JP5203854B2 - 情報処理装置、画像表示装置および方法 - Google Patents
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Description
(光源の照度分布)
実施形態では照射対象物(例えば、液晶パネル)に照射される光の強度を単に照度と表現する。光源は実際のハードウェア構成に応じた照度の分布を持つため、1つ以上の光源の点灯により照射対象物に照射される光の照度もそれに応じた分布を持つ。単一光源の照度分布は、図1に示すように、光源の照射範囲の中心から離れるにつれて相対輝度が減少している分布となっている。
本発明の第1の実施形態による情報処理装置200について図2を参照して説明する。
第1の実施形態による情報処理装置200は、情報処理装置200に入力された1つ以上の光源の発光輝度の変調率から、その発光輝度の変調率で各光源を発光させた際に照射対象物に照射される光の強度分布の推定値を算出する。情報処理装置200は照度分布推定部とも呼ぶ。
本実施形態の情報処理装置は、第1照度分布推定部201、第2照度分布推定部202、加算部203を含む。
第1照度分布データおよび第2照度分布データについて図4を参照して説明する。
図4からもわかるとおり、単一光源の照度分布は、その周辺部において空間的な変化が少ないため、その周辺部に関しては、第2照度分布データのような、空間的に変化しない照度分布データのみでよく近似しうる。したがって、図4のように、単一光源の照度分布を、空間的な範囲を狭くした空間的に変化する照度分布データと空間的に変化しない照度分布データとの合成で近似することにより、例えば単に空間的な範囲を狭くした単一の照度分布データによって近似するよりも精度良く推定ができる。第1照度分布データが値を有するデータ幅402は、照射対象の幅401よりも小さく設定される。すなわち、図4でデータ幅402は、照射対象の幅401よりも幅403と幅404の分だけ小さくなる。実際は、幅403と幅404の部分にも小さい値が存在している。実施形態の情報処理装置は、この幅403と幅404を無視する(0とみなす)ことでデータ量および演算量を減少させることができる。
照度分布データ算出部501は、光源ごとに、第1照度分布データと第2照度分布データとを算出する。詳細には、照度分布データ算出部501は、光源ごとに、光源の照度分布を、空間的に変化する値の分布の分布データと空間的に変化しない値の分布の第2照度分布データとに分離し、空間的に変化する値の分布の中心からある幅までの、該第1分布の幅よりも小さい幅を有する分布の第1照度分布データを生成する。照度分布データ算出部501は、光源の照度分布から第2照度分布データの示す分布を引いた値がしきい値以下の部分の分布をゼロと見なして第1照度分布データを生成してもよい。
上述のとおり、実施形態では単一光源の照度分布を、空間的に変化する値を保持する第1照度分布データと位置に依存しない一意の値を保持する第2照度分布データとの合成で近似する。そのため、空間的に変化する値として保持すべき空間的な幅を狭めても、従来の手法と比べて近似精度が良い。したがって、照度分布推定部に必要とされる記憶領域や演算量の観点から、第1照度分布データとして保持すべき空間的な幅は、照射対象の幅よりも狭いことが望ましい。
第1照度分布推定部201は、図4に示すような第1照度分布データを参照し、畳み込み演算により、照射対象物に対応する複数の光源全体の照度分布の空間的な値の変化を有する成分(第1成分)を算出する。すなわち、第1照度分布推定部201は、第n番目の光源nを輝度変調率Lset,nで点灯させたとき、各座標における第1成分LBLVを下記の(1)式のように推定する。
第2照度分布推定部202は、図4に示すような第2照度分布データを参照し、光源全体の照度分布の空間的な値変化のない成分(第2成分)を算出する。すなわち、第2照度分布推定部202は、第2成分LBLCを、第2照度分布データLPC,nを用いて、下記の(3)式のように推定する。
加算部203は、照射対象物上の各座標に対して、第1照度分布推定部201で算出された空間的な値の変化を有する成分(第1成分)と、第2照度分布推定部202で算出された空間的な値変化のない成分(第2成分)とを加算し、光源全体の照度分布の推定値を算出する。すなわち、加算部203は光源全体の照度分布の推定値LBLを下記の(5)式のように算出する。
図4から分かるとおり、第1照度分布データに必要なメモリ量が少なく、第1照度分布データと第2照度分布データの和による照度分布の近似精度が良い。第2照度分布データは空間的な変化が無いので、各単一光源に対して高々1つの値を保持するだけでよく必要メモリ量は極少なくなる。
よって、本発明によれば、必要とされる記憶領域や演算量が少なく、かつ精度良く光源からの照射光の強度分布を推定することができる。
第2の実施形態の情報処理装置200による照度分布推定は、第1照度分布推定部の構成および第1成分の推定方法が第1の実施形態とは異なる。
照射対象物の端等に光を反射する壁がある場合には、図9に示すように、壁面付近にある光源の照度分布901は、壁面からの反射の影響を受けるため、照射対象物中央付近にある光源の照度分布902とは大きく異なる場合がある。このような場合、光源の位置に応じて異なる第1照度分布データをそれぞれ保持しておいてもよいが、以下に述べるような構成としてもよい。図9は、照射対象物の端に光を反射する壁がある場合の単一の光源の照度分布の一例を示す。
