JP5331020B2 - 表示制御装置、表示システム及び表示制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置の表示を制御する技術に関する。

液晶パネルを用いる表示装置は、通常、バックライトを用いて画面を背面から照明している。表示装置は、バックライトからの光の透過率を画素ごとに変更することで各種内容の表示を実現する。このようなバックライトは、液晶パネルの画面全体を一律の光量で照明することが一般的である。

これに対して、液晶パネルの画面を複数の光源で照明可能にバックライトを構成し、画面に表示される画像の領域の明暗に応じて複数の光源の光量をそれぞれ調整する表示制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、画像中の明るい領域の光量を比較的大きくし、暗い領域の光量を比較的小さくする。この技術を採用すれば、画面全体を一律の光量で照明した場合と比較して消費電力を有効に低減できる。

また、このようにバックライトの光量を調整する場合、人間が実際に観察する画像に関して、明暗が強く強調されるなどの違和感が生じる可能性がある。このため、バックライトの光量を調整する場合は、それに応じて画像の明るさを補正することも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これにより、人間が実際に観察する画像を自然なものにすることができる。

特開平３−７１１１１号公報 特開２００９−８０４５６号公報

ところで、上記のように画像の領域の明暗に応じてバックライトの光量調整や画像の明るさ補正を行う場合は、入力画像を参照して制御量を導出する必要がある。このような制御量は通常、入力画像の全体に基づいて導出されるため、１フレーム以上の期間が必要となる。このため、ある入力画像に基づいて導出された制御量が実際の表示に反映できるようになるのは、その入力画像の後のフレームとして入力される別の入力画像を表示する時点となる。

通常は、動画像の一部として連続して入力される入力画像は、ほぼ同様の内容が継続するため、大きな問題は生じない。しかしながら、シーンチェンジと呼ばれる現象が生じた場合には、入力画像の明るさが大きく切り替わることになる。この場合には、シーンチェンジ前の入力画像に基づく制御量がシーンチェンジ後の入力画像の表示に反映されてしまい、不自然な表示がなされることになる。

これを解消するために、入力画像をフレームメモリに記憶させておき、導出した制御量を、その導出対象とした入力画像の表示に反映させることが一般に考えられる（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、フレームメモリは高価であるため、このようにフレームメモリを採用すると、表示制御装置としてのコストが大きく上昇してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大きなコスト上昇を伴うことなく、不自然な表示を解消できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、連続して入力される入力画像を表示装置に表示させる表示制御装置であって、前記表示装置のバックライトは、前記表示装置の画面を複数の光源で照明し、前記入力画像である第１入力画像の領域の明暗に基づいて、前記第１入力画像より後に入力される前記入力画像である第２入力画像を表示する場合の前記複数の光源の光量をそれぞれ調整する光量調整手段と、前記光量調整手段に調整された前記複数の光源の光量に基づく増幅率で、前記第２入力画像の画素値を増幅して増幅画像を生成する増幅手段と、前記増幅画像を前記表示装置に出力して表示させる出力手段と、前記光量調整手段に調整された前記複数の光源の光量が、前記第２入力画像の明るさに基づいた第１基準以上となる異常照明状態を判定する判定手段と、前記第２入力画像の一部の領域が入力された時点で前記異常照明状態が生じている場合は、前記複数の光源の光量を減少させる光量変更手段と、を備えている。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の表示制御装置において、前記光量変更手段は、前記第２入力画像の最大の明るさに応じた値に、前記複数の光源の光量を減少させる。

また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の表示制御装置において、前記第１入力画像に対する前記第２入力画像の明るさの下降変化が、所定の第２基準以上となる下降変化現象を検出する手段、をさらに備え、前記光量変更手段は、前記第２入力画像の一部の領域が入力された時点で前記下降変化現象が発生し、かつ、前記異常照明状態が生じている場合は、前記複数の光源の光量を減少させる。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載の表示制御装置において、前記下降変化現象が発生し、かつ、前記異常照明状態が生じている場合は、前記増幅手段は、前記光量変更手段が前記複数の光源の光量の減少を完了した後に、前記増幅率を増加させる。

また、請求項５の発明は、表示システムであって、請求項１ないし４のいずれかに記載の表示制御装置と、前記表示制御装置から出力される画像を表示する表示装置と、を備えている。

また、請求項６の発明は、連続して入力される入力画像を表示装置に表示させる表示制御方法であって、前記表示装置のバックライトは、前記表示装置の画面を複数の光源で照明し、（ａ）前記入力画像である第１入力画像の領域の明暗に基づいて、前記第１入力画像より後に入力される前記入力画像である第２入力画像を表示する場合の前記複数の光源の光量をそれぞれ調整する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）で調整された前記複数の光源の光量に基づく増幅率で、前記第２入力画像の画素値を増幅して増幅画像を生成する工程と、（ｃ）前記増幅画像を前記表示装置に出力して表示させる工程と、（ｄ）前記工程（ａ）で調整された前記複数の光源の光量が、前記第２入力画像の明るさに基づいた第１基準以上となる異常照明状態を判定する工程と、（ｅ）前記第２入力画像の一部の領域が入力された時点で前記異常照明状態が生じている場合は、前記複数の光源の光量を減少させる工程と、を備えている。

