JP4951413B2

JP4951413B2 - 輝度補正方法

Info

Publication number: JP4951413B2
Application number: JP2007138577A
Authority: JP
Inventors: 孝斎藤; 重次住山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: JP2008292782A

Description

本発明は、照射光に対して輝度補正係数を乗じることによって照射光輝度を補正する輝度補正方法に関する。

液晶表示装置等の表示装置において、周囲の明るさが変化したときに画面の見易さを良好に保つために、周囲環境の光量を検知する検知手段と、該検知手段によって検知した環境光量に対応して視感度を補正する補正値を含む輝度データを記憶した記憶手段と、を備え、検知手段によって検知した周囲の明るさに対応する輝度データに基づいて表示装置に文字・画像情報を表示するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特公平７−７４９３９号公報

上記特許文献１に記載の表示装置における輝度の補正は、周囲環境の光量に合わせてＲＧＢ毎の色視感度を調整するものであり、輝度（照射光輝度）は、放射輝度に視感度を掛けた値で与えられることから、視感度を調整することによって周囲環境の光量が変化しても同一の輝度が得られるように図ったものである。ところが、上記のようにして理論上では同じ輝度になるように補正を行った場合でも、実際に人間が感じる「明るさ感」は、対象となっている光の色味によって異なるという問題がある。例えば、赤色部分と白色部分とが隣接している看板等の発光物がある場合に、赤色部分と白色部分の輝度（照射光輝度）が同一に設定されても、当該発光物を見る人間には明るさが異なっているように感じられる（赤色部分の方がより明るく感じられる）という実際上の問題があった。

そこで、本発明は、照射光に対して輝度補正係数を乗じることによって照射光輝度を補正する輝度補正方法であって、人間が照射光を見たときに、当該照射光の色味に関わらずほぼ同等の明るさ感を得ることができる輝度補正方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、可視光を照射する発光装置からの照射光に対して輝度補正係数を乗じることによって照射光輝度を補正する輝度補正方法であって、前記照射光の色度がＣＩＥ１９３１色度座標において基準となる白色の座標位置から離れるに連れて輝度補正係数を小さくすることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が赤色の場合、輝度補正係数が０．２０乃至０．２４であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が橙色の場合、輝度補正係数が０．３７乃至０．４５であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が黄色の場合、輝度補正係数が０．６６乃至０．８０であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が黄緑色の場合、輝度補正係数が０．６１乃至０．７５であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が緑色の場合、輝度補正係数が０．４５乃至０．５５であることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が青緑色の場合、輝度補正係数が０．５４乃至０．６６であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が青色の場合、輝度補正係数が０．１７乃至０．２１であることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が紫色の場合、輝度補正係数が０．２６乃至０．３２であることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光がピンク色の場合、輝度補正係数が０．６９乃至０．８５であることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が薄黄色の場合、輝度補正係数が０．９０乃至１．００であることを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が水色の場合、輝度補正係数が０．５３乃至０．６５であることを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１に記載の輝度補正方法において、照射光が薄緑色の場合、輝度補正係数が０．５８乃至０．７０であることを特徴とする。

本発明によれば、照射光の色度がＣＩＥ１９３１色度座標において基準となる白色の座標位置から離れるに連れて輝度補正係数を小さくするので、人間が照射光を見たときに、当該照射光の色味に関わらず、ほぼ同等の明るさ感を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る輝度補正方法について、図１を参照して説明する。図１は、ＣＩＥ１９３１色度座標（以下、色度座標という）上に、等明るさ曲線を記入したものである。等明るさ曲線は、同一の輝度補正係数を適用できる座標上の点を連ねて作成されたものである。色度座標上の赤、青、緑等の代表的な色の輝度補正係数を求めるための実験については後述する。なお、色度座標は、国際照明委員会（ＣＩＥ）が１９３１年に色の統一的な表示基準として定めたものであり、明るさを除いた色味のみをｘｙ座標上に表示でき、可視光（波長が約３６０〜８３０ｎｍ）の全ての色が山形領域内の座標として表示される。

例えば、後述の実験において輝度補正係数を求めた代表的な１２色（赤、橙、黄、黄緑、緑、青緑、青、紫、ピンク、薄黄、水色、薄緑）と白色について色度座標上の位置領域を図１に示す。具体的には、山形領域の３つの角部分に赤ｒ、緑ｇ、青ｂの領域があり、山形領域の右辺に沿って黄ｙと黄緑ｙｇと橙ｍの領域があり、山形領域の下辺に沿って紫ｐの領域があり、山形領域の中央より僅かに右上位置に白ｗの領域がある。そして、白ｗと赤ｒとの間にピンクｔｒの領域があり、白ｗと緑ｇとの間に薄緑ｔｇ、青緑ｂｇの領域があり、白ｗと青ｂとの間に水色ｔｂの領域がある。白ｗに最も近い位置に薄黄ｔｙの領域がある。上記各色の領域は、ＪＩＳＺ９１０３において規定された領域に準拠している。

