JP4540298B2 - Image display device and image display method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関し、特に複数の光源からの光によって画面上に画像を表示する非自発光型の構成において画面の色度や輝度および画面内の色ムラや輝度ムラを容易に校正できる画像表示装置および画像表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
画面の色度や輝度の変動を補正する機能を備えた従来の画像表示装置としては、画面の色度や輝度を1つのカラーセンサーによって検出し、その検出データをもとに上記色度や輝度を補正するものがあった(例えば、特許文献1参照)。また、画面の色度や輝度を1つのカラーセンサーによって検出し、論理値からの検出値の変動量に応じて画像処理の色調整を補正制御するものがあった(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
一方、光源からの光によって画面上に画像を表示する非自発光型の従来の画像表示装置としては、複数の色の発光体によって光源を構成し、異なる色の発光体からの光を混合することによって光源の機能を果たし、それぞれの色の発光体の発光量を個別に制御して表示画面の色度および輝度を調整するものがある。さらには、上記光源を複数備えたものもある。
【0004】
例えば、バックライト等の光源からの光を透過させて画面上に画像を表示する液晶ディスプレイ等の非自発光型のフラットパネルディスプレイでは、R(Red),G(Green),B(Blue)3色のLEDをそれぞれ複数配列してなる複数の色の発光体によって1つまたは複数の光源を構成したものがある。
【0005】
このような非自発光型の画像表示装置では、光源の発光体の発光量が経時変化によって変動するとともに、それぞれの色の発光体の発光量の変動量がばらつき、これによって画面の色度や輝度が変動し、画面内に色ムラや輝度ムラを生じるため、色度や輝度および色ムラや輝度ムラの校正が必要となる。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−281531号公報(図1)
【特許文献2】
特開2002−64842号公報(図1,図3)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記複数の光源を備えた非自発光型の従来の画像表示装置に、上記色度や輝度の変動を補正する従来の画像表示装置を適用して、色度や輝度の調整および色ムラや輝度ムラを補正する場合には、以下の課題があった。
【0008】
複数の光源からの光が混合された画面の色度や輝度を1つのカラーセンサーで検出するため、検出データとそれぞれの光源の相関が考慮されず、色度や輝度の調整処理が発散してしまう可能性があった。このような調整処理の発散を防止するためには、それぞれの光源を個別に発光させて色度や輝度を検出する必要があるが、色ムラや輝度ムラの補正には、画面内の複数のエリアでの検出が必要となるので、光量の検出および発光量の調整に手間および時間がかかってしまう。
【0009】
また、変動量の度合によって画像処理において変換誤差やビット落等が発生し、色ムラや輝度ムラの補正とは別に画像品質を劣化させてしまうことがあった。
【0010】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、複数の光源からの光によって画面上に画像を表示する非自発光型の構成において画像品質を劣化させずに画面の色度や輝度および画面内の色ムラや輝度ムラを容易に校正できる画像表示装置および画像表示方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置は、
それぞれ発光色度および発光輝度の調整が可能な複数の光源によって画面上に画面上に画像を表示する画像表示装置において、
画面上の互いに異なる一部のエリアについて色度および輝度をそれぞれ検出する複数のカラーセンサーと、
上記それぞれのカラーセンサーの検出色度および検出輝度と上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度との相関式が記憶されている相関記憶手段と、
上記相関式を用いて、上記検出色度および検出輝度から上記それぞれの光源の検出発光色度および検出発光輝度を演算する演算手段と、
上記検出発光色度および検出発光輝度をもとに、上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度を調整する調整手段と
を備えた
ことを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の画像表示方法は、
それぞれ発光色度および発光輝度の調整が可能な複数の光源によって画面上に画面上に画像を表示する画像表示方法において、
画面上の互いに異なる一部のエリアについて複数のカラーセンサーによって色度および輝度をそれぞれ検出する第1のステップと、
上記それぞれのカラーセンサーの検出色度および検出輝度と上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度との相関式を用いて、上記検出色度および検出輝度から上記それぞれの光源の検出発光色度および検出発光輝度を演算する第2のステップと、
上記検出発光色度および検出発光輝度をもとに、上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度を調整する第3のステップと
を含む
ことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態の画像表示装置においてのディスプレイパネルの構成図である。また、図2は本発明の実施の形態の画像表示装置においての光源校正のための構成および光源校正手順を説明する図である。
【0014】
図1および図2において、この実施の形態の画像表示装置は、液晶ディスプレイ等の非自発光型の画像表示装置であって、ディスプレイパネルの表示部11と、ディスプレイパネルの導光板12と、ディスプレイパネルの4つの光源L1,L2,L3,L4と、4つのカラーセンサーS1,S2,S3,S4と、光源制御部20と、光源駆動部21と、A/D変換部22とを備えている。また、上記光源制御部20は、光源発光量演算部23と、相関データメモリ24と、光源基準発光量データメモリ25と、光源制御量演算部26とを備えている。
