(57)【要約】【課題】周囲の明るさが変わっても、表示パネルを適切な輝度に制御する画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置１は、表示パネル３とこの表示パネル３を照明する光源４１とを備える。さらに、画像表示装置１は、表示パネル３を保持する装置本体２と、この装置本体２の周囲の広い画角の光が入射する撮像レンズ１１と、この撮像レンズ１１を介して周囲光を受光する撮像素子１２と、この撮像素子１２で受光した周囲光の画像から、表示パネル３の背面側における所定の背景光の画像を抽出する領域抽出部２０と、該所定の背景画像の輝度を算出し、算出した輝度を用いて、光源４１の発光輝度を制御する光源輝度制御部３０とを備える。【選択図】図１
2011002727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと該表示パネルを照明する光源とを備えた画像表示装置において、
前記表示パネルを保持する装置本体と、
前記装置本体の周囲の広い画角の光が入射する撮像レンズと、
前記撮像レンズを介して該周囲光を受光する撮像素子と、
前記撮像素子で受光した周囲光の画像から、前記表示パネルの背面側における所定の背景光の画像を抽出する領域抽出部と、
該所定の背景画像の輝度を算出し、算出した輝度を用いて、前記光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記領域抽出部は、前記撮像レンズに入射する水平方向の所定の画角と、垂直方向の所定の画角とに基づいて、所定の背景画像の範囲を特定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記撮像レンズは魚眼レンズであることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記表示パネルに対面する人物の位置を検知する人物検知センサを備え、前記領域抽出部は、前記人物検知センサが出力する位置情報に基づいて、所定の背景光画像の位置を特定することを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光源輝度制御部は、背景輝度演算部と、映像輝度算出部と、光源制御部とを備え、
前記背景輝度演算部は、所定の背景画像の輝度を算出し、該背景輝度を前記光源制御部に出力し、
前記映像輝度算出部は、入力映像信号の平均輝度を算出し、該平均輝度を前記光源制御部に出力し、
前記光源制御部は、前記背景輝度と前記平均輝度を平均処理した順応輝度に基づいて、前記光源の発光輝度を制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記映像輝度算出部は、連続する複数フレームにおける各入力映像信号の映像輝度を平均処理することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記撮像レンズは前記装置本体の上面部に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記撮像レンズは前記装置本体の側面部に設けられることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源により照明した表示パネルに画像を表示する画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像表示装置は、テレビジョン受像機やコンピュータ装置等の画像表示に広く使用されている。例えば、液晶パネルを用いた画像表示装置は、電極を設けた２枚の透明基板の間に液晶を封入し、マトリクス状に配置された駆動電極単位に電圧を制御することによって、液晶分子の集団や配向を制御し、透明基板の背面に設けられたバックライト光源からの照明光の透過率を変化させることによって、液晶パネルに画像を表示している。
【０００３】
このような画像表示装置は、室内の明るさが変化すると、表示画面が明るくなり過ぎたり、暗くなり過ぎたりして、その度に表示画面の輝度を変えなければならないという問題点があった。そこで、室内等の照明環境の状況を光センサにより計測して、照明環境の状況に応じて表示画面の輝度を調整するものがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１では、フォトトランジスタからなる光センサは、液晶パネル面と同一平面上に取り付けられ、液晶パネル面に直角に当る光を受光する。コントローラは、光センサからの光量に関する信号に応じて、液晶パネル面のバックライト光源の発光輝度の大きさを変化させ、液晶パネルの輝度を制御している。
【０００５】
通常、液晶パネル等の表示画面を見る場合に、表示画面の光とともに、表示画面の背後方向からの光（背景光）が観察者の視野に入ることになる。この背景光の輝度に対して、表示画面の輝度の大きさを適切なものとすることによって、画面が眩しい、または暗いという不快感を軽減することができる。ところが、上述した先行技術では、センサは、液晶パネル面と同一平面上に取り付けられ、液晶パネル面に当る光を受光しているために、表示画面の背景光の輝度（背景輝度）を適切に検知することが困難である。従って、表示画面の輝度を適切に制御することできずに、画面が眩しい、または暗いという不快感を解消することがでないという不都合があった。
【０００６】