輝度補正係数は、基準となる白色ｗにおいて１．０であり、白色ｗから離れるに連れて小さな値になり、図１においては、輝度補正係数が０．８、０．６、０．４、０．２の値になる色度座標上の点を連ねて作成された４本の等明るさ曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が示されている。従って、等明るさ曲線Ｌ１の内側にある薄黄ｔｙを含む各色についての輝度補正係数は０．８以上１以下であり、等明るさ曲線Ｌ１とＬ２の間にある黄ｙ、黄緑ｙｇ等を含む各色についての輝度補正係数は０．６以上０．８以下であり、等明るさ曲線Ｌ２とＬ３の間にある橙ｍ等を含む各色についての輝度補正係数は０．４以上０．６以下であり、等明るさ曲線Ｌ３とＬ４の間にある紫ｐ、赤ｒの一部を含む各色についての輝度補正係数は０．２以上０．４以下であり、等明るさ曲線Ｌ４の外側にある青ｂを含む各色についての輝度補正係数は０．２以下である。

輝度補正係数は、上記のように白色が基準であり、人間が、任意の色に着色されランプ等の光源によって照明された対象物（例えば、看板）を見たときに、その対象物から受ける「明るさ感」を、白色の基準対象物を見たときに受ける「明るさ感」と同等にするための輝度比である。例えば、いま、色度座標がｘｂ１、ｙｂ１の位置にある青色の輝度補正係数が０．２である場合に、その青色に着色された看板の輝度は、白色の基準看板の輝度に対して０．２倍に設定したときに初めて人間が見たときの「明るさ感」が同等になる。同様に、同じ青色でも色度座標がｘｂ２、ｙｂ２の位置にある青色の輝度補正係数が０．１７である場合には、その青色に着色された看板の輝度は、白色の基準看板の輝度に対して０．１７倍に設定したときに、人間が見たときの「明るさ感」が同等になる。

次に、上記輝度補正係数を導出するための実験について、図２及び図３を参照して説明する。この実験は、人間の感じる明るさ感が同等になるときの照射光輝度を計測して行う主観評価実験である。実験に使用した看板装置１は、図２に示されるように、四角形の箱体２内に光源が設けられ、前面の左半分に光透過性の基準パネルＰｓ（白色）が取付けられ、前面の右半分に光透過性の着色パネルＰｃが取付けられている。着色パネルＰｃは、箱体２から取外して種々の色のパネルに交換できるようになっている。光源は、左右のパネルＰｓ、Ｐｃを均一に照明するように、箱体２内に分散して配置され、かつ各パネルＰｓ、Ｐｃとの間に所定の間隔を持たせて設けられた多数のＬＥＤユニット３から構成される。また、光源は、被験者がロータリースイッチ等の操作端末４ｓ、４ｃを操作することによって左右のパネルＰｓ、Ｐｃの明るさ（照射光輝度）を別々に、かつ連続的に調節できるように構成されている。

実験は、図３に示されるように、テーブル上に置かれた看板装置１から約７５ｃｍ離れた位置に被験者Ｅが正対して座り、被験者Ｅの視線Ｅｅが看板装置１の前面の中心とほぼ同一高さになるようにして行われた。各パネルＰｓ、Ｐｃの大きさは、１５ｃｍ×２５ｃｍであり、観察者から５０ｍ離れた位置に設置された幅約１１ｍの屋外看板と同等の視角（１１°×１８°）になるように設定されている。また、着色パネルＰｃは、代表的な色として１２種類（赤、橙、黄、黄緑、緑、青緑、青、紫、ピンク、薄黄、水色、薄緑）が用意され、各着色パネルＰｃについて基準パネルＰｓとの明るさ感の評価実験が行われた。

