JP4298367B2

JP4298367B2 - 画像表示装置および輝度制御方法

Info

Publication number: JP4298367B2
Application number: JP2003124948A
Authority: JP
Inventors: 繁治吉川; 誠一郎矢野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP2004336107A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示装置および輝度制御方法に関し、特に、光センサを用いて画像表示装置の自動輝度補正を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光センサを用いた自動輝度補正を行う画像表示装置は、例えば特許文献１に示されているように、内蔵する輝度設定回路に、設計者が検証した結果より推奨される外光強度−輝度補正量の関係である輝度補正特性を有している。この輝度補正特性は、例えば特許文献２に示されているように、マニュアル操作で画面の輝度を制御し輝度補正特性を変化させることにより、ユーザの個人差に対応した最適輝度に調整することもできる。加えて、例えば特許文献３に示されているように、これらの輝度補正特性をメモリ内にテーブルとして持ち直線的比例関係でない輝度補正特性を任意に設定することにより、使用環境に細かく適合した輝度調整を行う画像表示装置および自動輝度補正方法も存在する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２２７４９７号（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平５−８８６５５号（第２−４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平６−３４８２４５号（第２−７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の光センサを用いた自動輝度補正を行う画像表示装置においては、設計者が推奨する外光強度−輝度補正量の輝度補正特性もしくはユーザの要求に応じた輝度補正特性を用いている。しかし、例えば、ユーザが日中の外光下での使用を想定し急峻な輝度補正特性を選択した場合や、外光強度が短時間に大きく変化する場合には、輝度も短時間に大きく変化するので、ユーザに違和感を与えてしまうことがあるという問題点があった。
【０００５】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、ユーザに違和感を与えることなく自動輝度補正を行うことのできる画像表示装置および輝度制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る輝度制御方法は、表示すべき画像を外部から入力する工程と、外光強度を所定のサンプリング周期で検出しそれに応じた光検出出力を生成する工程と、前記光検出出力に基づき、入力された画像の輝度を補正するための輝度補正量の目標となる目標輝度補正量を求める工程と、前記光検出出力に基づき、補正による輝度変化量の上限値となる上限輝度変化量を求める工程と、求められた前記目標輝度補正量と前記上限輝度変化量とに基づき、入力された画像に実際に加えるべき輝度補正量を決定する工程と、決定された輝度補正量に基づき、前記画像の輝度を補正する工程と、輝度を補正された画像を表示する工程と、上記の各工程を繰り返し実行する工程とを備え、前記輝度補正量を決定する工程は、前記目標輝度補正量をＹ０、現在の輝度補正量をＹ、前記上限輝度変化量をΔＹとすると、｜Ｙ０−Ｙ｜≦ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をΔＹに設定し、Ｙ０−Ｙ＜−ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ−ΔＹに設定し、Ｙ０−Ｙ＞ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ＋ΔＹに設定する工程である。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明に係る画像表示装置は、表示すべき画像を外部から入力する画像入力部と、外光強度を所定のサンプリング周期で検出しそれに応じた光検出出力を生成する光検出手段と、前記光検出出力と入力された画像の輝度を補正するための輝度補正量の目標となる目標輝度補正量との対応特性、及び、前記光検出出力と補正による輝度変化量の上限値となる上限輝度変化量との対応特性を記憶する記憶手段と、前記光検出出力と前記目標輝度補正量と前記上限輝度変化量それぞれの現在の値に基づき、入力された画像に実際に加えるべき輝度補正量を繰り返し決定する演算手段と、決定された輝度補正量に基づき、前記画像の輝度を補正する輝度補正手段と、輝度を補正された画像を表示する画像表示手段とを備え、前記演算手段は、前記目標輝度補正量をＹ０、現在の輝度補正量をＹ、前記上限輝度変化量をΔＹとすると、｜Ｙ０−Ｙ｜≦ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をΔＹに設定し、Ｙ０−Ｙ＜−ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ−ΔＹに設定し、Ｙ０−Ｙ＞ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ＋ΔＹに設定する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る投射型の画像表示装置１００を示すものである。