JP7500966B2 - 回路装置、表示装置、電子機器、移動体及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路装置、表示装置、電子機器、移動体及び制御方法等に関する。

表示装置において、バックライトとして複数の光源を配置し、その各光源の輝度を個別に制御するローカルディミングの技術が知られている。特許文献１、２には、ローカルディミングにおいて光源輝度を補正する技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、表示パネルのエッジ部分において光源の光が反射されるが、その反射の影響を抑制することで、表示パネルのエッジ部分において所望の明るさを得る技術が開示されている。特許文献２には、１つのブロックに１つのＬＥＤが配置されるような複数のブロックに、液晶パネルの表示エリアを分割し、注目ブロックの周辺ブロックのＬＥＤ輝度を、近似輝度を用いて補正する技術が開示されている。

特開２００９－１９２９６３号公報 特開２０１９－１２０７７４号公報

表示画像における画素の輝度は、その画素の透過率と、その画素を照明する光源の輝度とによって決まっている。ローカルディミングでは、所望の画素の輝度が得られる範囲で、光源の輝度ができるだけ小さくなるように、画素の透過率及び光源の輝度を制御することで、表示画像のコントラストを向上させる。このようなローカルディミングにおいて、照明光の光強度が不足することによって表示画像の高輝度部の輝度が不足する現象を、クリッピングと呼ぶ。

表示パネルの表示エリアを、１つの表示ゾーンに１つの光源が配置されるような複数の表示ゾーンに分割したとする。このとき、表示パネルを照明する光源は、光源から離れるほど光強度が小さくなるような光強度分布を有する。このため、表示ゾーンの中央よりも周辺部において光強度が小さくなる。この光源の光強度分布をＰＳＦと呼ぶ。このＰＳＦによって、表示ゾーンの周辺部において照明光の光強度が不足し、クリッピングが発生するという課題がある。クリッピングが発生すると高輝度部が本来の輝度にならないため、コントラストが低下する。このようなＰＳＦにより生じるクリッピングを補正する技術は、上記従来技術には開示されていない。なお、ＰＳＦは、Point Spread Functionの略である。

本開示の一態様は、表示パネルと、複数の光源を有するバックライトとを含む表示装置に用いられる回路装置であって、前記複数の光源の光源駆動値を出力する光源駆動値出力部と、前記光源駆動値に基づいて入力画像の画素値を補正し、補正後の画素値を出力する画素値出力部と、を含み、前記表示パネルの表示エリアが分割された複数の表示ゾーンの各表示ゾーンに対応して、前記複数の光源の各光源が設けられ、前記光源駆動値出力部は、前記複数の表示ゾーンの対象表示ゾーンにおける前記入力画像の強度画像を、前記対象表示ゾーンに対応する光源の光強度分布に基づいて補正することで、補正強度画像を求め、前記補正強度画像において最大の補正強度値に基づいて前記光源駆動値を求める回路装置に関係する。

表示装置の構成例。 バックライト及び表示パネルの構成例。 光源のＰＳＦにより発生するクリッピングについての説明図。 回路装置の構成例。 対象表示ゾーン及び対象光源の説明図。 ＰＳＦの光強度分布の例。 光源駆動値算出部の動作を説明する図。 明るさ分布算出部の動作を説明する図。 制御方法の手順を示すフローチャート。 電子機器の構成例。 移動体の例。

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．表示装置
図１は、本実施形態の回路装置１００を含む表示装置２０の構成例である。表示装置２０はバックライト制御回路２１とバックライト２２と表示制御回路２３と表示パネル２４と回路装置１００とを含む。

図２は、バックライト２２及び表示パネル２４の構成例である。図２において、方向Ｄ１は表示パネル２４の水平走査方向であり、方向Ｄ２は表示パネル２４の垂直走査方向である。方向Ｄ３は、方向Ｄ１及びＤ２に直交し、且つ表示パネル２４を平面視する方向である。バックライト２２は、表示パネル２４の方向Ｄ３側に設けられており、方向Ｄ３とは反対方向に、即ち表示パネル２４に向けて照明光を出射する。

バックライト２２は複数の光源ＬＧを含む。図２には、８×５個の光源ＬＧが２次元アレイ状に配置された例を図示する。即ち、方向Ｄ１に沿って８個の光源ＬＧが並び、方向Ｄ２に沿って５個の光源ＬＧが並ぶ。光源ＬＧは、例えばＬＥＤである。ＬＥＤはLight Emitting Diodeの略である。なお光源ＬＧはＬＥＤに限定されず、独立に光量が制御され且つ点光源に近い光源であればよい。点光源に近い光源とは、光源ＬＧの発光部の大きさが、その光源ＬＧに対応した表示ゾーンＺＮよりも十分に小さい光源ということである。

表示パネル２４は画素アレイを有し、その画素アレイにおいて表示画像が表示されるエリアを表示エリアとする。表示エリアは複数の表示ゾーンＺＮに分割される。各表示ゾーンＺＮには各光源ＬＧが対応して配置される。即ち、１つの表示ゾーンＺＮに１つの光源ＬＧが対応している。例えば表示パネル２４を平面視したとき、表示ゾーンＺＮの中心に光源ＬＧが配置される。但し、光源ＬＧの配置位置はこれに限定されない。図２では、８×５個の光源ＬＧに対応して、表示エリアが８×５個の表示ゾーンＺＮに分割される。なお、表示ゾーンＺＮは回路装置１００における処理に用いられるものであり、表示パネル２４に実際に表示される表示画像において表示ゾーンＺＮの境界があるわけではない。表示パネル２４は、表示画像に応じて各画素の透過率が制御され、その各画素がバックライト２２の照明光を透過することによって表示画像を表示するようなパネルである。例えば表示パネル２４は液晶表示パネルである。

