制御部は、前記光センサの測定結果に基づいて前記画質補正部に対し前記映像情報の明度、色の濃さ、コントラストを含む画質を制御し、さらに、前記光センサの測定結果である測定値が、測定可能な最大値又は最小値に対応する飽和又は不足する場合、前記環境光の測定時間を自動的に減少又は増加するように制御して前記飽和又は不足の状態を回避する構成とする。

また、前記映像表示装置において、前記光センサによる測定値は、所定のサンプリング間隔及びサンプリング回数で測定した値の積算値であり、前記測定時間は前記サンプリング間隔及びサンプリング回数で決まる時間であること。さらに、前記制御部は、前記測定時間の前記減少又は増加する制御を規定回数行っても前記飽和又は不足の状態が継続する場合、前記光センサが故障であると判断すること。

本発明によれば、環境光の測定結果を用いて表示映像の補正を行う映像表示装置において、環境光が極端に明るい場合及び極端に暗い場合に、ユーザが操作を行わないでも、測定結果を過小評価することなく、補正を行うことができる。

また、環境光の測定値が飽和または不足する状況下において、光センサの故障を自動的に診断することができる。

本発明の実施形態に係る映像表示装置における画質補正を実施する構成のブロック図である。 本実施形態に係る映像表示装置における画質補正の第１の処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る映像表示装置における画質補正の第２の処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態に係る映像表示装置に照射される環境光の例を示す説明図である。

本発明の実施形態に係る映像表示装置について、図１〜図４を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係る映像表示装置における画質補正を実施する構成のブロック図である。図１において、映像表示装置１０は、チューナー１０１と、デコーダ１０２と、映像スケーラ１０３と、画質補正部１０４と、表示パネル１０５と、ＯＳＤ生成部１０６と、ＣＰＵ１０７と、メモリ１０８と、リモコン受信部１０９と、光センサ２０と、から成る。

チューナー１０１は、デジタル放送などの放送信号を受信し、選局及び復調するものである。チューナー１０１で選局された放送信号はデコーダ１０２にて映像情報に変換し、映像経路スイッチ１１１、映像スケーラ１０３及び画質補正部１０４を介して表示パネル１０５に表示する。

映像スケーラ１０３は、入力された映像信号について表示パネル１０５に表示する所望のサイズに変換する。画質補正部１０４は、映像スケーラ１０３より出力される映像情報について、ＣＰＵ１０７からの制御に基づき、色温度、明度、コントラスト、色の濃さ、シャープネス等を調整し、表示パネル１０５に出力する。表示パネル１０５には、ＲＧＢ毎に形成された放電セルにサステインパルスを印加して放電を生じさせて映像を形成するプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）や、バックライトからの光を映像信号により変調して映像を形成する液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）などを用いる。

ＯＳＤ生成部１０６は、ＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）を表示パネル１０５に出力する。メモリ１０８は、例えば光センサ２０の測定値など、ＣＰＵ１０７が用いる情報を記憶する。リモコン受信部１０９は、リモコンからの信号を受信し、ＣＰＵ１０７へ信号情報を出力する。外部入力１１０は、コンポジット端子、Ｓ端子、Ｄ端子、ＨＤＭＩ端子といった、映像機器からの信号を受信し、映像経路スイッチ１１１に出力する。映像経路スイッチ１１１は、デコーダ１０２、外部入力１１０から出力された信号について、ＣＰＵ１０７の制御に従い、いずれか片方ないし同時に映像スケーラ１０３に出力する機能を持つ。

チューナー１０１、デコーダ１０２、映像スケーラ１０３、画質補正部１０４、ＯＳＤ生成部１０６、映像経路スイッチ１１１、光センサ２０のセンサ制御部２０１はＣＰＵ１０７が制御する。

光センサ２０は、センサ制御部２０１、タイマ２０２、ホトダイオード２０３、測定結果レジスタ２０４から成る。センサ制御部２０１は、ＣＰＵ１０７からの制御によって、タイマ２０２の測定時間の制御、測定の開始・停止の制御を行う。タイマ２０２は、センサ制御部２０１によって定められた時間をカウントし、ホトダイオード２０３の測定時間を制御する。ホトダイオード２０３は、入射した光を赤・緑・青の３色成分に分解し、それぞれの色成分の光量についてタイマ２０２によって定められた時間分積分した値を、測定結果レジスタ２０４に出力し、記憶させる。

測定結果レジスタ２０４に記憶された値は、光センサ２０の測定結果として、ＣＰＵ１０７に出力される。ここで、入射する光とは、図４に示すように、日光や街灯などの外光、照明器具、映像表示装置１０自身が発する光、リモコンや暖房器具等から発せられる赤外線など、映像表示装置１０に対し照射される光を指す。以下、これらの光を環境光とする。

