JPWO2010143455A1 - 表示装置 - Google Patents

Abstract

映像視聴時における視覚疲労の抑制を実現できる表示装置を提供する。本表示装置は、特性を規定する画面平均輝度（Ｂpa）曲線において、全体のうちある特定の表示率（Ｒ）の領域に、Ｒの変化に対してＢpaが変化しない領域（例えばＢpa曲線１０１のＴ１〜Ｔ２の領域）を有する。これにより、映像視聴時の瞳孔径変化を抑制でき、それに伴う視覚疲労を抑制できる。また、本表示装置は、画面の表示率Ｒと画面平均輝度（Ｂpa）との関係を表す曲線（例えばＢpa曲線２０１）における、少なくとも一部の表示率Ｒの領域での形状を、特に視聴者の視覚疲労度に応じて、映像表示の時間軸上で変化させる制御を行う。

Description

本発明は、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ装置）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置に関し、特に、映像（動画像）の視聴時の人間の視覚疲労を抑制するための技術として、表示装置の特性や、画面の輝度の制御などの技術に関する。

ＰＤＰ、ＬＣＤ、有機ＥＬ等の表示装置では、性能競争が激しい。特にこれまでは、輝度やコントラストなど、表示装置における表示性能（画質）の競争が主であった。しかしながら近年、これら表示装置の性能と人間特性との関係付けが注目され始めている。その中でも、映像視聴時の視覚疲労に代表される疲労についての研究が注目されている。今後は、これまでの表示性能（画質）に加え、視覚疲労を抑制するための表示技術に関する開発が進むと予想される。

ＰＤＰやＬＣＤに代表される表示装置において、映像視聴時の視覚疲労を誘引する要因は明確にはわかっていない。

しかしながら、表示装置の輝度やコントラストと視覚疲労との相関関係、あるいは、視聴距離と視覚疲労との相関関係について、例えば、非特許文献１，非特許文献２，非特許文献３などに示されている。

これらの文献では、表示装置の特性（表示特性）が異なる場合に、視覚疲労の度合いが異なる、という結果が示されている。

例えば、非特許文献３では、ＰＤＰとＬＣＤをそれぞれ視聴した場合の視覚疲労に関する検討がなされている。ここでは、ＡＰＬ（Average Picture Level：平均輝度レベル、平均画像レベルなどと称される）特性の違い、あるいは輝度制御の違いが、視覚疲労度の違いを生じさせている、と述べられている。具体的には、表示率の高い領域（例えば全面白色表示など）で輝度が高い表示装置の方が視覚疲労を生じやすいという結論である。

しかし、上記文献では、視覚疲労の発生のメカニズムに関する詳細な検討や説明はなされていない。また視覚疲労を抑制するための対策、例えば、視覚疲労を抑制するための輝度制御に関する記述も一切無い。

一方、従来の表示装置におけるＡＰＬの制御については、視覚疲労の観点からではなく、高画質化の観点で、各種の技術が公開されている。例えば、特開２００７−１４３１２２号公報（特許文献１）には、高画質化を目的に、映像ジャンル（ニュース、ドラマ、バラエティーなど）に応じてＡＰＬを変化させる技術が提案されている。しかし、視覚疲労に関する観点の記載は無く、当然その観点でのＡＰＬの制御に関する説明は無い。

特開２００７−１４３１２２号公報

「液晶ディスプレイとプラズマディスプレイによる視覚疲労の生理的評価の試み」：岡田明、山下久仁子：平成１７年度 日本人間工学会関西支部大会講演論文集, p85 (2005) "Effect of TV Display Size on Visual Fatigue in a Domestic Viewing Environment"：K. Sakamoto, S. Aoyama, S. Asahara, K. Yamashita, A. Okada：IDW08 Proceeding, p2159 (2008) 「フラットパネルディスプレイにおける画像評価」：南誠治、足立克己、船引伸恵、河栗真理子：Matsushita Technical Journal Vol.53, No.2, p20 (2008)

前述のように、従来技術では、表示装置における視覚疲労を抑制するための表示技術、特に、視覚疲労と関係してＡＰＬ等の特性（画面の輝度など）を制御する技術に関して、検討が不十分であった。また、視覚疲労を抑制するために単に画面の輝度を下げるのみでは、画質が下がってしまう。

以上を鑑み、本発明の主な目的は、ＰＤＰやＬＣＤなどの表示装置に係わり、映像視聴時における視覚疲労の抑制を実現できる表示装置、あるいは視覚疲労の少ない表示装置を提供することである。

本発明の代表的な実施の形態は、ＰＤＰやＬＣＤ等の表示装置の技術であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。

［１：Ｂpa曲線にフラット領域を設ける構成］
本発明では、表示装置の特性（指標）の１つとして、従来のＡＰＬに対して、特に、画面平均輝度（Ｂpa）を制御することによって、高画質で視覚疲労の少ない表示装置を実現する。Ｂpa曲線は、映像表示に係わる特性を規定する曲線であり、画面の表示率（Ｒ）に対するＢpa値の関係を表す。本発明では、Ｂpaと視覚疲労（瞳孔運動など）との相関の観点に基づき、Ｂpa曲線において、所定の表示率（Ｒ）の領域（範囲、区間等）で、Ｂpa値が例えば一定（フラット）となる領域を設ける。例えば、表示率（Ｒ）が全体（０％〜１００％）のうち第１の値（Ｒ１）から第２の値（Ｒ２）までの領域でＢpa値が一定とする。

上記特徴的な領域（Ｂpa一定領域など）の定義（設定）は、表示対象とする映像の内容（特性）に応じる。例えば、一般的な映像特性として、映像ジャンル（内容）に応じた表示率（Ｒ）の範囲（分布）がわかるので、その情報データを利用する。例えば前記特許文献１には、ＬＣＤにおいて、映像ジャンルにおける、ＡＰＬ（輝度）と表示率（Ｒ）範囲との関係について記載されている。

（１）本形態の表示装置は、映像信号源（映像信号）を受信・入力してそれをもとに画面に映像を表示する表示装置であって、本表示装置の特性として、画面の表示率（Ｒ）と画面平均輝度（Ｂpa）との関係を表す画面平均輝度（Ｂpa）曲線を有し、Ｂpa曲線において、表示率（Ｒ）が０％〜１００％の領域のうち少なくとも一部に、表示率（Ｒ）に依らずに画面平均輝度（Ｂpa）が一定（フラット）の領域を有することを特徴とする。

上記Ｂpaが一定の領域は、映像信号の特性に応じて、例えば、Ｒが５％〜４０％の領域である。

（２）本形態の表示装置は、Ｂpa曲線において、表示率（Ｒ）が０％〜１００％の領域のうち少なくとも一部の領域である、第１の表示率Ｒ１と第２の表示率Ｒ２との間の領域で、Ｂpa変化幅（変化量）ΔＢpa［cd/m²］が、下記式（３）、ただし、［０＜Ａ≦０．０３５］，［０．１４≦ａ≦０．１８］，［０．８４≦ｃ≦０．８９］，［０≦Ｒ１＜Ｒ２≦１００［％］］、を満足することを特徴とする。

［２：視覚疲労度に応じてＢpa曲線を制御する構成］
また、本発明は、表示装置の特性（指標）の１つである画面平均輝度（Ｂpa）及びそれを規定する曲線（Ｂpa曲線）を制御することによって、高画質で視覚疲労の少ない表示装置を実現する。本発明では、上記特性として、従来のＡＰＬではなく、画面平均輝度（Ｂpa）を用いる。上記画面平均輝度（Ｂpa）の曲線は、ｘ値である画面の表示率（Ｒ）と、ｙ値である画面平均輝度（Ｂpa）との関係（関数：Ｂpa(Ｒ)）を表す。表示率（Ｒ）は、例えば０％〜１００％である。

本形態の表示装置では、第１の特徴として、視覚疲労を抑制するように、上記特性の曲線を時間的に変化させるように制御する。本曲線の制御において、映像表示の時間軸上、上記曲線のｘ値（Ｒ）が大きい方の領域（範囲等）でｙ値（Ｂpa）を下げるように変動させる。またそれとは逆に、戻す制御も行う。即ち、上記曲線のｘ値（Ｒ）が大きい方の領域でｙ値（Ｂpa）を上げるように変動させる。

本形態の表示装置では、第２の特徴として、視聴者の視覚疲労度（Ｆ）に応じて、上記曲線を変動させる。画面平均輝度（Ｂpa）と視聴者の視覚疲労度（Ｆ）との相関の観点に基づき、視覚疲労度（Ｆ）の大きさに応じて、上記曲線における少なくとも一部の表示率（Ｒ）の領域で、ｙ値（Ｂpa）を下げるように変化させる。特に、本表示装置は、視覚疲労度（Ｆ）を検出・算出等する手段（ユニット）を設ける。その視覚疲労度（Ｆ）に応じて、上記第１の特徴のように、上記曲線を時間的に制御する。即ち視覚疲労度（Ｆ）が大きいほど、上記曲線のｙ値（Ｂpa）を下げる度合いを大きくする。

上記視覚疲労度（Ｆ）は、眼の運動と相関関係を持つパラメータとして、瞳孔径、あるいは、瞬目（瞬き）回数、等から求める（直接的に推定する方法）。相関関係として、例えば、瞳孔径の変化が大きいほど視覚疲労が大きくなること、あるいは、視覚疲労が大きいほど瞬きの回数が増加すること、等を利用する。

また、視覚疲労度（Ｆ）については、上記直接的に推定する方法以外にも、間接的に推定する方法を用いてもよい。即ち例えば、対象の映像（映像信号）の輝度データなどをもとに、視覚疲労度（Ｆ）を推定する（言い換えれば、一般的な統計的推定等による視覚疲労度（Ｆ）の情報を利用する）。また例えば、予め複数の曲線を用意しておき、推定される視覚疲労度（Ｆ）に応じて選択する。

これらにより、本表示装置では、対象の映像（映像信号）を画面に表示する際、上記視覚疲労度（Ｆ）に応じて上記曲線を決定して適用し、当該映像の表示率（Ｒ）に応じた画面平均輝度（Ｂpa）で表示することになり、結果、視聴者の視覚疲労が抑制される。

上記曲線を制御する手段としては、表示装置の種類に応じて、各種の技術を適用可能である。例えば、ＬＣＤではバックライトの輝度調整の制御、ＰＤＰ装置では駆動波形（サステインパルス数）の制御などが適用可能である。

