画像表示装置

【課題】画像表示装置の表示部における周辺光の照度を知るための光センサが、画像表示装置の内部に設けられている。前記光センサに周辺光を導く導光レンズを工夫することにより、近くの光源からの光を光センサに照射させることが望まれる。
【解決手段】導光レンズの画像表示装置の外部に向けた一端面に鋸歯状の斜面を設ける。斜面の角度を高さ方向位置に応じて異ならせることで、各位置において所定の範囲の入射角を有する光が光センサに導かれる。遠くの光源からの光は入射角が小さいため、いずれの高さ方向位置においても光センサに導かれ難い。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示装置に係り、特に周辺の照明環境に応じた画質調整を改良した画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイや液晶ディスプレイをはじめとする画像表示装置においては、該装置の周辺の照明環境に対する画質調整方法の開発が進められている。画像表示部における周辺の照明からの照度が高い場合には、例えば輝度、コントラスト、鮮鋭度、色の濃さや色温度を変えることで、ユーザが画像を鮮明に見ることができるようにする。反対に照度が低い場合には、例えば輝度を下げることで消費電力を低減する。
【０００３】
このため画像表示装置には、画像表示部における周辺からの光の照度を検出するための光センサが設けられている。デザイン上の観点から、光センサが画像表示装置の外部から見えることは好ましくないため、光センサは画像表示装置の内部に設けられている。従って、周辺光を光センサに導くための導光レンズが必要となる。導光レンズの一端面は、例えば画像表示装置の外部に向け、デザイン上問題とならないように取付けられている。
【０００４】
実際に画像表示装置が家庭のリビングに置かれた状況を考える。照明装置は部屋の高い位置にあり、距離の遠い照明からの光は導光レンズへの入射角が小さくなるため、導光レンズを通過して光センサに到達し易い傾向がある。実際に知りたい画像表示部における周辺の照明からの照度は、距離の近い照明の光に支配されているので、光センサが検出する照度との間で相違が出ることが多い。
特許文献１においては前記した問題に対応するため、導光レンズを両凹レンズとして、距離の近い照明からの光を光センサに到達し易くする技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１においても、距離の遠い照明からの光を積極的に排除するには到らない。前記した画質調整に、画像表示部における周辺光の照度を正しく反映するには、距離の近い照明からの光に対する感度を増加するほかに、距離の遠い照明からの光に対する感度を低減するための技術が望まれる。
本発明の目的は前記した課題に鑑み、周辺の照明環境に応じた画質調整を改良した画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明は、画像表示部における周辺光の照度を検出するための内蔵された光センサと、前記光センサに前記周辺光を導くための導光レンズを有する画像表示装置であって、前記導光体は、一端面が前記画像表示装置の外部に向けて取付けられ、前記一端面は、高さ方向に対し傾きの異なる鋸歯状の突起を有することを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、前記画像表示装置において、前記鋸歯状の突起は、前記導光体に対する入射角が所定範囲内である前記周辺光を、入射角が所定の角度以下である前記周辺光よりも多く前記光センサに導くように形成されていることを特徴としている。
また本発明は、前記画像表示装置に置いて、前記鋸歯状の突起は、その上側斜面が前記導光体の光軸方向に対して成す角度の絶対値θ１と、その下側斜面が前記導光体の光軸方向に対して成す角度の絶対値θ２において、θ２はθ１よりも大きく、θ１とθ２の和は９０度以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、周辺の照明環境に応じた画質調整を改良した画像表示装置を提供でき、ユーザの視聴環境の改善に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像表示装置と照明の設置状況の一例を示す図である。
【図２】画像表示装置の一例を示す正面図である。
【図３】従来の導光レンズの一例を示す断面図である。
【図４】従来の導光レンズにおける光路の一例を示す図である。
【図５】従来の導光レンズにおける光路の別な一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例における導光レンズの外観図である。
【図７】本発明の一実施例における導光レンズの断面図である。
【図８】本発明の一実施例における導光レンズの部分拡大図である。