そこで、特許文献２では、背景輝度を計測している。つまり、特許文献２の画像表示装置は、液晶パネルを含む表示部と、表示部を取り付けた筐体と、筐体の裏面（液晶パネルの反対側の面）または上面に取り付けたフォトトランジスタからなる光センサと、光センサの信号から表示部の輝度を制御する制御回路とを備える。この構成では、光センサによって、表示部の背景輝度が計測されて、背景輝度に対応した信号が制御回路に送信される。制御回路では、送信された信号と表示部に表示される映像信号の白画素の数量とに基づいて、表示部から照射される輝度が算出され、算出された輝度に対応するように、表示部内に配置される光源を調光している。
【０００７】
しかしながら、上述した先行技術では、光センサにフォトトランジスタを用いているために、光センサの受光領域全体の受光量に対応した信号となり、不必要な方向の光も含んだ信号を制御回路に出力することになる。例えば、薄型のテレビジョン受像機は壁際に設置される頻度が多く、このような場合には、センサが筐体の裏面に取り付けられると、テレビジョン受像機と壁の間の輝度を計測していることになり、またセンサが筐体の上面に取り付けられると、筐体の上側の光（正規の背景光）とともに、センサの下側、つまりテレビジョン受像機と壁の間の光（不必要光）に基づいて輝度を計測していることになる。このように計測された輝度は、正規の背景輝度に比べると小さく（暗く）なっているために、表示部の輝度を正確に制御することできないという不都合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１１７１３号公報（段落［００１９］、図１）
【特許文献２】特開２００６−２６７７８９号公報（段落［００３６］、［００４８］〜［００５０］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、周囲の明るさが変わっても、表示部を適切な輝度に制御する画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、表示パネルと該表示パネルを照明する光源とを備えた画像表示装置において、前記表示パネルを保持する装置本体と、前記装置本体の周囲の広い画角の光が入射する撮像レンズと、前記撮像レンズを介して該周囲光を受光する撮像素子と、前記撮像素子で受光した周囲光の画像から、前記表示パネルの背面側における所定の背景光の画像を抽出する領域抽出部と、該所定の背景画像の輝度を算出し、算出した輝度を用いて、前記光源の発光輝度を制御する光源輝度制御部とを備えることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、装置本体の周囲の広い画角の光が撮像レンズによって撮像素子上に結像する。領域抽出部は、撮像素子上に結像した周囲光の画像から所定の背景光の画像、例えば表示パネルを見る観察者の視野で定まる範囲の背景光の画像を抽出し、光源輝度制御部は、この所定の背景画像の輝度を算出し、背景画像の輝度を用いて光源の発光輝度の大きさを変える。光源の輝度変化によって、表示パネルは背景光に適した輝度になる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、前記領域抽出部は、前記撮像レンズに入射する水平方向の所定の画角と、垂直方向の所定の画角とに基づいて、所定の背景画像の範囲を特定することを特徴としている。この構成によれば、水平方向と垂直方向との所定の画角範囲、つまり所定の背景画像を、例えば表示パネルを見る観察者の視野の範囲で定めることが可能である。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明では、前記撮像レンズは魚眼レンズであることを特徴としている。この構成によれば、魚眼レンズによって、画角１８０°の周囲光が撮像素子上に結像する。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、前記表示パネルに対面する人物の位置を検知する人物検知センサを備え、前記領域抽出部は、前記人物検知センサが出力する位置情報に基づいて、所定の背景画像の位置を特定することを特徴としている。この構成によれば、観察者が表示パネルを見る位置を変えると、人物検知センサは移動した観察者の位置を検知する。領域抽出部は、この位置情報に基づいて、所定の背景画像の位置を変える。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、前記光源輝度制御部は、背景輝度演算部と、映像輝度算出部と、光源制御部とを備え、前記背景輝度演算部は、所定の背景画像の輝度を算出し、該背景輝度を前記光源制御部に出力し、前記映像輝度算出部は、入力映像信号の平均輝度を算出し、該平均輝度を前記光源制御部に出力し、前記光源制御部は、前記背景輝度と前記平均輝度を平均処理した順応輝度に基づいて、前記光源の発光輝度を制御することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明では、前記映像輝度算出部は、連続する複数フレームにおける各入力映像信号の映像輝度を平均処理することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明では、前記撮像レンズは前記装置本体の上面部に設けられることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明では、前記撮像レンズは前記装置本体の側面部に設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、装置本体の周囲の広い画角の光が撮像レンズによって撮像素子上に結像する。