(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置（１）上に表示された像の光出力および／または色を主用途の表示中に補正するシステムであって、前記システムは、
前記像を表示するためのアクティブディスプレイ領域（６）と、像形成装置（２）と、前記像形成装置（２）を駆動するための電子駆動システム（４）とを含むディスプレイ装置（１）と、
光ガイド（３４）と、前記光ガイド（３４）の一方の末端にある光学的開口（２１）と、前記光ガイド（３４）の他方の末端にある光センサ（２２）とを含み、かつ前記アクティブディスプレイ領域（６）の一部分からの光出力の光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号（１１）を発生するための、光学センサユニット（１０）とを備え、前記一部分の光出力は、前記アクティブディスプレイ領域（６）の光出力を代表し、
前記システムは、さらに、
前記光学測定信号（１１）を受取り、かつこれに基づき前記電子駆動システム（４）を制御する、フィードバックシステム（１２）を含み、
前記光ガイドの受光角は、前記光センサの光軸に対して１０°以上の角度で到着する光が２５％以上減衰され、２０°以上の角度で到着する光が５５％以上減衰され、かつ３５°以上の角度で到着する光が８５％以上減衰されるようなものであり、
前記光学センサユニット（１０）の前記光学的開口（２１）は、前記アクティブディスプレイ領域（６）の一部分の前面からの光出力を受ける位置に配置され、
前記光センサ（２２）は、前記アクティブディスプレイ領域（６）の背後または側部に配置され、
前記アクティブディスプレイ領域（６）の前記一部分は、前記アクティブディスプレイ領域（６）の面積の１％未満である、光出力および／または色の補正のためのシステム。
【請求項２】
前記光学測定は輝度測定である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
光出力補正は輝度および／またはコントラスト補正を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光ガイド（３４）は光パイプである、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記光パイプはコーティングされ、こうして周辺光を遮蔽する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コーティング（３６）は前記光パイプの材料内に浸透しない、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記光ガイド（３４）は光ファイバ（３２）である、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記光学センサユニットは、５ｍｍ以下の距離だけ前記アクティブディスプレイ領域の上に突き出る、請求項１から７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
ディスプレイ装置（１）上に表示された像の光出力および／または色を主用途の表示中に補正する方法であって、前記方法は、
前記ディスプレイ装置（１）上のアクティブディスプレイ領域（６）上に前記像を表示するステップと、
前記アクティブディスプレイ領域（６）の一部分から射出された光に対して、光ガイド（３４）と、前記光ガイド（３４）の一方の末端にある光学的開口（２１）と、前記光ガイド（３４）の他方の末端にある光センサ（２２）とを備える光学センサユニット（１０）を用いて、光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号（１１）を発生するステップとを備え、前記一部分の光出力は、前記アクティブディスプレイ領域（６）の光出力を代表し、
前記方法は、さらに、
前記光学測定信号（１１）に従い、前記アクティブディスプレイ領域（６）上の前記像の前記表示を制御するステップと、
前記アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が１０°以上で進む光を２５％以上減衰させ、前記アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が２０°以上で進む光を５５％以上減衰させ、前記アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が３５°以上で進む光を８５％以上減衰させるステップとを備え、