画像表示装置１００は、光センサ１１０と、記憶手段１２０と、演算手段１３０と、画像入力部１４０と、輝度補正回路１５０と、画像出力部１６０と、画像表示手段１７０と、指示入力手段１８０とを備える。これらの構成要素について、まず概略を説明する。
【０００９】
光センサ１１０は、画像表示装置１００周辺の外光強度を検出しそれに応じた光検出出力を生成するためのものである。記憶手段１２０は、光検出出力−輝度補正量の関係である輝度補正特性等を格納している。演算手段１３０は、記憶手段１２０に格納されている輝度補正特性に基づき、光センサ１１０の光検出出力から輝度補正量を算出するためのものである。画像入力部１４０は、外部から画像表示装置１００内へ画像を入力するためのものである。輝度補正回路１５０は、算出された輝度補正量に基づき、入力された画像を補正するためのものである。補正された画像は画像出力部１６０から画像表示手段１７０に出力され、画像表示手段１７０によりスクリーン１９０に投射される。指示入力手段１８０は、ユーザからの指示を画像表示装置１００に入力するためのものである。
【００１０】
次に、図１に示される画像表示装置１００の動作について詳細に説明する。
【００１１】
まず、画像表示装置１００周辺の外光強度が、光センサ１１０によって検出される。光センサ１１０は、画像表示装置１００の天面や側面のような、外光強度が検出できる位置に設置されている。また光センサ１１０は、素子に特有の外光強度−光検出出力特性を持っており、この光検出出力が演算手段１３０に与えられる。即ち光センサ１１０は、光検出手段として機能する。
【００１２】
記憶手段１２０には、ユーザの使用照明環境下において、ユーザの読み取りに最適な明るさに画像の輝度を補正するための輝度補正量の目標となる目標輝度補正量が記憶されている。即ち、記憶手段１２０には、光検出出力と目標輝度補正量との関係である輝度補正特性が格納されている。また、記憶手段１２０には、輝度補正時にユーザに違和感を与えないように輝度を変化させるための輝度変化量の上限値である上限輝度変化量も記憶されている。目標輝度補正量および上限輝度変化量は、光検出出力に対し例えば図２に示すような特性を有しており、予め測定されその結果がテーブルとして格納されている。目標輝度補正量Ｙ０および上限輝度変化量ΔＹは、外光強度Ｘが０のときの輝度を基準とした補正量および変化量であるので、Ｘ＝０においては、Ｙ０＝０，ΔＹ＝０となる。またこれらの特性は、予め複数種類のものを格納しておき、指示入力手段１８０から指示を入力することによりユーザが任意のものを選択してもよい。
【００１３】
光センサ１１０からの光検出出力Ｘを入力された演算手段１３０は、後述する手順により、記憶手段１２０に格納された目標輝度補正量Ｙ０と上限輝度変化量ΔＹとに基づいて、画像に実際に加えるべき輝度補正量Ｙを決定し輝度補正回路１５０に入力する。輝度補正回路１５０は入力されたこの輝度補正量Ｙを用いて、画像表示装置１００の外部から画像入力部１４０を通して入力された画像の輝度を補正する。即ち輝度補正回路１５０は、輝度補正手段として機能する。補正された画像は画像出力部１６０から画像表示手段１７０に出力され、画像表示手段１７０によりスクリーン１９０に投射される。この結果、画像表示手段１７０によりスクリーン１９０に投射される画像は、ユーザに違和感を与えることなく、ユーザの使用照明環境下において読み取りに最適な輝度の画像へと自動輝度補正される。
【００１４】
次に、図３に示されるブロック図と、図４に示されるフローチャートとを用いて、画像表示装置１００内部の演算手段１３０における輝度補正量Ｙの算出工程について説明する。図３に示すように、演算手段１３０は、算出ブロック１３１と、判定ブロック１３２と、待ち時間設定手段１３３とを有する。また、算出ブロック１３１は、演算処理ブロック１３４と記憶制御ブロック１３５とを有し、待ち時間設定手段１３３は、タイマ１３６と、カウンタ１３７とを有する。
【００１５】
まず、図４のステップＳ１において、演算手段１３０は、光センサ１１０からの光検出出力Ｘを読み取る。
【００１６】
次に、ステップＳ２において、記憶制御ブロック１３５は、記憶手段１２０に格納されている特性テーブルを用いて、読み取られた光検出出力Ｘから、目標輝度補正量Ｙ０と上限輝度変化量ΔＹとを算出する。
【００１７】
