JP2019008168A - ディスプレイシステムおよび画像の表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】違和感の少ない画像を表示可能なディスプレイシステムを提供する。【解決手段】ディスプレイシステム１００は、湾曲もしくは屈曲したディスプレイパネル１１０を備える。画像処理部１２０は、ディスプレイパネル１１０に画像を出力する。画像処理部１２０は、元画像をそのままディスプレイパネル１１０に出力する第１モードと、視聴者の位置にもとづいて、元画像を補正して出力する第２モードと、が切替え可能に構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、ディスプレイシステムに関する。

近年、画面の両端が前方に湾曲しあるいは屈曲しているディスプレイが注目を集めている。このようなディスプレイは、従来の平坦なディスプレイに比べて臨場感に優れている。

しかしながら湾曲・屈曲ディスプレイは、臨場感と引き替えに、表示される図形が歪むことになり、この歪みは視聴位置によっては一層強調され、視聴者に違和感を与えることとなる。図１（ａ）、（ｂ）は、屈曲したディスプレイの歪みを説明する図である。図１（ａ）は、ディスプレイ１０を上から見た平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のディスプレイ１０を、正面から視聴する様子を示している。このディスプレイ１０に、矩形２０を表示すると、視聴位置の正面のメインパネル１２に表示される部分は、ユーザは違和感なく認識できるが、両端の２枚のサイドパネル１４，１６に表示される部分（ハッチングを付した）に表示される部分が歪んで見え、違和感が生ずる。

一方で、湾曲あるいは屈曲ディスプレイの用途によっては、臨場感よりも、表示される図形の正確さが求められる場合もありうる。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、違和感の少ない画像を表示可能なディスプレイシステムの提供にある。

本発明のある態様は、湾曲もしくは屈曲したディスプレイパネルに画像を表示する方法に関する。この方法は、視聴者の位置を考慮して元画像を補正するステップと、補正後の画像をディスプレイパネルに表示するステップと、を備える。
この態様によると、違和感の少ない画像を提示できる。

補正するステップは、元画像をディスプレイパネルを平面に延ばした仮想ディスプレイに表示したときの像が視聴者から見えるように、元画像を補正するステップを含んでもよい。これにより、歪みの低減された像を視聴者に提示できる。

ディスプレイパネルは湾曲しており、補正するステップは、同じ色を提示した場合に色の濃淡が生じないように元画像を補正するステップを含んでもよい。これにより、色むらを低減した像を視聴者に提示できる。

補正するステップは、ディスプレイパネルの屈曲または湾曲した領域において、元画像を線形にスケーリングしてもよい。これにより演算処理を簡略化できる。

ディスプレイパネルを複数の領域に分割し、分割された領域ごとに、補正するステップを行ってもよい。

本発明の別の態様は、ディスプレイシステムに関する。このディスプレイシステムは、湾曲もしくは屈曲したディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに画像を出力する画像処理部と、を備える。画像処理部は、元画像をそのままディスプレイパネルに出力する第１モードと、視聴者の位置にもとづいて、元画像を補正して出力する第２モードと、が切替え可能に構成される。

この態様によると、違和感の少ない画像と、臨場感にあふれた画像とを、選択的に提示できる。

画像処理部は、第２モードにおいて、元画像をディスプレイパネルを平面に延ばした仮想ディスプレイに表示したときの像が視聴者から見えるように、元画像を補正してもよい。これにより歪みを低減した像を提示できる。

画像処理部は、ディスプレイパネルが湾曲している場合、同じ色を提示した場合に色の濃淡が生じないように元画像を補正してもよい。これにより色むらを低減した像を視聴者に低減できる。

ディスプレイパネルは屈曲していてもよい。画像処理部は、屈曲した領域において、元画像を線形にスケーリングした画像を表示してもよい。これにより演算処理を簡略化できる。

