JP2013008000A - 画像表示システム、画像表示装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像表示装置のコントラスト比の目標値を設定し、コントラスト比の目標値に応じて、バックライトの輝度を切り換える段階数及び各段階の輝度を決定し、決定した各段階のバックライトの輝度でバックライトを発光させるとともに、所定の色票を画像表示装置に表示させて測色し、測色値に基づき、バックライトの各段階の輝度でキャリブレーションを行う。コントラスト比の目標値を達成するために必要な段階数のバックライトの輝度についてのみキャリブレーションが行われるので、キャリブレーションの実行回数を必要最小限に抑えることができ、キャリブレーションの実行に要する時間が無用に長くなることを抑制できる。
【選択図】図1
Description
入力画像信号のピクセル値は、例えばR(赤)成分、G(緑)成分、B(青)成分について、それぞれ256段階の値で表される。前記ピクセル値からマトリックス演算やルックアップテーブル参照を経て液晶駆動信号(駆動電圧)を決定し、液晶駆動部に当該駆動電圧を与えることで、液晶透過率を制御できる。
一般的なキャリブレーションディスプレイでは、ユーザが白色輝度、黒色輝度(またはコントラスト比=白色輝度/黒色輝度)、白色色度、色域、ガンマ係数などのキャリブレーション目標値を1組設定する。
特許文献1には、ローカルディミングディスプレイにおいて、画面に表示した複数の色票の輝度及び色度を測定し、入力ピクセル値から液晶駆動信号を決定するための演算パラメータやルックアップテーブルを調整する技術が記載されている。
図1(A)は、実施例1の画像表示システムの構成図である。
カラー液晶ディスプレイ(以下、ディスプレイ)1は、コンピュータ2が出力した画像信号を画像信号ケーブル4を通して入力し、画面に表示する画像表示装置である。
コンピュータ2はディスプレイ1をキャリブレーションするキャリブレーション装置であり、キャリブレーションを行う際には、コンピュータ2は、色票を表示するための画像信号を画像信号ケーブル4を通してディスプレイ1へ出力する。さらに、コンピュータ2は、ディスプレイ制御ケーブル5を通してディスプレイ1のバックライト駆動信号及び液晶駆動信号を制御して、色票の表示色を調整する。
測色センサ3は、ディスプレイ1の所定の領域に表示される画像の輝度及び色度を測定するセンサである。所定の領域は、キャリブレーション処理のための色票が表示される領域である。
コンピュータ2は、アプリケーション画面生成部22,画面描画部23、及びキャリブレーション制御部30を有する。
アプリケーション画面生成部22は、任意のアプリケーションソフトウェアの処理部であり、GUI(グラフィカルユーザインターフェース)、静止画像、動画像などからなる画面を生成し、画面描画部23へ出力する。
バックライト13を構成する各光源ブロックは、それぞれ1又は複数のLED(発光ダイオード)からなり、各LEDは駆動電流値及びパルス幅変調デューティ比に応じた輝度で発光する。LEDは、白色LEDまたはRGB−LEDである。RGB−LEDは、R(赤)、G(緑)、B(青)の三色のLEDからなり、各LEDから発せられた三色の光は混合されて白色光となる。
れる。バックライト13からの照射光の照度及び入力画像信号のピクセル値から液晶駆動信号を求めるための関係は、演算式又はルックアップテーブルとしてキャリブレーションデータ記憶部18に記憶されている。液晶駆動信号決定部14は、演算式に基づく演算を行うことにより、又はルックアップテーブルを参照することにより、液晶駆動信号を求める。
液晶セル16は、液晶駆動部15から入力される前記液晶駆動電圧に応じて光透過率が変化する。バックライト13から発せられた白色光は、ピクセル値に応じた光透過率で液晶セル16を透過し、さらにカラーフィルタ17を透過することで、入力する画像信号に基づくカラー画像がディスプレイ1に表示される。液晶セル16及びカラーフィルタ17により液晶パネルが構成される。
ステップS101において、目標値設定部24は、キャリブレーション目標値の初期値を設定する。この初期値は、当該ディスプレイの初めてのキャリブレーションのときは工場出荷時のデフォルト値であり、2回目以降のキャリブレーションのときは前回のキャリブレーションで設定された値である。
