JP5888789B2 - バックライト装置、及びバックライト制御方法 - Google Patents
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Description
従来技術におけるバックライト装置は、RGBの各色に対応する分光特性に従うカラーフィルタ付きのカラーセンサで、発光された光の輝度を検出している。そして、バックライト装置の演算手段が、混合された白色光の色度が所定の値になるような各色のバックライトの電流値を、検出された各輝度から求めている。この場合、演算手段は、分光特性に基づく各色のバックライトの光の波長変化による受光感度の変化量を1次近似して、カラーセンサの分光特性による受光感度の低下分を補正した電流値を求めるものがある(例えば、特許文献1参照)。
図4は、従来技術に係るRGBカラーフィルタの光透過特性の一例を示す図である。図4において、横軸は波長、縦軸は光透過率、曲線g901は青のフィルタの波長に対する光透過率、曲線g902は緑のフィルタの波長に対する光透過率、曲線g903は赤のフィルタの波長に対する光透過率である。図4に示すように、青のフィルタの透過率が20[%]以上の帯域は、曲線g901のように約400[nm]〜540[nm]である。緑のフィルタの透過率が20[%]以上の帯域は、曲線g902のように約480[nm]〜600[nm]である。赤のフィルタの透過率が20[%]以上の帯域は、曲線g903のように約590[nm]〜720[nm]である。各カラーフィルタは、図4に示したような分光特性のため、例えば、緑のカラーセンサは、約450[nm]〜540[nm]の波長の光量も検出している。また、赤のカラーセンサは、青の帯域の約380[nm]〜540[nm]の波長の光量も数[%]検出している。また、赤のカラーセンサは、緑の帯域の約570[nm]〜600[nm]の波長の光量も数[%]〜20[%]検出している。
また、上記目的を達成するため、本発明に係るバックライト装置は、発光色が異なる複数のバックライト用の光を発する光源の発光部と、前記発光部の複数の光源の各発光色に対応する各分光感度特性により前記発光部それぞれの光を抽出する光学色フィルタを有し、前記光学色フィルタそれぞれにより抽出された前記発光部が発光した光の輝度を検出する複数の検出部と、前記各検出部が検出した各輝度を、前記複数の検出部が検出した輝度を用いて補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する演算部と、を備え、前記演算部は、前記複数の検出部が検出した各輝度と前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する値とを用いて、前記各検出部が検出した各輝度に含まれる前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する変換部、をさらに備え、前記演算部は、前記変換部によって補正された前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する。
また、上記目的を達成するため、本発明は、発光色が異なる複数のバックライト用の光を発する光源の発光部を発光させるバックライト装置のバックライト制御方法であって、検出部が、前記発光部の複数の光源の各発光色に対応する各分光感度特性により前記発光部それぞれの光を抽出する光学色フィルタそれぞれにより抽出された前記発光部それぞれが発光した光の輝度を検出する複数の検出工程と、演算部が、前記各検出部が検出した前記バックライト用の光の各輝度を、前記複数の検出部が検出した輝度を用いて補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する演算工程と、を含み、前記演算工程は、前記演算部が、前記複数の検出部が検出した各輝度と前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する値とを用いて、前記各検出部が検出した各輝度に含まれる前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する変換工程、をさらに含み、前記演算工程は、前記演算部が、前記変換工程によって補正された前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する。
図1は、本発明に係るバックライト装置1の概略構成のブロック図である。図1に示すようにバックライト装置1は、発光部2、検出部3、バックライト目標色設定部4、演算部5、バックライト駆動部7を備えている。
青バックライト21は、バックライト駆動部7が出力する駆動信号により青色の光を発する光源である。青色の光の中心波長は、例えば約460[nm]である。緑バックライト22は、バックライト駆動部7が出力する駆動信号により緑色の光を発する光源である。赤色の光の中心波長は、例えば約540[nm]である。赤バックライト23は、バックライト駆動部7が出力する駆動信号により赤色の光を発する光源である。赤色の光の中心波長は、例えば約660[nm]である。
青バックライト21、緑バックライト22及び赤バックライト23は、例えば発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)、または半導体レーザーである。
