JP2023057564A - 回路装置及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＵＤ表示において表示物がない領域における背景の視認性を向上できる回路装置等を提供すること。【解決手段】回路装置１００は、表示パネル２０と、複数の発光素子ＬＳを有するバックライト装置１０とを含むヘッドアップディスプレイ装置５０に用いられる。回路装置１００は、歪み補正回路１１０と画像解析回路１２０とを含む。歪み補正回路１１０は、入力画像データＩＭＡに対する歪み補正を行って、歪み補正後の出力画像データＩＭＢを出力する。画像解析回路１２０は、入力画像データＩＭＡ又は出力画像データＩＭＢである解析対象画像データを解析し、解析結果に基づいて、表示パネル２０において複数の発光素子に対応する複数の表示領域のうち、ヘッドアップディスプレイ装置５０により投影されたときに透明色となる表示領域に対応する発光素子を消灯状態にするバックライト制御処理を行う。【選択図】 図２

Description

本発明は、回路装置及びヘッドアップディスプレイ装置等に関する。

透明なスクリーンに画像を投影し、そのスクリーンを見るユーザーに虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置が知られている。特許文献１には、液晶表示器と、液晶表示器の背面に設けられたバックライト光源と、液晶表示器を透過した光をフロントガラスに向けて反射させる反射板と、を含む車両用表示装置が開示されている。

特開２００１－１１７０７１号公報

ヘッドアップディスプレイ装置を見るユーザーからは、スクリーンを介して見える実世界に対して、ヘッドアップディスプレイ装置が投影した虚像が重なって見えている。ヘッドアップディスプレイ装置の表示領域において表示物がない領域は、ユーザーからは透明に見える、即ち実世界がそのまま見えた状態となる。しかし、光をスクリーンに投射するというヘッドアップディスプレイ装置の性質上、表示物がない透明領域にも多少の光が投射されてしまい、本来透明であるべき領域が白っぽく見えてしまうという課題がある。

本開示の一態様は、表示パネルと、複数の発光素子を有するバックライト装置とを含むヘッドアップディスプレイ装置に用いられる回路装置であって、入力画像データに対する歪み補正を行って、前記歪み補正後の出力画像データを出力する歪み補正回路と、前記入力画像データ又は前記出力画像データである解析対象画像データを解析し、解析結果に基づいて、前記表示パネルにおいて前記複数の発光素子に対応する複数の表示領域のうち、前記ヘッドアップディスプレイ装置により投影されたときに透明色となる表示領域に対応する発光素子を消灯状態にするバックライト制御処理を行う画像解析回路と、を含む回路装置に関係する。

また本開示の他の態様は、上記に記載された回路装置と、前記表示パネルと、前記バックライト装置と、を含むヘッドアップディスプレイ装置に関係する。

従来のヘッドアップディスプレイ装置におけるＨＵＤ表示例。 回路装置とヘッドアップディスプレイ装置の第１構成例。 バックライト装置と表示パネルの平面視図と側面図。 発光素子に対応した表示領域の例。 本実施形態における表示例。 回路装置の第１詳細構成例。 第１詳細構成例における回路装置の動作を説明する図。 本実施形態を用いずに回路装置の後段においてバックライト制御した場合のタイミングチャート。 本実施形態を用いたときの、回路装置の後段においてバックライト制御した場合のタイミングチャート。 回路装置とヘッドアップディスプレイ装置の第２構成例。 回路装置の第２詳細構成例。 第２詳細構成例における回路装置の動作を説明する図。 回路装置の第３構成例。 第３構成例の回路装置を含むＨＵＤシステムの処理手順を示すフローチャート。 各発光素子の調光を説明する図。

以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。

１．ＨＵＤ表示について
図１に、従来のヘッドアップディスプレイ装置におけるＨＵＤ表示例を示す。なお、ここでは投影時の画像歪みを無視した図としているが、画像歪みがある場合も、以下に説明するＨＵＤ表示の問題点は同じである。ＨＵＤはヘッドアップディスプレイの略であり、以下では適宜にヘッドアップディスプレイ装置をＨＵＤと省略する場合がある。

図１の上段には、ＨＵＤの液晶パネルに表示された画像の例を示す。画像１には、いくつかの表示物２が含まれている。液晶パネルにおいて、表示物２が表示された領域の画素は、階調値に応じて光を透過する状態となっているが、表示物２以外の領域の画素は、光を透過しない状態となっている。

図１の下段には、ヘッドアップディスプレイ装置が上段の画像をユーザーの視界に投影したときの表示例である。バックライト装置が光を出射し、液晶パネルを透過した光が反射板によりスクリーンに向けて反射され、スクリーンが反射した光がユーザーの目に入射することで、ユーザーの視界に、表示物２に対応した虚像の表示物６が投影される。この虚像の表示物６は、ＨＵＤ表示の背景である実世界に重なる。

このとき、ＨＵＤの表示領域５内において虚像の表示物６が表示されていない領域は、液晶パネルにおいて非透過の状態であるため、本来は何も表示がない透明色の領域であり、背景がそのまま見えるはずである。しかしながら、液晶パネルにおいて非透過の領域においてもバックライト装置の光がわずかながら透過するため、ＨＵＤ表示において本来透明色の領域が、周囲よりもわずかに明るく見えてしまう。例えば、夜間又はトンネル内など環境が暗い状況において、表示領域５内において虚像の表示物６が表示されていない領域が白っぽく見えるため、その領域に重なる背景の視認性が低下するおそれがある。

２．第１構成例
図２は、本実施形態における回路装置１００とヘッドアップディスプレイ装置５０の第１構成例である。ヘッドアップディスプレイ装置５０は、表示装置３０と回路装置１００とを含む。なお、ヘッドアップディスプレイ装置５０は反射板等の光学系を含むが、図２では、その図示を省略する。

