JP5379664B2 - 画像表示装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数画素から構成される表示画面における表示不良箇所を検出する画像表示装置およびその制御方法およびプログラムに関する。

画像を表示するディスプレイ装置（以下、単にディスプレイと称する）は一般に、発光機能を有する画素を縦横碁盤目状に配置した構造からなる。例えば、フルハイビジョン用のディスプレイは、横１９２０画素、縦１０８０画素の合計２０７３６００画素からなる。このようにディスプレイ装置においては、多数の画素それぞれの発色が混じり合うことで所望の色を生成し、カラー画像を形成する。

ディスプレイ装置において画素が破損する、あるいはその発光機能に異常が生じてしまうと、当然のことながらその画素は正常に発光・発色することができなくなる。その結果、ディスプレイ上に輝度斑や色斑が生じ、ディスプレイの表示品質は大きく低下してしまう。

また、上述したようにフルハイビジョン用のディスプレイには約２００万の画素が存在する。しかしながら、これほどの数の画素の全てが、長期間に渡り、機能を一様に維持することが不可能であることは容易に推論できる。一般に、時間の経過により画素の機能は劣化していく。その上、機能劣化には個体差があることが多い。したがって、ディスプレイの使用時間が長いほど、また画素数が多いほど、画素の機能のばらつきが大きくなり、破損あるいは発光機能に異常が生じる画素が増加し、ディスプレイ上に現われる輝度斑や色斑が顕著になる。

したがって、ディスプレイ表示品質の劣化を防止あるいは軽減するためには、表示品質劣化の原因となる破損画素や発光異常画素、あるいはディスプレイ上に現われる輝度斑や色斑を検出する必要がある。そこで以下のように、破損画素や発光異常画素といった表示不良画素、あるいは輝度斑・色斑を検出するための様々な手法が提案されている。

例えば、外附けの検出装置を用いて、表示不良画素や輝度斑・色斑を検出する手法がある（例えば、特許文献１参照）。また、表示用の画素とは別に設けた経時劣化検出用の画素を使用して、経時劣化の影響を検出する手法がある（例えば、特許文献２参照）。また、各画素の駆動電圧・駆動電流の変化量を用いて表示不良画素を検出する手法がある（例えば、特許文献３参照）。また、検出用の画像を表示したディスプレイ上で、ディスプレイのユーザが何らかの指示装置（マウスポインタ等）を用いて表示不良画素や輝度斑・色斑を特定する手法がある（例えば、特許文献４，特許文献５参照）。また、ディスプレイのユーザが民生用のデジタルカメラでディスプレイ上の画像を撮影し、その画像を解析することで表示不良画素や輝度斑・色斑を特定する手法がある（例えば、特許文献６参照）。また、ディスプレイの背面に検出器を設け、該検出器によって表示不良画素や輝度斑・色斑を特定する手法がある（例えば、特許文献７参照）。

特許第２７６６９４２号公報 特許第３９６２３０９号公報 特開平６−１８０５５５号公報 特開２００１−２６５３１２号公報 特開２００６−６７２０３号公報 特開２００７−１２１７３０号公報 特開２００７−２３７７４６号公報

しかしながら、上述した各手法には、以下のような問題があった。

特許文献１は、外附けの検出装置を用いて、表示不良画素や輝度斑・色斑を検出する手法を開示している。この検出手法では、ディスプレイにテスト用の画像を表示し、該テスト画像を外附けの検出器で取り込み解析することで、表示不良画素や輝度斑・色斑を検出する。この検出手法によれば大掛かりな外附け装置が必要であり、かつ外附け装置の設置と調整に多くの工数が必要になるという課題がある。さらに、出荷後のディスプレイに対して、後から大掛かりな外附け装置を適用することは困難を伴う。したがってこの検出手法は、経時劣化に伴って増加する表示不良画素や輝度斑・色斑を検出するには不適当であった。

特許文献２は、表示用の画素とは別に設けた経時劣化検出用の画素を使用して、経時劣化の影響を検出する手法を開示している。この検出手法には、表示用画素と経時劣化検出用の画素の経時劣化が一様でないと検出誤差が大きくなってしまうという課題がある。また、この検出手法には、表示用画素個々の経時劣化のばらつきを検出できないという課題がある。

特許文献３は、各画素の駆動電圧・駆動電流の変化量を用いて表示不良画素を検出する手法を開示している。この検出手法では、画素の駆動電圧・駆動電流の変化量を用いているため、電気的ノイズの影響を受けやすいという課題がある。さらに、この検出手法には、各画素の駆動電圧・駆動電流と輝度の相関が崩れると検出困難となる、あるいは検出誤差が増大してしまうという課題もある。

特許文献４あるいは特許文献５は、検出用の画像を表示したディスプレイ上で、ディスプレイのユーザが何らかの指示装置を用いて表示不良画素や輝度斑・色斑を特定する手法を開示している。この検出手法はユーザへの負担が大きく、さらに、ユーザが表示不良画素や輝度斑・色斑の位置を正しく指示できるとは限らないため、検出精度がユーザに依存してしまうという課題がある。

特許文献６は、ディスプレイのユーザが民生用のデジタルカメラでディスプレイ上の画像を撮影し、その画像を解析することで表示不良画素や輝度斑・色斑を特定する手法を開示している。この検出手法も、特許文献４あるいは特許文献５が開示している検出手法と同様に、ユーザの負担が大きく、検出精度がユーザに依存してしまう。