前記光学センサユニット（１０）の前記光学的開口（２１）は、前記アクティブディスプレイ領域（６）の前記一部分の前面からの光出力を受ける位置に配置され、
、前記光センサ（２２）は、前記アクティブディスプレイ領域（６）の背後または側部に配置され、
前記アクティブディスプレイ領域（６）の前記一部分は、前記像形成装置（２）の前記アクティブディスプレイ領域（６）の面積の１％未満である、光出力および／または色の補正のための方法。
【請求項１０】
輝度測定を実行するための、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光出力補正は輝度および／またはコントラスト補正を含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
この発明は、輝度対電圧特性がディスプレイ装置の温度および老化に依存するディスプレイ領域を有する種類のディスプレイ装置、たとえばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）装置、プラズマ機器、ＣＲＴ、電子ディスプレイ、背面投影システムなどの上に表示された像の、光出力および／または色の実時間補正のためのシステムおよび方法に関するものである。
【０００２】
この発明は、それに限られるわけではないが、特に、所与の視軸に沿って観ることを意図した透過型液晶ディスプレイに関する。これは特に、コンピュータスクリーンと、航空機などの輸送手段の計器板とに当てはまる。
【０００３】
より特定的に、たとえば複数のＬＣＤスクリーンが一緒に合わせられて１つまたは複数の像を形成する場合、ＬＣＤスクリーンの各々の外観が同じであることが望ましい。
【０００４】
【発明の背景】
現在、ＬＣＤディスプレイはしばしばコントラスト調節手段を備えており、ディスプレイの使用段階の初めにコントラストの調節を実行する。コントラストは、ディスプレイ使用中にはもはや調節されない。
【０００５】
ＪＰ−８２９２１２９では、測定が実行されるときだけディスプレイ上に置かれる別個の測定機器が記載されている。ディスプレイの光を測定するこのようなセンサは、ディスプレイ表面上に装着される、光学システム、開口、および光ファイバのうちいずれか１つを有する。ディスプレイ表面から射出されるすべての光ビームの中で、最適観測角度に対応する光のみがセンサ要素内に与えられる。記載のセンサではコンパクトさおよび一体化が考慮されない。センサの高さは大きく、これは、最適観測角度に対応する光のみをセンサ要素に与えるために、センサ要素を開口から、したがってスクリーンからかなりの距離をおいたところに置かなければならないからである。センサはまた、かなり大きな面積をカバーする。記載のセンサはスクリーン上に表示される用途と並行して実時間で使用するために設計されてはいない。これはたとえば携帯電話ディスプレイには非実用的であろう。
【０００６】
応用によっては、測定機器が常時ディスプレイ上にあり、光出力を絶えず測定し、こうして表示された像の光出力および／または色を絶えず補正することができるのが好ましい。
【０００７】
ＥＰ−０３１３３３１から、液晶ディスプレイの実際の使用中の輝度およびコントラストを制御する装置が公知である。発光ダイオードによって、予め定められたレベルの光が生成され、かつＬＣＤパネルを通じて透過される。パネルの反対側で、パネルを通じて透過された光はセンサによって感知され、これを表す信号が対応して生成される。この信号は実時間で監視され、パネルのグレイスケールレベルを実時間で調節するのに用いられる。発光ダイオードおよびセンサはＬＣＤパネルの対向する表面上、遮光材料の下に位置付けられる。この遮光材料は、観る人に対してスクリーンのその部分で発生される光をさえぎり、かつセンサに対しては周辺光をさえぎる。この解決が有する不利益は、これを既存のスクリーンにレトロフィットできないことである。さらに、このような覆われた試験ピクセルは、周辺光に関する問題はないものの、ＬＣＤをあまりにも覆いすぎる。
【０００８】
ＵＳ−５１６２７８５およびＤＥ−４１２９８４６でもまた、ＬＣＤのコントラストを最適化する装置が記載されている。ＬＣＤパネルは、ディスプレイ領域と、別個の試験ゾーンとを含む。センサが試験ゾーンを観測する。センサと試験ゾーンとはともに、光学マスクによって周辺光に対して保護される。
【０００９】
ＵＳ−５４９０００５では、ディスプレイ装置の自身の光源（ＬＥＤ）上に置かれた光センサが記載されている。第１の不利益は、これを市場で入手可能なＬＣＤパネル上で実現できないことである。さらなる不利益は、フィードバックループが、アクティブな像の内容のために用いられるバックライトを組込まず、したがって構造があまり精密でないことである。すなわちこれは、像を規定するすべての要素（ＬＣＤ自身、バックライト、フィルタ、温度など）の全体的な結果を測定しない。
