JP3661729B2 - カラー画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像データを生成または処理して、ＣＲＴ（陰極線管）などの表示手段にカラー画像を表示するカラー画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーＣＲＴでは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ（赤、緑、青）の原色駆動信号によって変調された電子ビームが、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を照射することによってカラー画像が表示され、蛍光面上では、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号が所定の比率で合成されたときに所定の色が再現される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カラーＣＲＴでは、これを使用する外部の環境が変化すると、特に外部の明るさが変化すると、表示される色の絶対的な放射束は変化しないものの、人の目に対する、いわゆる『色の見え』が変化してしまう。
【０００４】
この問題については、例えば「Ｒ．Ｗ．Ｇ．Ｈｕｎｔ，Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ，ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｅｌｌｉｓ Ｈｏｒｗｏｏｄ，Ｅｎｇｌａｎｄ（１９９１）」に記載されているように、非線形の『色の見え』モデルを使用して、『色の見え』の変化を補正する方法が、いくつか提案されている。
【０００５】
しかしながら、この補正方法は、補正式が複雑であること、所望の色再現値から必要な入力条件を見い出す逆変換が難しいこと、蛍光体などの発光体の色再現には適用しにくいことなどの問題がある。
【０００６】
また、蛍光体などの発光体を用いた表示手段の色再現については、「Ｒｏｙ Ｓ．Ｂｅｒｎｓ，ｅｔａｌ．，Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ１８，Ｎｕｍｂｅｒ５，Ｏｃｔ／１９９３」に記載されているように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のデジタルカウントに対応するＣＩＥＬＡＢ値を求める非線形モデルが提案されているが、このモデルを適用しただけでは『色の見え』の変化を補正することはできない。
【０００７】
また、カラーＣＲＴのような表示手段では、それぞれの駆動回路から得られるＲ，Ｇ，Ｂ原色駆動信号と、これにより表示される色との関係は、非線形であり、必ずしも人の目に等歩度になるように、再現される階調が等間隔には配分されておらず、場合によっては、高濃度側の再現に重点が置かれて淡い色の再現が十分でなかったり、逆に淡い色の再現に重点が置かれて高濃度側の再現が十分でない、といった現象を生じる。
【０００８】
この問題に対して、反射型原稿については、「ＩＳＯ／ＴＣ１３０ 国内委員会技術報告書、ジャパンカラー色再現データ、社団法人日本印刷学会、１９９５」などによって、日本の印刷における平均的な色再現データでは、網点入力カバレッジと出力される色のＣＩＥＬＡＢ値が、ＣＩＥＬＡＢ３次元ユークリッド空間においてほぼ等歩度になることが示されている。
【０００９】
しかしながら、これには、どのようにして等歩度の再現を得ることができるかについては記述されていない。さらに、カラーＣＲＴなどの発光表示手段においてＣＩＥＬＡＢ空間においてほぼ等歩度になるように色再現することについては全く言及していない。
【００１０】
さらに、カラーＣＲＴなどの表示手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号が特定の比率で合成されたときに表示画面上で「白」が表示されるように構成されているが、このカラーＣＲＴなどの表示手段では、表示手段のバラツキまたは経時変化によって「白」の再現性が変化するため、ホワイトバランスを調整する必要がある。
【００１１】
「奈須野裕、芳賀昭、電子情報通信学会論文誌 Ｃ−II，Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｃ−II，Ｎｏ．４，１９９５」などに記載されているように、カラーＣＲＴの色ずれを補正するために、磁力を相殺させることにより消磁機能を持つ磁性体を付加することが提案されているが、この方法では、経時変化による「白」の再現性の変化を補正することはできない。
【００１２】
また、特開平５−１６８０３４号には、Ｒ，Ｇ，Ｂのカソード電流の比率を一定に保つことによって色温度を一定に保つことが示されている。しかしながら、蛍光体の劣化やカソードの劣化はＲ，Ｇ，Ｂの各チャンネルごとに一定ではないので、この方法では、蛍光体の劣化やカソードの劣化に伴う白色点の変動を補正することはできない。
【００１３】
さらに、「Ｒ．Ｃａｐｐｅｌｓ，ＳＩＤ９４ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ１５−１８」には、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める簡易のモデルを形成し、参考とする白色点の値を用いてＲ，Ｇ，Ｂの各チャンネルのゲインとカットオフ値を設定することによって、色度点の変化を自動補正することが示されているが、この方法は、、ある輝度値にしか対応させることができない。
【００１４】
また、「Ｃ．Ｓ．ＭｃＣａｍｙ，Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．１７，Ｎｕｍｂｅｒ２，Ａｐｒｉｌ（１９９２）」には、黒体の色温度：ＣＣＴと（ｘ，ｙ）色度座標との関係を近似式で表現することが示されているが、この近似式は、３次式による解を求める必要があるので、扱いにくい。
