JP2021173931A - 車載用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自発光型の表示部における表示部の周囲環境の明るさに応じた輝度調整に際して、消費電力の低減および映像の視認性確保を両立する。【解決手段】表示部２の周囲に配置された照度センサ３から周囲環境の照度情報を取得し、輝度制御部４２は、表示部２の表示領域の一部または全部について、所定の閾値以下の階調値である画素を所定以下の階調値に変更する制御を実行する。これにより、周囲環境の明るさに起因してユーザが発光を認識できない画素群が選択的に黒基調となり、コントラストが大きくなることで映像の視認性が向上しつつ、消費電力が低減される。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の移動体に搭載される車載用表示装置に関する。

車載用表示装置では、日射の影響を受けるため、状況に応じて表示輝度を制御可能であることが求められうる。この種の車載用表示装置としては、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。

特許文献１に記載の車載用表示装置は、表示部と、車両における日射高度および日射方向を演算するために用いられる複数の日射センサと、日射センサからの信号に基づいて表示部に必要な輝度を演算する演算部と、表示部の輝度制御を行う制御部とを備える。この車載用表示装置は、日射センサにより表示部の見えにくさおよびこれを改善するために要する輝度を演算し、制御部が表示部の輝度を調整することにより、日射状況に応じた輝度制御を実行する。

特開平４−２７０３８２号公報

さて、車載用表示装置の分野では、精緻なグラフィックが用いられるようになっており、表示品位を高める観点から、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの自発光素子により画素を構成したものが有望視されている。また、近年、車載用表示装置では、消費電力の低減が求められている。

しかしながら、特許文献１に記載の車載用表示装置のように、表示部の周囲環境の明るさに応じて表示部全体の表示輝度を調整する方法では、映像の視認性を確保できるものの、状況によっては過大に輝度を上げることに繋がり、消費電力が増大する場合がある。

本発明は、上記の点に鑑み、自発光型の表示部を備える車載用表示装置において、表示部の周囲環境の明るさに応じて輝度調整を実行しつつも、消費電力の低減および映像の視認性確保を両立することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の車載用表示装置は、車両に搭載される車載用表示装置であって、自発光素子により構成された画素群が配列されてなる表示領域（２１）を有する表示部（２）と、表示部の周囲に配置され、照度に応じた信号を出力する照度センサ（３）と、照度センサから表示部の周囲環境における照度情報を取得する照度情報取得部（４１）と、表示領域の一部または全部について、照度情報に基づいて、画素群のうち階調値が所定の閾値以下である画素を所定以下の階調値に変更する制御を実行する輝度制御部（４２）と、を備える。

これによれば、自発光型の表示部の周囲に配置された照度センサから、表示部の周囲環境の照度情報を取得し、画素群のうち階調値が所定の閾値以下である画素の階調値を所定以下に変更することで消費電力を低減する車載用表示装置となる。また、周囲環境の明るさに起因してユーザが視認できない画素の輝度を所定以下に下げる一方で、ユーザが視認可能な画素についてその階調値が維持されるため、映像全体が高コントラストとなり、映像の視認性が向上する。よって、この車載用表示装置は、周囲環境の明るさに応じて、映像の視認性を向上させつつも、表示部での消費電力を低減することが可能となる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

実施形態に係る車載用表示装置の概要を示す図である。 実施形態に係る車載用表示装置の構成例を示すブロック図である。 実施形態に係る車載用表示装置における処理動作の一例を示すフローチャート図である。 表示部の全域において輝度調整を実行した場合の一例を示す図である。 表示部の映像の背景部分に輝度分布がある場合の一例を示す図である。 照度と照度に対応する階調値の閾値との関係の一例を示す図である。 第１の閾値以下の低階調画素について輝度制御を実行した一例を示す図である。 第１の閾値以下のものに加えて、第２の閾値以下の低階調画素について輝度制御を実行した一例を示す図である。 ガンマ値の補正を行わない場合における階調値と輝度との関係の一例を示す図である。 閾値を中心としたガンマ値の補正を行った場合における階調値と輝度との関係の一例を示す図である。 閾値を中心としたガンマ値の補正を行った場合における輝度制御の一例を示す図である。 複数の照度センサを表示部の近傍に配置した一例を示す図である。 表示部の画素における発光色ごとの階調値の閾値の一例を示す図である。 表示部の画素における発光色ごとの階調値の閾値の他の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（実施形態）
実施形態に係る車載用表示装置１について、図１、図２を参照して説明する。