領域抽出部は、撮像素子上に結像した周囲光の画像から所定の背景光の画像、例えば表示パネルを見る観察者の視野で定まる範囲の背景光の画像を抽出する。光源輝度制御部は、この所定の背景画像の輝度を算出することにより、観察者の視野に対応する背景輝度が正確に算出される。更に光源輝度制御部は、この背景画像の輝度を用いて光源の発光輝度の大きさを変えるので、表示パネルは背景光に適した輝度になる。従って、観察者が見る表示パネルは装置本体の周囲の明るさに応じた適切な輝度になり、観察者が見る表示パネルが眩しい、あるいは暗くて見づらいという不快感がなく、また視覚疲労を低減させることがきる。更に、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。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明によれば、領域抽出部は、例えば表示パネルを見る観察者の視野で定まる背景光の範囲の画像を、所定の背景画像として抽出することができる。光源輝度制御部は、この所定の背景画像の輝度を算出することになり、観察者の視野に対応する背景輝度が正確に算出される。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明によれば、魚眼レンズによって、画角１８０°の周囲光が撮像素子上に結像するので、観察者が表示パネルに対して見る位置を変えても、また、複数の観察者が表示パネルを見ていても、領域抽出部は、所定の背景画像を撮像素子上から抽出することがでる。従って、光源輝度制御部は、この所定の背景画像の輝度を算出することになり、どのような状況でも背景輝度を得ることをできる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明によれば、観察者が表示パネルを見る位置を変えると、人物検知センサは移動した観察者の位置を検知する。領域抽出部は、この位置情報に基づいて、所定の背景画像の位置を変えて所定の背景画像を抽出する。従って、光源輝度制御部は、この所定の背景画像の輝度を算出することになり、観察者が移動しても、常に観察者の視野に対応した正確な背景輝度を得ることをできる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明によれば、背景輝度演算部は、所定の背景画像の輝度を算出し、該背景輝度を光源制御部に出力し、映像輝度算出部は、入力映像信号の平均輝度を算出し、該平均輝度を光源制御部に出力し、光源制御部は、背景輝度と平均輝度とを平均処理した順応輝度に基づいて、光源の発光輝度を制御するので、表示パネルは装置本体の周囲の明るさに応じた適切な輝度になる。従って、観察者が見る表示パネルが眩しい、あるいは暗く見づらいという不快感がなく、また視覚疲労を低減することがきる。更に、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。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明によれば、映像輝度算出部は、連続する複数フレームにおける各入力映像信号の映像輝度を平均処理するので、映像輝度のバラツキが抑えられる。従って、光源制御部は、この映像輝度と背景輝度とに基づいて、順応輝度を算出することになり、光源の発光輝度が安定して制御される。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明によれば、撮像レンズは装置本体の上面部に設けられるので、表示パネルを見る観察者の視野に対応した背景光を受光し易くなる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明によれば、撮像レンズは装置本体の側面部に設けられるので、表示パネルを見る観察者の視野に対応した背景光を受光し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】は、本発明の第１実施形態である画像表示装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】は、本発明の第１実施形態である画像表示装置を示す斜視図である。
【図３】は、本発明の第１実施形態であるセンサ部の受光状態を模式的に示す斜視図である。
【図４】は、本発明の第１実施形態である撮像素子に受光した周囲光の画像を示す図である。
【図５】は、本発明の第１実施形態である人の視覚特性を示す図である。
【図６】は、本発明の第１実施形態である順応輝度に対する光源出力の関係を示す図である。
【図７】は、本発明の第２実施形態である画像表示装置を示す斜視図である。
【図８】は、本発明の第２実施形態である画像表示装置の人物検知センサの構成を示すブロック図である。
【図９】は、本発明の第２実施形態である人物検知センサに受光した人物像を示す図である。
【図１０】は、本発明の第２実施形態である撮像素子に受光した周囲光の画像を示す図である。
【図１１】は、本発明の第３実施形態である画像表示装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である画像表示装置の主要部の構成を示すブロック図である。画像表示装置１は液晶パネルを備える薄型のテレビジョン受像機である。
【００３０】
図１に示すように，画像表示装置１は，映像信号入力部５１と、映像信号処理部５２と、パネル駆動部５３と、液晶パネルからなる表示パネル３と、光源輝度制御部３０と、光源駆動部４０と、光源４１と、センサ部１０、及び領域抽出部２０等を備えている。