表示装置３０は、バックライト装置１０と表示パネル２０とを含む。図３に、バックライト装置１０と表示パネル２０の平面視図と側面図を示す。

表示パネル２０は、画素がアレイ配置された液晶表示パネルである。以下では表示パネル２０が透過型液晶パネルである場合を例に説明するが、表示パネル２０は反射型液晶パネルであってもよい。図３において、表示パネル２０の水平走査方向に平行な方向をｘ方向とし、垂直走査方向に平行な方向をｙ方向とする。また、ｘ方向とｙ方向に直交し、且つバックライト装置１０から表示パネル２０へ向かう方向をｚ方向とする。

バックライト装置１０は、ｘｙ平面に平行な面に配置された複数の発光素子ＬＳを含む。複数の発光素子ＬＳは、平面視において表示パネル２０の画素アレイと略同一の領域に配置されている。複数の発光素子ＬＳの全てが点灯した場合に、表示パネル２０の画素アレイ全面に光が照射されるように、複数の発光素子ＬＳがアレイ状に配置される。図３には、複数の発光素子ＬＳが９行１６列に配置された例を示す。各行の発光素子ＬＳは、ｘ方向に平行に配置され、各列の発光素子ＬＳは、ｙ方向に平行に配置される。但し、図３は発光素子配置の一例であり、発光素子配置はこれに限定されない。

バックライト装置１０の各発光素子ＬＳは、ＬＥＤ等の独立にオン又はオフに制御可能な発光素子である。ＬＥＤは、Light Emitting Diodeの略である。なお以下では、発光素子のオンを点灯とも呼び、発光素子のオフを消灯とも呼ぶ。各発光素子ＬＳは独立に調光可能に構成されてもよく、その調光機能を利用して各発光素子ＬＳが独立にオン又はオフに制御されてもよい。

図２に示す回路装置１００は、歪み補正回路１１０と画像解析回路１２０と出力回路１３０とを含む。回路装置１００は、例えば、半導体基板に複数の回路素子が集積された集積回路装置である。

歪み補正回路１１０は、入力画像データＩＭＡにおける画素座標と、出力画像データＩＭＢにおける画素座標との間の座標変換を用いて、入力画像データＩＭＡに対して歪み補正を行い、補正後の画像データである出力画像データＩＭＢを出力する。歪み補正とは、表示パネル２０に表示された画像が投影されるときの画像歪みと逆の画像歪みを画像に施すことで、歪みが無い又は低減されたＨＵＤ表示にするための画像補正である。投影による画像歪みは、スクリーンの曲面による画像歪み、ＨＵＤ光学系による画像歪み、又はそれら両方を含む。

歪み補正回路１１０は、出力画像データＩＭＢにおける画素座標ＧＺＢをカウントする座標カウンター１１２を含む。「画素座標をカウントする」とは、例えば画像サイズが１９２０×１０８０画素であるときに、（０，０）、（１，０）、・・・、（１９１９，０）、（０，１）、（１，１）、・・・、（１９１９，１）、・・・、（０，１０７９）、（１，１０７９）、・・・、（１９１９，１０７９）のように、各画素の位置を示す座標を順次に出力することである。

歪み補正回路１１０は、リバースワープエンジンに相当し、座標カウンター１１２は、そのリバースワープに用いられる座標カウンターである。リバースワープとは、出力画像データＩＭＢ上の画素座標を、それに対応した参照座標に座標変換し、その参照座標における入力画像データＩＭＡの画素データから出力画像データＩＭＢの画素データを求めるワープ処理である。座標変換はワープパラメーターにより定義される。ワープパラメーターは、画素座標と参照座標を対応付けたテーブル、画素座標と参照座標との間の移動量を示すテーブル、又は画素座標と参照座標を対応付ける多項式の係数等である。

出力回路１３０は、出力画像データＩＭＢを表示装置３０に送信する。出力回路１３０は、様々な通信インターフェースの送信回路であってよいが、一例としてはＬＶＤＳ、ＤＶＩ、ディスプレイポート、ＧＭＳＬ又はＧＶＩＦ等の送信回路である。ＬＶＤＳはLow voltage differential signalingの略であり、ＤＶＩはDigital Visual Interfaceの略であり、ＧＭＳＬはGigabit Multimedia Serial Linkであり、ＧＶＩＦはGigabit Video InterFaceの略である。

なお、図示を省略しているが、出力回路１３０と表示パネル２０の間に表示コントローラー及び表示ドライバーが設けられる。表示コントローラー及び表示ドライバーは、歪み補正回路１１０を構成する集積回路装置とは別の１又は複数の集積回路装置により構成される。或いは、歪み補正回路１１０を構成する集積回路装置が、表示コントローラーの機能を内蔵してもよいし、或いは表示コントローラー及び表示ドライバーの機能を内蔵してもよい。

画像解析回路１２０は、歪み補正と並行して画像解析を行うことで、バックライト装置１０の各発光素子ＬＳを独立にオン又はオフに制御する制御信号ＣＴＬを出力する。具体的には、画像解析回路１２０は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＢと、歪み補正回路１１０が出力する、出力画像データＩＭＢにおける画素座標ＧＺＢの画素データとに基づいて、制御信号ＣＴＬを出力する。以下に、図４及び図５を用いて説明する。

図４に、発光素子ＬＳに対応した表示領域の例を示す。図４には、発光素子ＬＳａに対応した表示パネル２０上の表示領域ＡＲａと、発光素子ＬＳｂに対応した表示パネル２０上の表示領域ＡＲｂとを示す。ここでは２つの発光素子に対応した表示領域のみ図示しているが、各発光素子に対応した表示領域がある。

発光素子に対応した表示領域とは、表示パネル２０上において、その発光素子が出射した光が照射される領域のことである。即ち、その表示領域に表示された画像は、その表示領域に対応した発光素子から出射された光によって投影される。ある発光素子に対応した表示領域の一部と、その発光素子に隣り合う発光素子に対応した表示領域の一部とが、重なっていてもよい。各発光素子に対応した表示領域は、一例として矩形領域である場合には、始点座標と幅と高さを指定する情報によって指定可能である。各発光素子に対応した表示領域を示す情報は、例えば回路装置１００の外部の処理装置から回路装置１００内の不図示のレジスター等に書き込まれ、或いは、回路装置１００内に設けられる不図示の不揮発性メモリーに予め記憶される。

