JP5123773B2 - 表示装置、表示方法 - Google Patents

Description

本発明は表示装置、表示方法、特に画像制御を行う表示装置、表示方法に関する。

近年、テレビジョン等の映像表示装置は、平面（フラット・パネル）の映像表示装置が主流になってきている。
平面の映像表示装置には、透過型／反射型／半透過型液晶表示装置や、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）や、有機／無機ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）パネルや、ＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）や、ＬＥＤ（ライト・エミッティング・ダイオード）アレイのパネルや、それらの派生方式であるプラズマ・チューブアレイやＳＥＤ方式のパネル等が存在する。
これらの平面の映像表示装置は、２〜３型以下の携帯端末用の小型の表示装置から、従来のブラウン管を超える３７Ｖ〜５０型程度の「壁掛け」用の大型の表示装置、更には１０８Ｖ型のような壁面を覆い尽くすほど巨大な液晶表示装置等が存在する。

これらの平面の映像表示装置においては、近年、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ、高精細テレビ）やＢｌｕ-ｒａｙ（登録商標）方式のパッケージメディアのように、従来のテレビジョン放送に比べて多くの情報量を映し出すようになったため、高いレベルの映像表示性能が求められている。
しかしながら、これらの平面の映像表示装置は、従来のブラウン管に比べて表示特性が異なっているため、例えば、バックライトを使用した液晶表示装置では、明るさセンサによるバックライト制御を行った場合に色空間の制御が十分ではなかった。
ところが、近年の目覚ましい技術発展と改良により、液晶表示装置等の表示性能は向上してきている。

この近年の映像表示装置の表示性能の向上に、非常に大きな貢献をしているのが、画像信号を実際に表示する際に信号を加工する画像制御技術である。
この画像制御技術の１つに「ガンマカーブ制御」技術がある。ガンマカーブとは、入力された映像の信号レベルと、出力される映像のＲ・Ｇ・Ｂ信号等を補正する特性曲線のことである。

さらに、自発光ではない液晶表示装置においては、液晶パネルの背面に備える光源であるバックライトの明るさについても制御を行うことで、よりコントラスト比（暗い色と明るい色との比率）性能等を高めることができる。
このバックライト制御については、映像のデータの入力信号の全体的なレベル等に従って、経時的にバックライトの明るさ等を制御したり、映像データとデータとの間でバックライトを消灯する（黒挿入）ことで、より動画を認識させやすくするといった制御がよく行われている。
また、近年は、バックライトとして、従来の蛍光灯（冷陰極管）に代わってＬＥＤを用いるものが増えてきている。ＬＥＤを用いると、従来のブラウン管等に比べても広色域の画像を再生することができる。また、ＬＥＤ光源を液晶パネルの背面に、アレイ状に均一に配置することで、パネル全体の明るさを均一化できるという効果が得られる。

これら、ガンマカーブ制御やバックライト制御は、映像信号のみを用いて行う制御が一般的である。また、環境光を計測して、周囲の環境に合わせて制御する技術がいくつか開発されていた。
ここで特許文献１を参照すると、液晶表示装置のＲＧＢ各色に対応するカラーフィルタから光を導光する光センサを備え、それによりＲＧＢ各色毎にバックライトの発光輝度を制御する従来の液晶表示装置が記載されている（以下、従来技術１とする。）。
従来技術１の液晶表示装置では、段落〔００１４〕等を参照すると、カラーフィルタを通るＲＧＢ各色の周囲の照度を検出できる。このため、周囲の照度のうち赤外線の成分の強度に関係なく、可視光の照度を正確に検出してバックライト制御を行うことができるという効果が得られる。
特開２００５−７０１３２号公報

しかしながら、従来技術１の表示装置では、紫外線や赤外線といった可視光以外の波長について考慮していなかった。このため、天気や時間帯による紫外線や赤外線の変化に伴うユーザの心理状態に配慮したガンマカーブ制御やバックライト制御を行うことができなかった。
また、従来技術１の表示装置では表示装置に入射した環境光（入射光）の形状を考慮していなかった。このため、大画面の平面表示装置では、環境光の写り込みによって見づらくなるという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消することを課題とする。

本発明の表示装置は、環境光の紫外線の強度を測定する紫外線センサ及び／又は環境光の赤外線の強度を測定する赤外線センサと、前記紫外線の強度又は赤外線の強度により、画像制御を行う環境光設定手段と前記環境光が表示装置に入射する位置を推測する光位置推測手段とを備え、前記環境光設定手段は、ガンマカーブ制御又はバックライト制御を行う環境光設定手段であり前記紫外線の強度又は赤外線の強度をレベル化し、該レベルにより色温度を変化させるガンマカーブ制御又はバックライト制御を行う環境光設定手段であり、時間帯の色温度のレベルと、紫外線レベル・赤外線レベルの比率による色温度のレベルとを平均化して色温度を算出することを特徴とする表示装置。
本発明の表示装置は、前記環境光設定手段は、可視光センサにて部屋の反射光を検知し、部屋の色合いに合ったガンマカーブに制御することを特徴とする。
本発明の表示装置は、前記環境光設定手段は、部屋の温度が高い場合は、色温度を高くするように補正することを特徴とする。
本発明の表示装置は、前記光位置推測手段は、表示装置に複数備えられた光センサであることを特徴とする。
本発明の表示装置は、前記環境光設定手段は、紫外線が高い場合はエリア毎により青色を強くするよう制御し、赤外線が強い場合はエリア毎により赤色を強くするよう制御することを特徴とする。
本発明の表示方法は、環境光の紫外線の強度又は、環境光の赤外線の強度を測定し、前記紫外線の強度又は赤外線の強度により、ガンマカーブ制御又はバックライト制御を行い、更に前記環境光が表示装置に入射する位置を推測し時間帯の色温度のレベルと、紫外線レベル・赤外線レベルの比率による色温度のレベルを平均化し、この値に従って色温度を算出することを特徴とする。
本発明の表示方法は、可視光センサにて部屋の反射光を検知し、部屋の色合いに合ったガンマカーブに制御することを特徴とする。