【００３１】
映像信号入力部５１は、アンテナを介して放送局から送信される、または、映像再生装置を介して送信される映像信号（入力映像信号）を入力するインターフェースである。映像信号処理部５２は、映像信号入力部５１から入力された映像信号に基づいて、１フレームごとの映像を構成する各画素の３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）それぞれの映像輝度を表すフレーム信号を順次生成し、このフレーム信号をパネル駆動部５３に伝送する。
【００３２】
パネル駆動部５３は、映像信号処理部５２から所定周期で順次伝送されてくるフレーム信号に基づいて、そのフレーム信号に対応する１フレームの映像を表示パネル３に表示させる。これにより、表示パネル３は、映像信号入力部５１を通じて入力された映像信号に基づく映像を表示する。表示パネル３は、液晶パネルを用いたが、これに限らず、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬを用いたパネルでもよい。
【００３３】
光源輝度制御部３０は、映像信号処理部５２から伝送される１フレームの映像信号ごとに、その１フレームの映像信号の映像輝度に関する平均輝度を算出する。更に、光源輝度制御部３０は、表示パネル３を見る人（観察者）の視野に入ってくる画像表示装置１の背面側の輝度も算出する。それらの算出結果に基づく制御信号が光源駆動部４０に伝送される。画像表示装置１の背面側の輝度は、センサ部１０と領域抽出部２０とによって計測されが、センサ部１０及び領域抽出部２０の詳細構成については、光源輝度制御部３０の詳しい制御ともに後述する。
【００３４】
光源駆動部４０は、光源輝度制御部３０からの制御信号に従って光源４１に供給する電力を制御し、光源４１の輝度を調節する。光源４１への供給電力の制御は、電圧または電流の制御、あるいはＰＷＭ制御等によって行われる。
【００３５】
光源４１は、複数の冷陰極管からなり、表示パネル３をその背面側から照明するものである。この光源４１は、複数の冷陰極管に替えて、複数のＬＥＤを備えるものでもよい。
【００３６】
次に、センサ部１０と領域抽出部２０及び光源輝度制御部３０の構成について詳しく説明する。
【００３７】
図２はセンサ部１０を配設した画像表示装置１を示す斜視図である。図３はセンサ部１０の受光状態を模式的に示す斜視図であり、図４はセンサ部１０の撮像素子に受光した周囲光の画像を示す図である。
【００３８】
図２に示すように、装置本体２は、その前後の厚みが小さい矩形形状をなし、その前面部に表示パネル３を保持し、内部に光源輝度制御部３０等の回路基板を保持する。
【００３９】
センサ部１０は、装置本体２の上面部の略中央に配設される。センサ部１０は、撮像レンズ１１と、撮像素子１２と、Ａ／Ｄ変換部１３及び記憶部１４（各部材は図１参照）等を備える。
【００４０】
撮像レンズ１１は、画角１８０°の範囲を撮像する円像魚眼レンズであり、その光軸を画像表示装置１の上方に向けて配置される。従って、撮像レンズ１１は、図２の光線ａ〜ｄ等の破線で示す半円状の範囲にある周囲光を受光する。光線ａ、ｂは、表示パネル３の背面側（画像表示装置１の後側）から表示パネル３に対面する観察者の視野に入る光であり、光線ｃ、ｄは画像表示装置１の側面側からの光で観察者の視野に直接入る光ではない。撮像レンズ１１は、魚眼レンズに替えて、装置本体２の周囲の広い範囲を撮像する広角レンズでもよい。撮像レンズ１１が広角レンズである場合には、画角が１２０°以上であるのが望ましい。広角レンズは、魚眼レンズに比べて画角が狭いので、周囲光の中で、表示パネル３の背面側の光を受光し易くするように、その光軸を画像表示装置１の前後方向に向け、光を入射させるレンズ面を表示パネル３の背面側に対向するように配置することになる。
【００４１】
図３に示すように、撮像レンズ１１（撮像レンズの主点位置）を原点Ｏとして、その原点Ｏに対して、画像表示装置１の左右方向をＸ軸、その前後方向をＹ軸、垂直方向をＺ軸（撮像レンズ１１の光軸）とする。また、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とすると、例えば、光線ｒは、方位角φｒ、極角θｒで撮像レンズ１１に入射することになる。
【００４２】
図４に示すように、撮像素子１２は、光電変換部１２ａを有するＣＭＯＳ型イメージセンサである。光電変換部１２ａには、複数の画素が２次元的に配置されている。複数の画素上に、上記の撮像レンズ１１に入射した周囲光が結像する。光電変換部１２ａの周囲には信号処理回路（図略）が形成されている。信号処理回路は駆動回路部（図略）とＡ／Ｄ変換部１３（図１参照）とを備える。駆動回路部は各画素を順次駆動し信号電荷を得て、Ａ／Ｄ変換部１３は各信号電荷をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、各画素の輝度信号と色差信号であり、記憶部１４（図１参照）に一時的に記憶される。尚、撮像素子１２はＣＣＤ型イメージセンサでもよい。
【００４３】
撮像レンズ１１に入射した周囲光は、光電変換部（画素）１２ａ上に図４の実線で示す円内に結像する。これは、撮像レンズ１１が円像魚眼レンズであることによる。つまり、図４の原点Ｏ（撮像レンズ１１の光軸位置）を中心とした放射円方向には、極角θ（図３参照）方向に対応した周囲光が撮像される。撮像レンズ１１の画角が１８０°（半画角は９０°）であるので、放射円の最外周（図４の実線）の極角θ３は９０°を示している。そして極角θ３、θ２、θ１の順に極角は小さくなる。
