JP2011232483A - 表示制御装置、表示システム、及び、表示制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画面を照明する複数の光源の光源制御量を導出する処理時間を短縮できる技術を提供する。
【解決手段】車載表示システムでは、液晶パネル４１に表示させる入力画像における、過去の入力画像と比較して明るさの変化があった変化領域が変化抽出部３４３により抽出される。そして、この変化領域を含む入力画像の一部領域のみの明るさに基づいて、過去の入力画像に基づいて導出された複数の光源制御量が制御量導出部３４５により更新される。したがって、入力画像の領域全体の明るさに基づいて、複数の光源制御量を導出する場合と比較して、光源制御量を導出するための処理時間を大幅に短縮できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置の画面を照明するバックライト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における明るさの分布に応じて、各領域に対応する光源の光量を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に対応する光源の光量を比較的大きくし、暗い領域に対応する光源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。

特開平３−７１１１１号公報

ところで、上記のように画像の明るさの分布に応じてバックライトの光量の調整を行う場合は、光源の光量を規定するための光源制御量を入力画像を参照して導出する必要がある。

しかしながら、この光源制御量を導出するための処理時間は一定ではなく処理の対象とする入力画像の内容等によって異なり、１フレーム分の期間で完了する場合がある一方で、入力画像によっては数フレーム分の期間が必要となる場合もある。

このように光源制御量の導出の処理時間が比較的長くなると、ある入力画像に基づいて導出された光源制御量が光量の調整に実際に反映できるようになるのは、その入力画像の数フレーム後の入力画像を表示する時点となる。その結果、実際に表示装置に表示される画像の明るさとバックライトの光量とが大きく乖離してしまい、不自然な表示がなされることになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光源の光量を規定する制御量を導出するための処理時間を短縮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、表示装置の画面を複数の光源で照明するバックライトを制御する表示制御装置であって、前記表示装置に表示させる入力画像において、過去の入力画像と比較して明るさの変化があった変化領域を抽出する抽出手段と、前記過去の入力画像に基づいて導出された、前記複数の光源の光量をそれぞれ規定する複数の制御量を記憶する記憶手段と、前記変化領域を含む前記入力画像の一部領域のみの明るさに基づいて、前記複数の制御量の少なくとも一部を更新する更新手段と、更新後の前記複数の制御量に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光量を調整する調整手段と、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、前記更新手段は、前記抽出手段により前記変化領域が抽出されない場合は、前記複数の制御量を更新しない。

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、前記更新手段は、前記変化領域に対応する水平ライン群のみの明るさに基づいて、前記複数の制御量の少なくとも一部を更新する。

また、請求項４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、前記更新手段は、前記複数の制御量のうち、前記変化領域に対応する光源の制御量のみを更新する。

また、請求項５の発明は、請求項４に記載の表示制御装置において、前記変化領域に対応する光源の制御量を、前記変化領域に対応する光源の周辺の光源の制御量との間で平滑化する平滑化手段、をさらに備え、前記調整手段は、平滑化後の前記複数の制御量に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光量を調整する。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の表示制御装置において、前記調整手段が用いる前記複数の制御量に基づいて、前記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、をさらに備えている。

また、請求項７の発明は、表示システムであって、請求項１ないし６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８の発明は、表示装置の画面を複数の光源で照明するバックライトを制御する表示制御方法であって、前記表示装置に表示させる入力画像において、過去の入力画像と比較して明るさの変化があった変化領域を抽出する工程と、前記変化領域を含む前記入力画像の一部領域のみの明るさに基づいて、前記過去の入力画像に基づいて導出された前記複数の光源の光量をそれぞれ規定する複数の制御量の少なくとも一部を更新する工程と、更新後の前記複数の制御量に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光量を調整する工程と、を備えている。

請求項１ないし８の発明によれば、変化領域を含む入力画像の一部領域のみの明るさに基づいて複数の制御量を更新するため、制御量を導出するための処理時間を大幅に短縮できる。

また、特に請求項２の発明によれば、変化領域が抽出されない場合は複数の制御量を更新しないため、制御量を導出するための処理時間をさらに短縮できる。

また、特に請求項３の発明によれば、変化領域に対応する水平ライン群の明るさに基づいて複数の制御量を更新するため、処理時間を短縮しつつ、画像の表示上の違和感の少ない制御量を導出することができる。