画像処理部は、ディスプレイパネルを複数の領域に分割し、分割された領域ごとに、元画像を補正してもよい。

本発明のある態様によれば、違和感の少ない画像を表示できる。

図１（ａ）、（ｂ）は、屈曲したディスプレイの歪みを説明する図である。 ディスプレイシステムを示す図である。 第１モードにおける画像表示を示す図である。 屈曲したパネルに関する補正を説明する図である。 第２モードにおいて、ディスプレイを正面から見た図である。 簡素化された補正を説明する図である。 湾曲したパネルに関する補正を説明する図である。 湾曲した別のパネルに関する別の補正の例を説明する図である。 第１変形例に係るディスプレイシステムを示す図である。 第２変形例に係る補正を説明する図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図２は、ディスプレイシステム１００を示す図である。ディスプレイシステム１００は、ディスプレイパネル１１０と、画像処理部１２０を備える。ディスプレイパネル１１０は、少なくとも一部が湾曲し、または屈曲している。図２には屈曲したパネルを示す。

画像処理部１２０は、元画像Ｓ_１を受け、ディスプレイパネル１１０に出力する。画像処理部１２０は、第１モードと第２モードが切替え可能に構成される。第１モードにおいて画像処理部１２０は、元画像Ｓ_１をそのままディスプレイパネル１１０に出力する。つまりディスプレイパネル１１０に入力される画像Ｓ_２は、第１モードにおいて元画像Ｓ_１と同じであり、第２モードでは元画像Ｓ_１を補正した画像となる。

第２モードにおいて、画像処理部１２０は、視聴者（ユーザ）の位置（視聴位置）にもとづいて、元画像Ｓ_１を補正して出力する。画像処理部１２０の第２モードにおける補正は、視聴者の違和感を低減することを目的としたものであり、
（i）図形の歪みの低減
（ii）色むらの低減
の少なくともひとつを行う。

図３は、第１モードにおける画像表示を示す図である。図３には、ディスプレイパネル１１０を上から見た平面図が示される。理解の容易化のために、画素数は、実際のパネルよりも減らして示されている。ディスプレイパネル１１０の正面部分には、水平方向に１２ピクセル、左右の部分にはそれぞれ水平方向に、８ピクセルが等間隔で割り当てられているとする。元画像Ｓ_１の水平解像度が（１２＋８＋８）＝２８ピクセルである場合、第１モードでは、元画像Ｓ_１が、ドットバイドットでディスプレイパネル１１０にマッピングされる。したがってディスプレイパネル１１０のすべての画素がフルに使用される。

図４は、屈曲したパネルに関する補正を説明する図である。図４には、ディスプレイパネル１１０を上から見た平面図が示される。符号１１２は、ディスプレイパネル１１０を平面に延ばした仮想パネルを示す。画像処理部１２０は、元画像Ｓ_１をこの仮想パネル１１２にマッピングしたときの像が視聴者の位置１１４から見えるように、元画像Ｓ_１を補正してディスプレイパネル１１０に表示する。

具体的には、ディスプレイパネル１１０上の任意の画素Ｐ_ｉには、仮想パネル１１２の画素のうち、画素Ｐ_ｉと視聴位置１１４を通る直線ｌ_ｉと交差する画素Ｐ_ｉ’をマッピングすればよい。第２モードでは、両端の部分に含まれる画素（ハッチを付す）には、対応する仮想パネル１１２の画素が存在しないため、何も表示されない。

仮想パネル１１２からディスプレイパネル１１０へのマッピングは、視聴位置１１４、ディスプレイパネル１１０の屈曲角度θなどにもとづいて、幾何学的に計算することができる。

図４では、水平方向の補正（マッピング）のみが示されるが、垂直方向に関しても同様の補正を行ってもよい。

図５は、第２モードにおいて、ディスプレイパネル１１０を正面から見た図である。ディスプレイパネル１１０には、図１（ｂ）と同じ矩形２０が表示されている。図１（ｂ）では、サイドパネル１４，１６の部分において、矩形２０が歪んでいたのに対して、第２モードの補正を行うことにより、図５に示すように、サイドパネル１１０Ｌ，１１０Ｒの部分において、矩形２０の歪みが低減されている。このように、実施の形態に係るディスプレイシステム１００によれば、違和感の少ない画像を提示できる。

ただし、この方法によって厳密にマッピングしようとすると演算が複雑となり、画像処理部１２０のコストが上がる場合もある。そこで以下で説明するように、簡素化された補正を行ってもよい。

図６は、簡素化された補正を説明する図である。画素の幅は均等とし、ディスプレイパネル１１０および仮想パネル１１２上の長さを、画素の幅で正規化して表すとする。このとき、パネル上の長さは、画素の個数に対応する。図６では仮想パネル１１２にｐ個の画素が配置され、したがって仮想パネル１１２の長さはｐと表される。