特許文献７は、ディスプレイの背面に検出器を設け、該検出器によって表示不良画素や輝度斑・色斑を特定する手法を開示している。この検出手法は、ディスプレイ背面に検出器を設けるため、検出器に表示光を導く必要がある。したがって、透過型液晶ディスプレイには使用できないという課題がある。さらに、透過型液晶ディスプレイ以外のディスプレイ、例えばプラズマ・ディスプレイに適用する場合でも、導光路を設ける必要から開口率が低下し、表示画質が低下する恐れがある。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、表示画面における表示不良箇所を簡便かつ高精度に検出する画像表示装置およびその制御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の一手段として、本発明の画像表示装置は以下の構成を備える。

すなわち、複数画素から構成される表示画面を有する画像表示装置であって、前記表示画面に表示を行った際の光量分布を計測する計測手段と、前記表示画面に均一画像を表示した際に前記計測手段で計測された光量分布の前記表示画面上での偏りに基づいて、該表示画面における表示不良領域を検出する検出手段と、を有し、前記計測手段は、前記表示画面の前面板の外縁部に設置されることを特徴とする。

さらに、前記検出手段で検出された表示不良領域に基づき、前記表示画面への表示対象となる画像信号に対し、該表示不良領域による表示への影響を抑制するような補正を行う補正手段を有することを特徴とする。

上記構成からなる本発明によれば、画像表示装置において、表示画面における表示不良箇所を簡便かつ高精度に検出することができる。また、該表示不良箇所による影響を抑制した表示を行うことができる。

第１実施形態における画像表示装置の概要構成を示すブロック図、 ＰＳＤの動作原理を説明する図、 ＰＳＤの設置形態例を示す図、 表示不良領域の検出の原理を説明する図、 表示不良領域の検出処理を示すフローチャート、 対象領域における光量分布重心の算出方法を説明する図、 第２実施形態における画像表示装置の概要構成を示すブロック図、 期待重心位置の算出処理を示すフローチャート、 補正量の更新処理を示すフローチャート 第３実施形態における期待値算出処理を示すフローチャート、である。

以下、添付の図面を参照して、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
●装置構成
図１は、本実施形態における画像表示装置の構成を示すブロック図である。同図において、１００は本実施形態において表示不良の検出対象となる表示画面であり、複数画素によって構成される。１は光量濃度分布計測部であり、表示画面１００の表面を囲むように設置されて、その表示光の光量分布を計測する。

２は表示不良領域検出部であり、光量濃度分布計測部１の出力１１１から、発光・発色の機能に異常をきたして輝度斑・色斑が生じている領域、すなわち表示不良領域を検出する。表示不良領域検出部２は、検出部２１と保持部２２を少なくとも有し、検出部２１は、光量濃度分布計測部１の出力１１１から、表示不良領域の情報１２１を検出する。表示不良領域の情報１２１は表示不良領域の座標情報を含むが、その他の情報を含んでいても良い。保持部２２は、表示不良領域の情報１２１を保持するものであり、該保持した情報１２１を表示不良領域の情報１２２として補正量算出部３１から参照できるものであれば、その構成は問わない。例えば、保持部２２をＤＲＡＭをはじめとするメモリ素子で構成しても良いし、ハードディスク（ＨＤＤ）で構成しても良い。

３は補正量決定部であり、補正量算出部３１において補正部４１が使用する補正量１３３を算出する。勿論、補正量決定部３が補正量算出部３１以外の構成を含むことも可能である。４は画像処理部であり、補正部４１を含む。補正部４１は補正量１３３を用いて補正処理を実施することで、表示画面１００における表示不良領域の影響を回避して表示品質の劣化を防止あるいは軽減する。なお、図１では補正部４１を画像処理部４内に独立して設ける例を示すが、もちろん他所に設けられていても良い。

ここで、光量濃度分布計測部１について、詳細に説明する。まず、光量濃度分布センサ１１の機能としては、光量分布の重心位置が計測可能であれば良い。したがって本実施形態では、光量濃度分布センサ１１のセンサ素子として光位置センサ（Position Sensitive Detector：ＰＳＤ）を使用する例を示す。図２を用いて、ＰＳＤの動作について簡単に説明する。同図において３０１がＰＳＤであり、その垂直方向から光が入射している様子を示している。ＰＳＤにおいては、入射した光量に応じた電圧Ｖ0，Ｖ1がその両端から発生する。この両端から発生した電圧の比によって、入射光量の重心位置を推測することができる。例えば、両端の電圧が等しい、すなわちＶ0／Ｖ1＝１であれば、光量の重心はＰＳＤの中心にあると推測される。一方、両端の電圧に差がある場合には、電圧の大きい方に光量の重心があると推測され、その電圧比に応じて重心位置をほぼ正確に推測することができる。例えば、Ｖ0／Ｖ1＞１であれば光量の重心はＶ0側にあり、言い換えれば図２の左側の方が右側よりも明るいということが分かる。逆に、Ｖ0／Ｖ1＜１であれば光量の重心はＶ1側にあり、図２の右側の方が左側よりも明るいということが分かる。

なお、本実施形態における光量濃度分布センサ１１としては、入射光量の重心位置だけでなくそれ以外の物理量も測定可能であっても構わない。したがって、光量濃度分布センサ１１はＰＳＤに限定されない。

以下、光量濃度分布センサ１１を単にＰＳＤ１１と表記する。ＰＳＤ１１の設置形態について、図３を用いて詳細に説明する。図３(a)に示すように本実施形態のＰＳＤ１１（１１a〜１１d）は、表示画面１００の表面に無色透明の部材（例えばガラス）によって構成される前面板１２に対し、その外縁部に設置される。ここで前面板１２は長方形であるから、すなわちその４辺に設置される。１１aが前面板１２の上辺に設置されるＰＳＤであり、同様に１１b，１１c，１１dがそれぞれ、前面板１２の右辺、下辺、左辺に設置されるＰＳＤである。図３(b)，(c)はそれぞれ、図３(a)に示す切断面Ａ−Ａ，切断面Ｂ−Ｂによる断面図であり、１４は画素、１５は表示画面１００の保持基盤を示す。図３に示すようにＰＳＤ１１a〜１１dは、それぞれの受光面１３を前面板１２側に向けて、前面板１２に密着して取り付けられる。