車載用表示装置１は、例えば図１に示すように、自発光型の表示部２と、表示部２の近傍に配置される照度センサ３と、表示部２の輝度制御を実行する表示制御部４とを備える。車載用表示装置１は、照度センサ３により表示部２の周囲環境の照度情報を取得し、輝度制御部４２が当該照度情報に基づいて表示部２を構成する画素群のうち階調値が所定の閾値以下である画素について所定以下の階調値に変更する。すなわち、車載用表示装置１は、表示部２の周囲環境が明るく、表示部２の映像が見づらい場合に、映像の背景部分といった所定以下の階調値であって、周囲環境の明るさにより視認できない部分の階調値を黒基調とすることで消費電力を低減する。

表示部２は、各画素がＯＬＥＤ等の自発光素子により構成された自発光型の表示パネルである。本明細書では、表示部２として各画素がＯＬＥＤによりなる公知のＯＬＥＤパネルを用いた場合を代表例として説明するが、これに限定されるものではなく、マイクロＬＥＤや無機ＥＬ等の他の自発光素子により各画素が構成されていてもよい。

なお、ＯＬＥＤパネル等の自発光型の表示パネルの構成等については公知であるため、本明細書では、その詳細な説明を省略する。

表示部２は、例えば、図１に示すように、自発光素子によりなる画素群が配列されてなる表示領域２１を有してなり、図示しない車両のインストルメントパネルなどに配置される。表示部２は、例えば図２に示すように、表示制御部４を介して、自車に搭載された図示しない他の車載機器等から入力される映像信号が入力され、当該映像信号に基づいて他の車載機器に対応する各種映像を表示領域２１に表示する。表示部２は、例えば、近傍に照度センサ３が配置されており、照度センサ３により得られる表示部２の周囲環境の照度に応じて、表示制御部４による輝度制御がなされる。

照度センサ３は、例えば図１に示すように、表示部２から所定の範囲内に配置され、照度に応じた信号を出力する任意の光センサである。照度センサ３は、例えば、図１に示すように、表示制御部４に配線等で接続されており、照度センサ３に入射する光量に対応する電気信号を表示制御部４に送信する。なお、照度センサ３の数や配置等については、表示部２のサイズ、形状や車両における搭載箇所などに応じて適宜変更され得る。

表示制御部４は、例えば、図示しない回路基板上にＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどの各種電子部品が搭載されてなる電子制御ユニットであり、ＥＣＵ（Electronic Control Unitの略）とされる。表示制御部４は、例えば図１に示すように、表示部２および照度センサ３に配線等で接続されている。表示制御部４は、例えば図２に示すように、照度情報取得部４１と、輝度制御部４２と、記憶部４３と、映像出力部４４とを備える。表示制御部４は、例えば、図示しない車載機器等から映像信号が入力されると共に、照度センサ３から照度情報を取得し、当該照度情報に基づいて映像信号を補正して表示部２に出力する構成とされる。

照度情報取得部４１は、照度センサ３からの出力信号に基づき、表示部２の周囲環境の照度情報を取得する。照度情報取得部４１が取得した照度情報は、輝度制御部４２による所定の画素群の輝度制御に用いられる。

輝度制御部４２は、照度センサ３から得られる照度に基づいて、表示部２を構成する画素群のうち当該照度に関連付けられた所定の閾値以下の階調値である画素（以下「低階調画素」という）について黒基調の階調値に変更する輝度制御を実行する。

ここでいう「黒基調」とは、例えば、０〜２５５の範囲内で設定される階調値（電流値）のうち黒（０）すなわち非発光または黒に近い発光色となる、もとの階調値未満かつ所定以下の階調値であることを意味する。また、「低階調画素」とは、表示部２の画素群のうち表示部２の周囲環境の明るさに起因してユーザが発光を認識できないものを意味し、例えば映像の背景部分などがこれに該当し得る。

つまり、輝度制御部４２は、表示部２の画素群に低階調画素が存在するとき、低階調画素の階調値を所定以下（例えば０、すなわち黒表示）に変更する制御を実行する。これにより、映像のコントラストを上げて視認性を向上させつつ、ユーザが視認できない発光部分の階調値を下げることで消費電力を低減することが可能となる。