【００１７】
そこで、この発明は、簡単かつ確実に、画像表示手段を構成する蛍光体またはその他の構成要素の経時劣化による白色点の変動を修正することができるようにしたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明のカラー画像表示装置は、
ＲＧＢ各色の駆動信号によってカラー画像を表示する画像表示手段と、
この画像表示手段のＲＧＢ各色の表示輝度を測定する輝度センサと、
この輝度センサによって測定されたＲＧＢ各色の表示輝度値に基づいて、前記画像表示手段のＲＧＢ各色の発光体の色度座標（ｘ，ｙ）が、装置内に用意されている一次式、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂおよびｚ＝１−ｘ−ｙを満足するように（ただし、ａは負の定数，ｂは正の定数）、前記画像表示手段の表示輝度を補正する輝度補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
【作用】
上記の構成の、この発明のカラー画像表示装置では、カラーＣＲＴや液晶表示素子などの画像表示手段に対して、そのＲＧＢ各色の表示輝度を測定する輝度センサを設けるとともに、カラー画像表示装置内に、上記の一次式を用意しておくことによって、輝度補正手段によって、輝度センサによって測定されたＲＧＢ各色の表示輝度値に基づいて、画像表示手段のＲＧＢ各色の発光体の色度座標（ｘ，ｙ）が、その一次式を満足するように、画像表示手段の表示輝度が補正されるので、簡単かつ確実に、画像表示手段を構成する蛍光体またはその他の構成要素の経時劣化による白色点の変動を修正することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〔装置全体のシステム構成〕
図１は、この発明のカラー画像表示装置の一実施形態を示し、コンピュータにより画像を生成処理し、画像表示部としてカラーＣＲＴを備える場合である。
【００２５】
図１のシステムは、ＣＲＴ１０、電源偏向コンバージェンス部２０、ビデオ信号増幅部３０、ビーム電流値モニタ部４１、白色点輝度モニタ部４２、比較部４３、演算処理部５０、データベース部６０、フレームバッファ７１、ＤＬＵＴ７２、ビデオ信号発生部８０、ＣＲＴインタフェース９０を備えた構成とされる。
【００２６】
ＣＲＴ１０は、一般的なカラーＣＲＴに対して後述するビーム電流値センサ１７および輝度センサ１９を設けたもので、Ｒ，Ｇ，Ｂのカソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ、ヒータ１２、グリッド１３、フォーカススクリーン１４、偏向ヨーク１５、アノード１６を有し、カソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号によって変調された電子ビーム１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが、パネルガラス１８の内側に塗布された蛍光面１８ａのＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を照射する。
【００２７】
一例として、図２および図３に示すように、Ｒチャンネルの蛍光体としては、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ（イットリウムオキシサルファイドユーロビウム）からなる、色度座標（ｘ，ｙ）が（０．６２５，０．３４０）のものが、Ｇチャンネルの蛍光体としては、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（ジンクサルファイドカッパーアルミ）からなる、色度座標（ｘ，ｙ）が（０．２８０，０．５９５）のものが、Ｂチャンネルの蛍光体としては、ＺｎＳ：Ａｇ（ジンクサルファイドシルバー）からなる、色度座標（ｘ，ｙ）が（０．１５５，０．０７０）のものが、それぞれ用いられる。
【００２８】
このＣＲＴ１０に対しては、Ｒ，Ｇ，Ｂの電子ビーム１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの電流値を測定するビーム電流値センサ１７と、蛍光面１８ａにおけるＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの輝度、および外部の輝度を測定する輝度センサ１９とを設ける。
【００２９】
電源偏向コンバージェンス部２０は、ＣＲＴ１０の電源回路、偏向回路、画像位置制御回路およびコンバージェンス回路からなる。
【００３０】
ビデオ信号増幅部３０は、これからのＲ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号をＣＲＴ１０にグリッド制御信号として供給するとともに、ＣＲＴ１０のカソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから電流がフィードバックされる。
【００３１】
ビーム電流値モニタ部４１は、ビーム電流値センサ１７の測定出力を取り込んで比較部４３に送出し、白色点輝度モニタ部４２は、輝度センサ１９の測定出力を取り込んで比較部４３に送出する。比較部４３は、後述するように、その測定値データをデータベース部６０に蓄えられている基準データと比較する。
【００３２】
演算処理部５０は、コンピュータ本体部分で、ＣＰＵ５１、ＣＰＵ５１が実行すべきプログラムなどが書き込まれたＲＯＭ５２、およびＣＰＵ５１のワークエリアを構成するＲＡＭ５３を有し、後述するデジタルカウントなどのデータを生成処理する。
【００３３】
データベース部６０は、白色点校正後の電流値データ、相関色温度データ、ＣＲＴ使用経過時間データ、ＲＧＢ使用頻度データなどのデータを蓄積するものである。