本発明によれば、紫外線や赤外線といった可視光以外の波長についても配慮してよりユーザの心理状態に配慮したガンマカーブ制御やバックライト制御を行う表示装置を提供することができる。
また、本発明によれば、入射光の形状を推測して表示装置の座標毎にガンマカーブ制御やバックライト制御を行う表示装置を提供することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照すると、本発明の実施の形態に係る表示装置Ｘの外観図を示す。
表示装置Ｘは、外観上は、各種センサであるセンサ部１０と、実際に画像を表示する表示部２０が設けられている。
また、センサ部１０は、主に可視光センサ１００と、紫外線センサ１１０と、赤外線センサ１２０とを備えている。これらのセンサにより、可視光と可視光以外の波長についての環境光の照度を検出することが可能である。
本発明の第１の実施の形態に係る表示装置Ｘでは、このセンサ部１０の各波長の環境光の情報に従って、表示装置Ｘの視聴者であるユーザの心理的な嗜好に合わせ、表示部２０のガンマカーブ制御やバックライト制御を行うことができる。

〔表示装置Ｘの制御構成〕
図２を参照して、表示装置Ｘの制御構成について説明する。
センサ部１０は、可視光センサ１００と、紫外線センサ１１０と、赤外線センサ１２０等の複合的な光センサを備える表示装置の表示制御用の部位である。センサ部１０に備える光センサについては、環境光（外光）を検知できるように備えてあれば、パネル部の内側にあってもパネル部と一体形成されていてもよい。また、センサ部１０には、他にも地磁気センサや方位センサやＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）センサや人感センサや温度センサ等の表示のクオリティやユーザの状況に関するセンサを備えていてもよい。
表示部２０は、液晶パネルとその光源であるバックライト（表示部２０として、バックライトは使用しないが、自発光型の有機ＥＬパネルやＦＥＤやＰＤＰ等を使用することもできる。この場合、以下に述べるバックライト制御は行わない）等と、この駆動回路を含む表示装置である。
記憶部３０は、ＲＡＭやＲＯＭやフラッシュメモリやＨＤＤ等である主記憶装置・補助記憶装置を備えた記憶部位である。
環境光設定部４０（環境光設定手段）は、ＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）、ＡＳＩＣ（アプリケーション・スペシフィック・インテグレーテッド・サーキット）等で構成される演算部位であり、センサ部１０からの信号を基にしてガンマカーブ制御やバックライト制御を行う。このガンマカーブ制御やバックライト制御については後述する。なお、環境光設定部４０は、制御部５０が実行するプログラムとして実現されていてもよい。
制御部５０は、ＣＰＵやＭＰＵやＤＳＰやＡＳＩＣ等を含んで構成される制御部位である。制御部５０は内蔵されたＲＯＭやフラッシュメモリや記憶部３０に記憶されたプログラムに従って、実際のガンマカーブ制御やバックライト制御を行って表示部２０に表示される画像を調整することができる。
入力部６０は、チューナや外部入力等から画像データを入力し、記憶部３０に記憶することができる部位である。また、入力部６０は、リモコン（リモート・コントローラ）等からの入力信号を入力する部位であり、入力したデータを設定値記憶部３３０に送り、記憶させることもできる。
ネットワーク部７０は、ｉ−ｌｉｎｋ、ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、ＵＳＢ、ＵＷＢ（ウルトラ・ワイド・バンド）等の、他の機器やネットワークに接続するための部位である。ネットワーク部７０から入力されたデータについても、記憶部３０に記憶することができる。

センサ部１０の可視光センサ１００と、紫外線センサ１１０と、赤外線センサ１２０とは、それぞれ、可視光、紫外線、赤外線を検出する光センサである。これらのセンサは、フォトダイオードと波長フィルタとＡ／Ｄコンバータ、あるいはＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等で構成されており、センサ毎に複数の波長の光の強さ（強度）等をそれぞれ検出する。
また、各センサが、いくつかの波長についての強度をそれぞれ検出することもできる。
たとえば、可視光センサ１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長の強度について検出することができる。
また、紫外線センサ１１０についても、高い周波数の紫外線と低い周波数の紫外線をそれぞれ検出して、後述する晴れか曇りかといった天気を推測するための情報を得ることができる。
また、赤外線センサ１２０は、リモコンからの赤外線信号を受光する受光部の赤外線センサと共用できる仕様として、リモコンから出力される一般的な赤外線の周波数と、周囲環境から放射された放射熱の周波数等とをそれぞれ検出することもできる。
さらに、後述するように、紫外線センサ１１０と赤外線センサ１２０とを組み合わせる等により、表示装置Ｘが設置された場所の照明光の種類や暖房の状況等について推測するための情報を得ることもできる。

