WO2012053480A1

WO2012053480A1 - 画像表示装置

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Publication number: WO2012053480A1
Application number: PCT/JP2011/073836
Authority: WO
Inventors: 康徳明
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-04-26

Abstract

　眼鏡（３）には、液晶表示装置（２）の表示面（５）方向からの光成分および液晶表示装置（２）の周辺領域方向からの光成分を受光できるように受光部（８）が設けられており、液晶表示装置（２）には、有効光成分選択部によって選択された光成分の平均輝度に基づいて、液晶表示装置（２）の表示面（５）に表示される映像の輝度を制御する輝度制御部が備えられている。

Description

画像表示装置

　本発明は、表示面の表示輝度を制御することができる画像表示装置に関するものである。

　従来から、液晶表示装置、ＰＤＰなどの様々な画像表示装置分野においては、図１２に図示されているように、画像表示装置１００における表示面１０１側に、画像表示装置１００の周囲の明るさを検知し、その情報に応じて、表示面１０１に表示される画像の輝度を制御するための明るさセンサー１０２が設けられた構成がよく用いられていた。

　しかしながら、図１２に図示されているように、従来構成においては、明るさセンサー１０２が、画像表示装置１００の表示面１０１と同一面上に設けられているため、視聴者１０３から見ると背後方向の明るさが明るさセンサー１０２によって計測され、その明るさ情報を基にして、表示面１０１に表示される画像の輝度が制御されるようになっていた。

　すなわち、明るさセンサー１０２によっては、実際に重要な明るさの情報である、視聴者１０３が画像表示装置１００の表示面１０１を見たときの表示面１０１およびその周囲の明るさ情報は得ることができず、視聴者１０３から見ると背後方向の明るさ情報のみを得ることができ、その明るさ情報を基にして、表示面１０１に表示される画像の輝度が制御される構成となっていた。

　したがって、このような構成においては、以上のような理由から明るさセンサー１０２は適切に周囲の明るさを検知できないので、表示面１０１に表示される画像の輝度制御も適切に行うことができず、表示が眩しい、または、表示が暗いなどの不満が画像表示装置１００のユーザから出ていた。

　また、表示面１０１に表示される画像の輝度制御が適切に行われないので、視聴者１０３に視覚疲労を引き起こすとともに、表示面１０１に表示される画像を必要以上の輝度で表示している場合には、消費電力の増大の問題も引き起こしてしまう。

　このような、従来の画像表示装置の明るさセンサーの問題を改善するため、多数の試みがなされて来ている。

　例えば、特許文献１には、明るさセンサーの位置によって、実際の視聴環境の明るさ（外光照度）とは異なるセンサー出力が得られてしまい、実際の視聴環境の明るさに応じた表示面に表示される画像の輝度制御の精度の低下を抑制できる構成について記載されている。

　図１３は、特許文献１に記載の表示装置２００の概略構成を示す図である。

　図示されているように、表示装置２００には、表示装置本体２０２に設けられ、表示パネル２２５側において、照明器具２１２などの外光の照度を計測する第１の照度センサー２２２と、第１の照度センサー２２２に比べ表示パネル２２５との距離が遠い箇所であるユーザの手元で視聴環境にあるリモートコントローラ２０３に設けられ、当該視聴環境である照明器具２１２などの外光の照度を計測する第２の照度センサー２３２とが備えられている。

　そして、表示装置本体２０２には、第２の照度センサー２３２で得られた照度信号を受信する受光部２２１と、制御部２２３・２２４とが備えられており、第１及び第２の照度センサー２２２・２３２からの２つの照度信号に基づいて、表示パネル２２５のバックライト２２５Ａの光強度を制御するようになっている。

　一方、リモートコントローラ２０３には、第２の照度センサー２３２で得られた照度信号を処理する処理部２３３と、上記照度信号を表示装置本体に発信する発光部２３１とが備えられている。

　したがって、上記構成によれば、表示装置本体２０２とリモートコントローラ２０３とに、それぞれ照度センサー２２２・２２３が備えられている構成であるため、より適切に周囲の明るさを検知でき、その照度信号に基づいて、表示パネル２２５のバックライト２２５Ａの光強度を適切に制御することができると記載されている。

特開２００６－７２２５５号公報（２００６年３月１６日公開）

　しかしながら、上記特許文献１においては、照度センサーとして、フィルタとフォトトランジスタを組み合わせて使用することについて記載されており、このような構成の場合には、平均化された光強度を計測するだけである。

　すなわち、表示装置本体２０２とリモートコントローラ２０３とに設けられた照度センサー２２２・２３２で受光した光強度を基にして、全ての受光範囲の平均輝度を計測するようになっており、光の空間分布を考慮することはできないようになっている。

　このような構成であるため、単に照度センサー２２２・２３２を表示装置本体２０２とリモートコントローラ２０３に設置するだけでは、表示装置２００の一般的な設置位置から考えて、実際の視聴環境の明るさ（視聴者の視野輝度）を適切に計測できないので、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が困難であるという問題がある。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

