(57)【要約】【課題】据付位置が固定されない方式の大型映像表示装置では、設置環境に応じてスクリーン視認角度が変化するため、輝度補正した角度と視認角度が一致しない場合があり、ざらつき（輝度むら）が生じた表示となる。【解決手段】発光素子１の輝度を輝度計測手段３により複数角度から計測し、計測した複数の輝度データを元に関数モデリング手段４で発光素子の指向特性曲線を関数モデリングする。モデル化された各発光素子の指向特性の関数パラメータを記憶手段２１で記憶しておき、記憶された関数パラメータを元に任意角度における各発光素子の輝度補正値を算出手段５１で算出し、算出した輝度補正値を表示ユニット２に表示すべき映像信号と演算手段５２で演算して輝度調整することにより、視認角度に応じた最適な輝度補正ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示ユニットを構成する複数の発光素子の各発光素子に対して、その輝度を複数角度から計測する輝度計測手段、この輝度計測手段で計測した全ての発光素子の複数の輝度データを元に前記各発光素子の指向特性を関数モデル化する関数モデリング手段、前記モデル化された各発光素子の指向特性の関数パラメータを記憶する記憶手段、この記憶手段に記憶された関数パラメータを元に任意角度における各発光素子の輝度補正値を算出する補正値算出手段、および前記補正値算出手段で算出した輝度補正値を前記表示ユニットに表示すべき映像信号と演算して輝度調整する演算手段を備えた輝度調整装置。
【請求項２】
前記表示ユニットを複数個組み合わせて大型映像表示装置とし、この大型映像表示装置の複数の表示ユニットを同時に輝度調整するようにした請求項１に記載の輝度調整装置。
【請求項３】
前記補正値算出手段は、前記関数パラメータと理想的な指向特性のパラメータを元に所定範囲の視認角度における発光素子の輝度補正値を算出し、前記補正値算出手段で算出した輝度補正値を前記表示ユニットに表示すべき映像信号と演算して輝度調整することにより、幅広い視認角度の輝度を最適に補正するようにした請求項１または請求項２に記載の輝度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、映像表示装置を構成している表示ユニットに設けられる発光素子の輝度を調整する輝度調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像表示装置は一般に、マトリクス状に敷き詰められた複数の表示ユニットから構成されており、また各表示ユニットは複数のＬＥＤ素子や有機ＥＬ素子などの発光素子（ドット）が縦横に並んで構成され、画素ひいては画像を構成している。各発光素子によるドット輝度は個々に特性が異なるため、無補正で点灯すると映像はざらつき（輝度むら）が生じた表示となる。
【０００３】
従来の輝度調整装置として、ＣＣＤカメラ等を用いてドット単位の各ＬＥＤ素子（発光素子）の輝度を測定し、この測定した輝度レベルに基づいて各ＬＥＤ素子の輝度補正係数を計算してメモリに記憶し、画像表示を行うに際して補正係数メモリから補正係数を読み出し、それぞれ相当するＬＥＤ素子を輝度変調する画像信号と掛け算し、結果の出力信号の信号レベルを電流値に変換して、それぞれ相当するＬＥＤ素子を輝度調整するようにしたものが知られている（特許文献１参照）
【０００４】
また、液晶などのディスプレイの見込み角に起因する輝度変化の問題をなくして、ムラの定量化を行うために、ＣＣＤカメラ等の撮像部により複数の撮像位置ごとにディスプレイの一部の画像を撮影し、撮像部によって撮影された、ディスプレイの撮像位置ごとの撮影領域における画像情報を補間演算部で補間演算し、補間演算部で演算された値に基づいて一定の方向から測定した際と同質の輝度画像を画像生成部で生成するようにした、ディスプレイの評価装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、大型映像表示装置を構成する表示ユニットの複数の発光素子の輝度の検査及びその補正装置として、表示ユニットの各々の発光素子を所定の輝度で発光させて、それをＣＣＤカメラ等で撮影して輝度を求め、その輝度を予め設定された輝度と比較し、その比較結果に基づいて発光素子を発光させる発光信号発生手段を制御することにより、輝度調整するようにしたものが知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−８５１０４号公報
【特許文献２】特開２００７−１７４３５５号公報