表示部２０は、例えば透過型の液晶表示パネルである場合は、液晶パネル２００と、冷陰極管やＬＥＤを光源とするバックライト２１０とを備えている。バックライト２１０は、ＲＧＢそれぞれの輝度を設定することができるように構成されていてもよい。

記憶部３０のガンマ制御テーブル３００はガンマカーブ制御を行うためのルックアップテーブル等である。バックライト制御テーブル３１０はバックライト制御を行うためのルックアップテーブルである。設定値記憶部３３０は、ユーザが入力した設定等を記憶する部位である。
設定値記憶部３３０でユーザが入力する設定としては、表示装置Ｘの主な使用目的に関連する「ムービーモード」「テレビモード」といった基本的な映像設定や、設置位置に関する設定や、視聴国や言語設定といったものを記憶することができる。さらに、後述する環境光による色温度の制御を積極的に行うかについての色温度動的制御設定である「ゆったりモード」や「晴れやかモード」といった設定を記憶することができる。
設置位置に関する設定としては、設置工事を行ったサービスマンやユーザ自身により、設置場所がリビングか寝室かといった設定、北向きか南向きかといった設定位置の設定、緯度や経度や海抜等の設定について入力することができる。また、センサ部１０にＧＰＳセンサや地磁気センサが内蔵されている場合は、これらのセンサから入力することもできる。

〔可視光外の波長を用いたガンマカーブ制御・バックライト制御処理〕
次に、図３〜４を参照して、紫外線・赤外線のような可視光外の波長を用いたガンマカーブ制御・バックライト制御処理について詳しく説明する。
ここで、液晶テレビは、周囲の環境（環境光が明るいか暗いか）によって、見え方が変化する。
上述のように、従来、ＲＧＢ光の強度（光の強さ）に基づいたバックライト制御を行う液晶テレビは存在した。また、部屋の照明の色温度をユーザが指定して、明るさや色温度を制御するものも存在した。

しかし、明るさセンサによるバックライト制御はデジタル放送の色空間の制御には十分ではなく、また、照明の色温度をユーザが指定するのは面倒であった。
そこで、より精度高く部屋の雰囲気や照明に合わせるガンマカーブ制御とバックライト制御の技術が求められていた。
本発明の発明者は鋭意検討したところ、紫外線と赤外線の波長といった可視光以外の波長が、ユーザの気分に大きく関係していることに気がついた。

ここで、紫外線については、日中の強度が可視光よりも大きく変動する（気象庁のデータ「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄａｔａ．ｋｉｓｈｏｕ．ｇｏ．ｊｐ／ｏｂｓ−ｅｎｖ／ｕｖｈｐ／３−４５ｕｖｉｎｄｅｘ＿ｍｉｎｉ．ｈｔｍｌ」等を参照）、また、緯度や天気によっても差が大きいことが分かる。
一般的にいって、天気の良い日は気分がよい、また雨の日は落ち着いた気分になることがある。これらの天気と紫外線の強度は関係していると考えられる。
さらに、表示装置Ｘが大画面の液晶テレビジョン受信機である場合に設置されることが想定されるリビングルームと寝室といった環境においては、窓から取り入れる外光の環境が大きく異なることが考えられる。また、窓のＵＶカットガラスを締め切って視聴する場合と、晴れた日に窓を開け放って視聴する場合とでは、ユーザの気分が大きく異なることが考えられる。

また、赤外線については、部屋の温度や環境によりこれまた大きく変動する。また、日中の温度、太陽光の大気の散乱による時間帯での波長の変化（朝焼け〜昼間〜夕焼け等）により、これも大きく変化する。
さらに、夜間の照明の種類によっても、赤外線の強度は大きく変化する。たとえば、白熱電球で照明した場合は赤外線の強度は大きい。しかしながら、一般的な蛍光灯の場合は、白熱電球よりも赤外線の強度は小さい。さらに、普及が見込まれているＬＥＤ照明とＥＬ照明の場合は可視光の発光効率が非常に高いものの、赤外線の放射は非常に少ない。
これらの室内環境により、例えば昼間の暑い照明のない環境と、秋の夕方のまどろみと、冬の夜のリビングルームといった環境において、ユーザの表示装置Ｘに向かう心理状態は大きく異なることが考えられる。

ここで、表示装置におけるユーザの視聴に係る心理状態と大きく関係する「色温度」について説明する。
色温度とは、黒体が放射する光の波長の分布を温度により表現したものである。
黒体は理想的な電磁波の吸収・放射体のことである。黒体が放射する光の波長は、黒体の温度が低い時は赤味がかった色であり、温度が高くなると黄色味を帯びた白になり、さらに高くなると青味がかった白となる。そのように、色を黒体の温度で表現することができ、この温度を色温度（いろおんど）と呼ぶ。絶対温度であるＫ（ケルビン）を、この単位として使用する。
一般的に５０００Ｋでは赤が強い暖色系の白色であり、９０００Ｋでは青味がかった白色になる。
表示装置においては、白色の色温度を設定することができることが一般的である。