【００１０】
【発明の概要】
この発明の目的は、上記の不利益を克服することである。
【００１１】
この目的は、この発明に従う方法およびシステムにより成し遂げられる。
この発明は、光学的フィードバックによる、ディスプレイ装置上に表示された像の光出力および／または色の、実時間補正のシステムを提供する。光出力は、バックライト、コントラストおよび／または輝度を含む。この発明に従うシステムは以下のものを含む。
−像を表示するためのアクティブディスプレイ領域と、たとえばＬＣＤ装置の場合は透過型もしくは反射型ＬＣＤ、またはＣＲＴの場合は蛍光体などの、像形成装置と、像形成装置を駆動するための電子駆動システムとを含む、ディスプレイ装置、
−光学的開口と或る光軸を有する光センサとを含み、像形成装置のアクティブディスプレイ領域を代表する部分からの光出力の光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号を発生するための、光学センサユニット、
−光学測定信号を受取り、かつこれに基づいて電子駆動システムを制御する、フィードバックシステム。光学センサの光学的開口は、センサに受取られる光の少なくとも５０％が光センサの光軸から１５°以内で進む光からくるような受光角（すなわち、センサの受光角は３０°）を有する。換言すると、センサの受光角は、３０°以下の相対受光角（subtended acceptance angle）でディスプレイ領域から射出または反射された制御用の光の量と、３０°より大きい相対受光角でディスプレイ領域から射出または反射される制御用の光の量との間の比がＸ：１であるような角度であり、ここでＸは１以上である。状況によっては、光センサにより受取られる光の少なくとも６０％、またはこれに代えて少なくとも７０％、もしくは少なくとも７５％が、光センサの光軸から１５°以内で進む光からくるような受光角があれば有利であろう。
【００１２】
この発明の別の局面では、ディスプレイ装置上に表示された像の光出力および／または色の実時間補正のためのシステムが提供され、これは以下のものを含む。
−像を表示するためのアクティブディスプレイ領域と、たとえばＬＣＤ装置の場合は透過型もしくは反射型ＬＣＤ、またはＣＲＴの場合は蛍光体などの、像形成装置と、像形成装置を駆動するための電子駆動システムとを含む、ディスプレイ装置、
−光学的開口と或る光軸を有する光センサとを含み、像形成装置のアクティブディスプレイ領域を代表する部分からの光出力の光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号を発生するための、光学センサユニット、
−光学測定信号を受取り、これに基づき電子駆動システムを制御するフィードバックシステム。
光学センサユニットの光学的開口は、光センサの光軸との角度が１０°以上でセンサに受取られた光が少なくとも２５％減衰され、２０°以上の角度で受けられた光が少なくとも５５％減衰され、かつ３５°以上の角度で到着する光が少なくとも８５％減衰されるような、受光角を有する。
【００１３】
この発明に従うシステムは、実時間で、したがって主用途の表示中に用いられることを意図する。テストパターンは必要でないが、テストパターンを用いてもよい。主用途は、測定が行なわれるときに妨げられない。
【００１４】
光学測定は差動でない、すなわち周辺光とアクティブディスプレイ領域により射出される実際の光とを別々に測定することはない。直接の周辺光は測定されず、またこれは認め得るほどに測定に影響を与えない。間接的な周辺光（すなわちディスプレイによって反射された周辺光）は、電子ディスプレイの全輝度出力に寄与し、したがって測定されることになる。
【００１５】
ディスプレイの輝度を周辺光に対して調節することを意図する場合、この発明を別個の周辺光センサと組合せることが可能である。この場合、この発明に従うシステムは、スクリーンによって射出される輝度を測定し、周辺光センサは周辺光を測定する。次にディスプレイの輝度を、両者の差に比例して調節することができる。
【００１６】
好ましくは、光学測定は輝度測定である。この場合光出力補正は、輝度および／またはコントラスト補正を含み得る。光学測定はまた色測定であってもよく、この場合色補正を行なうことができる。
【００１７】
フィードバックシステムは好ましくは、光学測定信号、測定された輝度または色値を基準値と比較する比較器／増幅器と、バックライト制御および／またはビデオコントラスト制御および／またはビデオ輝度制御および／または色温度を調整する調整器とを含み、こうして基準値と測定された値との間の差を減少させてこの差をできるだけ０に近づける。