評価実験の手順は次の通りである。ａ）実験室が暗い状態で被験者Ｅが看板装置１に対して図３に示された状態で座り、５分間暗順応する。その後、ｂ）基準パネルＰｓ側の光源を輝度１５０ｃｄ／ｍ^２で発光させ、着色パネルＰｃ側の光源は１５０ｃｄ／ｍ^２よりも低い輝度で発光させた。ｃ）被験者Ｅが両パネルＰｓ、Ｐｃを観察し、着色パネルＰｃが基準パネルＰｓと同じ明るさ（明るさ感）になるように操作端末４ｃを操作して着色パネルＰｃ側の光源の輝度を徐々に増大するようにして調節した。ｄ）被験者Ｅが両パネルＰｓ、Ｐｃの明るさが同じになったと感じる状態において、着色パネルＰｃの輝度と色度とを色彩輝度計を用いて測定した。色彩輝度計としては、トプコン社製の色彩輝度計ＢＭ５Ａが用いられた。上記ａ）〜ｄ）の手順が同一の被験者について３回繰り返され、かつ被験者Ｅを換えて５人の被験者に対して同じ内容の実験を行った。

各着色パネルについての実験結果を表１に示す。表１における輝度比は、被験者Ｅが着色パネルＰｃと基準パネルＰｓ（白色）とが同じ明るさになったと判断したときの着色パネルＰｃの輝度を基準パネルＰｓの輝度で除した値であり、輝度補正係数と同義である。換言するならば、表１における輝度比は、例えば、着色パネルＰｃが赤色の場合、赤色パネルの輝度が基準パネルＰｓの輝度の０．２２倍であるときに同じ明るさに感じられたことを表わしている。

上記１２色の実験結果について図１の色度座標にプロットして示す。本実験における着色パネルの赤Ｒ、橙Ｍ、黄Ｙ、黄緑ＹＧ、緑Ｇ、青緑ＢＧ、青Ｂ、紫Ｐ、ピンクＴＲ、薄黄ＴＹ、水色ＴＢ、薄緑ＴＧの各色座標は、図１の色度座標において赤ｒ、橙ｍ、黄ｙ、黄緑ｙｇ、緑ｇ、青緑ｂｇ、青ｂ、紫ｐ、ピンクｔｒ、薄黄ｔｙ、水色ｔｂ、薄緑ｔｇの各領域に含まれている。図１において各色Ｒ、Ｍ、Ｙ、ＹＧ、Ｇ、ＢＧ、Ｂ、Ｐ、ＴＲ、ＴＹ、ＴＢ、ＴＧに付記したカッコ内の値は実験によって得られた輝度比（輝度補正係数）を丸めた値である。

なお、上記実験において基準パネルＰｓ側の光源の輝度を１５０ｃｄ／ｍ^２に換えて３００ｃｄ／ｍ^２に設定して同一の実験を行ったが、得られた輝度比（輝度補正係数）は、図４に示されるものと同等であり、有意差をもつものではなかった。

上記実験によって得られた複数の座標位置における輝度比（輝度補正係数）に基づいて等明るさ曲線が作成されている。例えば、図１における青緑ＢＧと水色ＴＢは、同じく０．６の輝度比（輝度補正係数）を有するので、青緑ＢＧと水色ＴＢの座標を結んで輝度補正係数が０．６の等明るさ曲線Ｌ２が作成される。

上記のようにして等明るさ曲線が記入された色度座標に基づいて、任意の色の対象物（看板等）の照射光輝度を求める方法について説明する。設計者は、まず、対象物に付す色の座標（ｘ、ｙ）を決め、その色が白色である場合の目標とする輝度Ｌｗを決める。次に、設計者は、図１の色度座標に基づいて座標（ｘ、ｙ）における輝度補正係数を求める。このとき、座標（ｘ、ｙ）が等明るさ曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の間にある場合には、座標（ｘ、ｙ）を挟む２本の等明るさ曲線からの距離に基づいて輝度補正係数を按分して求める。求めた輝度補正係数をｋで表わすとすると、座標（ｘ、ｙ）の色の輝度Ｌｃ＝ｋ×Ｌｗで与えられる。

例えば、いま、設計者が対象物に付す色の座標として（ｘ、ｙ）＝（０．３、０．２５）を選択し、その色が白色である場合の目標とする輝度が１５０ｃｄ／ｍ^２である場合に、座標（０．３、０．２５）は、ほぼ等明るさ曲線Ｌ３上にあるので、座標（０．３、０．２５）における輝度補正係数ｋは、０．４となり、座標（０．３、０．２５）の色の求める輝度Ｌｃ＝０．４×１５０＝６０ｃｄ／ｍ^２になる。座標（ｘ、ｙ）が等明るさ曲線ＬｎとＬｎ＋１の間にある場合には、前述の通り、座標（ｘ、ｙ）と等明るさ曲線Ｌｎとの距離、及び座標（ｘ、ｙ）と等明るさ曲線Ｌｎ＋１との距離の比に基づいて輝度補正係数の値を按分して求める。