ＰＳＤ１１a〜１１dはこのように設置されることによって、画素１４から発光された光を前面板１２を介して受光し、その前面板１２における光量分布の重心位置を推測することができる。すなわち、ＰＳＤ１１a，１１cの組が前面板１２の長辺方向（第１の方向）における光量分布（第１の光量分布）を計測することによって、第１の方向における重心位置を検出する。また、ＰＳＤ１１b，１１dの組が前面板１２の短辺方向（第２の方向）における光量分布（第２の光量分布）を計測することによって、第２の方向における重心位置を検出する。なお、第１の方向と第２の方向、すなわち前面板１２の長辺方向と短辺方向とは直交していることはもちろんである。

●表示不良領域検出処理
以下、表示不良領域検出部２における表示不良領域の検出処理について説明する。まず図４を用いて、本実施形態における表示不良領域の検出の原理を説明する。

図４(a)〜(c)は、上述した図３(a)と同様に、前面板１２の外縁４辺にＰＳＤ１１a〜１１dが設置されている様子を示す。ここで、表示画面１００の全画素に対し、例えば全白色等の均一画像を表示する等、輝度を等しく点灯した場合を考える。このとき、全画素が正常に機能している場合には、表示画面上の光量分布に偏りは無く、各ＰＳＤ１１a〜１１dも出力値が等しくなるため、図４(a)に示すように光量分布の重心は前面板１２の中心となる。一方、図４(b)に示すように、表示画面１００に表示不良画素２００が存在する場合には、光量分布に偏りが生じ、各ＰＳＤ１１a〜１１dの出力値が異なってくるため、光量分布の重心Ｐは前面板１２の中心からはずれる。この場合、前面板１２においてその中心を原点とすると、重心Ｐが存在する象限に対して点対称の象限に、表示不良画素２００が存在することが分かる。

図４(b)の例では、表示不良画素２００の存在する領域が前面板１２の１／４の領域に特定されるが、もちろんこれではまだ表示不良領域として特定するには大きすぎる。そこで次に、図４(c)に示すように、表示画面１００に対し、表示不良画素２００が存在する象限のみを対象領域として点灯し、他の象限は消灯する。このように対象領域のみを点灯した状態において、同様に各ＰＳＤ１１a〜１１dの出力値に基づいて該対象領域における重心を検出し、対象領域の中心と異なるのであれば、表示不良画素の存在する領域（象限）をさらにその１／４の領域に特定していく。

このように、１回の探索で対象領域を１／４とする処理を繰り返していくことによって、表示不良画素２００の存在する表示不良領域を所望のサイズで同定することができる。

以下、表示不良領域検出部２における表示不良領域の検出処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。表示不良領域を検出する検出部２１は、検出処理の対象となる領域（以下、対象領域）の座標と大きさを引数として検出関数を実行し、その戻り値をＲＶとする。なお、戻り値ＲＶはリスト型であるとする。図５に示すフローチャートはすなわち、表示不良領域の検出関数の処理を示すものである。

まずＳ００１において、表示不良領域の中心座標を保持するリスト型変数errを初期化する。次にＳ００２において、処理の対象領域の大きさを、補正部４１における処理精度の大きさと比較する。対象領域の大きさは引数として格納されているので、これを参照すれば良い。対象領域の大きさが補正部４１の処理精度よりも大きければ、Ｓ００３で対象領域を分割するが、そうでなければＳ００８以降の処理において対象領域に表示不良が存在するか否かを判定する。

Ｓ００３では、補正部４１の処理精度よりも大きい対象領域を、引数に格納されている対象領域の座標と大きさに基づいて等分割する。ここでの分割数は、対象領域の大きさに応じて以下のように決定される。すなわち、分割数をｎとし、分割した領域をｑ(1)…ｑ(n)とすると、まず、対象領域の大きさが補正部４１の処理精度の１倍より大きく２倍以下である場合には、分割数ｎ＝２となる。同じく、対象領域の大きさが補正部４１の処理精度の２倍より大きく３倍以下である場合には分割数ｎ＝３となり、３倍より大きい場合には分割数ｎ＝４となる。

次にＳ００４では、Ｓ００５〜Ｓ００７の処理を繰り返す。この繰返し回数は、Ｓ００３で得た分割数ｎである。すなわち、繰返し変数をｉとすると、ｉ＝１〜ｎまで、ｉをインクリメントしながら処理を繰り返す。そして、Ｓ００４でｎ回の繰返しを終了した後は、Ｓ０１２へ進む。

Ｓ００５では、分割した対象領域ｑ(i)の座標と大きさを引数にして、表示不良領域の検出関数を再帰的に呼び出す。この再帰的な呼び出しを行うことにより、上記Ｓ００２において対象領域が補正部４１で処理不可能なサイズとなるまで、表示不良領域の探索が行われ、これが表示画面１００の全領域に対して繰り返されることになる。したがって、表示画面１００の全領域に亙って、全ての表示不良領域が検出される。

次にＳ００６では、Ｓ００５において実行された検出関数の戻り値ＲＶが空であるか否か、すなわち、表示不良領域が検出されたか否かを判定する。戻り値ＲＶが空でなければ、対象領域に表示不良が検出されたとしてＳ００７に分岐するが、戻り値ＲＶが空ならば、対象領域には表示不良が検出されなかったとしてＳ００４に戻る。

