JP2015169684A - 画像表示装置、画像表示方法、およびプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】球面や曲面形状を持ったディスプレイや、使用中に表示面が曲面形状になる可能性がある有機EL等のフレキシブルな表示デバイスにおいて、表示面の曲面状態によって歪んで見えてしまう画像を歪んでいない画像として視覚させることができるようにする。【解決手段】表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置10であって、画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理手段(演算処理装置1の補正処理部11)と、補正画像データに基づいて画像表示部(表示装置3)に画像表示を行う補正画像表示手段(演算処理装置1の補正画像表示部12)と、を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置、画像表示方法、およびプログラムに関する。
例えば、特許文献1に、使用者の操作により、スクリーン上に表示された画像を見ながら、水平補正パラメータ及び垂直補正パラメータを設定することにより、投影される画像を調整する技術が開示されている。
特開2002−158946号公報
近年、球面や曲面形状を持つディスプレイや有機EL(OELD:Organic Electroluminescence Display)等のフレキシブルな表示デバイスが開発されてきている。上記した特許文献1に開示された技術によれば、これら表示デバイスの表示面の曲面状態により、人の目に歪んだ画像として見える画像を歪みの無い画像として視覚させることは困難である。
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、球面や曲面形状を持つディスプレイや、使用中に表示面が曲面形状になる可能性がある有機EL等のフレキシブルな表示デバイスにおいて、表示面の曲面状態によって歪んで見えてしまう画像を、歪んでいない画像として視覚させることができる、画像表示装置、画像表示方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために本発明は、表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置であって、前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理手段と、前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示手段と、を備えることを特徴とする。
本発明は、表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置を用いた画像表示方法であって、前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行ない、補正画像データを作成する補正処理ステップと、前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明は、表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置のプログラムであって、前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理機能と、前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示機能と、を実現することを特徴とする。
本発明によれば、球面や曲面形状を持ったディスプレイや、使用中に表示面が曲面形状になる可能性がある有機EL等のフレキシブルな表示デバイスにおいて、表示面の曲面状態によって歪んで見えてしまう画像を歪んでいない画像として視覚させることができる、画像表示装置、画像表示方法、およびプログラムを提供することができる。
本発明の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像表示装置の歪み補正処理の概略手順を示すフローチャートである。 図2の歪み補正処理の詳細手順を具体的事例とともに示した図である。 本発明の実施の形態に係る画像表示装置の補正画像表示処理の概略手順を示すフローチャートである。 図4の補正画像表示処理の詳細手順を具体的事例とともに示した図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、単に、本実施形態という)について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号または符号を付している。
(実施形態の構成)
本実施形態に係る画像表示装置10は、曲面形状の画像表示面を有するスマートホンやタブレット等のスマート端末、あるいは有機EL等フレキシブルな表示デバイスを持つ電子書籍端末等を想定している。図1に示すように、本実施形態に係る画像表示装置10は、演算処理装置1と、記憶装置2と、表示装置3と、を含み構成される。さらに、歪みゲージやピエゾ素子等、表示装置3の画像表示面の表面形状の変化に伴う歪みを測定する歪み検出センサ4(歪み測定手段)、及び使用者の画像表示面に対する視認方向を検出するために使用者の顔を撮像する撮像装置5(撮像手段)を含んでもよい。