図１に示すように、回路装置１００は入力画像ＲＧＢｉｎを受信し、その入力画像ＲＧＢｉｎに基づいて光源駆動値Ｌｄｒｖ及び出力画像ＲＧＢｏｕｔを出力する。これらの入出力はデジタルデータである。即ち、入力画像ＲＧＢｉｎと出力画像ＲＧＢｏｕｔは画像データであり、光源駆動値Ｌｄｒｖはデジタル値である。例えば、回路装置１００は、ＩＣ（Integrated Circuit）と呼ばれる集積回路装置である。回路装置１００は、半導体プロセスにより製造されるＩＣであり、半導体基板上に回路素子が形成された半導体チップである。

バックライト制御回路２１は、光源駆動値Ｌｄｒｖに基づいてバックライト２２を制御する。具体的には、回路装置１００は複数の光源ＬＧの各々に対応して光源駆動値を出力し、バックライト制御回路２１は、その光源駆動値に基づいて各光源ＬＧの光量を制御する。バックライト制御回路２１は、例えば複数の光源ＬＧを駆動する複数の駆動回路により構成される。

表示制御回路２３は、出力画像ＲＧＢｏｕｔを表示パネル２４に表示させる制御を行う。具体的には、表示制御回路２３は、水平同期及び垂直同期の制御信号を表示パネル２４に出力すると共に、出力画像ＲＧＢｏｕｔに基づく画像信号を出力することで、表示パネル２４の画素に電圧を書き込む。これにより画素の透過率が制御され、出力画像ＲＧＢｏｕｔが表示パネル２４に表示される。表示制御回路２３は、例えば表示ドライバーである。

なお、バックライト制御回路２１及び表示制御回路２３は、回路装置１００と共に１つの集積回路装置として構成されてもよい。

図３を用いて、光源ＬＧのＰＳＦにより発生するクリッピングについて説明する。ＰＳＦは、点広がり関数とも呼ばれ、１つの光源ＬＧが出射した光の光強度分布を示す。具体的には、ＰＳＦは、光源ＬＧから表示パネル２４に到達する光の強度分布を２次元の係数マトリクスで示したものである。この光強度分布は、表示パネル２４に対する平面視において光源ＬＧの位置から距離が遠いほど強度が小さくなるような分布になっている。ＰＳＦは正規化された関数になっており、例えば光源ＬＧの位置における光強度分布の係数が１となるように正規化されている。ここで光強度値とは、光源の強度分布における特定位置での光の強度のことである。

図３では、１つの表示ゾーンＺＮと、その表示ゾーンＺＮに対応して設けられた光源ＬＧとに着目して説明する。但し、光源ＬＧのＰＳＦは表示ゾーンＺＮの外側にも広がっている。図３の上から第１図、第２図、第３図、第４図とする。

第１図に示すように、表示ゾーンＺＮ内の画像に高輝度部ＢＳＰが存在し、それ以外のエリアは暗部であるとする。表示パネルに対する平面視において高輝度部ＢＳＰと光源ＬＧを通る直線ＡＡ’を考える。直線ＡＡ’における高輝度部ＢＳＰの位置をｘとする。

第２図は、直線ＡＡ’における画像の輝度分布である。画像の輝度は、高輝度部ＢＳＰである位置ｘにおいて、暗部である周囲よりも大きくなっている。

第３図は、直線ＡＡ’における光強度分布である。ここでの光強度分布は、正規化されたＰＳＦではなく、光源が実際に出射した光の強度分布を示すものとする。実線で示されたＫＨａは、ＰＳＦを考慮した光強度分布であり、点線で示されたＫＨｂは、表示ゾーンＺＮが均一な光強度で照明されると仮定したときの光強度分布である。高輝度部ＢＳＰは光源ＬＧから離れているため、光強度分布ＫＨａにおける位置ｘの光強度値は、光強度分布ＫＨｂにおける位置ｘの光強度値に対して、ΔＫＨだけ小さくなっている。

第４図は、直線ＡＡ’における透過光強度分布である。透過光は、表示パネルの画素を透過した光のことである。画像の輝度に応じて画素の透過率が制御されるので、画像の輝度分布と光源の光強度分布に応じて透過光強度が決まる。ＴＵａは、ＰＳＦを考慮したときの透過光強度分布であり、ＴＵｂは、光強度分布が均一であると仮定したときの透過光強度分布である。第４図に示すように、透過光強度分布ＴＵａにおける位置ｘの透過光強度ＢＲＩａは、透過光強度分布ＴＵｂにおける位置ｘの透過光強度ＢＲＩｂよりも小さい。これは、第３図で説明したように、ＰＳＦにより光源の光強度が位置ｘでΔＫＨだけ減衰しているからである。

以上のように、光源のＰＳＦによって高輝度部ＢＳＰの透過光強度ＢＲＩａは、本来得られるべき透過光強度ＢＲＩｂに比べて小さくなっている。即ち、ＰＳＦによって高輝度部ＢＳＰの明るさがクリッピングされている。このため、高輝度部ＢＳＰと暗部のコントラストが、本来得られるべきコントラストより低下してしまい、ＰＳＦによってコントラストが不足するという課題がある。