【００４４】
更に、図４に示すＸ軸、Ｙ軸は、図３のＸ軸、Ｙ軸に対応している。つまり、図４のＹ軸からの角度が方位角φに対応し、Ｙ軸のＸ軸より下側が表示パネルを見る観察者側であ
り、Ｙ軸のＸ軸より上側が画像表示装置１の背面側である。
【００４５】
一般に、魚眼レンズによって、物体はｙ＝ｆβの関係で光電変換部１２ａに投影される。尚、ｙは光電変換部１２ａに投影される物体の像高、ｆは魚眼レンズの焦点距離、βは魚眼レンズへの物体光の入射角である。従って、周囲光の一部の光線ｒ（方位角φｒ、極角θｒ、図３参照）は、上記の式より、光電変換部１２ａ上では点ｒ（ｆφｒ、ｆθｒ）に結像する。そして、光軸Ｏの位置を光電変換部１２ａの所定の画素に設定することにより、点ｒ（ｆφｒ、ｆθｒ）の位置は、光電変換部１２ａ上で特定される。このようにして、周囲光の位置を光電変換部１２ａの各画素によって特定することができる。この周囲光に関する画像は、光電変換部１２ａ上の対応する各画素の輝度信号として記憶部１４（図１）に一時的に記憶される。
【００４６】
ここで、周囲光から観察者の視野に入る背景光の範囲を特定する。通常、人がテレビジョン受像機等の表示画面を見ているとき、その視野の水平方向の角度は、略１２０°（半角６０°）であることより、背景光の水平方向の範囲は装置本体２の左右方向に各６０°とする。背景光の垂直方向の範囲は、表示パネル３の上面部から上側に３０°までとする。この両方向の背景光の範囲は、図４に示す光電変換部１２ａ上では、方位角φ１（Ｙ軸に対して６０°に振り分けた角度１２０°）と極角θ２（６０°）〜θ３（９０°）に囲まれる斜線部分の範囲の画素となる。この背景光の範囲は、センサ部の配置位置や撮像レンズの受光角、また、観察者の表示パネルに対する位置、表示パネルの画面サイズ等に基づいて適宜設定すればよい。
【００４７】
図１に示す領域抽出部２０は、記憶部１４に記憶された光電変換部１２ａの全画素（周囲光の画像）から、上記の斜線部分の範囲の画素を抽出し、所定の背景光の画像（背景画像）として記憶部１４に記憶する。尚、領域抽出部２０に記憶部を設けて、この記憶部に所定の背景光の画像を記憶するようにしてもよい。また、領域抽出部２０はセンサ部１０に設けてもよい。
【００４８】
光源輝度制御部３０は、領域抽出部２０から背景画像の信号を入力する背景輝度演算部３２と、映像信号入力部５１から映像信号を入力する映像輝度算出部３１と、光源制御部３３、及び記憶部３４とを備える。
【００４９】
背景輝度演算部３２は、領域抽出部２０によって抽出された背景画像に対応した各画素の輝度信号を加重平均して、背景画像の輝度（背景輝度）を算出し、その算出結果を光源制御部３３に送る。
【００５０】
映像輝度算出部３１は、映像信号入力部５１から送られる１フレームの映像信号ごとに、平均輝度を算出し、その算出結果を光源制御部３３に送る。尚、平均輝度は、１フレームの映像信号における全画素の３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の映像輝度の加重平均値である。
【００５１】
光源制御部３３は、背景輝度演算部３２で算出した背景輝度と、映像輝度算出部３１で算出した平均輝度とに基づいて、順応輝度を算出し、順応輝度に基づいて光源駆動部４０の光源駆動を制御する。
【００５２】
順応輝度は、表示パネル３が配置される周囲の明るさの影響を受けて、観察者が表示パネル３を見たときに視覚される輝度のことである。すなわち、同じ輝度の対称物（表示パネル３）を見ても、その周囲の明るさ（輝度）に応じて、対称物（表示パネル３）の輝度が異なって視覚される。本実施形態では、順応輝度は、背景輝度演算部３２で算出した背景輝度と、映像輝度算出部３１で算出した映像輝度を平均処理して算出される。ここでは、加重平均してもよいし、重み付けをして平均してもよい。
【００５３】
例えば、次のように重み付けをして平均する。映像輝度算出部３１は、１フレームの映像信号ごとに、平均輝度を算出し、さらに所定の時間、連続する複数フレームの各平均輝度を加重平均する。光源制御部３３は、この複数フレームの加重平均輝度と、背景輝度演算部３２で算出した背景輝度とを更に加重平均して、順応輝度とする。または、背景輝度算出部３２が背景輝度を算出する際に、比較的大きな領域が高輝度であると、その領域に係数を乗じて平均処理する。光源制御部３３は、このように平均処理した背景輝度と、映像信号の平均輝度とを加重平均して、順応輝度とするようにしてもよい。
【００５４】
次に、光源制御部３３は、この順応輝度に基づいて光源の発光輝度を算出する。光源の輝度は、例えば以下の関係式に基づいて算出することができる。
Ｂ＝ｋＹ0.31−（ｍＹｓ0.31＋ｌ）  ・・・（１）
Ｂ：明るさ感覚値
Ｙ：対称物輝度（単位ｃｄ／ｍ2）
Ｙｓ：順応輝度（単位ｃｄ／ｍ2）
ｋ、ｍ、ｌ：定数
【００５５】
この（１）式は、明るさ感覚値Ｂが一定になるように順応輝度Ｙｓに応じて対称物輝度Ｙを制御すると、観察者の視覚特性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、対称物輝度Ｙは表示パネル３を照明する光源４１の輝度に対応する。例えば、（１）式において、各定数ｋ＝２３、ｍ＝５．６２、ｌ＝１．６５としたときに、明るさの感覚値Ｂが等しくなる対称物輝度Ｙと順応輝度Ｙｓとの関係は、図５のようになる。図５の横軸は順応輝度であり、縦軸は対称物輝度であり、各明るさ感覚値Ｂ＝８０、９０、１００である場合を示している。
