ブックタイトルメカトロニクス1月号2015年

概要

メカトロニクス1月号2015年

44 MECHATRONICS 2015.1表2-47　輝度などの相違に関する光学用語図2-239　濃度応答の特性曲線図図2-238　輝度比と輝度対比との関係《第69回》2 設計から始めよう（その67）6．直下型 ( ダイレクト) 照明装置（4）画面の輝度制御　液晶表示装置を背面から照明するバックライトユニットには、側方照明方式や直下照明方式に対応して、CCFL（冷陰極寒蛍光灯：cold cathode fluorescentlamp）が使用されていた。冷陰極管インバータ回路を用いて管電流を増減（管電流調光方式）したり、間欠的に点灯（パルス調光方式）する方法で、輝度を時間的に増減できる特徴もあり、HCFL（熱陰極蛍光灯）に対抗できるものであった。しかしこれらの蛍光管には構成材料として水銀が含有されていて公害の元凶とみなされ、環境改善のグリーン化の声に抑えられるようになってきた。　この時期に登場してきたのがLED（半導体発光素子：light emitｔing diode)。1980年に赤色発光素子が、1993年に青色発光素子が発明されると、複数の素子を複合して白色にも発光できるので、バックライトの光源として注目されるようになった。当初はCCFLより数倍も高価で適用するには躊躇せざるを得なかったが、量産体制が整い始めた2000年ころには価格も適切になり、バックライトに汎用されるようになってきた。　CCFLは通電直後で70％の明るさが100％に達するには数秒間を待たなくてはならなかったが、LEDには即時点灯性能が固有に具備されている。そこで液晶表示画面の明度に追従してバックライトの輝度を任意／瞬時に変化させ、画像のコントラストを向上させようとする“画面分割局部輝度制御：deming”方式の試みが当然ながら着想されてきた（図2-240）。　発光素子の単体を輝度制御する方式が0次元とされるならば、線状に並列配置させた場合での制御方式を1次元とし、面状に敷設した状態を2次元と呼び、さらに発光素子から拡散板までの照射距離を論ずる場合を3次元の制御と称することができよう。そして画面を細分割したそれぞれに輝度の明暗を付する技術（デミング）を4次元として取り扱うこともできる。　デミング技法を概観する前に、変化させる対象の“輝度”を理解しておこう。表示画面の輝度を表現するには輝度対比（C）：luminance contrast、輝度比（R）：luminance raticおよび諧調度（G）：gradientによる表現の3通りの手法がある（表2-47）。　このうちで輝度対比（C）の表現には、C=|L1―L２|/L1　または　C＝|L1－L2|/1/2（L1＋L2 ）の2通りがあるが、“Michelsorのコントラスト：C＝（Ｌmax－Ｌmin）／（Ｌｍａｘ＋Ｌmin）”を用いて視野刺激を記述するのが普通である。しかし画面表示技術の分野では　コントラスト：R＝Ｌmax／Ｌｍｉｎ　と計算して表現している。輝度対比（C）の表現では表示範囲が狭いので、明るい画面の輝度表現には不適当だからだ（図2-238）。2000年頃の輝度比（R）は800～1200：1であったが、現在は25,000：1から1,000,000：1にも向上している。　画面の明所と暗所との差異を表現するには、写真・印刷材料に適用されている諧調度（G）がしばしば用いられ、ガンマ応答特性で表現している（図2-239）。ポジティブ画像は右上がりの曲線に、ネガティブーポジティブ反転の処理では濃度応答曲線が右下がりの曲線になる。ハイコントラストの画面であればS字曲線に、そしてローコントラストの場合はＺ字曲線になる。また露出オーバの写真では濃度応答曲線は凸状になり、露出アンダー写真ならば凹状に描かれる。ちなみにPC画面の諧調度を、MacOSでは印刷物の特性に近づけてガンマ値を約1.8に、Windowsでは美しい視認性を求めて約2.2に設定しているという。2‐139）特許電子図書館（IPDL）2 設計からはじめよう（その68）