２．回路装置
図４は、本実施形態の回路装置１００の構成例である。回路装置１００は、処理回路１１０とメモリー１２０とを含む。

メモリー１２０はＰＳＦ情報１２１を記憶する。ＰＳＦ情報１２１は、ＰＳＦの光強度分布を表す情報であり、その詳細は図６等で後述する。メモリー１２０はＲＡＭ又は不揮発性メモリー等の半導体メモリーである。ＰＳＦ情報１２１は、不揮発性メモリーであるメモリー１２０に予め記憶されていてもよいし、或いは、回路装置１００の起動後において、ＲＡＭであるメモリー１２０に回路装置１００外部の処理装置等から書き込まれてもよい。

処理回路１１０は、入力画像ＲＧＢｉｎとＰＳＦ情報１２１に基づいて光源駆動値Ｌｄｒｖと出力画像ＲＧＢｏｕｔを出力する。処理回路１１０は、デジタル処理を行うロジック回路である。或いは、処理回路１１０は、ＣＰＵ、マイクロコンピューター又はＤＳＰ等のプロセッサーであってもよい。処理回路１１０は、入力画像処理部１３０と光源駆動値出力部１５０と画素値出力部１９０とアクセス部１８０とを含む。これらの各部は、それぞれ個別の回路として構成されてもよい。或いは、これら各部の機能を記述したプログラムをプロセッサーが実行することで、各部の機能が実現されてもよい。

入力画像処理部１３０には入力画像ＲＧＢｉｎが入力され、入力画像処理部１３０は、その入力画像ＲＧＢｉｎから強度画像Ｌｉｎｔを求める。入力画像ＲＧＢｉｎは２次元マトリックスデータであり、その各画素に対応したデータは、第１色成分、第２色成分、及び第３色成分の輝度値を有している。輝度値は画素値とも呼ばれ、画像データ上における色成分の輝度を示す値である。なお以下では、第１色成分を赤色成分とし、第２色成分を緑色成分とし、第３色成分を青色成分とする。

入力画像処理部１３０は、下式（１）により強度画像Ｌｉｎｔを求める。Ｌｉｎｔ（Ｘ，Ｙ）は、画素位置（Ｘ，Ｙ）における強度値である。Ｘは水平走査方向の位置であり、Ｙは垂直走査方向の位置である。Ｌｒｅｄ（Ｘ，Ｙ）は、（Ｘ，Ｙ）における赤色成分の輝度値であり、Ｌｇｒｅｅｎ（Ｘ，Ｙ）は、（Ｘ，Ｙ）における緑色成分の輝度値であり、Ｌｂｌｕｅ（Ｘ，Ｙ）は、（Ｘ，Ｙ）における青色成分の輝度値である。ｍａｘは、赤色成分、緑色成分、及び青色成分の輝度値のうち最大値を選択する演算である。以上のように強度値とは、強度画像の特定の位置における値である。換言すれば、強度値の画像全体における集合として強度画像が定義されるとも言える。

上式（１）により求められた強度画像Ｌｉｎｔは、入力画像ＲＧＢｉｎと同じ画素数を有する２次元マトリックスデータである。強度画像Ｌｉｎｔは、１つの表示ゾーンＺＮではなく入力画像ＲＧＢｉｎの全体に対して求められる。強度画像Ｌｉｎｔの各画素は１つの強度値のみを有しており、その強度値は、表示における画素の輝度を実現するために必要な光源の光強度を示す指標となっている。即ち、強度値が大きいほど、光強度を大きくすることが要求される。

光源駆動値出力部１５０は、強度画像ＬｉｎｔとＰＳＦ情報１２１に基づいて、複数の光源ＬＧの光源駆動値Ｌｄｒｖを出力する。強度画像Ｌｉｎｔは、入力画像ＲＧＢｉｎの全体に対して求められているが、１つの光源ＬＧに対する光源駆動値Ｌｄｒｖは、その光源ＬＧに対応した表示ゾーンＺＮ内の強度画像Ｌｉｎｔから求められる。

図５に示すように、演算の対象としている表示ゾーンを対象表示ゾーンと呼ぶこととする。図５では、対象表示ゾーンをＺＮ５とする。対象表示ゾーンＺＮ５は、図２に示す複数の表示ゾーンＺＮのうち任意の１つである。表示ゾーンＺＮ１～ＺＮ４、ＺＮ６～ＺＮ９は対象表示ゾーンＺＮ５に隣り合う表示ゾーンである。対象表示ゾーンＺＮ５に設けられる光源を対象光源ＬＧ５と呼ぶ。また周辺の表示ゾーンＺＮ１～ＺＮ４、ＺＮ６～ＺＮ９には光源ＬＧ１～ＬＧ４、ＬＧ６～ＬＧ９が設けられる。光源駆動値出力部１５０は、対象表示ゾーンＺＮ５内の強度画像Ｌｉｎｔを用いて対象光源ＬＧ５の光源駆動値Ｌｄｒｖを求める。

例えば、光源駆動値出力部１５０は、図２に示す複数の光源ＬＧを順次に対象光源として選択していき、その選択した光源の光源駆動値Ｌｄｒｖを順次に求めていくことで、複数の光源ＬＧの全てに対して光源駆動値Ｌｄｒｖを求める。以下、図５の対象表示ゾーンＺＮ５及び対象光源ＬＧ５を例にとって光源駆動値出力部１５０の動作を説明する。