【特許文献３】特許第３７２９５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の映像表示装置における輝度調整装置は、発光素子あるいは表示装置の輝度を一意の角度（所定の１方向の角度）から計測し、計測された輝度データを元に輝度補正値を算出していた。一方、ＬＥＤ素子に代表される発光素子はＬＥＤチップの位置ずれやレンズ形状の歪み、更にはＬＥＤ素子を基板に実装する際の位置ずれに起因して、指向特性がばらつく。
【０００８】
一意の角度から計測された輝度データを元に作成した補正データによって均一化した映像装置は、輝度補正がなされた角度で均一性が最も高い。しかしながら、輝度補正がなされた角度と視認角度の差が大きくなるほど、ざらつき（輝度むら）が生じた表示となる。据付位置が固定されない移動方式の大型映像表示装置では、設置環境に応じてスクリーン視認角度が変化するため、輝度補正した角度と視認角度が一致しない場合があり、ざらつき（輝度むら）が生じた表示になることが多かった。また、据付位置が固定される方式においても、据付後に調整角度の微調整が必要な場合がある。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ドット単位の発光素子の輝度を複数の角度で計測し、その輝度計測値を元に任意の角度での輝度補正が可能とすることにより、視認角度に応じて最適な輝度補正が可能な輝度調整装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の輝度調整装置は、表示ユニットを構成する複数の発光素子の各発光素子に対して、その輝度を複数角度から計測する輝度計測手段、この輝度計測手段で計測した全ての発光素子の複数の輝度データを元に各発光素子の指向特性を関数モデル化する関数モデリング手段、モデル化された各発光素子の指向特性の関数パラメータを記憶する記憶手段、この記憶手段に記憶された関数パラメータを元に任意角度における各発光素子の輝度補正値を算出する補正値算出手段、および補正値算出手段で算出した輝度補正値を表示ユニットに表示すべき映像信号と演算して輝度調整する演算手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、複数の角度での輝度計測値を元に、各発光素子の指向特性を関数によってモデル化し、その関数パラメータを元に任意角度における各発光素子の輝度補正値を算出し、この算出した輝度補正値を表示すべき映像信号と演算して輝度調整するようにしているから、任意の角度での輝度補正が可能であり、視認角度に応じた最適な輝度補正ができる。
また、視認角度が幅広な場合には、指定の角度範囲において輝度均一性が最適となるように輝度補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１における輝度調整装置の全体構成図である。
【図２】発光素子の指向特性を示す図である。
【図３】複数角度から計測したドット輝度をプロットした図である。
【図４】この発明の実施の形態１の輝度調整装置による輝度調整作業のフローを示すフローチャート図である。
【図５】この発明の実施の形態２における輝度調整装置の全体構成図である。
【図６】特定角度における輝度補正により、ざらつきが増大することを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３における輝度調整装置の全体構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３の輝度調整装置による輝度調整作業のフローを示すフローチャート図である。
【図９】この発明の実施の形態３の輝度調整装置による輝度調整効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における輝度調整装置を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は輝度調整装置の全体構成図、図２は発光素子の指向特性を示す図、図３は複数角度から計測したドット輝度をプロットした図、図４は実施の形態１の輝度調整装置による輝度調整作業のフローを示すフローチャート図である。
【００１４】
図１において、ＬＥＤ素子などの発光素子１は複数個を縦横に並べて表示ユニット２を構成する。さらに表示ユニット２は複数個組み合わせられて映像表示装置が構成される。表示ユニット２の前には、発光素子１を撮影してその輝度を計測するＣＣＤカメラなどの輝度計測手段３が配置されている。この輝度計測手段３は、表示ユニット２に実装されている各発光素子１のドット輝度を複数の角度から計測するために、表示ユニット２と平行な平面上を水平・垂直に移動するための機構を設けるか、マトリクス状にＣＣＤカメラを複数台並べて構成される。