【００３４】
フレームバッファ７１は、１フレーム分の画像データを蓄えるものであり、ＤＬＵＴ（ダイレクトルックアップテーブル）７２は、後述するデジタルカウントの対応テーブルが書き込まれるものである。
【００３５】
ビデオ信号発生部８０は、ＤＬＵＴ７２またはデータベース部６０から読み出された画像データを、ＣＲＴ駆動用のＲ，Ｇ，Ｂの原色信号Ｖｓ（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）に変換して、ＣＲＴインタフェース９０を介してビデオ信号増幅部３０に出力する。
【００３６】
〔色の見えを一定に保持する方法〕
ＣＲＴ１０のＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの蛍光体の色度座標（ｘ，ｙ）は、三刺激値（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ），（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ），（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に変換される。Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの駆動電流（ビーム電流）は、演算処理部５０で発生させるデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂの値によって決定される。
【００３７】
ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの蛍光体による輝度をＹｒ，Ｙｇ，Ｙｂとし、最終的に合成される色の三刺激値を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とすると、その三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、図４の式（１）で表される。ただし、式（１）中のＲ，Ｇ，Ｂは、同図の式（２）で表される。
【００３８】
ここで、式（２）中のｋｇｒはＲチャンネルのゲイン、ｋｏｒはＲチャンネルのオフセット、γｒはＲチャンネルのガンマであり、ｋｇｇ，ｋｏｇ，γｇは、それぞれＧチャンネルのゲイン、オフセット、ガンマ、ｋｇｂ，ｋｏｂ，γｂは、それぞれＢチャンネルのゲイン、オフセット、ガンマである。
【００３９】
このようにして、最終的に合成される色の三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から、図４に示す式（３）によって、最終的に合成される色のＣＩＥＬＡＢ値が求められる。ただし、（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）は、白色点の三刺激値である。
【００４０】
このとき、以下の手順で、外部環境の影響を補正する。まず、輝度センサ１９によって、蛍光面１８ａにおけるＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの輝度、および外部の輝度を測定し、その測定値データを、白色点輝度モニタ部４１を通じて比較部４３に送る。
【００４１】
比較部４３では、送られた測定値データをデータベース部６０に蓄えられている基準データと比較し、その比較結果に応じて、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの駆動電流についての設定値を変更する。
【００４２】
例えば、外部の輝度に応じて、３段階の設定値を設ける。具体的に、外部の輝度が３５ｃｄ／ｍ2未満のときには、ＣＩＥＬＡＢ値を算出する図４の式（３）における指数を１／２とし、外部の輝度が３５ｃｄ／ｍ2以上、７５ｃｄ／ｍ2未満のときには、式（３）における指数を通常どおりの１／３とし、外部の輝度が７５ｃｄ／ｍ2以上のときには、式（３）における指数を２／３とする。
【００４３】
実際に用いる指数と外部輝度との関係は、外部輝度にかかわらず色の見えが一定となるように、前もって対応させておけばよく、必ずしも、上記の値に設定しなければならないものではない。
【００４４】
以上のような非常に簡単な方法によって、外部環境の影響を補正して、『色の見え』を常にほぼ一定に保持することができる。
【００４５】
実際には、以上の補正に基づいて所望のＣＩＥＬＡＢ値（Ｌ*，ａ*，ｂ*）に対応する三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出し、式（１）（２）（３）を逆変換して適切なデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂを決定する。図５は、このようにして求められた、異なる外部環境ごとのデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂの対応テーブルの例である。
【００４６】
そして、この対応テーブルをＤＬＵＴ７２としてシステムに組み込んでおき、演算処理部５０は、輝度センサ１９からの測定値に応じて、そのＤＬＵＴ７２の対応テーブルにより、デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂを読み替えて出力するようにする。したがって、外部環境にかかわらず『色の見え』が常にほぼ一定となる色再現を達成することができる。
【００４７】
〔等歩度の階調再現を得る方法〕
デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂに対応する、最終的に合成される色のＣＩＥＬＡＢ値は、式（１）（２）（３）によって求められるが、上述したように、これにより合成される色は、ＣＩＥＬＡＢ３次元ユークリッド空間において等歩度になっていない。