【００５６】
図５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、対称物輝度Ｙを大きくすると、観察者の視覚特性が損なわれない。また、順応輝度Ｙｓに対する対称物輝度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、対称物輝度Ｙの変化率に着目して、対称物輝度である光源４１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６に示す。図６は、横軸に順応輝度Ｙｓをとり、縦軸に光源出力（単位％）をとって、順応輝度Ｙｓに対する光源出力の関係を示している。ここで、光源出力は光源４１の輝度であり、順応輝度Ｙｓが最大（３００ｃｄ／ｍ2）であるときの適切な光源輝度を、図５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６に示す順応輝度Ｙｓと光源出力との関係は、光源輝度制御部３０の駆億部３４（図１参照）に記憶されている。
【００５７】
光源制御部３３は、先に算出した順応輝度Ｙｓと、図６に示す順応輝度Ｙｓと光源出力との関係とに基づいて、光源出力を算出し、算出結果を光源駆動部４０に送る。
【００５８】
光源駆動部４０がこの光源出力に従って光源４１に供給する電力を変化させると、光源４１は適切な輝度に調節される。
【００５９】
上記第１実施形態によれば、画像表示装置１は、表示パネル３とこの表示パネル３を照明する光源４１とを備える。さらに、画像表示装置１は、表示パネル３を保持する装置本体２と、この装置本体２の周囲の広い画角の光が入射する撮像レンズ１１と、この撮像レンズ１１を介して周囲光を受光する撮像素子１２と、この撮像素子１２で受光した周囲光の画像から、表示パネル３の背面側における所定の背景光の画像を抽出する領域抽出部２０と、該所定の背景画像の輝度を算出し、算出した輝度を用いて、光源４１の発光輝度を制御する光源輝度制御部３０とを備える。
【００６０】
この構成によると、装置本体２の周囲の広い画角の光が撮像レンズ１１によって撮像素子１２上に結像する。領域抽出部２０は、撮像素子１２上に結像した周囲光の画像から、表示パネル３を見る観察者の視野で定まる範囲の背景光の画像（所定の背景画像）を抽出する。光源輝度制御部３０は、この所定の背景画像の輝度を算出することにより、観察者の視野に対応する背景輝度が正確に算出される。更に光源輝度制御部３０は、この背景画像の輝度を用いて光源４１の発光輝度の大きさを変えるので、表示パネル３は背景光に適した輝度になる。従って、観察者が見る表示パネル３は装置本体２の周囲の明るさに応じた適切な輝度になり、観察者が見る表示パネル３が眩しい、あるいは暗くて見づらいという不快感がなく、また視覚疲労を低減させることがきる。更に、光源４１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。
【００６１】
また、上記第１実施形態によれば、領域抽出部２０は、撮像レンズ１１に入射する水平方向の所定の画角と、垂直方向の所定の画角とに基づいて、所定の背景画像の範囲を特定する。これによって、所定の背景画像の範囲を水平方向と垂直方向との所定の画角範囲を、表示パネル３を見る観察者の視野の範囲で定めることが可能である。光源輝度制御部３０は、この所定の背景画像の輝度を算出することになり、観察者の視野に対応する背景輝度が正確に算出することができる。
【００６２】
また、上記第１実施形態によれば、撮像レンズ１１は魚眼レンズであることによって、画角１８０°の周囲光が撮像素子１２上に結像するので、観察者が表示パネル３に対して観察位置を変えても、また、複数の観察者が表示パネル３を見ていても、領域抽出部２０は、所定の背景画像を撮像素子１２上から抽出することがでる。従って、光源輝度制御部３０は、この所定の背景画像の輝度を算出することになり、どのような状況でも背景輝度を得ることをできる。
【００６３】
また、上記第１実施形態によれば、光源輝度制御部３０は、背景輝度演算部３２と、映像輝度算出部３１と、光源制御部３３とを備え、背景輝度演算部３２は、所定の背景画像の輝度を算出し、該背景輝度を光源制御部３３に出力し、映像輝度算出部３１は、入力映像信号の平均輝度を算出し、該平均輝度を光源制御部３３に出力し、光源制御部３３は、背景輝度と平均輝度を平均処理した順応輝度に基づいて、光源４１の発光輝度を制御するので、表示パネル３は背景光に適した輝度になる。
【００６４】
従って、観察される表示パネル３は装置本体２の周囲の明るさに応じた適切な輝度になり、観察者が見る表示パネル３が眩しい、あるいは暗く見づらいという不快感がなく、また視覚疲労を低減することがきる。更に、光源４１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。
【００６５】
また、上記第１実施形態によれば、映像輝度算出部３１は、連続する複数フレームにおける各入力映像信号の映像輝度を平均処理することによって、映像輝度のバラツキが抑えられる。従って、光源制御部３３が、この映像輝度と背景輝度とに基づいて、順応輝度を算出することになり、光源４１の発光輝度が安定して制御される。
【００６６】
また、上記第１実施形態によれば、撮像レンズ１１は装置本体２の上面部に設けられることによって、表示パネル３を見る観察者の視野に対応した背景光を受光し易くなる。
【００６７】
