JP6234041B2 - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents
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複数の色の光を発する第1の光源群と、前記複数の色の光を発し、前記複数の色のうち少なくとも1つの色の分光スペクトルが前記第1の光源群と異なる第2の光源群と、を備える発光手段と、
前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルと、
ユーザの等色関数を取得する取得手段と、
前記第1の光源群と前記第2の光源群との発光を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ユーザの等色関数とあらかじめ定められた基準等色関数との差分に基づいて、前記第1の光源群および前記第2の光源群の前記少なくとも1つの色の光の発光強度比率を調整して、前記発光手段から発せられる光の分光スペクトルを調整することを特徴とする、画像表示装置である。
発光する光の分光スペクトルを調整可能な発光手段と、
前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルと、
複数のユーザの等色関数を取得する取得手段と、
前記複数のユーザの等色関数のばらつきを波長ごとに求め、ばらつきが小さい波長域と前記発光手段から発する光の分光スペクトルのピーク波長が一致するように、前記分光スペクトルを調整する制御手段と、
を備える画像表示装置である。
第1の光源群と第2の光源群を備える発光手段と、前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルとを備える画像表示装置の制御方法であって、
前記第1の光源群は複数の色の光を発し、
前記第2の光源群は、前記複数の色の光を発し、前記複数の色のうち少なくとも1つの色の分光スペクトルが前記第1の光源群と異なり、
前記ユーザの等色関数とあらかじめ定められた基準等色関数との差分に基づいて、前記第1の光源群および前記第2の光源群の前記少なくとも1つの色の光の発光強度比率を調整して、前記発光手段から発せられる光の分光スペクトルを制御する制御ステップ、を含む、制御方法である。
発光する光の分光スペクトルを調整可能な発光手段と、前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルとを備える画像表示装置の表示制御方法であって、
複数のユーザの等色関数を取得する取得ステップと、
前記複数のユーザの等色関数のばらつきを波長ごとに求め、ばらつきが小さい波長域と前記発光手段から発する光の分光スペクトルのピーク波長が一致するように、前記分光スペクトルを調整する制御ステップと、
を含む、制御方法である。
なピーク波長がある形となっている。この急峻な分光スペクトルにより、等色関数が異なる場合に上記数式1,2で表される刺激量の変化が大きくなり、したがって、色差ΔEが大きくなる場合があるためである。
本実施形態は、基準とは異なる等色関数をもつユーザが、一人でモニタを見るときに、平均的なユーザと色の見えが一致するように分光スペクトルを調整する実施形態である。このような個人差による色の変化を抑えるために、ユーザの等色関数を求め、ユーザの等色関数と基準となる等色関数の差分に基づいて、画像表示装置100の分光スペクトルを調整する。ユーザの等色関数を求めるためには、ユーザが入力する年齢や視距離の情報から、そのユーザに適合する等色関数をデータベースから取得する。
以下、本実施形態について、図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る画像表示装置100の構成の一例であり、画像表示装置100、映像信号処理部110、バックライト制御部120、RGB−LED(A)130、RGB−LED(B)140、液晶パネル150、ユーザ情報入力部160、データベース170、分光制御部180、分光型測色器190から構成される。画像表示装置100は、カラーマネジメントディスプレイやマスターディスプレイのような、キャリブレーション機能を持ち、表示色の調整が可能な装置を想定している。
映像信号処理部110は、画像表示装置100に入力されるRGBの映像信号に対して信号処理を施して液晶パネル150に映像を出力する。施される信号処理は、例えば、ガンマ補正、色温度補正、色域補正、ムラ補正などである。これらの信号処理は、画像表示装置100で正確な色を再現するキャリブレーションのために実施することが望ましい。例えば、ガンマ補正では、画像表示装置100の表示特性がガンマ2.2になるように、1D−LUT(LookUpTable)でRGB信号ゲインを調整して、液晶パネル150の表示特性を補正する。色温度補正では、RGB信号ゲインの比率を調整して、指定した色温度(5000K)になるように補正する。色域補正では、sRGBやAdobeRGBなどの標準色域に一致するようにRGB信号ゲインを調整する。調整方法としては、3次元のRGBの格子点から構成される3D−LUT(LookupTable)によりRGBの信号ゲインを補正して、標準色域に校正する処理を行う。ムラ補正は、液晶パネル150やバックライトの表示ムラを補正して、画面の色や明るさの均一になるようにする。以上のような信号処理を施してから、映像信号処理部110は液晶パネル150に映像を出力する。