【図９Ａ】本発明の一実施例における導光レンズの部分拡大図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施例における導光レンズの光路の例を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の一実施例における導光レンズの光路の別な例を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施例における導光レンズの光路の第１例を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施例における導光レンズの光路の第２例を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の一実施例における導光レンズの光路の第３例を示す図である。
【図１０Ｄ】本発明の一実施例における導光レンズの光路の第４例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例における導光レンズの細部の部分拡大図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施例を含む光源からの距離と検出照度の特性図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの特性図の測定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、画像表示装置が家庭のリビングに置かれた状況について考察する。
図１は、画像表示装置と照明の設置状況の一例を示す図である。画像表示装置１はスタンド２に搭載され、ユーザが見易い高さに位置している。図１では画像表示装置１は左側面から描かれており、その表示部は右側に向けられている。
【００１２】
最近のリビングでは照明を二個備えることが多く、図１でも照明３と照明４の二つを示している。いずれかがリビング全体の照明であり、残る一方が例えばダイニングテーブル（図示せず）の照明であるとする。照明３、照明４とも画像表示装置１よりは相当高い位置にあり、例えば天井に直付けされることも多い。画像表示装置１は、照明３からの光線３Ａと、照明４からの光線４Ａの双方により照射される。
【００１３】
図１において、例えばリビングの天井の高さが２．５ｍ程度、幅（図の横方向）が５ｍ程度とする。この場合、画像表示装置１からの距離が遠い照明４からの光線４Ａの画像表示装置１に対する入射角（画像表示装置に対する垂線、即ち図１の水平方向に対する角度）は、例えば３０度以下であることが多い。これに対して距離が近い照明３からの光線３Ａの画像表示装置１に対する入射角は、４０度から４５度程度、多めに見積もっても３０度から６０度程度であることが多い。
【００１４】
図２は、画像表示装置１の一例を示す正面図であり、図１の右側から描いたものである。画像表示装置１は導光レンズ１１、赤外線受光レンズ１２、表示部（表示パネル）１３を有している。表示部１３の傍らに、リモコン（図示せず）からの制御信号を含む赤外線を受光するための赤外線受光レンズ１２が設けられている。例えば、赤外線受光レンズ１２の近傍に前記した導光体である導光レンズ１１が設けられた例を、図２は示している。
【００１５】
図３は、従来の導光レンズ１１の一例を示す断面図であり、図２の左側から見た場合を示している。導光レンズ１１は、その一端面を画像表示装置１の前側外部に向けて、前枠（フレーム）１４、または図示しない支持部材に取付けられている。導光レンズ１１の反対側の一端面は、例えば回路基板１５に取付けられた光センサ１６に対向している。導光レンズ１１により画像表示装置１の内部に導かれた前記照明３や照明４からの光は、光センサ１６に照射される。光センサ１６は受光した光の照度を検出する。
【００１６】
次に画像表示装置１に対する光の入射角と、導光レンズ１１の内部での光の伝播の関係について説明する。
図４は、従来の導光レンズにおける光路の一例を示す図であり、例えば図１の照明３からの光線３Ａのように、大きな入射角（例えば６０度以上）を有する光線の伝播路の一例を示している。
【００１７】
近くの照明３からの光線３Ａの画像表示装置１に対する入射角は、図４に示すように大きい。このため、破線で示すような導光レンズ１１の表面での全反射光が多くなる。さらに、導光レンズ１１の内部に屈折して入射した光は、光センサ１６に至るまでに、図示したような導光レンズ１１の表面での全反射を何度も繰返すこととなる。このため、導光レンズ１１から外部に洩れる光が多くなる。以上の理由で、近くの照明３からの光線３Ａは導光レンズ１１に照射されても、実際に光センサ１６に至る成分は、例えばその１０％に満たない場合が多い。
【００１８】
一方、図５は、従来の導光レンズにおける光路の別な一例を示す図であり、例えば図１の照明４からの光線４Ａのように、小さな入射角（例えば３０度以下）を有する光線の伝播路の一例を示している。