（１）本形態の表示装置は、画面の表示率Ｒと画面平均輝度Ｂpaとの関係を表す曲線（Ｂpa曲線）を有し、前記曲線における少なくとも一部の表示率Ｒの領域での当該曲線の勾配の形状（Ｂpa値の増減の程度など）を、映像表示の時間軸上で変化（調整等）させる制御を行う。特に、視聴者の視覚疲労度（Ｆ）に応じて、前記曲線を変化させる制御を行う。特に、視覚疲労度（Ｆ）が増加した場合には輝度を低下させ、視覚疲労度（Ｆ）が改善（低下）した場合には輝度を戻す（増加させる）ようにする。特に、視覚疲労度（Ｆ）が大きいほど曲線の勾配がなだらかになるようにする。特に、曲線の変化の段階として少なくとも２つ（２つの曲線）を有する。即ち、標準的な第１の曲線（視覚疲労を考慮しない曲線）に対し、表示率（Ｒ）領域全体のうちＲが大きい領域で画面平均輝度（Ｂpa）を低減させた第２の曲線（視覚疲労を考慮した曲線）を有する。

（２）本形態の表示装置は、例えば、入力の映像信号をもとに、各表示率Ｒでの最大輝度により、当該映像の各フレームの画面平均輝度Ｂpaを算出して蓄積する算出部と、前記映像信号をもとに、当該映像の各フレームの表示率Ｒを算出する算出部と、視聴者の視覚疲労度（Ｆ）を判定するための生体情報を取得する生体情報取得ユニットと、前記生体情報を蓄積する蓄積部と、前記生体情報をもとに前記視聴者の視覚疲労度（Ｆ）を判定する判定部と、前記視覚疲労度（Ｆ）に応じて、前記画面平均輝度Ｂpaの曲線の変化を調整する制御部と、を有する。

（３）特に、視聴者の瞳孔径を推定する手段を有し、瞳孔径の経時変化のデータをもとに視覚疲労度（Ｆ）を判定、定量化する。

（４）特に、視聴者の瞬目回数を推定する手段を有し、瞬目回数をもとに視覚疲労度（Ｆ）を判定、定量化する。

（５）特に、前記曲線の制御では、表示率Ｒの高い領域ほど画面平均輝度Ｂpaをより大きく変化させる。

（６）特に、前記曲線の制御では、画面平均輝度Ｂpaを低減または増加させる対象となる表示率（Ｒ）の領域を、視覚疲労度（Ｆ）に応じて拡大または縮小させるように変化させる。

（７）特に、前記曲線の制御では、画面平均輝度Ｂpaの変化率ΔＢpaの最大値を５％以下とする。

本発明の代表的な実施の形態によれば、ＰＤＰ装置やＬＣＤなどの表示装置に係わり、映像視聴時における視覚疲労の抑制を実現できる表示装置、あるいは視覚疲労の少ない表示装置を提供できる。

本発明及び実施の形態における視覚疲労を抑制するためのＢpa曲線の例（その１）を説明するための図である。 本発明及び実施の形態における視覚疲労を抑制するためのＢpa曲線の例（その２）を説明するための図である。 本発明及び実施の形態における視覚疲労を抑制するためのＢpa曲線の例（その３）を説明するための図である。 本発明及び実施の形態における視覚疲労を抑制するためのＢpa曲線の例（その４）を説明するための図である。 本発明及び実施の形態における視覚疲労を抑制するためのＢpa曲線の例（その５）を説明するための図である。 本発明の実施の形態における、視覚疲労を抑制するＢpa曲線を算出するためのシステム（表示装置）の構成例を説明するための図である。 本発明及び実施の形態における、視覚疲労を抑制するための輝度の変動（ばらつき）の許容値の見積もり（検討）について説明するための図である。 本発明の実施の形態として、（ａ）は実施例１の表示装置のＢpa曲線、（ｂ）は実施例２の表示装置のＢpa曲線を説明するための図である。 実施例１の表示装置であるＰＤＰの構造概略を説明するための図であり、（ａ）はセル構造の分解斜視図、（ｂ）はＶ面の断面図である。 実施例２の表示装置であるＬＣＤの構造概略を説明するための図である。 本発明者等の検討による、瞳孔径相対値の光刺激（画面輝度）依存性を示す図である。 本発明者等の検討による、映像視聴時の瞳孔径の変化を示す図であり、（ａ）はＢpaの変化が小さい表示特性を有する表示装置を用いた場合の例、（ｂ）はＢpaの変化が大きい表示特性を有する表示装置を用いた場合の例を示す。 本発明者等の検討による、Ｂpaを測定・評価するための映像パターン例を示す図である。 従来の表示装置（表示装置α、表示装置β）におけるＢpa曲線の例を示す図である。 本発明の一実施の形態の表示装置における、視覚疲労を抑制するための画面平均輝度（Ｂpa）曲線及びその変化の方式（その１）を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の表示装置における、視覚疲労を抑制するための画面平均輝度（Ｂpa）曲線及びその変化の方式（その２）を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の表示装置における、視覚疲労を抑制するための画面平均輝度（Ｂpa）曲線及びその変化の方式（その３）を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の表示装置（ＬＣＤの場合）を含むシステムの機能ブロック構成例を示す図である。 本発明者等の検討による、視聴時間に対する瞬目回数の変化のデータ例を示す図である。 実施例３の表示装置を含むシステムにおける、機能ブロック構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［１：Ｂpa曲線にフラット領域を設ける構成］
まず一実施の形態としてＢpa曲線にフラット領域を設ける構成について説明する。

＜視覚疲労＞
近年、表示装置の特性と人間の特性との関係付けが注目されており、その中でも映像視聴時の視覚疲労について研究が進んでいる。映像視聴時の視覚疲労を誘発する要因は明確にはわかっていないが、表示装置の輝度やコントラストと視覚疲労との相関関係、あるいは、視聴距離と視覚疲労の相関関係について、前述した非特許文献１，非特許文献２，非特許文献３に示されている。

これらの文献では、表示装置の特性が異なる場合に視覚疲労の度合いが異なるという結果が示されているが、その視覚疲労の発生のメカニズムに関する検討や説明はなされていない。また、視覚疲労を抑制するための施策についても述べられていない。例えば、非特許文献１や非特許文献３では、ＬＣＤとＰＤＰを用いて、同一の映像を視聴した場合に、ＬＣＤに比較してＰＤＰでは視覚疲労が生じ難いという結果が示されている。この視覚疲労の差を生じる理由の１つとして、ＰＤＰでは輝度制御をしているため、と結論付けている。しかし、輝度制御をすることによって、なぜ視覚疲労が抑制されるのか、また、どのような輝度制御の手法において視覚疲労を抑制することが可能か、等の詳細については一切明示されていない。

本発明者等は、視覚疲労の発生のメカニズムの解明を目的に各種の検討を行い、その結果から、視覚疲労を誘発する１つの要因として、瞳孔運動（眼の運動）を抽出した。本発明では、この瞳孔運動（眼の運動）に着目して、視覚疲労を抑制する手法を提案するものである。

瞳孔（瞳）は、人間の眼（網膜）に入射する光量を調整する機能を有し、眼に入射する光量に応じて、縮瞳と散瞳を繰り返す。この瞳孔の運動は、瞳孔の周辺にある瞳孔散大筋と瞳孔括約筋がそれぞれ収縮と緩和をすることによって行われる。例えば、明るい光が入射する場合には、瞳孔括約筋が収縮し、瞳孔散大筋が緩和することによって縮瞳が生じる。また、逆に、暗い光の場合には、瞳孔括約筋が緩和し、瞳孔散大筋が収縮することによって散瞳が生じる（一般的な視覚の知見に基づく）。

本発明者等は、実際の表示装置での画面の明るさ（輝度）に対して瞳孔径がどのように変化するかについて検討・評価した。その結果を図１１に示す。図１１のデータは、横軸での画面輝度（Ｂpa）［cd/m²］（対数値logＢpa）に対し、縦軸で相対瞳孔径（φ_ｒ）をプロットしたものを示している。相対瞳孔径（φ_ｒ）は、上記画面を注視する被験者の相対的な瞳孔径であり、上記画面の０階調（即ち黒色ベタ画像）表示時の瞳孔径によって規格化した値（相対値）である。瞳孔の大きさは個人によって異なるため、個々に規格化することによって、各人のデータを容易に比較できる。本検討・評価は、暗室での測定によるものであり、０階調表示時での瞳孔径は、日常生活における最大瞳孔径と考えられ、以下の検討では、それを基準としている。

上記結果からわかるように、相対瞳孔径（φ_ｒ）は、画面の明るさに応じて変化し、相対瞳孔径（φ_ｒ）は、画面平均輝度（Ｂpa）の対数値（logＢpa）とほぼ線形の関係にあることがわかる。画面平均輝度（Ｂpa）が約１桁変化すると相対瞳孔径（φ_ｒ）は約２割変化することになる。人間の感度は一般的に幅広いダイナミックレンジに対応できるように対数値に比例することが知られている。瞳孔径についても同様の傾向にあることがわかる。

実際の表示装置における映像表示では、この画面輝度が、映像内容に応じて時間軸上で変化することになる。そして、その画面輝度に応じて、瞳孔径が変化する。即ち、画面からの光強度あるいは光強度の変化量に応じて、瞳孔径の調節が行われ、瞳孔筋の運動が必要となる。長時間の映像視聴では、この筋肉運動が長時間に渡り繰り返され、瞳孔筋の筋肉疲労による視覚疲労が生じると考えられる。

図１２は、本発明者等による検討の結果として、実際の映像視聴時の瞳孔径変化を示している（横軸は時間［sec］、縦軸は瞳孔径［mm］）。図１２（ａ）と（ｂ）は、同一被験者で同一映像視聴での測定結果であるが、当該映像の表示に用いた表示装置の特性が異なる。その詳細は後述するが、（ａ）は画面平均輝度（Ｂpa）の変化が小さい表示特性を有する表示装置、（ｂ）は画面平均輝度（Ｂpa）の変化が大きい表示特性を有する表示装置を用いた場合の測定である。この検討と主観評価（アンケート調査）による検討から、図１２（ｂ）のように、瞳孔径変化の動きが大きい方（即ち激しい瞳孔運動を伴う方）が、視覚疲労の度合いが高いことがわかった。

本検討結果で、同一被験者、同一映像視聴において、瞳孔径の概略的な変化は、図１２（ａ）と（ｂ）で同様であることがわかる。即ち、同じようなタイミングで瞳孔径が小さくなり（縮瞳）、または大きくなっている（散瞳）。ここで注目すべき点は、その瞳孔径の変化幅である。例えば、図１２中の時間領域１２１（約８〜１２sec）では、（ａ），（ｂ）共に瞳孔径が大きくなる挙動（散瞳）を示しているが、その変化幅（変化量）（Δφ）は、（ａ）のΔφ＝１．２mmに比べて、（ｂ）ではΔφ＝２．０mmと大きくなっている。また、例えば時間領域１２２（約４１〜４４sec）では、共に瞳孔径が小さくなる挙動（縮瞳）を示しているが、その変化幅（Δφ）は、（ａ）のΔφ＝−１．０mmに比べて、（ｂ）ではΔφ＝−１．５mmのように大きくなっている。同様に例えば時間領域１２３においても、（ｂ）では変化量が大きく、さらに傾きが急（即ち散瞳速度が速い）となっている。これらのことから、（ａ）に比べ（ｂ）では瞳孔径の変化が大きく、瞳孔筋の運動が激しいことが推定できる。