画像解析回路１２０は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＢが属する表示領域を判定し、その画素座標ＧＺＢの画素データが、ＨＵＤ表示における透明色であるか否かに基づいて、その表示領域に対応した発光素子をオフするか否かを判定する。透明色とは、表示パネル２０に表示された色をＨＵＤにより投影したとき、ＨＵＤ表示において何も表示されず背景がそのまま見える色である。具体的には、表示パネル２０の画素が光を遮断したときＨＵＤ表示が透明になるはずなので、表示パネル２０に表示されたとき黒色となる色が透明色に相当する。以下では、画像データにおける黒色が、ＨＵＤ表示における透明色になるとする。

画像解析回路１２０は、表示領域内の全ての画素データが黒色である場合には、その表示領域に対応した発光素子をオフにし、表示領域内に１つでも黒色でない画素データがある場合には、その表示領域に対応した発光素子をオンにする。図４の例では、表示物２に重なる表示領域ＡＲａに対応した発光素子ＬＳａはオンと判定され、表示物２に重ならない表示領域ＡＲｂに対応した発光素子ＬＳｂはオフと判定される。なお、画像解析回路１２０は、表示領域内において透明色でない画素データが所定数以下である場合に、その表示領域に対応した発光素子をオフにしてもよい。所定数は例えば１～数１０程度である。

図５に、本実施形態におけるＨＵＤ表示例を示す。上段図は、各発光素子のオンオフ状態を示す。白丸はオフの発光素子を示し、黒丸はオンの発光素子を示す。中段図は、上段図においてオンの発光素子によって投影される表示領域ＡＲを示す。表示領域ＡＲは、表示物２とその周辺のみを含んでおり、表示物２が無い領域のほとんどは表示領域ＡＲに含まれない。下段図は、上段図においてオンの発光素子によって中段図の画像が投影されたときのＨＵＤ表示を示す。表示物６が有る領域に対応した発光素子がオンされ、表示物６が無い領域に対応した発光素子がオフされているので、表示物６が表示されると共に、表示物６が無い領域のほとんどは白っぽくなくことなく透明色となり、背景がそのまま見える状態となる。

なお、歪み補正回路１１０及び画像解析回路１２０はロジック回路である。歪み補正回路１１０及び画像解析回路１２０の各々が、個別の回路として構成されてもよいし、或いは歪み補正回路１１０及び画像解析回路１２０が自動配置配線等により一体化された回路として構成されてもよい。また、これらのロジック回路の一部又は全部が、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサーにより実現されてもよい。この場合、各回路の機能が記述されたプログラムや命令セットがメモリーに記憶され、そのプログラムや命令セットをプロセッサーが実行することで、各回路の機能が実現される

図６は、回路装置１００の第１詳細構成例である。歪み補正回路１１０は、座標カウンター１１２と補正用座標変換回路１１３と補間回路１１４と記憶回路１１５とを含む。図７は、第１詳細構成例における回路装置１００の動作を説明する図である。

座標カウンター１１２は、出力画像データＩＭＢ上の画素座標ＧＺＢ＝（ｘ，ｙ）を出力する。補正用座標変換回路１１３は、画素座標（ｘ，ｙ）を、入力画像データＩＭＡ上の座標である参照座標ＧＺＡ＝（ｕ，ｖ）に変換する。記憶回路１１５は、入力画像データＩＭＡを一時的に記憶し、参照座標（ｕ，ｖ）の画素データＰＸＤを出力する。具体的には、補正用座標変換回路１１３は、参照座標（ｕ，ｖ）をリードアドレスに変換し、記憶回路１１５は、そのリードアドレスから参照座標（ｕ，ｖ）の画素データＰＸＤを読み出す。より具体的には、補正用座標変換回路１１３は、参照座標（ｕ，ｖ）周辺の複数の画素のリードアドレスを出力し、記憶回路１１５は、その複数の画素の画素データを読み出す。補間回路１１４は、参照座標（ｕ，ｖ）に対応して読み出された複数の画素データを補間処理することで、出力画像データＩＭＢにおける画素座標（ｘ，ｙ）の画素データを求める。

画像解析回路１２０は、座標カウンター１１２が出力した画素座標（ｘ，ｙ）が、いずれの発光素子に対応した表示領域に属するかを判定する。画像解析回路１２０は、その判定結果と、補間回路１１４が出力した画素座標（ｘ，ｙ）の画素データとを用いて、各発光素子を消灯するか否かを判定する。

以上の本実施形態では、回路装置１００はヘッドアップディスプレイ装置５０に用いられる。ヘッドアップディスプレイ装置５０は、表示パネル２０と、複数の発光素子ＬＳを有するバックライト装置１０とを含む。回路装置１００は、歪み補正回路１１０と画像解析回路１２０とを含む。歪み補正回路１１０は、入力画像データＩＭＡに対する歪み補正を行って、歪み補正後の出力画像データＩＭＢを出力する。画像解析回路１２０は、入力画像データＩＭＡ又は出力画像データＩＭＢである解析対象画像データを解析し、解析結果に基づいて、表示パネル２０において複数の発光素子ＬＳに対応する複数の表示領域ＡＲのうち、ヘッドアップディスプレイ装置５０により投影されたときに透明色となる表示領域ＡＲに対応する発光素子ＬＳを消灯状態にするバックライト制御処理を行う。

なお、第１構成例では画像解析回路１２０が出力画像データＩＭＢを解析対象画像データとして解析する例を説明したが、画像解析回路１２０が入力画像データＩＭＡを解析対象画像データとして解析してもよい。その例については第２構成例で後述する。

本実施形態によれば、ＨＵＤにより投影されたとき透明色となる表示領域が画像解析により判定される。そして、バックライト装置１０に配置された複数の発光素子ＬＳのうち、ＨＵＤにより投影されたとき透明色となる表示領域に対応した発光素子ＬＳがオフされるので、その表示領域がＨＵＤ表示において白っぽく表示されることなく本来の透明領域となる。これにより、夜間又はトンネル内等において背景が暗い場合であっても、ＨＵＤ表示において表示物が無い領域が本来の透明領域となり、背景の視認性が低下しない。