光源駆動値出力部１５０は、強度画像補正部１５２と光源駆動値算出部１５４とを含む。

強度画像補正部１５２は、対象表示ゾーンＺＮ５における強度画像Ｌｉｎｔを対象光源ＬＧ５の光強度分布に基づいて補正することで、補正強度画像Ｌｌｅｄを求める。具体的には、強度画像補正部１５２は下式（２）により補正強度画像Ｌｌｅｄを求める。（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５は対象表示ゾーンＺＮ５内の画素位置である。ｆＰＳＦは対象光源ＬＧ５のＰＳＦである。ｆＰＳＦ（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５は、画素位置（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５におけるＰＳＦ（光強度分布）の係数である。Ｌｌｅｄ（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５は、強度画像Ｌｉｎｔの強度値がＰＳＦにより補正された値であり、これを補正強度値と呼ぶこととする。

図６にＰＳＦの光強度分布の例を示す。図６では光強度分布をグラデーションで示しており、白いほど光強度分布の係数が大きい。アクセス部１８０は、対象光源ＬＧ５に対応したＰＳＦ情報をメモリー１２０から読み出し、強度画像補正部１５２に出力する。なおＰＳＦ情報は複数の光源ＬＧに共通していてもよいし、個別に設定されていてもよい。ＰＳＦ情報は、所定サイズのエリア内において光強度分布が定義された２次元マトリックスデータである。サイズとは、（水平走査方向の画素数）×（垂直走査方向の画素数）のことである。図６では、ＰＳＦのサイズは３×３個の表示ゾーンに対応しており、ＰＳＦの中心が光源ＬＧ５の位置に配置されている。上式（２）のｆＰＳＦ（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５は、図６のようにＰＳＦを配置した状態における画素位置（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５の光強度分布の係数を意味している。

なお、強度画像補正部１５２は表示ゾーンのサイズを算出した後に補正強度画像を算出してもよい。具体的には、ＰＳＦ情報１２１が表示ゾーンのサイズ情報を含み、そのサイズ情報を用いて強度画像補正部１５２が表示ゾーンのサイズを算出する。表示ゾーンのサイズ情報は、表示ゾーンのサイズを示す情報であればよく、例えば表示ゾーンのそのものであってもよいし、或いはＰＳＦのサイズとＰＳＦの分割数とであってもよい。ＰＳＦの分割数が例えば３×３個であった場合、ＰＳＦのサイズを３×３分割したサイズが表示ゾーンのサイズとなる。強度画像補正部１５２は、求めた表示ゾーンのサイズを用いて、表示エリアを複数の表示ゾーンに分割する。

光源駆動値算出部１５４は、補正強度画像Ｌｌｅｄにおいて最大の補正強度値に基づいて光源駆動値Ｌｄｒｖを求める。具体的には、下式（３）により光源駆動値を求める。Ｌｄｒｖ［ＬＧ５］は、対象光源ＬＧ５の光源駆動値である。ｍａｘは、対象表示ゾーンＺＮ５内の補正強度値Ｌｌｅｄ（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５のうち最大値を選択する演算である。

図７は、光源駆動値算出部１５４の動作を説明する図である。図３の第１図と同様に、直線ＡＡ’における位置ｘに高輝度部ＢＳＰがあるとする。

入力画像処理部１３０が算出した強度画像Ｌｉｎｔにおいて、強度値は位置ｘにおいて最大である。ＰＳＦの光強度分布ｆＰＳＦにおいて、ｆａに示すように表示ゾーンの中央よりも周辺部で光強度が低下する。ここではｆＰＳＦの最大値が１となるように正規化されている。点線で示すｆｂは、表示ゾーン内で光強度が一定であると仮定したときの光強度分布である。

強度画像補正部１５２は、上式（２）で説明したように、強度画像Ｌｉｎｔを光強度分布ｆＰＳＦで除算することで、補正強度画像Ｌｌｅｄを求める。光源駆動値算出部１５４は、上式（３）で説明したように、補正強度画像Ｌｌｅｄにおいて最大の補正強度値を光源駆動値Ｌｄｒｖとして求める。補正強度画像ＬｌｅｄはＰＳＦによって補正されているので、ＰＳＦで強度画像Ｌｉｎｔを補正しなかった場合の光源駆動値Ｌｄｒｖ’に比べて大きな値となる。

光源が出射する光の光強度分布は、光源駆動値ＬｄｒｖとＰＳＦの光強度分布ｆＰＳＦを乗算した分布に相当する。点線で示すＫＨａは、光源駆動値Ｌｄｒｖ’を用いた場合の光強度分布であり、図３の第３図のＫＨａに相当する。即ちＫＨａは、ＰＳＦで強度画像Ｌｉｎｔを補正しなかった場合において、光源が出射する光の光強度分布である。ＫＨａの最大値であるＬｄｒｖ’は、図３の第３図のＫＨｂに相当しており、光強度が一定と仮定したときの光強度である。このＬｄｒｖ’に対して、位置ｘにおけるＫＨａの光強度値はΔＫＨだけ小さい。

実線で示すＫＨｃは、ＰＳＦが考慮された光源駆動値Ｌｄｒｖを用いた場合の光強度分布である。上述したようにＬｄｒｖ＞Ｌｄｒｖ’なので、位置ｘにおいてＫＨｃの光強度値はＫＨａの光強度値より大きい。この増加分をΔＫＨとすると、位置ｘにおいてＫＨｃの光強度値はＬｄｒｖ’となる。即ち、光強度が一定と仮定したときの光強度が、位置ｘにおいて得られていることになる。