第2の実施形態の第1照度分布推定部は、図10に示すように、第1成分を算出するにあたって、壁面における光の反射1001を考慮する。なお、第2の実施形態の第1照度分布推定部は図示しないが、図2の第1照度分布推定部201を単に第2の実施形態の第1照度分布推定部に変更するだけである。すなわち、第1の実施形態とは第1照度分布推定部の動作が異なる。
第2の実施形態の第1照度分布推定部は、照射対象物の第1領域よりも広い第2領域内の位置ごとに、この位置での光源ごとの第1照度分布データの値を、この光源の照度分布のうちの空間的に変化する値の分布の中心からある幅までの該分布の幅よりも小さい幅を有する第1照度分布データから参照し、第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との積1002を計算し、この積の全ての光源についての第1和を計算し、第2領域から第1領域を取り除いた第3領域を第1領域の外縁に関して第1領域へ折り返した場合に重ならない第1領域の位置については第1和を第1領域の位置での第1成分LBLVとして推定し、第2領域から第1領域を取り除いた第3領域を第1領域の外縁に関して第1領域へ折り返した場合に重なる第1領域の位置については第1領域に含まれる位置での第1和と、第3領域に含まれる位置での第1和との和を第1領域の位置での第1成分LBLVとして推定する。
このようにして、第2の実施形態の第1照度分布推定部では、壁面における光の反射を考慮して第1成分を算出する。
第3の実施形態では、第1の実施形態の情報処理装置200を使用した画像表示装置1200について図12から図17までを参照して説明する。
本実施形態の画像表示装置1200は、照度分布推定部200、輝度算出部1201、バックライト制御部1202、バックライト1203、液晶透過率補正部1204、液晶制御部1205、液晶パネル1206を含む。照度分布推定部200は、上記の情報処理装置200と同一である。
バックライト制御部1202は、輝度算出部1201によって算出された各光源の輝度の変調率に基づきバックライト1203を構成する各光源を強弱に点灯させる。バックライト制御部1202は、バックライト1203を構成する各光源の発光強度(発光輝度)および発光タイミングを独立に制御可能である。
バックライト1203は、複数の光源を有し、これらの光源はバックライト制御部1202の制御により個別に強弱に点灯し、液晶パネル1206を背面から照射する。
液晶制御部1205は、液晶透過率補正部1204によって補正された液晶透過率となるように液晶パネル1206を制御する。
液晶パネル1206は、例えばアクティブマトリクス型であり、アレイ基板上に複数本の信号線およびこれと交差する複数本の走査線が絶縁膜を介して配置されており、両線の各交差領域には画素が形成されている。詳細は後に図17を参照して説明する。
バックライト1203の一具体例を図13(a−1)、図13(a−2)、図13(b)、図13(c)に示す。
図13(a−1)、図13(a−2)、図13(b)、図13(c)に示すようにバックライト1203は少なくとも1つ以上の光源を備えている。光源の配置は、図13(a−1)、図13(a−2)、図13(b)に示すように、液晶パネル1206背面に光源を配置する直下式でもよいし、図13(c)に示すように液晶パネル1206側面に光源を配置し、図示しない導光板やリフレクタにより液晶パネル1206背面に光を導くことにより液晶パネル1206を背面から照射するエッジライト式でもよい。
輝度算出部1201について図15を参照して説明する。輝度算出部1201は、RGB最大値算出部1501、ガンマ変換部1502、平均値算出部1503、乗算部1504を含む。
RGB最大値算出部1501は、各画素におけるR、G、Bのそれぞれに対応する画像信号のうちの最大値を求め出力する。以降ではRGB最大値算出部1501で算出された信号をRGB最大信号と呼ぶ。
輝度算出部1201は、乗算部1504が計算した値を各光源の輝度の変調率として出力する。
液晶透過率補正部1204の一具体例について図16を参照して説明する。
液晶透過率補正部1204は、ガンマ変換部1601、除算部1602、ガンマ補正部1603を含む。
液晶パネル1206は、例えばアクティブマトリクス型であり、図17に示すようにアレイ基板上に複数本の信号線およびこれと交差する複数本の走査線が図示しない絶縁膜を介して配置しており、両線の各交差領域には画素が形成されている。信号線および走査線の端部は、信号線駆動回路および走査線駆動回路にそれぞれ接続している。各画素は、薄膜トランジスタ(TFT)からなるスイッチ素子と、画素電極と、液晶層と、補助容量と、対向電極と含んでいる。なお、対向電極は全ての画素に共通の電極となっている。
Claims (10)
- 照射対象物の位置ごとに、該位置での光源ごとの第1照度分布データの値を、該光源の照度分布のうちの空間的に変化する値の分布の中心からある幅までの該分布の幅よりも小さい幅を有する第1分布から参照した、該第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第1積を計算し、該第1積の全ての光源についての第1和を計算し、該第1和を該位置での第1成分として推定する第1推定手段と、