記憶部４３は、例えば、ＲＯＭなどの不揮発性メモリやＲＡＭなどの揮発性メモリ等の記憶媒体である。記憶部４３は、輝度制御部４２等で実行される各種プログラムや必要なデータテーブルといった各種データ類が予め格納されている。記憶部４３は、必要に応じて、照度情報取得部４１が取得した照度情報といった、表示制御部４における各種処理に必要なデータを一時的に記憶する。

映像出力部４４は、外部から入力された映像信号あるいは輝度制御部４２により補正された映像信号を表示部２に出力する。

以上が、実施形態に係る車載用表示装置１の基本的な構成である。この車載用表示装置１は、表示部２の周囲環境の明るさに起因してユーザが発光を認識できない低階調画素の階調値を下げる制御を行うことで、映像の視認性確保と消費電力の低減とを両立可能な構成である。

〔処理動作例〕
次に、実施形態に係る車載用表示装置１における処理動作の一例について、図３を参照して説明する。

車載用表示装置１は、例えば、自車のイグニッションがオン状態になるなどの所定の操作により表示部２がオン状態となったときに図３の制御フローを実行する。ステップＳ１０では、他の車載機器などから表示制御部４に映像信号が入力される。

続くステップＳ１１では、例えば、照度情報取得部４１は、照度センサ３からの入力信号に基づいて、表示部２の周囲環境の照度情報を取得する。表示制御部４は、照度情報を取得した後、処理をステップＳ１２に進める。

次いで、ステップＳ１２では、例えば、表示制御部４は、照度情報取得部４１にて取得した照度に対して所定の閾値以下の階調値の画素（すなわち低階調画素）が存在するか否かについて判定処理を実行する。表示制御部４は、ステップＳ１２にて肯定判定である場合には処理をステップＳ１３に進め、ステップＳ１２にて否定判定である場合にはステップＳ１３をスキップし、処理をステップＳ１４に進める。

ステップＳ１３では、輝度制御部４２は、階調値が所定の閾値以下である低階調画素について、その階調値を下げる制御を実行する。例えば、輝度制御部４２は、表示制御部４に外部から入力された映像信号について、低階調画素の階調値が０または所定以下になるように補正する。

ステップＳ１４では、例えば、映像出力部４４は、ステップＳ１２にて否定判定の場合には外部からの映像信号を、ステップＳ１２にて肯定判定の場合には輝度制御部４２により補正後の映像信号を表示部２に出力する。これにより、周囲の明るさに起因して発光を確認できない低階調画素が存在する場合には、低階調画素の階調値を下げる制御が実行され、そうでない場合には通常の映像表示が実行されることとなる。

例えば図１に示すように、表示部２の表示領域２１にテキスト情報等の所定の映像コンテンツと背景部分とによりなる映像が表示されている場合において、輝度制御部４２が輝度制御を実行する例について説明する。この場合において、背景部分を表示する画素が低階調画素となるとき、輝度制御部４２が背景部分の階調値を０に変更する補正処理を行うことで、表示部２には、例えば図４に示すように、背景部分が黒表示となった映像が表示される。これにより、ユーザが発光を認識できる所定以上の階調値であるコンテンツ部分と低階調画素の背景部分とのコントラストが大きくなり、映像の視認性が向上すると共に、映像の一部について階調値を下げることで消費電力が低減される。

〔照度の閾値〕
低階調画素の判定に用いられる階調値の閾値は、照度にかかわらず一定の値であってもよいし、照度に応じて変更されてもよい。この閾値は、所定の照度に対して発光を認識できない階調値に設定され、例えば官能評価などの任意の評価方法により決定される。

階調値の閾値が照度に応じて変更される例について、図５Ａ〜図５Ｄを参照して説明する。ここでは、例えば図５Ａに示すように、表示部２の表示領域２１にテキスト情報と背景とによりなる映像であって、背景部分がグラデーションとなるように階調値が段階的に変化した映像が表示されている場合を代表例として説明する。

なお、説明の便宜上、図５Ａ、図５Ｃ、図５Ｄに矢印で示すように、表示部２の幅方向に沿った方向、すなわち紙面左右方向を「幅方向ＤＲ１」と称し、幅方向ＤＲ１における左右それぞれを「左」、「右」と称する。以下、特に断りがない場合、本明細書における「左」、「右」とは、図５Ａ、図５Ｃ、図５Ｄに矢印で示す方向を指す。