図３で説明したように、ＰＳＦの影響により位置ｘにおいて光強度値がΔＫＨだけ低下したことで高輝度部ＢＳＰがクリッピングするという課題があるが、本実施形態では、上記のようにＰＳＦを考慮して光源駆動値Ｌｄｒｖが求められているため、位置ｘにおける光強度値の低下分ΔＫＨがキャンセルされている。これにより、高輝度部ＢＳＰがクリッピングせず、所望の輝度が得られるので、コントラストが低下しない。

一方で、光源駆動値Ｌｄｒｖを大きくしすぎると、光源の輝度が大きくなり、暗部の光漏れ等によって暗部の明るさが上昇してしまい、コントラストが低下する。即ち、ローカルディミングのコントラスト上昇効果を高めるためには、光源輝度を出来るだけ小さくしておくことが望まれる。本実施形態では、高輝度部ＢＳＰにおいて必要な光強度を確保しつつ、その確保が可能な範囲で光源輝度を最小限にとどめることが可能である。これにより、高輝度部ＢＳＰのクリッピングを避け、且つ暗部の明るさ上昇を抑制できるので、ローカルディミングのコントラスト上昇効果を高めることができる。

次に画素値出力部１９０について説明する。画素値出力部１９０は、光源駆動値Ｌｄｒｖに基づいて入力画像ＲＧＢｉｎの画素値を補正し、その補正後の画素値を出力する。補正後の画素値で構成された画像を出力画像ＲＧＢｏｕｔとする。画素値出力部１９０は、明るさ分布算出部１９２と画素値算出部１９４とを含む。

明るさ分布算出部１９２は、各表示ゾーンについて求められた光源駆動値Ｌｄｒｖと、各表示ゾーンにおけるＰＳＦの光強度分布とに基づいて、バックライト２２が表示エリアを照明する明るさ分布ＬＦＳを求める。以下、対象表示ゾーンＺＮ５における明るさ分布ＬＦＳを求める場合を説明する。

図８は、明るさ分布算出部１９２の動作を説明する図である。明るさ分布算出部１９２は、対象光源ＬＧ５だけでなく、その周囲の光源ＬＧ１～ＬＧ４、ＬＧ６～ＬＧ９も考慮して明るさ分布ＬＦＳを求める。具体的には、明るさ分布算出部１９２は下式（４）により明るさ分布ＬＦＳを求める。

上式（４）において、ＬＦＳ（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５は、対象表示ゾーンＺＮ５の位置（Ｘ，Ｙ）における明るさである。ｆＰＳＦ［ＬＧｉ］は、光源ＬＧｉのＰＳＦの光強度分布である。アクセス部１８０はメモリー１２０からｆＰＳＦ［ＬＧｉ］をＰＳＦ情報１２１として読み出して明るさ分布算出部１９２に出力する。Ｌｄｒｖ［ＬＧｉ］は、光源ＬＧｉに対する光源駆動値である。

図８には例としてｆＰＳＦ［ＬＧ１］を示している。ｆＰＳＦ［ＬＧ１］（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５は、図８のように、ＰＳＦを係数とした光強度分布を有しているＬＧ１が光源である状態における画素位置（Ｘ，Ｙ）_ＺＮ５の光強度分布の係数を意味している。ここではｉ＝１の例を説明したが、ｉ＝２～９の場合も同様である。なお、図８及び上式（４）では対象光源ＬＧ５を中心とする３×３個の光源を考慮しているが、明るさ分布ＬＦＳを求める際に考慮する光源の個数は３×３個に限定されない。

画素値算出部１９４は、明るさ分布ＬＦＳに基づいて入力画像ＲＧＢｉｎの画素値を補正し、その補正後の画素値を出力画像ＲＧＢｏｕｔの画素値として出力する。この補正は、対象表示ゾーンＺＮ５ではなく入力画像ＲＧＢｉｎの全体に対して行われる。具体的には、画素値算出部１９４は下式（５）により出力画像ＲＧＢｏｕｔを求める。

上式（５）において、ＲＧＢｏｕｔ（Ｘ，Ｙ）は、出力画像ＲＧＢｏｕｔの位置（Ｘ，Ｙ）における画素値である。ＲＧＢｉｎ（Ｘ，Ｙ）は、入力画像ＲＧＢｉｎの位置（Ｘ，Ｙ）における画素値である。ＬＦＳ（Ｘ，Ｙ）は、明るさ分布ＬＦＳの位置（Ｘ，Ｙ）における明るさである。なお、ＲＧＢｉｎ（Ｘ，Ｙ）は、赤色成分の輝度値Ｌｒｅｄ（Ｘ，Ｙ）と、緑色成分の輝度値Ｌｇｒｅｅｎ（Ｘ，Ｙ）と、青色成分の輝度値Ｌｂｌｕｅ（Ｘ，Ｙ）とを含む。上式（５）における除算は、各色成分について実行される。即ち、ＲＧＢｏｕｔ（Ｘ，Ｙ）は、赤色成分の輝度値Ｌｒｅｄ（Ｘ，Ｙ）／ＬＦＳ（Ｘ，Ｙ）と、緑色成分の輝度値Ｌｇｒｅｅｎ（Ｘ，Ｙ）／ＬＦＳ（Ｘ，Ｙ）と、青色成分の輝度値Ｌｂｌｕｅ（Ｘ，Ｙ）／ＬＦＳ（Ｘ，Ｙ）とを含む。