【0015】
光源Ln(nは1,2,3,4の内の任意の値とする)は、R(Red)発光体,G(Green)発光体,B(Blue)発光体によって構成されている。例えば、R発光体はRのLEDを、G発光体はGのLEDを、B発光体はBのLEDを、それぞれ複数配列したものである。この光源Lnは、R発光体,G発光体,B発光体(Rチャンネル,Gチャンネル,Bチャンネル)それぞれの発光量を独立して個別に調整することが可能である。
【0016】
光源Lnの3色の発光体からのR,G,B光は、それぞれ画素ごとに透過率が制御され、導光板12によって混合されて表示部11に拡散され、これによって表示部11にカラー画像が表示される。
【0017】
カラーセンサーSm(mは1,2,3,4の内の任意の値とする)は、表示部11の周辺であって表示部11上の一部のエリアAmの近傍に設置されており、導光板12によって混合された光源L1〜L4からの光のエリアAmにおいてのR,G,B3色(R,G,B3チャンネル)の光量を検出し、これらR,G,B3チャンネルの検出光量をA/D変換部22に出力する。なお、上記3チャンネルの検出光量からエリアAmにおいての色度および輝度が判るので、カラーセンサーSmは、エリアAmにおいての色度および輝度を検出し、その検出色度および検出輝度をA/D変換部22に出力する、と言い換えることもできる。
【0018】
ここで、表示部11上の一部のエリアA1,A2,A3,A4のそれぞれは、図1においては、点線でハッキリと分割されているように表現しているが、これはあくまでもエリアの位置を示す目安であり、実際にそれぞれのカラーセンサーが検出する範囲はこのようにハッキリと分割されるものではない。
【0019】
また、カラーセンサーS1〜S4を設置する際には、光源L1〜L4からの光以外による検出誤差を排除するため、光源L1〜L4からの光以外の入射光は遮蔽する構造とすることが望ましい。
【0020】
光源駆動部21は、それぞれの光源のそれぞれの発光体を個別に駆動するとともに、光源制御部20の光源制御量演算部26からの光源制御データに従って、上記それぞれの発光体の発光量を個別に制御する。
【0021】
A/D変換部22は、それぞれのカラーセンサーから出力された検出光量のアナログ値をディジタル値に変換し、これらの検出光量データを光源制御部20の光源発光量演算部23に出力する。
【0022】
光源制御部20において、相関データメモリ24には、それぞれのカラーセンサーのR,G,Bチャンネルそれぞれの検出光量と、それぞれの光源L1〜L4のR,G,Bチャンネルそれぞれの発光量との間の相関データがあらかじめ記憶されている。なお、上記相関データは、それぞれのカラーセンサーの検出色度および検出輝度と、それぞれの光源の発光色度および発光輝度との間の相関データでもある。
【0023】
光源発光量演算部23は、相関データメモリ24に記憶されている相関データを用いて、上記それぞれのカラーセンサーの検出光量からそれぞれの光源のR,G,Bチャンネルそれぞれの検出発光量を演算し、これらの検出発光量データを光源制御量演算部26に出力する。なお、光源発光量演算部23は、上記それぞれのカラーセンサーの検出色度および検出輝度からそれぞれの光源の検出発光色度および検出発光輝度を演算する、と言い換えることもできる。
【0024】
光源基準発光量データメモリ25には、それぞれの光源のそれぞれの発光体の基準発光量で構成された光源基準発光量データがあらかじめ記憶されている。なお、上記光源基準発光量データは、それぞれの光源の基準発光色度および基準発光輝度で構成されたデータでもある。
【0025】
光源制御量演算部26は、それぞれの光源のそれぞれの発光体についての検出発光量データを、メモリ25に記憶されているその光源のその発光体についての光源基準発光量データと比較し、その発光体の発光量が基準発光量に一致するように、その発光体の発光量を制御する光源制御データを光源駆動部21に出力する。
【0026】
それぞれの光源のそれぞれの発光体の発光量は、表示部11の画面全体で色度よび輝度が均一になり、色ムラや輝度ムラがないように初期設定される。しかし、それぞれの発光体の発光輝度の経時変動および発光体間での上記経時変動のばらつきによって、上記画面内での色度および輝度の均一性が崩れ、色ムラや輝度ムラを生じる。特に、R,G,B発光体間で経時変動にばらつきがあると、色度の変化が著しく現れ、視認性が低下する。このため、それぞれの光源のそれぞれの発光体の発光量を校正して、画面内での色度および輝度の均一性を初期設定と同様に保つ必要がある。
【0027】
この実施の形態の画像表示装置においての光源校正の手順を以下に説明する。この実施の形態の光源校正手順は、それぞれのカラーセンサーのそれぞれのチャネンネルの検出光量と、それぞれの光源のそれぞれの発光体の発光量との間の相関を用いることを特徴としている。まず、上記カラーセンサの検出光量と上記光源の発光量の相関について説明する。
【0028】
まず、光源LnのR,G,B発光体の発光量と光源Lnの色度および輝度との間には相関がある。光源LnのR発光体の発光量をRLn、光源LnのG発光体の発光量をGLn、光源LnのB発光体の発光量をBLnとし、発光量RLnの三刺激値を(XRLn,YRLn,ZRLn)、発光量GLnの三刺激値を(XGLn,YGLn,ZGLn)、発光量BLnの三刺激値を(XBLn,YBLn,ZBLn)とすると、光源Lnの三刺激値(XLn,YLn,ZLn)は、次の(1)式のように表される。
【数1】
【0029】
上記(1)式において、Cnは、光源LnのR,G,B発光体の発光量(RLn,GLn,BLn)と、光源Lnの三刺激値(XLn,YLn,ZLn)との相関を示す3×3の行列である。この相関行列Cnは、光源ごとに固有の行列であって、実際の測定などによってあらかじめ求めることができる。
【0030】
また、表示部11の一部のエリアAmにおいての光は、4つの光源L1〜L4のそれぞれから固有の減衰率でエリアAmに到達した光の混合光である。このようなエリアAmにおいての光の三刺激値(XAn,YAn,ZAn)は、次の(2)式のように表される。
【数2】
【0031】
上記(2)式において、kmnは光源Lnからの光がエリアAmに到達するまでの減衰率を表す係数である。なお、上記(2)式では、光源LnからのX,Y,Z光の減衰率係数を全て同じ値kmnとしているが、上記X,Y,Z光の減衰率が異なる場合は、上記減衰率係数kmnは上記X,Y,Z光それぞれに固有の値となる。
【0032】