また、便宜的に、図５Ａに示すように、表示領域２１のうち幅方向ＤＲ１の左の端部から所定の領域を「第１領域２１Ａ」と称し、第１領域２１Ａに隣接し、第１領域２１Ａよりも右側の領域を「第２領域２１Ｂ」と称する。また、表示領域２１のうち第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂよりも右側に位置する残りの領域を「第３領域２１Ｃ」と称する。この代表例では、表示部２には、背景部分の輝度が第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃの順に徐々に大きくなるグラデーションの背景が表示されている。

階調値の閾値は、例えば図５Ｂに示すように、照度（単位：ｌｘ）に応じて段階的にその数値が変更されてもよい。例えば、階調値の閾値は、照度２０００ｌｘの場合には４、照度５０００ｌｘの場合には１０、照度１００００ｌｘの場合には２０、照度１５００ｌｘの場合には３０、といった具合に段階的に設定されていてもよい。この場合、照度が大きいほど低階調画素の割合が多くなり、より実態に沿った輝度制御が実行されるとともに、消費電力の低減効果も大きくなることが期待される。

例えば、第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃにおける背景部分の階調値がそれぞれ１〜４、５〜１０、１１〜２０である場合において、照度が３０００ｌｘであったときには、輝度制御部４２は、階調値が４以下の低階調画素を黒表示に変更する。このとき、表示部２は、例えば図５Ｃに示すように、第１領域２１Ａにおける背景部分の低階調画素が黒表示となった映像が表示される。

また、例えば、照度が６０００ｌｘであったときには、階調値の閾値が１０に設定され、輝度制御部４２は、階調値が１０以下の低階調画素を黒表示に変更する制御を実行する。この場合、表示部２には、例えば図５Ｄに示すように、第１領域２１Ａに加えて、第２領域２１Ｂにおける背景部分の低階調画素が黒表示とされた映像を表示されることとなる。このように、照度に応じて階調値の閾値を変更することで、照度ごとにより適切な範囲の低階調画素の階調値を所定以下に下げることが可能となり、消費電力をより低減することができる。

なお、図５Ｂに示す階調値の閾値テーブルの場合、照度が２０００ｌｘ未満であるとき、輝度制御部４２は、輝度制御を実行しない。また、階調値の閾値テーブルは、図５Ｂに示す例に限定されず、適宜変更されてもよい。

さらに、輝度制御部４２は、輝度制御を実行する場合における映像の見栄えを向上させるため、階調値の閾値を中心とするガンマ値の補正を行い、低階調画素とそうでない画素との境界部分において連続的に階調値を変化させる制御を実行してもよい。

具体的には、輝度制御を実行する場合において、ガンマ値の補正を実行しないときには、階調値と輝度との関係は、例えば図６Ａに示す状態となる。すなわち、表示部２の映像の輝度は、階調値の閾値を境界として、急激に変化することとなる。そのため、例えば図５Ｃ、図５Ｄに示すように、輝度制御を実行した際、表示部２には、低階調画素とそうでない画素との境界が目立つ映像が表示され、ユーザによっては違和感を覚えるおそれがある。

そこで、輝度制御部４２は、階調値の閾値を中心とするガンマ値の補正を実行してもよい。これにより、低階調画素とそうでない画素との境界では滑らかな階調変化となり、表示部２の輝度は、例えば図６Ｂに示すように、階調値の閾値を中心として連続的に変化することとなる。このような制御を実行すると、例えば図６Ｃに示すように、表示部２には、低階調画素とそうでない画素との間で輝度が滑らかに変化し、その境界が目立たない映像が表示される。その結果、輝度制御後の映像の見栄えがより向上する効果が得られる。

〔複数の照度センサを用いる場合〕
照度センサ３は、例えば図７に示すように、表示部２の周囲に複数配置されてもよい。図７に示す例の場合、３つの照度センサ３は、例えば、左側から順に第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃのそれぞれに対応しており、各領域の照度に応じた信号を表示制御部４に送信する。この場合、各領域２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれ異なる照度センサ３に関連付けされ、それぞれ独立して輝度制御がなされる制御領域であり、対応する照度センサ３で取得した照度情報に基づいて輝度制御が実行される。これにより、領域２１Ａ〜２１Ｃごとに照度が異なるような状況であっても、個別に輝度制御が実行され、輝度制御の精度が向上する。

〔発光色ごとの階調値の閾値変更〕
表示制御部４は、照度情報取得部４１で取得する照度情報と、例えばナビゲーション装置等から取得する時刻情報とにより、太陽光の色成分を算出し、発光色ごとに階調値の閾値を変更してもよい。なお、ここでは、表示部２を構成する画素が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの異なる発光色の副画素により構成される場合を代表例として説明する。