請求項１ないし６の発明によれば、第２入力画像の一部の領域が入力された時点で、複数の光源の光量が第２入力画像の明るさに基づいた基準以上となる異常照明状態が生じている場合は、複数の光源の光量を減少させるため、バックライトの異常な照明が抑制され、不自然な表示を解消できる。

また、特に請求項２の発明によれば、第２入力画像の最大の明るさに応じた値に複数の光源の光量を減少させるため、画像中の比較的明るい部分及び比較的暗い部分を含む全体にわたって視認性が良好となる。

また、特に請求項３の発明によれば、入力画像が明るい状態から暗い状態に変化する下降変化現象が発生し、かつ、異常照明状態が生じている場合において、複数の光源の光量を減少させるため、下降変化現象に伴って生じる不自然な表示を有効に解消できる。

また、特に請求項４の発明によれば、複数の光源の光量を減少が完了してから、入力画像の画素の増幅率を増加させることから、大きく増幅された増幅画像の表示と、バックライトの高い光量による照明とが同時に生じることによる不自然な表示を解消できる。

図１は、車載表示システムの構成を示すブロック図である。 図２は、表示装置の構成の一例を示す図である。 図３は、画像補正部及びバックライト制御部の機能構成を示す図である。 図４は、電力低減処理の概要を説明する図である。 図５は、低輝度画像が継続する場合の画像例を示す図である。 図６は、低輝度画像が継続する場合の電力低減処理を示す図である。 図７は、高輝度画像が継続する場合の画像例を示す図である。 図８は、高輝度画像が継続する場合の電力低減処理を示す図である。 図９は、上昇変化現象が発生した場合の画像例を図である。 図１０は、上昇変化現象が発生した場合の電力低減処理を示す図である。 図１１は、下降変化現象が発生した場合の画像例を図である。 図１２は、下降変化現象が発生した場合の電力低減処理を示す図である。 図１３は、シーンチェンジ対応処理の流れを示す図である。 図１４は、入力画像の輝度のヒストグラムの例を示す図である。 図１５は、上昇変化対応処理の流れを示す図である。 図１６は、増幅画像を入力画像に切り替える処理例を示す図である。 図１７は、上昇変化対応処理を実行する場合のタイムチャートである。 図１８は、上昇変化対応処理を実行しない場合のタイムチャートである。 図１９は、下降変化対応処理の流れを示す図である。 図２０は、光源制御量を減少する処理例を示す図である。 図２１は、下降変化対応処理を実行する場合のタイムチャートである。 図２２は、下降変化対応処理を実行しない場合のタイムチャートである。 図２３は、上昇変化対応処理を実行する他の例のタイムチャートである。 図２４は、下降変化対応処理を実行する他の例のタイムチャートである。 図２５は、表示装置の構成の他の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

＜１．代表形態＞
＜１−１．構成＞
図１は、本実施の形態の車載表示システム１の構成を示すブロック図である。車載表示システム１は、例えば、自動車などの車両用のナビゲーションシステムとして構成されており、車両に搭載されて各種の画像を車室内のユーザに表示する機能を有している。例えば、車載表示システム１は、ナビゲーション案内用の地図画像の他、アンテナ９１で受信したテレビジョン放送信号に基づく画像、車両に設けられる車載カメラ９２で撮影された車両の周辺を示す車両周辺画像、及び、ＤＶＤなどの映像ディスク９３を読み取った画像などを表示可能となっている。

図１に示すように、車載表示システム１は、各種の表示が可能な表示装置４と、表示装置４の表示を制御する表示制御装置３とを備えている。表示装置４は、画像を表示する液晶パネル４１と、その液晶パネル４１の画面を照明するバックライト４２とを備えている。この表示装置４の液晶パネル４１の画面がユーザである車両の乗員から視認できるように、車載表示システム１は車両のインストルメントパネルなどに設置される。

図２は、表示装置４の構成の概要を示す分解斜視図である。液晶パネル４１の画面は、例えば、縦横の二次元に配列された複数の画素（例えば、横８００×縦４８０画素）で構成されている。バックライト４２は、このような液晶パネル４１の画面を背面から照明する。液晶パネル４１は、このバックライト４２からの光の透過率を画素ごとに変更することで、各種内容の表示を実現する。

バックライト４２は、液晶パネル４１の画面に対応したサイズの全体領域が、横方向に複数の領域（例えば、１２の領域）４３に区分されている。区分された各領域４３の画面下側となる端部には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源４４が配置されている。各光源４４は、対応する領域４３に向けて発光する。これにより、液晶パネル４１の画面が背面から照明される。

また、各光源４４のドライバは、光源４４が発光する光量を変更することが可能となっている。各光源４４のドライバは、制御信号としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を受信し、ＰＷＭ信号が示すデューティ比に応じた光量にする。すなわち、デューティ比が高いほど光量を大きくし、デューティ比が低いほど光量を小さくする。したがって、バックライト４２は、液晶パネル４１の画面を、領域に応じて異なる光量で照明可能となっている。