次に、ステップＳ３において、判定ブロック１３２は、画像に加えられている現在の輝度補正量Ｙと、目標輝度補正量Ｙ０とを比較し、その結果に基づき、画像に加えられるべき次の輝度補正量Ｙ’を決定する。しかしこのとき、ユーザが選択した輝度補正特性が急峻な場合には、目標輝度補正量Ｙ０と現在の輝度補正量Ｙとの差が大きくなり、目標輝度補正量Ｙ０を次の輝度補正量Ｙ’として画像に加えてしまうと、短期間に変化する輝度が大き過ぎるので、ユーザに違和感を与えてしまうことになる。そこで、目標輝度補正量Ｙ０と現在の輝度補正量Ｙとの差分（Ｙ０−Ｙ）の絶対値を算出し、この差分（Ｙ０−Ｙ）と上限輝度変化量ΔＹとの比較を行う。そして、比較結果に応じて、ステップＳ４〜Ｓ６をそれぞれ実施する。
【００１８】
即ち、差分（Ｙ０−Ｙ）の絶対値が上限輝度変化量ΔＹ以下である場合には、ステップＳ５に進み、次の輝度補正量Ｙ’として、目標輝度補正量Ｙ０をそのまま設定する。
【００１９】
また、差分（Ｙ０−Ｙ）の絶対値が上限輝度変化量ΔＹよりも大きい場合には、ステップＳ４又はステップＳ６に進み、目標輝度補正量Ｙ０ではなく上限輝度変化量ΔＹを用いて次の輝度補正量Ｙ’を決定する。具体的には、Ｙ０−Ｙ＜−ΔＹ（即ちＹ−Ｙ０＞ΔＹ）の場合には、ステップＳ４に進み次の輝度補正量Ｙ’として（Ｙ−ΔＹ）を設定する。また、Ｙ０−Ｙ＞ΔＹの場合には、ステップＳ６に進み次の輝度補正量Ｙ’として（Ｙ＋ΔＹ）を設定する。
【００２０】
上記の説明より、ステップＳ４〜６のいずれに進んだ場合にも、次の輝度補正量Ｙ’は、現在の輝度補正量Ｙに比べて、目標輝度補正量Ｙ０にΔＹだけ近づいた値となることが分かる。
【００２１】
次に、ステップＳ７において、演算手段１３０は、ステップＳ４〜６で得られた次の輝度補正量Ｙ’を更新して現在の輝度補正量Ｙとし、輝度補正回路１５０に与える。そして、輝度補正回路１５０は与えられたこの現在の輝度補正量Ｙを用いて、画像表示装置１００の外部から画像入力部１４０を通して入力された画像の輝度を補正する。
【００２２】
次に、ステップＳ８において、時間待ちを行う。これにより、一周期の動作が完了する。この時間待ちは、外光強度検出のサンプリング周期と画像の輝度補正の周期とを決定するものである。図３に示される、演算回路１３０において、待ち時間設定手段１３３は、固定周期を有するタイマ１３６からの出力を、カウンタ１３７を用いて所定のカウント数Ｎだけカウントすることにより、所望の周期Ｔを設定することが可能である。この周期Ｔは、例えば、人の視覚が輝度変化に応答可能な時間である１０数ｍｓｅｃ程度の時間になるようにカウント数Ｎを設定することにより、滑らかに輝度変化が認識できるような値に設定してもよい。
【００２３】
上記のステップＳ１〜Ｓ８からなるシーケンスを繰り返すことにより、図５に示すように、画像の輝度は段階的に変化し、最終的に目標輝度補正量Ｙ０に収束する。
【００２４】
以上で説明したように、本実施の形態に係る画像表示装置１００は、演算手段１３０が、輝度補正回路１５０に与える輝度補正量Ｙを、目標輝度補正量Ｙ０と上限輝度変化量ΔＹとを用いて制御する。従って、ユーザが日中の外光下での使用を想定し急峻な輝度補正特性を選択した場合や、照明をつける（消す）ことにより外光強度が短時間に大きく変化する場合にも、輝度補正量の一時的な変化を上限輝度変化量ΔＹ以下に抑えることができ、ユーザに違和感を与えることなく自動輝度補正を行うことができるという効果を有する。よって、ユーザの目の負担を軽減できるという効果を有する。
【００２５】
＜実施の形態２＞
図６〜８は、本発明の実施の形態２に係る輝度制御方法を示す図、グラフおよびフローチャートである。本実施の形態においては、図６に示すように、画像表示装置１００が備える光センサ１１０と、照明２００との間を、手等の障害物が一時的に通り外光を遮って、再び離れる場合等について想定する。実施の形態１における一例として説明したように、外光強度検出のサンプリングの周期Ｔが、人の視覚が輝度変化に応答可能な時間である１０数ｍｓｅｃ程度の時間に設定されていたとすると、検出される外光強度Ｘは、図７（ａ）および図７（ｃ）に示されるように大きく変化する。よって、この障害物による遮蔽が時間が１ｓｅｃ以下の短いものであったとしても、周期Ｔが１０数ｍｓｅｃ程度の時間幅（Ｔ１）であれば、ΔＹの補正が複数回行われることにより、輝度補正量Ｙは図７（ｂ）に示すように大きく変化する。従って、スクリーン１９０周辺の明るさが変化していないにも拘わらず画像の輝度が大きく変化することになるので、ユーザに輝度変化として認識されてしまう。
【００２６】
そこで、図４に示されるフローチャートに対して、図８に示すようにステップＳ８−１を追加する。ステップＳ８−１においては、ユーザは、指示入力手段１８０から指示を入力することにより、カウンタ１３７のカウント数Ｎを設定し待ち時間（即ち周期Ｔ）を変更する。ここで例えば、図７（ｄ）に示すように、周期Ｔを、障害物が通る時間である数ｓｅｃ程度の時間幅（Ｔ２）に設定し、ステップＳ８−２において時間待ちを行うと、ΔＹの補正が行われる回数は１回だけとなる。従って、輝度補正量Ｙの変化はΔＹとなるので、ユーザに輝度変化として認識されてしまうことはなくなる。
【００２７】