また、目標値設定部24は、ディスプレイ1の目標値有効範囲記憶部21からディスプレイ制御ケーブル5を通して、各目標値の有効範囲(目標値として設定可能な値の範囲)を取得しておく。
プレイ1の輝度段階決定部20へ送信する。輝度段階決定部20は、目標値送信部25から目標値取得を行う。送信されるキャリブレーション目標値は、ステップS101で設定された初期値又は後述するステップS106でユーザによる入力に応じて更新されたキャリブレーション目標値である。
プレイ1の画面に表示させる制御を行い、それぞれ輝度及び色度の測色センサ3による測定データ(測色値)を取得する。表示する色票は、所定の複数の階調のグレーの色票、赤色、緑色、及び青色の三原色の色票などである。
ユーザにより設定されたキャリブレーション目標値に基づいて、輝度段階決定部20が、キャリブレーション対象のバックライト輝度の段階を決定する処理(図2のステップS101〜S107)について説明する。本実施例では、輝度段階決定部20は、コントラスト比の目標値(目標コントラスト比)に基づいて、コントラスト比を当該目標値とするために必要な、バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度を決定する。目標値の設定は、コントラスト比の目標値の設定により行われても良いし、コントラスト比を算出可能な一又は複数の表示特性(例えば白色輝度及び黒色輝度)の目標値の設定により行われても良い。ここではローカルディミング制御による輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度の決定がコントラスト比の目標値に基づいて行われる例を示すが、輝度の切り換えの段階数や各段階の輝度は他の表示特性の目標値に基づいて決定されても良い。
最大値の情報は目標値有効範囲記憶部21に記憶されている。黒色輝度とコントラスト比は、どちらか一方を設定すると、「コントラスト比=白色輝度/黒色輝度」の式に従って他方の欄の値が計算されて自動入力される。
5%〜25%である。最も明るい1段階目の最大輝度は100%、最も暗い5段階目の最小輝度は0.025%であるから、バックライト輝度の切り換えの段階数N=5とすることで最大4000:1のコントラスト比を実現可能である。なお、ユーザがローカルディミング無効と設定した場合は、目標コントラスト比によらずローカルディミングは行わないため、輝度段階決定部20は、バックライト輝度の切り換えの段階数N=1とする。
ここで、1段目の0.1%は液晶シャッタを閉じた状態に対応しており、100%は液晶シャッタを開いた状態に対応している。2段目以降も同様である。また、本実施例では、バックライト輝度をゼロ(全消灯)とする場合は示していないが、バックライト輝度をゼロ(全消灯)とする場合を含む構成としてもよい。その場合、バックライトの切り換えの段階数は、最小が2、最大が6となる。
ライト輝度についてキャリブレーションが実行されるだけである。この点、従来技術では、設定された目標コントラスト比によらず5つの段階のバックライト輝度の全てについてキャリブレーションが実行されることになるため、キャリブレーションの実行時間が不必要に長くなる場合があった。
本実施例によれば、目標コントラスト比に応じて適正な段階数のバックライトの輝度についてのみキャリブレーションが実行されるので、キャリブレーション回数を抑制することができ、効率的にキャリブレーションを行うことが可能になる。
ステップS201において、色票測定制御部27は、当該表示輝度範囲の最大輝度Ymaxを得るためのバックライト輝度になるようにバックライト駆動信号を調整する。色票測
定制御部27は、キャリブレーションを行うバックライト輝度の段階に応じた駆動電流値及びパルス幅変調デューティ比によりバックライト13が駆動されるようディスプレイ1に対し指示を出力する。
ステップS203において、色票測定制御部27は、当該表示輝度範囲の最低輝度Yminのグレーのピクセル値をR=G=B=pminを算出する。
pmax及びpminの算出方法を説明する。目標白色輝度をYw、目標黒色輝度をYk、目標ガンマ係数をγとしたとき、R=G=B=pのグレーの表示輝度Yは、式1で求められる。
Y=((p/255)γ)*(Yw−Yk)+Yk ・・・ 式1