図１に戻り、車載表示システム１は、このような表示装置４に表示するための映像ソースを提供する映像提供部として、放送受信部２１、カメラ入力部２２、ディスク読取部２３、及び、ナビゲーション部２４を備えている。これらの映像提供部２１，２２，２３，２４から出力される画像は、所定周期の同期信号ごとに入力画像として表示制御装置３に時間的に連続して入力される。そして、入力画像は表示制御装置３において所定の処理が施された後に、表示制御装置３から同期信号とともに連続して出力され、表示装置４において動画像として表示される。

放送受信部２１は、車両に搭載されたアンテナ９１で受信したテレビジョン放送やデータ放送などの放送信号をデコードし、その放送内容を示す画像を取得して表示制御装置３に出力する。

カメラ入力部２２は、車載カメラ９２と接続され、車載カメラ９２で撮影された車両の周辺を示す画像を取得して表示制御装置３に出力する。

ディスク読取部２３は、ＤＶＤなどの映像ディスク９３の読取装置として構成され、映像ディスク９３の記録内容を示す画像を取得して表示制御装置３に出力する。

また、ナビゲーション部２４は、ナビゲーション案内のための機能を集約した電子基板として構成されている。ナビゲーション部２４は、ナビゲーション案内用の地図画像などを表示制御装置３に出力する。

表示制御装置３は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成され、表示対象となる入力画像を処理する機能とともに、バックライト４２の動作を制御する機能を有している。

図１に示すように、表示制御装置３は、所定の機能を実現する機能部として、画像入力部３１、シーンチェンジ検出部３２、画像補正部３３、及び、バックライト制御部３４を備えている。また、表示制御装置３は、これらの機能部を統括的に制御するコントローラ３０を備えている。コントローラ３０はＣＰＵ及びレジスタなどで構成される。ＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理を行うことで、コントローラ３０としての各種の制御機能が実現される。

画像入力部３１は、４つの映像提供部２１，２２，２３，２４から映像ソースとしての入力画像を入力する。画像入力部３１は、スイッチングを行って、各映像提供部２１，２２，２３，２４から入力される映像ソースのいずれか一つを表示すべき対象として選択し、以降の機能部に供給する。画像入力部３１においては、入力画像の形式が、例えばＹＣｒＣｂ形式に変更される。したがって、画像入力部３１から出力される入力画像の画素値は、明るさを示す輝度Ｙと、色を示す色差ＣｒＣｂとで表現される。この輝度及び色差はそれぞれ８ビット（０〜２５５）で表現される。

シーンチェンジ検出部３２は、連続する入力画像の内容が瞬時に変わるシーンチェンジを検出する。シーンチェンジの際には連続する入力画像の明るさが大きく変化することになるため、シーンチェンジ検出部３２は、連続する入力画像の比較によりシーンチェンジを検出する。シーンチェンジ検出部３２が検出するシーンチェンジには、比較的暗い入力画像から比較的明るい入力画像に変化する現象と、比較的明るい入力画像から比較的暗い入力画像に変化する現象との双方が含まれる。

画像補正部３３は、入力画像を増幅して増幅画像を生成し、増幅画像を表示装置４の液晶パネル４１に出力して表示させる。また、バックライト制御部３４は、入力画像の領域の明暗に応じて表示装置４のバックライト４２の複数の光源４４の光量をそれぞれ調整する。

図３は、画像補正部３３及びバックライト制御部３４の機能構成を、より詳細に示す図である。図に示すように、画像補正部３３は、画像増幅部３３１、オーバフロー判定部３３２、画像切替部３３３、及び、画像出力部３３４を備えている。また、バックライト制御部３４は、光量調整部３４１、最大輝度検出部３４２、異常判定部３４３、制御量切替部３４４、及び、デューティ制御部３４５を備えている。これらの機能の詳細については、以下で説明する。

＜１−２．電力低減処理＞
表示制御装置３は、表示装置４の消費電力を低減する電力低減処理を行うことが可能となっている。図３に示す構成のうち、バックライト制御部３４の光量調整部３４１はバックライト４２の光量の調整を行い、画像補正部３３の画像増幅部３３１は入力画像の輝度の増幅を行う。この光量調整部３４１の処理と画像増幅部３３１の処理との組み合わせにより、電力低減処理が実現される。図４は、この電力低減処理の概要を説明する図である。

まず、光量調整部３４１が、入力画像Ｆ１の領域の明暗に基づいて、バックライト４２の各光源４４の光量を調整するための光源制御量を導出する（処理Ｐ１）。本実施の形態では、光源制御量は輝度に換算され、８ビット（０〜２５５）で表現される。

光量調整部３４１は、入力画像Ｆ１の領域の横方向に関する輝度の分布に基づいて、横方向に配列された複数の光源４４のそれぞれの光源制御量を導出する。具体的には、入力画像Ｆ１の輝度が比較的大きい領域に対応する位置の光源４４の光源制御量は、比較的大きく設定される。逆に、入力画像Ｆ１の輝度が比較的小さい領域に対応する位置の光源４４の光源制御量は、比較的小さく設定される。