【００１８】
この発明の光学センサユニットは好ましくは、光学的開口と光センサとの間の光ガイドを含む。この光ガイドは、たとえば光パイプであっても光ファイバであってもよい。
【００１９】
好ましくは、像形成装置のアクティブディスプレイ領域を代表する部分は、像形成装置のアクティブディスプレイ領域の全面積の１％未満、好ましくは０．１％未満、さらにより好ましくは０．０１％未満である。
【００２０】
好ましい実施例に従うと、光学センサユニットの光学的開口はアクティブディスプレイ領域の一部をマスクし、その一方で光センサ自身はアクティブディスプレイ領域のいかなる部分もマスクしない。観察される像の被覆範囲（coverage）を最小にしつつ、ディスプレイ装置のアクティブディスプレイ領域の前面からの光出力を絶えず計測する。光センサを、ディスプレイ領域の背後またはこれの側部に置いてもよく、こうすれば必要となるスクリーン領域上の高さは、好ましくは５ｍｍ未満となる。したがって、測定中に周辺光を退けるのに必要な、光学的開口と光センサとの間の距離は、スクリーンから外の距離によっては生じない。
【００２１】
スクリーン上で測定される領域は、アクティブディスプレイ領域の或る数のアクティブピクセルからなる。スクリーン上で測定されるアクティブピクセルの面積は、好ましくは最大で６ｍｍ×４ｍｍである。たとえば、アクティブディスプレイ領域の典型的な寸法が５０ｍｍ×８０ｍｍの携帯電話（第３世代携帯電話）のスクリーンでは、６ｍｍ×４ｍｍの測定ゾーンはそのアクティブディスプレイ領域の０．６％を構成する。アクティブディスプレイ領域の寸法が２４５．９ｍｍ×１８４．４ｍｍのラップトップスクリーン（１２．１インチスクリーン）では、６ｍｍ×４ｍｍの測定ゾーンはそのアクティブディスプレイ領域の０．０００５％を構成する。
【００２２】
専用の試験ピクセルは必要でなく、アクティブディスプレイ領域のどのピクセルを用いても、これに対する光学測定を行なうことができる。テストパッチを生成させてセンサにより観察されるアクティブピクセル上に重ね合わせてもよく、またはセンサは実際のアクティブな像の一部を観察してもよい。これにより、システムをいかなる既存のディスプレイ装置上にもレトロフィットすることができる。これを、専用の光源またはバックライトを必要とすることなく、ＡＭ−ＬＣＤ（アクティブマトリックス液晶ディスプレイ）などの標準的なディスプレイと組合せることができる。さらに、スクリーンなどのディスプレイ装置の部品を容易に取換えることができる。
【００２３】
好ましくは、光学センサユニットのハウジングは０．５ｃｍ未満の距離だけアクティブディスプレイ領域の上に突き出る。
【００２４】
この発明はまた、光学的フィードバックによる、ディスプレイ装置上に表示された像の光出力および／または色の、実時間補正のための方法を提供する。この方法は以下のステップを含む。
−ディスプレイ装置上のアクティブディスプレイ領域上に像を表示するステップ、
−アクティブディスプレイ領域を代表する部分から射出された光に対して光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号を発生するステップ、
−光学測定信号に従いアクティブディスプレイ領域上の像の表示を制御するステップ。光学測定を行なうステップは、３０°以下の相対受光角でディスプレイ領域から射出または反射される制御用の光の量と、３０°より大きい相対受光角でディスプレイ領域から射出または反射される制御用の光の量との比がＸ：１となるように光を選択するステップを含み、ここでＸは１以上である。
【００２５】
この発明に従う方法は、
−ディスプレイ装置上のアクティブディスプレイ領域上に像を表示するステップと、
−アクティブディスプレイ領域を代表する部分から射出された光に対して光学測定を行ない、かつこれから光学測定信号を発生するステップと、
−光学測定信号に従ってアクティブディスプレイ領域上の像の表示を制御するステップとを含み、
−光学測定を行なうステップは、、アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が１０°以上で進む光を少なくとも２５％減衰させ、アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が２０°以上で進む光を少なくとも５５％減衰させ、かつアクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が３５°以上で進む光を少なくとも８５％減衰させることにより、制御ステップで用いる光を選択するステップを含む。