以上のように明るさ分布ＬＦＳにより画素値を補正することで、バックライト２２が表示パネル２４を照明するときの光ムラをキャンセルするような出力画像ＲＧＢｏｕｔが得られる。即ち、出力画像ＲＧＢｏｕｔが表示パネル２４に表示され、その表示パネル２４がバックライト２２に照明されたとき、その透過光強度は、ＲＧＢｏｕｔ×ＬＦＳ＝（ＲＧＢｉｎ／ＬＦＳ）×ＬＦＳ＝ＲＧＢｉｎとなる。これにより、バックライト２２の光ムラがキャンセルされた表示画像が表示される。

なお、上式（４）では明るさ分布算出部１９２が入力画像ＲＧＢｉｎと同じ解像度で明るさ分布ＬＦＳを求めているが、明るさ分布算出部１９２が入力画像ＲＧＢｉｎの解像度より低解像で明るさ分布ＬＦＳを求めてもよい。例えば、ｎを２以上の整数とし、対象表示ゾーンＺＮ５を１０ｎ×１０ｎ画素としたしたとき、明るさ分布ＬＦＳをｎ×ｎ画素で求めてもよい。この場合、明るさ分布ＬＦＳの解像度は、水平走査方向と水平走査方向共に、入力画像ＲＧＢｉｎの解像度の１／１０である。例えば、入力画像ＲＧＢｉｎの解像度に対して１／１０の解像度のＰＳＦ情報をメモリー１２０に記憶させておき、そのＰＳＦ情報を用いて明るさ分布ＬＦＳを算出すればよい。

３．制御方法、電子機器、移動体
図９は、本実施形態における制御方法の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、入力画像処理部１３０は入力画像ＲＧＢｉｎを取得する。ステップＳ２において、入力画像処理部１３０は、入力画像ＲＧＢｉｎから強度画像Ｌｉｎｔを求める。強度画像Ｌｉｎｔの算出手法は上式（１）で説明した通りである。ステップＳ３において、アクセス部１８０はＰＳＦ情報１２１をメモリー１２０から取得して強度画像補正部１５２と明るさ分布算出部１９２に出力する。ステップＳ４において、強度画像補正部１５２は、強度画像ＬｉｎｔとＰＳＦ情報１２１から補正強度画像Ｌｌｅｄを求める。補正強度画像Ｌｌｅｄの算出手法は上式（２）で説明した通りである。ステップＳ５において、光源駆動値算出部１５４は補正強度画像Ｌｌｅｄから光源駆動値Ｌｄｒｖを求める。光源駆動値Ｌｄｒｖの算出手法は上式（３）で説明した通りである。ステップＳ６において、明るさ分布算出部１９２は光源駆動値ＬｄｒｖとＰＳＦ情報１２１から明るさ分布ＬＦＳを求める。明るさ分布ＬＦＳの算出手法は上式（４）で説明した通りである。ステップＳ７において、画素値算出部１９４は入力画像ＲＧＢｉｎと明るさ分布ＬＦＳから出力画像ＲＧＢｏｕｔを求める。出力画像ＲＧＢｏｕｔの算出手法は上式（５）で説明した通りである。

図１０は、本実施形態の回路装置１００を含む電子機器３００の構成例である。電子機器３００は、処理装置３１０、表示装置２０、記憶装置３５０、操作装置３６０、通信装置３７０を含む。表示装置２０は回路装置１００を含む。処理装置３１０は、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。電子機器３００としては、車載用の電子機器、携帯情報処理端末、携帯ゲーム端末、工場設備等の表示端末、ロボットに搭載された表示装置、又は情報処理装置等の種々の機器を想定できる。車載用の電子機器は、例えばメーターパネル等である。

処理装置３１０は、記憶装置３５０に記憶された画像データ、又は通信装置３７０が受信した画像データを回路装置１００に転送する。回路装置１００は、受信した画像データを入力画像として光源駆動値及び出力画像を求め、光源駆動値をバックライト制御回路に出力し、出力画像を表示制御回路に出力する。バックライト制御回路は光源駆動値に基づいてバックライトの各光源の輝度を制御し、表示制御回路は出力画像を表示パネルに表示させる制御を行う。記憶装置３５０は、例えばメモリー、或いはハードディスクドライブ、或いは光学ディスクドライブ等である。記憶装置３５０は、画像データを一時記憶したり、或いは処理装置３１０のワークメモリーとして機能する。操作装置３６０は、電子機器３００をユーザーが操作するための装置であり、例えばボタンや、或いはタッチパネルや、或いはキーボード等である。通信装置３７０は、例えば有線通信を行う装置、或いは無線通信を行う装置である。有線通信は、例えばＬＡＮ、又はＵＳＢ等である。無線通信は、例えば無線ＬＡＮや、無線近接通信等である。

図１１は、本実施形態の回路装置１００を含む移動体の例である。移動体は、回路装置１００と、回路装置１００に画像データを送信する処理装置３１０と、を含む。移動体は、表示装置２０と制御装置２０８とを含む。制御装置２０８はＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、ＥＣＵに処理装置３１０が組み込まれる。また表示装置２０に回路装置１００が組み込まれる。本実施形態の回路装置１００は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器又は装置である。図１１は移動体の具体例としての自動車２０６を概略的に示している。制御装置２０８は、例えば車体２０７の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪２０９のブレーキを制御する。表示装置２０は、例えば自動車２０６のメーターパネルとして機能する。