また、特に請求項４の発明によれば、変化領域に対応する光源の制御量のみを更新するため、制御量を導出するための処理時間をさらに短縮できる。

また、特に請求項５の発明によれば、変化領域に対応する光源の制御量のみを更新した場合に、その更新した制御量を周辺の光源の制御量との間で平滑化するため、更新した制御量が周辺の光源の制御量と大きく異なる値となることを防止できる。その結果、画像の表示における違和感を防止できる。

また、特に請求項６の発明によれば、実際のバックライトの光量に合わせて、自然な画像を表示することができる。

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、第１の実施の形態の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、輝度分布データを説明する図である。 図６は、光源制御量を調整する処理の例を説明する図である。 図７は、入力画像の変化領域を抽出する手法を説明する図である。 図８は、変化領域を含む入力画像の例を示す図である。 図９は、光源制御量を導出する処理の流れを示す図である。 図１０は、変化領域を含む入力画像の例を示す図である。 図１１は、変化領域に対応する光源の例を示す図である。 図１２は、変化領域を含む入力画像の例を示す図である。 図１３は、第２の実施の形態の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１４は、複数の光源の光源制御量の例を示す図である。 図１５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．第１の実施の形態＞
＜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４３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画素×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４３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、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などで構成される複数（本実施の形態では、例えば１２個）の光源４４を備えている。これら複数の光源４４は、画面４３の下辺に対応する位置の近傍に、画面４３の横方向に沿って一列に並べて配置されている。各光源４４の光軸４４ａは画面４３の縦方向に沿っており、各光源４４は画面４３の上辺に対応する位置に向けて発光する。また、液晶パネル４１の画面４３は、横方向に光源４４と同数の複数の区分領域４３ａに区分される。複数の光源４４は、複数の区分領域４３ａにそれぞれ対応している。換言すれば、複数の光源４４は、画面４３に表示する画像を横方向に区分した複数の領域に対応しているとも言える。各光源４４は、液晶パネル４１の画面４３の対応する区分領域４３ａの照明を主に担うことになる。

また、バックライト４２には、各光源４４に対応してドライバ（図示省略）が設けられている。ドライバは、対応する光源４４が発光する光量を変更することが可能となっている。ドライバは、制御信号としてＰＷＭ（Pu lse Width Modulation）信号を受信し、対応する光源４４の光量を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４３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、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、画像補正部３３及びバックライト制御部３４に供給する。

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、入力画像の明るさに応じて表示装置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及び画像出力部３３２を備えている。また、バックライト制御部３４は、サムネイル作成部３４１、画像メモリ３４２、変化抽出部３４３、ライン指定部３４４、制御量導出部３４５、制御量メモリ３４６、及び、デューティ制御部３４８を備えている。以下、これらの機能の詳細について説明する。

＜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の制御量導出部３４５はバックライト４２の光量を抑制する方向の調整を行い、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。電力低減処理は主に、これらの制御量導出部３４５及び画像増幅部３３１の処理により実現される。図４は、この電力低減処理の概要を説明する図である。

制御量導出部３４５は、バックライト４２の複数の光源４４の光量をそれぞれ規定する複数の光源制御量を導出する（処理Ｐ１）。この光源制御量は、光源４４が発光すべき光量を最大光量に対する比率（％）で示している。

制御量導出部３４５は、入力画像Ｇ１の明るさを示す輝度の分布に基づいて、複数の光源４４のそれぞれの光源制御量を導出する。この際、入力画像Ｇ１において、輝度が比較的大きい領域に対応する光源４４の光源制御量は比較的大きく設定され、逆に、輝度が比較的小さい領域に対応する光源４４の光源制御量は比較的小さく設定される。この光源制御量を導出する具体的手法については後述する。

導出された光源制御量はデューティ制御部３４８において、ＰＷＭ信号のデューティ比として利用される。デューティ制御部３４８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Ｇ１の輝度が大きい領域に対応する光源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Ｇ１の輝度が小さい領域に対応する光源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を一律に最大光量（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。

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Ｇ１の画素値が増幅される。具体的には、制御量導出部３４５に導出された光源制御量は、画像補正部３３の画像増幅部３３１に入力される。そして、光源４４の光源制御量に応じて入力画像Ｇ１の画素値が増幅され、増幅画像Ｇ２が生成される（処理Ｐ３）。