表示装置の色温度については、国・地域により好みの色温度が存在することが知られている。一般的に、欧米では６０００Ｋ程度の低めの色温度が好まれるのに対して、我が国では、より高い９０００Ｋ程度の色温度が好まれる（「ｈｔｔｐ：／／ｔｅｃｈｏｎ．ｎｉｋｋｅｉｂｐ．ｃｏ．ｊｐ／ａｒｔｉｃｌｅ／ＴＯＰＣＯＬ／２００５１０２５／１１００５４／」等を参照）。
しかしながら、我が国においても、照明の環境や外光の状態により、好みの色温度を設定したいという欲求があり、すなわち、ユーザの心理状態により、自動的に色温度を細かく設定する技術が求められていた。

そこで、本発明者が鋭意検討を行い、可視光波長外の光を検知するセンサを用いることで、外光の状態を的確に把握して、ユーザの心理状態を推測してガンマカーブ制御とバックライト制御を組み合わせて、色温度を調整する技術を考察するに至った。
以下で、これらのガンマカーブ制御・バックライト制御について、図３のフローチャートに従って、詳しく説明する。

（ステップＳ１０１）
まず、制御部５０は、センサ部１０の光センサから各波長の環境光（外光）の強度を取得する。ここで、可視光線としては４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の波長、紫外線としては１０〜４００ｎｍ程度の波長、赤外線としては７５０〜１０００ｎｍ程度の波長を用いることができる。
可視光センサ１００からは、Ｒ、Ｇ、Ｂ等に対応した光の強度を取得する。さらに、エメラルド色や紫外線に近い紫と、赤に近い紫とを別々に取得することもできる。なお、可視光センサ１００は基本的に環境光の強度を取得するが、従来のようにバックライトからの光の強度と環境光の強度を合わせて取得してフィードバック制御のために用いることも可能である。
紫外線センサ１１０からは、環境光に対応したいくつかの周波数の紫外線の波長の強度を取得する。この周波数としては、ＵＶＡ（波長４００〜３１５ｎｍ）、ＵＶＢ（波長３１５〜２８０ｎｍ）等の太陽光に含まれている周波数と、蛍光灯等を検出するためのＵＶＣ（波長２００ｎｍ〜２８０ｎｍ）等を用いることができる。
赤外線センサ１２０は、赤外線リモコン等に用いられる赤色の可視光に近い周波数（波長０．７〜４μｍ）の近赤外線、人体や暖房に関係する（４〜１０００μｍ）の遠赤外線等について用いることができる。また、太陽光に係る環境光については、これらの入力を合算して求めることが可能である。
さらに、センサ部１０の他のセンサ、上述の地磁気センサや方位センサやＧＰＳセンサや温度センサ等の値についても取得する。
取得した各波長の環境光の強度や、他のセンサからの入力値については、制御部５０が記憶部３０に記憶する。

（ステップＳ１０２）
次に、制御部５０は、環境チェック処理を行う。
具体的には、記憶部３０の設定値記憶部３３０から、基本的な映像設定や、設置位置に関する設定や、視聴国や言語設定を読み出して、これに従った基本的な色温度選択のパラメータを設定する。
基本的な映像設定に関しては、映画等の暗い映像を視聴する「ムービーモード」になっていた際には、色温度を低めにするパラメータとし、ニュース映像等の明るい映像を視聴する「テレビモード」の際には、色温度を高めにするパラメータとして設定する。これらに加えて、ユーザが色や映像調整を行った設定（明度、色相、彩度等、又はビビッドに、より穏やかに等といった調整項目）も反映させたパラメータとして設定する。
設置位置に関する設定としては、リビングに設置された場合は色温度を高めにしてメリハリの効いた画像のパラメータとし、寝室に設置された場合は色温度を低めにして落ち着いた画像のパラメータとする。加えて、緯度により、紫外線量の補正を行ったり、方位により環境光の写り込みを推定したりするようなパラメータを設定する。さらに、視聴国や言語設定により、各国や民族毎の好みについても、パラメータとして設定する。
また、人感センサにより、ユーザが表示装置に近い位置に座っているかについて検知する。また、温度センサにより、部屋の温度や視聴環境を計測する。湿度等についても計測してもよい。これらの検知したり計測したデータもパラメータとして設定する。
また、図示しないタイマ（時計）を用いて、季節や時刻についてもパラメータとして取得する。
さらに、ネットワーク部７０を通じて、インターネット等に接続して、お天気情報についても取得する。

（ステップＳ１０３）
次に、環境光設定部４０は、ガンマカーブ・バックライト算出処理を行う。
ここでは、環境光設定部４０は、記憶部３０に記憶されたセンサ部１０のデータと、上述のパラメータを基にして、色温度を調整するための処理を行う。
実際には、環境光設定部４０は、各色温度やパラメータに対応した、最適なガンマカーブ・バックライトに関する設定値と、それらの設定値の補正量とを算出する。

ここで図４を参照して、ガンマカーブ・バックライトの算出方法の概念について説明する。
まず、図４（ａ）を参照して、時刻と紫外線量・赤外線量との関係による色温度設定について説明する。
環境光設定部４０は、紫外線センサ１１０と赤外線センサ１２０のそれそれの明度を、いくつかのレベルに設定する。このレベルとしては、晴れの日を基準として各時間帯の紫外線と赤外線量を、例えばレベル０〜３のような大まかな値として設定する。さらに、部屋等の設置環境を考慮して、各センサの値を記憶部３０に数日単位で記憶しておいて、この値の平均値からレベルを設定するようにしてもよい。

