JP2025010718A - Circuit device and display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路装置及び表示システム等に関する。 The present invention relates to a circuit device and a display system, etc.
特許文献1には、ローカルディミングを行う画像表示装置が開示されている。特許文献1では、輝度分布算出部が算出した輝度分布に基づいて、画像データ補正部が入力画像データを補正して、補正後画像データを生成している。
ローカルディミングにおける画像データの補正である色補正は、画像データを照明輝度情報の輝度により除算することなどにより実現できる。しかしながら、照明輝度情報の輝度が低いと、画像データの値が過度に高い値になってしまうなどの問題が発生して、表示品質が悪化することが判明した。 Color correction, which is the correction of image data in local dimming, can be achieved by, for example, dividing the image data by the luminance of the lighting luminance information. However, it has been found that if the luminance of the lighting luminance information is low, problems such as the image data values becoming excessively high can occur, resulting in a deterioration in display quality.
本開示の一態様は、複数の光源素子と表示パネルとを含む表示装置を制御する回路装置であって、画像データから、前記複数の光源素子の各光源素子が発光する輝度を示す光源輝度情報を決定する光源輝度決定回路と、前記光源輝度情報に基づいて、前記表示パネルの対象画素が前記複数の光源素子により照明される輝度を示す照明輝度情報を演算する照明輝度演算回路と、前記照明輝度情報に対して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を行い、前記輝度変換処理された前記照明輝度情報に基づいて前記対象画素の前記画像データの色補正を行う色補正回路と、を含む回路装置に関係する。 One aspect of the present disclosure relates to a circuit device for controlling a display device including a plurality of light source elements and a display panel, the circuit device including: a light source luminance determination circuit for determining, from image data, light source luminance information indicating the luminance at which each of the plurality of light source elements emits light; an illumination luminance calculation circuit for calculating illumination luminance information indicating the luminance at which a target pixel of the display panel is illuminated by the plurality of light source elements based on the light source luminance information; and a color correction circuit for performing a luminance conversion process on the illumination luminance information such that the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance is greater in low luminance regions than in high luminance regions, and for performing color correction on the image data of the target pixel based on the illumination luminance information after the luminance conversion process.
本開示の他の態様は、上記に記載された回路装置と、前記表示装置と、を含む表示システムに関係する。 Another aspect of the present disclosure relates to a display system including the circuit device described above and the display device.
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。 A preferred embodiment of the present disclosure is described in detail below. Note that the present embodiment described below does not unduly limit the content described in the claims, and not all of the configurations described in the present embodiment are necessarily essential components.