歪み検出センサ4は、曲面形状の画像表示面を有するディスプレイや、有機EL等フレキシブルな表示デバイスが実装される表示装置3の表示面上の任意の箇所に接着実装あるいは貼付される。なお、必要な個数や実装位置は、使用する表示デバイスの材質により任意とする。ここでは、半導体の電気抵抗率が圧力により変化するピエゾ抵抗効果を利用した半導体歪みゲージを使用することとする。半導体歪みゲージは、ゲージ率が、通常使用される金属歪みゲージより高く微少歪みの検出に適しているものとして知られている。なお、撮像装置5は、例えば、表示装置3が実装されるフレーム等、表示装置3の表示面を見る使用者の顔を撮像できる位置に配置される。
演算処理装置1は、記憶装置2の所定の領域に格納された本実施形態に係るプログラムを逐次読み出し実行することにより、画像表示面の表面形状の情報に基づいて表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理機能と、補正画像データに基づいて画像表示を行う補正画像表示機能とを実現する。
なお、記憶装置2には、上記したプログラムが割り当てられ格納されるプログラム領域の他に、プログラムの実行過程で生成される、例えば、後述する歪曲マップ、表示用画像データ等が格納される作業領域が割り当てられている。表示装置3は、例えば、表示面が湾曲しているLCD(Liquid Crystal Display)や、有機EL等のフレキシブルな表示デバイスを有し、演算処理装置1により生成される画像表示用データを表示する。
演算処理装置1は、上記した機能を実現するために、画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理部11(補正処理手段)と、補正画像データに基づいて表示装置3に画像表示を行う補正画像表示部12(補正画像表示手段)と、を有する。
演算処理装置1は、表示装置3の表面形状の情報を取得する形状情報取得部13(形状情報取得手段)を有してもよい。形状情報取得部13は、表示用画像データのフレームレート以上の間隔でその情報を取得する。補正処理部11は、形状情報取得部13で取得した表面形状の情報に基づいて補正処理を行う。
演算処理装置1は、さらに、歪み検出センサ4で測定された歪みに基づいて画像表示面の表面形状の情報を取得する形状情報取得部13(形状情報取得手段)を備えてもよい。このとき、補正処理部11が、その表面形状の情報から歪曲補正係数を求め、当該歪曲補正係数に基づいて表示用画像データに補正処理を行ない、補正画像表示部12が、表示用画像データのフレームレートと同じ間隔で画像表示を行う。
演算処理装置1は、さらに、撮像装置5で撮像した使用者の顔画像に基づいて使用者の表示装置3の画像表示面に対する視認方向の情報を取得する視認方向取得部14(視認方向取得手段)を備えてもよい。ここで、視認方向の情報とは、例えば、表示装置3を見る人の視線をいう。このとき、補正処理部11は、形状情報取得部13により取得される表面形状の情報、及び視認方向取得部14により取得される視認方向の情報に基づいて、補正処理を行う。
以下、図2以降を参照しながら本実施形態に係る画像表示装置10の動作について詳細に説明する。
図2は、演算処理装置1による歪曲補正処理の概略手順を示すフローチャートである。図2によれば、演算処理装置1は、まず、形状情報取得部13が、歪み検出センサ4から表示装置3の画像表示面の表面形状の情報(歪み情報)を取得して補正処理部11へ引き渡す(ステップS10)。このとき、形状情報取得部13は、表示用画像データのフレームレート以上の間隔で歪み情報を取得する。これは、表示装置3の歪みの変化に対する画像補正処理の追従性を高めるための措置である。詳細は後述する。
この歪み情報を受けた補正処理部11は、その歪み情報からメッシュ補完により歪曲マップを作成し(ステップS20)、歪曲補正係数を算出する(ステップS30)。図3に、形状情報取得部13により取得される表示装置3の画像表示面の表面形状の情報からメッシュ補完により歪曲マップを作成するまでの詳細手順が具体的事例とともに示されている。
補正処理部11は、まず、画像表示面の表面形状の曲げの度合いを求める。このため、補正処理部11は、表示装置3の画像表示面をエリア区分して処理するためにメッシュを規定する。図3(a)に、表示装置3に実装される例えば有機ELをメッシュN11〜N77に区切った例が示されている。図3(b)に、有機ELを曲げて使用した場合の湾曲の度合いをベクトルで示した。本実施形態の画像表示装置10では、表示装置3の画像表示面には、歪み検出センサ4が接着され、あるいは貼付されていることは上述した通りである。すなわち、歪み検出センサ4により検出される歪み値は、表示装置3の画像表示面が湾曲していなければ0であるが、湾曲すれば、あるいはしていればその大きさに応じた歪み値(抵抗変化による電圧成分)が生成され出力される。このように歪み値は、表面形状の曲げの度合いに応じて値が変わるため、その値と対応して、画面表示面のどの部分の法線ベクトルがどのようになるのかという関係を予め求めておく。