また本実施形態では、画像解析回路１２０は、複数の表示領域の各表示領域ＡＲにおける解析対象画像データが透明色のデータであるか否かを解析し、解析対象画像データが透明色のデータであると解析された表示領域ＡＲに対応する発光素子ＬＳを消灯状態にするバックライト制御処理を行う。

本実施形態によれば、画像解析回路１２０が、各表示領域ＡＲにおける解析対象画像データが透明色のデータであるか否かを解析するという画像解析を行うことで、複数の表示領域ＡＲのうち、ヘッドアップディスプレイ装置５０により投影されたときに透明色となる表示領域ＡＲを判定できる。

また本実施形態では、歪み補正回路１１０は、解析対象画像データの画素座標ＧＺＢをカウントする座標カウンター１１２を含む。画像解析回路１２０は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＢに基づいて、複数の表示領域ＡＲのうち解析対象画像データの各画素が属する表示領域ＡＲを判断し、判断結果に基づいて、透明色となる表示領域ＡＲを判断する。

本実施形態によれば、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＢは、解析対象画像データにおける各画素の画素座標を示すので、画像解析回路１２０は、画素座標ＧＺＢに基づいて、複数の表示領域ＡＲのうち解析対象画像データの各画素が属する表示領域ＡＲを判断できる。

また本実施形態では、画像解析回路１２０は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＢと、画素座標ＧＺＢにおける解析対象画像データの画素データとに基づいて、複数の表示領域の各表示領域ＡＲに属する画素データが透明色のデータであるか否かを判断することで、各表示領域ＡＲが、透明色となる表示領域ＡＲであるか否かを判断する。

本実施形態によれば、画像解析回路１２０は、画素座標ＧＺＢが属する表示領域ＡＲと、その画素座標ＧＺＢの画素データが透明色のデータであるか否かを判断できる。これにより、画像解析回路１２０は、各表示領域ＡＲが、ＨＵＤ表示されたとき透明色となる表示領域であるか否かを判断できる。

また本実施形態によれば、解析対象画像データは、歪み補正回路１１０に入力される入力画像データＩＭＡ、又は歪み補正回路１１０が出力する出力画像データＩＭＢであり、歪み補正回路１１０に含まれる座標カウンター１１２が出力した画素座標が画像解析に用いられている。これにより、歪み補正回路１１０が歪み補正を実行すると共に、それに並行して画像解析回路１２０が画像解析によりバックライト制御できるので、ＨＵＤ表示とバックライト制御のタイムラグ調整を不要に又は簡素化できる。以下、図８と図９を用いて説明する。

図８に、本実施形態を用いずに回路装置１００の後段においてバックライト制御した場合のタイミングチャートを示す。なお図８は、バックライト制御のタイミングを模式的に説明したものであり、必ずしも厳密なタイミングを示していない。図８に示すように、表示パネル２０に画像を表示する経路においては、歪み補正回路１１０が出力画像データＩＭＢをライン毎に順次に出力していき、そのライン毎の出力画像データＩＭＢが表示パネル２０に順次に表示されていく。一方、バックライト制御の経路においては、例えば回路装置１００の後段にフレームメモリーを設けて１フレームの出力画像データＩＭＢをバッファリングし、その出力画像データＩＭＢを解析してバックライト制御を行う。このため、画像表示のタイミングとバックライト制御のタイミングが例えば１フレーム以上ずれる。

図９に、本実施形態を用いたときの、回路装置１００の後段においてバックライト制御した場合のタイミングチャートを示す。なお図９は、バックライト制御のタイミングを模式的に説明したものであり、必ずしも厳密なタイミングを示していない。図９に示すように、表示パネル２０に画像を表示する経路においては、歪み補正回路１１０が出力画像データＩＭＢをライン毎に順次に出力していき、そのライン毎の出力画像データＩＭＢが表示パネル２０に順次に表示されていく。これは図８と同様である。バックライト制御の経路においては、歪み補正と並行して画像解析が行われることで、画像表示のタイミングとバックライト制御のタイミングを、図８の場合に比べて近づけることができる。これにより、図８の場合に比べて、タイミング調整が不要に又は簡素になる。なお、後述する第２構成例においても、歪み補正と並行して画像解析が行われる点は同様であり、第１構成例と同様に、図８の場合に比べて、タイミング調整が不要に簡素になる。

また本実施形態では、解析対象画像データは、出力画像データＩＭＢである。歪み補正回路１１０は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＢ＝（ｘ，ｙ）を、入力画像データＩＭＡ上の参照座標ＧＺＡ＝（ｕ，ｖ）に変換し、参照座標（ｕ，ｖ）における入力画像データＩＭＡの画素データに基づいて画素座標（ｘ，ｙ）における出力画像データＩＭＢの画素データを出力することで、歪み補正を行う。画像解析回路１２０は、座標カウンター１１２が出力した画素座標（ｘ，ｙ）が、複数の表示領域ＡＲのうちいずれの表示領域ＡＲに属するかを判断し、画素座標（ｘ，ｙ）が属すると判断された表示領域ＡＲが透明色となる表示領域ＡＲであるか否かを、歪み補正回路１１０が出力した画素座標（ｘ，ｙ）における出力画像データＩＭＢの画素データに基づいて判断する。

本実施形態によれば、歪み補正に用いられる座標カウンター１１２が出力した画素座標（ｘ，ｙ）と、その画素座標（ｘ，ｙ）に対応して歪み補正回路１１０が出力した出力画像データＩＭＢの画素データとに基づいて、画像解析によるバックライト制御が行われる。これにより、歪み補正と画像解析によるバックライト制御とが並列処理されるので、上述のようにＨＵＤ表示とバックライト制御のタイムラグ調整を不要に又は簡素化できる。