その後、環境光設定部４０は、時間帯と、紫外線量・赤外線量のレベルの比率とを基にして、主な色温度のレベルを設定する。この色温度のレベルとしては、例えば１〜６のような大まかな値を用いる。
この表の例であれば、時間帯については、早朝であれば色温度を最大（レベル１）とする。また、紫外線レベル・赤外線レベルの比率については、それぞれの比率に一番近い値の色温度のレベルを用いる。たとえば、紫外線レベル・赤外線レベルの比率が、それぞれレベル１：レベル３のような場合は、色温度を最大（レベル１）とする。
この時間帯と紫外線レベル・赤外線レベルによる色温度のレベルを基にして、上述のパラメータの設定で補正を加えて色温度を設定し、これに対応するガンマカーブ・バックライトの算出する。
もっとも単純には、時間帯の色温度のレベルと、紫外線レベル・赤外線レベルの比率による色温度のレベルを平均化し、この値に従って色温度を算出する。ここでは、例えば、レベル１（最大）が９３００Ｋの色温度の設定とし、レベル６（最低）が５５００Ｋの色温度の設定とする。
これは、紫外線レベルが高い部屋では色温度が高い状態を好ましく感じ、赤外線レベルが高い部屋では色温度が低い状態を好ましく感じるという傾向があるからである（例えば、「ｈｔｔｐ：／／ｃｉ．ｎｉｉ．ａｃ．ｊｐ／ｎａｉｄ／１１０００４６５５８７７／」を参照）。

次に、図４（ｂ）を参照して、天気と紫外線量と赤外線量との関係による色温度設定について説明する。
環境光設定部４０は、上述の主な色温度のレベルを設定した後で、日中の場合は天気に関連する紫外線量・赤外線量のレベル（又は屋内の紫外線量・赤外線量）により、色温度を補正して設定する。
ここで、環境光設定部４０は、上述のお天気情報、紫外線レベル、赤外線レベルに従って、さらに上述の色温度動的制御設定である「ゆったりモード」「晴れやかモード」等を基に、補正量を算出する。
もっとも単純にはお天気情報、紫外線レベル、赤外線レベルのそれぞれについて、色温度動的制御設定により補正するレベルを算出し、それらを平均して補正量とする。
すなわち、「ゆったりモード」の場合の例としては、お天気情報が「晴れ」の色温度のレベルはレベル３（通常）と算出する。また、紫外線レベルが３の場合は、レベル３と算出する。また、赤外線レベルが３の場合も、レベル３と算出する。これらの値を平均化したレベル３が補正量となる。
また、「晴れやかモード」の場合の例としては、お天気情報が「晴れ」の色温度のレベルはレベル２（高く）と算出する。しかしながらＵＶカットガラス等の備えられた寝室等の場合で、室内の紫外線レベルがレベル１のように低い場合は、レベル３（通常）と算出する。また、赤外線レベルがレベル３と高い場合は、レベル２（高く）と算出する。これらの値を平均化して、（２＋３＋２）／３＝２．３３（レベル）が補正量となる。

ここで、環境光設定部４０は、例えば、主な色温度のレベルから、適切なガンマカーブ制御とバックライト制御のための設定値を選択して、補正量によりに設定値の補正量を設定することで、色温度を調整する。
もっとも単純には、色温度のレベルの値を整数値に変換して対応する設定値とする。補正量についてはレベル３を基準（０）に、例えば−０．１〜＋０．１のような範囲で補正量する。
環境光設定部４０は、この設定値と設定値の補正量を、記憶部３０に記憶する。

なお、他にも、紫外線の多い朝は色温度を高くメリハリの効いた画像にし、赤外線が増える夕方になると色温度を下げて落ち着いた画像にする等の制御を行うことができる。
加えて、季節の変化についても、カレンダー手段の設定と合わせて検出可能である。さらに、方位センサと合わせて、日の差し込む方向に合わせた制御もできる。一般的にいって、夏の暑い晴れた日の太陽光には赤外線が多く含まれるが、同時に紫外線も多いため、これらを考慮した補正を行うことができる。
また、外光と照明に合わせて色温度を調整することも可能である。
太陽光の場合は、色をナチュラルに表示するようにする。夜のリビングのように蛍光灯照明が点灯されている場合は、緑を下げる（水銀の明線スペクトルの部分を下げる）といった制御が可能である。
また、寝室等の白熱電球照明の部屋の場合は、色温度を下げて表示することができる。
加えて、将来の白色ＬＥＤ照明を検出し、従来の照明よりも青成分が強く白々とした、赤外線をあまり含まない光であるＬＥＤ照明に合わせた制御ができる。

さらに、上述の例では紫外線と赤外線の強度について記載したが、可視光センサ１００の値を用いて部屋の環境光を検知できる。
この際に、昼間の晴れた日にはＢ（青）の強度が多くなるために、上述の紫外線が多い際のような制御を行う。また、昼間の曇りにはＢ（青）成分は比較的に少なくなるために、上述の紫外線が少ないような制御を行うといった制御ができる。
さらに、部屋の反射光を検知することで、部屋の色彩に合わせた画面の色とすることも可能である。たとえば、モノトーン系の部屋であった場合は、よりビビッドな色彩にして映像を際だたせることができる。また、色彩豊かな部屋であった場合は、逆に彩度を控えめな制御にすることで、画像を際だたせることができる。
また、暖色系の部屋の場合は、暖色を中心にしたガンマカーブにして、寒色系の部屋の場合は、よりクールな（色温度高め）ガンマカーブにする。