この光源制御量はデューティ制御部３４５において、デューティ比に換算される。例えば、光源制御量が２５５であればデューティ比は１００％、光源制御量が０であればデューティ比は０％とされる。デューティ制御部３４５は、このデューティ比を設定したＰＷＭ信号を、バックライト４２の各光源４４のドライバに送信する（処理Ｐ２）。

これにより、バックライト４２においては、入力画像Ｆ１の輝度が大きい領域に対応する位置の光源４４の光量は小さく抑制され、光量は比較的大きくなる。逆に、入力画像Ｆ１の輝度が小さい領域に対応する位置の光源４４の光量は大きく抑制され、光量は比較的小さくなる。このように、バックライト４２の光量を抑制することで、バックライト４２の全ての光源４４を一律に１００％の光量で発光する場合と比較して消費電力が低減される。なお、図中において、バックライト４２において光量が比較的小さい部分については濃いハッチングを用い、光量が比較的大きい部分については薄いハッチングを用いている（以降の図面でも同様。）。

一方で、このようなバックライト４２の光量を抑制した場合の視認上の影響を緩和するため、入力画像Ｆ１が増幅される。具体的には、光量調整部３４１に導出された光源制御量が、画像増幅部３３１に入力される。そして、各位置の光源制御量に応じて入力画像Ｆ１の輝度が増幅され、増幅画像Ｆ２が生成される（処理Ｐ３）。

この際、光源制御量が小さい位置に対応する領域については増幅率が大きく設定され、光源制御量が大きい位置に対応する領域については増幅率が小さく設定される。すなわち、光源４４の光量が小さい位置に対応する増幅画像Ｆ２の領域の輝度は比較的大きく増幅される。逆に、光源４４の光量が大きい位置に対応する増幅画像Ｆ２の領域の輝度は比較的小さく増幅される。増幅画像Ｆ２は、画像出力部３３４から出力されて液晶パネル４１に表示される。

このようなバックライト４２の光量の調整と、増幅画像Ｆ２の液晶パネル４１への表示とが同時になされることで、ユーザが観察する観察画像Ｆ３は自然なものとなる。これは、バックライト４２の光量の抑制による視認性への影響が、画像の輝度の増幅によって相殺されるためである。その結果、観察画像Ｆ３を自然としながらも、消費電力を有効に低減できることになる。

このような電力低減処理において、光源制御量は入力画像の領域全体に基づいて導出される。また、画像の増幅率は光源制御量に基づいて導出される。このため、光源制御量や増幅率の導出には入力画像の１フレーム分の期間が必要となる。また、表示制御装置３は、入力した入力画像をフレームメモリに記憶せずに、そのまま液晶パネル４１に出力するようになっている。したがって、本実施の形態では、導出された光源制御量や増幅率は、導出対象となった入力画像の次のフレームとなる入力画像を表示する際に適用される。

ここで、図５に示すように、領域全体に関して輝度が比較的小さい画像（以下、「低輝度画像」という。）が、入力画像Ｆ１として連続して入力される場合について検討する。なお、この図中では、右側ほど時間が経過していることを示している（以降の図においても同様。）。

この場合は、図６に示すように、入力画像Ｆ１の領域全体に関して輝度が比較的小さいため、各光源４４の光源制御量も比較的小さくなる。このため、バックライト４２の光量は比較的小さくなる。一方で、光源制御量が比較的小さいため、画像の増幅率は比較的大きくなる。

前述のように、ある入力画像Ｆ１に関して導出された光源制御量や増幅率は、次のフレームの入力画像Ｆ１を表示する際に適用される。図５に示すように、入力画像Ｆ１として低輝度画像が継続して入力される状態では、前のフレームに基づく光源制御量や増幅率が次のフレームに適用されたとしても、観察画像Ｆ３は継続して自然な表示となる。

また、図７に示すように、領域全体に関して輝度が比較的大きい画像（以下、「高輝度画像」という。）が、入力画像Ｆ１として連続して入力される場合について検討する。

この場合は、図８に示すように、入力画像Ｆ１の領域全体に関して輝度が比較的大きいため、各光源４４の光源制御量も比較的大きくなる。このため、バックライト４２の光量は比較的大きくなる。一方で、光源制御量が比較的大きいため、画像の増幅率は比較的小さくなる。

この場合も前のフレームに基づく光源制御量や増幅率が次のフレームに適用されるが、図７に示すように、入力画像Ｆ１として高輝度画像が継続して入力される状態では、観察画像Ｆ３は継続して自然な表示となる。

次に、図９に示すように、入力画像Ｆ１が低輝度画像から高輝度画像に変化するシーンチェンジ（以下、「上昇変化現象」という。）が発生した場合に、後述する対応処理を実行しないときについて検討する。前のフレームに基づく光源制御量や増幅率が次のフレームに適用されるため、この場合には、シーンチェンジが発生した直後の１フレーム目の観察画像Ｆ３に関して不自然な表示がなされることになる。

上昇変化現象が発生した直後は、図１０に示すように、入力画像Ｆ１は高輝度画像となっている。しかしながら、前のフレームの低輝度画像に基づく比較的小さな光源制御量が適用されることから、各光源４４の光量は比較的小さくなる。そして、光源制御量が比較的小さいため、増幅率は比較的大きくなる。このため、入力画像Ｆ１は、高輝度画像であるにもかかわらず、大きく増幅されてしまう。その結果、増幅画像においては、多くの画素が画素飽和すること（輝度が最大値の２５５を超えてオーバフローすること）によって、階調変化を表現できない白つぶれ（白とび）が発生することになる。