上記(2)式の第n項は、エリアAmにおいての光源Lnの発光量の寄与率を表す。光源L1〜L4を全て発光させた場合は、エリアAmにおいての光の三刺激値(XAm,YAm,ZAm)は、上記(2)式の第1項〜第4項を全て加算したものとなる。また、例えば光源L1のみを発光させた場合は、エリアAmにおいての光の三刺激値(XAm,YAm,ZAm)は、上記(2)式の第1項となる。
【0033】
また、カラーセンサーSmは、エリアAmにおいての光を検出する。エリアAmにおいての光の三刺激値と、カラーセンサーSmのR,G,B検出光量との間には相関がある。エリアAmにおいての光の三刺激値を(XAm,YAm,ZAm)とすると、カラーセンサーSmの分光感度特性がルータ条件を満たすとき、カラーセンサーSmのR,G,B検出光量(RSm,GSm,BSm)は、次の(3)式のように表される。
【数3】
【0034】
上記(3)式において、Dmは、エリアAmにおいての光の三刺激値(XAm,YAm,ZAm)と、カラーセンサーSmの検出光量(RSm,GSm,BSm)との相関を表す3×3の行列である。この相関行列Dmは、例えばエリアごと(カラーセンサーごと)に固有の行列であって、実際の測定などによってあらかじめ求めることができる。
【0035】
上記(1)式〜(3)式を組合せることにより、4つの光源L1〜L4のR,G,B色発光体の発光量(RL1,GL1,BL1)〜(RL4,GL4,BL4)と、カラーセンサーSmの検出光量(RSm,GSm,BSm)との相関を表す次の(4)式を導出できる。
【数4】
【0036】
上記(4)式において、Emnは、光源LnのR,G,B発光体の発光量(RLn,GLn,BLn)と、カラーセンサーSmの検出光量(RSm,GSm,BSm)との相関を示す3×3の行列であって、Emn=Dm×kmn×Cnである。
【0037】
上記(4)式の第n項は、カラーセンサーSmの検出光量(RSm,GSm,BSm)においての光源Lnの発光量の寄与率を表す。光源L1〜L4を全て発光させた場合は、カラーセンサーSmの検出光量(RSm,GSm,BSm)は、上記(4)式の第1項〜第4項を全て加算したものとなる。また、例えば光源L1のみを発光させた場合は、カラーセンサーSmの検出光量(RSm,GSm,BSm)は、上記(4)式の第1項となる。
【0038】
相関行列E1m〜E4mは、光源L1〜L4の内の光源LmのR,G,B発光体のいずれか1つのみを単独で発光させたときのその発光体の発光量およびカラーセンサーS1〜S4の検出光量(RS1,GS1,BS1)〜(RS4,GS4,BS4)をもって、あらかじめ求めることができる。
【0039】
例えば、光源L1のR発光体のみを発光させときのその発光体の発光量RL1およびカラーセンサーS1〜S4の検出光量(RS1,GS1,BS1)〜(RS4,GS4,BS4)をもって、相関行列E11〜E41の第1列の3つの値を求めることができ、光源L1のG発光体のみを発光させときのその発光体の発光量GL1およびカラーセンサーS1〜S4の検出光量(RS1,GS1,BS1)〜(RS4,GS4,BS4)をもって、相関行列E11〜E41の第2列の3つの値を求めることができ、光源L1のB発光体のみを発光させときのその発光体の発光量BL1およびカラーセンサーS1〜S4の検出光量(RS1,GS1,BS1)〜(RS4,GS4,BS4)をもって、相関行列E11〜E41の第3列の3つの値を求めることができる。
【0040】
あらかじめ求めた相関行列E11〜E44を上記(4)式に代入することにより、カラーセンサーS1〜S4の合計12の検出光量RS1〜BS4のそれぞれについて、光源L1〜L4のR,G,B発光体の発光量RL1〜BL4との相関式がそれぞれ得られる。
【0041】
あらかじめ求めた上記合計12の相関式に、カラーセンサーS1〜S4の合計12の検出光量RS1〜BS4をそれぞれ代入することにより、光源L1〜L4のR,G,B発光体の合計12の発光量RL1〜BL4を変数とする12の式からなる連立方程式が得られ、この連立方程式を解くことにより、光源L1〜L4のR,G,B発光体の発光量(検出発光量)RL1〜BL4のそれぞれを算出することができる。
【0042】
このように、上記(4)式から得られる合計12の相関式を用いることにより、カラーセンサーS1〜S4の検出光量RS1〜BS4から、光源L1〜L4のR,G,B発光体の発光量(検出発光量)RL1〜BL4を算出することができる。
【0043】
図3は本発明の実施の形態の画像表示装置においての光源校正手順を示すフローチャートである。この図3を用いて本実施の形態の光源校正手順について以下に説明する。
【0044】
相関データメモリ24には、上記(4)式の相関行列E11〜E44の値があらかじめ記憶されている。これらの相関行列E11〜E44の値は、設計段階や生産段階などにおいて実際の測定値などを用いて設定される。また、上記(4)式から得られた上記合計12の上記相関式も、上記検出発光量RL1〜BL4の演算アルゴリズムの一部として相関データメモリ24に記憶されている。
【0045】
従って、相関データメモリ24には、上記(4)式から得られた上記合計12の上記相関式であって、上記(4)式の相関行列E11〜E44の値が判っているものが、相関データとしてあらかじめ記憶されている。なお、上記演算アルゴリズムを光源発光量演算部23に記憶しておくことも可能である。
【0046】
また、光源基準発光量データメモリ25には、それぞれの光源のそれぞれの発光体の基準発光量で構成された光源基準発光量データがあらかじめ記憶されている。この光源基準発光量データは、全域に色ムラや輝度ムラのない画面が得られるときのそれぞれの光源のそれぞれの発光体の発光量データであり、設計段階や生産段階(生産段階においての光源発光量の初期設定時)などにおいて設定される。
【0047】
さらに、光源基準発光量データメモリ25には、基準発光量データに対する検出発光量データの許容範囲があらかじめ記憶されている。この許容範囲は、例えば画像表示装置の表示品質や使用目的などに応じて、設計段階や生産段階などにおいて設定される。
【0048】
図3において、光源校正の開始時に、光源L1〜L4が発光していればすぐにステップ1に進み、光源L1〜L4が発光していなければ、光源制御部20の光源制御量演算部26によって光源駆動部21を制御し、光源駆動部21によって光源L1〜L4を発光させ、必要に応じて光源が安定するまで待機してからステップ1に進む。この光源校正は、ユーザーが任意のタイミングで開始させることが可能である他、所定の時間間隔や所定の時刻になされるように自動設定しておくことも可能である。