その他にも、上述のパラメータに従って、各種の補正を加えることができる。
例えば、ユーザが表示装置Ｘの近くで視聴している時は、より画像を鮮明に見せるために色温度が高くなるよう補正することができる。
また、部屋の温度が高い場合は、涼しさを演出するために、これも色温度を高くなるような補正を行うことができる。

（ステップＳ１０４）
次に、制御部５０は、ガンマカーブ制御・バックライト制御調整処理を行う。
具体的には、制御部５０は、環境光設定部４０により設定された設定値に従って、ガンマ制御テーブル３００とバックライト制御テーブル３１０から選択し、設定値の補正量に従って調整するような計算を行う。
その上で、調整された値に従って、入力部６０やネットワーク部７０からの画像データを表示する。
以上により、可視光外の波長を用いたガンマカーブ制御・バックライト制御処理を終了する。

以上のように構成することで、以下のような効果を得ることが可能になる。
従来技術１の表示装置においては、紫外線と赤外線のセンサにて外光強度を測定する技術、特に赤外線又は紫外線によりガンマカーブの制御を行うことはできなかった。
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置Ｘは、紫外線や赤外線の強度によって、ガンマカーブ制御やバックライト制御を行うことができる。
これにより、朝、昼、夕方等の外光の変化により、画面の色温度を変化させるといったガンマカーブ制御やバックライト制御が可能になる。これらの制御により、より視聴環境に合った映像を表示することができる。
すなわち、日中のリビングで午前か午後か判定して、その午前中の活力に満ちた気分を基に色温度を高めるようなしたり、逆に午後のけだるい気分に合わせて色温度を少し低くしてユーザをリラックスさせたりといった効果を得ることができる。
また、晴れの日、曇りの日、日中と夜間といった状況による色温度の制御により、ユーザの映像に対する視聴のモチベーションを上げることができる。
さらに、夜間の場合は、照明の種類や、環境光の光度や強度等を検出して、それに合わせたガンマカーブ制御やバックライト制御を行うことができる。
これらの制御により、ユーザの心理状態に配慮して画像を表示できる表示装置を提供することができる。

なお、上述の第１の実施の形態に係る表示装置Ｘにおいては、紫外線センサ１１０と赤外線センサ１２０とを主に両方使う場合について説明した。しかし、どちらか一方についてのみ使用して上述のような制御を行うことが可能である。
たとえば、紫外線センサ１１０のみを用いてガンマカーブ制御・バックライト制御を行う際には、検出した環境光の強度により屋外であるか屋内であるか、天気が晴れているか曇っているか等を判定してガンマカーブや色温度の制御を行うことができる。
また、赤外線センサ１２０のみを用いる場合には、検出した環境光の強度から、部屋の温度や人感を求めてガンマカーブや色温度の制御を行うことができる。
このようにいくつかのセンサのみ用いることで、すべてのセンサを用いてガンマカーブや色温度の制御を行うよりもコストを削減できるという効果が得られる。

＜第２の実施の形態＞
次に、上述の第１の実施の形態の可視光以外の波長の環境光によるガンマカーブ制御やバックライト制御に加えて、パネル部に直接当たった太陽光等の環境光（入射光）の形状に注目してガンマカーブ制御やバックライト制御を行う本発明の第２の実施の形態に係る表示装置について説明する。
液晶テレビは、周囲の環境光の状態（明るいか暗いか）によって、見え方が変化する。特に、入射光があると著しくコントラスト比が下がるために、近年の大画面の平面表示装置においては問題になっていた。
図５を参照すると、本発明の第２の実施の形態表示装置Ｙでは、センサ部１５の複合センサ１５０−１〜１５０−ｎを複数用意したことが特徴である。この複合センサ１５０−１〜１５０−ｎに当たった窓から差し込む入射光の形状を検出し、バックライト２１１−１〜２１１−ｎの制御を行うことができる。

〔表示装置Ｙの制御構成〕
図６を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る表示装置Ｙの制御構成について説明する。第１の実施の形態に係る表示装置Ｘと符号が同じものは、同様の構成要素を示している。
センサ部１５は、光センサとして、複数の複合センサ１５０−１〜１５０−ｎを備えている。複合センサ１５０−１〜１５０−ｎは、上述のセンサ部１０と同様に可視光線・赤外線・紫外線センサを１つにまとめた多波長のセンサであり、特に窓から差す日光のような入射光や反射光を検出する能力が高い対数入力センサのような高コントラスト比のセンサであることが望ましい。図５の例では、複合センサ１５０−１〜１５０−ｎは、表示部２５の周囲を囲むように配置されているが、これに限らない。
表示部２５には、液晶パネル２００が透過型液晶パネルであるとすると、複数備えられているＬＥＤバックライトアレイ等であるバックライト２１１−１〜２１１−ｎを備えている。これらのバックライトは、例えば碁盤の目状に配置されていて、液晶パネル２００の各箇所のバックライト制御を独立して行うことができる。
光位置設定部４５（光位置推測手段）は、ＤＳＰやＡＳＩＣ等である演算部位であり、複合センサ１５０−１〜１５０−ｎからの信号に従って、入射光の形状を計算する。なお、光位置設定部４５も、制御部５０に内蔵されたり記憶部３０に記憶されたプログラムを用いて制御部５０により実現されていてもよい。