以上で説明したように、本実施の形態に係る図８の輝度制御方法においては、実施の形態１に係る図４の輝度制御方法にステップＳ８−１を追加しユーザがカウント数Ｎを設定できるようにしている。従って、実施の形態１の効果に加えて、外光強度が一時的に変化した場合の輝度変化を小さくできるという効果を有する。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１に記載の発明に係る輝度制御方法および請求項３に記載の発明に係る画像表示装置は、ユーザが日中の外光下での使用を想定し急峻な輝度補正特性を選択した場合や、照明をつける（消す）ことにより外光強度が短時間に大きく変化する場合にも、輝度補正量の一時的な変化は上限輝度変化量以下に抑えることができ、ユーザに違和感を与えることなく自動輝度補正を行うことができるという効果を有する。よって、ユーザの目の負担を軽減できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る画像表示装置１００を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る目標輝度補正量および上限輝度変化量を示すグラフである。
【図３】実施の形態１に係る演算手段１３０を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る輝度補正方法を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係る輝度補正方法を示すグラフである。
【図６】実施の形態２に係る輝度補正方法が必要とされる状況を示す図である。
【図７】実施の形態２に係る輝度補正方法を示すグラフである。
【図８】実施の形態２に係る輝度補正方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００画像表示装置、１１０光センサ、１２０記憶手段、１３０演算手段、１３１算出ブロック、１３２判定ブロック、１３３待ち時間設定手段、１３４演算処理ブロック、１３５記憶制御ブロック、１３６タイマ、１３７カウンタ、１４０画像入力部、１５０輝度補正回路、１６０画像出力部、１７０画像表示手段、１８０指示入力手段、１９０スクリーン、２００照明。

Claims

（ａ）表示すべき画像を外部から入力する工程と、
（ｂ）外光強度を所定のサンプリング周期で検出しそれに応じた光検出出力を生成する工程と、
（ｃ）前記光検出出力に基づき、入力された画像の輝度を補正するための輝度補正量の目標となる目標輝度補正量を求める工程と、
（ｄ）前記光検出出力に基づき、補正による輝度変化量の上限値となる上限輝度変化量を求める工程と、
（ｅ）求められた前記目標輝度補正量と前記上限輝度変化量とに基づき、入力された画像に実際に加えるべき輝度補正量を決定する工程と、
（ｆ）決定された輝度補正量に基づき、前記画像の輝度を補正する工程と、
（ｇ）輝度を補正された画像を表示する工程と、
前記工程（ｂ）〜（ｇ）を繰り返し実行する工程と、
を備え、
前記輝度補正量を決定する工程は、
前記目標輝度補正量をＹ０、現在の輝度補正量をＹ、前記上限輝度変化量をΔＹとすると、
｜Ｙ０−Ｙ｜≦ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をΔＹに設定し、
Ｙ０−Ｙ＜−ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ−ΔＹに設定し、
Ｙ０−Ｙ＞ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ＋ΔＹに設定する
工程である
輝度制御方法。
請求項１に記載の輝度制御方法であって、
前記サンプリング周期をユーザが入力する工程
をさらに備える輝度制御方法。
表示すべき画像を外部から入力する画像入力部と、
外光強度を所定のサンプリング周期で検出しそれに応じた光検出出力を生成する光検出手段と、
前記光検出出力と入力された画像の輝度を補正するための輝度補正量の目標となる目標輝度補正量との対応特性、及び、前記光検出出力と補正による輝度変化量の上限値となる上限輝度変化量との対応特性を記憶する記憶手段と、
前記光検出出力と前記目標輝度補正量と前記上限輝度変化量それぞれの現在の値に基づき、入力された画像に実際に加えるべき輝度補正量を繰り返し決定する演算手段と、
決定された輝度補正量に基づき、前記画像の輝度を補正する輝度補正手段と、
輝度を補正された画像を表示する画像表示手段と
を備え、
前記演算手段は、
前記目標輝度補正量をＹ０、現在の輝度補正量をＹ、前記上限輝度変化量をΔＹとすると、
｜Ｙ０−Ｙ｜≦ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をΔＹに設定し、
Ｙ０−Ｙ＜−ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ−ΔＹに設定し、
Ｙ０−Ｙ＞ΔＹなら、実際に加えるべき輝度補正量をＹ＋ΔＹに設定する
画像表示装置。
請求項３に記載の画像表示装置であって、
前記サンプリング周期をユーザが入力するための指示入力手段
をさらに備える画像表示装置。