【0049】
ステップ1では、カラーセンサーS1によってエリアA1においてのR,G,B光量を、カラーセンサーS2によってエリアA2においてのR,G,B光量を、カラーセンサーS3によってエリアA3においてのR,G,B光量を、それぞれ検出する。
【0050】
そして、これらカラーセンサーS1のR,G,B検出光量(RS1,GS1,BS1)、カラーセンサーS2のR,G,B検出光量(RS2,GS2,BS2)、カラーセンサーS3のR,G,B検出光量(RS3,GS3,BS3)、およびカラーセンサーS4のR,G,B検出光量(RS4,GS4,BS4)をA/D変換部22に送出し、A/D変換部22において、ディジタル値に変換する。
【0051】
次のステップ2では、A/D変換部22でディジタル値に変換された検出光量データを光源制御部20の光源発光量演算部23に送出し、光源発光量演算部23において、相関データメモリ24に記憶されている上記合計12の相関式を用いて、合計12の検出光量RS1〜BS4から、光源L1のR,G,B発光体の検出発光量(RL1,GL1,BL1)、光源L2のR,G,B発光体の検出発光量(RL2,GL2,BL2)、光源L3のR,G,B発光体の検出発光量(RL3,GL3,BL3)、および光源L4のR,G,B発光体の検出発光量(RL4,GL4,BL4)を算出する。
【0052】
次のステップ3では、光源発光量演算部23で算出された検出発光量データを光源制御量演算部26に送出し、光源制御量演算部26において、それぞれの光源のそれぞれの発光体について、検出発光量とメモリ25に記憶されている基準発光量との差分を求め、その差分をメモリ25に記憶されている許容範囲と比較する。そして、いずれかの発光体の上記差分が上記許容範囲を超えている場合にはステップ4に進む。
【0053】
ステップ4では、許容範囲を超えている検出発光量が基準発光量よりも小さい場合はその発光体の発光量を増やす方向にその発光体の制御量を変更し、許容範囲を超えている検出発光量が基準発光量よりも大きい場合はその発光体の発光量を減らす方向にその発光体の制御量を変更し、これらの光源制御データを光源駆動部21に送出する。
【0054】
そして、光源駆動部21において、上記制御量が変更された光源制御データに従って、それぞれの光源のそれぞれの発光体の発光量を再調整したあと、再び上記ステップ1〜3を実施する。
【0055】
このようにして、それぞれの光源のそれぞれの発光量を調整し、上記ステップ3で、全ての光源の全ての発光体について検出発光量と基準発光量の差分が許容範囲内に収まっていれば、この光源校正手順を終了する。
【0056】
以上のように本発明の実施の形態によれば、複数のカラーセンサーそれぞれの検出光量と複数の光源それぞれの発光量との間の相関式を用いて、上記検出光量からそれぞれの光源の検出発光量を算出し、これらの検出発光量をもとにそれぞれの光源の発光量を調整することにより、複数の光源からの光によって画面上に画像を表示する非自発光型の構成において画像品質を劣化させずに画面の色度や輝度および画面内の色ムラや輝度ムラを容易に校正することができる。
【0057】
さらに、上記従来の画像表示装置では、カラーセンサーが1つのためにカラーセンサーを画面の中央に設置する必要があり、カラーセンサーを画像表示の妨げになる位置に設置しなければならないので、光源校正を随時実施することが困難であったが、この実施の形態の画像表示装置では、複数カラーセンサーによって画面上の互いに異なる一部のエリアの光量をそれぞれ検出しているので、それぞれのカラーセンサーを画面の周辺に設けることができ、カラーセンサーを画像表示の妨げにならない位置に設置できるので、光源校正を随時実施することができる。
【0058】
なお、上記実施の形態では、4つの光源を備えた画像表示装置において4つのカラーセンサーを設けているが、カラーセンサーの個数を光源の個数以上とすれば上記(4)式を用いて光源の発光体の検出発光量を算出することができるので、カラーセンサーの個数は光源の個数と同じかそれよりも多い個数とすることが可能である。
【0059】
また、上記実施の形態では、階調特性が線形であることを前提としているが、光源あるいはカラーセンサー等の特性によって階調特性が線形でない場合には、あらかじめその階調特性を測定などによって得た上で、上記(4)式の相関式に盛り込むことにより、同様に光源の発光量を算出することができる。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の光源からの光によって画面上に画像を表示する非自発光型の構成において画像品質を劣化させずに画面の色度や輝度および画面内の色ムラや輝度ムラを容易に校正することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の画像表示装置においてのディスプレイパネルの構成図である。
【図2】 本発明の実施の形態の画像表示装置においての光源校正のための構成および光源校正手順を説明する図である。
【図3】 本発明の実施の形態の画像表示装置においての光源校正手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
11 表示部、 12 導光板、 L1,L2,L3,L4 光源、 S1,S2,S3,S4 カラーセンサー、 20 光源制御部、 21 光源駆動部、 22 A/D変換部、 23 光源発光量演算部、 24 相関データメモリ、 25 光源基準発光量データメモリ、 26 光源制御量演算部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device and an image display method, and in particular, in a non-self-luminous configuration in which an image is displayed on a screen by light from a plurality of light sources, chromaticity and brightness of the screen, and color unevenness and brightness unevenness in the screen. The present invention relates to an image display device and an image display method that can easily calibrate the image.