光センサ２０による赤・緑・青の光の測定結果を用いることで、映像表示装置１０の周囲の明るさと色温度を知ることができる。ＣＰＵ１０７は光センサ２０の測定結果の赤・緑・青の光成分の値から、明るさと色温度を計算し、その値に応じて、画質補正部１０４は映像の色温度、明度、コントラスト、色の濃さ、シャープネス等を補正制御することで、視聴環境に合わせた映像を出力する。

光センサ２０の測定性能は有限であるため、測定性能を超える強さの光は、全て光センサ２０で測定可能な値の最大値として測定される。例えば、１００の強さを持つ光を１００と測定する光センサにおいて、測定結果レジスタ２０４に割り当てられた領域が１Ｂｙｔｅである場合、記録できるデジタル情報の範囲は０〜２５５になる為、２５６を超える強さの光は、ホトダイオード２０３の情報をデジタル化する際に、２５６に打ち切られる。

従って、極端に明るい環境下では、本来の赤・緑・青の光の割合によらず、全ての要素ないし一部の要素が最大値である、という測定結果になるため、その結果に基づいて画質補正を行うと、本来の赤・緑・青の割合と異なる値での補正となり、環境光の色合いに従わない画質補正結果となる。尚、これ以降、測定値が最大となっている状態を飽和状態と記述する。そこで、本発明の実施形態に係る映像表示装置１０は、以下の処理を行い、飽和状態を回避することを特徴とする。

図２は本実施形態に係る映像表示装置における画質補正の第１の処理の流れを示すフローチャートである。本処理は、光センサ２０の測定結果を用いて画質補正を行う際に、定常的に動作する。Ｓ２０１の初期設定は、ＣＰＵ１０７による、センサ制御部２０１に対する測定時間の設定である。Ｓ２０２では、測定時間を設定した後、ＣＰＵ１０７よりセンサ制御部２０１に対し測定開始制御を行う。

Ｓ２０３に示すように、センサ制御部２０１は、タイマ２０２によって経過時間を測定しながら、ホトダイオード２０３によって環境光を測定する（ホトダイオード２０３の測定結果はサンプリング値の積分値を用いるが、その具体的な例示は後述する）。Ｓ２０４は、Ｓ２０３で測定した結果を、測定結果レジスタ２０４に格納する処理である。Ｓ２０５はＣＰＵ１０７が測定結果レジスタ２０４から光センサ２０の環境光測定結果を取り出す処理である。

ここで、光センサ２０による環境光の測定の具体例について説明する。ホトダイオード２０３自身の分解能の範囲内（１μｓ〜１０ｍｓ）において、例えば１０ｍｓｅｃのサンプリング間隔（周期）で１０回サンプリングしてこの１０回分を積分した積分値（１回目の測定値）をレジスタ２０４に格納する。より具体的には、この積分値を１０回分取得してその平均値を求めてこれを格納してもよい。ここで、サンプリング間隔を１ｍｓにして１００回サンプリングして１００回分の積分値を環境光の測定値としてもよい。このように、本実施形態では、光センサ２０の信号出力として、サンプリング間隔（周期）とサンプリング回数で計測した積算値を用いている。

これらの例示は、いずれも１０ｍｓ×１０回＝１００ｍｓ又は１ｍｓ×１００回＝１００ｍｓとなり、これらの１００ｍｓが、上述したタイマ２０２によって定められた測定時間分に相当する。また、サンプリング間隔とサンプリング回数は適宜に選定してそれぞれの積分値を取得し格納すれば足りるのである。以上説明した具体的数値は、ホトダイオードの性能にも関連し且つ測定手法の例示であって、本実施形態がこれらの例示に限定されるものでないことは当然である。なお、後述するステップＳ２０８の「測定時間減少」は、上述の例示で云えば、１００ｍｓを例えば５０ｍｓに変更する手順である。

Ｓ２０６は飽和判定である。ここで光センサ２０の測定結果が飽和していた場合（上記のデジタル情報が２５５を超えるとき、光センサの測定可能な最大値を超えるとき、システムで設定した閾値を超えるとき等）、Ｓ２０８に示すように、ＣＰＵ１０７は測定時間を現在より短くして再測定を行うようにセンサ制御部２０１を制御する。光センサ２０の測定結果は積分値（上述の例示で１００ｍｓの積分値）であるため、測定時間が短くなった場合、その減少量に比例して測定値も減少する。この処理を全ての色の測定値が飽和状態とならない値になるまで繰り返す。尚、単位時間あたりの光の強さは、各色成分の積分結果を測定時間で割ることで求められるため、測定時間が増減したとしても、測定時間を変更する前後で同じ測定結果を得ることができる。