３．第２構成例
図１０は、回路装置１００とヘッドアップディスプレイ装置５０の第２構成例である。なお、既に説明した構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての説明を適宜に省略する。

第２構成例では、座標カウンター１１２は、入力画像データＩＭＡにおける画素座標ＧＺＡ２をカウントする。画像解析回路１２０は、歪み補正と並行して画像解析を行うことで、バックライト装置１０の各発光素子ＬＳを独立にオン又はオフに制御する制御信号ＣＴＬを出力する。具体的には、画像解析回路１２０は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＡ２と、入力画像データＩＭＡにおける画素座標ＧＺＡ２の画素データとに基づいて、制御信号ＣＴＬを出力する。

歪み補正回路１１０は、リバースワープエンジンに相当する。リバースワープエンジンには、入力画像データＩＭＡの画素データが順次に入力されるが、座標カウンター１１２は、その順次に入力される画素データの画素座標をカウントする。画像解析回路１２０は、画素座標ＧＺＡ２を、出力画像データＩＭＢにおける移動先座標に変換し、その移動先座標と、入力画像データＩＭＡにおける画素座標ＧＺＡ２の画素データとに基づいて、各発光素子をオフするか否かを判定する。

図１１は、回路装置１００の第２詳細構成例である。歪み補正回路１１０は、座標カウンター１１２と歪み補正部１１９とを含む。歪み補正部１１９は、補正用座標変換回路１１３と補間回路１１４と記憶回路１１５と補正用座標カウンター１１６とを含む。画像解析回路１２０は、座標変換回路１２１と判断回路１２２とを含む。図１２は、第２詳細構成例における回路装置１００の動作を説明する図である。

記憶回路１１５は、入力画像データＩＭＡを一時的に記憶する。座標カウンター１１２は、記憶回路１１５に書き込まれる画素データの画素座標ＧＺＡ２＝（ｕ２，ｖ２）をカウントする。

補正用座標カウンター１１６は、出力画像データＩＭＢ上の画素座標ＧＺＢ＝（ｘ，ｙ）を出力する。補正用座標変換回路１１３は、画素座標（ｘ，ｙ）を、入力画像データＩＭＡ上の座標である参照座標ＧＺＡ＝（ｕ，ｖ）に変換する。この変換を第１座標変換とする。記憶回路１１５は、参照座標（ｕ，ｖ）の画素データＰＸＤを出力する。具体的には、補正用座標変換回路１１３は、参照座標（ｕ，ｖ）周辺の複数の画素のリードアドレスを出力し、記憶回路１１５は、その複数の画素の画素データを読み出す。補間回路１１４は、参照座標（ｕ，ｖ）に対応して読み出された複数の画素データを補間処理することで、出力画像データＩＭＢにおける画素座標（ｘ，ｙ）の画素データを求める。

画像解析回路１２０の座標変換回路１２１は、座標カウンター１１２が出力する画素座標（ｕ２，ｖ２）を、出力画像データＩＭＢ上の座標である移動先座標ＧＺＢ２＝（ｘ２，ｙ２）に変換する。この変換を第２座標変換とする。第２座標変換は、第１座標変換の逆変換である。判断回路１２２は、座標変換回路１２１が出力した移動先座標（ｘ２，ｙ２）が、いずれの発光素子に対応した表示領域に属するかを判定する。判断回路１２２は、その判定結果と、入力画像データＩＭＡにおける画素座標（ｕ２，ｖ２）の画素データとを用いて、各発光素子を消灯するか否かを判定する。

移動先座標（ｘ２，ｙ２）は、入力画像データＩＭＡにおける画素座標（ｕ２，ｖ２）の画素データが、出力画像データＩＭＢのどこに移動するかを示している。判断回路１２２は、移動先座標（ｘ２，ｙ２）を用いて領域判定を行うことで、入力画像データＩＭＡにおける画素座標（ｕ２，ｖ２）の画素データが、いずれの発光素子に対応した表示領域内に移動するのかを、判断できる。

以上の本実施形態では、解析対象画像データは、入力画像データＩＭＡである。画像解析回路１２０は、座標変換回路１２１と判断回路１２２とを含む。座標変換回路１２１は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＡ２＝（ｕ２，ｖ２）を、出力画像データＩＭＢ上の移動先座標ＧＺＢ２＝（ｘ２，ｙ２）に変換する。判断回路１２２は、移動先座標（ｘ２，ｙ２）が、複数の表示領域ＡＲのうちいずれの表示領域ＡＲに属するかを判断し、移動先座標（ｘ２，ｙ２）が属すると判断された表示領域ＡＲが透明色となる表示領域ＡＲであるか否かを、画素座標（ｕ２，ｖ２）における入力画像データＩＭＡの画素データに基づいて判断する。

本実施形態によれば、歪み補正回路１１０に入力される入力画像データＩＭＡの画素座標ＧＺＡ２＝（ｕ２，ｖ２）がカウントされ、その画素座標（ｕ２，ｖ２）が出力画像データＩＭＢ上の移動先座標（ｘ２，ｙ２）に変換される。そして、その移動先座標（ｘ２，ｙ２）と、入力画像データＩＭＡにおける画素座標（ｕ２，ｖ２）の画素データとに基づいて、画像解析によるバックライト制御が行われる。これにより、歪み補正と画像解析によるバックライト制御とが並列処理されるので、図８と図９で上述したように、ＨＵＤ表示とバックライト制御のタイムラグ調整を不要に又は簡素化できる。

また本実施形態では、歪み補正回路１１０は、出力画像データＩＭＢ上の座標をカウントする補正用座標カウンター１１６を含み、補正用座標カウンター１１６が出力する座標を入力画像データＩＭＡ上の参照座標ＧＺＡに変換する第１座標変換に基づいて歪み補正を行う。座標変換回路１２１は、座標カウンター１１２が出力する画素座標ＧＺＡ２＝（ｕ２，ｖ２）に対して、第１座標変換の逆変換である第２座標変換を行うことで、移動先座標ＧＺＢ２＝（ｘ２，ｙ２）を求める。

