JP2008242342A - テレビジョン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画面を斜めから見る場合に、表示画面全体にわたってほぼ均一な画質の画像を表示することができるテレビジョン装置を提供する。
【解決手段】ユーザの視線の角度を変えても色の属性が変わらないように表示デバイス８を制御するための代表的な補正値を補正値記憶手段４に記憶させる一方、表示画面に対する視聴者の視線の角度を位置検出手段１、２によって検出し、補正値算出手段３がエリアごと又は画素ごとにユーザの視線の角度を算出するとともに、表示画面全体の色の属性が変わらないように表示デバイスを制御するための部分補正値を算出し、この部分補正値に従って制御手段７が表示デバイスを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示画面に正対していない視聴者（以下、ユーザとも言う）が快適な視聴を行うのに好適なテレビジョン装置に関する。

ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＰＤＰ（Plasma Display Panel）を用いた薄型テレビジョン装置では、表示画面の角度を水平方向に変化させることのできる首振り機構が多く採用されている。その理由は、ユーザが表示画面に正対していない場合に、表示画面をユーザ側に向けることによって、画像の幾何学的な変形を解消することに加え、ＬＣＤでは視野角内で変化する画質を正面から見たときの画質に近づけたり、視野角が狭いという欠点を補ったりすることにある。

一方、斜めから視聴する際に発生する「画質の変化」に対して、視野角を広げることによって、正面から見た場合と斜めから見た場合との画質差を縮めるという取り組みがなされている。その例として、下記の特許文献１には、入力画像信号を入力として互いにガンマ特性の異なる複数の画像を順次切り替えて表示する液晶表示装置が開示されている。また、大画面になると、斜めから見た場合に画面の左右でも画質が異なるという現象が起こりやすくなる。そこで、下記の特許文献２には、斜めから見た場合の幾何学歪を補正すると同時に明るさを補正する表示装置が開示されている。
特開平７−１２１１４４号公報（段落００１６） 特開２００５−１１５０６９号公報（段落００１８、００２２）

しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術では、正面から見た画質が低下するほか、正面以外から見た画質も正面と同等の画質にはならないという問題があった。また、上述した特許文献２に開示された技術では、幾何学歪を補正する際に生じる明るさの変化は補正するが、表示画面の傾きに起因する輝度や色相の変化を補正するものではないため、視野角特性を有する表示装置では画面上に輝度ムラや色相ムラが生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は表示画面を斜めから見る場合に、表示画面全体にわたってほぼ均一な画質の画像を表示することができるテレビジョン装置を提供することにある。
本発明の他の目的は斜めから見る場合の画質改善を図ったとしても、正面から見る通常使用時でも画質低下がないテレビジョン装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、複数のエリアから構成される表示画面を前記エリアごと又は前記表示画面に画像を表示する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂを独立に制御して色の属性を変更するよう構成されている表示デバイスと、
前記表示画面を斜めから見る視線の角度を変えても前記色の属性が変わらないように前記表示デバイスを制御するための補正値を、代表的な視線の角度に対応して記憶させた補正値記憶手段と、
前記表示画面に対する視聴者の視線の角度を、前記視聴者からの距離が異なる複数箇所で検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出値に基づいて前記視聴者の視線の角度を前記エリアごと又は前記画素ごとに算出するとともに、前記補正値記憶手段に記憶させた前記補正値に基づいて前記表示画面全体の前記色の属性が変わらないように前記エリアごと又は前記画素ごとに前記表示デバイスを制御するための部分補正値を算出する部分補正値算出手段と、
算出された前記部分補正値に従って前記表示デバイスを制御する制御手段とを、
備えたテレビジョン装置である。

本発明においては、表示画面を斜めから見る視線の角度を変えても色の属性が変わらないように表示デバイスを制御するための補正値を、代表的な視線の角度に対応して記憶させる一方、表示画面に対する視聴者の視線の角度を、視聴者からの距離が異なる複数箇所で検出し、さらに、視聴者の視線の角度をエリアごと又は画素ごとに算出するとともに、表示画面全体の色の属性が変わらないようにエリアごと又は画素ごとに表示デバイスを制御するための部分補正値を算出し、この部分補正値に従って表示デバイスを制御するように構成したので、表示画面を斜めから見る場合に、表示画面全体にわたってほぼ均一な画質の画像を表示することができるテレビジョン装置が提供される。