なお、上昇変化現象が発生した後の２フレーム目においては、１フレーム目の低輝度画像に基づく光源制御量や増幅率が適用されるため、観察画像Ｆ３は自然な表示となる。

また、図１１に示すように、入力画像Ｆ１が高輝度画像から低輝度画像に変化するシーンチェンジ（以下、「下降変化現象」という。）が発生した場合に、後述する対応処理を実行しないときについて検討する。前のフレームに基づく光源制御量や増幅率が次のフレームに適用されるため、この場合にもシーンチェンジが発生した直後の１フレーム目の観察画像Ｆ３に関して不自然な表示がなされることになる。

下降変化現象が発生した直後は、図１２に示すように、入力画像Ｆ１は低輝度画像となっている。しかしながら、前のフレームの高輝度画像に基づく比較的大きな光源制御量が適用されることから、各光源４４の光量は比較的大きくなる。そして、光源制御量が比較的大きいため、増幅率は比較的小さくなる。その結果、入力画像Ｆ１が低輝度画像であるにもかかわらず、バックライト４２の光量が比較的大きくなり、バックライト４２が画面を不自然に明るく照明する異常照明状態が発生することになる。

なお、下降変化現象が発生した後の２フレーム目においては、１フレーム目の高輝度画像に基づく光源制御量や増幅率が導出されるため、観察画像Ｆ３は自然な表示となる。

このようにシーンチェンジが発生した場合においては、それに対応する処理をしなければ、シーンチェンジが発生した直後の１フレーム目の観察画像Ｆ３に関して不自然な表示がなされることになる。本実施の形態の車載表示システム１では、シーンチェンジが発生した場合に、シーンチェンジ対応処理を行うことで、このような不自然な表示を解消するようになっている。

＜１−３．シーンチェンジ対応処理＞
以下、このシーンチェンジ対応処理について説明する。図１３は、シーンチェンジ対応処理の流れを示す図である。この処理は、同期信号ごと、すなわち、入力画像が入力されるごとに繰り返し行われる。

まず、シーンチェンジ検出部３２（図１参照。）により、シーンチェンジが発生したか否かが検出される。具体的には、シーンチェンジ検出部３２が、入力画像の輝度のヒストグラムを作成する（ステップＳ１１）。このヒストグラムは、入力画像の一部の上部例えば１／３程度の領域（入力画像の全体のうちで先行する信号）に基づいて生成される。

次に、シーンチェンジ検出部３２は、図１４に示すように、生成したヒストグラムのうちで度数がピークとなる輝度（以下、「ピーク輝度」という。）Ｙ１を求める。そして、シーンチェンジ検出部３２は、導出した現フレームのピーク輝度Ｙ１と、前フレームに基づいて導出したピーク輝度Ｙ０とを比較する（ステップＳ１２）。なお、前フレームのピーク輝度Ｙ０は、所定のメモリなどに記憶しておけばよい。

その比較の結果、ピーク輝度が上昇しており、ピーク輝度の差が所定の閾値以上であれば、上昇変化現象（低輝度画像から高輝度画像に変化するシーンチェンジ）が発生したと判断される（ステップＳ１３）。この場合は、連続する入力画像の明るさの上昇変化が所定の基準以上となっているともいえる。

一方、比較の結果、ピーク輝度が下降しており、ピーク輝度の差が所定の閾値以上であれば、下降変化現象（高輝度画像から低輝度画像に変化するシーンチェンジ）が発生したと判断される（ステップＳ１４）。この場合は、連続する入力画像の明るさの下降変化が所定の基準以上となっているともいえる。

そして、上昇変化現象が発生した場合は上昇変化対応処理が実行され（ステップＳ１５）、下降変化現象が発生した場合は下降変化対応処理が実行されることになる（ステップＳ１６）。

＜１−３−１．上昇変化対応処理＞
次に、上昇変化対応処理（図１３のステップＳ１５）についてより詳細に説明する。図１５は、上昇変化対応処理の流れを示す図である。

まず、オーバフロー判定部３３２（図３参照。）が、画像増幅部３３１で生成される増幅画像に白つぶれが生じているか否かを判定する。具体的には、増幅画像に含まれる画素のうち、オーバフローが生じている画素（すなわち、輝度が最大値の画素）の割合を、オーバフロー率として導出する（ステップＳ２１）。このオーバフロー率は、増幅画像の一部の上部例えば１／３程度の領域（増幅画像の全体のうちで先行する信号）に基づいて導出される。

次に、オーバフロー判定部３３２は、オーバフロー率に基づいて白つぶれが生じたか否かを検出する。具体的には、オーバフロー率が所定の閾値（例えば、３割）以上となるか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして、オーバフロー率が所定の閾値以上の場合は、白つぶれが生じていると判断し、オーバフロー判定部３３２は、画像切替部３３３（図３参照。）に切替信号を送出する。