具体的には、複数の光源４４の光源制御量に基づいて、画面４３上の入力画像Ｇ１を照明した場合におけるバックライト４２の光量が、入力画像Ｇ１の各画素の位置ごとに導出される。そして、バックライト４２の光量が比較的小さくなる位置の画素については増幅率が比較的大きく設定される。逆に、バックライト４２の光量が比較的大きくなる位置の画素については増幅率が比較的小さく設定される。そして、設定された増幅率に基づいて、入力画像Ｇ１の各画素の画素値（ＲＧＢ値または輝度値）が増幅され、増幅画像Ｇ２が生成される。生成された増幅画像Ｇ２は、画像出力部３３２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Ｇ２の液晶パネル４１への表示とが同時になされることで、液晶パネル４１の画面４３においてユーザが観察する観察画像Ｇ３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、画像の画素値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Ｇ３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。

＜１−３．光源制御量の導出＞
次に、制御量導出部３４５が、入力画像の輝度の分布に基づいて、複数の光源４４それぞれの光源制御量を導出する手法（図４の処理Ｐ１）について説明する。制御量導出部３４５は、各光源４４の特性を示すデータを記憶するメモリを備えており、このデータを用いて光源制御量を導出する。

制御量導出部３４５のメモリには、図５に示すように、白一色の画像を液晶パネル４１の画面４３に表示した状態で一つの光源４４のみを最大光量で発光させた場合での、画面４３における輝度の分布を示す輝度分布データＬＤＴが記憶されている。輝度分布データＬＤＴは、画面４３の各画素の位置に対応する複数の輝度値を含んでいる。このような輝度分布データＬＤＴが、各光源４４ごとに準備され、メモリに記憶されている。

図５において左側に示す輝度分布データＬＤＴは、左端部に配置される光源４４のみを発光させた場合の輝度の分布を示している。また、中央に示す輝度分布データＬＤＴは、略中央部に配置される光源４４のみを発光させた場合の輝度の分布を示している。さらに、右側に示す輝度分布データＬＤＴは右端部に配置される光源４４のみを発光させた場合の輝度の分布を示している。図中において、輝度が比較的小さい部分については濃いハッチングを用い、輝度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。図に示すように、発光する光源４４から離れるほど、輝度が小さくなっている。

各光源４４は単独で発光するわけではなく、実際には、複数の光源４４それぞれが光源制御量で規定される光量で発光し、それらの光が画面４３の各位置で合成されることになる。このため、実際のバックライト４２の照明による画面４３の各画素の位置での輝度（以下、「バックライト輝度」という。）ＬＬは、次の数１で表現することができる。

数１において、ｎは光源４４を識別する番号（本実施の形態ではｎ＝１〜１２）、Ｍは光源４４の数（本実施の形態では１２）、ＬＤ（ｎ）はｎ番の光源４４の輝度分布データＬＤＴが示す当該画素の位置の輝度値、ＲＡＴＥ（ｎ）はｎ番の光源４４の光源制御量をそれぞれ示している。制御量導出部３４５は、この数１で示されるバックライト輝度ＬＬと、入力画像の輝度（以下、「画像輝度」という。）とを同一の画素の位置で比較することにより、各光源４４の光源制御量（ＲＡＴＥ（ｎ））を決定する。入力画像においてこの比較の対象とする画素が含まれる領域を、以下「比較対象領域」という。

光源制御量の算出にあたって、制御量導出部３４５は、比較対象領域に含まれる一の水平ラインごとに処理の対象とする。そして、処理の対象とする水平ラインにおける画像輝度と当該位置に対応するバックライト輝度とを比較し、画像輝度とバックライト輝度とが略一致するように光源制御量を調整する。

図６は、一の水平ラインを処理対象にして光源制御量を調整する処理の例を説明する図である。図中の横軸は処理対象とする水平ラインにおける画素の位置を示し、縦軸は輝度を示している。

まず、水平ラインにおいて、画像輝度ＰＬとバックライト輝度ＬＬとの差が最も大きくなる画素の位置が判断される。図中に示す状態ＳＴ１においては、位置Ｐｘ１において画像輝度ＰＬとバックライト輝度ＬＬとの差が最も大きくなる。このため、この位置Ｐｘ１に対応する光源４４の光源制御量が所定値（例えば５（％））だけ減少される。これにより、位置Ｐｘ１の近傍においてバックライト輝度ＬＬが減少する（状態ＳＴ２）。