また、本発明においては、表示画面に正対したユーザに対してもその視線の角度を検知して表示デバイスを制御するように構成したので、斜めから見る場合の画質改善を図ったとしても、正面から見る通常使用時でも画質低下がないテレビジョン装置が提供される。

以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るテレビジョン装置の一実施の形態の概略構成を示すブロック図であり、特に、表示媒体として液晶パネルを用い、かつ、その表示画面を制御上で複数に分割したエリアごとに輝度、色濃度及び色相を制御するべく、ＲＧＢの光源を独立に制御することが可能なバックライトを有する表示デバイス（図１ではバックライト及び液晶パネルのみを示す）を構成要素としている。

図１において、リモコン受光部１は表示画面を斜めから見るユーザからの距離がそれぞれ異なる位置、望ましくは表示画面の左右、上下の各縁端に取り付けられた複数のＰＳＤ（Position Sensitive Device：位置検出素子）である。このＰＳＤは図示省略のリモートコントロール装置（以下、リモコンとも言う）から放射される赤外光を受光して、すなわちリモコン信号を受信してその入射角度をユーザの視線の角度として検出するためのもので、例えば、特開平６−６６４５号公報の段落０００９などに開示されたものを用いることができる。

位置検出手段としてのユーザ位置検出部２はリモコン受光部１で受信されたリモコン信号に基づいて、ユーザの視点位置情報として、表示画面の互いに離れた縁端における水平方向の２つの視線の角度及び垂直方向の２つの視線の角度をそれぞれ算出する。補正値記憶手段としてのＲＯＭ４は表示画面を斜めから見る角度の変化に対して、３つの色の属性、すなわち輝度、色濃度及び色相を一定にするために、代表的な複数の角度にそれぞれ対応させてバックライトの輝度、色濃度及び色相の各補正値をテーブルとして記憶させたものである。部分補正値算出手段としての制御部３はユーザ位置検出部２で算出されたユーザの視点位置情報に基づき、ユーザが斜め方向から見たときにそれぞれ角度が異なるエリアごとの輝度、色濃度及び色相がほぼ等しくなるようにＲＯＭ４に記憶された補正値を参照して、バックライトを制御するためのバックライト制御信号を生成するとともに、幾何学的な変形を補正するためにエリアごとの視線の角度情報を生成する。バックライトエリア制御部７は制御部３で生成されたバックライト制御信号に従ってバックライト８を分割されたエリアごとにＲＧＢの光源を制御する。また、チューナ５を介して受信される映像信号に対して、スケーリング回路６が制御部３で生成された視線の角度の情報に基づいて、台形歪みを補正する処理を行って液晶パネル９に加える。

上記のように構成された本実施の形態の動作について、図２〜図９をも参照して以下に説明する。一般に、液晶表示デバイスはその原理上、表示画面を斜めから見ると、その角度に応じて輝度、色濃度及び色相が変化する。図２（ａ）は表示画面を斜めから見たとき、視線の角度と輝度との関係を示した線図であり、視線の角度が０°である正面での輝度を１００％としたとき、正面から外れるほど、すなわち視線の角度の絶対値が大きくなるほど輝度は低下する。また、図２（ｂ）は表示画面を斜めから見たとき、視線の角度と色変位度Δ（ｕ’，ｖ’）との関係を示した線図であり、視線の角度が０°である正面から外れていくにつれて、すなわち視線の角度の絶対値が大きくなるほど色変位度が大きくなって、色相が変化する。本実施の形態は表示画面を斜めから見たときに、それぞれ視線の角度が異なる表示エリアごとにその輝度、色濃度及び色相を補正することによって、表示画面全体にわたって画質を均一にするものである。