発光素子１の輝度の計測は、例えば、各発光素子１を順次点灯し、１つの発光素子１に対して、水平・垂直ともに、角度は−６０、−３０、０、３０、６０度の５回ずつ、計２５回計測する。
【００１５】
輝度計測手段３には、関数モデリング手段４としての計算機が接続されている。関数モデリング手段４は、輝度計測手段３で計測した発光素子１の輝度を入力して格納する撮影画像格納用メモリ４１と、撮影画像格納用メモリ４１に格納された全ての発光素子の複数の輝度データを元に演算して、各発光素子の指向特性を関数モデル化する演算部４２を有している。
【００１６】
関数モデリング手段４は、表示ユニット２を構成する発光素子１の点灯を制御して映像表示する表示制御器５に接続され、関数モデリング手段４で関数モデル化された各発光素子の指向特性の関数パラメータを表示制御器５に送るようにされている。
表示制御器５は、関数モデリング手段４から送信された関数パラメータを表示ユニット２に設けられたパラメータ記憶手段２１に伝送して、それを記憶させる。
なお、パラメータ記憶手段２１は、図示では表示ユニット２に設けているが、表示制御器５の中に設けてもよい。
【００１７】
また、表示制御器５は、外部から入力される任意角度（水平角α、垂直角β）に基づいて、パラメータ記憶手段２１に記憶された関数パラメータを元に任意角度における各発光素子の輝度補正値を算出する補正値算出手段５１と、補正値算出手段５１で算出した輝度補正値を表示ユニット２に表示すべき映像信号と掛け算の演算をして、発光素子１の輝度調整を行う演算手段５２を有している。演算手段５２で補正された映像信号は表示ユニット２に送られ、それぞれの発光素子１が輝度調整されて、ざらつき（輝度むら）のない均一な映像が表示される。なお、輝度補正値の算出方法については後述する。
【００１８】
次に輝度補正の仕方について説明する。図２に示すように、ＬＥＤ素子に代表される発光素子は指向特性を有する。発光素子を平面視した場合に、水平角をα、垂直角をβとすると、発光素子の輝度の指向特性は式（１）によってモデル化される。
Ｆ（α，β）＝ａα２＋ｂβ２＋ｃαβ＋ｄα＋ｅβ＋ｆ      （１）
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは未知パラメータ。
式（１）は指向特性を関数で表すためのもので、指向特性に応じて表現を変えるものである。
また、輝度計測手段３であるＣＣＤカメラと表示ユニット２の距離や移動量を設定することで、水平角α、垂直角βは容易に算出できる。
なお、式（１）は下記の式（１ａ）を用いてもよい。
Ｆ（α，β）＝（ｃｏＳＴ（α＋ａ））ｃ×（ｃｏＳＴ（β＋ｂ））ｄ    （１ａ）
【００１９】
発光素子１を複数の角度から撮影して計測した画像を元に、表示ユニット２に実装されている全ドットの発光素子１の輝度を算出する。特定のドットに対して複数の角度で計測した輝度をプロットすると、図３のようなグラフが得られる。
関数モデリング手段４は、複数角度から得られた輝度値を元に、式（１）のモデルにフィッティングする。即ち、式（１）における未知のパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを算出する。パラメータは最小二乗近似を代表とする既知の方法により算出可能である。
【００２０】
最小二乗近似は得られた計測データ（ここでは例えば、２５個の輝度値）と関数モデルの差の二乗和を最小にするもので、実際には演算用のソフトウェアを用いて演算することにより求めることができる。
【００２１】
関数モデリング手段４によりモデル化された関数のパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、表示ユニット２を制御する表示制御器５に送信される。表示制御器５は得られた関数パラメータおよび任意の角度α、βを元に、角度α、βにおけるドット輝度を算出する。
全ドットの平均輝度をＦ（α，β）avg、特定のドットの輝度をＦ（α，β）Ｓとする
と、任意角α、βにおけるドット輝度を均一とするための輝度補正値は式（２）によって算出される。
輝度補正値＝Ｆ（α，β）avg／Ｆ（α，β）Ｓ        （２）
【００２２】
この輝度補正値を、式（３）に示すように表示ユニット２に表示すべき映像信号と掛け算の演算をすることによって補正後の映像信号を生成し、その補正後映像信号を表示ユニット２の発光素子１に供給することにより、任意の角度から均一な映像となる。
補正後映像信号＝元の映像信号×輝度補正値          （３）
【００２３】