〔入射光の位置によるガンマカーブ制御・バックライト制御処理〕
次に、図７のフローチャート、図８Ａと図８Ｂの概念図を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るガンマカーブ制御・バックライト制御処理について説明する。

（ステップＳ２０１）
まず、制御部５０は、センサ部１５の光センサから各波長の環境光（外光）の強度を取得する。このステップにおいては、複数の複合センサ１５０−１〜１５０−ｎからの信号をそれぞれ取得する以外は、ステップＳ１０１と同様の処理を行う。

（ステップＳ２０２）
次に、制御部５０は、環境チェック処理を行う。この処理は、ステップＳ１０２と同等の処理である。
しかしながら、時刻や設置位置等の情報は、常に更新するように取得することが望ましい。

（ステップＳ２０３）
次に、光位置設定部４５は、入射光位置推定処理を行う。
具体的には、光位置設定部４５は、複合センサ１５０−１〜１５０−ｎからの信号を基にして、入射光が入射する表示部２５上の位置、すなわち座標（エリア）を推定する。ここで、入射光とは環境光のうち、窓等から差し込む特定の形状をもった太陽光のような環境光のことをいう。
図８Ａを参照して説明すると、光位置設定部４５は、１５０−３と１５０−４との間で強度の変化が大きいことと、１５０−１４と１５０−１３との強度の変化が大きいことを検知して、表示部２５に入射する光が斜線部のように入射していると推定する。これは、直射日光であれば、窓の形等により、直線的な形状で並行光に近い状態で差し込むと考えられるからである。なお、入射光が太陽光かどうかは、波長毎の光の強度や紫外線や赤外線の強度に加え、表示装置Ｙの設置位置や季節による日光の入射方向・角度等のパラメータから判断する。
同様に、図８Ｂを参照して説明すると、光位置設定部４５は、１５０−９と１５０−１０との間で強度の変化が大きいことと、１５０−１９と１５０−２０との強度の変化が大きいことを検知して、入射光が斜線部のように表示部２５に入射していると推定する。
これらの推定結果について、光位置設定部４５は、表示部２５の入射光の入射していると推定した座標を、記憶部３０に記憶する。

（ステップＳ２０４）
次に、ステップＳ２０４において、環境光設定部４０は、ガンマカーブ・バックライト算出処理を行う。この処理は、おおむねステップＳ１０３と同様である。
これに加えて、上述の入射光位置特定処理で特定した反射光の形状の補正値を基に、各バックライト２１１−１〜２１１−ｎの輝度を調整する。また、バックライト２１１−１〜２１１−ｎの位置ごとに、液晶パネル２００の各位置のガンマカーブ算出の値についても補正する。
図８Ａと図８Ｂとを参照すると、濃い色のバックライト２１１−１〜２１１−ｎは、輝度を上げてコントラスト比を高くするように制御する箇所である。また、同様の位置で、ガンマカーブ制御もコントラスト比を高くするような制御を行う。
この際に、複合センサ１５０−１〜１５０−ｎからの信号を基にして、紫外線が高い場合は、より青色を強くするような制御をし、赤外線が強い場合は、より赤色を強くするような制御をする。それ以外のバックライトは、輝度を通常にする。
これにより、全体としてコントラスト比が高くするようにする。

（ステップＳ２０５）
次に、制御部５０は、ガンマカーブ制御・バックライト制御調整処理を行う。この処理は、おおむね、ステップＳ１０４と同様である。
加えて、各エリアについて、ガンマカーブやバックライトの調整をする。このために、記憶部３０に各エリア毎の補正値の値について記憶することが可能である。また、ガンマカーブ制御については、バイリニア変換等を用いて、バックライト制御を行う座標の境界が不自然にならないように制御をすることが好ましい。このためには、ＤＳＰを用いた演算や、ＧＰＵ（グラフィック・プロセッシング・ユニット）のピクセル・シェーダーでベクトル演算を行うような、ピクセル単位で高速にガンマカーブの制御処理を行うことで、映像データの各フレームごとにリアルタイムに処理を行うことが可能である。
以上により、入射光の位置によるガンマカーブ制御・バックライト制御処理を終了する。

以上のように構成することで、以下のような効果が得られる。
従来、平面の表示装置は、周囲の環境（明るいか暗いか）によって、見え方が変化する。特に、最近は平面表示装置の大画面化が進んでいるため、壁掛け設置等を行うと、周囲の窓からの入射光や反射光が気になることがあった。
たとえば、液晶パネルはバックライトにより発光しているため、より強い外光（直射日光）が当たると、その部分は見えづらくなっていた。このために、反射防止フィルム等を工夫していたが、日光は非常に強いために限界があった。このような外光の影響は、自発光デバイスであるＰＤＰやＦＥＤにおいては、更に顕著であった。
しかしながら、従来技術１のような表示装置においては、このような入射光の形状に配慮したようなバックライト制御を行うことは、できなかった。

これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る表示装置Ｙにおいては、光の波長のセンサを枠の周囲を囲むように複数個配置して、直射日光が当たった箇所を検知する。この直射日光が当たった箇所については、形状を把握することができる。これにより、太陽光が入射していると考えられる箇所のＬＥＤ等のアレイ状のバックライトの輝度の制御と、ガンマカーブの制御を行うことができる。
よって、直射日光が当たっている箇所を明るくすることで、大画面でも見た目の明るさが一定になり、視認性が高い表示装置を提供することができる。
すなわち、全体としてよりコントラスト比が高く見やすい液晶テレビ等を提供することができるため、家族の団らんを行うリビングのような入射光が多い場所でも、従来より見やすい表示装置を提供することができるという効果が得られる。