一方、上記映像視聴後の視覚疲労に関する主観評価の結果から、図１２（ａ）に比べて（ｂ）で視覚疲労の度合いが高いことがわかっている。即ち、これら瞳孔径の変化（瞳孔筋の動き）が大きい場合に、視覚疲労を生じやすいという相関が得られている。

一般的に、瞳孔は交感神経や副交感神経の支配を受けるため、例えば被験者の感情などによって左右されることもあるが、図１２の評価結果から考えると、基本的には、眼への光刺激による反応（対光反応）の影響が大きい。

また、瞬目については以下がわかっている。映像視聴する際にディスプレイを注視すると、一時的に瞬目回数が減少する。瞬目回数が減少し、瞬目の時間間隔が涙膜破壊時間を越えると、眼球上の涙膜が減少・一部消失する場合がある。この状態は眼の違和感として認識され、悪化すると眼精疲労へとつながる。これを防ぐために、視聴時間が増加し視覚疲労が増加してくると、生体防御反応として瞬目回数が増加する。

本発明者等は、以上の検討結果を含む各種検討に基づいて、映像視聴時の視覚疲労を誘発する１つの要因として、瞳孔筋の動きに着目し、その運動を抑制することにより視覚疲労を抑制することを考えた。本発明では、映像視聴時における眼に入射する光刺激について考え、当該光刺激（光量、画面輝度など）と瞳孔運動（それによる視覚疲労）との相関という観点に基づき、視覚疲労を抑制する手法（特性）を適用した表示装置を提案する。特に、本発明者等は、眼に入射する光刺激として、次に述べる画面平均輝度（Ｂpa）に着目した。また、疲労度（視覚疲労度：Ｆ）の定量化の手段として、瞳孔径の変化量、および瞬目回数に着目した。

＜画面平均輝度（Ｂpa）＞
画面平均輝度（Ｂpa）は、表示装置の特徴を表す１つの特性であり、以下のように定義する。Ｂpaは、表示装置の画面（表示領域、全画素）から放射される光量（総光量）をその全面積で除した値であり、画面全体で平均化された輝度である。このＢpaは、表示装置から視聴者の視野側へ出射されて眼に入射する光量にほぼ相当し、本発明者等はこれを指標として用いている。

ここで述べる画面平均輝度（Ｂpa）は、次のような手法で評価する。図１３に示すように、表示装置の画面（表示領域）において、０階調表示の黒地（背景の黒色領域１３１）に２５５階調表示の白地（白色領域１３２）の方形パターンを表示する。画面の黒色領域１３１の全面積をＳ_ａｌｌ、白色領域１３２の面積をＳ_ｗ、白色領域の輝度をＢ_ｗとする。すると、画面における表示率：Ｒ、及びその表示率Ｒでの画面平均輝度：Ｂpa（Ｒ）は、下記の式（１），（２）で示される。

また上記の定義については以下の式（１１）のように言い換えることもできる。

ここで、Ｈは画面の水平方向の画素数、Ｖは画面の垂直方向の画素数、Ｎは階調のビット数（例えばＮ＝８の場合は最高階調は２５５階調）、γはディスプレイ（本表示装置）のγ値、Ｙｉｊは位置（ｉ,ｊ）における画素の輝度レベル、Ｂ(Ｒ)は表示率Ｒにおける最高階調時の輝度である。

即ち、画面平均輝度Ｂpaは、表示装置の画面（表示領域、全画素）から放射される光量（総光量）をその全面積で除した値であり、画面で平均化された輝度である。この画面平均輝度Ｂpaは、表示装置から視聴者の視野側へ出射されて眼に入射する光量にほぼ相当し、本発明者等はこれを指標として用いている。

また、表示率Ｒは、下記の式（１２）で表される。

即ち、表示装置の画面（表示領域）に全白（最高階調の白色ベタ画像）の映像信号を表示したときの全画素の輝度レベルの積算値に対する、実際の映像信号に基づく画像を表示したときの全画素の輝度レベルの積算値の比率として求められる。

なお、一般的によく利用されるＡＰＬ（平均画像レベル）は、画面の平均的な明るさを階調単位で示したものであり、例えば８ビット表示では０階調から２５５階調の間の数値で表される。

式（２）から、表示率Ｒに応じて画面平均輝度Ｂpa（Ｒ）が変化することがわかる。この定義に従い、図１３の画面（黒色領域１３１）面積内における白色領域１３２の面積の比率、即ち表示率Ｒを、０％（黒色ベタ画像）から１００％（白色ベタ画像）まで変化させ、表示率Ｒに対する画面平均輝度（Ｂpa）の値をプロットした曲線を、画面平均輝度（Ｂpa）曲線と称する。このＢpa曲線も、Ｂpaと同様に、表示装置の表示特性を示す重要な指標となる。

図１４に、従来における実際の表示装置（異なる２つの表示装置α，β）でのＢpa曲線（１４１（α），１４２（β））を示している。横軸は表示率Ｒ[％]であり、縦軸は、画面平均輝度（Ｂpa）[cd/m²]である。前記図１１に示したように、瞳孔径の変化がＢpaの対数値と線形の関係にあるため、縦軸を対数表示で示した。表示装置α（１４１），β（１４２）共に、表示率Ｒが高くなるに伴いＢpaが高くなる。表示率Ｒが約１０％以上の領域で、２つの表示装置におけるＢpa曲線の挙動が大きく異なる。表示装置α（１４１）では、表示率Ｒが増加する場合のＢpaが増加する勾配が緩やかであるが、表示装置β（１４２）では、α（１４１）に比べて当該勾配が急である。特に、β（１４２）では、表示率Ｒ＝１００％では、１００［cd/m²］以上のＢpa値を有する。

画面平均輝度（Ｂpa）が高いことは、眼に入射される光量が多くなることを意味する。また、実際の映像視聴においては、その映像（内容）毎にＢpaが変化する。例えば、６０Ｈｚで駆動している場合には、１秒間に６０枚の絵（フレーム）があり、その１枚ごとに表示率Ｒが異なる。即ち１枚ごとにＢpaが異なる。さらに、同一の表示率Ｒの映像を視聴する場合であっても、当該映像を表示する表示装置（そのＢpa曲線の特性）によって、Ｂpaの変化が異なる。

＜視覚疲労と画面平均輝度＞
続いて図１４を用いて、ここでは本発明者等による、視覚疲労発生のモデル、視覚疲労と画面平均輝度（Ｂpa）との相関などについて述べる。

同一映像を視聴する場合でも、当該表示装置の画面平均輝度（Ｂpa）曲線が異なる場合には、眼に入射する光量が大きく異なる。例えば、ある時間において、画面上に映し出されている映像が切り替わり、表示率（Ｒ）２０％から８０％に変化した場合、表示装置αとβでＢpaの変化量（ΔＢpa）は大きく異なる。図１４の場合、表示装置α（１４１）に比べて表示装置β（１４２）ではΔＢpaが大きくなる（ΔＢpa（β）＞ΔＢpa（α））。

このことを前記図１１のデータと合わせて考えると、同じ範囲で表示率（Ｒ）が変化したとしても、表示装置Ｂ（１４２）を用いた場合に、表示装置Ａ（１４１）に比べて、瞳孔径の変化が大きくなる。このような映像の切り替わりが頻繁に生じると、瞳孔筋の運動が激しくなり、表示装置α（１４１）に比べて表示装置β（１４２）においては視覚疲労度（Ｆ）が高くなる。

また、映像の内容（特性）として、テレビ放送、ＤＶＤなどの一般的な映像では、平均として表示率（Ｒ）が２０％前後と言われている。即ち、表示率（Ｒ）２０％前後の領域でのＢpa曲線の傾きを考慮しても、表示装置α（１４１）に比べて表示装置β（１４２）でのＢpa変化量（ΔＢpa）が大きいことが分かる。

実際、前記図１２（ａ），（ｂ）に示した瞳孔径変化のデータは、それぞれ図１４の表示装置α（１４１），β（１４２）を用いた場合の映像視聴時の測定結果であり、瞳孔径変化の大きい（ｂ）（表示装置β（Ｂpa曲線１４２））で視覚疲労度（Ｆ）が高いという結果を得ている。

本発明者等は、これらの結果を含む各種検討の結果から、画面平均輝度（Ｂpa）の変化（ΔＢpa）が大きいほど瞳孔径の変化が大きく、これにより生じた瞳孔筋の運動が、視覚疲労を誘発する１つの要因であると考えた。

上記に基づき、本発明（実施の形態）では、表示装置における画面平均輝度（Ｂpa）ないしそのＢpa曲線を制御することによって、瞳孔筋の運動を最小限に留め、視覚疲労を抑制することを実現する。

＜画面平均輝度（Ｂpa）曲線の制御による視覚疲労の抑制＞
以下、本発明（実施の形態）の考え方、即ち、視覚疲労を抑制する画面平均輝度（Ｂpa）曲線の制御について述べる。映像視聴による視覚疲労を抑制するためには、映像視聴時の瞳孔筋肉の運動を抑制することが重要であり、前述のＢpa曲線を調整することが１つの手法である。

具体的には、本発明の実施の形態として、図１に示すようなＢpa曲線｛＃１（１０１），＃２（１０２），＃３（１０３）｝が望ましい。図１では、横軸に表示率Ｒ［％］、縦軸にＢpa相対値を示している。Ｂpa相対値は、Ｒ＝１００％でのＢpaを１とした場合の相対値である。Ｂpa曲線＃１（１０１）〜＃３（１０３）は、３つの例である。Ｔ１等は、Ｂpa曲線上のプロット点であり、特に、特徴的な区間（Ｂpa一定領域）の端部（境界）を示す。

図１の各Ｂpa曲線｛＃１（１０１），＃２（１０２），＃３（１０３）｝が示すように、視覚疲労を抑制するためには、表示率Ｒ＝０〜１００％の全領域のうち、少なくとも一部の領域で、Ｂpaが変化しない区間（Ｂpa一定領域）を設けることが必要である。例えば、Ｂpa曲線＃１（１０１）では、Ｔ１からＴ２の区間、Ｂpa曲線＃２（１０２）ではＴ３からＴ４の区間、Ｂpa曲線＃３（１０３）ではＴ５からＴ６の区間及びＴ７からＴ８の区間に、それぞれＢpaが一定の区間（領域）を設けている。