1.回路装置、表示システム
図1に本実施形態の回路装置10及び回路装置10を含む表示システム5の構成例を示す。回路装置10は、光源輝度決定回路30、照明輝度演算回路40、色補正回路50を含む。また回路装置10は光源制御回路60を含むことができる。表示システム5は、回路装置10と表示装置100を含む。また表示システム5は処理装置200を含むことができる。
1 shows an example of the configuration of a
表示装置100は画像データに基づいて画像の表示を行う。表示装置100は、例えばユーザーの視界に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ、メーターパネルのディスプレイであるクラスターディスプレイ、センターインフォメーションディスプレイ、又は電子ミラーなどの車載表示機器である。或いは表示装置100は、HMDと呼ばれる頭部装着型表示装置、テレビジョン装置、又は情報処理装置のディスプレイなどであってもよい。
The
表示装置100は、表示パネル110とバックライト120を含む。表示パネル110は例えば液晶表示パネルなどの電気光学パネルである。また表示装置100は、バックライト120の光源素子を駆動する光源ドライバーや表示ドライバーなどを含んでもよい。
The
処理装置200は、例えばSoC(System on Chip)であり、例えばマスターデバイスとも呼ばれる。処理装置200は、例えばマイクロコンピューター、CPU、又はMPU等により実現できる。例えば回路装置10は処理装置200と通信接続されており、処理装置200からの画像データIMIが回路装置10に入力される。
The
回路装置10は、例えば半導体の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。表示装置100は、回路装置10が出力する画像データIMQに基づいて画像の表示を行う。表示装置100がヘッドアップディスプレイ(HUD)である場合には、回路装置10はHUDコントローラーである。
The
光源輝度決定回路30は、画像データIMIから、表示装置100の複数の光源素子の各光源素子が発光する輝度を示す光源輝度情報BRLを決定する。例えば光源輝度決定回路30には、処理装置200から画像データIMIが入力される。光源輝度決定回路30に入力される画像データIMIを入力画像データとも呼ぶ。光源輝度決定回路30は、画像データIMIの輝度を解析し、その解析の結果に基づいて、表示装置100の各発光素子の発光輝度を決定し、その各発光素子の発光輝度を示す光源輝度情報BRLとして出力する。光源輝度情報BRLは光源輝度データと言うこともできる。具体的には、光源輝度決定回路30は、バックライト120の発光素子に対応するエリアにおいて、そのエリアに属する画素データの最大輝度を決定する。光源輝度決定回路30は、その最大輝度を表示装置100において表示できる範囲で最小の発光輝度を決定し、それを、その発光素子の発光輝度とする。具体的には光源輝度決定回路30は、例えば画像データIMIと後述する減衰率分布情報に基づいて、各光源素子の発光輝度を決定する。これによりバックライト120である光源装置の明るさを複数のエリアの各エリア毎に制御するローカルディミングの調光制御が実現される。
The light source
照明輝度演算回路40は、光源輝度情報BRLに基づいて、表示パネル110の対象画素が複数の光源素子により照明される輝度を示す照明輝度情報BRを演算する。照明輝度情報BRは、バックライト120により表示パネル110が照明されるときの、表示パネル110の各画素における照明輝度を示すものである。照明輝度情報BRは照明輝度データと言うこともできる。
The illumination
色補正回路50は、照明輝度情報BRに基づいて画像データIMIの色補正を行い、補正後の画像データIMQを表示装置100に出力する。具体的には、色補正回路50は、各画素の画素データに、その画素に届く光の輝度の逆数を乗算し、その結果をその画素の新たな画素データとする。画素データは色データである。色補正は、例えば画像データIMIの色調整処理であり、色のレベルを調整する補正処理である。色補正は画像データIMIの輝度補正又は階調補正と言うこともできる。
The
光源制御回路60は、光源輝度情報BRLに基づいて表示装置100の不図示の光源ドライバーを制御する。光源制御回路60の詳細については後述する。
The light
なお、光源輝度決定回路30、照明輝度演算回路40、色補正回路50、光源制御回路60は、デジタル信号を処理するロジック回路である。光源輝度決定回路30、照明輝度演算回路40、色補正回路50、光源制御回路60の各々が、別個にロジック回路で構成されてもよいし、それらの一部又は全部が一体のロジック回路で構成されてもよい。或いは、DSP等のプロセッサーが、光源輝度決定回路30、照明輝度演算回路40、色補正回路50、光源制御回路60の機能が記述された命令セット又はプログラムを実行することで、それらの回路の機能が実現されてもよい。或いは、回路装置10は、CPU、GPU、マイクロコンピューター、DSP、ASIC又はFPGA等のプロセッサーであってもよい。そして、プロセッサーが、回路装置10の各部の機能が記述された命令セット又はプログラムを実行することで、回路装置10の機能が実現されてもよい。
The light source
また回路装置10は歪み補正回路を含んでもよい。歪み補正回路は、表示パネル110に表示された画像をスクリーン等に投影する光学系に起因する画像歪み、又はスクリーンの歪みに起因する画像歪みを、補正する。具体的には、歪み補正回路は、処理装置200から入力された画像データに対して、上記画像歪みをキャンセル又は低減する画像補正を行い、補正後の画像データを光源輝度決定回路30、照明輝度演算回路40、色補正回路50に出力する。歪み補正は、表示パネル110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あり、歪みが無い又は低減された表示にするための画像補正である。例えば歪み補正回路は、入力画像データにおける画素座標と、出力画像データにおける画素座標との間の座標変換を用いて、入力画像データに対して歪み補正を行い、その結果を、出力画像データとして出力する。なお歪み補正回路は回路装置10ではなく処理装置200に設けられてもよい。