画像切替部３３３は、スイッチとして構成され、通常は画像増幅部３３１で生成される増幅画像を画像出力部３３４に受け渡す。しかしながら、画像切替部３３３は、切替信号をオーバフロー判定部３３２から受信した場合は、画像増幅部３３１からの増幅画像に代えて、画像入力部３１からの入力画像を画像出力部３３４に受け渡す（ステップＳ２３）。画像出力部３３４は、画像切替部３３３から受け渡された画像を、液晶パネル４１に出力して表示させることになる。

このような処理により、上昇変化現象が発生し、かつ、白つぶれが生じた場合においては、図１６に示すように、白つぶれが生じている増幅画像に代えて、増幅されていない入力画像が表示装置４に表示される。その結果、観察画像において白つぶれが解消され、不自然な表示を解消することができる。また、高価なフレームメモリを必要としないため、大きなコスト上昇を伴うことなく不自然な表示を解消できることになる。

なお、フローチャートの記載の便宜上、シーンチェンジの判定処理（図１３のステップＳ１１〜Ｓ１４）の後に白つぶれの検出処理（図１５のステップＳ２１，Ｓ２２）がなされるように記載しているが、実際には、これらの処理は同時並列的に実行される。このため、上昇変化現象によって白つぶれが生じた場合には、入力画像の一部の領域（例えば上部１／３程度）が入力された時点で、白つぶれが解消されることになる。

図１７は、このような上昇変化対応処理を実行する本実施の形態における、画像等の状態を示すタイムチャートである。また、図１８は、上昇変化対応処理を実行しない比較例におけるタイムチャートである。これらの図においては、同期信号ごとに画像Ｆ１１〜Ｆ１５が入力画像として入力されている。これらの画像Ｆ１１〜Ｆ１５は、表示装置４に出力されて表示され観察画像となる。画像Ｆ１１，Ｆ１２は低輝度画像である一方で、画像Ｆ１３〜Ｆ１５は高輝度画像となっている。つまり、時点Ｔ１１において上昇変化現象が発生していることになる。

図１８に示すように、比較例においては、上昇変化現象が生じた時点Ｔ１１の直後の１フレーム目の画像Ｆ１３の観察画像に関して白つぶれが発生する。すなわち、低輝度画像である前のフレームの画像Ｆ１２に基づく比較的大きな増幅率を適用して、高輝度画像である画像Ｆ１３の入力画像を増幅することで、白つぶれのある増幅画像が生成されることになる。

これに対し、本実施の形態の場合は、図１７に示すように、画像Ｆ１３の上部１／３程度が入力された時点Ｔ１２において、シーンチェンジ検出部３２により上昇変化現象が検出される（シーンチェンジ判定のフラグがＯＮ）。またこれと並行して、オーバフロー判定部３３２により、白つぶれの発生も検出される（オーバフロー判定のフラグがＯＮ）。

そして、これらの検出に応答して、時点Ｔ１２において、表示装置４に表示される画像が増幅画像から入力画像に切り替えられる。これにより、実質的に、表示される画像に関する増幅率を低下させることになる。その結果、時点Ｔ１２以降は、画像Ｆ１３を観察画像として自然に表示することができ、不自然な表示となる期間を短縮できることになる。なお、シーンチェンジ判定のフラグ、及び、オーバフロー判定のフラグは、次の同期信号が入力される時点Ｔ１３でオフとされる。

＜１−３−２．下降変化対応処理＞
次に、下降変化処理（図１３のステップＳ１６）について詳細に説明する。図１９は、下降変化対応処理の流れを示す図である。

まず、最大輝度検出部３４２（図３参照。）が、入力画像の輝度の最大値を導出する（ステップＳ３１）。この輝度の最大値は、入力画像の一部の上部例えば１／３程度の領域（入力画像の全体のうちで先行する信号）に基づいて導出される。

次に、異常判定部３４３（図３参照。）が、光量調整部３４１で導出された光源制御量が、入力画像の輝度の最大値と比較して異常に高くないかを判定する。具体的には、異常判定部３４３は、図２０に示すように、光源制御量の最大値Ｌｍから、入力画像の輝度の最大値Ｙｍを減算した結果を、異常判定値として導出する（ステップＳ３２）。そして、この異常判定値が所定の閾値以上となるか否かを判定する（ステップＳ３３）。これは、光源４４の光量が、入力画像の明るさに基づいた基準以上となるか否かを判定することに相当する。異常判定値が所定の閾値以上となる場合は、異常判定部３４３は、光源制御量は異常と判断して、制御量切替部３４４（図３参照。）に切替信号を送出する。

制御量切替部３４４は、スイッチとして構成され、通常は光量調整部３４１で導出された各光源４４の光源制御量をデューティ制御部３４５に受け渡す。しかしながら、制御量切替部３４４は、切替信号を異常判定部３４３から受信した場合は、すべての光源４４の光源制御量を、最大輝度検出部３４２で導出された入力画像の輝度の最大値Ｙｍに設定する（ステップＳ３４）。そして、この光源４４の光源制御量をデューティ制御部３４５に受け渡す。デューティ制御部３４５は、受け渡された光源制御量をデューティ比に換算し、そのデューティ比を設定したＰＷＭ信号をバックライト４２の各光源４４のドライバに送信することになる。