いま、図３に示すように、表示画面１１に対してユーザ１２が水平方向右側にずれていることにより、ユーザ１２からの距離が互いに異なる縁端の２カ所に注目する。ここで、横幅がＬである表示画面１１の左端において視線１３が法線１４となす角、すなわち視線の角度をα、表示画面１１の右端において視線１５が法線１６となす角、すなわち視線の角度をβとしたとき、表示画面１１の右端から距離ｘだけ離れた位置におけるユーザ１２の視線の角度をｄｅｇとすると次式が成立する。
ｄｅｇ＝｛α・ｘ＋β・（Ｌ−ｘ）｝／Ｌ …（１）

この（１）式から明らかなように、ユーザ１２が表示画面１１を斜めから見ると、視線の角度は横幅方向の端からの距離ｘに応じて次第に変化してゆく。すなわち、ユーザが表示画面１１に正対していない場合、図２（ａ）、（ｂ）に示す輝度、色変位度の変化特性からも明らかなように、横幅方向の端からの距離ｘに応じて輝度、色濃度及び色相が次第に変化してゆき、画質は均一にはならない。発明者の実験によれば、視線の角度が大きいエリア、すなわち奥に位置するエリアほど暗く見えた。また、色濃度も同様で、全画面を単色表示したときに手前と奥とで色ムラが生じることが認められた。この問題は画面が大型化すればするほど顕著になっていく。このような輝度、色濃度及び色相の変化を、図２（ａ）、（ｂ）に示す輝度、色変位度の特性と逆の特性を使って、表示画面の細かいエリアごとに輝度、色濃度及び色相を補正すれば、表示画面を斜めから見た場合でも、ほぼ均一な画質の画面を表示することができる。

理想的には、輝度、色濃度及び色相の補正値を視線の角度の０．１度刻みに用意することが考えられるが、それでは補正値のテーブルのデータ量が膨大になってしまう。そこで、図４に示すように、視野角特性を補正するために輝度、色濃度及び色相についてそれぞれ補正値を量子化して、代表的な視線の角度５°、１０°、１５°、２０°、２５°、…に対応させて得られた数値をＲＯＭ４にテーブルとして記憶させる。一方、ユーザ位置検出部２はリモコン受光部１で受信されたリモコン信号に基づいて、ユーザの視点位置情報として、表示画面の４つの縁端における各視線の角度を水平方向及び垂直方向についてそれぞれ算出する。そこで、制御部３はユーザ位置検出部２で算出された視線の角度を上記の（１）式に代入して、表示画面を制御上で複数に分割した各エリアの視線の角度を算出する。図５は表示画面に対応する液晶パネルの表示面を制御上で分割した分割例である。

また、制御部３は、ＲＯＭ４に量子化して記憶された５°刻みの視線の角度に対応する輝度、色濃度及び色相の各補正値を読み出して、内挿法による補間演算により、図６に示すように滑らかな補正曲線に従った補正値を算出してバックライトエリア制御部７に加える。バックライト８は前述したようにＲＧＢとして独立の光源で構成されており、バックライトエリア制御部７は、図５に示した分割エリアごとに、輝度、色濃度及び色相をバックライトモジュールにて補正する。

図７（ａ）及び（ｂ）はＬＣＤの構成例であり、液晶パネル及び光学シート類の裏面にＬＥＤ（Light Emitting Diode）バックライトが配置されている。図７（ａ）に示す「直下型」ではＲＧＢのＬＥＤを制御単位として発光量が制御される。そして、電流制御型のＬＥＤであればＲＧＢの各ＬＥＤの電流値を制御することによって輝度、色濃度及び色相を調整することが可能である。また、図７（ｂ）に示す「サイドエッジ型」ではＲＧＢのＬＥＤを液晶パネルの縁に配置し、導光板により表示画面全体を発光させるが、このとき液晶パネルの縦横の縁にそれぞれＲＧＢのＬＥＤを制御単位として多数組配置すれば、マトリクス状に発光量の制御領域を作り出すことができる。