このとき、Ｂpa一定領域（区間）は、Ｂpa曲線＃１（１０１）や＃２（１０２）のように、１つの曲線の全表示率Ｒ範囲のうちの１つの区間だけでもよいし、Ｂpa曲線＃３（１０３）のように、１つの曲線に２つの区間があってもよい。さらに３つ以上の区間があってもよい。

このようなＢpa一定領域では、表示率Ｒが変化してもＢpaが変化しない、即ち、眼に入射する光量が変化しないことになるので、このことは瞳孔径の大きな変化を生じさせないことになる。即ち例えば、前記図１４に示す従来のＢpa曲線（Ｂpa一定領域は無い）に比べて、本Ｂpa曲線によれば、瞳孔筋の運動を抑制することができる。これにより視覚疲労を抑制することが可能となる。

なお、上記Ｂpa曲線において、上記Ｂpa一定領域以外の領域、例えばＢpa曲線＃１（１０１）におけるＴ０からＴ１までの区間や、Ｂpa曲線＃２（１０２）におけるＴ０からＴ３の区間、及びＴ４からＴ２の区間などの曲線形状については特に限定されない。

例えば、Ｂpa曲線＃２（１０２）のＴ０〜Ｔ３の区間では、従来の曲線（図１４）と同様に、傾きが変化する形状である。

上記曲線形状に関しては、図２に示すＢpa曲線の例のように、Ｂpa曲線＃２（１０２）及びその破線で示す変形（１０２ｂ）において、例えばＴ０〜Ｔ３の区間（Ｒ＝０％〜例えば約２５％の領域）では、従来の曲線（図１４）と同様に、上に凸の曲線形状（傾きが減少するように変化する形状）としてもよいし、破線のように直線的に変化する形状としてもよい。また、Ｔ４〜Ｔ２の区間（Ｒ＝例えば約８５％〜１００％の領域）のように、下に凸の形状（傾きが増加するように変化する形状）としてもよいし、破線のように上に凸の形状としてもよい。

次に、Ｂpa曲線におけるどの表示率（Ｒ）の領域にＢpa一定領域（区間）を設ければ視覚疲労に対してより効果があるかを述べる。一般的なテレビ映像やＤＶＤ映像などにおける映像内容（ジャンル等、例えばニュース、ドラマ、バラエティー等）においては、表示率（Ｒ）が２０％前後である映像の頻度が高い。そして、映像源にも依るが、表示率（Ｒ）はほぼ５％から４０％の領域に含まれる。映画などでは、表示率（Ｒ）が５％〜１０％の低い領域の映像も有し、逆にニュース番組やバラエティー番組では、表示率（Ｒ）が４０％の領域にも映像を有する。

このような各種の特性（特に表示率Ｒの特性）の映像の視聴において、視覚疲労を抑制するためには、本実施の形態として、例えば図３に示すＢpa曲線＃４（１０４）や、Ｂpa曲線＃５（１０５）が望ましい。即ち、上記表示率Ｒの特性に基づいて、映像源（表示映像信号）で頻度の高い表示率Ｒの領域に対して、Ｂpa一定領域を設ける構成とする。

破線で示すＢpa曲線＃４（１０４）では、Ｔ３〜Ｔ４の区間（表示率Ｒ＝５％〜４０％の領域）で、Ｂpa一定領域を設ける構成である。これにより、特に表示率Ｒ＝５％〜４０％の頻度が高い映像の視聴の場合に有効に視覚疲労を抑制できる。

あるいは、実線で示すＢpa曲線＃５（１０５）のように、＃４の領域よりも狭く、Ｔ３’〜Ｔ４’の区間（Ｒ＝１０％から３０％の領域）で、Ｂpa一定領域を設ける構成である。これにより、特に表示率Ｒ＝１０％〜３０％の頻度が高い映像の視聴の場合に有効に視覚疲労を抑制できる。

また、映像内容によっては、例えばコンサートの映像などでは、通常、表示率（Ｒ）が２０％前後、あるいはそれ以下のＲを有する映像である頻度が高いが、瞬間的にフラッシュライトなどの映像が挿入される場合があり、その場合には、急にＲが極度に高い領域（７０％以上）へ変化することになる。

このような映像の場合には、例えば図４に示すようなＢpa曲線＃６（１０６），＃７（１０７）が有効である。破線で示すＢpa曲線＃６（１０６）では、表示率Ｒ＝２０％〜８０％の間の領域（Ｔ３〜Ｔ４の区間）でＢpaが一定である。さらに、実線で示すＢpa曲線＃７（１０７）のように、＃６の領域よりも狭く、表示率Ｒ＝３０％〜７０％の領域（Ｔ３’〜Ｔ４’の区間）でＢpa一定領域を設けた曲線が望ましい。

これらのＢpa曲線を有する表示装置、即ちこれらの所定のＢpa曲線が表示特性として設定された表示装置において、映像視聴時の瞳孔運動を抑制することができ、結果として視覚疲労を大きく抑制することができる。また各Ｂpa曲線は、表示装置で１つに限らず、例えば複数から選択して設定する構成としても構わない。

視覚疲労抑制のための最適なＢpa曲線は、表示装置の画面に映し出す映像（映像信号）の表示率（Ｒ）頻度に大きく依存する。視覚疲労を効果的に抑制するためには、前述のように、Ｂpaがフラットとなる特徴的な領域（Ｂpa一定領域）を設けることが有効である。ただし、そのＢpa一定領域をどの表示率Ｒの領域に対して設けるか、即ち結果としてどのような形状のＢpa曲線とするかについては、映像源（映像信号、映像特性）などによって異なるものにすることが考えられる。

本発明の実施の形態としては、映像源（受信・入力した信号やそれを演算・加工した信号など）の表示率（Ｒ）の頻度分布などに応じて、Ｂpa一定領域をどこに設定するかを決定する。そのためには、上記特徴的な領域を含むＢpa曲線の決定のための演算処理などを行う機能を備えるコンピュータ等の構成が必要であり、図６に示すようなシステム（表示装置を含む）の構成例が望ましい（後述）。この場合、それぞれの映像（映像内容等）に応じたＢpa曲線をその都度設定して映像表示することができ、視覚疲労を抑制できる。

＜Ｂpa変化量（フラット以外の場合）＞
前述のように、視覚疲労を抑制することを考えれば、Ｂpa曲線で表示率Ｒに依らずにＢpaがフラットとなる領域を設けることが望ましい。しかしながら、次に述べる安静時の瞳孔運動の特性を考慮すると、Ｂpaの絶対値（Ｂpa変化量）によっては、例えば図５に示すようなＢpa曲線の場合（所定以下の小さい傾きの領域を持つ）であっても、前記Ｂpa一定領域を持つＢpa曲線の場合と同様に、視覚疲労を抑制することができる。

即ち、当該Ｂpa曲線では、所定の表示率Ｒの領域（第１の表示率Ｒ_１から第２の表示率Ｒ_２の区間）で、Ｂpa変化量：ΔＢpa（Ｒ_１，Ｒ_２）が、下記の式（３）を満足する範囲であればよい。ただし、式（３）で、数値範囲として、［０＜Ａ≦０．０３５］，［０．１４≦ａ≦０．１８］，［０．８４≦ｃ≦０．８９］，［０≦Ｒ_１＜Ｒ_２≦１００］である。

即ち、上記特定の領域では、曲線の傾きを、前述の０（フラット）に限らず、ある程度まで許容する。

ここで、Ｂpa（Ｒ_１）は、前述と同様に、表示率Ｒ_１におけるＢpa値である。また、Ａ，ａ，ｃは、後述するが、相対瞳孔径と画面平均輝度（Ｂpa）［cd/m²］の関係から算出される値である。これらの変数は、上記数値範囲が望ましい。特に（ａ，ｃ）については、（０．１７，０．８８）程度が望ましい。

以下、これら（Ｂpaと瞳孔径の関係、上記数値範囲など）の根拠について、図７（輝度ばらつきの許容範囲の検討）を用いて説明する。図７に示すように、画面輝平均度（Ｂpa）［cd/m²］と相対瞳孔径（φ_r）は、画面平均輝度Ｂpaの対数値（logＢpa）とほぼ線形の関係にある。これは前記図１１に示した通りであり、ほぼ次の式（４）で記述することができる。

傾きａと切片ｃは、各人によって異なる。本発明者等が複数の被験者のデータを解析した結果、平均的には、ａ＝０．１７，ｃ＝０．８８であり、ほぼ下記式（５）に示す範囲にあることがわかった。

一方、瞳孔径は、安静状態においても、その相対値（φ_r）は、ある一定の振幅の中で変動する。これは生理的な運動であり、この微小変化による瞳孔運動においては、視覚疲労につながらない。この生理的な運動により生じる瞳孔径の変化率を、安静時瞳孔径変化率Ａとして、式（６）のように定義する。

安静時瞳孔径変化率Ａの値は、これまでの本発明者等の検討から、ほぼ０．０３５以下であること（下記式（７））がわかっている。

以上のことから、上記の生理的な運動による瞳孔変化においては、視覚疲労を生じないと考え、その瞳孔径変化Δφ_ｒから許容される画面平均輝度Ｂpaの変化量ΔＢpaを見積もる。図７に示すように、上記Δφ_ｒの生理的変動があるということは、図７中のΔＢpaの変動が許容されることに等しい。従って、このΔＢpaを見積もればよい。

画面輝度と相対瞳孔径は、前記式（４）に従うので、ΔＢpaとΔφ_rの関係は、下記式（８）のように表すことができる。ここで基準になる画面平均輝度をＢpa１とする。

この式（８）を、式（４），式（６）を用いて、ΔＢpaについて解くと、下記式（９）で表せる。

式（９）から算出されるΔＢpa以下の輝度変化であれば、視覚疲労を生じない。よって、図５のＢpa曲線５１において、表示率Ｒ_１からＲ_２の領域（Ｔ３〜Ｔ４の区間）のＢpa変化量であるΔＢpa（Ｒ_１，Ｒ_２）を考えた場合、下記式（１０）を満足する条件での変化は許容できることになる。なおＢpa（Ｒ_１）はＲ_１におけるＢpa値である。当然、各変数Ａ，ａ，ｃは前記式（５），式（７）の範囲にあることが前提である。

例えば、図５のＢpa曲線５１において、Ｒ_１＝２０％、Ｒ_２＝８０％とし、ａ＝０．１７０，ｃ＝０．８７５，Ａ＝０．０２，Ｂpa（２０％）＝１５［cd/m²］とすると、ΔＢpa＝３［cd/m²］と算出できる。このとき、表示率Ｒ＝８０％でＢpa（８０％）＝１８［cd/m²］以下であれば、視覚疲労を生じない。