全ての測定値が飽和状態にならなくなった時点で、Ｓ２０７に示すように、ＣＰＵ１０７は画質補正部１０４に対し、測定値を基にした画質補正を行うように制御する。画質補正部１０４は、ＣＰＵ１０７の制御に従い画質を補正し、表示パネル１０５に映像を出力する。

上述したように制御することにより、定常動作では測定値が飽和してしまう環境下であっても、ユーザが手動で測定時間を調整したりすることなく、自動的に環境に合わせた画質補正を行うことができる。また、一旦飽和しない値をメモリ１０８に記憶することで、再度測定をする際に、飽和判定Ｓ２０６を行わずとも、測定結果が飽和しない状態で計測を続けることができる（環境光が変化しない場合には飽和判定Ｓ２０６を毎回行わなくてもよい）。

一方、照明が消された場合など、飽和状態となった後に環境光が減少する場合、測定時間が短くなっていることにより、測定値が０に近似することが考えられる。尚、これ以降、測定値が０又は０近似（以下、０と称する）となっている状態を不足状態と記述する。そこで、ＣＰＵ１０７はＳ２１０に示すように、測定値が０となった場合を判別する。測定値が０となった場合、Ｓ２１１に示すように、測定時間を初期化するように光センサ２０を制御することで、測定時間を延長し、不足状態を解消することができる。換言すると、測定値飽和の環境下で例えば測定時間を５０ｍｓに減少していたとき、環境光の減少で５０ｍｓを初期化（例示、１００ｍｓ）することで測定時間を延長し、又は測定時間をさらに増加して、不足状態を解消する。

ここで、本実施形態で用いる光センサは積分によって環境光を測定するセンサで代替できる。例えば、特許文献１に示される照度センサで代替しても良い。また、光には外乱成分として赤外成分が含まれるため、赤外成分を検出できるセンサを用いて測定結果を補正しても良い。

次に、光センサが故障した場合の処理について以下説明する。光センサ２０に故障が発生し、内部の回路がショートないし断線した場合、測定結果が飽和状態もしくは不足状態で固定される。従って、ＣＰＵ１０７が測定結果レジスタ２０４から取得する測定結果は、環境光の状態に関わらず飽和ないし不足値となるため、このとき、上述した実施形態の処理方法では、故障であるのか環境光が実際に飽和ないし不足となる状態であるかが判断できない。

図３は、光センサ２０が故障した場合の処理を考慮した、映像表示装置１０における処理の流れである。図３のＳ２０１〜Ｓ２１０の各処理は、図２で示したＳ２０１〜Ｓ２１０の各処理と同一の処理を行う。Ｓ３０１は、現在の飽和状態による故障検知試行回数についての分岐であり、規定試行回数に達していない場合は、Ｓ２０８の測定時間減少制御を、規定試行回数を超えた場合はＳ３０６の故障処理を行う。

Ｓ３０２は、現在の不足状態による故障検知試行回数についての分岐であり、規定試行回数に達していない場合は、Ｓ３０３の映像照度増加制御を行い（映像照度増加制御の具体化については後述する）、Ｓ３０４に示す測定時間増加制御を行った後、再度測定を行う。規定試行回数を超えた場合はＳ３０６の故障処理を行う。これらの故障検知規定試行回数はシステムによって自由に決めてよい。

Ｓ３０６の故障処理では、光センサの動作停止やＯＳＤの提示といった、故障時の処理を行うものである。また、測定結果が飽和も不足もしていない場合、Ｓ３０５にて、故障検知試行回数の初期化を行う。

Ｓ２０６→Ｓ３０１→Ｓ２０８の処理によって、測定時間が限りなく０に近づいても測定結果が飽和状態となる場合、光センサ２０は故障していると判断することができる。そのため、可能な限り短い時間で測定を行うことで故障時とそうでない場合を切り分けできるが、測定時間が短くなった場合、逆に暗い環境下に対する耐性が低下する外、出来るだけ長い時間分の測定結果を用いる方が、より詳細に色の割合を計算できるため、本実施形態では、初期値では一般的な視聴環境下で飽和しない範囲で、出来るだけ長い時間測定を行うように調整し、測定結果が飽和状態となった場合、段階的に測定時間を短くする。

また、Ｓ２１０→Ｓ３０２→Ｓ３０３→Ｓ３０４の処理によって、測定時間について通常運用する時間に対してどんなに長い時間を掛けて測定を行っても測定結果が不足状態となる場合、光センサ２０は故障していると判断することができるが、周囲が完全に自然光から遮断され、全く光源がない場合においては、光センサが故障していなくても測定結果が０と成りうる。