バックライト制御部120は、画像表示装置100のバックライトであるLEDを制御する処理ブロックであり、LEDに供給する電流を調整することで画像表示装置100の輝度を調整する。ただし、電流のみによってLEDの発光強度を微調整することが難しいため、バックライト制御部120はLEDに一定の電流量を供給しながら、さらにPWM(pulse width modulation)出力値を制御することで輝度を調整する。PWM出力値とは、単位時間あたりの発光割合(デューティー比)を示す値である。バックライト制御部120は、PWM出力値によって決定される一定の周期でLEDを点灯・消灯するパルス信号を生成して、各LEDに出力する。このような制御により、LEDの発光強度の微調整が可能である。
次にバックライト制御部120が制御するLEDについて説明する。画像表示装置100のバックライトには、赤緑青の各色2つずつ、計6種類のLEDから構成される。LEDの構成例を図3(A)に示す。このように、バックライトは、赤色についてR1,R2、緑色についてG1,G2、青色についてB1,B2を含む。なお、図3(A)に示す配置方法は一例にすぎず、その他任意の配置方法を採用して構わない。ここで、R1,G1,B1から構成されるLED(第1の光源群)を、RGB−LED(A)130と称する。また、R2,G2,B2から構成されるLED(第2の光源群)を、RGB−LED(B)140と称する。各LEDの分光スペクトルを図3(B)に示す。このように、画像表示装置100のバックライトにおける第1の光源と第2の光源は、ピーク波長(分光スペクトル)が異なるように設計されている。すなわち、バックライトは、赤緑青のそれぞれの色について、ピーク波長が異なる第1および第2の2つの光源を有している。各色のバックライトが、それぞれ、分光スペクトルを調整可能な発光手段に相当する。
液晶パネル150は、電圧によって光の透過率を変えられる表示パネルである。液晶パネル150は自ら発光するのではなく、液晶パネル150の裏側に配置されたバックライトから照射された光の透過率を画像信号(画像データ)に応じて制御することによって映像を表示する。液晶パネル150には、赤緑青のカラーフィルタが取り付けられており、透過光を3原色に分けることで、加法混色方式によりカラー表示する。緑色を表示する場合には、緑の画素だけ光が透過させ、赤青の画素の光を遮断する。また、黒色を表示する場合には、全ての画素の透過光を遮断することで再現する。なお、液晶パネル以外にも画像信号に応じて透過率を変更可能な表示パネルであれば、任意の表示パネルを採用可能である。
ユーザ情報入力部160は、ディスプレイを使用するユーザの情報を入力する処理ブロックである。ユーザ情報入力部160は、ディスプレイ上に設けられたボタンやスイッチなどの入力手段あるいはリモートコントローラを介して、ユーザからの情報を受け付ける。情報の入力形式として、画像表示装置100の画面上に入力ダイアログを表示して、ユーザに情報を入力してもらう構成とする。ユーザが入力する情報は、本実施形態においては、ユーザの年齢と画像表示装置100を見るときの視距離(ユーザと画像表示装置の間の距離)とする。ユーザ情報を設定するダイアログの例を図4に示す。
画像表示装置100は、ユーザが入力した年齢と視距離に対応する等色関数を取得するためのデータベース170を備えている。データベース170は、入力された年齢と視距離に応じた等色関数を出力するような構成となっている。等色関数は個人ごとに異なることが分かっており、年齢や視距離によって変化することが知られている。CIE170−1:2006に年齢別の2度視野の錐体分光感度の変動が記載されている。年齢に伴う等色関数の変化として、色を感じる視細胞は生後から感度が急激に上昇し、20歳前後をピークに緩やかに感度が低下するという変化がある。また,高齢になると短波長領域の可視光が吸収されやすくなり、短波長領域における感度が低下するという変化がある。また、他の要因によっても等色関数は異なり、様々な観点から研究が進められている。本実施形態においては、年齢と視距離による等色関数の変化に注目して、等色関数を管理するデータベース170には、年齢や視距離に紐づいた等色関数を記憶する。
分光制御部180は、正確な色が再現できるようにキャリブレーションする一連の処理を担う。具体的には、ユーザ情報入力部160から設定された年齢と視距離に基づき、データベース170からユーザの等色関数を取得する。分光制御部180はさらに、ユーザの等色関数と基準等色関数との差分に基づいてバックライトの分光スペクトルと映像信号処理部110に対する信号ゲインを調整する。キャリブレーション処理の詳細は後述する。
分光制御部180は、ユーザの等色関数を取得する取得手段として機能し、また、バックライトの分光スペクトルを調整する制御手段としても機能する。