【００１９】
遠くの照明４からの光線４Ａの画像表示装置１に対する入射角は、図５に示すように小さい。このため、破線で示すような導光レンズ１１の表面での全反射光は小さい。さらに、導光レンズ１１の内部に屈折して入射した光については、光センサ１６に至るまでに、前記した導光レンズ１１の表面で全反射する回数が少ない。このため、導光レンズ１１から外部に洩れる光は少ない。以上の理由で、遠くの照明４からの光線４Ａは導光レンズ１１に照射された後、高い効率で光センサ１６に至る。
【００２０】
このため、図３で示した導光レンズ１１を使用した場合、画像表示装置１を照射する光の照度は、近い照明３により支配され易いにもかかわらず、光センサ１６で検出される光の照度は、遠い照明４により支配され易いという矛盾がある。
【００２１】
本発明の一実施例は前記した問題を解決するための実施例であり、さらに図面を用いて説明する。
図６は、本発明の一実施例における、周辺光を光センサへ導くための導光体である導光レンズ１１０の外観図であり、図７は、本発明の一実施例における導光レンズ１１０の断面図である。図７は、図６における導光レンズの中心を通る垂直方向の断面図を示している。
即ち、本実施例においては、導光レンズ１１０の画像表示装置１の外部に向けられた一端面は、その断面が鋸歯状（三角形）の斜面を有しており、斜面の傾き角度は図６の高さ方向に対して変えている。
【００２２】
導光レンズ１１０が、この一端面を有することにより、画像表示装置１に対して例えば３０度から６０度という大きな入射角を有する光線を、効率良く光センサ１６に導くため、近くの照明３からの光線に対する光センサ１６の感度を増加させることができる。一方、例えば３０度以下という小さな入射角を有する光線を、光センサ１６に届き難くするよう導光レンズ１１０の表面で全反射ないし屈折させるため、遠くの照明４からの光線に対する光センサ１６の感度を低減させることができる。
以上のようにすることで、画像表示装置１を照射する光の照度と、光センサ１６で検出される光の照度が、互いに対応した関係となるようにしている。
【００２３】
次に本実施例における導光レンズ１１０につき、さらに詳しく説明する。
図８は、本発明の一実施例における導光レンズ１１０の部分拡大図であり、図７の断面図のうちで前記した鋸歯状の斜面部分を示したものである。図８で横方向の破線で示した導光レンズの光軸に対して、最も上側の鋸歯状の突起は上側で＋１４．８度、下側で−２５．９１度の角度を有している。順に各突起は、＋１１．６度と−２８．５８度、＋６．８度と−３１．７度、＋３．７度と−３４．４２度、＋３．７度と−３４．４２度、＋６．８度と−２９．５度、＋１１．６度と−２４．５度、＋１４．８度と−２０．２度の角度を有している。即ち、前記した鋸歯状の突起は、中心付近にあるものは上下端にあるものと比較して、上側の面は斜面の傾斜が緩やかであり、下側の面は斜面の傾斜が急である。
【００２４】
図８に示した導光レンズ１１０に対して各入射角で入射した光の光路について説明する。なお、導光レンズ１１０に対する入射角とは、図８における横方向の破線（即ち光軸）に対する角度を指す。
図９Ａは、本発明の一実施例における導光レンズ１１０の部分拡大図であり、図８と同様であるが、このうち次に光路を述べる比較的上側の突起Ｂと、中央付近の突起Ｃを選択して符号を付している。図９Ｂは、本発明の一実施例における導光レンズ１１０の光路の例を示す図であり、図９Ａの突起Ｂにおける光路を示している。図９Ｃは、本発明の一実施例における導光レンズ１１０の光路の別な例を示す図であり、図９Ａの突起Ｃにおける光路を示している。
【００２５】
図９Ｂにおいて、突起Ｂの上側の斜面は比較的急であるため、例えば４０度の入射角で入射した光は上側の斜面で全反射することは少なく、多くは内部へ屈折して下側の斜面で全反射されて光センサ１６に照射される。一方、例えば２０度以下の入射角で入射した光は内部へ屈折したとしても、多くは下側の斜面に当たることはなく、光センサ１６に照射されない。なお、図示していないが、例えば６０度以上の入射角で入射した光は、内部へ屈折して下側の斜面で全反射されたとしても、図の右上方向に向かうため、多くは光センサ１６に照射されない。即ち突起Ｂは、例えば４０度の入射角で入射する光を選択的に光センサ１６に照射するように機能している。
【００２６】
図９Ｃにおいて、突起Ｃの上側の斜面は比較的緩やかであるが、例えば６０度と大き目の入射角で入射した光は上側の斜面で全反射することは少なく、多くは内部へ屈折して下側の斜面で全反射されて光センサ１６に照射される。一方、例えば２０度以下の入射角で入射した光は内部へ屈折したとしても、多くは下側の斜面に当たることはなく、光センサ１６に照射されない。なお、図示していないが、例えば７０度以上の入射角で入射した光は、内部へ屈折して下側の斜面で全反射されたとしても、図の右上方向に向かうため、多くは光センサ１６に照射されない。即ち突起Ｃは、例えば６０度の入射角で入射する光を選択的に光センサ１６に照射するように機能している。