次に、状態ＳＴ２においては、位置Ｐｘ２において画像輝度ＰＬとバックライト輝度ＬＬとの差が最も大きくなる。このため、この位置Ｐｘ２に対応する光源４４の光源制御量が所定値だけ減少され、位置Ｐｘ２の近傍においてバックライト輝度ＬＬが減少する（状態ＳＴ３）。

その後も同様に、画像輝度ＰＬとバックライト輝度ＬＬとの差が最も大きくなる画素の位置が判断され、この位置に対応する光源４４の光源制御量が所定値（例えば５（％））だけ減少される。このような処理が繰り返され、最終的に、注目する水平ラインにおいて、画像輝度ＰＬとバックライト輝度ＬＬとが略一致することになる（状態ＳＴ４）。

なお、図６に示す処理の例では、バックライト輝度ＬＬの初期値が画像輝度ＰＬよりも大きい場合の例について説明した。これに対して、バックライト輝度ＬＬの初期値が画像輝度ＰＬよりも小さい場合は、画像輝度ＰＬとバックライト輝度ＬＬとの差が最も大きい位置に対応する光源４４の光源制御量が所定値だけ増加されることになる。

制御量導出部３４５は、このような水平ラインごとの処理を、比較対象領域に含まれる水平ラインの最下段から最上段にかけて処理対象とする水平ラインを変更しながら実行する。処理対象とする水平ラインを変更する際には、前の水平ラインで調整された光源制御量が、次の水平ラインの処理における初期値として利用される。そして、比較対象領域に含まれる水平ラインの最上段に関する処理が終了したときの光源制御量が、実際の制御に用いる光源制御量とされることになる。

＜１−４．変化領域に基づく光源制御量＞
上記の光源制御量を導出するための処理時間は、比較対象領域が広いと演算量が多くなるため長くなる。このため、本実施の形態の車載表示システム１においては、比較対象領域を入力画像の領域全体とはせず、入力画像の一部領域のみとしている。すなわち、車載表示システム１は、入力画像の一部領域のみの輝度に基づいて光源制御量を導出することで、光源制御量を導出するための処理時間を短縮するようにしている。

より具体的には、変化抽出部３４３（図３参照。）が、今回の処理の対象とする入力画像と前回の処理した入力画像とを比較して、入力画像において変化のあった変化領域を抽出する。そして、制御量導出部３４５が、その変化領域を含む入力画像の一部領域のみの輝度の分布に基づいて、前回の処理で導出された光源制御量を更新するようになっている。以下、このような変化領域に基づいて光源制御量を導出する処理について説明する。

図７は、変化抽出部３４３が、入力画像の変化領域を抽出する手法を説明する図である。変化抽出部３４３が、入力画像の変化領域を抽出する際には、今回の処理対象となる現在のフレームの入力画像（以下、「現フレーム」という。）Ｆ１と、前回に処理対象となった過去のフレームの入力画像Ｆ０（以下、「前フレーム」という。）Ｆ０を比較する。

より具体的には、現フレームＦ１と前フレームＦ０とで対応する画素の画素値（ＲＧＢ値または輝度値）の差分がとられ、この差分を示す差分画像Ｆ１０が生成される。そして、この差分画像Ｆ１０において、差分の絶対値が所定の閾値以上となる領域が変化領域Ａ１として抽出される。本実施の形態では、画像の画素値が例えば８ビット（０〜２５５）で表現されるのに対し、閾値は例えば５〜３０の範囲の値とされる。

前フレームＦ０は、画像メモリ３４２（図３参照。）に記憶されている。変化領域Ａ１の抽出後、現フレームＦ１は、次回の処理に用いることができるように、画像メモリ３４２に記憶される。

変化抽出部３４３で抽出された変化領域Ａ１の位置は、ライン指定部３４４（図３参照。）に入力される。ライン指定部３４４は、現フレームＦ１における変化領域Ａ１の少なくとも一部が含まれる水平ラインを指定する信号を、制御量導出部３４５に出力する。

これにより、図８に示すように、現フレームＦ１において変化領域Ａ１に対応する水平ライン群のみで構成される領域Ａ２が、比較対象領域として指定される。制御量導出部３４５は、現フレームＦ１の指定された領域Ａ２のみの輝度の分布に基づいて光源制御量を導出する。この光源制御量を導出する処理において、光源制御量の初期値は前フレームＦ０に基づいて導出された各光源４４の光源制御量が用いられる。したがって、制御量導出部３４５は、前フレームＦ０に基づく各光源４４の光源制御量を、現フレームＦ１の変化領域Ａ１を含む領域Ａ２の輝度に基づいて更新することになる。