午前中や昼間などの時間帯では、太陽光に照らされる部分は白基調となるため、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの階調値の閾値は、例えば、図８Ａに示すように、同じ値で設定される。

一方、午後４時などの夕方の時間帯では、太陽光に照らされた部分は赤い色となり、表示部２に赤色の背景部分が表示されている場合には、この背景部分は、他の発光色よりも見えにくくなってしまう。そこで、表示制御部４は、時間情報に基づいて太陽光の色を推定し、見えにくい発光色における階調値の閾値を変更する。例えば、夕方の時間帯の場合、Ｒの階調値の閾値は、図８Ｂに示すように、Ｇ、Ｂに比べて大きく設定される。

このように、表示制御部４が、時間情報に基づいて、太陽光の色に応じた発光色ごとの階調値の閾値を適宜変更することで、低階調画素がより適切に設定され、輝度制御の精度が向上する。ここでは、Ｒの階調値の閾値をＧ、Ｂに比べて大きく設定する例について説明したが、これに限定されるものではなく、時間帯に応じて、ＧまたはＢの階調値の閾値をＲよりも大きく設定してもよい。また、図８Ａ、図８Ｂに示した各発光色の閾値は、一例であり、照度の大きさや時間帯に応じて適宜変更され得る。

実施形態に係る車載用表示装置１は、表示部２の周囲環境の明るさに起因してユーザが発光を認識できない低階調画素を選択的に黒基調に変更することで、高コントラスト化による映像の視認性向上と消費電力の低減とを両立した構成となる。また、照度に応じて階調値の閾値を変更した場合には、照度に応じた低階調画素の設定が可能となり、消費電力の低減効果をより高めることができる。さらに、輝度制御時に階調値の閾値を中心とするガンマ値の補正を行った場合には、上記の効果に加えて、映像の見栄えを向上させる効果も得られる。

（他の実施形態）
本発明は、実施例に準拠して記述されたが、本発明は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらの一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範疇や思想範囲に入るものである。

例えば、表示制御部４は、表示部２の全域（全部）ではなく、特定の一部の領域を対象領域として設定し、当該対象領域についてのみ輝度制御を実行してもよい。例えば、表示部２の表示領域２１の一部が日射に晒されにくい配置とされる場合等に、表示領域２１のうち当該一部を除く領域を対象領域として設定し、対象領域について輝度制御を実行してもよい。また、車載用表示装置１は、例えば表示部２に表示される映像コンテンツが予め決められている場合等には、表示領域２１の一部を対象領域として設定しておき、対象領域についてのみ選択的に輝度制御を実行する構成とされてもよい。

２ 表示部
３ 照度センサ
４１ 照度情報取得部
４２ 輝度制御部
２１Ａ〜２１Ｃ 制御領域

Claims (5)

1. 車両に搭載される車載用表示装置であって、
   自発光素子により構成された画素群が配列されてなる表示領域（２１）を有する表示部（２）と、
   前記表示部の周囲に配置され、照度に応じた信号を出力する照度センサ（３）と、
   前記照度センサから前記表示部の周囲環境における照度情報を取得する照度情報取得部（４１）と、
   前記表示領域の一部または全部について、前記照度情報に基づいて、前記画素群のうち階調値が所定の閾値以下である画素を所定以下の階調値に変更する制御を実行する輝度制御部（４２）と、を備える、車載用表示装置。
2. 前記照度センサは、前記表示部の周囲に複数配置されており、
   前記表示部は、複数の前記照度センサに対応する複数の制御領域（２１Ａ〜２１Ｃ）を有しており、
   前記輝度制御部は、前記照度センサに対応する前記制御領域ごとに輝度制御を実行する、請求項１に記載の車載用表示装置。
3. 前記輝度制御部は、輝度制御を実行するために用いられる階調値の閾値を前記照度に応じて対応する数値に変更する、請求項１または２に記載の車載用表示装置。
4. 前記輝度制御部は、所定以下の階調値に変更する制御において、輝度制御を実行するために用いられる階調値の閾値を中心としたガンマ値の補正を実行する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車載用表示装置。
5. 前記輝度制御部は、前記照度情報と時間帯の情報とに基づいて、太陽光の色成分の割合を算出し、前記画素を構成する発光色の異なる複数の副画素ごとに階調値の閾値を設定する、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車載用表示装置。

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