　本発明の画像表示装置は、上記の課題を解決するために、表示装置と、上記表示装置の付属機器と、を備えた画像表示装置であって、上記表示装置の付属機器には、広角レンズと、２次元的に配列された受光素子と、を備え、上記表示装置の表示面方向からの光成分および上記表示装置の周辺領域方向からの光成分を受光できるように受光部が設けられており、上記表示装置と上記表示装置の付属機器との何れか一方には、上記受光部が受光した光成分の中から、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択する有効光成分選択部が備えられており、上記表示装置には、上記有効光成分選択部によって選択された光成分の平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御する輝度制御部が備えられていることを特徴としている。

　上記構成によれば、上記表示装置の付属機器に備えられた受光部は、広角レンズと、２次元的に配列された受光素子と、を備え、上記表示装置の表示面方向からの光成分および上記表示装置の周辺領域方向からの光成分を受光できるようになっている。

　上記構成によれば、光が入射する方向毎の光強度を計測できるため、上記有効光成分選択部によって上記受光部が受光した光成分の中から、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択することができるようになっている。

　そして、上記有効光成分選択部によって選択された光成分の平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することができるようになっている。

　したがって、視聴者が感知できる方向（視聴者が必要な方向）の光強度の情報のみを取り出して、実際の視聴環境の明るさ（視聴者の視野輝度）を適切に計測できるので、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

　なお、上記広角レンズとは、例えば、魚眼レンズなどであり、上記広角レンズを用いた受光素子は略１８０度視野の光を受光することができる。

　本発明の画像表示装置は、以上のように、上記表示装置の付属機器には、広角レンズと、２次元的に配列された受光素子と、を備え、上記表示装置の表示面方向からの光成分および上記表示装置の周辺領域方向からの光成分を受光できるように受光部が設けられており、上記表示装置と上記表示装置の付属機器との何れか一方には、上記受光部が受光した光成分の中から、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択する有効光成分選択部が備えられており、上記表示装置には、上記有効光成分選択部によって選択された光成分の平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御する輝度制御部が備えられている構成である。

　それゆえ、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

本発明の一実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す図である。図１に示した画像表示装置の概略構成をさらに詳しく説明するための図である。本発明の一実施の形態の画像表示装置に備えられた眼鏡の有効視野範囲を示す図である。本発明の一実施の形態の画像表示装置に備えられた受光部の構成の一例を示す図である。本発明の一実施の形態の画像表示装置に備えられた受光部において、超広角レンズを通してイメージセンサーに入射した光、つまり、イメージセンサーの受光画像の一例を示す図である。式（１）において、各定数をｋ＝２３、ｍ＝５．６２、ｌ＝１．６５とした場合、明るさ感覚値Ｂが等しくなる対象物輝度Ｙと順応輝度Ｙｓとの関係を示す図である。順応輝度Ｙｓとバックライトの光源出力との関係を示す図である。本発明の一実施の形態の画像表示装置において、観者の液晶表示装置の表示面に対する相対位置を算出する方法を説明するための図である。本発明の他の一実施の形態の画像表示装置の概略構成を示す図である。図９に示した画像表示装置の概略構成をさらに詳しく説明するための図である。本発明の他の一実施の形態の画像表示装置における観者の視野範囲を示す図である。従来の画像表示装置の概略構成を示す図である。特許文献１に記載の表示装置の概略構成を示す図である。

　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。

　〔実施の形態１〕
　以下、図１に基づき、本発明の一実施の形態の画像表示装置１の概略構成について説明する。

　図示されているように、画像表示装置１は、立体映像を表示する液晶表示装置２（表示装置）と、上記立体映像を観る観者４（視聴者）が着用する眼鏡３と、を備えている。

　液晶表示装置２は、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルに光を照射するためのバックライトと、を備えており、本実施の形態においては、液晶表示装置２を用いているが、これに限定されることはない。

　人の両眼は、約６．５ｃｍ離れており、これによって、左眼に映るイメージと右眼に映るイメージとには、若干の差異が生じる。これを両眼視差と言う。

　このように人の左眼と右眼とには、それぞれ異なるイメージが映されるが、人の脳の中では、この２つの異なるイメージを１つのイメージとして認識するようになっており、この過程で人は立体感を感じることとなる。

　したがって、人の両眼に全く同じイメージを見せると、人はそのイメージが、表示装置のスクリーン上に表示されていると感じるが、人の左眼と右眼とに、その水平位置が若干異なるイメージを見せると、人は、そのイメージが表示装置のスクリーンの奥側または、表示装置のスクリーンから飛び出ているような立体感を感じることとなる。

　なお、本実施の形態においては、このような両眼視差を有する左眼用画像と右眼用画像とを、例えば、１／２フレーム毎に交互に表示する液晶表示装置２と、液晶表示装置２に表示される上記各画像に同期して、交互に駆動される左眼用シャッターと右眼用シャッターとを有する眼鏡３（表示装置の付属機器）と、を備えたシャッター眼鏡方式の画像表示装置１を例に挙げて説明するが、これに限定されることはなく、本発明は、例えば、赤青眼鏡方式や偏光眼鏡方式の立体（３Ｄ）表示装置にも適用することができるのは勿論、通常の２Ｄ表示のみが可能な各種表示装置（液晶表示装置、ＰＤＰ、有機ＥＬ、ＣＲＴなど）や立体表示（３Ｄ表示）が可能な各種表示装置（ＰＤＰ、有機ＥＬ、ＣＲＴなど）にも適用することが可能である。