【００２６】
この発明の方法によって、制御された光出力ならびに／または正しい絶対輝度および色（Ｙ，ｘ，ｙ）読みをディスプレイ装置から得ることができる。
【００２７】
像を補正する方法は、実時間で、すなわち実行中の用途と並行して用いられる。この方法は介入不用であって、利用者からの入力を必要としない。
【００２８】
好ましくは、実行される光学測定は輝度測定である。この場合、光出力補正は輝度および／またはコントラスト補正を含み得る。これに代えて、実行される光学測定は色測定であり、この場合、光出力補正は表示された像の色補正を含む。
【００２９】
光学測定信号に従う像の表示の制御は好ましくは、測定信号を基準値と比較し、かつバックライトコントローラおよび／またはビデオコントラスト制御および／またはビデオ輝度制御および／または色温度を調整し、こうして基準値と測定信号との間の差を減少させてこの差をできるだけ０に近づけることにより行なわれる。
【００３０】
好ましくは、光学測定を行なうステップはさらに、アクティブディスプレイ領域から射出された光を、アクティブディスプレイ領域の内部からアクティブディスプレイ領域の外側へと透過させるステップを含む。
【００３１】
この発明の他の特徴点および利点は、この発明の原理を例として示す以下の詳細な説明および添付の図面から明らかとなるであろう。
【００３２】
異なる図面において、同じ参照番号は同じまたは類似の要素を指す。
【００３３】
【例示の実施例の説明】
特定の実施例に関して、かつ或る図面を参照してこの発明を説明するが、この発明はこれに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載の図面は概略的なものにすぎず、限定を加えるものではない。以下において、センサの受光角は、センサに入ることができる端点の光線（extreme light rays）が相対する角度を指す。したがって、通常、光軸と端点の光線との間の角度は受光角の半分である。
【００３４】
図１（Ａ）および（Ｂ）は、この発明に従う、光学センサユニット１０の一実施例を備えたＬＣＤディスプレイ装置１の一部の、それぞれ平面図および前面図である。
【００３５】
ＬＣＤディスプレイ装置１は、ＬＣＤパネル２と、ＬＣＤパネル２を駆動して像を発生および表示するための電子駆動システム４とを含む。ディスプレイ装置１は、像が表示されるアクティブディスプレイ領域６を有する。ＬＣＤパネル２は、ＬＣＤパネルベゼル８に固定される。
【００３６】
この発明に従うと、ディスプレイ装置１は光学センサユニット１０を備え、ＬＣＤパネル２を代表する部分からの光出力の光学測定を行なう。光学測定信号１１は、これら光学測定値から発生される。
【００３７】
フィードバックシステム１２は光学測定信号１１を受取り、これら信号に基づき電子駆動システム４を制御する。
【００３８】
光学センサユニット１０を実現させるためには、いくつかのやり方がある。いずれの場合でも、光学センサユニット１０は永久的にまたは着脱可能に、アクティブディスプレイ領域６に（またはこれに隣接して）固定される。光学センサユニット１０の全体を較正することができ、これはまた交換可能であり得る。
【００３９】
典型的に、光学センサユニット１０は光入射面または光学的開口２１と、光放出面２３とを有する。さらにまた内部反射面をも有する。光入射面２１は好ましくは、周辺光に対して遮光性のアクティブディスプレイ領域６と静的に接触する。接触が遮光性でなければ、周辺光を補償するために、周辺光のレベルを補償するのに用いられる追加の周辺光センサを用いる必要があるだろう。
【００４０】
好ましくは、光学センサユニット１０はアクティブディスプレイ領域の上に５ｍｍ以下の距離Ｄだけ突き出る。
【００４１】
図２に示すように、第１の実施例に従うと、光学センサユニット１０は、光学的開口２１と、フォトダイオードセンサ２２と、その中間に、光ガイド３４として、たとえば塊状ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）構造１４、１６、１８、２０とを含み、このうち１つは集光用開口２１を提供し、１つは光射出面２３を提供する。ＰＭＭＡは透明（９０％超透過）の硬く丈夫な材料である。当業者には、たとえばガラスなどの他の材料を用いてもよいと認識されるであろう。
【００４２】
塊状ＰＭＭＡ構造１４、１６、１８、２０は、全反射を用いて光線を案内する役目を果たす。ＰＭＭＡ構造１４および１８は、９０°を超える光束を偏向させる。２つの光線２４、２６のおおよその経路を図２で示す。
【００４３】