【００４８】
そこで、この実施形態では、式（１）（２）を逆変換して、所望の等歩度のＣＩＥＬＡＢ値（Ｌ*，ａ*，ｂ*）に対応する三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、適切なデジタルカウントｄｒ’，ｄｇ’，ｄｂ’に変換し、これを既存のデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂとの対応テーブルとして、ＤＬＵＴ７２に組み込んでおく。
【００４９】
すなわち、既存のデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂと、これにより再現される色のＣＩＥＬＡＢ値とが、図６に示すような関係にあるとき、隣り合うステップ同士の再現される色の差が一定になるようなデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂを選び出し、それをデジタルカウントｄｒ’，ｄｇ’，ｄｂ’として、デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂと対応づけて、ＤＬＵＴ７２に書き込んでおく。
【００５０】
そして、演算処理部５０は、そのＤＬＵＴ７２の対応テーブルによって、デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂをデジタルカウントｄｒ’，ｄｇ’，ｄｂ’に読み替えて出力するようにする。
【００５１】
これによれば、高発光色（高濃度色）または低発光色（低濃度色）に偏った階調配分の画像再現が回避されて、どのような画像が入力されても一様な階調再現が可能になる。
【００５２】
〔白色点の変動を修正する方法〕
白色点におけるＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの駆動電流は、色温度によって変化し、例えば、ＨＤＴＶの白色点の色温度９３００Ｋの場合と色温度６５００Ｋの場合とでは、
９３００Ｋ…Ｒ：２７０μＡ，Ｇ：２３０μＡ，Ｂ：２７０μＡ
６５００Ｋ…Ｒ：３１５μＡ，Ｇ：２２７μＡ，Ｂ：１９８μＡ
である。
【００５３】
ＣＲＴ１０の白色点の変動は、カソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの化学的ないし物理的な劣化、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの蛍光体の劣化、またはパネルガラス１８の透過率の劣化などによって引き起こされる。
【００５４】
そこで、この実施形態では、輝度センサ１９によって測定したＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの輝度値に基づいて、データベース部６０に蓄えられている相関色温度データによって、例えば、ＨＤＴＶの白色点の色温度９３００Ｋの場合には、次の式（４）（５）、
ｙ＝−３．５５×ｘ＋１．３７１ …（４）
ｚ＝１−ｘ−ｙ …（５）
を満足するような色度座標（ｘ，ｙ）を設定しておく。
【００５５】
そして、カソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの劣化、蛍光体の劣化、またはパネルガラス１８の透過率の劣化などによって白色点が変動した場合には、式（４）（５）に従って、白色点の色温度が一定になるようにｘまたはｙを調整する。通常は、Ｒチャンネルの駆動電流が大きく、調整の余裕が少ないので、ＧチャンネルまたはＢチャンネルの電流量を調整して、白色点の色温度が一定になるようにする。
【００５６】
これによれば、式（４）（５）のように簡単な一次式で近似した場合でも、色温度の変動が少なくなり、見た目の白色度が一定に保持される。
【００５７】
〔その他の実施形態〕
上述した各実施形態は、いずれも画像表示部としてＣＲＴを用いる場合であるが、この発明は、画像表示部として液晶表示素子などを用いる場合にも適用することができる。液晶表示素子の場合には、ＣＲＴの場合のビーム電流に代えて、例えば背景部光源からの光を透過させる各色のフィルタの透過率を制御することによって、表示輝度を補正することができる。
【００６０】
【発明の効果】
この発明によれば、簡単かつ確実に、画像表示手段を構成する蛍光体またはその他の構成要素の経時劣化による白色点の変動を修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のカラー画像表示装置の一実施形態を示す図である。
【図２】ＣＲＴに用いられる蛍光体の一例を示す図である。
【図３】図２の蛍光体の色度座標を示す図である。
【図４】デジタルカウント値からＣＩＥＬＡＢ値に変換する式を示す図である。
【図５】デジタルカウント読み替え用テーブルの例を示す図である。
【図６】デジタルカウント値と再現される色のＣＩＥＬＡＢ値との関係の例を示す図である。
【符号の説明】
１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ 電子ビーム
１０ ＣＲＴ
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ カソード
１３ グリッド
１８ パネルガラス
１８ａ 蛍光面
１９ 輝度センサ
４２ 白色点輝度モニタ部
５０ 演算処理部
７２ ＤＬＵＴ