　すなわち、本実施の形態において用いられているシャッター眼鏡方式は、液晶表示装置２側では、通常の２倍速（２倍の周波数）で左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示させると同時に、この同期信号を眼鏡３に伝送し、液晶表示装置２に左眼用画像が表示されている時には、眼鏡３によって、観者４は、左眼でのみ上記左眼用画像を見ることができ、一方、液晶表示装置２に右眼用画像が表示されている時には、眼鏡３によって、観者４は、右眼でのみ上記右眼用画像を見ることができるようになっている。

　したがって、観者４は、眼鏡３を介して観る液晶表示装置２に表示されるイメージから、液晶表示装置２の表示面５の奥側または、表示面５から飛び出ているような立体感を感じることとなる。

　なお、図１においては、液晶表示装置２と眼鏡３との間において、上記同期信号を送受信する送信部および受信部の図示は省略している。

　そして、眼鏡３には、詳しくは後述する超広角レンズ（魚眼レンズ）と、２次元的に配列された受光素子（イメージセンサー）と、を備え、液晶表示装置２の表示面５方向からの光成分および液晶表示装置２の周辺領域方向からの光成分を受光できるように受光部８が設けられている。なお、受光部８は、眼鏡３を装着した観者４が複数人いる場合に、液晶表示装置２と眼鏡３との相対的位置を検知する位置検知部としても用いることができる。

　また、眼鏡３には、受光部８における受光素子（イメージセンサー）で得られた画像信号を液晶表示装置２に送信するための信号送信部１３が備えられている。

　一方、液晶表示装置２の表示面５の周辺には、人物（観者４）検知センサー６と、眼鏡３を装着した観者４が複数人いる場合に用いられる赤外線ＬＥＤ発光部７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄ（位置検知部）と、信号送信部１３が送信した画像信号を受信する信号受信部１１と、が備えられている。

　図２は、画像表示装置１の概略構成をさらに詳しく説明するための図である。

　図示されているように、観者４が装着する眼鏡３に備えられる受光部８は、超広角レンズ８ａ（魚眼レンズ等）と、２次元的に配列された受光素子を備えたＣＭＯＳやＣＣＤやフォトトランジスタなどで形成可能なイメージセンサー８ｂと、２次元的に配列された受光素子から出力された信号をＡ／Ｄ変換した後、信号送信部１３に送るＡ／Ｄ変換部８ｃと、を備えている。

　なお、本実施の形態においては、魚眼レンズを用いているため、上記受光素子は略１８０度視野の光を受光することができる。

　また、液晶表示パネル９とバックライト１０とを備えた液晶表示装置２の表示面５の周辺部に設置された人物検知センサー６に観者４が検知されると、液晶表示装置２の表示面５の周辺部、具体的には、上下左右端に内蔵された赤外線ＬＥＤ発光部７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄから距離・観視角度（画角）検知用信号が発光されるようになっている。

　そして、赤外線ＬＥＤ発光部７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄから発光された信号を受光部８で受光することによって、液晶表示装置２と観者４との相対位置、すなわち、液晶表示装置２と観者４との距離および観者４の表示面５に対する観視角度を検知するようになっている。

　このようにして得られた距離および観視角度に関する信号は、信号送信部１３および信号受信部１１を介して、液晶表示装置２に送られる。そして、信号送信部１３は、上記信号を送信したことを受光制御部１４にも送信する。

　上記信号が液晶表示装置２に送られると、赤外線ＬＥＤ発光部７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄは、再び人物検知センサー６に観者４が検知されるまで、発光しないようになっている。

　そして、受光制御部１４は、受光部８を用いて、液晶表示装置２の表示面５に表示された映像の光や液晶表示装置２の表示面５の周囲光を改めて受光するように制御する。

　また、信号受信部１１は、イメージセンサー８ｂの画像信号を受信し、液晶表示装置２の輝度制御部１２に備えられたメモリ１５に蓄積する。

　この内、必要な情報は、観者４が眼鏡３を通して目にする、液晶表示装置２方向から入射する光（液晶表示装置２の表示面５に表示される映像の光およびその周囲光）の情報である。

　なお、液晶表示装置２の輝度制御部１２には、眼鏡３の有効視野範囲より、必要な演算範囲を選択する演算範囲選択部１６（有効光成分選択部）と、上記選択された演算範囲における平均輝度を演算し、視野輝度を算出する視野輝度演算部１７と、バックライト１０の輝度を制御するためのバックライトの光源出力演算部１８と、バックライトの光源出力制御部１９と、を備えている。

　また、本実施の形態においては、一つの受光部８を用いて、所定のタイミングでは位置検知部として、赤外線ＬＥＤ発光部７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄから発光される赤外光を受光し、また、他のタイミングでは、液晶表示装置２の表示面５方向からの光成分およびその周辺領域方向からの光成分を受光できるようにしているが、これに限定されることはなく、受光部８を別々に２つ設けて、同様に駆動させてもよい。