分光型測色器190は、分光スペクトルの調整と信号ゲインの調整をするためのセンサである。分光型測色器190は、画像表示装置100に表示された色を測定し、分光形式でデータを出力する分光輝度計である。分光型測色器190に入射した光は、内部の回折格子により分光され、波長ごとの光強度を測定することできる。例えば、分光型測色器190の測定範囲は380nm〜720nmであり、分解能は1nmである。分光型測色器190は、USBケーブル等で画像表示装置100と通信可能に接続されており、分光制御部180が測定した分光データを取得できる構成となっている。分光制御部180は、測定した分光データと等色関数を掛け合わせることでXYZ刺激値を算出することができる。
次に、画像表示装置100においてユーザの情報に基づいて色調整する処理動作フローについて、図2のフローチャートを参照しながら説明する。
させた後、バックライト制御部120は所定の輝度になるように、LEDの光強度の比率を一定に保った状態で、青色LED(A)501、青色LED(B)502のPWM出力値を増減する。このようにして画像表示装置100の分光スペクトルを制御することができる。
上記の説明では、年齢のようなユーザ情報を入力して等色関数を設定したが、ユーザに
応じた等色関数が得られればその他任意の方法を採用可能である。たとえば、各ユーザのユーザ情報を、ユーザIDや生体情報(顔画像、指紋、光彩など)などと関連づけて記憶しておき、ユーザから取得するユーザIDや生体情報に基づいて、ユーザ情報の取得を行ってもよい。また、ユーザの顔を撮影し、顔認証技術により年齢、性別などの情報を推定してもよい。同様に、ユーザの視距離も画像処理や測距センサなどにより取得してもよい。また、ユーザの等色関数を測定して、厳密な等色関数が取得できる場合には等色関数のデータを直接入力してもよい。たとえば、等色関数のグラフデータを直接入力することが考えられる。あるいは、ユーザの等色関数をユーザIDや生体情報と関連づけてあらかじめ記憶しておき、ユーザから取得するユーザIDや生体情報に基づいてユーザの等色関数を取得してもよい。
うにバックライトの分光スペクトルを調整すればよい。
第2の実施形態では、複数のユーザが同時に同じモニタを見るときに、ユーザ間の色の見えの違いを低減する。第2の実施形態における画像表示装置の処理ブロックは、第1の実施形態と同様であるため、各処理ブロックの説明は省略する。以下では、本実施形態における処理動作フローについて、図8を参照しながら説明する。
まず、ステップS801において、複数人のユーザの情報を設定する。ユーザ情報入力部160は、画像表示装置100のOSDにユーザごとの年齢と視距離を入力するダイアログを表示する。ここでは、二人のユーザが同時に同じモニタを見る場合を例に説明する。この場合、ユーザA、ユーザBの二人のユーザ情報を入力する。ユーザAとユーザBの年齢はともに同じ20代とし、ユーザAの視距離を50cm、ユーザBの視距離を100cmとする。人の色の知覚は、個人差によるずれの他に視覚(見る対象の大きさ)が変わることによって色が変化することが知られている。第2の実施形態では、平均的な等色関数を有する複数のユーザが異なる視距離で画像表示装置100を見る場合に、色の見えの違いを低減する処理を例とする。
であるΔz(λ)は470nm波長付近の差が小さい。つまり、これらの波長域とLEDのピーク波長を一致させるように次項の処理で分光スペクトルを調整する。また、ユーザが3人以上いる場合は、波長ごとにΔx(λ)、Δy(λ)、Δz(λ)の分散(ばらつき)を求めて、赤緑青それぞれについてばらつきが小さい波長域を算出する。なおここで、ばらつきの小さい波長域とは、赤緑青のそれぞれの色についてあらかじめ定められた所定の波長範囲内においてばらつきが小さい波長域を意味する。たとえば、赤色であれば、640nm付近の数nm〜数十nmの波長域内でばらつきが小さい波長域を意味する。換言すれば、赤色LED R1,R2を用いて調整可能な波長域内でばらつきが小さい波長域のことである。
120 バックライト制御部
130 RGB−LED(A)
140 RGB−LED(B)
150 液晶パネル
160 ユーザ情報入力部
170 データベース
180 分光制御部
Claims (16)
- 複数の色の光を発する第1の光源群と、前記複数の色の光を発し、前記複数の色のうち少なくとも1つの色の分光スペクトルが前記第1の光源群と異なる第2の光源群と、を備える発光手段と、
前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルと、
ユーザの等色関数を取得する取得手段と、
前記第1の光源群と前記第2の光源群との発光を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ユーザの等色関数とあらかじめ定められた基準等色関数との差分に基づいて、前記第1の光源群および前記第2の光源群の前記少なくとも1つの色の光の発光強度比率を調整して、前記発光手段から発せられる光の分光スペクトルを調整することを特徴とする、