仮想パネル１１２の最端点Ｐと視聴位置１１４を結ぶ直線Ｌとディスプレイパネル１１０との交点をＱとする。このとき、線分ＯＱの長さ（ピクセル数）をｑとする。ディスプレイパネル１１０と仮想パネル１１２のなす角度θは設計値である。また仮想パネル１１２と直線Ｌがなす角度γは、視聴位置１１４に応じて定まる。

点Ｑから仮想パネル１１２に下ろした垂線の長さＸは、Ｘ＝ｑｓｉｎθとなる。線分Ｑ’Ｏの長さはｑｃｏｓθであるから、線分ＰＱ’の長さはｐ−ｑｃｏｓθである。したがって点Ｑから仮想パネル１１２に下ろした垂線の長さＸは、Ｘ＝（ｐ−ｑｃｏｓθ）×ｔａｎγと表され、以下の関係式を得る。
ｑｓｉｎθ＝（ｐ−ｑｃｏｓθ）×ｔａｎγ …（１）
これをｑについて解くと、
ｑ＝ｐｔａｎγ／（ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ） …（２）
あるいは線分ＰＱの長さをｒとして、ｑは、余弦定理から式（３）で表される。
ｑ＝√（ｒ^２＋ｐ^２−２ｒｐ・ｃｏｓθ）

つまり仮想パネル１１２上のｐ個の画素が、ディスプレイパネル１１０上のｑ個の画素にマッピングされる。ディスプレイパネル１１０上の画素を点Ｏを１番目、点Ｑをｑ番目とし、仮想パネル１１２上の画素を点Ｏを１番目、点Ｐをｐ番目とするとき、ディスプレイパネル１１０上のｉ番目の画素ｐ_ｉには、仮想パネル１１２上のｊ（＝ｉ×ｐ／ｑ）番目の画素ｐ’_ｊをマッピングしてもよい。

すなわち画像処理部１２０は、屈曲した領域において、元画像を、幾何学的に求まるパラメータｐ／ｑを利用して、線形にスケーリングした画像を表示してもよい。この場合、図４の厳密なマッピングに比べて若干の歪みが残ることになるが、それと引きかえに演算処理を格段に簡素化できる。

図７は、湾曲したパネルに関する補正を説明する図である。基本的な処理は図４に示す屈曲パネルのそれと同様であり、ディスプレイパネル１１０上の任意の画素Ｐ_ｉには、仮想パネル１１２の画素のうち、画素Ｐ_ｉと視聴位置１１４を通る直線ｌ_ｉと交差する画素Ｐ_ｉ’をマッピングがマッピングされる。

湾曲パネルに関しても、図６に示すように、単純なスケーリングによりマッピングしてもよい。具体的にはディスプレイパネル１１０上のｉ番目の画素ｐ_ｉには、仮想パネル１１２上のｊ（＝ｉ×ｐ／ｑ）番目の画素ｐ’_ｊをマッピングしてもよい。

なお、ディスプレイパネル１１０が湾曲している場合、湾曲した部分と平坦な部分とで、同じ色を提示した場合に色の濃淡が生じる場合がある。具体的には湾曲の強い箇所で、ある長さに含まれる画素の個数（密度）が高くなるため、色が濃く見える。そこで画像処理部１２０は、色の濃淡が抑制されるように、元画像を補正してもよい。

図８は、湾曲した別のパネルに関する別の補正の例を説明する図である。この例では、パネルはθ＝９０度に湾曲した部分を含み、仮想パネル１１２は、ディスプレイパネル１１０の円弧部分と外接するように折り曲げられる。パネルが円弧であるとき、円弧部分を画素数ｑとすると、円弧と外接する仮想パネル１１２の１辺の長さｐは、ｐ＝ｑ／２πとなる。

ディスプレイパネル１１０の直線部分の画素数（長さ）をｒ、仮想パネル１１２の直線部分の長さをｓとするとき、以下の関係式が成り立つ。
ｒ＋ｑ＝２×ｐ＋ｓ＝ｑ／π＋ｓ
したがって長さｓは、
ｓ＝ｒ−（１−１／π）ｑ
となる。

