JP5150971B2 - 表示装置、及び位置検出方法 - Google Patents
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Description
たとえば、医療機関でX線写真の映像などを表示する場合など、患者の病巣などを識別するに当たり、微妙な輝度の違いを表示させて、読み取る必要がある。
特許文献2では、投射型プロジェクタを設置するときの設置状態を最適化するための技術が提案されている。この技術を利用した投射型プロジェクタでは、スクリーンに投影された映像がスクリーンで反射する際の光の輝度を測定し、その測定した輝度にしたがって、設置状態の最適化を行うことができる。このときに表示する映像は、調整用の映像を画面全体に表示する利用する方法をとっている。
特許文献3では、投射型プロジェクタの用途で、光学ブロック間の光軸あわせを行う技術が提案されている。その技術によると、プロジェクタにおける輝度情報成分と色差信号成分を光学的に合成するときに必要となる基準位置補正を行う方法である。表示画面として利用する有効画素より多い画素数を持つ表示素子を利用し、表示に利用しない範囲に表示する位置調整情報を、対向して設置されるCCD(Charge Coupled Device)のような多画素構成の受光素子を用いて相互の位置関係を検出する技術である。
また、特許文献2に記載の技術では、表示状態を評価するには、画面全体に専用のテスト用信号を表示することが必要な方法であるため、表示状態を評価する際には、目的とする映像表示を行えないという課題がある。
また、特許文献3に記載の技術では、CCDのような多画素構成の受光素子を位置検出用センサーとして利用し、前述の位置調整情報が受光素子に投影される位置の情報から、相互の位置関係を検出することとしている。そのため、受光素子の面積が光量のみを検出する素子による構成と比べると、測定に必要となる構成も複雑になるという課題がある。
これにより、表示部での表示状態を測定できる環境を提供し、表示部の表示状態に応じて表示特性を変更するための検出部の位置を正確に特定することができる効果がある。
これにより、位置検出信号の周囲に表示される信号の影響を受けることなく検出部での測定を行えるので、光検出部の位置をより正確に特定できる効果がある。
これにより、光検出部の位置の検出精度を向上することができる効果がある。
これにより、光検出部の小型化が行え、光検出部の検出の時間も短くすることができる効果がある。
これにより、容易に光検出部の位置を設定することができ、利用者の負担を軽減できる効果がある。
これにより、映像表示をしている状態においても、光検出部の位置検出などを行うことができる効果がある。
これにより、光検出部の配置位置に柔軟に対応し、適切な測定を行えるようにする効果がある。
第1実施形態では、設置された光検出部104の位置を予め設定できる場合に用いられる光検出部104の正確な位置の位置検出方法を示す。
映像出力装置200は、表示装置100に映像を表示させるための映像入力信号を表示装置100に送出する外部の装置であり、例えばパーソナルコンピュータなどに相当する。
また、制御処理部101は、光検出部104が検出した輝度情報が光検出部104から入力される。また、制御処理部101は、入力された輝度情報を記憶部105に記録する。また、制御処理部101は、記憶部105に記憶されている複数の測定個所の輝度情報を参照し光検出部104の位置を特定する判定処理を行い、光検出部104の位置を特定する。また、制御処理部101は、特定した光検出部104の位置を、記憶部105に記録する。
また、制御処理部101は、CPU(Central Processing Unit)、CPUで実行されるプログラムと演算処理などで扱う情報とを記憶する半導体メモリー、試験指示などの入力処理を行う入力処理部、輝度情報入力部などを有している。
また、映像処理部102は、制御処理部101からの指示により、映像出力装置200から入力される映像入力信号に対して試験信号を割り込ませ、試験信号に基づく映像信号を割り込ませた信号を映像信号として出力する。映像入力信号に対する試験信号の割り込み処理は、映像を表示する場所に対応する信号を選択し、切り換える処理により実現する。