前フレームＦ０に基づく各光源４４の光源制御量は、制御量メモリ３４６（図３参照。）に記憶されている。現フレームＦ１に基づく各光源４４の光源制御量が導出されると、この光源制御量は、次回の処理に用いることができるように制御量メモリ３４６に記憶される。

このように、本実施の形態の車載表示システム１では、変化領域Ａ１を含む入力画像の一部領域のみの輝度に基づいて各光源４４の光源制御量を更新するため、入力画像全体を比較対象領域とした場合と比較して、光源制御量を導出するための処理時間を大幅に短縮できることになる。また、前フレームＦ０に基づいて導出された各光源４４の光源制御量を初期値とし、この光源制御量を変化領域Ａ１を含む領域Ａ２に基づいて更新することから、入力画像全体の輝度の分布に適合した光源制御量を正しく導出することが可能である。

なお、このようなバックライト制御部３４における処理においては、演算量を低減するため、実際には入力画像そのものではなくその入力画像を間引いたサムネイル画像が演算に用いられる。本実施の形態においては、入力画像が例えば横８００画素×縦４８０画素であるのに対して、サムネイル画像は例えば横１２８画素×縦６４画素となっている。サムネイル画像はサムネイル作成部３４１（図３参照。）において生成される。

＜１−５．処理フロー＞
次に、車載表示システム１の光源制御量を導出する処理の流れについて説明する。図９は、光源制御量を導出する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。

入力画像は、画像補正部３３とバックライト制御部３４との双方に入力される。バックライト制御部３４に入力された入力画像は、サムネイル作成部３４１においてサムネイル画像に変換される（ステップＳ１１）。そして、以降、バックライト制御部３４では、このサムネイル画像を対象に処理が行われる。サムネイル画像となった入力画像は、制御量導出部３４５と変化抽出部３４３とに入力される。

次に、変化抽出部３４３が、入力された現在のフレームの入力画像と、画像メモリ３４２に記憶された前回のフレームの入力画像とを比較して、変化領域を抽出する（ステップＳ１２）。

変化領域が抽出された場合は（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、入力画像のうちの変化領域に対応する水平ライン群のみが比較対象領域としてライン指定部３４４により指定される。そして、制御量導出部３４５は、入力画像のうちの指定された領域のみの輝度に基づいて、光源制御量を更新する（ステップＳ１４）。更新後の各光源４４の光源制御量はデューティ制御部３４８及び画像増幅部３３１に入力される。

デューティ制御部３４８は、各光源４４の光源制御量をデューティ比として設定したＰＷＭ信号を、バックライト４２の当該光源４４のドライバに送信する。これにより、更新後の複数の光源制御量に基づいて、複数の光源４４のそれぞれの光量が調整される（ステップＳ１５）。一方で、画像補正部３３の画像増幅部３３１は、更新後の複数の光源制御量に基づいて入力画像を増幅して増幅画像を生成する。生成された増幅画像は、画像出力部３３２から出力されて、液晶パネル４１の画面４３に表示されることになる。

また、ステップＳ１２において変化領域が抽出されなかった場合は（ステップＳ１３にてＮｏ）、現在のフレームの入力画像と前回のフレームの入力画像とでほぼ変化が無いことになる。このため、前回のフレームの入力画像に基づいて導出された光源制御量がそのまま利用される。具体的には、ライン指定部３４４からは水平ラインを指定する信号が出力されず、制御量導出部３４５は、制御量メモリ３４６に記憶された前回のフレームの入力画像に基づく光源制御量を読み出し、そのままデューティ制御部３４８及び画像増幅部３３１に出力する。これにより、前回のままの光源制御量に基づいて各光源４４の光量が調整される（ステップＳ１６）とともに、前回のままの光源制御量に基づいて増幅画像が生成されて液晶パネル４１の画面４３に表示されることになる。

以上のように、第１の実施の形態の車載表示システム１では、表示装置４に表示させる入力画像において過去の入力画像と比較して明るさの変化があった変化領域が抽出される。そして、この変化領域を含む入力画像の一部領域のみの明るさに基づいて、過去の入力画像に基づいて導出された複数の光源制御量が更新される。したがって、入力画像の領域全体の明るさに基づいて、複数の光源制御量を導出する場合と比較して、光源制御量を導出するための処理時間を大幅に短縮できる。その結果、入力画像に基づく光源制御量を光源４４の光量の調整に速やかに反映させることができる。