上記では、視覚疲労の観点から各Ｂpa曲線に必要な事項について述べたが、さらに、例えば図１、図３、図４、図５に示した各種Ｂpa曲線を時間的に組み合わせて、視聴者の疲労度に合わせて変化（時間軸上で切り替え）させる構成としてもよい。

上述したように、本実施の形態の表示装置において、画面平均輝度（Ｂpa）あるいはＢpa曲線を調整する制御を行い、瞳孔運動を抑制することによって、映像視聴時の視覚疲労を抑制できる。以下、さらに詳細な実施の形態について述べる。

＜システム構成例＞
前述のように、図６のようなシステム構成例とすることで、それぞれの映像（内容、特性）に応じたＢpa曲線を設定することができ、それぞれの視聴時に視覚疲労を抑制できる。図６を用いて詳細処理例などを説明する。

本表示装置は、表示部１０（パネル１、ドライバ２）、演算回路２０を備える。演算回路２０は、映像源入力部２１、映像信号解析部２２、Ｂpa曲線算出部２３などを備える。

映像源（Ｅ）としてＤＶＤ信号やＴＶ放送信号などがある。本表示装置では、受信・入力される映像源（Ｅ）のデータ（映像信号など）を解析し、それに基づいてＢpa曲線を算出、決定するシステム経路を持つ。特にそのための演算回路２０を持つ。なお勿論この演算回路２０は既存のドライバ２やプロセッサ、回路等に統合しても構わない。

映像源入力部２１は、外部からの映像源（Ｅ）のデータ信号、例えばＴＶ放送信号やＤＶＤ信号を受信、入力する。また、映像源入力部２１は、映像源（Ｅ）のデータ信号に対して演算や加工の処理を行って所定の形式の映像信号を生成してもよい。映像源入力部２１から、映像源（Ｅ）に基づく映像信号（例えば映像を構成する各フレームの信号）を、映像信号解析部２２やドライバ２に出力する。なお映像源（Ｅ）のデータ信号に、その映像内容（ジャンル等）や特性等の情報（メタデータ）が含まれている場合はそれを利用してもよい。

映像信号解析部２２では、映像源（Ｅ）の特性を解析する。具体的には、映像源（Ｅ）のデータ信号（Ｆ）における表示率（Ｒ）の頻度分布（ヒストグラム）を算出する。図６中に解析の例（Ｒのヒストグラム６０）を示す。例えば、所定の頻度（ｈ）以上となる表示率Ｒの範囲（Ｒａ，Ｒｂ）が抽出される。

また、映像信号解析部２２では、入力信号（Ｆ）をもとに、当該映像内容におけるジャンル等の特性、あるいはそれに対応付けられる表示率Ｒの範囲などを判定する処理を行ってもよい。

上記の解析結果に応じて、Ｂpa曲線算出部２３（または映像信号解析部２２）では、当該映像源（Ｅ）の視聴（表示）で視覚疲労を抑制するために適用する、前述のＢpa曲線のＢpa一定領域（それを規定する数値など）などを算出する。Ｂpa曲線算出部２３では、そのＢpa一定領域を含んで成るＢpa曲線（即ち表示装置の特性）を算出、決定する。図６中のＢpa曲線６１は、Ｂpa一定領域（Ｒａ〜Ｒｂの領域）を設ける場合である。

上記決定されたＢpa曲線の情報と、表示のための映像信号とを、表示部１０のドライバ２に入力する。ドライバ２から当該Ｂpa曲線に従ってパネル１を駆動することにより、パネル１の画面に映像を表示する。

Ｂpa曲線算出部２３のＢpa曲線の決定の手法として以下が可能である。

（１）Ｂpa曲線全体を演算処理により算出する処理を行う。この場合、算出処理に時間がかかる可能性があるが、最終的な特性（効果）は最適化できる。

（２）基準（標準）となるＢpa曲線をもとに、その時のＢpa一定領域等を算出して、それを基準のＢpa曲線に適用（合成）することで、その時に用いるＢpa曲線を得る処理を行う。この場合、比較的すぐにＢpa曲線を決定できる。

（３）予め用意（計算）された複数のＢpa曲線からその時に適用する１つを選択する処理を行う。この場合、すぐにＢpa曲線を決定できる。

上記（２）の処理例としては、Ｂpa曲線算出部２３は、表示率Ｒのヒストグラムのデータから、所定の頻度の閾値（ｈ）をもとに、境界値となる２つの表示率Ｒａ，Ｒｂを、図６の例のように決定する。そして、図６の例のように、表示率Ｒａ，ＲｂをＢpa一定領域の境界値に設定する。基準のＢpa曲線として例えば図１４のＢpa曲線１４１等があるとき、このＢpa曲線１４１に対し上記表示率Ｒａ，Ｒｂを適用し、加工（Ｒａ−Ｒｂの区間の傾きがフラットになるように補正）することで、図６の例のＢpa曲線６１を得る。

上記（３）の処理例としては、映像信号解析部２２などによる映像源（Ｅ）のジャンル解析の情報などに基づき、予め複数のＢpa曲線のデータを用意して当該データをテーブル等に格納しておく。表示対象の映像源（Ｅ）の解析データ等をもとに、その時点の映像表示のために一番効果が高くなるＢpa曲線を複数のうちから選択する。選択されたＢpa曲線の情報データをドライバ１などに与え、その時の特性を設定する。

さらに、上記に基づき、より詳細な実施の形態として、表示装置の具体例を以下に説明する。

図８（ａ）、図９等を用いて、実施例１の表示装置を説明する。実施例１の表示装置は、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）である。図９に、本実施例１で適用するＰＤＰ９００の構造例を概略的に示している。図９（ａ）は、本ＰＤＰ９００の表示領域の一部分（セル構造）を拡大して示す。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＶ面での断面を示す。公知のサブフィールド法により駆動されるＰＤＰ９００の場合である。本ＰＤＰ９００を備えるシステム構成例は前記図６と同様である。

図９で、ＰＤＰ９００は、前面ガラス基板９０１、背面ガラス基板９０５、放電空間９１０などから成り、複数の画素（セル）を有する。各画素は、隔壁（リブ）９０６で仕切られた放電空間９１０、放電空間９１０内に充填された放電ガス、放電空間９１０を囲むように隔壁９０６間に形成される蛍光膜９０９、及び放電に必要な電力を供給する電極９０２などを有する。

映像表示の場合、サブフィールド駆動に従い、点灯させるセルがアドレス電極９０８等により選択され、映像信号に応じた電圧（特に放電を発生させるためのサステインパルス）が電極９０２に印加される。これにより、放電空間９１０内で放電を生じさせ、放電ガスから紫外線を発生させ、この紫外線が蛍光膜９０９に入射し、可視光に変換され、表示光となる。

実施例１では、上記のようなＰＤＰ９００において、その表示装置特性として、図８（ａ）に示すようなＢpa曲線（８１）を有する（適用する）構成である。

図８（ａ）のＢpa曲線（８１）では、表示率（Ｒ）が２０％から８０％の領域、特に３０％〜７０％の領域で、Ｂpaがほぼ１７［cd/m²］で一定となるようにしている。

ＰＤＰ装置において、上記Ｂpa一定領域を含むＢpa曲線（８１）を作るための手段としては、例えば、サブフィールド法における１画素の点灯時に投入するサス数（サステインパルス数）等を調整することによって実現できる。このサス数調整の技術自体は公知技術を利用できる。映像のフレームを構成する複数のサブフィールドにおける各サステインパルス数は、当該サブフィールドの輝度の重み付けに応じて設定される。

即ち、本ＰＤＰ９００を含んで成るＰＤＰ装置では、図６のようなドライバ２（ＰＤＰドライバ）からパネル１（ＰＤＰ９００）へ与える駆動波形において、演算回路２０で決定されたＢpa曲線（表示率ＲとＢpa値の関係）に基づき、その時のサブフィールドの表示率Ｒに応じたＢpa値となるように、当該サブフィールドのサステインパルス数を調整する。

実施例１のＰＤＰ９００（ＰＤＰ装置）において、映像源（Ｅ）として例えば、ニュース映像を視聴する。映像視聴時に行う瞳孔径の計測からも、従来の表示装置での視聴に比べて瞳孔径変化が小さいことがわかる。このことは瞳孔筋の運動量が少ないことに相当する。そして、視聴後の主観評価結果から、従来の表示装置に比べ、視覚疲労を抑制できることがわかる。

図８（ｂ）、図１０等を用いて、実施例２の表示装置を説明する。実施例２の表示装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。図１０に、本実施例で適用するＬＣＤの構造例を概略的に示している。システム構成例は前記図６等と同様である。

図１０で、ＬＣＤは、大きくは、バックライトユニット１００１と、液晶パネル１００２とを有して構成される。バックライトユニット１００１は、例えば複数の蛍光ランプ１００５が並べられた構成である。複数の蛍光ランプ１００５の光を、蛍光ランプ１００５と液晶パネル１００２との間に配置された拡散板１００６、プリズムシート１００７、及び偏光反射板１００８などによって均一な光にした後、液晶パネル１００２側へ導光する。液晶パネル１００２は、複数の画素から構成され、バックライトユニット１００１からの光を液晶パネル１００２内の画素で透過量を調整することにより画像表示を行っている。また、近年では、光源として蛍光ランプ１００５以外にＬＥＤも用いられるようになっている。ＬＥＤの場合においても、光源からの光を拡散板などで、混色、均一な光としてから液晶パネル１００２側へ導光する。

実施例２では、上記のようなＬＣＤ（それを含んで成るＬＣＤ装置）において、その表示装置特性として、図８（ｂ）に示すようなＢpa曲線（８２）を有する（適用する）構成である。

図８（ｂ）のＢpa曲線（８２）では、表示率（Ｒ）が２０％から８０％の領域で、Ｂpaがほぼ２７［cd/m²］で一定となるようにしている。

ＬＣＤにおいて、上記Ｂpa一定領域等を含むＢpa曲線（８２）を作るための手段としては、例えば、バックライト（１００１）の制御によって実現できる。このバックライト制御の技術自体は公知技術を利用できる。

即ち、本ＬＣＤ装置では、入力される映像信号から読み取れる表示率（Ｒ）に応じて、所定の表示率（Ｒ）の場合に、バックライト（１００１）の輝度制御を行うことによって、上記のようなＢpa曲線を得る。ドライバ２のうちのバックライト制御部からバックライト（１００１）へ与える制御信号において、Ｂpa曲線に基づき、その時の画面の表示率Ｒに応じたＢpa値となるように、当該画面のバックライト輝度を制御する。

実施例２のＬＣＤ装置において、映像源（Ｅ）として例えば、ドラマ映像を視聴する。映像視聴時に行う瞳孔径計測からも、従来の表示装置での視聴に比べて瞳孔径変化が小さいことがわかる。そして、視聴後の主観評価結果から、従来の表示装置に比べ、視覚疲労を抑制できることがわかる。