したがって、pmaxとpminはそれぞれの式2と式3をpmax、pminについて解くことによって求められる。
Ymax=((pmax/255)γ)*(Yw−Yk)+Yk ・・・ 式2
Ymin=((pmin/255)γ)*(Yw−Yk)+Yk ・・・ 式3
nの赤色の色票の輝度と色度を、測色センサ3で測定する制御を行う。
ステップS205において、色票測定制御部27は、R=pmin、G=pmax、B=pminの緑色の色票の輝度と色度を、測色センサ3で測定する制御を行う。
ステップS206において、色票測定制御部27は、R=pmin、G=pmin、B=pmaxの青色の色票の輝度と色度を、測色センサ3で測定する制御を行う。
ステップS208において、色票測定制御部27は、R=G=B=pminのグレーから
R=G=B=pmaxのグレーまでの複数のグレーの色票をそれぞれ、測色センサ3で測定
する制御を行う。
キャリブレーションデータ決定部28は、当該段階のバックライト輝度において、pがpminからpmaxまでの各値のとき、表示輝度Yが式1を満たす液晶駆動信号になるように、液晶駆動信号の算出パラメータを調整する。各段階のバックライト輝度において、それぞれ式1を満たすように液晶駆動信号の算出パラメータを調整することで、どの段階のバックライト輝度でもR=G=B=pのグレーが同じ表示輝度になる。
図1(A)は、ディスプレイ1、コンピュータ2、及び測色センサ3が別体構成とされた画像表示システムの例を示している。しかし、上述したキャリブレーション制御部30の機能を実行するキャリブレーション制御プログラムがディスプレイ1にインストールされた構成でも良い。すなわち、コンピュータ2がディスプレイ1に内蔵された構成であってもよい。この場合のブロック図は、図1(B)に示される。図1(B)における画像表示装置31が、図1(A)のコンピュータ2がディスプレイ1に内蔵された構成を示している。また、アプリケーション画面生成部22と画面描画部23に相当する機能部を備えた第2のコンピュータが画像信号ケーブル4でディスプレイ1に接続され、第2のコンピュータのアプリケーション画面をディスプレイ1に表示するようにしてもよい。また、測色センサ3がディスプレイ1に内蔵された構成であってもよい。また、図1(A)では画像信号ケーブル4とディスプレイ制御ケーブル5とを別々のケーブルとした構成例を示しているが、同一ケーブルに画像信号とディスプレイ制御信号を多重化してもよい。
例えば、1024段階(各10ビット)の場合は、式1、式2、式3の255の値は、それぞれ1023(10ビット符号なし整数の最大値)に置き換わる。4096段階(各12ビット)の場合は、式1、式2、式3の255の値は、それぞれ4095(12ビット符号なし整数の最大値)に置き換わる。
画像信号の明るさに応じてバックライト13全体の輝度の段階を切り換える(すなわち光源ブロックの分割数が1)ディミング制御を行うようにしてもよい。
図1の輝度段階決定部20は、バックライト輝度の切り換えの段階数Nを決定する際には、単一の段階のバックライト輝度で実現可能なコントラスト比についての予め記憶されたデータを参照し、ユーザが設定した目標コントラスト比と比較する。輝度段階決定部20は、設定された目標コントラスト比が単一の段階のバックライト輝度で実現可能であればローカルディミングを行わず、実現不可能であれば目標コントラスト比に応じた輝度切り換え段階数でローカルディミングを行うよう判断する。
ステップS308において、色票測定制御部27は、設定された目標値のもとで単一の段階のバックライト輝度で実現可能なコントラスト比を測定するために、所定の色票を表示させて、輝度及び色度を測定させる制御を行うことにより実コントラスト比取得を行う。詳しくは後述する。
ステップS302に戻り、目標値送信部25は、最新の目標値を輝度段階決定部20へ送信する際に、前記ステップS308でコントラスト比が測定されていれば、当該コントラスト比の値も送信することにより実コントラスト比送信を行う。
ステップS304において、目標値設定部24がキャリブレーション目標値設定画面を表示する際に、前記ステップS308でコントラスト比が測定されていれば、当該コントラスト比の測定値が測定コントラスト比表示欄43に表示される。
目標値設定部24は、前記フラグを参照し、ローカルディミングが必要である場合は、図8(A)に示すように、チェックボックス39のグレーアウト表示を解除し、ローカルディミングを有効にするか無効にするかユーザが入力可能にする。