The
図2に本実施形態の回路装置10、表示システム5の詳細な構成例を示す。図2では回路装置10が、図1の構成に加えてインターフェース回路20、記憶部70を含んでいる。また回路装置10に、前述した歪み補正回路を設けてもよい。この場合には、処理装置200からインターフェース回路20を介して入力された画像データIMIに対して歪み補正回路が歪み補正を行い、歪み補正後の画像データIMIが光源輝度決定回路30、照明輝度演算回路40、色補正回路50に入力されることになる。
Figure 2 shows a detailed configuration example of the
インターフェース回路20は、処理装置200とのインターフェース処理を行う回路であり、例えばホストインターフェース回路である。インターフェース回路20は、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)、パラレルRGB方式又はディスプレイポート等の様々な画像インターフェース方式のインターフェース回路であってよい。
The
光源輝度決定回路30は、輝度解析部32、光源輝度演算部34を含む。輝度解析部32は、画像データIMIの輝度解析を行う。光源輝度演算部34は、輝度解析部32での輝度解析の結果に基づいて各光源素子の光源輝度情報BRLを演算する。光源輝度情報BRLは光源の調光量に対応する。具体的には光源輝度決定回路30の輝度解析部32は、画像データIMIに基づいて、表示エリアの複数のエリアの各エリア毎に、各エリアにおいて輝度が最大輝度となる画素をサーチする。そして光源輝度決定回路30の光源輝度演算部34は、サーチされた最大輝度の色を表示できるように、複数の光源素子の輝度分布を決定することで、光源輝度情報BRLを演算する。そして照明輝度演算回路40は、決定された光源輝度情報BRLと、光源素子の減衰率分布情報などに基づいて、画素毎に照明輝度を再計算する演算処理を行って、画素が光源素子により照明される輝度を示す照明輝度情報BRを演算する。
The light source
そして照明輝度演算回路40は輝度変換部42を含む。輝度変換部42は、後述の図8等で説明されるように、照明輝度情報BRに対して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を行う。
The illumination
色補正回路50は、照明輝度演算回路40からの照明輝度情報BRに基づいて、対象画像の画像データIMIに対する色補正を行う。例えば色補正回路50は、光源輝度決定回路30、照明輝度演算回路40による調光制御における調光量に応じた色補正を画像データIMIに対して行う。調光制御はバックライト120等の光源装置の光量を調整する制御である。調光制御としては、光源装置の明るさを複数のエリアの各エリア毎に制御するローカルディミングの調光制御や、表示画面全体の明るさをグローバルに制御する調光制御などがある。そして本実施形態では色補正回路50は、照明輝度演算回路40の輝度変換部42により輝度変換処理された照明輝度情報BRに基づいて、画像データIMIの色補正を行う。
The
光源制御回路60は、光源輝度情報BRLに基づいて表示装置100の光源ドライバー130を制御する。具体的には、光源制御回路60は、光源素子の発光タイミング又は発光輝度の更新タイミングを制御するタイミング制御信号を光源ドライバー130に出力すると共に、光源輝度情報BRLに対応するデータを光源ドライバー130に出力する。光源ドライバー130は、タイミング制御信号により規定されたタイミングで、光源輝度情報BRLが示す各光源素子の発光輝度に対応したパルス幅のPWM信号により各発光素子を駆動する。これにより、各発光素子が、ローカルディミングで制御される発光輝度で発光する。
The light
なお光源制御回路60と光源ドライバー130との間に、光源ドライバー130の機種に依存した通信プロトコルの違い吸収するためのMCU等の処理装置を設けてもよい。この場合には、このMCU等の処理装置を経由して、光源制御回路60により光源ドライバー130が制御されることになる。また光源ドライバー130は、複数の光源ドライバーICにより実現されてもよい。この場合には複数の光源ドライバーICの各光源ドライバーICが、複数の光源素子の各光源素子群を駆動することになる。
A processing device such as an MCU may be provided between the light
記憶部70は、減衰率分布情報や輝度変換処理用の情報を記憶する。具体的には記憶部70は、減衰率分布用のルックアップテーブルLUTAや、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBを記憶する。減衰率分布用のルックアップテーブルLUTAは、光源素子から表示パネルに届く光の減衰率分布を示すルックアップテーブルである。減衰率分布は、光源素子から画素までの距離と、光源素子が画素を照明する光の減衰率との関係を示す。減衰率分布は、減衰特性又は輝度分布とも呼ばれる。輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBは、後述する図8の輝度変換処理を行うためのルックアップテーブルである。一例としては、輝度変換処理はガンマ補正であり、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBは、ガンマ補正用のルックアップテーブルである。
The