このような処理により、下降変化現象が発生し、かつ、光源制御量が異常に高い場合は、図２０に示すように、光源制御量が入力画像の輝度の最大値Ｙｍに減少される。すなわち、全ての光源４４の光量が入力画像の最大の明るさに応じた一定値に減少される。その結果、バックライト４２が画面を不自然に明るく照明する異常照明状態が解消され、不自然な表示を解消することができる。また、高価なフレームメモリを必要としないため、大きなコスト上昇を伴うことなく不自然な表示を解消できることになる。また、複数の光源４４の光量を入力画像の輝度の最大値に応じて減少させるため、観察画像において極端に暗くなる部分が生じず、比較的明るい部分及び比較的暗い部分を含む全体にわたって視認性が良好となる。

なお、フローチャートの記載の便宜上、シーンチェンジの判定処理（図１３のステップＳ１１〜Ｓ１４）の後に、光源制御量の異常判定処理（図１９のステップＳ３１〜Ｓ３３）がなされるように記載しているが、実際には、これらの処理は同時並列的に実行される。このため、下降変化現象によって光源制御量に異常が生じた場合には、入力画像の一部の領域（例えば上部１／３程度）が入力された時点で、異常照明状態が解消されることになる。

図２１は、このような下降変化対応処理を実行する本実施の形態における、画像等の状態を示すタイムチャートである。また、図２２は、下降変化対応処理を実行しない比較例におけるタイムチャートである。これらの図においては、同期信号ごとに画像Ｆ２１〜Ｆ２５が入力画像として入力されている。これらの画像Ｆ２１〜Ｆ２５は、表示装置４に出力されて表示され観察画像となる。画像Ｆ２１，Ｆ２２は高輝度画像である一方で、画像Ｆ１３〜Ｆ１５は低輝度画像となっている。つまり、時点Ｔ２１において下降変化現象が発生していることになる。

図２２に示すように、比較例においては、下降変化現象が生じた時点Ｔ２１の直後の１フレーム目の画像Ｆ２３の観察画像に関して異常照明状態が発生する。すなわち、高輝度画像である前のフレームの画像Ｆ２２に基づく比較的大きな光源制御量を適用して光源４４が発光することで、バックライト４２が画面を不自然に明るく照明することになる。

これに対し、本実施の形態の場合は、図２１に示すように、画像Ｆ２３の上部１／３程度が入力された時点Ｔ２２において、シーンチェンジ検出部３２により下降変化現象が検出される（シーンチェンジ判定のフラグがＯＮ）。またこれと並行して、異常判定部３４３により、光源制御量の異常も検出される（光量異常判定のフラグがＯＮ）。

そして、これらの検出に応答して、時点Ｔ２２において、光源制御量が減少される。これにより、バックライト４２の光源４４の光量が低下され、異常照明状態が解消される。その結果、時点Ｔ２２以降は、画像Ｆ２３を観察画像として自然に表示することができ、不自然な表示となる期間を短縮できることになる。なお、シーンチェンジ判定のフラグ、及び、光量異常判定のフラグは、次の同期信号が入力される時点Ｔ２３でオフとされる。

＜２．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態で説明した形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。

＜２−１．画像切替のタイミング＞
上記実施の形態においては、光源制御量や増幅率の導出には入力画像の１フレーム分の期間が必要となると説明したが、表示制御装置の仕様によっては、１フレーム分を超える期間を必要となる場合がある。このような場合は、上昇変化現象が発生し、かつ、白つぶれが生じた場合において、表示する画像を増幅画像から入力画像に切り替えるタイミングを、図２３に示すように、次の同期信号が発生するタイミング（時点Ｔ１３）に合わせるようにしてもよい。このようにすれば、１フレーム期間において、上部領域が増幅画像（白つぶれの画像）、下部領域が入力画像（白つぶれのない画像）とそれぞれ異なる画像が表示されることに起因する違和感を解消できる。

また、このような制御を実施する場合において、光源制御量や増幅率の導出が入力画像の１フレーム分の期間で完了したとしても、光量調整部３４１は、増幅画像から入力画像に切り替えるタイミング（時点Ｔ１３）と同時に光源制御量を増幅させず、図２３に示すように、入力画像の表示装置での表示（走査）が完了した後の次の同期信号が発生するタイミング（時点Ｔ１４）で光源制御量を増幅させることが望ましい。このようなタイミングの調整は、コントローラ３０による制御によって実現できる。

増幅画像から入力画像に切り替えたタイミング（時点Ｔ１３）では、入力画像の走査は完了していないため、白とびが生じている増幅画像が画面に残留した状態となっている。このため、このタイミングにおいて光源制御量を増幅させると、大きく増幅された増幅画像の表示と、バックライト４２の高い光量による照明とが同時に生じ、ユーザにまぶしさによる不快感を与えることになる。入力画像の表示装置での表示（走査）が完了した後に、光源制御量を増幅させることで、このような不自然な表示を解消できることになる。