青カラーセンサ31は、発光部2の青バックライト21の発光色に対応する分光感度特性のカラーフィルタを有している。青カラーセンサ31におけるカラーフィルタの分光感度特性は、例えば、従来技術における図4の曲線g901と同様に、透過率が20[%]以上の帯域が約400[nm]〜540[nm]である。青カラーセンサ31は、発光部2から発光された光を受光し、受光した受光量を電気信号に変換して演算部5に出力する。
緑カラーセンサ32は、発光部2の緑バックライト22の発光色に対応する分光感度特性のカラーフィルタを有している。緑カラーセンサ32におけるカラーフィルタの分光感度特性は、例えば、従来技術における図4の曲線g902と同様に、透過率が20[%]以上の帯域が曲線g902のように約480[nm]〜600[nm]である。緑カラーセンサ32は、発光部2から発光された光を受光し、受光した受光量を電気信号に変換して演算部5に出力する。
赤カラーセンサ33は、発光部2の赤バックライト23の発光色に対応する分光感度特性のカラーフィルタを有している。赤カラーセンサ33におけるカラーフィルタの分光感度特性は、例えば、従来技術における図4の曲線g903と同様に、透過率が20[%]以上の帯域が約590[nm]〜720[nm]である。赤カラーセンサ33は、発光部2から発光された光を受光し、受光した受光量を電気信号に変換して演算部5に出力する。
また、青カラーセンサ31、緑カラーセンサ32及び赤カラーセンサ33は、例えばフォトセンサである。
設定値とは、例えば、本実施形態のバックライト装置1を液晶表示装置に適用した場合、使用者が図示しない表示部の表示を見ながら、青バックライト21、緑バックライト22及び赤バックライト23の輝度を白色発光されていると使用者が感じるように調整し、図示しない操作部で設定された値である。
変換部51には、予め実測やシミュレーションにより算出された変換式が記憶されている。変換部51は、青カラーセンサ31、緑カラーセンサ32及び赤カラーセンサ33が出力する変換された電気信号を、次式(1)の変換式を用いて、青カラーセンサ31の補正後の検出値、緑カラーセンサ32の補正後の検出値及び赤カラーセンサ33の補正後の検出値を算出する。変換部51は、算出した各カラーセンサの補正後の検出値を、青バックライト輝度算出部52、緑バックライト輝度算出部53及び赤バックライト輝度算出部54に出力する。
バックライト装置1の設計者は、青バックライト21のみを発光させた場合の青カラーセンサ31、緑カラーセンサ32及び赤カラーセンサ33の各検出値を測定する。同様に、設計者は、緑バックライト22のみを発光させた場合の青カラーセンサ31、緑カラーセンサ32及び赤カラーセンサ33の各検出値を測定する。設計者は、赤バックライト23のみを発光させた場合の青カラーセンサ31、緑カラーセンサ32及び赤カラーセンサ33の各検出値を測定する。このようにして測定された検出値を用いて、式(1)をバックライト装置1の設計者が算出する。
青バックライト21のみを発光させ、各カラーセンサの検出値Rs1、Gs1、Bs1が測定された場合、青バックライト21の輝度成分B1は、次式(2)のように表される。なお、青バックライト21の輝度値は、駆動値に予め定めた定数(例えば駆動回路の増幅乗数)を乗じた値である。このため、青バックライト21の輝度成分B1は、駆動値に定数を乗じて算出する。なお、駆動値は、例えば、駆動電流値、または駆動電圧値であり、既知の値である。
次に、緑バックライト22のみを発光させ、各カラーセンサの検出値Rs2、Gs2、Bs2が測定された場合、緑バックライト22の輝度成分G1は、次式(3)のように表される。同様に、緑バックライト22の輝度成分G1は、駆動値に定数を乗じて算出する。
次に、赤バックライト23のみを発光させ、各カラーセンサの検出値Rs3、Gs3、Bs3が測定された場合、赤バックライト23の輝度成分R1は、次式(4)のように表される。同様に、赤バックライト23の輝度成分R1は、駆動値に定数を乗じて算出する。
各バックライトのみを各3種類の輝度で発光させて取得した各カラーセンサの検出値と青バックライト21または緑バックライト22または赤バックライト23の輝度成分を用いて、式(2)〜式(4)の連立方程式の各定数を算出する。このようにして算出した結果、式(1)に示したように、a11=1.007、a12=0.016、a13=0.005、a21=−0.155、a22=1.225、a23=−0.017、a31=−0.046、a32=0.014、a33=1.093が算出される。なお、式(1)の各要素の値は、一例であり、青カラーセンサ31、緑カラーセンサ32及び赤カラーセンサ33の各カラーフィルタの特性、受光感度、受光帯域などによって異なる。
緑バックライト輝度算出部53は、変換部51が出力する変換された電気信号に基づき緑バックライト22の輝度を算出し、算出した輝度値を緑バックライト駆動値算出部59に出力する。この算出した輝度は、各カラーセンサにより実測された検出値を補正した緑カラーセンサ32の検出値である。
赤バックライト輝度算出部54は、変換部51が出力する変換された電気信号に基づき赤バックライト23の輝度を算出し、算出した輝度値を赤バックライト駆動値算出部60に出力する。この算出した輝度は、各カラーセンサにより実測された検出値を補正した赤カラーセンサ33の検出値である。
緑バックライト目標輝度算出部56は、バックライト目標色設定部4が出力する白色発光の際の緑バックライト22に対する設定値に基づき緑バックライト22に対する目標輝度値を算出する。緑バックライト目標輝度算出部56は、算出した緑バックライト22に対する目標輝度値を緑バックライト駆動値算出部59に出力する。