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像データを生成または処理して、ＣＲＴ（陰極線管）などの表示手段にカラー画像を表示するカラー画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーＣＲＴでは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ（赤、緑、青）の原色駆動信号によって変調された電子ビームが、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を照射することによってカラー画像が表示され、蛍光面上では、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号が所定の比率で合成されたときに所定の色が再現される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カラーＣＲＴでは、これを使用する外部の環境が変化すると、特に外部の明るさが変化すると、表示される色の絶対的な放射束は変化しないものの、人の目に対する、いわゆる『色の見え』が変化してしまう。
【０００４】
この問題については、例えば「Ｒ．Ｗ．Ｇ．Ｈｕｎｔ，Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ，ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｅｌｌｉｓ Ｈｏｒｗｏｏｄ，Ｅｎｇｌａｎｄ（１９９１）」に記載されているように、非線形の『色の見え』モデルを使用して、『色の見え』の変化を補正する方法が、いくつか提案されている。
【０００５】
しかしながら、この補正方法は、補正式が複雑であること、所望の色再現値から必要な入力条件を見い出す逆変換が難しいこと、蛍光体などの発光体の色再現には適用しにくいことなどの問題がある。
【０００６】
また、蛍光体などの発光体を用いた表示手段の色再現については、「Ｒｏｙ Ｓ．Ｂｅｒｎｓ，ｅｔａｌ．，Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ１８，Ｎｕｍｂｅｒ５，Ｏｃｔ／１９９３」に記載されているように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のデジタルカウントに対応するＣＩＥＬＡＢ値を求める非線形モデルが提案されているが、このモデルを適用しただけでは『色の見え』の変化を補正することはできない。
【０００７】
また、カラーＣＲＴのような表示手段では、それぞれの駆動回路から得られるＲ，Ｇ，Ｂ原色駆動信号と、これにより表示される色との関係は、非線形であり、必ずしも人の目に等歩度になるように、再現される階調が等間隔には配分されておらず、場合によっては、高濃度側の再現に重点が置かれて淡い色の再現が十分でなかったり、逆に淡い色の再現に重点が置かれて高濃度側の再現が十分でない、といった現象を生じる。
【０００８】
この問題に対して、反射型原稿については、「ＩＳＯ／ＴＣ１３０ 国内委員会技術報告書、ジャパンカラー色再現データ、社団法人日本印刷学会、１９９５」などによって、日本の印刷における平均的な色再現データでは、網点入力カバレッジと出力される色のＣＩＥＬＡＢ値が、ＣＩＥＬＡＢ３次元ユークリッド空間においてほぼ等歩度になることが示されている。
【０００９】
しかしながら、これには、どのようにして等歩度の再現を得ることができるかについては記述されていない。さらに、カラーＣＲＴなどの発光表示手段においてＣＩＥＬＡＢ空間においてほぼ等歩度になるように色再現することについては全く言及していない。
【００１０】
さらに、カラーＣＲＴなどの表示手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号が特定の比率で合成されたときに表示画面上で「白」が表示されるように構成されているが、このカラーＣＲＴなどの表示手段では、表示手段のバラツキまたは経時変化によって「白」の再現性が変化するため、ホワイトバランスを調整する必要がある。
【００１１】
「奈須野裕、芳賀昭、電子情報通信学会論文誌 Ｃ−II，Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ｃ−II，Ｎｏ．４，１９９５」などに記載されているように、カラーＣＲＴの色ずれを補正するために、磁力を相殺させることにより消磁機能を持つ磁性体を付加することが提案されているが、この方法では、経時変化による「白」の再現性の変化を補正することはできない。
【００１２】
また、特開平５−１６８０３４号には、Ｒ，Ｇ，Ｂのカソード電流の比率を一定に保つことによって色温度を一定に保つことが示されている。しかしながら、蛍光体の劣化やカソードの劣化はＲ，Ｇ，Ｂの各チャンネルごとに一定ではないので、この方法では、蛍光体の劣化やカソードの劣化に伴う白色点の変動を補正することはできない。
【００１３】
さらに、「Ｒ．Ｃａｐｐｅｌｓ，ＳＩＤ９４ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ１５−１８」には、三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める簡易のモデルを形成し、参考とする白色点の値を用いてＲ，Ｇ，Ｂの各チャンネルのゲインとカットオフ値を設定することによって、色度点の変化を自動補正することが示されているが、この方法は、、ある輝度値にしか対応させることができない。
【００１４】
また、「Ｃ．Ｓ．ＭｃＣａｍｙ，Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．１７，Ｎｕｍｂｅｒ２，Ａｐｒｉｌ（１９９２）」には、黒体の色温度：ＣＣＴと（ｘ，ｙ）色度座標との関係を近似式で表現することが示されているが、この近似式は、３次式による解を求める必要があるので、扱いにくい。
【００１７】
そこで、この発明は、簡単かつ確実に、画像表示手段を構成する蛍光体またはその他の構成要素の経時劣化による白色点の変動を修正することができるようにしたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明のカラー画像表示装置は、
ＲＧＢ各色の駆動信号によってカラー画像を表示する画像表示手段と、