以上のように、本実施の形態によれば、特に表示装置（ＰＤＰやＬＣＤ）の特性である画面平均輝度（Ｂpa）を制御し、映像表示における画面の表示率（Ｒ）が変化してもＢpaが変化しない領域、またはＢpa変化量が小さい領域などを設ける構成により、映像視聴時の視覚疲労を抑制できる表示装置が提供される。更に、以下のようにＢpa曲線を視聴時間（時間軸）に応じて変化させる制御を行う構成としてもよい。それらにより、高画質と視覚疲労抑制を両立する表示装置が得られる。

［２：視覚疲労度に応じてＢpa曲線を制御する構成］
次に一実施の形態として視覚疲労度に応じてＢpa曲線を制御する構成について説明する。

前述の説明（視覚疲労と画面平均輝度の相関など）に基づき、本発明（実施の形態）では、表示装置における画面平均輝度（Ｂpa）ないしそのＢpa曲線を時間的に制御することによって、瞳孔筋の運動を抑制し、即ち視覚疲労を抑制することを実現する。

具体的には、本発明の実施の形態として、図１５に示すような画面平均輝度（Ｂpa）曲線２０１が望ましい。図１５のＢpa曲線２０１（横軸ｘ値：Ｒ［％］−縦軸ｙ値：Ｂpa［cd/m²］）では、表示率Ｒの大きさに応じて画面平均輝度（Ｂpa）が高くなるＢpa曲線において、表示率Ｒの大きな領域における画面平均輝度（Ｂpa）を、例えば曲線２０１−１〜２０１−７のように、低減する。各曲線２０１−１〜２０１−７は、Ｂpa曲線２０１の変動制御の段階の例を示している。本Ｂpa曲線２０１において、例えば第１の曲線（No.1）２０１−１では、直線形状である（これを例えば標準（基準）のＢpa曲線とする）。それに対し、第２の曲線（No.2）２０１−２の段階では、Ｒ≧９０％の領域でＢpa値が少し下がる曲線形状となる。同様に、各曲線２０１−３〜２０１−７の段階では、少しずつ下がる所定のＲ値以上の領域でＢpa値が下がる程度が大きくなる。例えば第７の曲線（No.7）２０１−７の段階では、Ｒ≧４０％の領域でＢpa値がなだらかに下がる勾配を持つ曲線形状となる。

これにより、表示率Ｒが大きく変化する映像が表示された場合でも、上記曲線（例えば第７の曲線（No.7）２０１−７）を適用することによって、瞳孔径の変化を抑制できる。即ち視聴者の視覚疲労を抑制できる。

また、表示率Ｒの小さな領域（例えば０％〜２０％）の輝度を低減してしまうと映像の迫力（きらめき）が失われてしまうので、図１５のＢpa曲線２０１のように、表示率Ｒの大きな領域の輝度（Ｂpa）を低減する構成（所定の表示率Ｒ以下の領域では輝度（Ｂpa）を変化させない構成）の方が好ましい。これにより、視覚疲労の抑制と、ディスプレイの持つエンタテイメント性（良好な画質）との両立が可能となる。

上述したように、本実施の形態の表示装置において、画面平均輝度（Ｂpa）あるいはＢpa曲線を時間的に変化させる制御を行い、瞳孔運動を抑制することによって、映像視聴時の視覚疲労を抑制できる。

＜視覚疲労度（Ｆ）に応じた画面平均輝度（Ｂpa）曲線の時間的な制御＞
次に、詳細な実施の形態として、画面平均輝度（Ｂpa）曲線を視聴者の視覚疲労度（Ｆ）に応じて時間的に変化させる手段を備える構成について説明する。本実施の形態の表示装置は、この手段として、視覚疲労度（Ｆ）の検出・算出に応じて、適用するＢpa曲線（所定のＲ領域でＢpa）を決定する機能を備える。この機能では、Ｂpa曲線の決定のための演算処理などを行う機能を備える。

＜システム構成例＞
図１８は、本実施の形態の表示装置を含んで成るシステム全体の機能ブロック構成例を示している。本表示装置の構成では、上記Ｂpa曲線の決定のための演算処理などを行う機能を備え、視聴者の視覚疲労度（Ｆ）に応じたＢpa曲線をその都度設定して映像表示することができ、効果的に視覚疲労を抑制できる。

本表示装置は、演算回路５２０（制御回路５２１を含む）、表示部５３０（液晶パネル５１４、バックライトユニット５１５、ドライバ５３１等を含む）、生体情報取得ユニット５０６、生体情報蓄積部５１０、バックライト制御ユニット５１３、光センサ５１６などを備える。演算回路５２０は、映像信号処理部５０１、画面平均輝度（Ｂpa）算出部５０２、表示率（Ｒ）算出部５０３、生体情報推定部５０４、視覚疲労度（Ｆ）判定部５０５、画面平均輝度（Ｂpa）曲線制御部５１２などを備える。生体情報取得ユニット５０６は、例えば、カメラ５０７、メモリ部５０８、画像処理部５０９などから成る。生体情報蓄積部５１０は、所定のメモリ等の記憶手段であり、他の箇所に存在してもよい。演算回路５２０は、ＩＣ等であり、既存のドライバやプロセッサ、回路等に統合しても構わない。

映像信号処理部５０１は、外部からの受信・入力等による映像源（映像信号）Ｅ、例えば放送信号や、ＤＶＤなどの映像メディアから取得した信号などに対して、所定の適切な処理を行うことにより、例えば表示用の映像信号Ｅ’（各フレームの信号を含む）を出力する。なお映像信号Ｅには、その映像内容や特性等の情報（メタデータ）が含まれていてもよい。

映像信号処理部５０１で処理された映像信号（Ｅ’）は、表示部５３０（液晶パネル５１４等）を駆動・制御するための制御回路５２１他（画面平均輝度（Ｂpa）算出部５０２、表示率（Ｒ）算出部５０３等）へと入力される。制御回路５２１は、公知のものであり、入力された映像信号（Ｅ’）に基づいて、液晶パネル駆動用のドライバ５３１に駆動信号を出力する。また、制御回路５２１は、バックライト制御ユニット５１３にバックライト制御（公知の制御）のための信号を出力する。これにより、ドライバ５３１から液晶パネル５１４を駆動し、バックライト制御ユニット５１３からバックライトユニット５１５を駆動することで、映像信号（Ｅ’）に従った映像が液晶パネル５１４の画面に表示される（公知の技術）。

Ｂpa算出部５０２では、前述の式（１）を用いて、当該映像の各フレームのＢpaを算出する。Ｂpaを算出する際、視聴環境（外光）の影響を考慮してもよい。その場合、本表示装置に搭載される光センサ５１６等の手段により外光（Ｐ）の影響を測定することにより、実現可能である。Ｂpa算出部５０２で算出したＢpaの情報は、生体情報推定部５０４等へ出力される。

また、Ｒ算出部５０３では、前述の式（２）を用いて、当該映像の各フレームの表示率（Ｒ）を算出する。Ｒ算出部５０３で算出したＲの情報は、バックライト制御ユニット５１３等へ出力される。

生体情報推定部５０４では、Ｂpa算出部５０２で算出されたＢpaを、後述する瞳孔径に変換するための関数を用いて、Ｂpaから視聴者の瞳孔径を推定する。推定した生体情報（瞳孔径）を、生体情報蓄積部５１０へ出力して蓄積する。

なお本実施の形態では、視聴者の生体情報とは、眼の運動を示す情報などであり、特に、瞳孔径や瞬目を推定するための情報である。即ち、生体情報推定部５０４は、瞳孔径推定部、瞬目回数推定部、などと言い換えることもできる。また、本制御のパラメータとして、瞳孔径と瞬目回数の一方のみ用いてもよいし、両方用いてもよい。

生体情報取得ユニット５０６は、例えば、視聴者の頭部（眼）を撮影するカメラ５０７と、そのデータを蓄積するメモリ部５０８と、そのデータから画像処理によって生体情報（瞳孔径や瞬目）などを判断（検知、抽出等）する画像処理部５０９とを有する。カメラ５０７は、通常の可視光を検知するものでもよいが、より好ましくは、赤外線を検知して記録できるものがよい。画像処理部５０９の処理は、公知の特徴抽出技術などを利用できる。

瞳孔径の検知の場合においては、例えば、画面（画像）中の瞳孔部分を特徴部として抽出し、その直径を瞳孔径（φ）として測長する。

瞬目（瞬目回数）の検知の場合においては、例えば、眼における上下のまぶたの中央部同士の距離が通常時の１／１０以下となった場合を、瞬目（その発生）として検知し、また必要に応じてその回数などを計数する。

生体情報推定部５０４及び生体情報取得ユニット５０６で得られた生体情報（即ち瞳孔径や瞬目）は、生体情報蓄積部５１０に一旦蓄積され、その後、視覚疲労度（Ｆ）判定部５０５に入力される。

視覚疲労度（Ｆ）判定部５０５では、後述する視覚疲労度（Ｆ）判定条件を用いて、視覚疲労度（Ｆ）を定量化した値である視覚疲労指数ｆを算出する。なお、この際の視覚疲労度（Ｆ）判定条件は、前述したような実験・検討の結果に基づいて作成するものである。

視覚疲労指数ｆの情報は、Ｂpa曲線制御部５１２へ入力される。Ｂpa曲線制御部５１２では、選択テーブル１１を参照し、当該時点の視聴者の視覚疲労度Ｆを示す視覚疲労指数ｆに応じたＢpa曲線を選択する。Ｂpa曲線制御部５１２で選択されたＢpa曲線の情報は、バックライト制御ユニット５１３等へと入力される。

選択テーブル５１１は、視覚疲労度Ｆ（視覚疲労指数ｆ）に応じた複数のＢpa曲線、即ち図１５の例（２０１）のようなＢpa曲線に関する制御条件が記述されている。Ｂpa曲線制御部５１２は、当該時点のｆ値に応じて、適用するＢpa曲線（番号No.）を選択する。なお、選択テーブル５１１のＢpa曲線の情報データは、図示しない画面平均輝度曲線格納ユニット（あるいは他の記憶手段でもよい）に格納されている。図１８の選択テーブル１１の例では、条件として、ｆ≦０の場合は番号No.1の曲線、０＜ｆ≦２の場合は番号No.2の曲線、２＜ｆ≦４の場合は番号No.3の曲線、といったように定義されている。

バックライト制御ユニット５１３では、Ｂpa曲線の情報、及び表示率Ｒの情報をもとに、当該時点で適用するための適切なバックライト輝度を決定し、それによってバックライトユニット５１５を駆動制御する。