そして、この歪み値を、形状情報取得部13を介して取得した補正処理部11は、その歪み値と法線ベクトルとの関係に基づき、メッシュ毎の法線ベクトルを求める。図3(b)に、表示装置3として使用される有機ELを曲げて使用した場合の湾曲の度合いをメッシュ毎に法線ベクトルN11〜N77で示した。次に、補正処理部11は、隣接するメッシュの法線ベクトル同士を比較して法線ベクトルの向きが急激に変化するメッシュがあればそのメッシュを更に細分化する処理を実行する。図3(b)において、ハッチングを付して示したメッシュの集合が、法線ベクトルが急激に変化(変化量が閾値以上)している箇所であり、図3(c)に示すように、細かくメッシュを切っていく。補正処理部11は、以上の処理を変化量が閾値未満になるまで繰り返し実行し、そのときのメッシュ毎の法線ベクトルの値を歪曲補正係数Nab=(x,y,z)として扱う。図3(d)に、その様子が示されている。なお、ここでは、ベクトルの値がx,y,zの座標系であることを示すために(x,y,z)と記載したが、各法線ベクトルの具体的な値を意味する時は、Nab=(p,q,r)と記載する。
図4は、補正画像表示処理の概略手順を示すフローチャートである。図4によれば、演算処理装置1は、まず、補正処理部11が、記憶装置2の所定の領域から表示用画像データを取得し(ステップS40),更に、対応する領域の歪曲補正係数を取得し(ステップS50),その歪曲補正係数を使用して表示用画像データの歪曲補正を行ない補正画像表示部12へ引き渡す(ステップS60)。これを受けた補正画像表示部12が、歪曲補正により生成された補正画像データに基づいて表示装置3に、画像表示を行い(ステップS70)、使用者に、表示面の曲面状態によって歪んで見えてしまう画像を、歪んでいない画像として視覚させることができる。
このとき、補正画像表示部12は、表示用画像データのフレームレートと同じ間隔で画像表示を行う。このように、歪みの計測、およびその結果に基づく歪曲補正処理は、画像表示のフームレートに合わせて測定しながら画像補正処理を行なっているため、表示装置3の歪みの変化に対する追従性が良くなる。
図5に、補正処理部11による、歪曲補正係数取得から表示画像の補正に至る処理の詳細手順が具体的事例とともに示されている。ここでは、図5(a)に示すように、説明を簡素化するために、3×3の等間隔にメッシュが規定された歪曲補正マップを例示している。また、歪曲補正係数Nab(つまり、法線ベクトルの値)は、記憶装置2の作業領域に、図5(b)に示すように配列データとして記憶される。
次に、補正処理部11は、法線ベクトルNab=(p,q,r)から表示装置3の画像表示面のメッシュ毎の傾きを求める演算式px+qy+rz=0を求める。この傾きを求める演算式は次のようにして求めたものである。まず、法線ベクトルは、平面に対して垂直なベクトルであり、メッシュ毎の面が平面であると仮定すると、その平面内の任意のベクトルと直交する。ここで、隣接するメシュ間の法線ベクトルが大きく変化しない程度にメッシュを切ってあるため、1個のメッシュは変化の度合いの小さい領域にされており、前述のように、平面と見なして問題ないようになっている。そこで、メッシュの平面内のベクトルとして、法線ベクトルと交わる点を原点とした平面内のベクトルsを考えると、前述のようにベクトルsと法線ベクトルNabとは、直交関係(s⊥Nab)にあるので、s=(x,y,z)とNab=(p,q,r)との内積は0である。したがって、(x,y,z)(p,q,r)=0とすると、表示装置3の各メッシュの表示面の傾きを求める演算式px+qy+rz=0が求まる。
各メッシュの位置は、メッシュを切っていくときにわかっており、以降の処理で必要な情報は、そのメッシュの平面が湾曲によってどのような方向に傾く平面になっているかだけである。このため、上記では、平面内のベクトルsを法線ベクトルNabと交わる点を原点に取り切片を含まない表示面の傾きを示す式を演算式px+qy+rz=0として求めた。
そして、表示装置3の画像表示面の傾きを示す情報から各メッシュがもとの平面からどのような方向に傾くように変形しているのかが求められる。例えば、図5(c)に歪曲マップの変形として示す形状は、画像表示面がいろんな方向に湾曲によって傾いている状態を上記演算式に基づき求めたものである。これを表示用画像データに木の絵が表示されることを考え、木の絵を加えたのが図5(d)である。図5(d)の木の絵は、湾曲していない画像表示面状での見え方を示すように記載している。画像表示画面が同図に示される歪曲マップのように曲がると、図5(d)に示すような木の絵が、その曲がりに応じて歪んだ絵に見えてしまう。そこで、図5(d)に示す歪曲マップの状態で、略図5(d)に示される木の絵が見えるようにすることを考慮し、補正画像表示部12は、補正処理部11による制御の下で、メッシュ毎に画像を圧縮・拡大処理することにより補正画像データを作成する。このように圧縮・拡大処理した補正画像データは、湾曲しない状態の画像表示面に表示すると、図5(e)に示すようになる。図5(e)に示すように、歪曲マップのように画像表示面が変形することを前提に補正した補正画像データを画像表示面に表示するようにすることで、実際に歪曲マップのように画像表示面が曲がると、図5(d)に示される木の絵のように見え、略元の湾曲していない状態での木があるように見える。