第2照度分布データの値を、光源の照度分布のうちの空間的に変化しない値の第2分布から参照し、該第2照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第2積を計算し、該第2積の全ての光源についての第2和を計算し、該第2和を照射対象物の各位置での第2成分として推定する第2推定手段と、
照射対象物の位置ごとに、対応する前記第1成分と前記第2成分との第3和を計算し、該第3和を該位置での、光源により照射対象物に照射される光の強度分布の推定値に設定する設定手段と、を具備することを特徴とする情報処理装置。 - 照射対象物の位置ごとに、該位置での光源ごとの第1照度分布データの値を、該光源の照度分布のうちの空間的に変化する値の分布の中心からある幅までの該分布の幅よりも小さい幅を有する第1分布から参照し、該第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第1積を計算し、該第1積の全ての光源についての第1和を計算し、該第1和を該位置での第1成分として推定する第1推定手段と、
光源ごとの第2照度分布データの値を、該光源の照度分布のうちの空間的に変化しない値の第2分布から参照し、該第2照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第2積を計算し、該第2積の全ての光源についての第2和を計算し、該第2和を照射対象物の各位置での第2成分として推定する第2推定手段と、
照射対象物の位置ごとに、対応する前記第1成分と前記第2成分との第3和を計算し、該第3和を該位置での、光源により照射対象物に照射される光の強度分布の推定値に設定する設定手段と、を具備することを特徴とする情報処理装置。 - 照射対象物の第1領域よりも広い第2領域内の位置ごとに、該位置での光源ごとの第1照度分布データの値を、該光源の照度分布のうちの空間的に変化する値の分布の中心からある幅までの該分布の幅よりも小さい幅を有する第1分布から参照し、該第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第1積を計算し、該第1積の全ての光源についての第1和を計算し、前記第2領域から前記第1領域を取り除いた第3領域を前記第1領域の外縁に関して第1領域へ折り返した場合に重ならない第1領域の位置については前記第1和を第1領域の該位置での第1成分として推定し、前記第2領域から前記第1領域を取り除いた第3領域を前記第1領域の外縁に関して第1領域へ折り返した場合に重なる第1領域の位置については前記第1領域に含まれる位置での第1和と、前記第3領域に含まれる位置での第1和との和を第1領域の該位置での第1成分として推定する第1推定手段と、
第2照度分布データの値を、光源の照度分布のうちの空間的に変化しない値の第2分布から参照し、該第2照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第2積を計算し、該第2積の全ての光源についての第2和を計算し、該第2和を照射対象物の各位置での第2成分として推定する第2推定手段と、
照射対象物の位置ごとに、対応する前記第1成分と前記第2成分との第3和を計算し、該第3和を該位置での、光源により照射対象物に照射される光の強度分布の推定値に設定する設定手段と、を具備することを特徴とする情報処理装置。 - 照射対象物の第1領域よりも広い第2領域内の位置ごとに、該位置での光源ごとの第1照度分布データの値を、該光源の照度分布のうちの空間的に変化する値の分布の中心からある幅までの該分布の幅よりも小さい幅を有する第1分布から算出し、該第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第1積を計算し、該第1積の全ての光源についての第1和を計算し、前記第2領域から前記第1領域を取り除いた第3領域を前記第1領域の外縁に関して第1領域へ折り返した場合に重ならない第1領域の位置については前記第1和を第1領域の該位置での第1成分として推定し、前記第2領域から前記第1領域を取り除いた第3領域を前記第1領域の外縁に関して第1領域へ折り返した場合に重なる第1領域の位置については前記第1領域に含まれる位置での第1和と、前記第3領域に含まれる位置での第1和との和を第1領域の該位置での第1成分として推定する第1推定手段と、
光源ごとの第2照度分布データの値を、該光源の照度分布のうちの空間的に変化しない値の第2分布から参照し、該第2照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第2積を計算し、該第2積の全ての光源についての第2和を計算し、該第2和を照射対象物の各位置での第2成分として推定する第2推定手段と、
照射対象物の位置ごとに、対応する前記第1成分と前記第2成分との第3和を計算し、該第3和を該位置での、光源により照射対象物に照射される光の強度分布の推定値に設定する設定手段と、を具備することを特徴とする情報処理装置。 - 光源ごとに、光源の照度分布を、空間的に変化する値の第1分布と空間的に変化しない値の第2分布とに分離する分離手段と、