また、変化領域が抽出されない場合は複数の光源制御量を更新しないため、光源制御量を導出するための処理時間をさらに短縮できる。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、変化領域に対応する水平ライン群の輝度を比較対象領域として複数の光源制御量を導出していた。すなわち、変化領域のみの輝度ではなく、変化領域の縦位置が同一の領域の輝度をも考慮して複数の光源制御量を導出していた。したがって、変化領域に対応する光源４４の光源制御量のみならず、その他の光源４４の光源制御量も調整されることから、一部の光源４４の光源制御量が他の光源４４の光源制御量と比較して特異な値となることが避けられ、画像の表示上の違和感の少ない光源制御量を導出することができるようになる。ただし、図１０に示すように、入力画像Ｆ１において変化領域Ａ１が縦に比較的長く存在するような場合においては、変化領域Ａ１に対応する水平ライン群の領域Ａ２が比較的大きくなり、処理時間を短縮する効果が小さくなる可能性もある。

このため、第２の実施の形態では、図１１に示すように、バックライト４２が備える複数の光源４４のうち、変化領域Ａ１に対応する光源４４ｔの光源制御量のみを更新するようになっている。この第２の実施の形態の処理は、図１２に示すように変化領域Ａ１を内包する最小の矩形領域Ａ３のみを比較対象領域として（すなわち、矩形領域Ａ３の輝度のみに基づいて）、複数の光源制御量を更新することに実質的に相当する。このようにすることで、入力画像Ｆ１において変化領域Ａ１が縦に比較的長く存在するような場合においても、光源制御量を導出するための処理時間を大幅に短縮することができる。

第２の実施の形態の車載表示システム１の構成は第１の実施の形態とほぼ同様であるが、バックライト制御部３４の機能構成が一部異なっている。図１３は、第２の実施の形態の画像補正部３３及びバックライト制御部３４の機能構成を示す図である。図３と比較して分かるように、第２の実施の形態のバックライト制御部３４は、第１の実施の形態の構成に対してライン指定部３４４が無くなる一方で、平滑処理部３４７が設けられている。

第２の実施の形態においては、変化抽出部３４３から制御量導出部３４５に直接的に変化領域が入力される。制御量導出部３４５は、バックライト４２が備える複数の光源４４全ての光源制御量ではなく、変化領域に対応する光源４４の光源制御量のみを更新する。このように複数の光源制御量のうちの一部のみを更新した場合は、更新した光源制御量が更新しない光源制御量と比較して特異な値となることが考えられる。

例えば、更新前の複数の光源制御量が、図１４の状態ＳＴ２１に示す値である場合を想定する。なお、図１４において、Ｌ１〜Ｌ１２は複数の光源４４の横方向の位置を示している。複数の光源４４のうち変化領域に対応するものが位置Ｌ９，Ｌ１０の光源４４であるとすると、この位置Ｌ９，Ｌ１０の光源４４の光源制御量のみが更新される。

この場合、状態ＳＴ２２に示すように、位置Ｌ９，Ｌ１０の光源４４の更新した光源制御量が、その周辺の位置Ｌ８や位置Ｌ１１の光源４４の光源制御量と比較して大きく異なってしまう場合がある。このような光源制御量のままバックライト４２を発光させたとすると、位置Ｌ９，Ｌ１０の光源４４に対応する領域のみが他の領域と比較して著しく明るく照明されてしまい、画像の表示上においてユーザに違和感を与える可能性がある。

このため、本実施の形態の車載表示システム１では、平滑処理部３４７が、変化領域に対応する光源４４の更新後の光源制御量を、その周辺の光源４４の光源制御量との間で平滑化するようにしている。これにより、状態ＳＴ２３に示すように、位置Ｌ９，Ｌ１０の変化領域に対応する光源４４の光源制御量と、その周辺の位置Ｌ８，Ｌ１１の光源４４の光源制御量との相違が緩和される。これにより、画像の表示上においてユーザに与える違和感を解消することができる。