なお、上記した本実施形態の画像表示装置10によれば、補正処理部11は、画像表示面の表面形状の情報にのみ基づき補正処理を行うものとして説明したが、撮像装置5で撮像した使用者の顔画像を使用することにより、使用者が正面から見ているか斜め方向から見ているかについての情報も反映させることで、使用者に一層歪みのない画像を視覚させることができる。このとき、視認方向取得部14は、撮像装置5により撮像された使用者の顔画像から使用者の目の位置を検出(視線検出)したり、鼻や口といったものを検出し、画像処理で画面に対して顔がどの位置にあり、どのように画面を見ているのかを求めるようにすることで使用者の画像表示面に対する視認方向の情報を取得して補正処理部11に引き渡す。
これを受けた補正処理部11では、形状情報取得部13により取得された表面形状の情報、および、視認方向取得部14により取得された使用者の視認方向の情報に基づいて上記した補正処理を行う。
(実施形態の効果)
以上説明のように本実施形態の画像表示装置10によれば、演算処理装置1は、補正処理部11(補正処理手段)が、曲面を持つ表示装置3の画像表示面の表面形状の情報に基づき表示用画像データに補正処理を行なって補正画像データを作成し、補正画像表示部12(補正画像表示手段)が、その補正画像データに基づいて表示装置3に画像表示を行う。このように、補正処理は、曲面を持つ表示装置3の形状変化に追従して歪み補正に対応できるため、使用者は、多様な使用状況において歪みのない画像を視認することができる。
また、本実施形態の画像表示装置10によれば、歪みの計測、およびその結果に基づく補正処理は、画像表示のフームレートに合わせ、測定しながら画像補正処理を行うため、表示装置3の画像表示面の歪みの変化に対する追従性が良い。さらに、本実施形態の画像表示装置10によれば、表示装置3を視認する使用者の、例えば目などを検出することで、その視線に合わせた画像の補正を行うため、使用者の視認角度に応じて歪みのない補正画像の表示が可能であり、したがって使い勝手が向上する。
なお、例えば、湾曲状態にあるLCDが搭載されたスマート機器のように、表示装置3の画像表示面の曲面形状が最初からわかっている場合は、画像表示面の全体の形状を二次関数等で予め近似して記憶しておくことにより、歪み検出センサ4(および形状情報取得部13)による形状情報を取得せずとも、画像表示画面の各部分(前述のメッシュを切ったような部分)が、どのように傾いているのかが求められるので、上記したのと同様に、各部分の画像を圧縮・拡大処理した補正画像データを作成することが可能である。また、画像表示面は変形するが、大きく変形しない程度の剛性を有する画像表示面を有する場合は、上記のように各メッシュの法線ベクトルを規定するような複雑な手順を踏襲することなく、歪み検出センサ4(および形状情報取得部13)による形状情報から画面全体の変形状態を単純な二次関数等で近似するようにすれば、画像表示画面の各部分(前述のメッシュを切ったような部分)が、どのように傾いているのかが求められるので、上記したのと同様に、各部分の画像を圧縮・拡大処理した補正画像データを作成することが可能である。そして、このようにして作成した補正画像データを画像表示面に表示することで、湾曲による歪みのない画像のように見せることができる。
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またそのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
[請求項1]
表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置であって、
前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理手段と、
前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示手段と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
[請求項2]
前記表面形状の情報を取得する形状情報取得手段をさらに備え、
前記補正処理手段が、前記形状情報取得手段で取得した前記表面形状の情報に基づいて、前記補正処理を行う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]
前記形状情報取得手段が、
前記表示用画像データのフレームレート以上の間隔で前記情報を取得することを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。
[請求項4]
前記表面形状の変化に伴う歪みを測定する歪み測定手段をさらに備え、
前記形状情報取得手段が、
前記歪み測定手段で測定された歪みに基づいて、前記画像表示面の情報を取得することを特徴とする請求項2または3に記載の画像表示装置。
[請求項5]
前記補正処理手段が、
前記表面形状の情報から歪曲補正係数を求め、前記歪曲補正係数に基づいて前記表示用画像データに前記補正処理を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の画像表示装置。
[請求項6]
前記補正画像表示手段が、
前記表示用画像データのフレームレートと同じ間隔で前記画像表示を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の画像表示装置。
[請求項7]