前記第1分布の中心からある幅までの、該第1分布の幅よりも小さい幅を有する第3分布を生成する生成手段と、
照射対象物の位置ごとに、該位置での光源ごとの第1照度分布データの値を前記第3分布から参照し、該第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第1積を計算し、該第1積の全ての光源についての第1和を計算し、該第1和を該位置での第1成分として推定する第1推定手段と、
第2照度分布データの値を前記第2分布から参照し、該第2照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第2積を計算し、該第2積の全ての光源についての第2和を計算し、該第2和を照射対象物の各位置での第2成分として推定する第2推定手段と、
照射対象物の位置ごとに、対応する前記第1成分と前記第2成分との第3和を計算し、該第3和を該位置での、光源により照射対象物に照射される光の強度分布の推定値に設定する設定手段と、を具備することを特徴とする情報処理装置。 - 光源ごとに、光源の照度分布を、空間的に変化する値の第1分布と空間的に変化しない値の第2分布とに分離する分離手段と、
前記第1分布の中心からある幅までの、該第1分布の幅よりも小さい幅を有する第3分布を生成する生成手段と、
照射対象物の位置ごとに、該位置での光源ごとの第1照度分布データの値を前記第3分布から参照し、該第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第1積を計算し、該第1積の全ての光源についての第1和を計算し、該第1和を該位置での第1成分として推定する第1推定手段と、
光源ごとの第2照度分布データの値を前記第2分布から参照し、該第2照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第2積を計算し、該第2積の全ての光源についての第2和を計算し、該第2和を照射対象物の各位置での第2成分として推定する第2推定手段と、
照射対象物の位置ごとに、対応する前記第1成分と前記第2成分との第3和を計算し、該第3和を該位置での、光源により照射対象物に照射される光の強度分布の推定値に設定する設定手段と、を具備することを特徴とする情報処理装置。 - 前記生成手段は、前記照度分布から前記第2分布を引いた値がしきい値以下の部分の分布をゼロと見なして前記第3分布を生成することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の情報処理装置。
- 複数の画素がマトリクス状に配列されている液晶パネルと、
前記液晶パネルに光を照射する1以上の光源を含む、該光源ごとに調光するバックライトと、
画像信号から、光源ごとの輝度の変調率を算出する算出手段と、
前記変調率に応じて前記バックライトを制御する第1制御手段と、
前記変調率から、前記バックライトから前記液晶パネルに照射される光の強度分布の推定値を推定する推定手段と、
前記画像信号および前記推定値から、前記画素ごとでの前記画像信号の光透過率を補正する補正手段と、
前記画像信号の光透過率が補正後の光透過率になるように前記液晶パネルを制御する第2制御手段と、を具備し、
前記推定手段は、前記照射対象物を液晶パネルとして請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の情報処理装置であることを特徴とする画像表示装置。 - 照射対象物の位置ごとに、該位置での光源ごとの第1照度分布データの値を、該光源の照度分布のうちの空間的に変化する値の分布の中心からある幅までの該分布の幅よりも小さい幅を有する第1分布から参照し、該第1照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第1積を計算し、該第1積の全ての光源についての第1和を計算し、該第1和を該位置での第1成分として推定し、
第2照度分布データの値を、光源の照度分布のうちの空間的に変化しない値の第2分布から参照し、該第2照度分布データの値と光源ごとの発光輝度の変調率との第2積を計算し、該第2積の全ての光源についての第2和を計算し、該第2和を照射対象物の各位置での第2成分として推定し、
照射対象物の位置ごとに、対応する前記第1成分と前記第2成分との第3和を計算し、該第3和を該位置での、光源により照射対象物に照射される光の強度分布の推定値に設定することを特徴とする情報処理方法。 - 複数の画素がマトリクス状に配列されている液晶パネルを用意し、
前記液晶パネルに光を照射する1以上の光源を含む、該光源ごとに調光するバックライトを用意し、
画像信号から、光源ごとの輝度の変調率を算出し、
前記変調率に応じて前記バックライトを制御し、
前記変調率から、前記バックライトから前記液晶パネルに照射される光の強度分布の推定値を推定し、
前記画像信号および前記推定値から、前記画素ごとでの前記画像信号の光透過率を補正し、
前記画像信号の光透過率が補正後の光透過率になるように前記液晶パネルを制御することを具備し、
前記推定値を推定することは、前記照射対象物を液晶パネルとして請求項9に記載の情報処理方法であることを特徴とする画像表示方法。
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