また、光検出部104は、表示部103の表示面130の前面に表示部103の表示面130に光検出口140を向けて設置され、表示部103に表示される情報による輝度を測定し、測定した輝度を出力する。
図2(a)は、表示部103と光検出部104の位置関係を示す左側面図である。
表示部103は、表示する情報を表示面130の背面側からの光を用いて、表示面130から出力される光量の変化により、映像表示を行う構造を備え、発光量の変化によって情報が表示される。表示装置100としては、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)などの画面の表示を複数の画素で表示する表示装置が適用される。
表示部103の表示面130に表示される映像情報の光を受光できるように、光検出部104の光検出口140は、表示面130と向き合うように設置する。これにより、光検出部104は、表示装置100の設置環境による光の影響を受けない状態で輝度の測定をすることができる。
図2(b)は、表示面130上の光検出部104の近傍に、位置検出信号111と位置検出信号表示範囲112とが表示されている状態を表している。
位置検出信号111と位置検出表示範囲112は、制御処理部101からの指示で生成され、表示部103に表示される試験信号の一つである。位置検出信号111と位置検出表示範囲112は、それぞれ異なる輝度の値を示す情報で、均一に塗りつぶされた状態で表示されている。
ここで、位置検出信号111と位置検出表示範囲112との輝度の差は、大きな差を有するように設定される。位置検出信号111は、輝度の高い状態である「白」を選び、位置検出信号表示範囲112は、輝度の低い状態である「黒」を選定することで大きな差が得られる。以下、「白」と「黒」が選ばれたものとして説明を行う。
本実施形態では位置検出信号111の位置と光検出部104の位置とが適正に配置されているかどうかの判定を、次の動作原理を利用して判定することとする。その動作原理とは、位置検出信号111と光検出部104の相互の位置にずれがない状態であれば、光検出部104は表示部103からの受光すべき光の量を収集できる。しかし、相互の位置関係にずれがあると、光検出部104の光検出口140からはみ出して収集できない光が生じるので、光検出部104は受光しきれずに洩らしてしまう。それゆえ、受光すべき光の量を満足に収集できない状態を、ずれが生じている状態であると特定できる。したがって、光検出部104が受光する光の量を評価して、相互の位置の配置状態を判定することができる。
位置検出信号111の位置と光検出部104の位置とがあっているとき、すなわち、光検出部104は位置検出信号111として表示されている光を最も多く受光するときには、光検出部104からの輝度情報も高い値を示す。しかし、位置のずれがあれば、その分の光受光量が減少し、光検出部104での測定値も低下することになる。
ここでは、光検出部104の近傍と推定される場所を中心として9箇所の測定点を設定する場合を説明する。
図形11は、光検出部104の位置を示す。本測定中には移動せず、固定された場所に設置されている。
図形12は、位置検出信号表示範囲112の位置を示す。表示面130上で、光検出部104の位置の測定に必要とするだけの任意の大きさを用意する。本実施形態では固定的に表示を行う場所とする。
図形13aから図形13iまでの図形は、それぞれの測定箇所での位置検出信号111の表示位置を示す。
以下、図形13aから図形13iを、まとめて表現するときは、図形13ということとする。
最初に、最も光検出部104の配置確度が高いと推定される点を、図3(e)に示すPe点とし、その点をX−Y座標の原点とした座標系を設定する。設定されたX−Y座標を、図3の各図に表した。図3(e)の条件での位置検出信号の左上隅の位置、すなわちPe点は、X−Y座標の原点の位置と同一点となっている。
図3(a)から図3(i)のそれぞれの表示位置では、X−Y座標の原点Oに対して、座標軸の各方向に単位移動量分だけ独立にずらした位置となっている。すなわち、最も配置確立が高いとしたPe点の周囲に測定点を配置した構成となる。各パタンでの位置検出信号の位置を代表して表す基準点である、左上隅Pの位置をそれぞれPa〜i(x,y)で表し、X軸方向、Y軸方向の単位移動量を、それぞれaとbとにすれば、各パタンの位置検出信号の位置である図形13aは、図3(a)の場合では、Pa(−a,−b)となる。