本実施形態によれば、リバースワープに用いられる補正用座標カウンター１１６とは別に、入力画像データＩＭＡの画素座標ＧＺＡ２＝（ｕ２，ｖ２）をカウントする座標カウンター１１２と、その画素座標（ｕ２，ｖ２）を出力画像データＩＭＢ上の移動先座標ＧＺＢ２＝（ｘ２，ｙ２）に変換する座標変換回路１２１とが設けられている。これにより、入力画像データＩＭＡを解析対象画像データとして、表示領域ＡＲがＨＵＤ表示において透明色となるか否かを判断できる。

４．第３構成例
図１３は、回路装置１００の第３構成例である。回路装置１００は、歪み補正回路１１０と画像解析回路１２０と出力回路１３０とインターフェース回路１４０と輝度制御値算出回路１５０とインターフェース回路１６０とを含む。なお、既に説明した構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての説明を適宜に省略する。図１３では、第１構成例にインターフェース回路１４０、輝度制御値算出回路１５０及びインターフェース回路１６０を組み合わせた例を示すが、第２構成例にインターフェース回路１４０、輝度制御値算出回路１５０及びインターフェース回路１６０を組み合わせてもよい。

図１４は、第３構成例の回路装置１００を含むＨＵＤシステムの処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、照度センサーが外部環境の照度を測定する。外部環境の照度は、ユーザーがＨＵＤ表示と共に視認する実世界の照度である。ステップＳ２において、処理装置２００が、照度センサーの測定値に基づいて画面全体の輝度調整量ＫＤＩを計算する。処理装置２００は、いわゆるＳｏＣであり、例えばＣＰＵ又はマイクロコンピューター等のプロセッサーである。ＳｏＣは、System on Chipの略である。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略である。

ステップＳ３において、処理装置２００は、回路装置１００のインターフェース回路１４０に対して輝度調整量ＫＤＩを送信する。インターフェース回路１４０は、例えばＳＰＩ規格又はＩ２Ｃ規格等のシリアルインタフェースである。ＳＰＩはSerial Peripheral Interfaceの略であり、Ｉ２Ｃは、Inter-Integrated Circuitの略である。また、処理装置２００は、各発光素子の輝度ばらつき補正量ＢＨＩを、インターフェース回路１４０に対して送信する。

ステップＳ４において、回路装置１００の輝度制御値算出回路１５０は、画面全体の輝度調整量ＫＤＩを考慮した上で各発光素子の調光を実施する。図１５に各発光素子の調光を説明する図を示す。ここでは、バックライト装置１０が３×３個の発光素子を有するものとする。

画面全体の輝度調整量ＫＤＩは、全発光素子に対して１つ設定され、図１５の例ではＫＤＩ＝０．５である。輝度ばらつき補正量ＢＨＩは、各発光素子に対して１つずつ補正量が設定される。歪み補正回路１１０は、処理装置２００から受信された入力画像データＩＭＡに対する歪み補正を行い、画像解析回路１２０は、歪み補正と並行して画像解析を行うことで、各発光素子をオン又はオフに制御する制御信号ＣＴＬを出力する。図１５では、オフのみ図示しており、空欄はオンを意味する。輝度制御値算出回路１５０は、画面全体の輝度調整量ＫＤＩと輝度ばらつき補正量ＢＨＩを乗算することで、各発光素子の輝度制御値を求める。輝度制御値算出回路１５０は、その輝度制御値のうち、制御信号ＣＴＬによりオフが指示される発光素子の輝度制御値をゼロにして、制御信号ＣＴＬＢとして出力する。

ステップＳ５において、インターフェース回路１６０が制御信号ＣＴＬＢをバックライト装置１０に出力し、バックライト装置１０が制御信号ＣＴＬＢに基づいて各発光素子を調光する。輝度制御値がゼロの発光素子は消灯し、輝度制御値がゼロより大きい発光素子は、その輝度制御値により制御される明るさで発光する。輝度ばらつき補正量ＢＨＩにより輝度ばらつきが補正されるので、点灯した発光素子については、互いに同じ明るさで発光することになる。

以上の本実施形態では、回路装置１００は、輝度制御値算出回路１５０とインターフェース回路１６０とを含む。輝度制御値算出回路１５０は、外部の処理装置２００から受信されたバックライト制御信号を、画像解析回路１２０からのバックライト制御処理の結果に基づいて変更することで、複数の発光素子の各発光素子ＬＳに対する輝度制御値を算出する。インターフェース回路１６０は、各発光素子ＬＳに対する輝度制御値をバックライト装置１０に出力する。第３構成例において、バックライト制御信号は、画面全体の輝度調整量ＫＤＩと輝度ばらつき補正量ＢＨＩであり、バックライト制御処理の結果は、制御信号ＣＴＬであり、各発光素子ＬＳに対する輝度制御値は、制御信号ＣＴＬＢとしてバックライト装置１０に出力される。

本実施形態によれば、外部の処理装置２００による調光制御に、画像解析回路１２０によるバックライト制御を合成できる。具体的には、画像解析回路１２０が画像解析により点灯と判断した発光素子には、外部の処理装置２００による調光制御が反映される。また、画像解析回路１２０が画像解析により消灯と判断した発光素子は、外部の処理装置２００による調光制御に関わらずに消灯制御される。バックライト装置１０の制御入力は通常は１系統であるが、本実施形態によれば、その１系統の制御入力に対して、処理装置２００による調光制御と画像解析回路１２０によるバックライト制御を合成して入力できる。

以上に説明した本実施形態の回路装置は、ヘッドアップディスプレイ装置に用いられる。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示パネルと、複数の発光素子を有するバックライト装置とを含む。回路装置は、歪み補正回路と画像解析回路とを含む。歪み補正回路は、入力画像データに対する歪み補正を行って、歪み補正後の出力画像データを出力する。画像解析回路は、入力画像データ又は出力画像データである解析対象画像データを解析し、解析結果に基づいて、表示パネルにおいて複数の発光素子に対応する複数の表示領域のうち、ヘッドアップディスプレイ装置により投影されたときに透明色となる表示領域に対応する発光素子を消灯状態にするバックライト制御処理を行う。