　図３は、眼鏡３の有効視野範囲を示す図である。

　受光部８が、超広角レンズ８ａ（魚眼レンズ等）と、２次元的に配列された受光素子を備えたイメージセンサー８ｂから成る場合、受光部８は図示されているように、画角１８０度で周囲の光を検知することができる。

　例えば、眼鏡３の有効視野範囲が図３に図示した範囲の場合、周囲光Ａ、Ｄは、眼鏡３を装着した観者４が目にする方向の光ではないため、不必要な情報となる。

　一方、液晶表示装置２の表示面５の映像の光および周囲光Ｂ・Ｃは、眼鏡３を装着した観者４が実際に目にする方向の光の情報であるため、必要な情報である。

　したがって、液晶表示装置２の表示面５の映像の光および周囲光Ｂ・Ｃのような、眼鏡３を装着した観者４が実際に目にする方向の光の情報のみを選別し、その光の強度に応じて、液晶表示装置２のバックライト１０の輝度を制御すれば、周囲の光環境に応じた理想的な表示輝度制御が可能となる。

　なお、本実施の形態においては、観者４が眼鏡３を装着しているため、観者４が眼鏡３を介して実際に目にする方向の光の情報である、眼鏡３の有効視野範囲が演算範囲選択部１６によって選択されるようにしているが、これに限定されることはなく、例えば、観者４の視野範囲や観者４が感知できる視野範囲（例えば、観者４が首を左右に所定角度回した時の視野範囲）に基づいて、演算範囲を演算範囲選択部１６によって選択するようにしてもよい。

　なお、本実施の形態において周囲光Ｂ・Ｃは、概ね、水平角±６０度、垂直角±３０度の範囲である。

　以下、図４、図５および図６に基づいて、受光部８の構成について詳しく説明する。

　図４の（ａ）は、超広角レンズ８ａと、２次元的に配列された受光素子を備えたイメージセンサー８ｂと、を有する受光部８の構成の一例を示す。

　図示されているように、受光部８が超広角レンズ８ａ（魚眼レンズ）およびイメージセンサー８ｂを備える場合、超広角レンズ８ａにより画角１８０度で周囲の光を受光することができる。

　そして、イメージセンサー８ｂは、光が入射する方向毎の光強度を検知することができるようになっている。イメージセンサー８ｂは２次元的に配置された受光素子ごとに入射光の強度を検知できるため、受光した光を２次元の画像として捉えることができる。つまり、イメージセンサー８ｂでは、入射光の強度に応じた出力が、イメージセンサー８ｂの各受光素子から出力される。なお、イメージセンサー８ｂにより入射される光の強度を検知する方式については、従来からよく知られているので、説明は省略する。

　なお、眼鏡３に設けられた受光部８では、単に入射光の強度を検知するだけではなく、入射光の入射角度と該入射角度における光の強度とを関連付けた情報を検知信号として生成する構成となっている。より具体的には、イメージセンサー８ｂにおいて２次元的に配列された各受光素子の座標に基づいて、入射光の入射角度を認識する構成となっている。

　図３において、眼鏡３の主点位置（超広角レンズ８ａの光軸位置）を原点Ｏとして、その原点Ｏに対して、眼鏡３の左右方向をＸ軸、その上下方向をＹ軸、垂直方向をＺ軸（超広角レンズ８ａの光軸）とする。

　なお、図４の（ｂ）に図示されているように、Ｘ軸とＹ軸でなす平面上でＹ軸からの角度を方位角φとし、Ｚ軸からの角度を極角θとする。入射光の入射角度は、この方位角φと極角θとで規定される。

　図４の（ｂ）は、イメージセンサー８ｂの各受光素子と入射光の入射角度（方位角φおよび極角θ）の関係を示す図である。図中の枡目は、イメージセンサー８ｂにおいて、受光素子が設けられた各画素２０を表している。また、図４の（ｂ）に示すＸ軸、Ｙ軸は、図３のＸ軸、Ｙ軸に対応しており、また、θ１は３０度であり、θ２は６０度であり、θ３は９０度である。

　図５は、超広角レンズ８ａを通してイメージセンサー８ｂに入射した光、つまり、イメージセンサー８ｂの受光画像の一例を示す図である。

　なお、図５に示すＸ軸、Ｙ軸は、図３のＸ軸、Ｙ軸に対応している。イメージセンサー８ｂは、受光素子（画素）２０を有し、超広角レンズ８ａ（魚眼レンズ）に入射した光は、イメージセンサー８ｂの受光素子（画素）２０上に図５の実線で示す円内に結像する。

　すなわち、超広角レンズ８ａの主点位置（光軸）を中心とした放射円方向には、極角方向に対応した超広角レンズ８ａへの入射光が撮像される。超広角レンズ８ａの画角が略１８０度（半画角９０度）であるので、放射円の最外周（図５の実線）の極角θ３は９０度を示している。そして、θ３、θ２、θ１の順に極角は小さくなる。