尚、上記第１実施形態では、背景輝度演算部３２は、領域抽出部２０によって抽出された背景画像に対応した各画素の輝度信号を加重平均して、背景輝度を算出する構成を示したが、本発明はこれに限らず、背景輝度演算部３２は、背景画像に対応した各画素の輝度信号に対して閾値を設定し、閾値以下の輝度信号を除外して背景輝度を算出するようにしてもよい。このようにすると、広角レンズで背景光を受光する場合に、装置本体２と壁との間で影になった部分（閾値以下の輝度）の影響を取り除くことができ、より正確に輝度を算出することができる。
【００６８】
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態である画像表示装置を示す斜視図であり、図８は画像表示装置に設けられる人物検知センサの構成を示すブロック図である。第１実施形態と異なる、領域抽出部で所定の背景画像を抽出するための人物検知センサについて主に説明し、以降、第１実施形態と同じ部分の説明を省略する。
【００６９】
図７に示すように、人物検知センサ２８０は、表示パネル２０３を見る観察者Ｈの位置を検知するものであり、装置本体２０２の前面部に取り付けられる。人物検知センサ２８０は、表示パネル２０３の上側で、装置本体２０２の上面部に設けられるセンサ部２１０と同様に左右方向の中央位置に配置される。人物検知センサ２８０は撮像レンズ（図略）を備え、光入射面（レンズ面）を観察者Ｈに対向させている。撮像レンズは、装置本体２０２の左右方向で、表示パネル２０３に対面する広い範囲を撮像することができるように、広角レンズであることが望ましい。
【００７０】
図８に示すように、人物検知センサ２８０は、上記の撮像レンズと撮像素子を有する撮像部２８１と、画像処理部２８２と、データ記憶部２８３と、人物検知部２８４とを備え、その出力信号を画像領域部２２０に出力する。
【００７１】
撮像素子は、図９に示す光電変換部２８１ａを有するＣＭＯＳ型イメージセンサである。光電変換部２８１ａには、複数の画素が２次元的に配置されている。複数の画素上に、上記の撮像レンズに入射した観察者像Ｈ'とその周辺部のソファやテーブル等の画像（図略）とが結像する。光電変換部２８１ａの周りには、駆動回路部とＡ／Ｄ変換部（ともに図略）とを備え、駆動回路部では各画素を順次駆動し信号電荷を得て、Ａ／Ｄ変換部では各信号電荷を画像信号に変換する。この画像信号は画像処理部２８２（図８参照）に送られる。尚、撮像素子はＣＣＤ型イメージセンサでもよい。
【００７２】
人物検知処理に先立って、撮像部２８１はソファやテーブル等の周辺部のみを撮像し、この画像はデータ記憶部２８３に記憶される。次に、観察者Ｈが例えばソファに座り表示パネル２０３を見ているときに、撮像部２８１は観察者Ｈと周辺部を撮像する。画像処理部２８２は、データ記憶部２８３に記憶した周辺部画像を用いて、撮像した観察者像Ｈ'とその周辺部の画像から周辺部画像を除去する処理を行う。これによって、撮像した画像には観察者像Ｈ'のみが残る。
【００７３】
更に、画像処理部２８２は、この観察者像Ｈ'と、データ記憶部２８３に記憶された人物モデルデータとを照合し、観察者像Ｈ'が人であるか否かを判別する。人物モデルデータは人の座った状態や立った状態、また横になった状態等の姿勢をプロファイルしたものである。照合の結果、観察者像Ｈ'が人であると判別されると、特定した人物モデルデータに基づいて頭部の位置を決める。例えば、図９に示すように、観察者像Ｈ'の頭部が光電変換部２８１ａ上でＹ軸からＸ軸方向にＸ２の位置にあるとする。この頭部の位置情報を示した人物信号は画像処理部２８２から人物検知部２８４に送られる。尚、光電変換部２８１ａ上の原点Ｏは撮像レンズの光軸位置に対応し、またＸ軸方向は装置本体２０２の左右方向に対応する。
【００７４】
人物検知部２８４は、表示パネル２０３に対する観察者の位置を特定するものである。このために、画像処理部２８２から送られる人物信号の位置情報（Ｘ２）と、データ記憶部２８３（図８参照）に記憶された撮像レンズの光学定数とを用いて、撮像レンズの光軸に対する観察者の角度位置を算出する。
【００７５】
すなわち、広角レンズによって、観察者ＨはＸ２＝ｆｔａｎφ２の関係で光電変換部２８１ａに投影される。尚、Ｘ２は光電変換部２８１ａに投影される観察者Ｈの像高、ｆは広角レンズの焦点距離、φ２は広角レンズへの観察者Ｈの光の入射角である。人物検知部２８４は、上記の関係式と、撮像レンズ（広角レンズ）の焦点距離ｆと、人物信号の位置情報Ｘ２（観察者Ｈの像高）から、撮像レンズの光軸に対する観察者の角度位置φ２を算出する。この角度φ２を観察者Ｈの位置情報として、人物検知部２８４は領域抽出部２２０に出力する。
【００７６】
領域抽出部２２０は、センサ部２１０によって撮像した画像表示装置２０１の周囲光の画像から背景画像を抽出するが、観察者Ｈの位置情報を参照して背景画像を特定する。
【００７７】
センサ部２１０が第１実施形態と同様の魚眼レンズを備える場合には、撮像レンズ２１１は装置本体２０２の周囲光を受光し、撮像素子２１２上に円形の像を結像させる。この像は、第１実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換部２１３で輝度信号を含むデジタル信号に変換され、記憶部２１４に一時的に記憶される。
【００７８】
図１０は、センサ部２１０の撮像素子２１２に撮像された周囲光の画像を示す図である。図１０は、第１実施形態の図４と同様の座標軸を有する。つまり、魚眼レンズの光軸位置を原点Ｏとして、原点Ｏを中心とした放射円方向は、極角θであり、Ｙ軸からの角度が方位角φである。Ｙ軸のＸ軸より下側が表示パネルを見る観察者側であり、Ｙ軸のＸ軸より上側が画像表示装置１の背面側である。