また、制御部３は、ユーザ位置検出部２で算出された視線の角度を上記の（１）式に代入して、表示画面を複数に分割した各エリアの視線の角度を算出したとき、その算出結果をスケーリング回路６に加える。スケーリング回路６はラインメモリを持ち、制御部３からの各エリアの視線の角度情報を受けて、水平、垂直及び斜め方向の縮小を行い、画像を幾何学変換する。幾何学変換は一般にはアフィン変換などで代表される空間変換を用いて行う。このとき、ユーザの視線の角度とフィルタの係数との関係は図示を省略したＲＯＭにテーブルとして記憶させておく。このように、ユーザが表示画面を斜めから見る角度に応じて幾何学歪を補正した場合、斜めから見たユーザに対しては、図８（ａ）に示すように、本来表示画面に正対しているユーザと同様なアスペクト比の幾何学歪のない画像が表示される。本実施の形態では表示画面を斜めから見たユーザの視線の角度に応じて輝度、色濃度及び色相も補正されるので、ほぼ均一な画質の画面を表示することができる。

このように、表示画面に対して斜めから見たユーザの視線の角度に基づいて上述した輝度、色濃度及び色相の補正と、幾何学歪の補正を行った場合、その画面を他のユーザが正対して見た場合には、図８（ｂ）に示すように、幾何学歪が存在し、かつ、画面の左側が明るく、画面の右側が暗く見えることになる。

ところで、図１に波線Ａで囲んだユーザ位置検出部２、制御部３及びバックライトエリア制御部７はＣＰＵにそれぞれの機能を持たせることができる。図９はＣＰＵにこれら機能を持たせた場合の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに従って動作を説明する。

まず、ステップＳ１０１でリモコン受光部１から送信されるリモコン信号を受信し、続いてステップＳ１０２でユーザの視点位置情報として、横方向の縁端における水平方向の２つの視線の角度及び縦方向の縁端における垂直方向の２つの視線の角度をそれぞれ算出する。次に、ステップ１０３で図５に示すように分割された液晶パネルの各分割エリアの視線の角度ｄｅｇを水平方向及び垂直方向のそれぞれに対して算出する。次に、ステップＳ１０４でＲＯＭ４に記憶された補正値データを読み出し、続いてステップＳ１０５で液晶パネルの各分割エリアごとの輝度、色濃度及び色相の補正値を内挿法による補間演算により算出する。次に、ステップＳ１０６で各分割エリアの視線の角度信号を出力する。次に、ステップＳ１０７ではステップＳ１０５で算出された補正値に基づいて、分割エリアごとにＲＧＢの光源を制御する。これらの処理によって、図１に示したユーザ位置検出部２、制御部３及びバックライトエリア制御部７の各機能をＣＰＵによって実現することができる。

以上のようにして、輝度、色濃度及び色相の補正と、幾何学歪の補正を行うことにより、表示画面を斜めから見た場合に、表示画面全体にわたってほぼ均一な画質の画面を表示することができる。また、ユーザが表示画面に正対した場合には値の小さい視線の角度に従って、輝度、色濃度及び色相がほぼ一定に制御されるので、正面から見る通常使用時においても画質低下のない画像が得られる。

なお、上記の実施の形態では、ＲＯＭ４に記憶させた補正値に基づいて、表示画面全体の輝度、色濃度及び色相がほぼ一定になるように制御上で複数に分割したエリアごとに表示デバイスを制御したが、エリアごとに制御する代わりに画像を表示する画素ごとに制御することもできる。

また、上記の実施の形態では、バックライト８自体を制御したが、白色のバックライトとフィルタを用いるシステムではバックライトで輝度を補正し、フィルタによって色濃度及び色相を補正して、表示画面の輝度、色濃度及び色相がほぼ一定になるように構成すればよい。

また、上記の実施の形態では、ユーザの視点位置情報を得る手段として、４個のＰＳＤによってリモコン信号を受信してその入射角を検出したが、この代わりに、リモコン自体から位置情報を送信する方法、テレビジョン装置の本体にカメラを搭載して顔を検出する方法、テレビジョン装置の本体に各種のセンサを搭載して検出する方法のいずれかを採用することもできる。