、B(青)成分について、それぞれ256段階(各8ビット)の値で表されるとする。
ステップS401において、色票測定制御部27は、目標の白色輝度を得るためのバックライト輝度になるようにバックライト駆動信号を調整する。色票測定制御部27は、バックライト輝度が最大になるよう駆動電流値及びパルス幅変調デューティ比を決定し、ディスプレイ1に対しバックライト13を駆動指示する。
ステップS403において、色票測定制御部27は、R=0、G=255、B=0の緑色の色票の輝度と色度を、測色センサ3で測定する制御を行う。
ステップS404において、色票測定制御部27は、R=0、G=0、B=255の青色の色票の輝度と色度を、測色センサ3で測定する制御を行う。
ステップS406において、色票測定制御部27は、R=G=B=0の黒色と、R=G=B=255の白色の色票をそれぞれ、測色センサ3で測定する制御を行う。
ステップS408において、色票測定制御部27は、上記バックライト駆動信号及び液晶駆動信号の調整がなされた状態での白色と黒色の輝度比(コントラスト比)の値(測定値)を出力する。
Claims (19)
- 表示パネルと、複数の段階の輝度に切り換え可能なバックライトと、を備える画像表示装置であって、
前記画像表示装置の所定の表示特性の目標値を設定する設定手段と、
前記目標値に基づき、前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された各段階の輝度で前記バックライトを発光させるとともに、前記画像表示装置に所定の色票を表示させて測色し、測色値に基づいて、前記バックライトの各段階の輝度でキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
を備える画像表示装置。 - 前記決定手段により決定された各段階の輝度と、各段階の輝度について行われた前記キャリブレーション手段によるキャリブレーション結果と、を対応づけて記憶する記憶手段を備える請求項1に記載の画像表示装置。
- 入力される画像信号に応じて、前記決定手段により決定した段階数の輝度のうち一の段階の輝度を選択し、選択した段階の輝度に前記バックライトの輝度を切り換える輝度制御手段と、
前記輝度制御手段により選択された段階の輝度に対応づけられたキャリブレーション結果に基づいて前記バックライト及び前記表示パネルを駆動する駆動手段と、
を備える請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記バックライトは、独立して輝度を切り換え可能な複数の光源ブロックに分割され、前記輝度制御手段は、各光源ブロックに対応する領域の画像信号に応じて、光源ブロック毎に前記バックライトの輝度を切り換え、
前記駆動手段は、各光源ブロックの輝度に対応づけられたキャリブレーション結果に基づいて各光源ブロック及び各光源ブロックに対応する領域の表示パネルを駆動する請求項3に記載の画像表示装置。 - 前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度と、その輝度切り換え条件のもとで前記バックライトの輝度を切り換えた場合に前記画像表示装置に表示可能なコントラスト比の範囲と、の対応関係を記憶する第2の記憶手段を備え、
前記設定手段は、少なくともコントラスト比の目標値、又は、コントラスト比の目標値を算出可能な一又は複数の所定の表示特性の目標値を設定し、
前記決定手段は、前記第2の記憶手段に記憶された対応関係に基づき、表示可能なコントラスト比の範囲内に前記設定されたコントラスト比の目標値を含むような輝度切り換え条件を判定し、判定した輝度切り換え条件に基づき、前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度を決定する請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 所定の輝度切り換え条件のもとで前記バックライトの輝度を切り換えた場合に前記画像表示装置に実際に表示されたコントラスト比の測定値を取得する取得手段を備え、