なお、本実施の形態では、演算回路５２０（Ｂpa曲線制御部５１２）で、予め用意された複数の曲線からｆ値に応じて１つを選択しているが、他の方法によってＢpa曲線を決定してもよい。例えば、基本（基準）となるＢpa曲線をもとにそれを加工する演算を行うことで決定してもよい。例えば、特定の形状のＢpa曲線を規定する、所定のＲ範囲（Ｂpa値を増減させる境界値）やＢpa増減比率などを演算することで、図１５の例のような曲線を得てもよい。

図１８はＬＣＤの場合であるが、例えばＰＤＰ装置とする場合も、主な機能ブロックは同様である。異なる箇所としては、液晶パネル５１４がＰＤＰパネルとなり、バックライトユニット５１５及びバックライト制御ユニット５１３は不要である。この場合、Ｂpa曲線制御部５１２でＢpa曲線を決定すると、その情報を、制御回路５２１ないしドライバ５３１（ＰＤＰ駆動回路）へ与える。そして、制御回路５２１ないしドライバ５３１からのＰＤＰパネルの駆動の際、サブフィールドの駆動波形を調整するように制御する。

＜視覚疲労度（Ｆ）の判定＞
次に、視聴者の視覚疲労度（Ｆ）を判定等する方法（実施例）について述べる。本方法の処理は、例えば演算回路５２０の生体情報推定部５０４及びＦ判定部５０５などにより行われる。

（１）瞳孔径（φ）の測定値を用いた判定方法： 第１の方法として、生体情報取得ユニット６から瞳孔径（φ）のデータを取得する。そのデータから、瞳孔径（φ）の変化量Δφを算出する。前述の疲労発生メカニズムのように、瞳孔筋の運動の蓄積によって視覚疲労が発生することから、瞳孔径変化量Δφの積分値が閾値を超えた場合に、視覚疲労指数ｆを増加させることとする。

ただし、瞳孔径は、安静状態においても、その相対値はある一定の振幅の中で変動する。これは生理的な運動であり、この微小変化による瞳孔筋の運動は視覚疲労につながらない。この生理的な運動により生じる瞳孔径の変化率を安静時瞳孔径変化率Ａとすると、このＡの値はこれまでの本発明者等の検討から略３．５％以下であることがわかっている。従って上記瞳孔径変化量Δφから視覚疲労度（Ｆ）を判定する際には、安静時瞳孔径変化率Ａを考慮する必要がある。なお、視覚疲労指数ｆを増加させる瞳孔径変化量Δφの閾値は、年齢・性別などによって変更することも可能である。その際には、予め視聴者情報（性別・年齢など）を入力・選択することで実現可能である。

（２）画面平均輝度（Ｂpa）からの判定方法： 第２の方法として、画面平均輝度（Ｂpa）と瞳孔径（φ）の関係を示す変換用関数を用意する。この変換用関数は、図１１に示す実験結果などから求める。次に、変換用関数を参照して、画面平均輝度（Ｂpa）算出部２から出力されたＢpa情報から、瞳孔径（φ）を推測し、その変化量（Δφ）を算出する。そして、その瞳孔径変化量Δφから視覚疲労指数ｆを求めればよい。

これらの根拠について図１１を用いて説明する。前述のように、画面平均輝度Ｂpaと相対瞳孔径（φｒ）は、画面平均輝度（Ｂpa）の対数値とほぼ線形の関係にある。これは、ほぼ次の式（１３）で記述することができる。

式（１３）の傾きａと切片ｃは、各個人によって異なる。本発明者等が複数の被験者のデータを解析した結果、平均的には、ａ＝０．１７，ｃ＝０．８８であり、ほぼ下記式（１４）に示す範囲にあることがわかった。

瞳孔径変化量Δφの算出後の過程は上記（１）の方法の場合と同様である。なお、式（１４）の値、及び視覚疲労指数ｆを増加させる瞳孔径の変化量（Δφ）の閾値は、年齢・性別などによって変更することも可能である。その際には予め視聴者情報（性別・年齢など）を入力・選択することで実現可能となる。

（３）瞬目からの判定方法： 第３の方法として、瞬目回数から判定する。一般に、無意識に行われる瞬目は、１分間に１０〜２０回といわれている。しかしながら、ディスプレイを注視すると瞬目の回数が減少して眼球上の涙の量が減少し、疲労度が増加すると瞬目の回数が増加して間隔が短くなることが知られている。

そこで、瞬目回数に関する生体情報取得ユニット５０６から、瞬目の情報を取得し、単位時間当たりの瞬目回数を測定する。疲労度（Ｆ）の判定は、この瞬目回数の増減によって行う。単位時間当たり（例えば１分間）の瞬目回数を蓄積し、その瞬目回数が、２回連続で、より好ましくは３回連続で増加した場合には、視聴により疲労度が増加しているとして、視覚疲労指数ｆを増加（＋１）する。一方、瞬目回数が、２回連続、より好ましくは３回連続で減少した場合には、疲労状態の改善が見られるとして、視覚疲労指数ｆを減少（−１）する。それ以外の場合については、疲労度に変化が無いとして、視覚疲労指数ｆの増減は行わない。

図１９は、本発明者等の検討による、視聴時間［分］に対して１分間あたりの瞬目回数をプロットした例を示す。このような瞬目回数のデータに基づき、上記判定を行う。

＜画面平均輝度（Ｂpa）曲線の変化の方式＞
次に、画面平均輝度（Ｂpa）曲線の変化の方式（実施例）について説明する。以下のような各種のＢpa曲線が可能である。

（１）第１の方式（輝度を下げ始める表示率を変化させる場合）： 前述の図１５のＢpa曲線２０１は第１の方式の実施例である。Ｂpa曲線２０１として、各段階（例えばNo.1〜No.7の７つ）の曲線２０１−１〜２０１−７を例示している。この方式では、輝度（Ｂpa）を低減させる表示率Ｒの範囲（境界）を変化させる。例えば視覚疲労度（Ｆ）の増加に伴い、Ｒが高い方の領域から順にＲが低い方へ拡げるように、輝度（Ｂpa）を低減する度合いを大きくしてゆく構成である。Ｂpa曲線全体としては勾配が次第になだらかに変化するような構成である。

（２）第２の方式（一部を除き全体的に輝度を下げる場合）： 図１６は、第２の方式の画面平均輝度（Ｂpa）曲線の変化の実施例を示している。Ｂpa曲線２０２として、各段階（例えばNo.1〜No.7の７つ）の曲線２０２−１〜２０２−７を例示している。この方式では、表示率Ｒが十分に低い領域、例えば表示率Ｒ＝１％以下の領域を除き、全体的に輝度（Ｂpa）を低下させる。その際、表示率Ｒの高い領域ほど、輝度（Ｂpa）をより大きく減少させる。視覚疲労度（Ｆ）に応じて当該曲線を変化（選択）する制御などについては前述（第１の方式）と同様である。

上記のいずれの方式の場合においても、曲線が切り替わった瞬間に視聴者が違和感を持たない程度の輝度変化に留める。その輝度変化量は、最も輝度変化が大きい表示率Ｒ（例えば１００％）の表示において５％以内であることが好ましい。

また、初期（基本）の画面平均輝度（Ｂpa）曲線は、図１５（２０１−１）、図１６（２０２−１）のように直線である必要は無い。即ち、図１７（第３の方式）に示すような曲線あるいは折線などによるＢpa曲線（２０３）であっても構わない。

＜画面平均輝度（Ｂpa）曲線の制御＞
次に、上述した画面平均輝度（Ｂpa）曲線の変化制御を実現する手段の具体例（実施例）について述べる。輝度（Ｂpa）を変化させるには、式（１１）より、Ｙ，γ，Ｂ(Ｒ)を変化させればよい。そのうち、例えば最高輝度Ｂ(Ｒ)を変化させるには、表示装置がＬＣＤの場合であれば、バックライトの輝度調整などにより実現可能である。また、ＰＤＰの場合であれば、駆動波形における維持放電回数（サステインパルス数）の調整などにより実現可能である。また、有機ＥＬディスプレイの場合であれば、印加パルスのデューティ比の調整などにより実現可能である。Ｙ，γについても、映像信号の調整等により実現できる。上記の具体例を以下の実施例で述べる。

実施例３の表示装置は、前記図９で示したようなプラズマディスプレイ（ＰＤＰ装置）である。システム構成例は前記図１８と同様である。実施例３では、上記のようなＰＤＰ９００を含んで成るＰＤＰ装置において、前記図１８に示す構成のうち、生体情報取得ユニット５０６を除く、Ｂpa曲線制御ユニット（主に演算回路５２０部分）を備える構成とする。本構成では、視覚疲労度（Ｆ）の判定に、画面平均輝度（Ｂpa）から推定した瞳孔径（φ）の値を用いる。また、本表示装置で特性として使用するＢpa曲線は、例えば図１５に示すＢpa曲線２０１とする。本Ｂpa曲線を制御により変更する際における表示率Ｒ＝１００％における輝度（Ｂpa）の変化率を例えば５％とする。

また前述のように、Ｂpa曲線を変化させる手段として、例えば各表示率Ｒにおいて駆動波形の維持放電回数を調整すること（公知の技術）によって実現する。即ち、図１８のドライバ５３１からＰＤＰパネル（ＰＤＰ９００）へ与える駆動波形において、演算回路５２０で決定されたＢpa曲線（ＲとＢpaの関係）に基づき、その時のサブフィールドの表示率Ｒに応じたＢpa値となるように、当該サブフィールド駆動波形の維持放電回数（サステインパルス数）が調整される。

実施例３のＰＤＰ９００（ＰＤＰ装置）において、映像源（Ｅ）として例えば、ニュース映像を視聴する。映像視聴時に行う瞳孔径の計測からも、従来の表示装置での視聴に比べて瞳孔径変化が小さいことがわかる。そして、視聴後の主観評価結果から、従来の表示装置に比べ、視覚疲労を抑制できることがわかる。

実施例４の表示装置は、前記図１０で示したような液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。システム構成例は前記図１８と同様である。実施例４では、上記のようなＬＣＤ（それを含んで成るＬＣＤ装置）において、前記図１８に示すようなＢpa曲線制御ユニット（主に演算回路５２０部分）を備える構成とする。本構成では、生体情報取得ユニット５０６からの瞳孔径や瞬目のデータから、視覚疲労度（Ｆ）を判定する。また、本表示装置で特性として使用するＢpa曲線は、例えば図１５に示すＢpa曲線２０１とする。本Ｂpa曲線を制御により変更する際における表示率Ｒ＝１００％における輝度（Ｂpa）の変化率を例えば５％とする。