　以上のように、眼鏡３に設けられた受光部８への入射光の入射角度を受光素子（画素）２０の座標によって特定することができる。

　なお、受光部８の超広角レンズ８ａへの入射光のうち、観者４の視角特性に影響を与える光（必要な光）の範囲は、例えば、－６０°≦φ≦６０°および６０°≦θ≦９０°である。図５では、この範囲に斜線を付している。必要な光の範囲を上記のように規定した場合、液晶表示装置２の演算範囲選択部１６では、後述するように、イメージセンサー８ｂの受光素子（画素）２０の検知信号（各画素の座標と該座標における受光強度とが関連付けられた情報）から、上記の範囲内の受光素子（画素）２０を抽出することができる。そして、この範囲内の平均輝度に基づいて、バックライト１０の輝度制御を行うことができる。

　なお、上記必要な光の範囲は、眼鏡３の受光部８の配置位置や受光レンズの受光角、また、観者４の液晶表示装置２に対する位置、液晶表示装置２の表示面５のサイズなどに基づいて適宜設定すればよい。

　また、イメージセンサー８ｂへの入射光の方位角φおよび極角θは、眼鏡３を着用した観者４と液晶表示装置２との相対位置関係に応じて変化するため、この必要な光の範囲は、観者４と液晶表示装置２との相対位置を考慮して決定することが好ましい。

　また、上記の必要な光の範囲は、人間の視野の範囲を元に規定することが好ましい。例えば、ＮＨＫ（日本放送協会）が技術開発を進めているスーパーハイビジョンで想定されている観視画角は水平画角±５０°であり、これは人間の誘導視野をカバーする範囲である。したがって、上記の必要な光の範囲は、誘導視野内の光を検知できる受光範囲であることが望ましい。

　以下では、人間の眼は視野範囲の光強度に順応するため、同じ輝度の対象物を見ても、順応した明るさの程度によって異なった明るさに感じられるという視覚特性に基づいて、順応輝度に応じた適切な表示輝度を求める方法の一例を挙げて説明する。

　例えば、Ｈａｕｂｎｅｒ、Ｂｏｄｍａｎｎ等の研究により、提案されている以下の（式１）を用いることができる。

　Ｂ＝ｋＹ^０．３１－（ｍＹｓ^０．３１＋ｌ）　　　（式１）
　ここで、Ｂは明るさ感覚値、Ｙは対象物輝度（単位ｃｄ／ｍ^２）、Ｙｓは順応輝度（単位ｃｄ／ｍ^２）であり、ｋ，ｍ，ｌはそれぞれ定数である。

　上記順応輝度とは、液晶表示装置２が配置される周囲の明るさの影響を受けて、観者４が液晶表示装置２を見たときに視覚される輝度のことである。つまり、人間の眼は、視野範囲の光強度に順応するため、同じ輝度の対象物を見ても、順応した明るさ（輝度）程度によって異なる明るさ（輝度）に感じられるのである。

　本実施の形態においては、上記のように、有効視野範囲として選択した演算範囲内の各検知信号の輝度（受光強度）を平均化して順応輝度Ｙｓを算出している。

　なお、ここでの平均化処理においては、加重平均してもよいし、重み付けをして平均化処理してもよい。

　図２に示すバックライトの光源出力演算部１８は、視野輝度演算部１７により算出された順応輝度に基づいて、発光輝度（光源出力）を算出するようになっている。

　上記式（１）は、明るさ感覚値Ｂが一定になるように、順応輝度Ｙｓに応じて対象物輝度Ｙを制御すると、観者４の観察視覚を損なわれることのない輝度になることを示している。ここでは、対象物輝度Ｙは液晶表示装置２を照射するバックライト１０に備えられた光源の輝度に対応する。

　例えば、上記式（１）において、各定数をｋ＝２３、ｍ＝５．６２、ｌ＝１．６５とした場合、明るさ感覚値Ｂが等しくなる対象物輝度Ｙと順応輝度Ｙｓとの関係は、図６のようになる。図６の横軸は順応輝度であり、縦軸は対象物輝度であり、各明るさ感覚値Ｂ＝８０、９０、１００である場合を示している。

　図６によれば、順応輝度Ｙｓが大きくなると、例えば、明るさ感覚値Ｂ＝１００の線上に沿って、対象物輝度Ｙを大きくすると、観者４の視覚特性が損なわれない。また、順応輝度Ｙｓに対する対象物輝度Ｙの変化率は、感覚値Ｂが変わっても略同じである。そこで、対象物輝度Ｙの変化率に着目して、対象物輝度であるバックライト１０に備えられた光源の輝度が、順応輝度Ｙｓの変化に対して、略この変化率で変わるようにする。この関係を図７に示す。

　図７は、横軸に順応輝度Ｙｓをとり、縦軸にバックライト１０の光源出力（単位％）をとって、順応輝度Ｙｓに対する上記光源の出力の関係を示している。ここで、バックライト１０の光源出力は上記光源の輝度であり、順応輝度Ｙｓが最大（３００ｃｄ／ｍ^２）であるときの適切な光源輝度を、図６のグラフから求めておき、この光源輝度を得るための光源出力を１００％としている。図７に示す順応輝度Ｙｓと光源出力との関係は、図２に示すバックライトの光源出力制御部１９に記憶される。