＜２−２．光量減少のタイミング＞
また、同様に、下降変化現象が発生し、かつ、光源制御量に異常が生じた場合において、光源制御量を減少させるタイミングを、図２４に示すように、次の同期信号が発生するタイミング（時点Ｔ２３）に合わせるようにしてもよい。

また、この場合は、画像増幅部３３１は、光源制御量を減少させるタイミング（時点Ｔ２３）と同時に画像の増幅率を増加させず、図２４に示すように、光源制御量の減少が完了した後の次の同期信号が発生するタイミング（時点Ｔ２４）で画像の増幅率を増加させることが望ましい。このタイミングの調整も、コントローラ３０による制御によって実現できる。

この場合も、光源制御量の減少と画像の増幅率の増加とを同時に行うと、大きく増幅された増幅画像の表示と、バックライト４２の高い光量による照明とが瞬間的に同時に生じてしまい、ユーザにまぶしさによる不快感を与えることになる。光源制御量の減少（すなわち、光源４４の光量の減少）が完了した後に、光源制御量を増幅させることで、このような不自然な表示を解消できることになる。

＜２−３．その他の形態＞
また、上記実施の形態では、バックライト４２を横方向のみに区分して複数の領域４３を設定していたが、図２５に示すようにバックライトを縦横の二次元マトリクス状に区分して複数の領域４５を設定するようにしてもよい。この場合、各領域４５ごとに画面に向けて照明するＬＥＤなどの光源を設ければよい。

また、上記実施の形態では、増幅画像に含まれる画素のうちオーバフローが生じている画素の割合に基づいて白つぶれの発生を検出していたが、増幅画像を生成する際に適用する増幅率が所定の閾値よりも高ければ、白つぶれが生じていると判断するようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、ハードウェア回路によって実現されるとした機能のうちの一部は、ソフトウェア的に実現されてもよい。

１ 車載表示システム
３ 表示制御装置
３２ シーンチェンジ検出部
３３２ オーバフロー判定部
３４３ 異常判定部
４ 表示装置
４２ バックライト
Ｆ１ 入力画像
Ｆ２ 増幅画像
Ｆ３ 観察画像

Claims (6)

1. 連続して入力される入力画像を表示装置に表示させる表示制御装置であって、
   前記表示装置のバックライトは、前記表示装置の画面を複数の光源で照明し、
   前記入力画像である第１入力画像の領域の明暗に基づいて、前記第１入力画像より後に入力される前記入力画像である第２入力画像を表示する場合の前記複数の光源の光量をそれぞれ調整する光量調整手段と、
   前記光量調整手段に調整された前記複数の光源の光量に基づく増幅率で、前記第２入力画像の画素値を増幅して増幅画像を生成する増幅手段と、
   前記増幅画像を前記表示装置に出力して表示させる出力手段と、
   前記光量調整手段に調整された前記複数の光源の光量が、前記第２入力画像の明るさに基づいた第１基準以上となる異常照明状態を判定する判定手段と、
   前記第２入力画像の一部の領域が入力された時点で前記異常照明状態が生じている場合は、前記複数の光源の光量を減少させる光量変更手段と、
   を備えることを特徴とする表示制御装置。
2. 請求項１に記載の表示制御装置において、
   前記光量変更手段は、前記第２入力画像の最大の明るさに応じた値に、前記複数の光源の光量を減少させることを特徴とする表示制御装置。
3. 請求項１または２に記載の表示制御装置において、
   前記第１入力画像に対する前記第２入力画像の明るさの下降変化が、所定の第２基準以上となる下降変化現象を検出する手段、
   をさらに備え、
   前記光量変更手段は、前記第２入力画像の一部の領域が入力された時点で前記下降変化現象が発生し、かつ、前記異常照明状態が生じている場合は、前記複数の光源の光量を減少させることを特徴とする表示制御装置。
4. 請求項３に記載の表示制御装置において、
   前記下降変化現象が発生し、かつ、前記異常照明状態が生じている場合は、
   前記増幅手段は、前記光量変更手段が前記複数の光源の光量の減少を完了した後に、前記増幅率を増加させることを特徴とする表示制御装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の表示制御装置と、
   前記表示制御装置から出力される画像を表示する表示装置と、
   を備えることを特徴とする表示システム。
6. 連続して入力される入力画像を表示装置に表示させる表示制御方法であって、
   前記表示装置のバックライトは、前記表示装置の画面を複数の光源で照明し、
   （ａ）前記入力画像である第１入力画像の領域の明暗に基づいて、前記第１入力画像より後に入力される前記入力画像である第２入力画像を表示する場合の前記複数の光源の光量をそれぞれ調整する工程と、
   （ｂ）前記工程（ａ）で調整された前記複数の光源の光量に基づく増幅率で、前記第２入力画像の画素値を増幅して増幅画像を生成する工程と、
   （ｃ）前記増幅画像を前記表示装置に出力して表示させる工程と、
   （ｄ）前記工程（ａ）で調整された前記複数の光源の光量が、前記第２入力画像の明るさに基づいた第１基準以上となる異常照明状態を判定する工程と、
   （ｅ）前記第２入力画像の一部の領域が入力された時点で前記異常照明状態が生じている場合は、前記複数の光源の光量を減少させる工程と、
   を備えることを特徴とする表示制御方法。