赤バックライト目標輝度算出部57は、バックライト目標色設定部4が出力する白色発光の際の赤バックライト23に対する設定値に基づき赤バックライト23に対する目標輝度値を算出する。赤バックライト目標輝度算出部57は、算出した赤バックライト23に対する目標輝度値を赤バックライト駆動値算出部60に出力する。
青バックライト目標輝度算出部55が算出する目標輝度値は、発光部2を発光させて白色発光させた場合、バックライト目標色設定部4の設定値になるような青カラーセンサ31が受光した輝度を表す値である。緑バックライト目標輝度算出部56が算出する目標輝度値は、発光部2を発光させて白色発光させた場合、バックライト目標色設定部4の設定値になるような緑カラーセンサ32が受光した輝度を表す値である。同様に、赤バックライト目標輝度算出部57が算出する目標輝度値は、発光部2を発光させて白色発光させた場合、バックライト目標色設定部4の設定値になるような赤カラーセンサ33が受光した輝度を表す値である。
緑バックライト駆動値算出部59は、緑バックライト輝度算出部53が出力する実測に基づく輝度値と、緑バックライト目標輝度算出部56が出力する目標輝度値とを比較する。緑バックライト駆動値算出部59は、比較結果に基づき緑バックライト22の駆動信号を生成し、生成した駆動信号をバックライト駆動部7に出力する。
赤バックライト駆動値算出部60は、赤バックライト輝度算出部54が出力する実測に基づく輝度値と、赤バックライト目標輝度算出部57が出力する目標輝度値とを比較する。赤バックライト駆動値算出部60は、比較結果に基づき赤バックライト23の駆動信号を生成し、生成した駆動信号をバックライト駆動部7に出力する。
一方、緑カラーセンサ32の検出値を変換部51により変換した検出量は、破線で囲んだ丸g102のように0である。同様に、赤カラーセンサ33の検出値を変換部51により変換した検出量は、破線で囲んだ丸g103のように0である。すなわち、変換部51は、従来技術で発生していた各カラーセンサに用いられているカラーフィルタによる色間干渉による成分を補正している。このため、青バックライト21を発光した場合、図2のように変換部51により変換された各カラーセンサの検出値は、青カラーセンサ31の検出値のみとなる。同様に、緑バックライト22を発光した場合、変換部51により変換された各カラーセンサの検出値は、緑カラーセンサ32の検出値のみとなるように式(1)により補正される。また、赤バックライト23を発光した場合、変換部51により変換された各カラーセンサの検出値は、赤カラーセンサ33の検出値のみとなるように式(1)により補正される。
この結果、各カラーセンサに用いられているカラーフィルタの色間干渉によるバックライト制御への影響を低減することが可能になる。
このため、バックライト制御装置1を、一般的な10ビット(bit)でデジタル制御する場合、各カラーセンサの色間干渉によるノイズをバックライト装置1の検出限界(最下位ビット;LSB(Least Significant Bit))以下に抑圧できる。
カラーフィルタによる色間干渉を減少させるために、仮に光透過率の低いカラーフィルタを用いた場合、各カラーセンサの出力値が小さくなり、各カラーセンサの感度が低くなってしまう。このように光透過率の低いカラーフィルタを用いてバックライトを高速駆動すると、曲線破線201に示すように輝度色度の過渡振動が発生しやすくなる。このような過度振動が発生している場合、複数色のバックライト装置では、画面の白色を、例えば0.1秒以内で一定値の輝度に収束させることができず、画面の表示内容に追従させて(例えば毎秒60回)、バックライトの輝度色度を高速に切り替えることが困難であった。
一方、本実施形態に係るバックライト装置1を用いた場合、制御されるべき輝度g202は、目標輝度g203に対する振動が従来技術に対して大幅に減少し、振動が収束するまでに時間も従来技術に対して大幅に減少している。
このため、本実施形態に係るバックライト装置1では、画面の白色を、単色バックライトの場合と同様に、約0.1秒以内で一定値の輝度に収束させることができる。この結果、画面の表示内容に追従させて(例えば毎秒60回)、バックライトの輝度色度を高速に切り替えることが可能になる。
このため、表示装置に本実施形態のバックライト装置1を用いた場合、色再現性が向上し、高速表示することができるので、例えば、グラフィックデザイン、放送局向けの高画質の画像確認用ディスプレイ、医療用ディスプレイなどを実現できる効果もある。
また、本実施形態では、発光部2は、青バックライト21、緑バックライト22及び赤バックライト23を備える例を説明したが、補色のCMYG(シアン、マゼンダ、イエロー、グリーン)を備えるようにしてもよい。この場合も、発光部2が備えるバックライトの波長帯域に合わせたカラーセンサを検出部3が備え、発光部2が備えるバックライトの波長帯域に合わせたバックライト輝度算出部、目標輝度算出部及びバックライト駆動値算出部を演算部5が備えるようにしてもよい。また、変換部51には、予め各色のバックライトを発光させて、式(1)に相当する変換式を算出して記憶させておくようにしてもよい。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD−ROM等の可搬媒体、USB(Universal Serial Bus) I/F(インタフェース)を介して接続されるUSBメモリ、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Claims (8)