そこで、本実施形態では、ＣＰＵ１０７が不足状態を検出した場合、Ｓ３０３に示すように、一時的に映像が明るくなるように補正する映像照度増加制御を行う。表示パネル１０５は液晶テレビにおけるバックライトやプラズマテレビにおける放電セルといった発光体を持っている為、視聴空間に対し任意の光を投光することができる。図４に示すように、映像表示装置１０が発する光も光センサの測定範囲に入ることから、上述したバックライトや放電セルの仕組みを用いて視聴空間に光を投光すれば、映像表示装置１０自身が光源となることができるため、測定時間を調整することで、光センサ２０が故障しているか否かを判断することができる。

光センサ２０の故障を検出した場合、ＣＰＵ１０７は光センサ２０の動作を停止させる。映像表示装置１０は、光センサが停止しても映像の出力を継続する。このとき、画質補正部１０４は、補正を行わなくても良いし、公知の映像のエッジ検出等による環境光以外の情報を用いた画質補正を継続しても良い。また、ＯＳＤ生成部１０６に故障状態を通知し、表示パネル１０５に外光測定部が故障した旨を知らせるＯＳＤを表示する。尚、上記処理は一例であり、例えばメモリ１０８に故障状態を記録し、後日参照できるようにしても良い。また、必要が無ければＯＳＤを表示しなくとも良いことは言うまでも無い。尚、故障診断の測定を開始する条件である、光センサ２０が測定可能な最大値ないし最小値については、閾値を用いて任意の値を設定することもできる。

以上、本発明の実施形態に係る映像表示装置１０においては、直接強い光源を照射した場合など光センサ２０の測定値が飽和してしまう環境下や、照明を消灯している環境で暗い映像が続いた場合など光センサ２０の測定値が不足してしまう環境下において、ユーザが手作業で調整を行わなくとも、自動的に飽和状態・不足状態を解消し、環境光に合わせた映像補正を行うことができる。

また、光センサ２０が故障した場合には、その故障を検出し、光センサ２０の動作を停止させ、リソース（例えば、図１に示すＣＰＵ１０７、メモリ１０８）を故障した素子の制御に使わないようにすることができる外、故障した光センサ２０の測定結果による他の映像補正制御（映像エッジ検出、色分布への制御）への影響を抑制する。

さらに、ＯＳＤ等を用いてユーザに故障状態を提示し、修理の喚起や、当該素子（光センサ２０）を用いる設定の使用を控えるよう誘導することができる。また、故障状態を記録しておくことで、メーカーやサービスマン等が修理を行う場合、故障原因の把握といった用途に用いることができる。

１０ 映像表示装置
２０ 光センサ
１０１ チューナー
１０２ デコーダ
１０３ 映像スケーラ
１０４ 画質補正部
１０５ 表示パネル
１０６ ＯＳＤ生成部
１０７ ＣＰＵ
１０８ メモリ
１０９ リモコン受信部
１１０ 外部入力
１１１ 映像経路スイッチ
２０１ センサ制御部
２０２ タイマ
２０３ ホトダイオード
２０４ 測定結果レジスタ

Claims (7)

1. 映像表示装置の環境光を測定して当該測定の結果をレジストする光センサと、受信した映像情報の画質を補正する画質補正部と、画質補正した映像情報を表示する表示部と、映像表示装置の各構成要素を制御する制御部と、を備えた映像表示装置において、
   前記制御部は、前記光センサの測定結果に基づいて前記画質補正部に対し前記映像情報の明度、色の濃さ、コントラストを含む画質を制御し、
   さらに、前記光センサの測定結果である測定値が、測定可能な最大値又は最小値に対応する飽和又は不足する場合、前記環境光の測定時間を自動的に減少又は増加するように制御して前記飽和又は不足の状態を回避する
   ことを特徴とする映像表示装置。
2. 請求項１において、
   前記光センサによる測定値は、所定のサンプリング間隔及びサンプリング回数で測定した値の積算値であり、前記測定時間は前記サンプリング間隔及びサンプリング回数で決まる時間である
   ことを特徴とする映像表示装置。
3. 請求項１または２において、
   前記制御部は、前記測定時間の前記減少又は増加する制御を規定回数行っても前記飽和又は不足の状態が継続する場合、前記光センサが故障であると判断することを特徴とする映像表示装置。
4. 請求項３において、
   前記制御部は、前記光センサの故障を判断したときに、前記光センサの動作を停止させることを特徴とする映像表示装置。
5. 請求項３において、
   前記制御部は、前記光センサの故障を判断したときに、前記制御部に接続されたメモリに前記光センサの故障を記憶して参照可能とすることを特徴とする映像表示装置。
6. 請求項３において、
   前記制御部は、前記光センサの故障を判断したときに、前記表示部に前記光センサの故障を表示することを特徴とする映像表示装置。
7. 請求項１ないし３のいずれかの請求項において、
   前記測定可能な最大値又は最小値に代えて、設定する閾値の最大値又は最小値とすることを特徴とする映像表示装置。

Images