なお、図９を参照すると、スキャナ等の機能を実現できる「光センサ内蔵システム液晶」（「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈａｒｐ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｌｃｄ／ｔｅｃｈ／ｓ２＿５＿６．ｈｔｍｌ」等を参照）の技術を用いて、液晶画素に光センサを内蔵して、入射光とバックライトからの光の強度が一定になるようにフィードバックすることもできる。図９の場合は、各バックライト２１１−１〜２１１−ｎの位置に対応して、複合センサ１５０−１〜１５０−ｎが備えられている。
このように構成することで、直線状ではない複雑な形状の窓から差し込む入射光や、家具に当たって形状が直線上ではない入射光のようなものにも対応することができる。
また、複合センサ１５０−１〜１５０−ｎは、各波長の強度を計測することができるセンサであるために、部屋の照明の強さや家具等からの複雑な反射光を検知して、これに対応したガンマカーブ制御とバックライト制御を行うことができるという効果が得られる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る複合センサ１５０−１〜１５０−ｎは、複数波長の強度を検出できるセンサとして説明したが、入射光を検知できるセンサならば単一の周波数を検出するセンサでも構わない。その場合は、バックライト制御やガンマカーブ制御を、コントラスト比を高めるためだけに用いる。
また、同様に、複合センサ１５０−１〜１５０−ｎは、紫外線センサ又は赤外線センサのうちどちらか一方の種類のセンサを用いることもできる。これにより、赤外線の放射が大きい環境で、太陽光の入射光を検知するような場合に紫外線で判定できるという効果が得られる。
このようにどのセンサを用いるかについては、複数波長の強度を検出できるセンサを備えた上でユーザが設定することも可能である。

なお、上述の第１の実施の形態に係る表示部２０も第１の実施の形態に係る表示部２５も、透過型液晶パネルを使わない場合で自発光型や反射型のデバイスを用いる場合でも、バックライト制御を行わなわずにガンマカーブ制御のみを行って同様の効果を得ることが可能である。

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態に係る表示装置Ｘの外観を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表示装置Ｘの制御構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るガンマカーブ制御・バックライト制御のフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るガンマカーブ・バックライト算出処理の色温度設定の概念を示す表である。 本発明の第２の実施の形態に係る表示装置Ｙの外観を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態に係る表示装置Ｙの制御構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係るガンマカーブ制御・バックライト制御のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る入射光位置推定処理の概念図である。 本発明の第２の実施の形態に係る入射光位置推定処理の概念図である。 本発明の第２の実施の形態に係る別の複合センサとバックライトの構成を示す概念図である。

符号の説明

１０、１５ センサ部
２０、２５ 表示部
３０ 記憶部
４０ 環境光設定部
４５ 光位置設定部
５０ 制御部
６０ 入力部
７０ ネットワーク部
１００ 可視光センサ
１１０ 紫外線センサ
１２０ 赤外線センサ
１５０−１〜１５０−ｎ 複合センサ
２００ 液晶パネル
２１０、２１１−１〜２１１−ｎ バックライト
３００ ガンマ制御テーブル
３１０ バックライト制御テーブル
３３０ 設定値記憶部
Ｘ、Ｙ 表示装置

Claims (7)

1. 環境光の紫外線の強度を測定する紫外線センサ及び／又は環境光の赤外線の強度を測定する赤外線センサと、
   前記紫外線の強度又は赤外線の強度により、画像制御を行う環境光設定手段と
   前記環境光が表示装置に入射する位置を推測する光位置推測手段とを備え、
   前記環境光設定手段は、ガンマカーブ制御又はバックライト制御を行う環境光設定手段であり
   前記紫外線の強度又は赤外線の強度をレベル化し、該レベルにより色温度を変化させるガンマカーブ制御又はバックライト制御を行う環境光設定手段であり、
   時間帯の色温度のレベルと、紫外線レベル・赤外線レベルの比率による色温度のレベルとを平均化して色温度を算出する
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記環境光設定手段は、
   可視光センサにて部屋の反射光を検知し、部屋の色合いに合ったガンマカーブに制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記環境光設定手段は、
   部屋の温度が高い場合は、色温度を高くするように補正する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記光位置推測手段は、表示装置に複数備えられた光センサである
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記環境光設定手段は、
   紫外線が高い場合はエリア毎により青色を強くするよう制御し、赤外線が強い場合はエリア毎により赤色を強くするよう制御する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 環境光の紫外線の強度又は、環境光の赤外線の強度を測定し、
   前記紫外線の強度又は赤外線の強度により、ガンマカーブ制御又はバックライト制御を行い、
   更に前記環境光が表示装置に入射する位置を推測し
   時間帯の色温度のレベルと、紫外線レベル・赤外線レベルの比率による色温度のレベルを平均化し、この値に従って色温度を算出する
   ことを特徴とする表示方法。
7. 可視光センサにて部屋の反射光を検知し、部屋の色合いに合ったガンマカーブに制御する
   ことを特徴とする請求項６に記載の表示方法。

Images