【００７９】
センサ部２１０と人物検知センサ２８０は装置本体２０２の左右方向の同じ位置に配置されるので、図１０の座標上に観察者Ｈを対応させると、観察者ＨはＹ軸から角度φ２の位置に居て、表示パネル２０３を見ていることになる。観察者Ｈの視野には、表示パネル２０３とともに、水平方向において、画像表示装置１の背面側の背景光が角度φ２を中心として所定の角度φ３の範囲で入ってくる。垂直方向には、表示パネル２０３の上面部から上側に３０°までの背景光が視野に入ってくるとすると、背景光の範囲は、図１０の斜線部分の領域である。
【００８０】
領域抽出部２２０は、記憶部２１４に記憶された光電変換部２１２ａの全画素（周囲光の画像）から、上記の斜線部分の範囲の画素を抽出し、所定の背景光の画像として記憶部２１４に記憶する。
【００８１】
光源輝度制御部２３０は、第１実施形態と同様に、領域抽出部２２０によって抽出された所定の背景画像の輝度を算出し、また、映像信号入力部５１から送られる映像信号の平均輝度を算出し、これらの算出した輝度を用いて、表示パネル２０３を照明する光源の発光輝度を制御する。
【００８２】
上記第２実施形態によれば、表示パネル２０３に対面する人物Ｈの位置を検知する人物検知センサ２８０を備え、領域抽出部２２０は、人物検知センサ２８０が出力する位置情報Ｘ２に基づいて、所定の背景画像の位置を特定する。
【００８３】
この構成によると、観察者Ｈが表示パネル２０３を見る位置を変えると、人物検知センサ２８０は移動した観察者の位置を検知する。領域抽出部２２０は、この位置情報Ｘ２に基づいて、所定の背景画像の位置を変えて所定の背景画像を抽出する。従って、光源輝度制御部２３０は、この所定の背景画像の輝度を算出することになり、観察者Ｈが移動しても、常に観察者Ｈの視野に対応した正確な背景輝度を得ることをできる。
【００８４】
尚、上記第２実施形態では、人物検知センサ２８０は装置本体２０２の前面部に設け、センサ部２１０は装置本体２０２の上面部に設け、人物検知センサ２８０とセンサ部２１０は装置本体２０２の左右方向の中央位置に配置される構成を示したが、本発明はこれに限らず、センサ部２１０は装置本体２０２の上面部に設け、センサ部２１０を保持する筐体に人物検センサ２８０を収容するようにしてもよい。
【００８５】
（第３実施形態）
図１１は本発明の第３実施形態である画像表示装置を示す斜視図である。第３実施形態では、複数のセンサ部３１０ａ〜３１０ｃを備える。
【００８６】
各センサ部３１０ａ〜３１０ｃは、第１実施形態と同様に、魚眼レンズまたは広角レンズからなる撮像レンズと、撮像レンズに入射した周辺光を受光する撮像素子等を備える。
【００８７】
センサ部３１０ａは、前面部に表示パネル３０３を有する装置本体３０２の上面部の略中央に配置され、センサ部３１０ｂは装置本体３０２の左側面部の略中央に配置され、センサ部３１０ｃは装置本体３０２の右側面部の略中央に配置される。
【００８８】
センサ部３１０ａは装置本体３０２の上方側の周辺光を受光し、センサ部３１０ｂは装置本体３０２の左側面側の周辺光を受光し、センサ部３１０ｃは装置本体３０２の右側面側の周辺光を受光することになり、画像表示装置３０１の周りの広い範囲で周辺光を簡単に受光することができる。この周辺光の範囲から所定の背景光の画像を抽出し、更に所定の背景画像の輝度を算出し、算出した輝度を用いて、表示パネルを照明する光源の発光輝度を制御する。
【００８９】
また、装置本体３０２の左右の各側面部にセンサ部３１０ｂ、３１０ｃを設け、各センサ部３１０ｂ、３１０ｃを各側面部の中央より上側に配置してもよい。このように配置すると、センサ部３１０ｂは左側面側と左上側とを受光し、センサ部３１０ｃは右側面側と右上側とを受光するので、センサ部３１０ａを省いても、画像表示装置３０１の周りの周辺光を受光することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、テレビジョン受像機やコンピュータ装置等の、光源により照明した表示パネルに画像を表示する画像表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１、２０１、３０１    画像表示装置
２、２０２、３０２    装置本体
３、２０３、３０３    表示パネル
１０、２１０、３１０ａ〜３１０ｃ    センサ部
１１、２１１    撮像レンズ
１２、２１２    撮像素子
１２ａ、２１２ａ    光電変換部（画素）
１３、２１３    Ａ／Ｄ変換部
１４、２１４    記憶部
２０、２２０    領域抽出部
３０、２３０    光源輝度制御部
３１    映像輝度算出部
３２    背景輝度演算部
３３    光源制御部
３４    記憶部
４０    光源駆動部
４１    光源
５１    映像信号入力部
５２    映像信号処理部
５３    パネル駆動部
２８０    人物検知センサ
２８１    撮像部
２８１ａ    光電変換部（画素）
２８２    画像処理部
２８３    データ記憶部
２８４    人物検知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011002727.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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