以上の輝度補正の仕方を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳＴ１は、輝度計測手段３であるＣＣＤカメラにより表示ユニット２の点灯した１つの発光素子１を撮影してドット輝度を複数の角度から計測する。ステップＳＴ２は、表示ユニット２を構成する全ての発光素子１のドット輝度の計測が完了したかどうか判断する。もし、完了していなかったら（Ｎｏ）、ステップＳＴ３に戻り、輝度計測手段３であるＣＣＤカメラを移動して、ステップＳＴ１と同じ輝度計測を行う。
【００２４】
ステップＳＴ２で全ドットの輝度計測が完了していたら（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ４に進み、関数モデリング手段４により、計測した輝度から全ドットの関数モデルのパラメータを算出する。ステップＳＴ５は、モデル化された関数パラメータを、関数モデリング手段４から表示制御器５に送信し、表示制御器５は表示ユニット２に設けたパラメータ記憶手段２１に記憶させる。
【００２５】
ステップＳＴ６は、表示制御器５に外部から任意角度α、βが指定されると、輝度補正値算出手段５１は、指定された角度α、βの関数パラメータをパラメータ記憶手段２１から読みだして、任意角度α、βにおける全ドットの輝度Ｆ（α，β）Ｓ、および全ドットの輝度から平均輝度Ｆ（α，β）avgを求め、さらに式（２）に基づき輝度補正値を算出
する。
ステップＳＴ７は、ステップＳＴ６で算出した輝度補正値に、表示ユニット２で表示すべき映像信号を掛けて補正後映像信号を生成し、補正後映像信号に基づいて表示ユニット２の発光素子１を点灯して映像表示する。
【００２６】
以上のように実施の形態１の発明は、表示ユニットを構成する複数の発光素子の各発光素子に対して、その輝度を複数角度から計測し、これら輝度計測値を元に関数モデリング手段によって各発光素子の指向特性を関数モデル化し、その関数パラメータを元に任意角度における各発光素子の輝度補正値を算出し、この算出した輝度補正値を表示すべき映像信号と演算して輝度調整するようにしているから、任意の角度での輝度補正が可能であり、視認角度に応じた最適な輝度補正ができる。
【００２７】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る輝度調整装置を図５に基づいて説明する。
実施の形態１の発明は、主に工場出荷前の表示ユニットを想定し、表示ユニット毎に輝度調整をする場合について説明したが、実施の形態２の発明は、表示ユニットを複数組み合わせ、大型映像表示装置を構成した状態で複数の表示ユニットを同時に輝度調整するようにしたものである。
【００２８】
図５はスクリーン据付現地における輝度調整装置の全体構成図である。図５において、大型映像表示装置１０は複数個の表示ユニット２を縦横に組み合わせて構成されている。
この大型映像表示装置１０の前面には、表示ユニット２の中の発光素子１を撮影して、その輝度を計測する数台のＣＣＤカメラなどで構成された輝度計測手段３が配置されている。
この輝度計測手段３は、表示ユニット２に実装されている各発光素子１のドット輝度を複数の角度から計測するために、表示ユニット２と平行な平面上を水平・垂直に移動するための機構を設けている。この実施の形態２では画面が大型で発光素子１の数も多いので、マトリクス状にＣＣＤカメラを複数台並べて構成することは高価となり現実的でない。
【００２９】
輝度計測手段３に関数モデリング手段４としての計算機が接続され、関数モデリング手段４は各発光素子の指向特性の関数パラメータを演算すること、および関数モデリング手段４で関数モデル化された各発光素子の指向特性の関数パラメータを表示制御器５に送ることについては実施の形態１の発明と同じであるので、説明を省略する。
また、表示制御器５についても輝度補正値を算出する補正値算出手段５１、及び補正値算出手段５１で算出した輝度補正値を表示ユニット２に表示すべき映像信号と掛け算の演算をして、発光素子１の輝度調整を行う演算手段５２を有していることも実施の形態１の発明と同じである。
表示制御器５には計算機６が接続され、この計算機６は表示制御器５との通信により、表示ユニット２の点灯状態を変化させることができると共に、輝度補正値を算出するために表示制御器５に視認角度α、βを入力するようになっている。
【００３０】
この実施の形態２の発明においても、複数角度から発光素子１のドット輝度計測をすれば、式（１）を用いて全ドットの関数モデル化が可能となるため、実施の形態１と同様の手順によって輝度調整することによって、任意の角度からの映像が均一となる。また、大型映像表示装置１０を据付ける現地において、複数の表示ユニットを同時に輝度調整することができるので、視認角度α、βにおいて最適な輝度補正ができる。