- 発光色が異なる複数のバックライト用の光を発する光源の発光部と、
前記発光部の複数の光源の各発光色に対応する各分光感度特性により前記発光部それぞれの光を抽出する光学色フィルタを有し、前記光学色フィルタそれぞれにより抽出された前記発光部が発光した光の輝度を検出する複数の検出部と、
前記各検出部が検出した各輝度を、前記複数の検出部が検出した輝度を用いて補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記複数の検出部が検出した輝度と前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する値とを用いて、前記各検出部が検出した各輝度に含まれる前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出するバックライト装置。 - 発光色が異なる複数のバックライト用の光を発する光源の発光部と、
前記発光部の複数の光源の各発光色に対応する各分光感度特性により前記発光部それぞれの光を抽出する光学色フィルタを有し、前記光学色フィルタそれぞれにより抽出された前記発光部が発光した光の輝度を検出する複数の検出部と、
前記各検出部が検出した各輝度を、前記複数の検出部が検出した輝度を用いて補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する演算部と、
を備え、
前記演算部は、
前記複数の検出部が検出した各輝度と前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する値とを用いて、前記各検出部が検出した各輝度に含まれる前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する変換部、をさらに備え、
前記演算部は、
前記変換部によって補正された前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出するバックライト装置。 - 前記演算部は、前記発光部の複数の光源を各々発光させた場合、前記複数の検出部が各々検出した輝度と、前記発光させた場合の前記光源各々の駆動値に基づく値との連立方程式を用いて生成された予め記憶されている関係式を用いて、前記補正を行う
請求項1または請求項2に記載のバックライト装置。 - 前記演算部は、前記発光部の複数の光源を発光させた白色光に対する設定に基づき前記発光部の複数の光源の各目標輝度を算出し、前記算出した各目標輝度と前記補正した各輝度とを比較し、前記比較した結果に基づき、前記発光部の複数の光源に供給する各駆動値を算出する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のバックライト装置。 - 前記白色光に対する設定は、前記発光部の色温度、輝度の少なくとも一方である
請求項4に記載のバックライト装置。 - 発光色が異なる複数のバックライト用の光を発する光源の発光部を発光させるバックライト装置のバックライト制御方法であって、
検出部が、前記発光部の複数の光源の各発光色に対応する各分光感度特性により前記発光部それぞれの光を抽出する光学色フィルタそれぞれにより抽出された前記発光部それぞれが発光した光の輝度を検出する複数の検出工程と、
演算部が、前記各検出部が検出した前記バックライト用の光の各輝度を、前記複数の検出部が検出した輝度を用いて補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する演算工程と、
を含み、
前記演算工程は、前記演算部が、前記複数の検出部が検出した輝度と前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する値とを用いて、前記各検出部が検出した前記バックライト用の光の各輝度に含まれる前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出するバックライト制御方法。 - 発光色が異なる複数のバックライト用の光を発する光源の発光部を発光させるバックライト装置のバックライト制御方法であって、
検出部が、前記発光部の複数の光源の各発光色に対応する各分光感度特性により前記発光部それぞれの光を抽出する光学色フィルタそれぞれにより抽出された前記発光部それぞれが発光した光の輝度を検出する複数の検出工程と、
演算部が、前記各検出部が検出した前記バックライト用の光の各輝度を、前記複数の検出部が検出した輝度を用いて補正し、前記補正した前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出する演算工程と、
を含み、
前記演算工程は、
前記演算部が、前記複数の検出部が検出した各輝度と前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する値とを用いて、前記各検出部が検出した各輝度に含まれる前記光学色フィルタの色間干渉の成分を補正する変換工程、をさらに含み、
前記演算工程は、
前記演算部が、前記変換工程によって補正された前記各輝度に基づき前記発光部の複数の光源各々を駆動する駆動値を算出するバックライト制御方法。
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