[0002]
[Prior art]
As a conventional image display device having a function of correcting variations in chromaticity and luminance of a screen, the chromaticity and luminance of the screen are detected by a single color sensor, and the above chromaticity and luminance are detected based on the detected data. There was a thing which corrects (for example, refer to patent documents 1). In addition, there is one that detects the chromaticity and luminance of the screen by a single color sensor, and corrects and controls the color adjustment of the image processing in accordance with the variation amount of the detected value from the logical value (for example, see Patent Document 2). .
[0003]
On the other hand, as a conventional non-self-luminous image display device that displays an image on a screen by light from a light source, a light source is composed of light emitters of a plurality of colors, and light from different color light emitters is mixed. Accordingly, there is an apparatus that functions as a light source and adjusts the chromaticity and luminance of a display screen by individually controlling the light emission amount of each color light emitter. Furthermore, there are some provided with a plurality of the light sources.
[0004]
For example, in a non-self-luminous flat panel display such as a liquid crystal display that transmits light from a light source such as a backlight and displays an image on a screen, R (Red), G (Green), and B (Blue) 3 There is one in which one or a plurality of light sources are constituted by a plurality of color light emitters each formed by arranging a plurality of color LEDs.
[0005]
In such a non-self-luminous image display device, the amount of light emitted from the light emitter of the light source varies with time, and the amount of variation in the amount of light emitted from the light emitter of each color varies. Since the luminance fluctuates and color unevenness or luminance unevenness occurs in the screen, it is necessary to calibrate chromaticity, luminance, color unevenness, or luminance unevenness.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-281531 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2002-64842 A (FIGS. 1 and 3)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional image display device that corrects the variation in chromaticity and luminance is applied to the non-self-luminous conventional image display device that includes the plurality of light sources, so that adjustment of chromaticity and luminance and color unevenness are applied. When correcting brightness unevenness, there are the following problems.
[0008]
Since the chromaticity and brightness of the screen where light from multiple light sources are mixed are detected by a single color sensor, the correlation between the detected data and each light source is not taken into account, and the adjustment processing of chromaticity and brightness diverges. There was a possibility. In order to prevent such divergence of adjustment processing, it is necessary to detect the chromaticity and luminance by individually emitting light from each light source. Since detection in the area is necessary, it takes time and effort to detect the light amount and adjust the light emission amount.
[0009]
In addition, a conversion error, a bit drop, or the like occurs in image processing depending on the degree of variation, and image quality may be deteriorated separately from correction of color unevenness and brightness unevenness.
[0010]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and in a non-self-luminous configuration in which an image is displayed on the screen by light from a plurality of light sources, the image quality is not deteriorated. It is an object of the present invention to provide an image display apparatus and an image display method capable of easily calibrating the chromaticity and luminance of the image and the color unevenness and luminance unevenness in the screen.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The image display device of the present invention is
In an image display device that displays an image on a screen by a plurality of light sources each capable of adjusting light emission chromaticity and light emission luminance,
A plurality of color sensors that respectively detect chromaticity and luminance for different areas on the screen;
Correlation storage means for storing a correlation equation between the detected chromaticity and detected luminance of each of the color sensors and the emitted chromaticity and emitted luminance of each of the light sources;
An arithmetic means for calculating the detected light emission chromaticity and the detected light emission luminance of each light source from the detected chromaticity and the detected luminance using the correlation equation;
And adjusting means for adjusting the light emission chromaticity and the light emission luminance of each of the light sources based on the detected light emission chromaticity and the detection light emission luminance.
[0012]
The image display method of the present invention includes:
In an image display method for displaying an image on a screen by a plurality of light sources each capable of adjusting light emission chromaticity and light emission brightness,
A first step of detecting chromaticity and luminance by a plurality of color sensors for different areas on the screen;
Using the correlation equation between the detected chromaticity and detected luminance of each of the color sensors and the emitted chromaticity and emitted luminance of each of the light sources, the detected emitted chromaticity of each of the light sources and the detected chromaticity and A second step of calculating the detected emission luminance;
And a third step of adjusting the light emission chromaticity and light emission luminance of each of the light sources based on the detected light emission chromaticity and the detection light emission luminance.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of a display panel in an image display apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration for light source calibration and a light source calibration procedure in the image display apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0014]
1 and 2, the image display apparatus according to this embodiment is a non-self-luminous image display apparatus such as a liquid crystal display, and includes a
[0015]
The light source Ln (n is an arbitrary value of 1, 2, 3 and 4) is composed of an R (Red) light emitter, a G (Green) light emitter, and a B (Blue) light emitter. For example, an R light emitter is an array of R LEDs, a G light emitter is a G LED, and a B light emitter is a B LED. The light source Ln can individually adjust the light emission amounts of the R light emitter, the G light emitter, and the B light emitter (R channel, G channel, B channel) independently.