ＰＭＭＡ構造１４および１８の傾斜した部分は、好ましくは金属化２８、３０されて鏡の役目を果たす。他の表面は金属化される必要はなく、これは光が全反射を用いてＰＭＭＡ構造を通って進むからである。
【００４４】
異なるＰＭＭＡ構造１４、１６、１８および２０の間にはエアギャップがある。これらの界面で、迷光（ディスプレイ装置によって射出された光ではないもの）が光ガイド３４に入る可能性がある。
【００４５】
この第１の実施例には、実現するにはかなり複雑であるという不利益がある。さらに、迷光および周辺光が光ガイド３４に入るおそれがあるので、測定された光出力の、信号対雑音比を減少させる。
【００４６】
この発明に従う光学センサユニット１０の第２の実施例を図３で示す。これは光ファイバによる実現例である。光学センサユニット１０は、光学的開口２１と、光センサ２２と、これらの間の光ファイバの束３２とを含む。好ましくは光ファイバを合わせて固定するか束ねる（たとえば接着する）かし、端面を研磨して、（前掲の特許請求の範囲で規定したように）制限された角度下の光線のみを受入れるようにする。
【００４７】
この実施例は、光ファイバの束を小さな半径で曲げることがしばしば実用的でないという不利益を示す。したがって、光学センサユニット１０がディスプレイ装置１のディスプレイ領域６から延びる距離Ｄはかなり大きくなる。さらに、特に光ファイバが９０°を超えて曲がる表面で光の漏れがあり得る。周辺光は光ガイド３４に入り得るが、これはファイバ束の表面に直接的または間接的に光遮蔽材料を適用することにより容易に制限できる。「直接的に」とは、たとえばファイバ束上の減衰金属（damped metal）などのように、遮蔽材料およびファイバ束が分離できないことを意味する。「間接的に」とは、たとえばファイバ束のまわりに置かれる、内側の減衰金属を有する着脱可能な可撓パイプなどのように、遮蔽材料とファイバ束とが分離可能であることを意味する。
【００４８】
この発明に従う光学センサユニットの第３の、および好ましい実施例を、図４−図６に示す。この実施例では、光学センサユニット１０は、１片のＰＭＭＡからなる光ガイド３４を含む。光学センサユニット１０はさらに、光ガイド３４の一方の末端にある開口２１と、光ガイド３４の他方の末端にあるフォトダイオードセンサ２２または等価の装置とを含む。光ガイド３４は、光を光射出面２３に集中させるように、均一でない断面を有することができる。
【００４９】
光線は、全反射により、光ガイド３４を通じて進む。光線は９０°の角度で、反射領域２８、３０によって偏向させされるが、これらはたとえば第１の実施例と同様に金属化されて鏡として働く。この光ガイド３４の構造は剛性であり、製造が簡単である。
【００５０】
構造の一改良例では（図５を参照）、光が結合されて入る領域（開口２１）または出る領域（光射出面２３）を除き、反射コーティング３６が直接的または間接的（すなわち分離不可能または分離可能）に光ガイド３４の外面に適用される。この反射コーティング材料３６の反射係数は０．９以下である。コーティングは光ガイド３４の表面にあり、これの中に浸透し得ない。
【００５１】
この場合、周辺光を極めて良好に退けることができる。同時に、この構造では受光角が狭くなる。すなわち、破線３８が示す光線などの、アクティブディスプレイ領域６に対する法線に対する広い角度下で光ガイド３４に入る光線は、アクティブディスプレイ領域６に対する法線に対する狭い角度下で構造に入る、点線で示す光線よりも、（反射係数が０．９以下であるため）はるかに大きく反射され減衰されることになる。
【００５２】
図６に示すように、この構造をさらに変形して受光角を変えることができる。構造が周辺光にさらされないところ（たとえばディスプレイハウジング４２により覆われるところ）で光ガイド３４の表面上の反射層３６を選択的に省くことによって、光ガイド３４の軸（またはアクティブディスプレイ領域６に対する法線）に対して大きな角度下で進む光線が光学センサユニット１０から射出するようにでき、一方で周辺光は光ガイド３４に入れない。
【００５３】
こうして、破線３８で示す光線などの、アクティブディスプレイ領域６に対する法線に対する広い角度下で光ガイド３４に入る光線はさらに減衰され、光ガイド３４から出ることすら可能である。点線４０で示す光線などの、アクティブディスプレイ領域６の法線に対する小さい角度下で光ガイド３４に入る光線は、その減衰がより小さくなり、光射出面２３およびフォトダイオードセンサ２２のレベルでのみ光ガイド３４から去ることになる。したがって、光ガイド３４は光線の入射角度の関数としてはるかに選択的である。これは、この光ガイド３４が狭い受光角を実現することを意味する。
【００５４】