Ｓ００７では、検出関数の戻り値ＲＶを、表示不良領域の中心座標を保持するための変数errに追加する。ここで、戻り値ＲＶと変数errは共にリスト型であるから、Ｓ００７の追加処理は通常のリスト処理として実施可能である。Ｓ００７の処理の後はＳ００４に戻る。

次に、Ｓ００２でＳ００８に分岐した場合、すなわち対象領域の大きさが補正部４１の処理精度を超えていない場合の処理を説明する。Ｓ００８では、表示画面１００において対象領域のみを点灯する。すなわち、対象領域に白色を表示し、非対象領域に黒色を表示する。ただし、表示色は白色に限定されず、例えば赤色の色斑を検出する場合、赤色副画素のみを発光させることによって表示色を赤色としても良い。

次にＳ００９において、対象領域における光量分布重心をＰＳＤ１１の検出値に基づいて算出する。ここで図６を用いて、対象領域における光量分布重心の算出方法を説明する。まず図６(a)において、５２vはＰＳＤ１１aおよび１１cによって検出された光量分布重心位置を示す縦の垂線、５２hはＰＳＤ１１bおよび１１dによって検出された光量分布重心位置を示す横の垂線である。図６(a)において、縦の垂線５２vと横の垂線５２hは１点で交わるため、該交点が光量分布重心５３として検出される。一方図６(b)は、縦横の垂線が１点で交わらない例を示す。図６(b)において、５２v1，５２v2はそれぞれ、ＰＳＤ１１a，１１cによって検出された光量分布重心位置を示す縦の垂線、５２h1，５２h2はそれぞれ、ＰＳＤ１１b，１１dによって検出された光量分布重心位置を示す横の垂線である。図６(b)においては、縦横の垂線がそれぞれ１本とならず、従って１点で交わらないため、この場合、垂線５２h1，５２h2，５２v1，５２v2によって作られる矩形の中心を、光量分布重心５３として検出する。

次にＳ０１０において、Ｓ００９で検出した光量分布重心の座標が、対象領域の中心座標に一致するか否かを判定する。これらが一致すれば、該対象領域に表示不良領域は存在しないと判断し、Ｓ０１２に分岐する。一方、これらが一致しないならば、該対象領域においては光量の分布が一様ではなく、表示不良が存在している、すなわち該対象領域は表示不良領域であると判断してＳ０１１に分岐する。

Ｓ０１１では、対象領域の中心座標を、表示不良領域の中心座標を保持する変数errに追加する。この追加処理は通常のリスト処理として実施可能である。Ｓ０１１の処理後はＳ０１２に進む。

表示不良領域の検出関数は最後の処理として、Ｓ０１２で戻り値に変数errの値を設定して、呼出側に復帰する。

以上説明したように検出関数においては、対象領域を補正部４１の処理精度以下となるまで分割し、該分割した領域単位で表示不良を検出することができ、該検出関数の戻り値ＲＶに、表示不良が検出された全領域の中心座標が格納される。この戻り値ＲＶの値が、表示不良領域の情報１２１として保持部２２に保持され、表示不良領域の情報１２２として補正量算出部３１から参照される。

●補正処理
以下、上述したように検出された表示不良領域に応じた補正処理について説明する。

補正部４１においては、表示画面１００における表示不良領域の影響を回避あるいは軽減するための補正処理を行うものであり、表示不良領域検出部２で検出された表示不良領域ごとに、補正量算出部３１が算出した補正量に基づく補正を行う。補正量算出部３１が生成する補正量１３３は、補正部４１の仕様、すなわち補正処理の内容に依存する。例えば、補正部４１がフィルタ処理による平滑化を行って表示不良を目立たなくする機能を有しているのであれば、補正量１３３の様式は、このフィルタ処理に用いるフィルタ係数とする必要がある。しかしながら、補正部４１の仕様は平滑化フィルタ処理に限定されないことはもちろんであり、したがって、補正量算出部３１における処理もフィルタ係数の生成に限定されず、補正部４１の仕様に応じて補正量１３３を生成するものであれば良い。

本実施形態では、補正部４１において平滑化フィルタ処理を行うとする。一般に平滑化フィルタ処理としては、単純平均やメディアンフィルター等、多くの方式が知られているが、本実施形態では特にその方式を限定するものではない。また本実施形態の補正処理としては、一方式の平滑化フィルタを用いても良いし、複数の平滑化フィルタの方式を適宜切替えて用いても良い。例えば、映像信号２０１や表示不良領域の情報１２２に応じて、最適な平滑化フィルタ方式を選択しても良い。具体的には、画素の発光機能が低下したことで生じた輝度斑に対しては単純平均法やメディアンフィルターを適用し、欠損画素による黒点に対しては逆勾配ウェイト法を適用する、といった方法が考えられる。

以上説明したように本実施形態によれば、表示画面１００における表示不良領域を簡易に自動検出し、これを補正するように制御できる。したがって、例えば画像表示装置の出荷後の経時変化に伴って顕在化する、表示画面における表示不良画素や輝度斑・色斑を、大掛かりな検出装置を必要とせず簡便に、外乱の影響を受けずに、検出することができる。さらに、表示対象となる映像信号に対し、該検出した表示不良領域の影響を抑制するような補正を行うことによって、製品出荷後の長い期間にわたって、画像表示装置における表示品質を常に高く保つことができる。

なお、本実施形態においてはＰＳＤ１１を前面板１２の外縁４辺に設置する例を示した。しかしながら本実施形態では、表示画面１００の水平方向および垂直方向における光量分布が検出できれば良い。したがってＰＳＤ１１を、前面板１２の対向しない２辺、言い換えれば、前面板１２の外縁４辺のうち、第１の辺と、該第１の辺と直交する第２の辺のみに設置しても良い（例えばＰＳＤ１１a，１１b）。ただし、ＰＳＤ１１を全周囲に設置した方が検出精度が高まることはもちろんである。