[0016]
R, G, B light from the three color light emitters of the light source Ln is controlled for each pixel, mixed by the
[0017]
The color sensor Sm (m is an arbitrary value of 1, 2, 3, and 4) is disposed around the
[0018]
Here, each of the partial areas A1, A2, A3, and A4 on the
[0019]
Further, when installing the color sensors S1 to S4, in order to eliminate detection errors other than light from the light sources L1 to L4, it is desirable to have a structure that blocks incident light other than light from the light sources L1 to L4. .
[0020]
The light
[0021]
The A / D conversion unit 22 converts the analog value of the detected light amount output from each color sensor into a digital value, and outputs the detected light amount data to the light source emission
[0022]
In the light
[0023]
The light source emission
[0024]
The light source reference light emission
[0025]
The light source control
[0026]
The light emission amounts of the respective light emitters of the respective light sources are initially set so that the chromaticity and the luminance are uniform over the entire screen of the
[0027]
The procedure for light source calibration in the image display apparatus of this embodiment will be described below. The light source calibration procedure of this embodiment is characterized by using a correlation between the detected light amount of each channel of each color sensor and the emitted light amount of each light emitter of each light source. First, the correlation between the amount of light detected by the color sensor and the amount of light emitted from the light source will be described.
[0028]
First, there is a correlation between the light emission amounts of the R, G, and B light emitters of the light source Ln and the chromaticity and luminance of the light source Ln. The light emission amount of the R light emitter of the light source Ln is R Ln , the light emission amount of the G light emitter of the light source Ln is G Ln , the light emission amount of the B light emitter of the light source Ln is B Ln, and the tristimulus value of the light emission amount R Ln is ( X RLn, Y RLn, Z RLn ), the tristimulus values of the light emission quantity G Ln (X GLn, Y GLn , Z GLn), the tristimulus values of the light emission quantity B Ln (X BLn, Y BLn , Z BLn) and Then, the tristimulus values (X Ln , Y Ln , Z Ln ) of the light source Ln are expressed as the following equation (1).
[Expression 1]
[0029]
In the above equation (1), C n is the light emission amount (R Ln , G Ln , B Ln ) of the R, G, and B light emitters of the light source Ln and the tristimulus values (X Ln , Y Ln , Z) of the light source Ln. Ln ) is a 3 × 3 matrix showing the correlation. This correlation matrix C n is a matrix unique to each light source, and can be obtained in advance by actual measurement or the like.
[0030]
In addition, the light in the partial area Am of the
[Expression 2]
[0031]
In the above equation (2), k mn is a coefficient representing the attenuation rate until the light from the light source Ln reaches the area Am. In the above equation (2), the attenuation factors of the X, Y, and Z light from the light source Ln are all the same value kmn . However, when the attenuation factors of the X, Y, and Z light are different, the attenuation is performed. The rate coefficient kmn is a value unique to each of the X, Y, and Z lights.
[0032]
The n-th term in the above expression (2) represents the contribution ratio of the light emission amount of the light source Ln in the area Am. When all of the light sources L1 to L4 are caused to emit light, the tristimulus values (X Am , Y Am , Z Am ) of light in the area Am are obtained by adding all the first to fourth terms of the formula (2). It will be a thing. For example, when only the light source L1 is caused to emit light, the tristimulus values (X Am , Y Am , Z Am ) of light in the area Am are the first term of the above equation (2).
[0033]
The color sensor Sm detects light in the area Am. There is a correlation between the tristimulus values of light in the area Am and the R, G, B detected light amounts of the color sensor Sm. If the tristimulus values of light in the area Am are (X Am , Y Am , Z Am ), when the spectral sensitivity characteristics of the color sensor Sm satisfy the router condition, the R, G, B detected light amounts (R Sm , G Sm , B Sm ) are expressed as the following equation (3).
[Equation 3]
[0034]
In the above equation (3), D m is the tristimulus value (X Am , Y Am , Z Am ) of light in the area Am and the detected light amount (R Sm , G Sm , B Sm ) of the color sensor Sm. 3 × 3 matrix representing correlation. The correlation matrix Dm is a matrix unique to each area (each color sensor), for example, and can be obtained in advance by actual measurement or the like.
[0035]
By combining the above formulas (1) to (3), the light emission amounts (R L1 , G L1 , B L1 ) to (R L4 , G) of the R, G, B color light emitters of the four light sources L1 to L4 are combined. L4 , B L4 ) and the following equation (4) representing the correlation between the light amount detected by the color sensor Sm (R Sm , G Sm , B Sm ) can be derived.
[Expression 4]
[0036]
In the above equation (4), E mn represents the light emission amounts (R Ln , G Ln , B Ln ) of the R, G, and B light emitters of the light source Ln and the detected light amounts (R Sm , G Sm , B) of the color sensor Sm. Sm ) is a 3 × 3 matrix and E mn = D m × k mn × C n .
[0037]
The n-th term in the above expression (4) represents the contribution rate of the light emission amount of the light source Ln in the detected light amount (R Sm , G Sm , B Sm ) of the color sensor Sm. When all of the light sources L1 to L4 are caused to emit light, the detected light amount (R Sm , G Sm , B Sm ) of the color sensor Sm is obtained by adding all the first to fourth terms of the above formula (4). . For example, when only the light source L1 is caused to emit light, the detected light amount (R Sm , G Sm , B Sm ) of the color sensor Sm is the first term of the above equation (4).