　そして、バックライトの光源出力制御部１９は、先に算出した順応輝度Ｙｓと図２に示すバックライトの光源出力演算部１８により算出された対象物輝度Ｙに従って、バックライト１０の光源に供給される電力の出力を変化させて、上記光源が適切な輝度（すなわち、算出された対象物輝度Ｙ）になるように制御する。これにより、液晶表示装置２の表示輝度が、観者４の観察環境に応じた適切な表示輝度に制御できる。

　以上のように本実施の形態の液晶表示装置２においては、観者４が見る液晶表示装置２は、液晶表示装置２の周囲の明るさに応じた適切な輝度で表示が行われている。そのため、液晶表示装置２の表示画面が眩しい、あるいは暗くて見づらいという不快感を観者４が感じることがなく、また観者４の視覚疲労を低減させることができる。さらには、バックライト１０の光源が必要以上に高輝度になることもなく、消費電力を削減させることができる。

　以下、図８に基づいて、眼鏡３を装着した観者４が複数人いる場合、上記複数人の観者４中、特定の位置、例えば、最も液晶表示装置２を視聴しづらい位置にある視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御を行う方法について説明する。

　図８は、観者４の液晶表示装置２の表示面に対する相対位置を算出する方法を説明するための図である。

　図８は、液晶表示装置２の表示面の左右端部に設けられた赤外線ＬＥＤ発光部７ａ・７ｂと、眼鏡３に備えられた受光部８と、を用いて、液晶表示装置２の表示面から観者４までの距離と観者４からの観視角度θを求める方法の説明図である。

　液晶表示装置２の表示面の左右端部に設けられた赤外線ＬＥＤ発光部７ａ（点Ｂ）・７ｂ（点Ａ）から観者４（点Ｃ）への角度α、βを算出し、２箇所のＬＥＤ間の固定距離Ｌ（点ＡＢ間の距離）から、三角測量法の原理により、以下の（式２）から（式４）を用いて、液晶表示装置２の表示面から観者４までの距離Ｄを計算することができる。

　α＞βの場合、Ｄ＝Ｌ×（ｓｉｎα＋ｃｏｓβ）／ｓｉｎ（α－β）　　　（式２）
　α＝βの場合、Ｄ＝Ｌ／２　　　（式３）
　α＜βの場合、Ｄ＝Ｌ×（ｓｉｎβ＋ｃｏｓα）／ｓｉｎ（β－α）　　　（式４）
　また、観者４（点Ｃ）からの観視角度θは、以下の（式５）から（式７）を用いて、計算することができる。

　α＞βの場合、θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｌ／２Ｄ）－（１／ｔａｎα））　　　（式５）
　α＝βの場合、θ＝０°　　　（式６）
　α＜βの場合、θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｌ／２Ｄ）－（１／ｔａｎβ））　　　（式７）
　なお、本実施の形態においては、液晶表示装置２の表示面に対して、左右方向の観視角度θのみならず、上下方向の観視角度を求めるため、図１に図示されているように、赤外線ＬＥＤ発光部７ｃ・７ｄを液晶表示装置２の表示面の上下端部にも設けているが、これに限定されることはなく、液晶表示装置２の表示面の中心を通り、液晶表示装置２の表示面の一方の端から他方の端を結ぶ直線上の両端に、赤外線ＬＥＤ発光部を設けてもよい。

　また、上下方向の観視角度を求める方法は、（式５）から（式７）を用いて、上記同様に求めることができるので、その説明は省略する。

　観者４が複数人数の場合、上記光強度の他に、以上のようにして求めた距離Ｄと観視角度θとを考慮し、液晶表示装置２の表示輝度を制御することが好ましい。

　具体的には、例えば、液晶表示装置２への距離が一番近く、水平観視角度が最小の観者４に対して、優先的に制御する。または、液晶表示装置２への距離が一番遠く水平観視角度が最大の観者４に対して、優先的に制御することができる。

　さらには、液晶表示装置２に対する観者４の相対位置を求めず、複数人の観者４が装着した眼鏡３毎に得られる複数の上記光強度の平均値に基づいて、液晶表示装置２の表示面に表示される映像の輝度を制御してもよい。

　〔実施の形態２〕
　次に、図９～図１１に基づいて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施の形態においては、受光部８および信号送信部１３が眼鏡３のみではなく、観者４が手に持っている液晶表示装置２を操作するリモートコントローラ２２にも備えられている点において実施の形態１とは異なっており、その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。

　図９および図１０は、本発明の他の一実施の形態の画像表示装置２１の概略構成を示す図である。

　図９および図１０に示す構成によれば、実施の形態１における眼鏡３を用いる必要がない場合、例えば、液晶表示装置２の表示面５に立体映像（３Ｄ映像）ではなく、通常の映像（２Ｄ映像）が表示される場合であっても、リモートコントローラ２２に備えられた受光部８を用いて、観者４が見る液晶表示装置２は、液晶表示装置２の周囲の明るさに応じた適切な輝度で表示を行うことができる。そのため、液晶表示装置２の表示画面が眩しい、あるいは暗くて見づらいという不快感を観者４が感じることがなく、また観者４の視覚疲労を低減させることができる。さらには、バックライト１０の光源が必要以上に高輝度になることもなく、消費電力を削減させることができる。