＜第２実施形態＞
以下、本発明に係る第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、まず表示画面１００に例えば均一画像を表示することによって表示不良領域を検出し、該検出結果に応じて補正量を算出する例を示した。第２実施形態においてはさらに、補正後の画像を表示画面１００に表示し、その際に計測される重心位置を、補正前の画像データから理論的に算出される重心位置と比較することで、補正結果の検証を動的に行うことを特徴とする。

●装置構成
図７は、第２実施形態における画像表示装置の概要構成を示すブロック図である。図７において、上述した第１実施形態における図１と同様の構成には同一番号を付し、説明を省略する。第２実施形態においてはすなわち、補正量決定部３が、期待値算出部３２、差分値算出部３３、補正量算出部３４、を有することを特徴とする。

期待値算出部３２は、補正前の映像信号２０１に基づき、表示画面１００に表示不良領域が存在しないと仮定した場合に期待される光量濃度分布計測部１の出力として、期待重心位置１３１を算出する。差分値算出部３３は、表示画面１００に補正後の映像信号２０２が表示された際に得られる、光量濃度分布計測部１の計測値１１１に基づく重心位置（計測重心位置）と、期待重心位置１３１との差分１３２を算出する。補正量算出部３４は、差分１３２と表示不良領域の情報１２２とに基づき、第１実施形態と同様に算出された補正量１３３を更新する。

上記の構成により第２実施形態においてはまず、上述した第１実施形態と同様に補正量１３３が算出される。そして補正部４１で該補正量１３３を映像信号２０１に対して適用し、該補正後の映像信号２０２を表示画面１００に表示することで、補正量１３３が適当であるか否かを検証し、不適当であれば補正量１３３を更新する。この補正の詳細については後述する。

●期待値算出処理
以下、期待値算出部３２における光量分布の期待重心位置の算出処理について詳細に説明する。なお、光量濃度分布計測部１の構成は上述した第１実施形態と同様であり、光量濃度分布センサ１１としてＰＳＤを用い、ＰＳＤ１１は前面板１２の四辺に配置される。

図８は、期待値算出部３２において実行される、期待重心位置１３１を算出する関数の処理を示すフローチャートであるが、その説明に先立ち、まず当該算出処理において使用する変数および記号を以下のように定義する。

exp： 期待値を保持するリスト型の変数
ｎ： 表示画面の総画素数
ｋ： 画素ごとに一意にふられた画素番号（１≦ｋ≦ｎ）
Ｉo(k)： 画素番号ｋの画素が発光する光量
Ｘ(k)，Ｙ(k)： 画素番号ｋの画素のｘ，ｙ座標
Ｓ(i)： ＰＳＤ１１（ｉはＰＳＤ１１を以下のように識別する番号
Ｓ(1)：ＰＳＤ１１a
Ｓ(2)：ＰＳＤ１１b
Ｓ(3)：ＰＳＤ１１c
Ｓ(4)：ＰＳＤ１１d）
ｌ： 前面板１２上辺および下辺の長さ
ｍ： 前面板１２右辺および左辺の長さ
ｔ： ＰＳＤ１１上の位置
Ｌ(t,k)： 画素番号ｋの画素からｔまでの距離
Ｉp(t,k)： ｔに入射する画素番号ｋの画素の光量
Ｉ(t)： ｔに入射する全光量
α： 前面板１２の吸収係数
ｇe(i)： ＰＳＤ１１における光量分布重心位置の期待値
ｇ(i)： ＰＳＤ１１における光量分布重心位置の計測値
次に、前面板１２上の座標系を以下のように設定する。まず原点(0,0)を前面板１２の左上端とする。そして、向かって右方向にｘ軸、向かって下方向にｙ軸を取る。

図８において、まずＳ１０１で変数expを初期化し、次にＳ１０２で、表示画面１００の全面に対応する映像信号２０１から、各画素の発光量｛Ｉo(k)：１≦ｋ≦ｎ｝を算出する。

次にＳ１０３で、ＰＳＤ１１（Ｓ(1)〜Ｓ(4)）ごとに、Ｓ１０４〜Ｓ１０６の処理を繰り返す。まずＳ１０４でＰＳＤ１１に入射する全光量の期待値を算出する。すなわち、ＰＳＤ１１上の点ｔに入射する全光量としては、全ての画素から点ｔに入射する光量の総和を取ることによって求められる。この処理を、ＰＳＤ１１の一端から反対端まで実施することで、ＰＳＤ１１に入射する全光量の期待値が算出される。

ここで、上記Ｓ１０４における光量期待値の算出処理について、前面板１２上辺のＰＳＤ１１a、すなわちＳ(1)を例として説明する。

Ｓ(1)は前面板１２上辺に設置してあるので、Ｓ(1)上の点の座標は(t,0)と表せる。前面板１２上辺および下辺の長さはｌであるから、変数ｔの範囲は０≦ｔ≦ｌになる。ここで、画素番号ｋの画素からＳ(1)上の点ｔまでの距離Ｌ(t,k)は、該画素のｘ，ｙ各座標値Ｘ(k)，Ｙ(k)を用いて、以下の式(1)で示される。

そして、点ｔに到達した、画素番号ｋの画素が発光した光量Ｉp(t,k)は、ランベルト・ベールの法則に従って以下の式(2)で表される。該式において、係数αは前面板１２の吸収係数であり、前面板１２により異なる。