[0038]
Correlation matrices E 1m to E 4m indicate the amount of light emitted from only one of the R, G, and B light emitters of light source Lm among light sources L1 to L4 and the color sensor S1. ˜S4 detected light amounts (R S1 , G S1 , B S1 ) to (R S4 , G S4 , B S4 ) can be obtained in advance.
[0039]
For example, when only the R light emitter of the light source L1 emits light, the light emission amount R L1 of the light emitter and the detected light amounts (R S1 , G S1 , B S1 ) to (R S4 , G S4 , B) of the color sensors S1 to S4 . S4) with, it is possible to obtain the three values of the first column of the
[0040]
By substituting previously obtained correlation matrices E 11 to E 44 into the above equation (4), R, G of the light sources L 1 to L 4 for each of the total 12 detected light amounts R S1 to B S4 of the color sensors S 1 to S 4. , Correlation equations with the light emission amounts R L1 to B L4 of the B light emitters are obtained.
[0041]
By substituting a total of twelve detected light amounts R S1 to B S4 of the color sensors S1 to S4 into the total of twelve correlation equations obtained in advance, a total of twelve R, G, and B light emitters of the light sources L1 to L4 are obtained. Simultaneous equations consisting of 12 equations with the light emission amounts R L1 to B L4 as variables are obtained, and the light emission amounts (detected light emission amounts) of the R, G and B light emitters of the light sources L1 to L4 are obtained by solving these simultaneous equations. Each of R L1 to B L4 can be calculated.
[0042]
Thus, by using a total of 12 correlation equations obtained from the above equation (4), from the detected light amounts R S1 to B S4 of the color sensors S1 to S4 , the R, G, and B light emitters of the light sources L1 to L4 The light emission amount (detected light emission amount) R L1 to B L4 can be calculated.
[0043]
FIG. 3 is a flowchart showing a light source calibration procedure in the image display apparatus according to the embodiment of the present invention. The light source calibration procedure of the present embodiment will be described below with reference to FIG.
[0044]
In the correlation data memory 24, the values of the correlation matrices E 11 to E 44 of the above equation (4) are stored in advance. The values of these correlation matrices E 11 to E 44 are set using actual measured values and the like in the design stage and the production stage. In addition, the total of twelve correlation equations obtained from the equation (4) are also stored in the correlation data memory 24 as part of the calculation algorithm for the detected light emission amounts R L1 to B L4 .
[0045]
Accordingly, in the correlation data memory 24, there are a total of twelve correlation equations obtained from the equation (4), in which the values of the correlation matrices E 11 to E 44 in the equation (4) are known. Are stored in advance as correlation data. Note that the above calculation algorithm may be stored in the light source emission
[0046]
The light source reference light emission
[0047]
Further, the light source reference emission
[0048]
3, at the start of light source calibration, if the light sources L1 to L4 are emitting light, the process immediately proceeds to step 1. If the light sources L1 to L4 are not emitting light, the light source control
[0049]
In Step 1, the R, G, B light amounts in the area A1 are obtained by the color sensor S1, the R, G, B light amounts in the area A2 are obtained by the color sensor S2, and the R, G, B light amounts in the area A3 are obtained by the color sensor S3. Are detected respectively.
[0050]
Then, the R, G, B detected light amounts (R S1 , G S1 , B S1 ) of the color sensor S1, the R, G, B detected light amounts (R S2 , G S2 , B S2 ) of the color sensor S2 , and the color sensor S3. R, G, B detected light amounts (R S3 , G S3 , B S3 ) and R, G, B detected light amounts (R S4 , G S4 , B S4 ) of the
[0051]
In the
[0052]
In the
[0053]
In
[0054]
Then, after the light
[0055]
In this way, the respective light emission amounts of the respective light sources are adjusted, and if the difference between the detected light emission amount and the reference light emission amount is within the allowable range for all the light emitters of all the light sources in
[0056]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the detected light emission of each light source from the detected light amount using the correlation equation between the detected light amounts of the plurality of color sensors and the light emission amounts of the plurality of light sources. By calculating the amount of light and adjusting the light emission amount of each light source based on these detected light emission amounts, the image quality can be improved in a non-self-luminous configuration in which images are displayed on the screen by light from a plurality of light sources. It is possible to easily calibrate the chromaticity and brightness of the screen and the color unevenness and brightness unevenness in the screen without deteriorating.
[0057]
Furthermore, since the conventional image display apparatus has one color sensor, it is necessary to install the color sensor in the center of the screen, and the color sensor must be installed at a position that hinders image display. However, in the image display device according to this embodiment, the light amounts of different areas on the screen are detected by a plurality of color sensors, respectively. Since it can be provided around the screen and the color sensor can be installed at a position that does not interfere with image display, light source calibration can be performed as needed.
[0058]
In the above embodiment, four color sensors are provided in an image display device having four light sources. However, if the number of color sensors is equal to or greater than the number of light sources, the above formula (4) is used to determine the light source. Since the detected light emission amount of the illuminant can be calculated, the number of color sensors can be the same as or more than the number of light sources.
[0059]
In the above embodiment, it is assumed that the gradation characteristic is linear. However, if the gradation characteristic is not linear due to the characteristics of the light source or the color sensor, the gradation characteristic is obtained in advance by measurement or the like. In addition, the amount of light emitted from the light source can be calculated in the same manner by incorporating it into the correlation equation (4).