　なお、本実施の形態においては、画像表示装置２１に複数個のリモートコントローラ２２が備えられているため、赤外線ＬＥＤ発光部７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄを設けているが、リモートコントローラ２２が一つのみ備えられている場合は、設けなくてもよい。

　また、図１１に図示されているように、リモートコントローラ２２は、観者４が手に持って使用するのが一般的であり、リモートコントローラ２２に備えられた受光部８が受光する光は、実施の形態１の場合とは異なり、観者４が実際に目にする方向（視聴者の視野範囲）の光とは多少差が生じる。

　なお、本実施の形態においては、演算範囲選択部１６が、リモートコントローラ２２に備えられた受光部８が受光した光成分から、図１１に示す視野範囲内（観者４の誘導視野範囲）の光成分を選択するようにしているが、これに限定されることはない。

　図１１に示す上記視野範囲は、広視野効果が飽和状態になる範囲であり、概ね、水平方向１００度内の範囲と垂直方向８５度内の範囲を示す。

　本発明の画像表示装置において、上記表示装置の付属機器が複数個備えられている場合には、上記輝度制御部は、上記表示装置の付属機器毎に得られる上記平均輝度の平均値に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することが好ましい。

　上記構成によれば、複数の視聴者が上記複数の表示装置の付属機器を有している場合であっても、複数の視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

　本発明の画像表示装置において、上記表示装置の付属機器が複数個備えられている場合には、上記表示装置と上記表示装置の各々の付属機器とには、上記表示装置と上記表示装置の各々の付属機器との相対的な位置を検知する位置検知部が備えられており、上記輝度制御部は、上記表示装置の各々の付属機器中、特定の位置にある付属機器から得られる上記平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することが好ましい。

　上記構成によれば、上記複数の視聴者中、特定の位置、例えば、最も上記画像表示装置を視聴しづらい位置にある視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

　本発明の画像表示装置は、上記位置検知部として、上記表示装置においては、上記表示装置の表示面の周辺領域であり、上記表示装置の表示面の中心を通り、上記表示装置の表示面の一方の端から他方の端を結ぶ直線上の両端には、所定のタイミングで発光する赤外線発光部が備えられており、上記表示装置の付属機器には、上記受光部と、上記受光部が上記赤外線発光部から出射された赤外光を受光するタイミングと上記表示装置の表示面方向からの光成分および上記表示装置の周辺領域方向からの光成分を受光するタイミングとを制御する受光制御部と、が備えられていることが好ましい。

　上記構成によれば、上記受光部をそのまま、位置検知部として用いることができる。また、上記赤外線発光部と上記受光部とを用いて、例えば、三角測量法によって、上記画像表示装置に対する視聴者距離や観視角度を求めることができる。

　本発明の画像表示装置は、上記有効光成分選択部においては、上記視聴者の視野範囲に基づいて、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択することが好ましい。

　上記構成によれば、上記視聴者の視野範囲に基づいて、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択するようになっているので、実際の視聴環境の明るさ（視聴者の視野輝度）をより適切に計測できるので、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

　本発明の画像表示装置において、上記表示装置の付属機器が上記表示装置の視聴者が装着する眼鏡である場合には、上記有効光成分選択部においては、上記眼鏡の有効視野範囲に基づいて、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択することが好ましい。

　上記構成によれば、上記眼鏡の有効視野範囲に基づいて、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択するようになっているので、実際の視聴環境の明るさ（視聴者の視野輝度）をより適切に計測できるので、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

　本発明の画像表示装置においては、対象物輝度Ｙと、順応輝度Ｙｓと、所定の値を有する明るさ感覚値Ｂと、定数ｋと、定数ｍと、定数ｌとは、
　Ｂ＝ｋＹ^０．３１－（ｍＹｓ^０．３１＋ｌ）　　　（式１）
の関係を満たしており、上記有効光成分選択部によって選択された光成分の平均輝度を順応輝度Ｙｓとし、上記順応輝度Ｙｓに応じて、求まる上記対象物輝度Ｙに基づいて、上記輝度制御部においては、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することが好ましい。

　上記構成によれば、人間の眼は視野範囲の光強度に順応するため、同じ輝度の対象物を見ても、順応した明るさの程度によって異なった明るさに感じられるという視覚特性に基づいた順応輝度Ｙｓに応じた対象物輝度Ｙを求めることができる。

　上記対象物輝度Ｙに基づいて、上記輝度制御部においては、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することで、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

　本発明の画像表示装置おいては、上記表示装置は、立体映像を表示する表示装置であり、上記表示装置の付属機器は、上記立体映像を観るための眼鏡であってもよい。

　上記構成は、眼鏡と立体映像を表示する表示装置とがともに用いられる構成の３Ｄ表示装置などにおいて好適に用いることができる。

　本発明の画像表示装置おいては、上記表示装置は、立体映像を表示する表示装置であり、上記表示装置の付属機器は、上記立体映像を観るための眼鏡と上記表示装置を操作するリモートコントローラであり、上記表示装置に立体映像以外の映像が表示される場合には、上記リモートコントローラに備えられた上記受光部から得られる上記平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することが好ましい。