前記決定手段は、前記第2の記憶手段に記憶された対応関係において、前記取得手段によりコントラスト比の測定値が取得された輝度切り換え条件については、当該取得されたコントラスト比の測定値の範囲内に前記設定されたコントラスト比の目標値が含まれるか否かを判定する請求項5に記載の画像表示装置。 - 表示パネルと、複数の段階の輝度に切り換え可能なバックライトと、を備える画像表示装置のキャリブレーション方法であって、
前記画像表示装置の所定の表示特性の目標値を設定する設定ステップと、
前記目標値に基づき、前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度を決定する決定ステップと、
前記決定ステップにおいて決定された各段階の輝度で前記バックライトを発光させるとともに、所定の色票を前記画像表示装置に表示させて測色し、測色値に基づいて、前記バックライトの各段階の輝度でキャリブレーションを行うキャリブレーションステップと、を有するキャリブレーション方法。 - 前記決定ステップにおいて決定された各段階の輝度と、各段階の輝度について行われた前記キャリブレーションステップにおけるキャリブレーション結果と、を対応づけて記憶手段に記憶するステップを有する請求項7に記載の画像表示装置のキャリブレーション方法。
- 入力される画像信号に応じて、前記決定ステップにおいて決定した段階数の輝度のうち一の段階の輝度を選択し、選択した段階の輝度に前記バックライトの輝度を切り換える輝度制御ステップと、
前記輝度制御ステップにおいて選択された段階の輝度に対応づけられたキャリブレーション結果に基づいて前記バックライト及び前記表示パネルを駆動する駆動ステップと、
を有する請求項8に記載の画像表示装置のキャリブレーション方法。 - 前記バックライトは、独立して輝度を切り換え可能な複数の光源ブロックに分割され、前記輝度制御ステップでは、各光源ブロックに対応する領域の画像信号に応じて、光源ブロック毎に前記バックライトの輝度を切り換え、
前記駆動ステップでは、各光源ブロックの輝度に対応づけられたキャリブレーション結果に基づいて各光源ブロック及び各光源ブロックに対応する領域の表示パネルを駆動する請求項9に記載の画像表示装置のキャリブレーション方法。 - 前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度と、その輝度切り換え条件のもとで前記バックライトの輝度を切り換えた場合に前記画像表示装置に表示可能なコントラスト比の範囲と、の対応関係を第2の記憶手段に記憶するステップを有し、
前記設定ステップでは、少なくともコントラスト比の目標値、又は、コントラスト比の目標値を算出可能な一又は複数の所定の表示特性の目標値を設定し、
前記決定ステップでは、前記第2の記憶手段に記憶された対応関係に基づき、表示可能なコントラスト比の範囲内に前記設定されたコントラスト比の目標値を含むような輝度切り換え条件を判定し、判定した輝度切り換え条件に基づき、前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度を決定する請求項7〜10のいずれか1項に記載の画像表示装置のキャリブレーション方法。 - 所定の輝度切り換え条件のもとで前記バックライトの輝度を切り換えた場合に前記画像表示装置に実際に表示されたコントラスト比の測定値を取得する取得ステップを有し、
前記決定ステップでは、前記第2の記憶手段に記憶された対応関係において、前記取得ステップにおいてコントラスト比の測定値が取得された輝度切り換え条件については、当該取得されたコントラスト比の測定値の範囲内に前記設定されたコントラスト比の目標値が含まれるか否かを判定する請求項11に記載の画像表示装置のキャリブレーション方法。 - 請求項7から請求項12までのいずれか1項に記載のキャリブレーション方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 表示パネルと、複数の段階の輝度に切り換え可能なバックライトと、を備える画像表示装置と、前記画像表示装置に所定の色票を表示させて測色し、測色値に基づいて前記画像表示装置のキャリブレーションを行うキャリブレーション装置と、からなる画像表示システムであって、
前記キャリブレーション装置は、
前記画像表示装置の所定の表示特性の目標値を設定する設定手段と、
前記目標値を前記画像表示装置へ送信する目標値送信手段と、