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the chromaticity and brightness of the screen and the color in the screen without degrading the image quality in the non-self-luminous configuration in which the image is displayed on the screen by light from a plurality of light sources. There is an effect that unevenness and unevenness in brightness can be easily calibrated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a display panel in an image display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration for light source calibration and a light source calibration procedure in the image display apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a light source calibration procedure in the image display apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
画面の互いに異なる一部のエリアについて色度および輝度をそれぞれ検出する複数のカラーセンサーと、
上記それぞれのカラーセンサーの検出色度および検出輝度と上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度との相関式が記憶されている相関記憶手段と、
上記相関式を用いて、上記検出色度および検出輝度から上記それぞれの光源の検出発光色度および検出発光輝度を演算する演算手段と、
上記検出発光色度および検出発光輝度をもとに、上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度を調整する調整手段と
を備えた
ことを特徴とする画像表示装置。In an image display device that displays an image on a screen by light from a plurality of light sources each capable of adjusting light emission chromaticity and light emission luminance,
A plurality of color sensors that respectively detect chromaticity and brightness for different areas of the screen;
Correlation storage means for storing a correlation equation between the detected chromaticity and detected luminance of each of the color sensors and the emitted chromaticity and emitted luminance of each of the light sources;
An arithmetic means for calculating the detected light emission chromaticity and the detected light emission luminance of each light source from the detected chromaticity and the detected luminance using the correlation equation;
An image display device comprising: adjusting means for adjusting the light emission chromaticity and light emission luminance of each of the light sources based on the detected light emission chromaticity and the detection light emission luminance.
上記それぞれのカラーセンサーは、複数の色の光量を検出し、これらの検出光量を複数チャンネルのデータとして出力するものであり、
上記相関式は、上記それぞれのカラーセンサーの上記それぞれの検出光量と上記それぞれの光源の上記それぞれの発光体の発光量との相関式であり、
上記演算手段は、上記検出光量から上記それぞれの光源の上記それぞれの発光体の検出発光量を演算し、
上記調整手段は、上記それぞれの光源の上記それぞれの発光体の発光量を調整する
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。Each of the light sources described above is adjusted for light emission chromaticity and light emission brightness by individually adjusting the light emission amounts of the light emitters of a plurality of colors.
Each of the color sensors detects the light amounts of a plurality of colors and outputs the detected light amounts as data of a plurality of channels.
The correlation equation is a correlation equation between the respective detected light amounts of the respective color sensors and the light emission amounts of the respective light emitters of the respective light sources,
The calculation means calculates the detected light emission amount of the respective light emitters of the respective light sources from the detected light amount,
The image display apparatus according to claim 1, wherein the adjusting unit adjusts the light emission amount of each of the light emitters of each of the light sources.
上記複数チャンネルは、R,G,Bの3チャンネルである
ことを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。The light emitters of the plurality of colors are R, G, and B3 light emitters,
The image display apparatus according to claim 2, wherein the plurality of channels are three channels of R, G, and B.
上記調整手段は、それぞれの光源の発光色度および発光輝度が、その光源の上記光源基準発光データに一致するように調整する
ことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。Reference data storage means for storing light source reference emission data to be the reference emission chromaticity and reference emission luminance of each of the light sources is further provided,
The image display device according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts the light emission chromaticity and light emission luminance of each light source so as to coincide with the light source reference light emission data of the light source.
画面の互いに異なる一部のエリアについて複数のカラーセンサーによって色度および輝度をそれぞれ検出する第1のステップと、
上記それぞれのカラーセンサーの検出色度および検出輝度と上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度との相関式を用いて、上記検出色度および検出輝度から上記それぞれの光源の検出発光色度および検出発光輝度を演算する第2のステップと、
上記検出発光色度および検出発光輝度をもとに、上記それぞれの光源の発光色度および発光輝度を調整する第3のステップと
を含む
ことを特徴とする画像表示方法。In an image display method for displaying an image on a screen by light from a plurality of light sources each capable of adjusting light emission chromaticity and light emission luminance,
A first step of detecting chromaticity and brightness by a plurality of color sensors for different areas of the screen;
Using the correlation equation between the detected chromaticity and detected luminance of each of the color sensors and the emitted chromaticity and emitted luminance of each of the light sources, the detected emitted chromaticity of each of the light sources and the detected chromaticity and A second step of calculating the detected emission luminance;
And a third step of adjusting the light emission chromaticity and light emission luminance of each of the light sources based on the detected light emission chromaticity and the detection light emission luminance.
上記第1のステップは、上記それぞれのカラーセンサーが、それぞれ複数の色の光量を検出し、これらの検出光量を複数チャンネルのデータとして出力し、
上記第2のステップは、上記それぞれのカラーセンサーの上記それぞれの検出光量と上記それぞれの光源の上記それぞれの発光体の発光量との相関式を用いて、上記検出光量から上記それぞれの光源の上記それぞれの発光体の検出発光量を演算し、
上記第3のステップは、上記それぞれの光源の上記それぞれの発光体の発光量を調整する
ことを特徴とする請求項6記載の画像表示方法。Each of the light sources described above is adjusted for light emission chromaticity and light emission brightness by individually adjusting the light emission amounts of the light emitters of a plurality of colors.
In the first step, each of the color sensors detects light amounts of a plurality of colors, and outputs the detected light amounts as data of a plurality of channels.
The second step uses the correlation equation between the respective detected light amounts of the respective color sensors and the emitted light amounts of the respective light emitters of the respective light sources to calculate the above-mentioned values of the respective light sources from the detected light amounts. Calculate the detected luminescence of each illuminant,
The image display method according to claim 6, wherein the third step adjusts a light emission amount of each of the light emitters of each of the light sources.
上記複数チャンネルは、R,G,Bの3チャンネルである
ことを特徴とする請求項7記載の画像表示方法。The light emitters of the plurality of colors are R, G, and B3 light emitters,
The image display method according to claim 7, wherein the plurality of channels are three channels of R, G, and B.
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