また前述のように、Ｂpa曲線を変化させる手段として、例えば各表示率Ｒにおいてバックライト（５１５）の点灯デューティ値の調整や電流値の調整など（公知の技術）によって実現する。即ち、図１８のバックライト制御ユニット５１３からバックライトユニット５１５へ与える信号において、演算回路５２０で決定されたＢpa曲線（ＲとＢpaの関係）に基づき、その時のフレームの表示率Ｒに応じたＢpa値となるように、当該フレームのバックライトの点灯デューティ値などが調整される。

前述したように（図１４）、ＬＣＤ（表示装置α（１４１））はＰＤＰ（表示装置β（１４２））よりも視聴時に疲労しやすいことから、実施例４（ＬＣＤ）では、実施例３（ＰＤＰ）よりも更に疲労抑制の効果が期待できる。

実施例４のＬＣＤ装置において、映像源（Ｅ）として例えば、ドラマ映像を視聴する。映像視聴時に行う瞳孔径計測からも、従来の表示装置での視聴に比べて瞳孔径変化が小さいことがわかる。そして、視聴後の主観評価結果から、従来の表示装置に比べ、視覚疲労を抑制できることがわかる。

更に、図２０等を用いて、実施例５として、調光眼鏡を用いるシステム構成例を示す。実施例５で用いる表示装置として、基本的には実施例４と同様に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。実施例４ではデスクトップ等に設置されて利用されるものを想定して説明したが、実施例５のＬＣＤは、調光可能な眼鏡（ゴーグル）とＢpa制御ユニットを有する構成である。視聴者が調光眼鏡（それを含むユニット）を頭（眼）に対して装着し、表示装置（画面）３０１を視聴する。

この調光眼鏡３０２には、前記図１８と同様の生体情報取得ユニット６や、調光フィルタ３０３などが組み込まれている。調光フィルタ３０３は、電気信号（調光フィルタ駆動回路３０４等から与えられる制御用信号）によって透過率を変化させることができる（即ち液晶パネルの調光層と同様の働き）。生体情報及び制御用信号などは、調光眼鏡３０２−表示装置３０１間で有線または無線通信等を介して伝送される。

図２０で、演算回路３００等と表示装置３０１は一体化してもよい。演算回路３００の各処理部は前述（図１８）と同様である。そのうち調光フィルタ制御部３１３は、調光フィルタ駆動回路３０４を信号により制御する。

本構成では、生体情報取得ユニット６からの瞳孔径や瞬目のデータから、視覚疲労度（Ｆ）を判定する。また、本システムで特性として使用するＢpa曲線は、例えば図１７に示すＢpa曲線２０３とする。本Ｂpa曲線を制御により変更する際における表示率Ｒ＝１００％における輝度（Ｂpa）の変化率を例えば５%とする。また、Ｂpa曲線を変化させる手段としては、実施例５では、調光眼鏡３０２に取り付けられた調光フィルタ３０３の透過率を調整することで実現できる。

また本構成では、多人数（各々の調光眼鏡３０２）で同時に表示装置３０１の映像を視聴した場合においても、各個人の疲労度（Ｆ）に対応したＢpa曲線がそれぞれ選択される。

実施例５の表示装置システムにおいて、映像源（Ｅ）として例えば、バラエティ番組を視聴する。実施例３，４等と同様に、従来の表示装置に比べ、視覚疲労を抑制できる。

以上説明したように、本実施の形態の表示装置によれば、Ｂpa曲線を変化させる制御、特に視聴者の視覚疲労度（Ｆ）に応じて変化させる制御により、長時間の視聴においても視覚疲労が抑制され、また、視聴者の疲労度に応じた画質で迫力のある映像を提供することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本発明は、ＰＤＰやＬＣＤなどの表示装置以外にも、映像や画像を表示する他の表示装置、例えば有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴなどにおいても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

本発明は、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置に利用可能である。

Claims (26)

1. 映像信号をもとに画面に映像を表示する表示装置であって、
   画面の表示率Ｒと画面平均輝度Ｂpaとの関係を表す曲線において、Ｒが０％から１００％の領域のうち少なくとも一部に、Ｂpaが一定の領域を有すること、を特徴とする表示装置。
2. 請求項１記載の表示装置において、
   前記曲線において、Ｒが５％から４０％の領域に、前記Ｂpaが一定の領域を有すること、を特徴とする表示装置。
3. 請求項１記載の表示装置において、
   前記曲線において、Ｒが１０％から３０％の領域に、前記Ｂpaが一定の領域を有すること、を特徴とする表示装置。
4. 請求項１記載の表示装置において、
   前記曲線において、Ｒが２０％から８０％の領域に、前記Ｂpaが一定の領域を有すること、を特徴とする表示装置。
5. 請求項１記載の表示装置において、
   前記曲線において、Ｒが３０％から７０％の領域に、前記Ｂpaが一定の領域を有すること、を特徴とする表示装置。
6. 映像信号をもとに画面に映像を表示する表示装置であって、
   画面の表示率Ｒと画面平均輝度Ｂpaとの関係を表す曲線において、Ｒが０％から１００％の領域のうち少なくとも一部の領域である、第１の表示率Ｒ１と第２の表示率Ｒ２との間の領域で、Ｂpa［cd/m²］の変化量ΔＢpa［cd/m²］が、下記式（３）、
   
   ただし、［０＜Ａ≦０．０３５］，［０．１４≦ａ≦０．１８］，［０．８４≦ｃ≦０．８９］，［０≦Ｒ１＜Ｒ２≦１００］、を満足すること、を特徴とする表示装置。
7. 請求項６記載の表示装置において、
   前記曲線において、ＲがＲ１＝５％からＲ２＝４０％の領域に、前記ΔＢpaが前記式（３）を満足する領域を有すること、を特徴とする表示装置。
8. 請求項６記載の表示装置において、
   前記曲線において、ＲがＲ１＝１０％からＲ２＝３０％の領域に、前記ΔＢpaが前記式（３）を満足する領域を有すること、を特徴とする表示装置。
9. 請求項６記載の表示装置において、
   前記曲線において、ＲがＲ１＝２０％からＲ２＝８０％の領域に、前記ΔＢpaが前記式（３）を満足する領域を有すること、を特徴とする表示装置。
10. 請求項６記載の表示装置において、
    前記曲線において、ＲがＲ１＝３０％からＲ２＝７０％の領域に、前記ΔＢpaが前記式（３）を満足する領域を有すること、を特徴とする表示装置。
11. 請求項１記載の表示装置において、
    本表示装置は液晶ディスプレイであり、液晶パネルに対するバックライトの制御により、前記曲線を制御すること、を特徴とする表示装置。
12. 請求項１記載の表示装置において、
    本表示装置はプラズマディスプレイであり、プラズマパネルに対する駆動波形の制御により、前記曲線を制御すること、を特徴とする表示装置。
13. 請求項１記載の表示装置において、
    前記映像信号をもとに前記画面の表示率Ｒを算出し当該表示率Ｒをもとに当該映像信号に適用する前記曲線を算出または選択する処理部を備えること、を特徴とする表示装置。
14. 映像信号をもとに画面に映像を表示する表示装置であって、
    画面の表示率と画面平均輝度との関係を表す曲線を有し、
    前記曲線における少なくとも一部の表示率の領域での当該曲線の勾配の形状を、映像表示の時間軸上で変化させる制御を行うこと、を特徴とする表示装置。
15. 請求項１４記載の表示装置において、
    視聴者の視覚疲労度に応じて、前記曲線を変化させる制御を行うこと、を特徴とする表示装置。
16. 請求項１５記載の表示装置において、
    入力の映像信号をもとに、各表示率での最大輝度により、当該映像の各フレームの画面平均輝度を算出する画面平均輝度算出部と、
    前記映像信号をもとに、当該映像の各フレームの表示率を算出する表示率算出部と、
    視聴者の視覚疲労度を判定するための生体情報を取得する生体情報取得ユニットと、
    前記生体情報をもとに前記視聴者の視覚疲労度を判定する判定部と、
    前記視覚疲労度に応じて、前記画面平均輝度の曲線の変化を調整する制御部と、を有すること、を特徴とする表示装置。
17. 請求項１６記載の表示装置において、
    前記生体情報取得ユニットを用いて前記生体情報として前記視聴者の瞳孔径を抽出し、
    前記判定部は、前記瞳孔径の値から、前記視覚疲労度を算出すること、を特徴とする表示装置。
18. 請求項１６記載の表示装置において、
    前記生体情報取得ユニットを用いて前記生体情報として前記視聴者の瞬目回数を抽出し、
    前記判定部は、前記瞬目回数の値から、前記視覚疲労度を算出すること、を特徴とする表示装置。
19. 請求項１５記載の表示装置において、
    入力の映像信号をもとに、各表示率での最大輝度により、当該映像の各フレームの画面平均輝度を算出する画面平均輝度算出部と、
    前記映像信号をもとに、当該映像の各フレームの表示率を算出する表示率算出部と、
    前記画面平均輝度から、視聴者の瞳孔径を推定する推定部と、
    前記推定された瞳孔径をもとに前記視聴者の視覚疲労度を判定する判定部と、
    前記視覚疲労度に応じて、前記画面平均輝度の曲線の変化を調整する制御部と、を有すること、を特徴とする表示装置。
20. 請求項１７記載の表示装置において、
    前記曲線の変化の方式として、当該曲線における表示率が高い領域の画面平均輝度を、表示率が低い領域の画面平均輝度に比べて、より大きく増減するように変化させること、を特徴とする表示装置。
21. 請求項１７記載の表示装置において、
    前記曲線の変化の方式として、当該曲線における画面平均輝度を低減または増加させる表示率の領域を、前記視覚疲労度に応じて、拡大または縮小するように変化させること、を特徴とする表示装置。
22. 請求項２０記載の表示装置において、
    前記曲線の変化の際、前記画面平均輝度の変化率の最大値が５％以下であること、を特徴とする表示装置。
23. 請求項１４記載の表示装置において、
    前記視聴者の視覚疲労度が増加した場合には前記曲線の画面平均輝度が低減するように変化させ、前記視覚疲労度が軽減した場合には前記曲線の画面平均輝度が引き上げるように変化させる制御を行うこと、を特徴とする表示装置。
24. 請求項１４記載の表示装置において、
    前記曲線として、変化の段階に応じた複数の曲線を予め用意しておき、映像の表示時に、当該複数の曲線の中から好適なものを選択して使用すること、を特徴とする表示装置。
25. 請求項１４記載の表示装置において、
    本表示装置は液晶ディスプレイであり、液晶パネルに対するバックライトの輝度調整の制御により、前記曲線の変化を制御すること、を特徴とする表示装置。
26. 請求項１４記載の表示装置において、
    本表示装置はプラズマディスプレイであり、プラズマパネルに対する駆動波形の制御により、前記曲線の変化を制御すること、を特徴とする表示装置。