撮像部を有する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した使用者の顔画像に基づいて前記使用者の前記画像表示面に対する視認方向の情報を取得する視認方向取得手段と、をさらに備え、
前記補正処理手段が、
前記表面形状の前記情報及び前記視認方向の前記情報に基づいて、前記補正処理を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の画像表示装置。
[請求項8]
表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置を用いた画像表示方法であって、
前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行ない、補正画像データを作成する補正処理ステップと、
前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示ステップと、を含むことを特徴とする画像表示方法。
[請求項9]
表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置のプログラムであって、
前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理機能と、
前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示機能と、を実現することを特徴とするプログラム。
1…演算処理装置、2…記憶装置、3…表示装置、4…歪み検出センサ(歪み測定手段)、5…撮像装置(撮像手段)、10…画像表示装置、11…補正処理部(補正処理手段)、12…補正画像表示部(補正画像表示手段)、13…形状情報取得部(形状情報取得手段)、14…視認方向取得部(視認方向取得手段)

Claims (9)

  1. 表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置であって、
    前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理手段と、
    前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示手段と、
    を備えることを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記表面形状の情報を取得する形状情報取得手段をさらに備え、
    前記補正処理手段が、前記形状情報取得手段で取得した前記表面形状の情報に基づいて、前記補正処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 前記形状情報取得手段が、
    前記表示用画像データのフレームレート以上の間隔で前記情報を取得することを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。
  4. 前記表面形状の変化に伴う歪みを測定する歪み測定手段をさらに備え、
    前記形状情報取得手段が、
    前記歪み測定手段で測定された歪みに基づいて、前記画像表示面の情報を取得することを特徴とする請求項2または3に記載の画像表示装置。
  5. 前記補正処理手段が、
    前記表面形状の情報から歪曲補正係数を求め、前記歪曲補正係数に基づいて前記表示用画像データに前記補正処理を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の画像表示装置。
  6. 前記補正画像表示手段が、
    前記表示用画像データのフレームレートと同じ間隔で前記画像表示を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の画像表示装置。
  7. 撮像部を有する撮像手段と、
    前記撮像手段で撮像した使用者の顔画像に基づいて前記使用者の前記画像表示面に対する視認方向の情報を取得する視認方向取得手段と、をさらに備え、
    前記補正処理手段が、
    前記表面形状の前記情報及び前記視認方向の前記情報に基づいて、前記補正処理を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の画像表示装置。
  8. 表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置を用いた画像表示方法であって、
    前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行ない、補正画像データを作成する補正処理ステップと、
    前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示ステップと、を含むことを特徴とする画像表示方法。
  9. 表示部の画像表示面の曲面形状に対応する画像表示装置のプログラムであって、
    前記画像表示面の表面形状の情報に基づいて、表示用画像データに補正処理を行い、補正画像データを作成する補正処理機能と、
    前記補正画像データに基づいて前記画像表示面に画像表示を行う補正画像表示機能と、を実現することを特徴とするプログラム。
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