図3(a)から図3(i)の場合の位置検出信号の位置を示している図形13の各基準点Pについて、まとめて以下に記載する。
Pd( 0,−b)、Pe( 0, 0)、Pf( 0,+b)、
Pg(+a,−b)、Ph(+a, 0)、Pi(+a,+b)
また、位置検出信号111の位置を表す図形13aは、P点と対角にあたるQ点の座標を組み合わせて表すことができる。図3では、位置検出信号を((4a)×(6b))の面積を持つ信号として説明すると、図3(a)での、Qa点の座標は、(3a,5b)となる。Pa点とQa点の2つの座標を組み合わせて、次のように表記することとする。
図形13aの位置:PaQa((−a,−b):(3a,5b))
図形13cの位置:PcQc((−a,+b):(3a,7b))、
図形13dの位置:PdQd(( 0,−b):(4a,5b))、
図形13eの位置:PeQe(( 0, 0):(4a,6b))、
図形13fの位置:PfQf(( 0,+b):(4a,7b))、
図形13gの位置:PgQg((+a,−b):(5a,5b))、
図形13hの位置:PhQh((+a, 0):(5a,6b))、
図形13iの位置:PiQi((+a,+b):(5a,7b))
光検出部104の検出範囲PsQsを同様に座標で表すと、次のようになる。
表示部103の位置検出信号111を表示している範囲は、表示部103の画面上では隣接する範囲内にあるため、その表示部103の範囲内における各場所の特性の違いは無視できる。
位置検出信号の位置PQ((xp,yp):(xq,yq))と光検出部104の位置S((xsp,ysp):(xsq、ysq))との相互の配置によって変化する輝度情報は、位置PQと位置Sによる関数K(PQ,S)で与えられるものと考えることができる。位置検出信号111の表示位置によらず、光検出部104の位置は固定値をとることになるので、実質的に光検出部104が出力する輝度情報は、位置検出信号111の表示位置による関数として扱うことができる。
図形13cの位置の輝度:Zc=K(PcQc((−a,+b):(3a,7b)),S)、
図形13dの位置の輝度:Zd=K(PdQd(( 0,−b):(4a,5b)),S)、
図形13eの位置の輝度:Ze=K(PeQe(( 0, 0):(4a,6b)),S)、
図形13fの位置の輝度:Zf=K(PfQf(( 0,+b):(4a,7b)),S)、
図形13gの位置の輝度:Zg=K(PgQg((+a,−b):(5a,5b)),S)、
図形13hの位置の輝度:Zh=K(PhQh((+a, 0):(5a,6b)),S)、
図形13iの位置の輝度:Zi=K(PiQi((+a,+b):(5a,7b)),S)
この関数K’を図3に適用すると、単位格子で表される面積は前述の単位面積に相当することになる。そこで、位置検出信号111の位置と光検出部104の受光部の位置との重なる部分の格子の数が、関数K’の解としてZ’得ることができる。
ここで、図3における各場合の値について、それぞれの値を求め、まとめて表すと次のようになる。
=(12,15,18,16,20,24,12,15,18)
(Xi,Yi)=Pmax(Za,Zb,Zc,Zd,Ze,Zf,Zg,Zh,Zi)
改めて下記の式で表すこととする。
最初に、表示装置103の表示面130において、光検出部104の位置として最も確度が高い点を基準点として記憶部105の検出位置基準点情報に予め設定する。制御処理部101は、設定され記憶部105に記憶された基準点を中心とする位置検出信号111の基準表示位置を9箇所について生成し、基準表示位置情報として記憶部105に記録する(ステップSa1)。
引き続き、前述したステップSa1からの処理を行う(ステップSa4)。
第1実施形態では、配置された光検出部104の概略の位置を予め設定できる場合に有効な測定方法であった。
第2実施形態では、光検出部104の位置をさらに広い範囲で最適化することが必要となる場合への対応について説明する。第2実施形態では、第1実施形態で利用した動作原理を複数回利用して、段階的に光検出部104の位置を絞り込んで特定する方法を利用する。
図5で示す配置は、光検出部104の位置を概略位置として設定する位置が第1実施形態よりも離れた位置までを対象とする。その範囲においても光検出部104を検出するために、光検出部104の場所を特定するために表示する位置検出信号111の表示位置を、第1実施形態より位置検出信号111を表示する位置と隣接する表示位置との間隔を広く取った配置とする。