平滑処理部３４７には、制御量導出部３４５によって一部更新された複数の光源制御量が入力される。平滑処理部３４７は、変化領域に対応する光源４４、及び、それに隣接する光源４４を対象として光源制御量の平滑化処理を行う。平滑処理部３４７は、例えば、平滑化処理の対象とする光源４４の光源制御量、及び、その左右に隣接する２つの光源４４の光源制御量を平均し、その結果を、対象とする光源４４の新たな光源制御量とする。なお、平滑化処理の対象とする光源４４、あるいは、平均化の対象とする光源４４の数はこの例より増やしてもよい。

平滑処理部３４７によって平滑化処理された複数の光源制御量は、デューティ制御部３４８及び画像増幅部３３１に出力される。これにより、平滑化後の光源制御量に基づいて各光源４４の光量が調整されるとともに、平滑化後の光源制御量に基づいて増幅画像が生成されて液晶パネル４１の画面４３に表示されることになる。また、平滑化後の光源制御量は、制御量導出部３４５が次回の処理に用いることができるように制御量メモリ３４６に記憶される。

以上のように、第２の実施の形態の車載表示システム１では、複数の光源制御量のうち変化領域に対応する光源４４の光源制御量のみを更新することから、光源制御量を導出するための処理時間をさらに短縮することができる。

また、変化領域に対応する光源４４の光源制御量のみを更新した場合に、その更新した光源制御量を周辺の光源４４の光源制御量との間で平滑化するため、更新した光源制御量が周辺の光源４４の光源制御量と大きく異なる値となることを防止できる。その結果、画像の表示における違和感を防止できる。

＜３．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。

上記実施の形態では、バックライト４２が備える複数の光源４４は画面４３の横方向に沿って一列に並べて配置されていたが、図１５に示すように、複数の光源４５を縦横の二次元マトリクス状に配列してもよい。この場合、液晶パネル４１の画面４３も縦横の二次元マトリクス状に配列される複数の区分領域４３ｂに区分され、一の光源４５が一の区分領域４３ｂに対応する。各光源４５は、対応する区分領域４３ｂを背面から照明することになる。

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
４ 表示装置
３４ バックライト制御部
４１ 液晶パネル
４２ バックライト
４４ 光源
３４３ 変化抽出部
３４５ 制御量導出部
３４７ 平滑処理部

Claims (8)

1. 表示装置の画面を複数の光源で照明するバックライトを制御する表示制御装置であって、
   前記表示装置に表示させる入力画像において、過去の入力画像と比較して明るさの変化があった変化領域を抽出する抽出手段と、
   前記過去の入力画像に基づいて導出された、前記複数の光源の光量をそれぞれ規定する複数の制御量を記憶する記憶手段と、
   前記変化領域を含む前記入力画像の一部領域のみの明るさに基づいて、前記複数の制御量の少なくとも一部を更新する更新手段と、
   更新後の前記複数の制御量に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光量を調整する調整手段と、
   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、
   前記更新手段は、前記抽出手段により前記変化領域が抽出されない場合は、前記複数の制御量を更新しない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、
   前記更新手段は、前記変化領域に対応する水平ライン群のみの明るさに基づいて、前記複数の制御量の少なくとも一部を更新することを特徴とする表示制御装置。
4. 請求項１または２に記載の表示制御装置において、
   前記更新手段は、前記複数の制御量のうち、前記変化領域に対応する光源の制御量のみを更新することを特徴とする表示制御装置。
5. 請求項４に記載の表示制御装置において、
   前記変化領域に対応する光源の制御量を、前記変化領域に対応する光源の周辺の光源の制御量との間で平滑化する平滑化手段、
   をさらに備え、
   前記調整手段は、平滑化後の前記複数の制御量に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光量を調整することを特徴とする表示制御装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の表示制御装置において、
   前記調整手段が用いる前記複数の制御量に基づいて、前記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、
   をさらに備えることを特徴とする表示制御装置。
7. 請求項１ないし６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。
8. 表示装置の画面を複数の光源で照明するバックライトを制御する表示制御方法であって、
   前記表示装置に表示させる入力画像において、過去の入力画像と比較して明るさの変化があった変化領域を抽出する工程と、
   前記変化領域を含む前記入力画像の一部領域のみの明るさに基づいて、前記過去の入力画像に基づいて導出された前記複数の光源の光量をそれぞれ規定する複数の制御量の少なくとも一部を更新する工程と、
   更新後の前記複数の制御量に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光量を調整する工程と、
   を備えることを特徴とする表示制御方法。

Images