本実施形態によれば、ヘッドアップディスプレイ装置により投影されたとき透明色となる表示領域が画像解析により判定される。そして、バックライト装置に配置された複数の発光素子のうち、ヘッドアップディスプレイ装置により投影されたとき透明色となる表示領域に対応した発光素子がオフされるので、その表示領域がＨＵＤ表示において白っぽく表示されることなく本来の透明領域となる。これにより、夜間又はトンネル内等において背景が暗い場合であっても、ＨＵＤ表示において表示物が無い領域が本来の透明領域となり、背景の視認性が低下しない。

また本実施形態では、画像解析回路は、複数の表示領域の各表示領域における解析対象画像データが透明色のデータであるか否かを解析し、解析対象画像データが透明色のデータであると解析された表示領域に対応する発光素子を消灯状態にするバックライト制御処理を行ってもよい。

本実施形態によれば、画像解析回路が、各表示領域における解析対象画像データが透明色のデータであるか否かを解析するという画像解析を行うことで、複数の表示領域のうち、ヘッドアップディスプレイ装置により投影されたときに透明色となる表示領域を判定できる。

また本実施形態では、歪み補正回路は、解析対象画像データの画素座標をカウントする座標カウンターを含んでもよい。画像解析回路は、座標カウンターが出力する画素座標に基づいて、複数の表示領域のうち解析対象画像データの各画素が属する表示領域を判断し、判断結果に基づいて、透明色となる表示領域を判断してもよい。

本実施形態によれば、座標カウンターが出力する画素座標は、解析対象画像データにおける各画素の画素座標を示すので、画像解析回路は、画素座標に基づいて、複数の表示領域うち解析対象画像データの各画素が属する表示領域を判断できる。

また本実施形態では、画像解析回路は、座標カウンターが出力する画素座標と、画素座標における解析対象画像データの画素データとに基づいて、複数の表示領域の各表示領域に属する画素データが透明色のデータであるか否かを判断することで、各表示領域が、透明色となる表示領域であるか否かを判断してもよい。

本実施形態によれば、画像解析回路は、画素座標が属する表示領域と、その画素座標の画素データが透明色のデータであるか否かを判断できる。これにより、画像解析回路は、各表示領域が、ヘッドアップディスプレイ装置により投影されたとき透明色となる表示領域であるか否かを判断できる。また本実施形態によれば、解析対象画像データは、歪み補正回路に入力される入力画像データ、又は歪み補正回路が出力する出力画像データであり、歪み補正回路に含まれる座標カウンターが出力した画素座標が画像解析に用いられている。これにより、歪み補正回路が歪み補正を実行すると共に、それに並行して画像解析回路が画像解析によりバックライト制御できるので、ＨＵＤ表示とバックライト制御のタイムラグ調整を不要に又は簡素化できる。

また本実施形態では、解析対象画像データは、出力画像データであってもよい。歪み補正回路は、座標カウンターが出力する画素座標を、入力画像データ上の参照座標に変換し、参照座標における入力画像データの画素データに基づいて画素座標における出力画像データの画素データを出力することで、歪み補正を行ってもよい。画像解析回路は、座標カウンターが出力した画素座標が、複数の表示領域のうちいずれの表示領域に属するかを判断し、画素座標が属すると判断された表示領域が透明色となる表示領域であるか否かを、歪み補正回路が出力した画素座標における出力画像データの画素データに基づいて判断してもよい。

本実施形態によれば、歪み補正に用いられる座標カウンターが出力した画素座標と、その画素座標に対応して歪み補正回路が出力した出力画像データの画素データとに基づいて、画像解析によるバックライト制御が行われる。これにより、歪み補正と画像解析によるバックライト制御とが並列処理されるので、ＨＵＤ表示とバックライト制御のタイムラグ調整を不要に又は簡素化できる。

また本実施形態では、解析対象画像データは、入力画像データであってもよい。画像解析回路は、座標変換回路と判断回路とを含んでもよい。座標変換回路は、座標カウンターが出力する画素座標を、出力画像データ上の移動先座標に変換してもよい。判断回路は、移動先座標が、複数の表示領域のうちいずれの表示領域に属するかを判断し、移動先座標が属すると判断された表示領域が透明色となる表示領域であるか否かを、画素座標における入力画像データの画素データに基づいて判断してもよい。

本実施形態によれば、歪み補正回路に入力される入力画像データの画素座標がカウントされ、その画素座標が出力画像データ上の移動先座標に変換される。そして、その移動先座標と、入力画像データにおける画素座標の画素データとに基づいて、画像解析によるバックライト制御が行われる。これにより、歪み補正と画像解析によるバックライト制御とが並列処理されるので、ＨＵＤ表示とバックライト制御のタイムラグ調整を不要に又は簡素化できる。

また本実施形態では、歪み補正回路は、出力画像データ上の座標をカウントする補正用座標カウンターを含み、補正用座標カウンターが出力する座標を入力画像データ上の参照座標に変換する第１座標変換に基づいて歪み補正を行ってもよい。座標変換回路は、座標カウンターが出力する画素座標に対して、第１座標変換の逆変換である第２座標変換を行うことで、移動先座標を求めてもよい。

本実施形態によれば、リバースワープに用いられる補正用座標カウンターとは別に、入力画像データの画素座標をカウントする座標カウンターと、その画素座標を出力画像データ上の移動先座標に変換する座標変換回路とが設けられている。これにより、入力画像データを解析対象画像データとして、表示領域がヘッドアップディスプレイ装置により投影されたとき透明色となるか否かを判断できる。

また本実施形態では、回路装置は、輝度制御値算出回路とインターフェース回路とを含んでもよい。輝度制御値算出回路は、外部の処理装置から受信されたバックライト制御信号を、画像解析回路からのバックライト制御処理の結果に基づいて変更することで、複数の発光素子の各発光素子に対する輝度制御値を算出してもよい。インターフェース回路は、各発光素子に対する輝度制御値をバックライト装置に出力してもよい。