図形21は、光検出部104の位置を示す。本測定では段階的に光検出部104の位置を絞り込む処理とする。絞込みの処理の中でX−Y座標の再配置を行う。しかし、1組をなしている9箇所の測定における条件の中では、X−Y座標系は固定されたX−Y座標として処理される。
図形22は、位置検出信号表示範囲112の位置を示す。表示面130上で、光検出部104の位置の測定に必要とするだけの任意の大きさを用意する。本実施形態では固定的に表示を行う場所とする。
図形23aから図形23iまでの図形は、それぞれの測定箇所での位置検出信号111の表示位置を示す。
以下、図形23aから図形23iを、まとめて表現するときは、図形23と呼ぶこととする。
図5(a)から図5(i)のそれぞれの表示位置では、X−Y座標の原点Oに対して、座標軸の各方向に規定した移動量分だけ独立にずらした位置となっている。すなわち、最も配置確立が高いとしたPe点の周囲に測定点を配置した構成となる。各パタンでの位置検出信号の位置を代表して表す基準点である、左上隅Pの位置をP(x,y)で表し、X軸方向、Y軸方向の規定した移動量を、それぞれ3aと3bとにすれば、各パタンの位置検出信号の位置である図形13aは、図5(a)の場合では、Pa(−3a,−3b)となる。
図5(a)から図5(i)の場合の位置検出信号の位置を示している図形13の各基準点Pについて、まとめて以下に記載する。
Pd( 30,−3b)、Pe( 0, 0)、Pf( 0, 3b)、
Pg( 3a,−3b)、Ph( 3a, 0)、Pi( 3a, 3b)
また、位置検出信号111の位置を表す図形23aは、P点と対角にあたるQ点の座標を組み合わせて表すことができる。図5では、位置検出信号を((4a)x(6b))の面積を持つ信号として説明すると、図5(a)での、Qa点の座標は、(a,3b)となる。Pa点とQa点の2つの座標を組み合わせて、表記することとする。
図形23bの位置:PbQb((−3a, 0):( a,6b))、
図形23cの位置:PcQc((−3a, 3b):( a,9b))、
図形23dの位置:PdQd(( 0,−3b):(4a,3b))、
図形23eの位置:PeQe(( 0, 0):(4a,6b))、
図形23fの位置:PfQf(( 0, 3b):(4a,9b))、
図形23gの位置:PgQg(( 3a,−3b):(7a,3b))、
図形23hの位置:PhQh(( 3a, 0):(7a,6b))、
図形23iの位置:PiQi(( 3a, 3b):(7a,9b))
図形23bの位置の輝度:Zb=K(PbQb((−3a, 0):(a,6b)),S)、
図形23cの位置の輝度:Zc=K(PcQc((−3a, 3b):(a,9b)),S)、
図形23dの位置の輝度:Zd=K(PdQd(( 0,−3b):(4a,3b)),S)、
図形23eの位置の輝度:Ze=K(PeQe(( 0, 0):(4a,6b)),S)、
図形23fの位置の輝度:Zf=K(PfQf(( 0, 3b):(4a,9b)),S)、
図形23gの位置の輝度:Zg=K(PgQg((3a,−3b):(7a,3b)),S)、
図形23hの位置の輝度:Zh=K(PhQh((3a, 0):(7a,6b)),S)、
図形23iの位置の輝度:Zi=K(PiQi((3a, 3b):(7a,9b)),S)
この関数K’を図5に適用すると、単位格子で表される面積は前述の単位面積に相当することになる。そこで、位置検出信号111の位置と光検出部104の位置とが重なる部分の格子の数を、関数K’の解となるZ’を得ることができる。
ここで、図5における各場合の値について、それぞれの値を求め、まとめて表すと次のようになる。
=(4,16,20,0,2,5,0,0,0)
これは、第2実施形態で行った位置検出信号111の配置では、配置の間隔をあけているために生じている。第1実施形態では、配置間隔を単位移動量として設定した点が第2実施形態と異なっている。そこで、光検出部104の位置検出精度を上げるためには、詳細位置検索処理が必要になる。
詳細位置検索処理は、第1実施形態と同じ処理であり、第1実施形態における原点の座標を第2実施形態のPc点とみなすことで、同じ処理で説明でき、正確な光検出部104の位置を特定することができる。