　上記構成によれば、３Ｄ表示装置などにおいて、立体映像以外の通常の２Ｄ映像が表示される場合には、眼鏡は使用せず、リモートコントローラのみが使用されることが想定されるため、このような場合においては、上記リモートコントローラに備えられた上記受光部から得られる上記平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御するようになっている。

　したがって、３Ｄ表示装置などにおいて、眼鏡が使用されない場合であっても、視聴者の視覚特性に適合した表示輝度制御が可能な画像表示装置を実現することができる。

　本発明の画像表示装置おいては、上記表示装置は、液晶表示パネルとバックライトとを備えており、上記輝度制御部は、上記バックライトの輝度を制御する構成であってもよい。

　上記構成は、液晶表示パネルとバックライトとを備えた液晶表示装置において好適に用いることができる。

　本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　本発明は、画像表示装置に適用することができる。

　　１、２１　　　　　　　　画像表示装置
　　２　　　　　　　　　　　液晶表示装置（表示装置）
　　３　　　　　　　　　　　眼鏡（表示装置の付属機器）
　　４　　　　　　　　　　　観者（視聴者）
　　５　　　　　　　　　　　表示面
　　６　　　　　　　　　　　人物検知センサー
　　７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄ　赤外線ＬＥＤ発光部（位置検知部）
　　８　　　　　　　　　　　受光部（位置検知部）
　　８ａ　　　　　　　　　　超広角レンズ（広角レンズ）
　　８ｂ　　　　　　　　　　イメージセンサー
　　８ｃ　　　　　　　　　　Ａ／Ｄ変換部
　　９　　　　　　　　　　　液晶表示パネル
　　１０　　　　　　　　　　バックライト
　　１２　　　　　　　　　　輝度制御部
　　１４　　　　　　　　　　受光制御部
　　１６　　　　　　　　　　演算範囲選択部（有効光成分選択部）
　　２２　　　　　　　　　　リモートコントローラ

Claims

　表示装置と、上記表示装置の付属機器と、を備えた画像表示装置であって、
　上記表示装置の付属機器には、広角レンズと、２次元的に配列された受光素子と、を備え、上記表示装置の表示面方向からの光成分および上記表示装置の周辺領域方向からの光成分を受光できるように受光部が設けられており、
　上記表示装置と上記表示装置の付属機器との何れか一方には、上記受光部が受光した光成分の中から、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択する有効光成分選択部が備えられており、
　上記表示装置には、上記有効光成分選択部によって選択された光成分の平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御する輝度制御部が備えられていることを特徴とする画像表示装置。
　上記表示装置の付属機器が複数個備えられている場合には、
　上記輝度制御部は、上記表示装置の付属機器毎に得られる上記平均輝度の平均値に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
　上記表示装置の付属機器が複数個備えられている場合には、
　上記表示装置と上記表示装置の各々の付属機器とには、上記表示装置と上記表示装置の各々の付属機器との相対的な位置を検知する位置検知部が備えられており、
　上記輝度制御部は、上記表示装置の各々の付属機器中、特定の位置にある付属機器から得られる上記平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
　上記位置検知部として、
　上記表示装置においては、上記表示装置の表示面の周辺領域であり、上記表示装置の表示面の中心を通り、上記表示装置の表示面の一方の端から他方の端を結ぶ直線上の両端には、所定のタイミングで発光する赤外線発光部が備えられており、
　上記表示装置の付属機器には、上記受光部と、上記受光部が上記赤外線発光部から出射された赤外光を受光するタイミングと上記表示装置の表示面方向からの光成分および上記表示装置の周辺領域方向からの光成分を受光するタイミングとを制御する受光制御部と、が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
　上記有効光成分選択部においては、上記視聴者の視野範囲に基づいて、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の画像表示装置。
　上記表示装置の付属機器が上記表示装置の視聴者が装着する眼鏡である場合には、上記有効光成分選択部においては、上記眼鏡の有効視野範囲に基づいて、上記表示装置の視聴者が感知できる方向からの光成分を選択することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の画像表示装置。
　対象物輝度Ｙと、順応輝度Ｙｓと、所定の値を有する明るさ感覚値Ｂと、定数ｋと、定数ｍと、定数ｌとは、
　Ｂ＝ｋＹ^０．３１－（ｍＹｓ^０．３１＋ｌ）　　　（式１）
の関係を満たしており、
　上記有効光成分選択部によって選択された光成分の平均輝度を順応輝度Ｙｓとし、上記順応輝度Ｙｓに応じて、求まる上記対象物輝度Ｙに基づいて、上記輝度制御部においては、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の画像表示装置。
　上記表示装置は、立体映像を表示する表示装置であり、上記表示装置の付属機器は、上記立体映像を観るための眼鏡であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の画像表示装置。
　上記表示装置は、立体映像を表示する表示装置であり、上記表示装置の付属機器は、上記立体映像を観るための眼鏡と上記表示装置を操作するリモートコントローラであり、
　上記表示装置に立体映像以外の映像が表示される場合には、上記リモートコントローラに備えられた上記受光部から得られる上記平均輝度に基づいて、上記表示装置の表示面に表示される映像の輝度を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
　上記表示装置は、液晶表示パネルとバックライトとを備えており、
　上記輝度制御部は、上記バックライトの輝度を制御することを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の画像表示装置。