この画像表示手段のＲＧＢ各色の表示輝度を測定する輝度センサと、
この輝度センサによって測定されたＲＧＢ各色の表示輝度値に基づいて、前記画像表示手段のＲＧＢ各色の発光体の色度座標（ｘ，ｙ）が、装置内に用意されている一次式、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂおよびｚ＝１−ｘ−ｙを満足するように（ただし、ａは負の定数，ｂは正の定数）、前記画像表示手段の表示輝度を補正する輝度補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
【作用】
上記の構成の、この発明のカラー画像表示装置では、カラーＣＲＴや液晶表示素子などの画像表示手段に対して、そのＲＧＢ各色の表示輝度を測定する輝度センサを設けるとともに、カラー画像表示装置内に、上記の一次式を用意しておくことによって、輝度補正手段によって、輝度センサによって測定されたＲＧＢ各色の表示輝度値に基づいて、画像表示手段のＲＧＢ各色の発光体の色度座標（ｘ，ｙ）が、その一次式を満足するように、画像表示手段の表示輝度が補正されるので、簡単かつ確実に、画像表示手段を構成する蛍光体またはその他の構成要素の経時劣化による白色点の変動を修正することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〔装置全体のシステム構成〕
図１は、この発明のカラー画像表示装置の一実施形態を示し、コンピュータにより画像を生成処理し、画像表示部としてカラーＣＲＴを備える場合である。
【００２５】
図１のシステムは、ＣＲＴ１０、電源偏向コンバージェンス部２０、ビデオ信号増幅部３０、ビーム電流値モニタ部４１、白色点輝度モニタ部４２、比較部４３、演算処理部５０、データベース部６０、フレームバッファ７１、ＤＬＵＴ７２、ビデオ信号発生部８０、ＣＲＴインタフェース９０を備えた構成とされる。
【００２６】
ＣＲＴ１０は、一般的なカラーＣＲＴに対して後述するビーム電流値センサ１７および輝度センサ１９を設けたもので、Ｒ，Ｇ，Ｂのカソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ、ヒータ１２、グリッド１３、フォーカススクリーン１４、偏向ヨーク１５、アノード１６を有し、カソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号によって変調された電子ビーム１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが、パネルガラス１８の内側に塗布された蛍光面１８ａのＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を照射する。
【００２７】
一例として、図２および図３に示すように、Ｒチャンネルの蛍光体としては、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ（イットリウムオキシサルファイドユーロビウム）からなる、色度座標（ｘ，ｙ）が（０．６２５，０．３４０）のものが、Ｇチャンネルの蛍光体としては、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（ジンクサルファイドカッパーアルミ）からなる、色度座標（ｘ，ｙ）が（０．２８０，０．５９５）のものが、Ｂチャンネルの蛍光体としては、ＺｎＳ：Ａｇ（ジンクサルファイドシルバー）からなる、色度座標（ｘ，ｙ）が（０．１５５，０．０７０）のものが、それぞれ用いられる。
【００２８】
このＣＲＴ１０に対しては、Ｒ，Ｇ，Ｂの電子ビーム１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの電流値を測定するビーム電流値センサ１７と、蛍光面１８ａにおけるＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの輝度、および外部の輝度を測定する輝度センサ１９とを設ける。
【００２９】
電源偏向コンバージェンス部２０は、ＣＲＴ１０の電源回路、偏向回路、画像位置制御回路およびコンバージェンス回路からなる。
【００３０】
ビデオ信号増幅部３０は、これからのＲ，Ｇ，Ｂの原色駆動信号をＣＲＴ１０にグリッド制御信号として供給するとともに、ＣＲＴ１０のカソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから電流がフィードバックされる。
【００３１】
ビーム電流値モニタ部４１は、ビーム電流値センサ１７の測定出力を取り込んで比較部４３に送出し、白色点輝度モニタ部４２は、輝度センサ１９の測定出力を取り込んで比較部４３に送出する。比較部４３は、後述するように、その測定値データをデータベース部６０に蓄えられている基準データと比較する。
【００３２】
演算処理部５０は、コンピュータ本体部分で、ＣＰＵ５１、ＣＰＵ５１が実行すべきプログラムなどが書き込まれたＲＯＭ５２、およびＣＰＵ５１のワークエリアを構成するＲＡＭ５３を有し、後述するデジタルカウントなどのデータを生成処理する。
【００３３】
データベース部６０は、白色点校正後の電流値データ、相関色温度データ、ＣＲＴ使用経過時間データ、ＲＧＢ使用頻度データなどのデータを蓄積するものである。
【００３４】
フレームバッファ７１は、１フレーム分の画像データを蓄えるものであり、ＤＬＵＴ（ダイレクトルックアップテーブル）７２は、後述するデジタルカウントの対応テーブルが書き込まれるものである。
【００３５】
ビデオ信号発生部８０は、ＤＬＵＴ７２またはデータベース部６０から読み出された画像データを、ＣＲＴ駆動用のＲ，Ｇ，Ｂの原色信号Ｖｓ（Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ）に変換して、ＣＲＴインタフェース９０を介してビデオ信号増幅部３０に出力する。