以上に説明した本実施形態の回路装置は、表示装置に用いられる。表示装置は、表示パネルと、複数の光源を有するバックライトとを含む。回路装置は、複数の光源の光源駆動値を出力する光源駆動値出力部と、光源駆動値に基づいて入力画像の画素値を補正し、補正後の画素値を出力する画素値出力部と、を含む。表示パネルの表示エリアが分割された複数の表示ゾーンの各表示ゾーンに対応して、複数の光源の各光源が設けられる。光源駆動値出力部は、複数の表示ゾーンの対象表示ゾーンにおける入力画像の強度画像を、対象表示ゾーンに対応する光源の光強度分布に基づいて補正することで、補正強度画像を求め、補正強度画像において最大の補正強度値に基づいて光源駆動値を求める。

本実施形態によれば、光源の光強度分布に基づいて強度画像が補正され、その補正強度画像において最大の補正強度値に基づいて光源駆動値が求められる。これにより、表示ゾーンの周辺部においてＰＳＦの影響で光強度が低下している場合であっても、その低下分が補正された補正強度画像に基づいて光源駆動値が求められるので、ＰＳＦの影響によるクリッピングが低減される。

また本実施形態では、光源駆動値出力部は、強度画像の各画素における強度値を、光強度分布の各画素における係数に基づいて補正することで、補正強度画像の各画素における補正強度値を求めてもよい。

強度画像は光強度分布を考慮しない強度値となっているため、その強度画像から光源駆動値を求めるとクリッピングが発生する可能性がある。本実施形態によれば、強度画像の各画素における強度値が、光強度分布の各画素における係数に基づいて補正されることで、光強度分布を考慮した補正強度画像が求められる。その補正強度画像から光源駆動値が求められることで、クリッピングが低減される。

また本実施形態では、強度画像の各画素における強度値は、入力画像の各画素における第１色成分、第２色成分及び第３色成分の輝度値のうち最大値であってもよい。

各画素の強度値は、その画素に必要な光強度を示す指標となっている。色成分の輝度値が高いほど、その色成分に必要な光強度が大きいので、第１色成分、第２色成分及び第３色成分の輝度値のうち最大値が強度値として選択されることで、その画素の強度値が求められる。

また本実施形態では、回路装置は入力画像処理部を含んでもよい。入力画像処理部は、入力画像が入力され、入力画像から強度画像を求めてもよい。

本実施形態によれば、入力画像処理部が入力画像から強度画像を求めることで、強度画像補正部が、その強度画像を補正して補正強度画像を求めることができる。

また本実施形態では、画素値出力部は、各表示ゾーンについて求められた光源駆動値と、各表示ゾーンにおける光強度分布とに基づいて、バックライトが表示エリアを照明する明るさ分布を求めてもよい。

表示ゾーンは、その表示ゾーンに対応する光源からの光だけでなく、その周辺の表示ゾーンに対応する光源からの光によっても照明されている。本実施形態によれば、各表示ゾーンについて求められた光源駆動値と、各表示ゾーンにおける光強度分布とに基づいて、明るさ分布が求められることで、表示エリアを照明する明るさ分布が求められる。

また本実施形態では、画素値出力部は、明るさ分布に基づいて入力画像の画素値を補正し、補正後の画素値を出力画像の画素値として出力してもよい。

ローカルディミングにおいて複数の光源が配置され、各光源はＰＳＦにより光強度分布を有するので、表示パネルを照明する照明光には光ムラが生じる。本実施形態によれば、明るさ分布に基づいて入力画像の画素値が補正されることで、光ムラをキャンセルするような出力画像が得られる。

また本実施形態では、画素値出力部は、明るさ分布を、入力画像の解像度より低解像で求めてもよい。

本実施形態によれば、明るさ分布が、入力画像の解像度より低解像で求められることで、明るさ分布算出の処理負荷が低減される。

また本実施形態では、回路装置は、光強度分布を記憶するメモリーを含んでもよい。光源駆動値出力部は、メモリーに記憶された光強度分布に基づいて強度画像を補正してもよい。

本実施形態によれば、メモリーに予め光強度分布を記憶させ、或いは回路装置の外部からメモリーに光強度分布を書き込むことが可能となる。そして、そのメモリーに記憶された光強度分布に基づいて強度画像が補正されることで、ローカルディミングにおけるクリッピングを低減できる。ＰＳＦの光強度分布は、光源の機種又は個体差に応じて異なっているので、その違いに応じた光強度分布をメモリーに記憶させることで、様々な光源の機種又は個体差に対応できる。

また本実施形態では、複数の光源の各光源は、ＬＥＤであってもよい。表示パネルは、液晶表示パネルであってもよい。

また本実施形態の表示装置は、上記のいずれかに記載の回路装置と、バックライトと、表示パネルと、を含む。

また本実施形態の電子機器は、上記のいずれかに記載の回路装置を含む。

また本実施形態の移動体は、上記のいずれかに記載の回路装置を含む。

また本実施形態の制御方法は、表示装置の制御方法である。表示装置は、表示パネルと、複数の光源を有するバックライトとを含む。表示パネルの表示エリアが分割された複数の表示ゾーンの各表示ゾーンに対応して複数の光源の各光源が設けられる。制御方法は、複数の表示ゾーンの対象表示ゾーンにおける入力画像の強度画像を、対象表示ゾーンに対応する光源の光強度分布に基づいて補正することで、補正強度画像を求める。制御方法は、補正強度画像のうちの最も補正強度値が高い画素の補正強度値に基づいて光源駆動値を求める。制御方法は、光源駆動値に基づいて、入力画像の画素値を補正し、補正後の画素値を出力する。