この発明に従う光学センサユニット１０の受光角が小さいことで、周辺光がフォトダイオードセンサ２２に入ることが避けられ、しかも測定が行なわれるピクセルに隣接するピクセルを周辺光に対して遮蔽する必要がない。また、ＬＣＤスクリーンによって、その表面に対し浅い角度で射出された光もまた、センサに入らない。ＬＣＤディスプレイから、表面に対する法線から離れた角度で射出された光は、しばしば輝度および色に歪曲がある。
【００５５】
光学センサユニット１０の受光角特性を測定するために、以下に記載の試験条件および装置を用いた。ホフマン（Hoffman）光源型ＬＳ−６５−ＧＦ／ＰＳなどの白色均一光出力を有する光源４４を暗室４６に置く。この発明に従う光ガイド３４を、その開口２１が光ガイド３４の前にくるように置き、第１の実例において光は開口２１に直交する方向で開口２１に入る。測定機構の好ましい一要件は、光源４４と光ガイド３４の開口２１との間の距離ｄが、光ガイド３４の開口表面の幅ｃの５０倍と等しい、またはこれより大きいことである。これは光ガイドに入る光の角度広がりを制限するためのものである。たとえば、開口２１の幅ｃは３ｍｍ、光源４４と光ガイド３４の開口２１との間の距離は１７ｃｍであり得る。こうして、実用目的では、入来するほとんどの光線が光学センサユニット１０の入口に対して直交する。光射出面２３で光ガイド３４から出る光はフォトダイオード２２により捕捉され、測定された光は光−電圧変換回路４７（線形回路）により電圧に変換され、この電圧が、たとえばフィリップス（Philips）のＰＭ２５２５型などのデジタル電圧計４８により測定される。平らなテーブルを設け、この一部が垂直軸についてテーブルの面で回転できるようにする。テーブルの回転可能部分の回転を測定するために、たとえばヘリオス（Helios）が供給する分度器（図示せず）を設ける。
【００５６】
光ガイド３４はテーブルの回転可能部分に固定され、光源４４と光ガイド３４の開口２１とをつなぐ線に平行な面で光ガイド３４が回転できるようにする。整列後に光源４４は、テーブルの回転不能部分に固定される。これに代えて光ガイド３４をテーブルの固定部に固定し、光源４４をテーブルの回転可能部分に固定してもよい。
【００５７】
０°の測定値は、光ガイド３４に入る光が光源４４の光軸に対し平行に進んでいることを意味する。この位置において、光学システムの光入力は最大である。９０°の測定値は、光ガイド３４に入る光が光源４４の光軸に対し直交することを意味する。この位置において、光学システムの光入力は最小である。受光角は端点の光線の相対角度なので、角度ａ°の測定値は２ａ°の受光角を指し示すことに注目されたい。
【００５８】
測定の好適な方法は以下の通りである。回転テーブルの回転部は、１５°に達するまで１°ずつ（点ｅについて、図８参照）回転される。これに分度器を用いる。次に５°のステップを、５０°に達するまで適用する。最後に１０°のステップを９０°まで適用する。いずれのステップでも、対応する測定された電圧を記録する。
【００５９】
角度は２次元であるため、光学システムの入口の位置は、直交方向でもまた回転するのが好ましい（図９参照）。用いられるステップの量は、光学センサユニット１０の対称性に依存する。
【００６０】
光ガイド３４は通常対称性を有するため、得られるグラフ（図１０Ａおよび図１０Ｂ）は０°について鏡像となることができる。いずれの測定も暗室で行ない、光による外部の影響をなくす必要がある。周囲温度は典型的に、たとえば２５°などの、ＬＣＤ動作に妥当なものに選ばれる。
【００６１】
図１０（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ水平回転および垂直回転で決定された特性に関連する測定結果を示す。測定されたボルト値を線形補間によりパーセント値に変換する。グラフは狭い特性を示す。
【００６２】
水平特性を見ると、０°で受取られる光の５０％までＶ％が落ちるときに、角度は約１５°となる。３５°で到着する光線に関しては、光の約１０％のみが受取られるのみである。
【００６３】
垂直特性に関するグラフは、水平特性に関するグラフとの実質的な違いを示さない。
【００６４】
グラフに示されるように、この発明に従う光ガイドの受光角は、光軸に対し１０°以上の角度で到着する光（２０°の受光角）が少なくとも２５％減衰され、２０°以上の角度で到着する光（受光角４０°）が少なくとも５５％減衰され、かつ３５°以上の角度で到着する光（７０°の受光角）が少なくとも８５％減衰されるようなものである。
【００６５】