【００２７】
次に導光レンズ１１０の半径方向位置と、光センサ１６に照射される光の入射角について説明する。
図１０Ａ〜図１０Ｄは、本発明の一実施例における導光レンズ１１０の光路の例を示す図であり、順に入射角が６０度、５０度、４０度、３０度の光が光センサ１６に照射される場合の光路を示している。
【００２８】
即ち、入射角６０度付近の光は、導光レンズ１１０の中央付近の突起に入射した成分が光センサ１６に照射される。中央から周辺に向かうに伴い、入射角の小さい光を光センサ１６に照射するように、導光レンズ１１０が機能していることが分かる。即ち、比較的近い位置にある光源３からの光は、導光レンズ１１０に対して例えば３０度から６０度程度の入射角で入射するため、導光レンズ１１０に設けられた各突起により選択的に光センサ１６に照射される。
【００２９】
一方、遠い位置にある光源４からの光は、導光レンズ１１０に対して例えば３０度以下の入射角で入射するため、導光レンズのいずれの突起によっても光センサ１６に照射されることは少ない。
このため、光センサ１６により検出される照度は、近い位置にある光源４からの光に支配されるようになり、画像表示装置１の表示部１３における周辺光の照度を反映することができる。
【００３０】
図１１は、本発明の一実施例における導光レンズ１１０の細部の部分拡大図である。前記した鋸歯状の突起については、図１１の横方向の破線（光軸）に対する上側斜面の角度θ１と下側斜面の角度θ２において、
θ１＜θ２かつ θ１＋θ２＜９０度
で示される範囲において、適切な角度を得ることができる。
【００３１】
次に、本実施例と従来例を比較した光センサ１６における光の検出照度について、実測した特性を示す。
図１２Ａは、本発明の一実施例を含む光源からの距離と検出照度の特性図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの特性図の測定方法を示す図である。
【００３２】
図１２Ｂに示すように、画像表示装置を光源から０．５ｍから３．５ｍの範囲で移動させて測定した、光源と画像表示装置の距離（図１２Ａの横軸）と光センサの検出照度（図１２Ａの縦軸）の間の特性を図１２Ａに示す。
即ち、破線で示した従来例においては、前記したとおり、遠くの光源からの光に対して検出した照度が大きい問題がある。一方、実線で示した本実施例においては、近くの光源からの光に対して検出した照度が大きくなっており、所期の目的を達成できたことが分かる。
【００３３】
ここまで示した実施形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、図６において鋸歯状の突起を８個示しているが、何個で設計しても良い。光センサへ照射する光の入射角についても、これまで示した値は一例であって、他の値とすることもできる。また、導光レンズ１１０の応用対象はテレビジョンのような画像表示装置に限らず、他の装置、例えば電子的な表示方法を用いない画像表示装置であっても良い。そのほかにも、本発明の趣旨に基づきながら異なる実施形態を考えられるが、いずれも本発明の範疇にある。
【符号の説明】
【００３４】
１：画像表示装置、３，４：照明、１３：表示部、１６：光センサ、１１０：導光レンズ。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示部における周辺光の照度を検出するための内蔵された光センサと、前記光センサに前記周辺光を導くための導光体を有する画像表示装置であって、
前記導光体は、一端面が前記画像表示装置の外部に向けて取付けられ、
前記一端面は、高さ方向に対し傾きの異なる鋸歯状の突起を有する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記鋸歯状の突起は、前記導光体に対する入射角が所定範囲内である前記周辺光を、入射角が所定の角度以下である前記周辺光よりも多く前記光センサに導くように形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記鋸歯状の突起は、その上側斜面が前記導光体の光軸方向に対して成す角度の絶対値θ１と、その下側斜面が前記導光レンズの光軸方向に対して成す角度の絶対値θ２において、θ２はθ１よりも大きく、θ１とθ２の和は９０度以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像表示装置において、前記入射角の所定範囲とは３０度以上６０度以内であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項２に記載の画像表示装置において、前記入射角の所定の角度とは３０度以内であることを特徴とする画像表示装置。

【図１】