また、ＰＳＤ１１上の位置ｔに入射する全光量Ｉ(t)は、光量Ｉp(t,k)の全画素についての総和であるから以下の式(3)のように表され、これが期待値として出力される。

次にＳ１０５において、ＰＳＤ１１における光量分布の重心位置の期待値ｇe(i)を算出する。一般に物質の重心位置は、質量モーメントの総和を質量の総和で除することによって求められる。光量分布の重心位置についても同様に、光量のモーメントの総和を、光量の総和で除することで算出できる。第２実施形態においては光量濃度分布センサ１１をＰＳＤで構成しており、ＰＳＤの分解能は理論的に無限小であるから、光量の総和を求めるには積分を用いる。よって、例えば前面板１２上辺についてのｇe(1)であれば、ＰＳＤ１１上の位置ｔ、該ｔに入射する全光量Ｉ(t)、ＰＳＤ１１の長さｌを用いて、以下の式(4)によって表される。式(4)において、分母はＳ(1)に入射する光量の総和を表し、分子はＰＳＤ１１上の点ｔにおける光量のモーメントを表している。

同様に、他のＰＳＤ１１における光量分布の重心位置の期待値ｇe(2)、ｇe(3)およびｇe(4)を求める。Ｓ(2)上の点ｔの座標は(l,t)であり、Ｓ(3)上の点ｔの座標は(t,m)、Ｓ(4)上の点ｔの座標は(0,t)であるから、ｇe(2)、ｇe(3)およびｇe(4)はそれぞれ、以下の式(5)〜(7)のように求められる。

次にＳ１０６において、ｇe(i)を変数expに追加する。変数expはリスト型変数であるので、Ｓ１０６の追加処理は通常のリスト処理として実施可能である。そして最後にＳ１０７において、戻り値に変数expの値を設定して、呼出側に復帰する。

以上のように期待値算出部３２においては、光量分布の期待値算出関数の戻り値として、映像信号２０１に対しＰＳＤ１１での検出が期待される光量分布の重心位置が格納され、期待重心位置１３１として出力される。

●差分値算出処理
以下、差分値算出部３３における、光量分布の計測重心位置と期待重心位置との差分を算出する処理について説明する。

差分値算出部３３ではまず、補正後の映像信号２０２に基づいて表示された表示画面１００に基づき、その重心位置を取得する。すなわち、光量濃度分布計測部１の出力１１１から、表示画面１００の全面における光量分布の重心位置を算出し、これを計測重心位置とする。なお、出力１１１に基づく重心位置の取得処理については、上述した第１実施形態において図５のＳ００９に示した処理と同様であるため、ここでは説明を省略する。

次に、計測値１１１に基づく計測重心位置と、期待値算出部３２で算出した期待重心位置１３１との差分１３２を算出する。すなわち、ＰＳＤ１１によって計測された光量分布に基づく計測重心位置｛ｇ(1)，ｇ(2)，ｇ(3)，ｇ(4)｝と、期待値算出部３２で算出した期待重心位置｛ｇe(1)，ｇe(2)，ｇe(3)，ｇe(4)｝の差分Δｇを、下式により計算する。なお、光量濃度分布計測部１の計測値１１１に基づく計測重心位置と、期待値算出部３２で算出した期待重心位置１３１は共に、表示画面１００の４辺それぞれに対応する４要素のベクトルである。したがって、以下の式(8)に示す差分値算出部３３の演算はベクトル減算となる。

このように、差分値算出部３３においては、表示画面１００に表示された補正後の画像についての重心位置を取得し、その補正前データから理論的に算出される期待重心位置１３１との差分Δｇを算出する。

●補正処理
以下、第２実施形態における表示不良領域の補正処理について説明する。第２実施形態においては、表示対象となる映像信号２０１に対する補正を、補正後の映像信号２０２の表示画面１００への表示結果に基づいて動的に行う。

第２実施形態の補正量算出部３４も、上述した第１実施形態の補正量算出部３１と同様に、表示不良領域検出部２において検出された表示不良領域に対する補正量１３３を算出するものである。したがって、補正量算出部３４における更新結果としての補正量１３３も、やはり補正部４における仕様、すなわち補正処理の内容に依存する。すなわち第２実施形態においても補正部４１における補正処理については特に限定されず、例えばフィルタ処理による平滑化を行えば良く、この場合補正量１３３の様式は該フィルタ処理に用いるフィルタ係数となる。

第２実施形態の補正部４１においても第１実施形態と同様に、補正量算出部３４で表示不良領域ごとに算出・更新された補正量１３３に基づいて、表示画面１００に表示される画像全体に対する補正を行う。

以下、補正量算出部３４において補正量１３３を動的に更新する処理について説明する。第２実施形態において表示対象となる映像信号２０１とは動画像における１フレームであるため、補正量算出部３４から出力される補正量１３３は、該１フレームの補正結果に基づいて更新された値である。本実施形態における補正量１３３は、表示画面１００の表示不良箇所による影響を抑制するためのものであるから、特定のフレームに対する値であっても他のフレームすなわち他のシーンに対しても同様に有効である。そこで補正量算出部３４においては、補正量１３３が映像信号２０１のあるフレームに対して適用された結果を検証することによって、後続するフレームにおける計測重心位置が期待重心位置に十分に近づくまで、補正量１３３の算出すなわち更新を繰り返す。すなわち、第１のフレームによる検証結果が、後続する第２のフレームに対して適用されることになる。

ここで図９に、補正量１３３を更新する処理のフローチャートを示すが、補正量１３３の更新の条件はこの例に限定されない。以下、Δｇは、あるフレームに対して差分値算出部３３で算出された差分１３２であり、｜Δｇ｜をΔｇの絶対値、εを閾値とする。