最初に、表示装置103の表示面130において、光検出部104の位置として最も確度が高い点を基準点として予め記憶部105の検出位置基準点情報に設定する。制御処理部101は、設定され記憶部105に記憶された基準点を中心とする位置検出信号111の基準表示位置を生成し、基準表示位置情報として記憶部105に記録する(ステップSa11)。
引き続き、前述したステップSa11からの処理を行う(ステップSa14)。
詳細位置検出処理は、前述の図4に記したフローチャートによる処理に相当する(ステップSa16)。
また、本実施形態では、光検出部が出力する電気信号は、輝度情報を表すアナログ信号を利用してもよく、輝度情報を表すディジタル信号であってもよい。
101 制御処理部
102 信号処理部
103 表示部
104 光検出部
105 記憶部
110 制御部
200 映像出力装置
Claims (7)
- 表示する情報を表示面の背面側からの光を用いて表示する表示部と、
前記表示部の前記表示面の前面に光検出口を前記表示面に向けて設置され、前記表示部に表示される情報による輝度を測定し、測定した輝度情報を出力する光検出部と、
前記光検出部の前記光検出口の形状に相当する試験信号に基づく映像を前記表示部に出力し、前記表示面上での前記試験信号に基づく映像の表示位置を前記表示面内で移動させて表示し、前記設置された箇所の近傍の複数個所で前記試験信号に基づく映像を測定した前記光検出部からの前記輝度情報を前記試験信号に基づく映像の前記表示位置に関係づけて記憶部に記録し、前記記録された前記輝度情報を参照し前記光検出部の位置を特定し、前記特定された前記位置を記録する制御部と、
を備えることを特徴とする表示装置。 - 前記制御部は、前記試験信号として、
第1の輝度で表示される位置検出信号表示範囲と、前記位置検出信号範囲内に配置され第2の輝度で表示され前記光検出口の大きさに相当する大きさを有する位置検出信号の組み合わせによって表される形状を表示させる信号を生成して、前記表示部に表示し、
前記光検出部は、前記位置検出信号表示範囲内で測定を行うことを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記位置検出信号を表示させる際に、
前記表示面内で移動させて表示させる範囲の広さを段階的に設定し、前記位置検出信号を移動させて表示させる表示範囲を切り換えて、前記光検出部の位置を特定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記光検出部によって測定され、前記記憶部に記憶された前記測定結果の中から、輝度が最も高くなる場所を最適な場所として選定し、前記光検出部の位置を特定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の表示装置。
- 前記制御部は、前記表示装置の電源投入時または入力される光検出部位置検知指示の入力時を契機として、前記光検出部の位置を特定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の表示装置。
- 前記制御部は、前記光検出部の位置を検出するための前記試験信号に基づく映像の表示と、外部から入力される映像入力信号の表示とを前記表示部に合わせて表示させることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の表示装置。
- 表示する情報を表示面の背面側からの光を用いて表示する表示部と、
前記表示部の前記表示面の前面に光検出口を前記表示面に向けて設置され、前記表示部に表示される情報の輝度を測定し、前記測定した輝度情報を出力する光検出部と、により光検出部の位置を特定する位置検出方法であって、
前記光検出部の前記光検出口の形状に相当する試験信号に基づく映像を前記表示部に出力し、前記表示面上での前記試験信号に基づく映像の表示位置を前記表示面内で移動させて表示し、前記設置された箇所の近傍の複数個所で前記試験信号に基づく映像を表示させて測定した前記光検出部からの前記輝度情報を前記試験信号に基づく映像の前記表示位置に関係づけて記憶部に記録し、前記記録された前記輝度情報を参照し前記光検出部の位置を特定し、前記特定された前記位置を記録する制御過程と、
を含むことを特徴とする位置検出方法。
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