【００３１】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る輝度調整装置を図６〜図９に基づいて説明する。
図６に示すように、発光素子１は特定の角度で輝度補正をすると、右図に示すように指向特性のばらつきにより輝度補正角度以外の角度でばらつき（輝度差）を増大する場合がある。実施の形態３の発明は、上記課題を解決するために、幅広い視認角度の輝度を最適に補正する機能を追加したものである。
【００３２】
図７は実施の形態３の輝度調整装置の全体構成図であり、表示制御器５には、任意角度α，βの代わりに、視認角度［α1：α2］，［β1：β2］を入力すると共に、理想的な指向特性モデルのパラメータを入力するようになっている。その他の構成は実施の形態１の図１と同じにつき、同じまたは相当する部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
今、発光素子１の理想的な指向特性をＦideal（α，β）とする。理想的な指向特性は
発光素子１の標準特性などを関数モデリングすればよい。次にＣＣＤカメラなどの輝度計測手段３によって計測された各発光素子１の指向特性をＦa（α，β）とする。輝度計測手段３による輝度計測は実施の形態１もしくは実施の形態２を利用する。
【００３４】
補正対象である発光素子１の輝度補正値をＡとする。視認角度［α1：α2］，［β1：
β2］におけるばらつきを最適にするには、式（４）を最小にするＡを求めれば良い。
【数１】
2013186284.tif 000003
Ｆａ（α，β）は調整対象となっている発光素子（ドット）の指向特性モデルを示す。
【００３５】
式（４）を最小にする輝度補正値Ａを求めるには、
【数２】
2013186284.tif 000004
を満たす輝度補正値Ａを求めれば良い。つまり式（５）を解けばよい。
【数３】
2013186284.tif 000005
【００３６】
次に実施の形態３の輝度補正の仕方を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。
図８において、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ７は、実施の形態１の図４と同じであるので説明を省略する。
実施の形態３は、ステップＳＴ８（実施の形態１のステップＳＴ６に相当）において、表示制御器５に視認角度［α1：α2］，［β1：β2］の指定と理想的な指向特性Ｆideal
（α，β）のパラメータを入力する。すると、表示制御器５の輝度補正値算出手段５１は、指定された角度範囲α1〜α2、β1〜β2の関数パラメータをパラメータ記憶手段２１から読みだして、視認角度［α1：α2］，［β1：β2］における輝度補正値Ａを式（５）に基づき算出する。
【００３７】
こうして求めた輝度補正値Ａを、ステップＳＴ７において、式（３）に示すように表示ユニット２に表示すべき映像信号と掛け算の演算をすることによって補正後の映像信号を生成し、その補正後映像信号を表示ユニット２の発光素子１に供給することにより、視認角度［α1：α2］，［β1：β2］において均一な映像となる。
【００３８】
図６に示したように特定の角度で輝度補正をすると、その他の角度で輝度差が増大する場合があるが、実施の形態３であれば、特定の角度で輝度差が増大するのを防ぐようにしている。（一方で、全ての発光素子の輝度が均一となる角度もなくなってしまう。）
これは、図９に示すように黒塗部の面積が最小となることを意味し、水平方向にα１〜α２、垂直方向にβ１〜β２の幅広い視認角度での輝度差が少なくなり、幅広い視認角度の輝度を最適に補正したことになる。
【符号の説明】
【００３９】
１：発光素子、                        ２：表示ユニット、
３：輝度計測手段、                    ４：関数モデリング手段、
５：表示制御器、                      ６：計算機、
１０：大型映像表示装置、              ２１：パラメータ記憶手段、
４１：撮影画像格納用メモリ、          ４２：演算部、
５１：輝度補正値算出手段、            ５２：演算手段。
【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】
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【図８】
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【図９】
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