これに従い、光学測定を行なうステップは、アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が１０°以上で進む光を少なくとも２５％減衰させ、、アクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が２０°以上で進む光を少なくとも５５％減衰させ、かつアクティブディスプレイ領域に対する法線との角度が３５°以上で進む光を少なくとも８５％減衰させることにより、制御ステップで用いる光を選択するステップを含み得るとわかった。
【００６６】
２つの角度間の曲線の下の面積は、これらの角度間で受入れられる光の量に関する値を与える。この発明の一局面は、ディスプレイ領域に対する法線から遠く離れた角度からくる（色合いおよび／または輝度に関して歪曲され得る）光の影響を減少させることである。したがって、この発明の別の局面に従うと、ディスプレイ領域に対する法線に対する１５°以下の角度で進み受取られる光の量と、法線に対する１５°より大きい角度で進み受取られる光の量との比は、Ｘ：１となり、ここでＸは１以上である。光学的開口の物理的配置と光ガイドの長さとにより、高い出射（excident）角度の光の排除が可能となる。
【００６７】
好ましい実施例を参照してこの発明を示し説明したが、この発明の範囲および精神から離れることなく形状および詳細のさまざまな変更および変形を行なうことができると当業者には理解されるであろう。たとえば、光学センサユニットの寸法を変えることができ（より大きいまたは小さい光学センサユニット）、したがって測定ゾーンの寸法もより大きくまたは小さくすることができる。また、光学センサユニットの幾何学的配置も変化させることができる。仮に光学センサユニットの幾何学的配置および／または寸法が変わっても、光学センサユニットは０．５ｃｍ未満の距離だけアクティブディスプレイ領域の上に突き出ることが好ましい。さらに、応用もまたわずかに異なり得る。たとえば、逐次に、または適当なフィルタを備えたセンサの組合せにより、輝度を各々の色に関して測定し、ほとんどの場合Ｒ、ＧおよびＢである原色の混合により規定される色温度を測定し、またはこれを安定させる。別の例では、この方法および装置を用いて、記載のシステムで測定される輝度と、ディスプレイのアクティブ領域ではなく室内環境かディスプレイのアクティブでないエッジかに向けられた第２のセンサによって測定される周辺光との、コントラスト値を安定させることができる。この場合、アクティブディスプレイ領域上の像の表示は、光学測定信号と、これと組合せた周辺光測定信号とに従い、制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は、この発明に従う、光学センサユニットを備えたＬＣＤスクリーンの一部の上面図であり、（Ｂ）は、この発明に従う、光学センサユニットを備えたＬＣＤスクリーンの一部の前面図である。
【図２】  異なるＰＭＭＡ片から組立てられた光ガイドを含む、この発明に従う光学センサユニットの第１の実施例を示す図である。
【図３】  光ファイバを備えた光ガイドを含む、この発明に従う光学センサユニットの第２の実施例を示す図である。
【図４】  ＰＭＭＡの単一片からなる光ガイドを含む、この発明に従う光学センサユニットの第３の実施例を示す図である。
【図５】  反射コーティングでコーティングされた、図４の光ガイドを示す図である。
【図６】  反射コーティングで部分的にコーティングされかつハウジングにより周辺光に対して遮蔽された、図４の光ガイドを示す図である。
【図７】  光ガイドでの光学的減衰の角度依存性を測定する測定機構を示す図である。
【図８】  光ガイドでの光学的減衰の垂直方向の角度依存性をどのように測定するかを例示する図である。
【図９】  光ガイドでの光学的減衰の水平方向の角度依存性をどのように測定するかを例示する図である。
【図１０】  （Ａ）は、図７−図９で例示の通り測定された、光ガイドでの光学的減衰の垂直方向の角度依存性の結果を示す図であり、（Ｂ）は、図７−図９で例示の通り測定された、光ガイドでの光学的減衰の水平方向の角度依存性の結果を示す図である。
【図１】
0004790196.tif 000002
【図２】
0004790196.tif 000003
【図３】
0004790196.tif 000004
【図４】
0004790196.tif 000005
【図５】
0004790196.tif 000006
【図６】
0004790196.tif 000007
【図７】
0004790196.tif 000008
【図８】
0004790196.tif 000009
【図９】
0004790196.tif 000010
【図１０】
0004790196.tif 000011