画像処理部１２０は、ディスプレイパネル１１０を複数の領域に分割し、分割された領域ごとに、補正を行うことができる。この例ではディスプレイパネル１１０が、円弧部分ｑに相当する第１領域と、直線部分ｒに相当する第２領域に分割される。第１領域に関しては、図７を参照して説明した方法でマッピングを行えばよい。第２領域に関しては、領域ｓの画素を、そのまま領域ｒのハッチングを付さない部分にマッピングすればよい。

なお、第１領域に関しては、単純なスケーリングによりマッピングしてもよい。円弧の長さ（ピクセル数）がｑ、それに外接する矩形部分の長さはｐ×２である。したがって、ディスプレイパネル１１０のｉ番目（１≦ｉ≦ｑ）の画素Ｐ_ｉには、仮想パネル１１２上のｊ（＝ｉ×２ｐ／ｑ）番目の画素Ｐ_ｉ’をマッピングすればよい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（第１変形例）
図９は、第１変形例に係るディスプレイシステム１００Ａを示す図である。ディスプレイシステム１００Ａは、ディスプレイパネル１１０および画像処理部１２０に加えて位置検出部１３０を備える。位置検出部１３０の構成や原理は特に限定されず、公知技術を用いればよい。たとえば位置検出部１３０はカメラを含み、撮像画像にもとづいて視聴者の位置１１４を検出してもよい。位置１１４を示す位置情報Ｓ_３は、画像処理部１２０に入力される。画像処理部１２０は第２モードにおいて、位置情報Ｓ_３を、補正処理に反映させる。これにより、視聴者が移動した場合にも、違和感の少ない画像を提示できる。

（第２変形例）
図１０は、第２変形例に係る補正を説明する図である。ディスプレイパネル１１０が湾曲パネルである場合に、仮想パネル１１２の形状にはさまざまな変形例が考えられる。たとえば図１０に示すように、円弧部分と外接する２本の直線１１６，１１７に沿って、仮想パネル１１２を配置してもよい。

（第３変形例）
実施の形態では、第１モードと第２モードが切り替え可能なディスプレイシステムを説明したが、第２モードに固定してシステムを運用してもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１００…ディスプレイシステム、１１０…ディスプレイパネル、１１２…仮想パネル、１１４…視聴位置、１２０…画像処理部、１３０…位置検出部。

Claims (11)

1. 湾曲もしくは屈曲したディスプレイパネルに画像を表示する方法であって、
   視聴者の位置を考慮して元画像を補正するステップと、
   補正後の画像を前記ディスプレイパネルに表示するステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記補正するステップは、
   前記元画像を前記ディスプレイパネルを平面に延ばした仮想パネルに表示したときの像が前記視聴者から見えるように、前記元画像を補正するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ディスプレイパネルは湾曲しており、
   前記補正するステップは、同じ色を提示した場合に色の濃淡が生じないように前記元画像を補正するステップを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記補正するステップは、前記ディスプレイパネルの屈曲または湾曲した領域において、前記元画像を線形にスケーリングすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記ディスプレイパネルを複数の領域に分割し、分割された領域ごとに、前記補正するステップを行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 湾曲もしくは屈曲したディスプレイパネルと、
   前記ディスプレイパネルに画像を出力する画像処理部と、
   を備え、
   前記画像処理部は、元画像をそのまま前記ディスプレイパネルに出力する第１モードと、視聴者の位置にもとづいて、前記元画像を補正して出力する第２モードと、が切替え可能に構成されることを特徴とするディスプレイシステム。
7. 前記画像処理部は、前記第２モードにおいて、前記元画像を前記ディスプレイパネルを平面に延ばした仮想パネルに表示したときの像が前記視聴者から見えるように、前記元画像を補正することを特徴とする請求項６に記載のディスプレイシステム。
8. 前記画像処理部は、前記ディスプレイパネルが湾曲している場合、同じ色を提示した場合に色の濃淡が生じないように前記元画像を補正することを特徴とする請求項６または７に記載のディスプレイシステム。
9. 前記画像処理部は、前記ディスプレイパネルの屈曲または湾曲した領域において、前記元画像を線形にスケーリングした画像を表示することを特徴とする請求項６または７に記載のディスプレイシステム。
10. 前記画像処理部は、前記ディスプレイパネルを複数の領域に分割し、分割された領域ごとに、前記元画像を補正することを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載のディスプレイシステム。
11. 前記視聴者の位置を検出する位置検出部をさらに備えることを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載のディスプレイシステム。

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