【００３６】
〔色の見えを一定に保持する方法〕
ＣＲＴ１０のＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの蛍光体の色度座標（ｘ，ｙ）は、三刺激値（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ），（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ），（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に変換される。Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの駆動電流（ビーム電流）は、演算処理部５０で発生させるデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂの値によって決定される。
【００３７】
ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの蛍光体による輝度をＹｒ，Ｙｇ，Ｙｂとし、最終的に合成される色の三刺激値を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とすると、その三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、図４の式（１）で表される。ただし、式（１）中のＲ，Ｇ，Ｂは、同図の式（２）で表される。
【００３８】
ここで、式（２）中のｋｇｒはＲチャンネルのゲイン、ｋｏｒはＲチャンネルのオフセット、γｒはＲチャンネルのガンマであり、ｋｇｇ，ｋｏｇ，γｇは、それぞれＧチャンネルのゲイン、オフセット、ガンマ、ｋｇｂ，ｋｏｂ，γｂは、それぞれＢチャンネルのゲイン、オフセット、ガンマである。
【００３９】
このようにして、最終的に合成される色の三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から、図４に示す式（３）によって、最終的に合成される色のＣＩＥＬＡＢ値が求められる。ただし、（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）は、白色点の三刺激値である。
【００４０】
このとき、以下の手順で、外部環境の影響を補正する。まず、輝度センサ１９によって、蛍光面１８ａにおけるＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの輝度、および外部の輝度を測定し、その測定値データを、白色点輝度モニタ部４１を通じて比較部４３に送る。
【００４１】
比較部４３では、送られた測定値データをデータベース部６０に蓄えられている基準データと比較し、その比較結果に応じて、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの駆動電流についての設定値を変更する。
【００４２】
例えば、外部の輝度に応じて、３段階の設定値を設ける。具体的に、外部の輝度が３５ｃｄ／ｍ2未満のときには、ＣＩＥＬＡＢ値を算出する図４の式（３）における指数を１／２とし、外部の輝度が３５ｃｄ／ｍ2以上、７５ｃｄ／ｍ2未満のときには、式（３）における指数を通常どおりの１／３とし、外部の輝度が７５ｃｄ／ｍ2以上のときには、式（３）における指数を２／３とする。
【００４３】
実際に用いる指数と外部輝度との関係は、外部輝度にかかわらず色の見えが一定となるように、前もって対応させておけばよく、必ずしも、上記の値に設定しなければならないものではない。
【００４４】
以上のような非常に簡単な方法によって、外部環境の影響を補正して、『色の見え』を常にほぼ一定に保持することができる。
【００４５】
実際には、以上の補正に基づいて所望のＣＩＥＬＡＢ値（Ｌ*，ａ*，ｂ*）に対応する三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出し、式（１）（２）（３）を逆変換して適切なデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂを決定する。図５は、このようにして求められた、異なる外部環境ごとのデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂの対応テーブルの例である。
【００４６】
そして、この対応テーブルをＤＬＵＴ７２としてシステムに組み込んでおき、演算処理部５０は、輝度センサ１９からの測定値に応じて、そのＤＬＵＴ７２の対応テーブルにより、デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂを読み替えて出力するようにする。したがって、外部環境にかかわらず『色の見え』が常にほぼ一定となる色再現を達成することができる。
【００４７】
〔等歩度の階調再現を得る方法〕
デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂに対応する、最終的に合成される色のＣＩＥＬＡＢ値は、式（１）（２）（３）によって求められるが、上述したように、これにより合成される色は、ＣＩＥＬＡＢ３次元ユークリッド空間において等歩度になっていない。
【００４８】
そこで、この実施形態では、式（１）（２）を逆変換して、所望の等歩度のＣＩＥＬＡＢ値（Ｌ*，ａ*，ｂ*）に対応する三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、適切なデジタルカウントｄｒ’，ｄｇ’，ｄｂ’に変換し、これを既存のデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂとの対応テーブルとして、ＤＬＵＴ７２に組み込んでおく。
【００４９】