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、電子機器及び移動体等の構成及び動作等、及び制御方法も、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。

２０…表示装置、２１…バックライト制御回路、２２…バックライト、２３…表示制御回路、２４…表示パネル、１００…回路装置、１１０…処理回路、１２０…メモリー、１２１…ＰＳＦ情報、１３０…入力画像処理部、１５０…光源駆動値出力部、１５２…強度画像補正部、１５４…光源駆動値算出部、１８０…アクセス部、１９０…画素値出力部、１９２…明るさ分布算出部、１９４…画素値算出部、２０６…自動車、２０７…車体、２０８…制御装置、２０９…車輪、３００…電子機器、３１０…処理装置、３５０…記憶装置、３６０…操作装置、３７０…通信装置、ＬＦＳ…明るさ分布、ＬＧ，ＬＧ１～ＬＧ９…光源、Ｌｄｒｖ…光源駆動値、Ｌｉｎｔ…強度画像、Ｌｌｅｄ…補正強度画像、ＲＧＢｉｎ…入力画像、ＲＧＢｏｕｔ…出力画像、ＺＮ，ＺＮ１～ＺＮ９…表示ゾーン

Claims (14)

1. 表示パネルと、複数の光源を有するバックライトとを含む表示装置に用いられる回路装置であって、
   光源駆動値出力部と、
   画素値出力部と、
   を含み、
   前記表示パネルの表示エリアが分割された複数の表示ゾーンの各表示ゾーンに対応して、前記複数の光源の各光源が設けられ、
   前記光源駆動値出力部は、
   前記複数の表示ゾーンの対象表示ゾーンにおける入力画像の強度画像を、前記複数の光源のうち前記対象表示ゾーンに対応する光源の光強度分布に基づいて補正することで、補正強度画像を求め、
   前記補正強度画像において最大の補正強度値に基づいて、前記対象表示ゾーンに対応する光源の光源駆動値を求め、
   前記画素値出力部は、
   前記複数の光源の光源駆動値に基づいて前記入力画像の画素値を補正し、補正後の画素値を出力することを特徴とする回路装置。
2. 請求項１に記載の回路装置において、
   前記光源駆動値出力部は、
   前記強度画像の各画素における強度値を、前記光強度分布の前記各画素における係数に基づいて補正することで、前記補正強度画像の各画素における前記補正強度値を求めることを特徴とする回路装置。
3. 請求項２に記載の回路装置において、
   前記光源駆動値出力部は、
   前記強度画像の各画素における前記強度値を、前記光強度分布の前記各画素における前記係数により除算することで、前記補正強度画像の各画素における前記補正強度値を求めることを特徴とする回路装置。
4. 請求項２又は３に記載の回路装置において、
   前記強度画像の前記各画素における前記強度値は、
   前記入力画像の前記各画素における第１色成分、第２色成分及び第３色成分の輝度値のうち最大値であることを特徴とする回路装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路装置において、
   前記入力画像が入力され、前記入力画像から前記強度画像を求める入力画像処理部を含むことを特徴とする回路装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回路装置において、
   前記画素値出力部は、
   前記各表示ゾーンについて求められた前記光源駆動値と、前記各表示ゾーンにおける前記光強度分布とに基づいて、前記バックライトが前記表示エリアを照明する明るさ分布を求めることを特徴とする回路装置。
7. 請求項６に記載の回路装置において、
   前記画素値出力部は、
   前記明るさ分布に基づいて前記入力画像の画素値を補正し、前記補正後の画素値を出力画像の画素値として出力することを特徴とする回路装置。
8. 請求項６又は７に記載の回路装置において、
   前記画素値出力部は、
   前記明るさ分布を、前記入力画像の解像度より低解像で求める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の回路装置において、
   前記光強度分布を記憶するメモリーを含み、
   前記光源駆動値出力部は、
   前記メモリーに記憶された前記光強度分布に基づいて前記強度画像を補正することを特徴とする回路装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路装置において、
    前記複数の光源の各光源は、ＬＥＤであり、
    前記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする回路装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回路装置と、
    前記バックライトと、
    前記表示パネルと、
    を含むことを特徴とする表示装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
13. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の回路装置を含むことを特徴とする移動体。
14. 表示パネルと、複数の光源を有するバックライトとを含み、前記表示パネルの表示エリアが分割された複数の表示ゾーンの各表示ゾーンに対応して前記複数の光源の各光源が設けられる表示装置の制御方法であって、
    前記複数の表示ゾーンの対象表示ゾーンにおける入力画像の強度画像を、前記複数の光源のうち前記対象表示ゾーンに対応する光源の光強度分布に基づいて補正することで、補正強度画像を求め、
    前記補正強度画像のうちの最も補正強度値が高い画素の前記補正強度値に基づいて、前記対象表示ゾーンに対応する光源駆動値を求め、
    前記複数の光源の光源駆動値に基づいて前記入力画像の画素値を補正し、補正後の画素値を出力することを特徴とする制御方法。
    

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