前記目標値に基づき決定される前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度の情報を前記画像表示装置から取得する輝度段階取得手段と、
前記輝度段階取得手段により取得した各段階の輝度で前記バックライトを発光させるとともに、前記画像表示装置に所定の色票を表示させて測色し、測色値に基づいて、前記バックライトの各段階の輝度でキャリブレーションを行うキャリブレーション手段と、
を備え、
前記画像表示装置は、
前記キャリブレーション装置から前記所定の表示特性の目標値を取得する目標値取得手段と、
前記目標値に基づき、前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定した前記段階数及び各段階の輝度の情報を前記キャリブレーション装置へ送信する輝度段階送信手段と、
を備える画像表示システム。 - 前記画像表示装置は、
前記決定手段により決定した各段階の輝度について行われた前記キャリブレーション装置によるキャリブレーション結果を前記キャリブレーション装置から取得するキャリブレーション結果取得手段と、
前記決定手段により決定した各段階の輝度と、前記キャリブレーション結果取得手段により取得した各段階の輝度についてのキャリブレーション結果と、を対応づけて記憶する記憶手段を備える請求項14に記載の画像表示システム。 - 前記画像表示装置は、
入力される画像信号に応じて、前記決定手段により決定した段階数の輝度のうち一の段階の輝度を選択し、選択した段階の輝度に前記バックライトの輝度を切り換える輝度制御手段と、
前記輝度制御手段により選択された段階の輝度に対応づけられたキャリブレーション結果に基づいて前記バックライト及び前記表示パネルを駆動する駆動手段と、
を備える請求項15に記載の画像表示システム。 - 前記バックライトは、独立して輝度を切り換え可能な複数の光源ブロックに分割され、前記輝度制御手段は、各光源ブロックに対応する領域の画像信号に応じて、光源ブロック毎に前記バックライトの輝度を切り換え、
前記駆動手段は、各光源ブロックの輝度に対応づけられたキャリブレーション結果に基づいて各光源ブロック及び各光源ブロックに対応する領域の表示パネルを駆動する請求項16に記載の画像表示システム。 - 前記画像表示装置は、
前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度と、その輝度切り換え条件のもとで前記バックライトの輝度を切り換えた場合に前記画像表示装置に表示可能なコントラスト比の範囲と、の対応関係を記憶する第2の記憶手段を備え、
前記設定手段は、少なくともコントラスト比の目標値、又は、コントラスト比の目標値
を算出可能な一又は複数の所定の表示特性の目標値を設定し、
前記目標値送信手段は、前記コントラスト比の目標値を前記画像表示装置へ送信し、
前記目標値取得手段は、前記コントラスト比の目標値を前記キャリブレーション装置から取得し、
前記決定手段は、前記第2の記憶手段に記憶された対応関係に基づき、表示可能なコントラスト比の範囲内に前記目標値取得手段が取得したコントラスト比の目標値を含むような輝度切り換え条件を判定し、判定した輝度切り換え条件に基づき、前記バックライトの輝度の切り換えの段階数及び各段階の輝度を決定する請求項14〜17のいずれか1項に記載の画像表示システム。 - 前記キャリブレーション装置は、
所定の輝度切り換え条件のもとで前記バックライトの輝度を切り換えた場合に前記画像表示装置に実際に表示されたコントラスト比の測定値を取得する取得手段と、
前記所定の輝度切り換え条件及び前記取得手段により取得したコントラスト比の測定値の情報を前記画像表示装置へ送信する実コントラスト比送信手段と、
を備え、
前記画像表示装置は、
前記キャリブレーション装置から前記所定の輝度切り換え条件及びコントラスト比の測定値の情報を取得する実コントラスト比取得手段を備え、
前記決定手段は、前記第2の記憶手段に記憶された対応関係において、前記取得手段によりコントラスト比の測定値が取得された輝度切り換え条件については、当該取得されたコントラスト比の測定値の範囲内に前記設定されたコントラスト比の目標値が含まれるか否かを判定する請求項18に記載の画像表示システム。
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