すなわち、既存のデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂと、これにより再現される色のＣＩＥＬＡＢ値とが、図６に示すような関係にあるとき、隣り合うステップ同士の再現される色の差が一定になるようなデジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂを選び出し、それをデジタルカウントｄｒ’，ｄｇ’，ｄｂ’として、デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂと対応づけて、ＤＬＵＴ７２に書き込んでおく。
【００５０】
そして、演算処理部５０は、そのＤＬＵＴ７２の対応テーブルによって、デジタルカウントｄｒ，ｄｇ，ｄｂをデジタルカウントｄｒ’，ｄｇ’，ｄｂ’に読み替えて出力するようにする。
【００５１】
これによれば、高発光色（高濃度色）または低発光色（低濃度色）に偏った階調配分の画像再現が回避されて、どのような画像が入力されても一様な階調再現が可能になる。
【００５２】
〔白色点の変動を修正する方法〕
白色点におけるＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの駆動電流は、色温度によって変化し、例えば、ＨＤＴＶの白色点の色温度９３００Ｋの場合と色温度６５００Ｋの場合とでは、
９３００Ｋ…Ｒ：２７０μＡ，Ｇ：２３０μＡ，Ｂ：２７０μＡ
６５００Ｋ…Ｒ：３１５μＡ，Ｇ：２２７μＡ，Ｂ：１９８μＡ
である。
【００５３】
ＣＲＴ１０の白色点の変動は、カソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの化学的ないし物理的な劣化、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの蛍光体の劣化、またはパネルガラス１８の透過率の劣化などによって引き起こされる。
【００５４】
そこで、この実施形態では、輝度センサ１９によって測定したＲ，Ｇ，Ｂチャンネルの輝度値に基づいて、データベース部６０に蓄えられている相関色温度データによって、例えば、ＨＤＴＶの白色点の色温度９３００Ｋの場合には、次の式（４）（５）、
ｙ＝−３．５５×ｘ＋１．３７１ …（４）
ｚ＝１−ｘ−ｙ …（５）
を満足するような色度座標（ｘ，ｙ）を設定しておく。
【００５５】
そして、カソード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの劣化、蛍光体の劣化、またはパネルガラス１８の透過率の劣化などによって白色点が変動した場合には、式（４）（５）に従って、白色点の色温度が一定になるようにｘまたはｙを調整する。通常は、Ｒチャンネルの駆動電流が大きく、調整の余裕が少ないので、ＧチャンネルまたはＢチャンネルの電流量を調整して、白色点の色温度が一定になるようにする。
【００５６】
これによれば、式（４）（５）のように簡単な一次式で近似した場合でも、色温度の変動が少なくなり、見た目の白色度が一定に保持される。
【００５７】
〔その他の実施形態〕
上述した各実施形態は、いずれも画像表示部としてＣＲＴを用いる場合であるが、この発明は、画像表示部として液晶表示素子などを用いる場合にも適用することができる。液晶表示素子の場合には、ＣＲＴの場合のビーム電流に代えて、例えば背景部光源からの光を透過させる各色のフィルタの透過率を制御することによって、表示輝度を補正することができる。
【００６０】
【発明の効果】
この発明によれば、簡単かつ確実に、画像表示手段を構成する蛍光体またはその他の構成要素の経時劣化による白色点の変動を修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のカラー画像表示装置の一実施形態を示す図である。
【図２】ＣＲＴに用いられる蛍光体の一例を示す図である。
【図３】図２の蛍光体の色度座標を示す図である。
【図４】デジタルカウント値からＣＩＥＬＡＢ値に変換する式を示す図である。
【図５】デジタルカウント読み替え用テーブルの例を示す図である。
【図６】デジタルカウント値と再現される色のＣＩＥＬＡＢ値との関係の例を示す図である。
【符号の説明】
１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ 電子ビーム
１０ ＣＲＴ
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ カソード
１３ グリッド
１８ パネルガラス
１８ａ 蛍光面
１９ 輝度センサ
４２ 白色点輝度モニタ部
５０ 演算処理部
７２ ＤＬＵＴ
Claims (3)
- ＲＧＢ各色の駆動信号によってカラー画像を表示する画像表示手段と、
この画像表示手段のＲＧＢ各色の表示輝度を測定する輝度センサと、
この輝度センサによって測定されたＲＧＢ各色の表示輝度値に基づいて、前記画像表示手段のＲＧＢ各色の発光体の色度座標（ｘ，ｙ）が、装置内に用意されている一次式、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂおよびｚ＝１−ｘ−ｙを満足するように（ただし、ａは負の定数，ｂは正の定数）、前記画像表示手段の表示輝度を補正する輝度補正手段と、
を備えることを特徴とするカラー画像表示装置。 - 請求項1のカラー画像表示装置において、
前記画像表示手段は、カラーＣＲＴであり、前記輝度補正手段は、前記駆動信号の補正による前記カラーＣＲＴのビーム電流の補正によって前記カラーＣＲＴの表示輝度を補正するカラー画像表示装置。 - 請求項1のカラー画像表示装置において、
前記画像表示手段は、ＲＧＢ各色の色フィルタを有する液晶表示素子であり、前記輝度補正手段は、前記色フィルタの光透過率を制御することによって前記液晶表示素子の表示輝度を補正するカラー画像表示装置。
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