画像表示装置。 - 前記制御手段は、所定の発光強度比率で前記第1の光源群および第2の光源群から光を照射した場合に前記基準等色関数を用いて求められる刺激値と、調整後の発光強度比率で前記第1の光源群および第2の光源群から光を照射した場合に前記ユーザの等色関数を用いて求められる刺激値とが略同一となるように、前記第1の光源群および第2の光源群の発光強度比率を調整する、
請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記制御手段は、前記少なくとも1つの色について、前記ユーザの等色関数と前記基準等色関数のピーク波長のずれを算出し、当該色の分光スペクトルのピークが、所定の発光強度比率で前記第1の光源群および第2の光源群から光を照射した場合のピークから、前記算出されたピーク波長のずれに応じた量だけシフトするように、前記発光強度比率を調整する、
請求項1に記載の画像表示装置。 - 発光する光の分光スペクトルを調整可能な発光手段と、
前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルと、
複数のユーザの等色関数を取得する取得手段と、
前記複数のユーザの等色関数のばらつきを波長ごとに求め、ばらつきが小さい波長と前記発光手段から発する光の分光スペクトルのピーク波長が一致するように、前記分光スペクトルを調整する制御手段と、
を備える画像表示装置。 - 前記発光手段は、複数の色の光を発する第1の光源群と、前記複数の色の光を発し、前記複数の色のうち少なくとも1つの色の分光スペクトルが前記第1の光源群と異なる第2の光源群と、を備える、
請求項4に記載の画像表示装置。 - 前記制御手段は、前記少なくともいずれかの色について、当該色に対してあらかじめ定められた所定の波長範囲の中から、前記ばらつきが小さい波長域を求める、
請求項5に記載の画像表示装置。 - 前記複数の色は、赤、緑、青の光であり、
前記第1の光源群および前記第2の光源群は、各色の光を発するLEDを含む、
請求項1〜3,5〜6のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記複数の色は、赤、緑、青の光であり、
前記第1の光源群および前記第2の光源群は、各色の光を発するレーザー光源からなる、
請求項1〜3,5〜6のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記第1の光源群が発する前記少なくとも1つの色の光のピーク波長が、前記第2の光源群が発する前記少なくとも1つの色の光のピーク波長と異なる、
ことを特徴とする請求項1〜3,5〜8のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記第1の光源群が発する各色の光のピーク波長は、前記第2の光源群が発する各色の光のピーク波長と互いに異なる、
ことを特徴とする請求項1〜3,5〜9のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - ユーザ情報に応じた等色関数を記憶する記憶手段をさらに有し、
前記取得手段は、ユーザ情報の入力をユーザから受け付け、入力されたユーザ情報に対応する等色関数を前記記憶手段から取得する、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記ユーザ情報は、ユーザの年齢を含む、
請求項11に記載の画像表示装置。 - 前記ユーザ情報は、ユーザが画像表示装置を見る際の距離である視距離を含む、
請求項11または12に記載の画像表示装置。 - 前記取得手段は、ユーザの等色関数のグラフデータの入力を受け付ける、
請求項11〜13のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 第1の光源群と第2の光源群を備える発光手段と、前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルとを備える画像表示装置の制御方法であ
って、
前記第1の光源群は複数の色の光を発し、
前記第2の光源群は、前記複数の色の光を発し、前記複数の色のうち少なくとも1つの色の分光スペクトルが前記第1の光源群と異なり、
ユーザの等色関数を取得する取得ステップと、
前記ユーザの等色関数とあらかじめ定められた基準等色関数との差分に基づいて、前記第1の光源群および前記第2の光源群の前記少なくとも1つの色の光の発光強度比率を調整して、前記発光手段から発せられる光の分光スペクトルを制御する制御ステップと、
を含む、制御方法。 - 発光する光の分光スペクトルを調整可能な発光手段と、前記発光手段から発せられた光を画像データに応じた透過率で透過させる表示パネルとを備える画像表示装置の制御方法であって、
複数のユーザの等色関数を取得する取得ステップと、
前記複数のユーザの等色関数のばらつきを波長ごとに求め、ばらつきが小さい波長域と前記発光手段から発する光の分光スペクトルのピーク波長が一致するように、前記分光スペクトルを調整する制御ステップ、を含む、制御方法。
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