また、上記の実施の形態では、液晶パネルの表示面を制御上、縦方向及び横方向の両方に分割し、分割エリアごとに輝度、色濃度及び色相と、幾何学歪とを補正したが、縦方向又は横方向のいずれか一方のみに分割し、分割したエリアごとに輝度、色濃度及び色相と、幾何学歪とを補正してもよい。さらに、輝度、色濃度及び色相と、幾何学歪との両方に限らず、このうちのいずれか１つ又は２つを補正するようにしてもよい。

また、液晶パネルの点灯方式によっては、輝度、色濃度及び色相のすべてを補正しにくい場合もあるので、その際には、輝度及び色相のいずれか一方又は両方を補正するようにしても、上記の実施の形態とほぼ同等な効果が得られる。

本発明は、ユーザの視線の角度をエリアごと又は画素ごとに算出するとともに、表示画面全体の色の属性が変わらないようにエリアごと又は画素ごとに表示デバイスを制御するための部分補正値を算出し、この部分補正値に従って表示デバイスを制御するように構成したので、表示画面を斜めから見る場合に、表示画面全体にわたってほぼ均一な画質の画像を表示することができるので、表示画面に正対していないユーザが快適な視聴を行うテレビジョン装置に有用である。

本発明の一実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態の動作を説明するために、表示画面を斜めから見た視線の角度と輝度との関係、並びに視線の角度と色変位度との関係を示した線図である。 本発明の一実施の形態の動作を説明するために、表示画面の端部の視線の角度から中間部の視線の角度を算出する説明図である。 本発明の一実施の形態を構成するＲＯＭの記憶内容を示した図表である。 本発明の一実施の形態を構成する液晶パネルの表示面を制御上で分割した分割例である。 本発明の一実施の形態の動作を説明するために、内挿法による補間演算により補正値を算出する説明図である。 本発明の一実施の形態を構成するＬＣＤの構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態の動作を説明するために、表示画面を斜めから見た場合と正面から見た場合における具体的な表示例である。 本発明の一実施の形態を構成する一部の要素が持つ機能をＣＰＵに持たせた場合の具体的な処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１ リモコン受光部
２ ユーザ位置検出部
３ 制御部
４ ＲＯＭ
５ チューナ
６ スケーリング回路
７ バックライトエリア制御部
８ バックライト
９ 液晶パネル

Claims (4)

1. 複数のエリアから構成される表示画面を前記エリアごと又は前記表示画面に画像を表示する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂを独立に制御して色の属性を変更するよう構成されている表示デバイスと、
   前記表示画面を斜めから見る視線の角度を変えても前記色の属性が変わらないように前記表示デバイスを制御するための補正値を、代表的な視線の角度に対応して記憶させた補正値記憶手段と、
   前記表示画面に対する視聴者の視線の角度を、前記視聴者からの距離が異なる複数箇所で検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段の検出値に基づいて前記視聴者の視線の角度を前記エリアごと又は前記画素ごとに算出するとともに、前記補正値記憶手段に記憶させた前記補正値に基づいて前記表示画面全体の前記色の属性が変わらないように前記エリアごと又は前記画素ごとに前記表示デバイスを制御するための部分補正値を算出する部分補正値算出手段と、
   算出された前記部分補正値に従って前記表示デバイスを制御する制御手段とを、
   備えたテレビジョン装置。
2. 前記部分補正値算出手段によって算出された前記エリアごと又は前記画素ごとの前記視聴者の視線の角度に基づいて台形補正を行う台形補正手段を備えた請求項１に記載のテレビジョン装置。
3. 前記補正値記憶手段に記憶させた前記補正値は、前記表示デバイスの特性をあらかじめ測定して得たデータを基にした値である請求項１又は２に記載のテレビジョン装置。
4. 前記部分補正値算出手段は、前記補正値記憶手段に記憶された前記補正値に対して、補間演算により前記部分補正値を算出する請求項１又は２に記載のテレビジョン装置。

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