まずＳ２０１において、Δｇの絶対値と閾値εを比較する。その結果、Δｇの絶対値が閾値ε以上ならばＳ２０２以降で補正量１３３を更新するが、Δｇの絶対値が閾値ε未満ならば補正量１３３は更新しない。このＳ２０１の処理によって補正処理の感度が調節される。すなわち、閾値εの値を大きく取れば補正量１３３の更新頻度が低下し、その結果、補正処理の感度が鈍くなる。反対に、閾値εの値を大きく取れば、補正量１３３が頻繁に更新され、補正処理の感度が敏感になる。なお、閾値εは予め設定した固定値であってもよいし、動的に変更しても良い。

Ｓ２０２においては、Δｇを１つ前の差分Δｇ0と比較する。ここで１つ前の差分Δｇ0とは、差分値算出部３３において直前に算出された値であり、この例では１つ前のフレームに対して算出された差分Δｇの値を保持したものである。１つ前の差分Δｇ0が差分Δｇ未満、すなわち差分Δｇが増加しているならばＳ２０３に分岐する。反対に、１つ前の差分Δｇ0が差分Δｇ以上、すなわち差分Δｇが変わらないもしくは減少しているならばＳ２０４に分岐する。

Ｓ２０３では、差分Δｇが増加している場合の処理を行う。差分Δｇが増加しているということは、計測値１１１に基づく計測重心位置は期待重心位置１３１から遠ざかっており、補正処理の方向が適切ではない可能性があるため、補正量１３３を更新する。更新後の補正量１３３は、現在の補正量１３３に対して補正処理の方向が逆転する。ただし、更新後の補正量１３３と現在の補正量１３３は、それぞれの補正処理の効力、すなわち補正処理による効果は同じであるとする。例えば、補正部４１としてフィルタを用いている場合、同じフィルタ係数行列のノルムを使用することができる。

一方、Ｓ２０４では、差分Δｇが変わらないもしくは減少している場合の処理を行う。この場合、計測値１１１に基づく計測重心位置は期待重心位置１３１に近づきつつあるとみなせるため、補正処理の方向は適切であると考えられる。しかしながら、差分Δｇは閾値εより大きいため、Ｓ２０４では、補正処理の方向はそのままで補正効果を増大させるように、補正量１３３を更新する。

そして最後にＳ２０５において、現在の差分ΔｇをΔｇ0に代入して保存する。

以上のように、補正量算出部３４は現在処理中のフレームに係る差分ΔｇをΔｇ0として保持しながら、映像信号２０１のフレームごとに、補正量１３３を動的に更新していく。

以上説明したように第２実施形態によれば、補正後の映像信号２０２を実際に表示した際の表示画面１００から計測される光量分布が、補正前の映像信号２０１に基づいて期待される光量分布に近づくように、補正量１３３を動的に更新していく。第２実施形態ではこのように、表示画面１００における表示不良領域が存在した場合に、その補正効果を動的に検証し、常に最適な補正処理を行うことが可能となる。

なお、第２実施形態では映像信号２０１のフレームごとに補正量１３３を更新する例を示したが、これを静止画像に対して適用することも可能である。すなわち、静止画像に対して補正量１３３による補正を行った後、補正後の静止画像を表示画面１００に表示し、得られる差分Δｇがε未満となるまで、同様の処理を繰り返していけば良い。

＜第３実施形態＞
以下、本発明に係る第３実施形態について説明する。上述した第２実施形態では光量濃度分布センサ１１をＰＳＤで構成した例を示したが、第３実施形態ではこれをＣＣＤやＣＭＯＳセンサのように、受光部分が離散的に存在する素子によって構成した例を示す。以下、第３実施形態における光量濃度分布センサ１１をＣＣＤ１１と表記し、他の構成については第２実施形態と同様であるため同一番号を参照する。以下、特に第２実施形態と異なる部分について、第３実施形態の詳細を説明する。

第３実施形態では、ＣＣＤ１１の出力を受光部分ごとに取得することが可能であり、ＣＣＤ１１の出力は１次元ベクトル形式になっている。以下、表示画面１００の１辺におけるＣＣＤ１１、すなわちＳ(i)の出力を｛Ｉai(t)｝とすると、光量濃度分布計測部１の出力１１１（Ｉaとする）はＣＣＤ１１の出力の集合であるから、下式のように表せる。

Ｉa＝｛{Ｉa1(t)}，{Ｉa2(t)}，{Ｉa3(t)}，{Ｉa4(t)}｝
●期待値算出処理
第３実施形態では期待値算出部３２において、映像信号２０１に基づく光量分布を期待光量分布１３１として算出する。図１０に、第３実施形態の期待値算出部３２において実行される期待値算出関数の処理を示す。なお、使用する変数および記号、前面板１２上の座標系については、上述した第２実施形態と同様であるが、変数expについては２次元のリスト型変数であるとする。

図１０において、Ｓ３０１およびＳ３０２は、第２実施形態において図８に示したＳ１０１およびＳ１０２と同様の処理である。すなわち、まずＳ３０１で変数expを初期化し、次にＳ３０２で、映像信号２０１から各画素の発光量｛Ｉo(k)：１≦ｋ≦ｎ｝を算出する。

次にＳ３０３で、ＣＣＤ１１（Ｓ(1)〜Ｓ(4)）ごとに、Ｓ３０４〜Ｓ３０５の処理を繰り返す。まずＳ３０４で図８のＳ１０４と同様に、ＣＣＤ１１に入射する全光量の期待値Ｉ(t)を算出する。但し、変数ｔとしてはＣＣＤ１１上で受光部分が存在する座標値のみを取ることが可能であるため、第２実施形態では変数ｔは連続数であったが、第３実施形態では離散数となる。