なお、対象物が看板である場合に、人間は１０％程度の輝度の違いを識別することができないため、採用する輝度補正係数に１０％程度の幅を持たせて適用することが可能である。換言すると、対象物に付す色が決定することによって、その色に合ったおおよその輝度補正係数を用いて対象物に与える輝度を算出しても実質的な支障は出ない。

例えば、対象物に付す色が赤である場合に、その赤色の正確な色度座標を設定することなく、図１の色度座標に基づいて輝度補正係数として０．２０乃至０．２４の値を採用してもよい。以下同様に、対象物に付す色が橙である場合は輝度補正係数として０．３７乃至０．４５の値、対象物に付す色が黄である場合は輝度補正係数として０．６６乃至０．８０の値、対象物に付す色が黄緑である場合は輝度補正係数として０．６１乃至０．７５の値、対象物に付す色が緑である場合は輝度補正係数として０．４５乃至０．５５の値、対象物に付す色が青緑である場合は輝度補正係数として０．５４乃至０．６６の値、対象物に付す色が青である場合は輝度補正係数として０．１７乃至０．２１の値、対象物に付す色が紫である場合は輝度補正係数として０．２６乃至０．３２の値、対象物に付す色がピンクである場合は輝度補正係数として０．６９乃至０．８５の値、対象物に付す色が薄黄である場合は輝度補正係数として０．９０乃至１．００の値、対象物に付す色が水色である場合は輝度補正係数として０．５３乃至０．６５の値、対象物に付す色が薄緑である場合は輝度補正係数として０．５８乃至０．７０の値、をそれぞれ採用してもよい。上記の方法によれば、対象物の輝度を算出する工程を大幅に簡略化することができる。

着色パネルに輝度補正係数を乗じた輝度になるように照明を行った場合と、輝度補正係数を乗じない所定の輝度（例えば、１５０ｃｄ／ｍ^２）で照明した場合とにおいて、それぞれ所定の輝度で照明した白色パネルと比べたときの明るさ感が同じになるか否かについて官能実験を行った結果を表２に示す。

輝度補正係数を乗じた輝度になるように照明を行った場合には、１２色の着色パネル全てについて、被験者は白色パネルと同じ明るさであると感じた（表２における左欄の○印）。これに対して、輝度補正係数を乗じない所定の輝度で照明した着色パネルの場合には、薄黄色のパネルを除いた全ての着色パネルにおいて、被験者は白色パネルと異なった明るさであると感じた（表２における右欄の×印）。薄黄色のパネルについては、被験者はどちらでもないとの判定であった（表２における右欄の△印）。

本発明の一実施形態に係る輝度補正方法における輝度補正係数を示すＣＩＥ１９３１色度座標を示す図。同輝度補正方法における輝度補正係数を求めるための主観評価実験に用いる看板装置を示す正面図。同輝度補正方法における輝度補正係数を求めるための主観評価実験の装置の配置を示す図。

符号の説明

３ＬＥＤユニット（発光装置）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４等明るさ曲線
ｒ赤領域
ｍ橙領域
ｙ黄領域
ｙｇ黄緑領域
ｇ緑領域
ｂｇ青緑領域
ｂ青領域
ｐ紫領域
ｔｒピンク領域
ｔｙ薄黄領域
ｔｂ水色領域
ｔｇ薄緑領域

Claims

可視光を照射する発光装置からの照射光に対して輝度補正係数を乗じることによって照射光輝度を補正する輝度補正方法であって、
前記照射光の色度がＣＩＥ１９３１色度座標において基準となる白色の座標位置から離れるに連れて輝度補正係数を小さくすることを特徴とした輝度補正方法。
照射光が赤色の場合、輝度補正係数が０．２０乃至０．２４であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が橙色の場合、輝度補正係数が０．３７乃至０．４５であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が黄色の場合、輝度補正係数が０．６６乃至０．８０であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が黄緑色の場合、輝度補正係数が０．６１乃至０．７５であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が緑色の場合、輝度補正係数が０．４５乃至０．５５であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が青緑色の場合、輝度補正係数が０．５４乃至０．６６であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が青色の場合、輝度補正係数が０．１７乃至０．２１であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が紫色の場合、輝度補正係数が０．２６乃至０．３２であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光がピンク色の場合、輝度補正係数が０．６９乃至０．８５であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が薄黄色の場合、輝度補正係数が０．９０乃至１．００であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が水色の場合、輝度補正係数が０．５３乃至０．６５であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。
照射光が薄緑色の場合、輝度補正係数が０．５８乃至０．７０であることを特徴とする請求項１に記載の輝度補正方法。