本実施形態によれば、外部の処理装置による調光制御に、画像解析回路によるバックライト制御を合成できる。具体的には、画像解析回路が画像解析により点灯と判断した発光素子には、外部の処理装置による調光制御が反映される。また、画像解析回路が画像解析により消灯と判断した発光素子は、外部の処理装置による調光制御に関わらずに消灯制御される。バックライト装置の制御入力は通常は１系統であるが、本実施形態によれば、その１系統の制御入力に対して、処理装置による調光制御と画像解析回路によるバックライト制御を合成して入力できる。

また本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は、上記のいずれかに記載された回路装置と、表示パネルと、バックライト装置と、含む。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。また回路装置、表示装置及びバックライト装置等の構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１…画像、２…表示物、５…表示領域、６…表示物、１０…バックライト装置、２０…表示パネル、３０…表示装置、５０…ヘッドアップディスプレイ装置、１００…回路装置、１１０…歪み補正回路、１１２…座標カウンター、１１３…補正用座標変換回路、１１４…補間回路、１１５…記憶回路、１１６…補正用座標カウンター、１１９…歪み補正部、１２０…画像解析回路、１２１…座標変換回路、１２２…判断回路、１３０…出力回路、１４０…インターフェース回路、１５０…輝度制御値算出回路、１６０…インターフェース回路、２００…処理装置、ＡＲ…表示領域、ＢＨＩ…輝度ばらつき補正量、ＣＴＬ…制御信号、ＣＴＬＢ…制御信号、ＧＺＡ…参照座標、ＧＺＡ２…画素座標、ＧＺＢ…画素座標、ＧＺＢ２…移動先座標、ＩＭＡ…入力画像データ、ＩＭＢ…出力画像データ、ＫＤＩ…輝度調整量、ＬＳ…発光素子

Claims (9)

1. 表示パネルと、複数の発光素子を有するバックライト装置とを含むヘッドアップディスプレイ装置に用いられる回路装置であって、
   入力画像データに対する歪み補正を行って、前記歪み補正後の出力画像データを出力する歪み補正回路と、
   前記入力画像データ又は前記出力画像データである解析対象画像データを解析し、解析結果に基づいて、前記表示パネルにおいて前記複数の発光素子に対応する複数の表示領域のうち、前記ヘッドアップディスプレイ装置により投影されたときに透明色となる表示領域に対応する発光素子を消灯状態にするバックライト制御処理を行う画像解析回路と、
   を含むことを特徴とする回路装置。
2. 請求項１に記載された回路装置において、
   前記画像解析回路は、
   前記複数の表示領域の各表示領域における前記解析対象画像データが前記透明色のデータであるか否かを解析し、前記解析対象画像データが前記透明色のデータであると解析された表示領域に対応する発光素子を前記消灯状態にする前記バックライト制御処理を行うことを特徴とする回路装置。
3. 請求項１又は２に記載された回路装置において、
   前記歪み補正回路は、
   前記解析対象画像データの画素座標をカウントする座標カウンターを含み、
   前記画像解析回路は、
   前記座標カウンターが出力する前記画素座標に基づいて、前記複数の表示領域のうち前記解析対象画像データの各画素が属する表示領域を判断し、判断結果に基づいて、前記透明色となる表示領域を判断することを特徴とする回路装置。
4. 請求項３に記載された回路装置において、
   前記画像解析回路は、
   前記座標カウンターが出力する前記画素座標と、前記画素座標における前記解析対象画像データの画素データとに基づいて、前記複数の表示領域の各表示領域に属する画素データが前記透明色のデータであるか否かを判断することで、前記各表示領域が、前記透明色となる前記表示領域であるか否かを判断することを特徴とする回路装置。
5. 請求項３又は４に記載された回路装置において、
   前記解析対象画像データは、前記出力画像データであり、
   前記歪み補正回路は、
   前記座標カウンターが出力する前記画素座標を、前記入力画像データ上の参照座標に変換し、前記参照座標における前記入力画像データの画素データに基づいて前記画素座標における前記出力画像データの画素データを出力することで、前記歪み補正を行い、
   前記画像解析回路は、
   前記座標カウンターが出力した前記画素座標が、前記複数の表示領域のうちいずれの表示領域に属するかを判断し、前記画素座標が属すると判断された表示領域が前記透明色となる表示領域であるか否かを、前記歪み補正回路が出力した前記画素座標における前記出力画像データの画素データに基づいて判断することを特徴とする回路装置。
6. 請求項３又は４に記載された回路装置において、
   前記解析対象画像データは、前記入力画像データであり、
   前記画像解析回路は、
   前記座標カウンターが出力する前記画素座標を、前記出力画像データ上の移動先座標に変換する座標変換回路と、
   前記移動先座標が、前記複数の表示領域のうちいずれの表示領域に属するかを判断し、前記移動先座標が属すると判断された表示領域が前記透明色となる表示領域であるか否かを、前記画素座標における前記入力画像データの画素データに基づいて判断する判断回路と、
   を含むことを特徴とする回路装置。
7. 請求項６に記載された回路装置において、
   前記歪み補正回路は、
   前記出力画像データ上の座標をカウントする補正用座標カウンターを含み、前記補正用座標カウンターが出力する座標を前記入力画像データ上の参照座標に変換する第１座標変換に基づいて前記歪み補正を行い、
   前記座標変換回路は、
   前記座標カウンターが出力する前記画素座標に対して、前記第１座標変換の逆変換である第２座標変換を行うことで、前記移動先座標を求めることを特徴とする回路装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載された回路装置において、
   外部の処理装置から受信されたバックライト制御信号を、前記画像解析回路からの前記バックライト制御処理の結果に基づいて変更することで、前記複数の発光素子の各発光素子に対する輝度制御値を算出する輝度制御値算出回路と、
   前記各発光素子に対する前記輝度制御値を前記バックライト装置に出力するインターフェース回路と、
   を含むことを特徴とする回路装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載された回路装置と、
   前記表示パネルと、
   前記バックライト装置と、
   を含むことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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