次にＳ３０５で、Ｓ３０４で算出した期待値Ｉ(t)の集合｛Ｉ(t)｝を変数expに追加する。第３実施形態における変数expは２次元のリスト型変数であるので、Ｓ３０５の追加処理は通常のリスト処理として実施可能である。そして最後にＳ３０６において、戻り値に変数expの値を設定して、呼出側に復帰する。

以上のように第３実施形態の期待値算出部３２においては、光量分布の期待値算出関数の戻り値として、ＣＣＤ１１での検出が期待される離散的な光量分布がそのまま格納される。

●差分値算出処理
以下、第３実施形態の差分値算出部３３における、光量分布の計測値と期待値との差分を算出する処理について説明する。

差分値算出部３３ではまず、映像信号２０１または２０２に基づいて表示された表示画面１００について、光量濃度分布計測部１における計測値１１１から、表示画面１００の全面における光量分布を計測光量分布として取得する。次に、出力１１１に基づく計測光量分布と、期待値算出部３２で算出した期待光量分布１３１との差分１３２を算出する。すなわち、光量濃度分布計測部１の出力１１１は上述したように、
Ｉa＝｛{Ｉa1(t)}，{Ｉa2(t)}，{Ｉa3(t)}，{Ｉa4(t)}｝
であるから、同様に、期待値算出部３２で算出した期待光量分布１３１は、
Ｉe＝｛{Ｉe1(t)}，{Ｉe2(t)}，{Ｉe3(t)}，{Ｉe4(t)}｝
と表せる。したがって、その差分ΔＩ（１３２）は、以下の式(9)により算出される。

●補正量算出処理
補正量算出部３４における補正量算出処理は第２実施形態と同様であり、画像全体に対して行った補正結果を検証し、計測光量分布が期待光量分布に十分に近づくように、すなわち差分ΔＩが十分に小さくなるように、補正を繰り返す。詳細には、差分ΔＩの絶対値が閾値ε以上ならば補正量１３３を更新し、閾値ε未満ならば補正量１３３は更新しない。そして、補正量１３３を更新する場合、差分ΔＩが増加していれば補正処理の方向を逆転させる。一方、差分ΔＩが減少していれば、補正処理の方向はそのままで補正効果を増大させるように、補正量１３３を更新する。なお、第３実施形態における補正量演算処理についてもこの例に限定されるものではない。

以上説明したように第３実施形態によれば、光量濃度分布センサが離散的な受光部を有する場合でも、上述した第２実施形態と同様に、実際の表示対象となる映像信号２０１に基づいた適切な補正を行うことができる。

＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。具体的には、上述した各実施形態における表示不良領域検出部２、補正量決定部３、および補正部４１を、ソフトウェアによって実現することも可能である。

Claims (11)

1. 複数画素から構成される表示画面を有する画像表示装置であって、
   前記表示画面に表示を行った際の光量分布を計測する計測手段と、
   前記表示画面に均一画像を表示した際に前記計測手段で計測された光量分布の前記表示画面上での偏りに基づいて、該表示画面における表示不良領域を検出する検出手段と、を有し、
   前記計測手段は、前記表示画面の前面板の外縁部に設置されることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記計測手段は、前記表示画面の第１の方向における第１の光量分布と、該第１の方向と直交する第２の方向における第２の光量分布と、を計測することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記表示画面の前面板は長方形であり、
   前記計測手段は前記前面板の４辺のうち、第１の辺において前記第１の光量分布を計測し、該第１の辺と直交する第２の辺において前記第２の光量分布を計測することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記第１および第２の辺はそれぞれ、前記前面板の４辺において対向する２辺の組であることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記検出手段は、前記表示画面の全領域を分割し、該分割された領域ごとに均一画像を表示させた際に前記計測手段で計測された光量分布の偏りに基づいて、前記表示不良領域を検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. さらに、前記表示画面への表示対象となる画像信号に対し、該表示不良領域による表示への影響を抑制するような補正を行う補正手段を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記補正手段は、
   前記画像信号に基づく画像を前記表示画面に表示した際に得られるであろう光量分布の期待値を算出する期待値算出手段と、
   前記補正手段で補正された画像信号に基づく画像を前記表示画面に表示した際に前記計測手段で計測された光量分布の計測値と、前記期待値との差分値を算出する差分値算出手段と、
   前記差分値に基づいて、前記検出手段で検出された表示不良領域に対する補正量を算出する補正量算出手段と、を有し、
   前記画像信号に対し、前記補正量に基づく補正を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記補正手段は、
   前記差分値算出手段で、前記補正量に基づいて補正した前記画像信号を前記表示画面に表示した際に得られた前記計測値と、前記期待値との差分値を算出し、
   該差分値が予め定められた値よりも小さくなるまで、前記補正量算出手段で前記補正量の算出を繰り返す
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記画像信号は動画像における１フレームの信号であって、
   前記補正手段は、第１のフレームに対して算出された前記補正量を、該第１のフレームに続く第２のフレームに対して適用した補正を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
10. 複数画素から構成される表示画面を有する画像表示装置の制御方法であって、
    前記表示画面で均一画像による表示を行った際の光量分布を計測する計測ステップと、
    前記計測ステップにおいて計測された光量分布の前記表示画面上での偏りに基づいて、該表示画面における表示不良領域を検出する検出ステップと、を有し、
    前記計測ステップにおいては、前記表示画面の前面板の外縁部に設置されたセンサによって、前記光量分布を計測することを特徴とする画像表示装置の制御方法。
11. 画像表示装置が備えるコンピュータに、請求項１０に記載の画像表示装置の制御方法における各ステップを実行させるためのプログラム。

Images