ここで記憶部70は、レジスター又はメモリーである。メモリーは、RAM等の揮発性メモリー、或いは、OTPメモリー又はEEPROM等の不揮発性メモリーである。RAMはRandom Access Memoryの略である。OTPはOne Time Programmableの略である。EEPROMはElectrically Erasable Programmable Read Only Memoryの略である。
Here, the
このように記憶部70は、各光源素子が各画素を照らすときの各光源素子と各画素との距離に対する光の減衰率分布を示す減衰率分布情報を記憶する。例えば記憶部70は、減衰率分布情報として減衰率分布用のルックアップテーブルLUTAを記憶する。そして照明輝度演算回路40は、対象画素と各光源素子との距離情報と、減衰率分布情報とに基づいて、照明輝度情報BRを演算する。例えば距離情報と減衰率分布用のルックアップテーブルLUTAとに基づいて、照明輝度情報BRが演算される。また記憶部70は、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBを記憶する。そして照明輝度演算回路40は、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBを参照することで、照明輝度情報BRに対して輝度変換処理を行う。例えばルックアップテーブルLUTBを用いて、後述の図8に示すようなガンマ補正等の輝度変換処理が行われる。
In this way, the
表示装置100は、表示パネル110とバックライト120と光源ドライバー130を含む。例えばバックライト120には、複数の光源素子LSが設けられている。光源素子LSは表示装置100の光源である。具体的にはバックライト120には、LED等により実現される複数の光源素子LSがアレイ配置されている。光源ドライバー130は、これらの複数の光源素子LSを駆動して発光させる。また表示装置100は、不図示の表示コントローラーや、表示パネル110を駆動する不図示の表示ドライバーを含んでもよい。表示ドライバーは、表示パネル110のデータ線を駆動するデータドライバーや、表示パネル110の走査線を駆動する走査ドライバーなどを含むことができる。
The
図3は、バックライト120及び表示パネル110の構成例である。図3において、方向D1は表示パネル110の水平走査方向であり、方向D2は表示パネル110の垂直走査方向である。方向D3は、方向D1及びD2に直交する方向であり、表示パネル110を平面視する方向である。バックライト120は、表示パネル110の方向D3側に設けられており、表示パネル110への方向である方向D3の反対方向に向けて、照明光を出射する。
Figure 3 shows an example of the configuration of the
バックライト120は複数の光源素子LSを含む。図3には、8×5個の光源素子LSが2次元アレイ状に配置された例を図示している。即ち、方向D1に沿って8個の光源素子LSが並び、方向D2に沿って5個の光源素子LSが並ぶ。なお適切なローカルディミングのためには例えば100個以上の光源素子LSをバックライト120に設けることが望ましい。光源素子LSは、例えばLED(Light Emitting Diode)である。なお光源素子LS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素子であればよい。点光源に近い光源素子とは、光源素子LSの発光部の大きさが、その光源素子LSに対応したエリアARよりも十分に小さい光源素子ということである。また図3での光源素子LSの2次元配置は、複数行と複数列の交点の全てに光源素子が配置された正方配置である。但し2次元配置は正方配置に限定されない。例えば、2次元配置は菱形配置又は千鳥配置と呼ばれる配置などであってもよい。この配置において、奇数行及び偶数行の一方と奇数列との交点、及び奇数行及び偶数行の他方と偶数列との交点に光源素子が配置され、それ以外の交点に光源素子が配置されない。
The
表示パネル110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エリアARに分割される。各エリアARには各光源素子LSが対応して配置される。即ち、1つのエリアARに1つの光源素子LSが対応している。例えば表示パネル110を平面視したとき、エリアARの中心に光源素子LSが配置される。但し、光源素子LSの配置位置はこれに限定されない。図3では、8×5個の光源素子LSに対応して、表示エリアが8×5個のエリアARに分割される。なお、エリアARは回路装置10における処理に用いられるものであり、表示パネル110に実際に表示される表示画像においてエリアARの境界があるわけではない。表示パネル110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120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。表示パネル110は例えば液晶表示パネルである。
The
このように、表示パネル110の表示エリアを、各エリアARに各光源素子LSが配置されるような複数のエリアに分割したときに、表示パネル110を照明する光源素子LSは、光源素子LS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、エリアARの中央よりも周辺部において光強度が小さくなる。この光源素子LSの光強度分布をPSFと呼ぶ。図4にPSFの光強度分布の例を示す。図4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。図4では、PSFのサイズは3×3個のエリアAR1~AR9に対応しており、PSFの中心が光源素子の位置に配置されている。このPSFの光強度分布が減衰率分布情報に対応する。
In this way, when the display area of the
なおバックライト120としては、直下型、エッジ型などの種々の方式の構成を採用できる。また液晶パネルを用いてローカルディミング等の調光制御を行うデュアルLCDを採用してもよい。また光源素子LSはレーザーダイオードやハロゲン電球などの発光デバイスにより構成されていてもよい。
The
次に本実施形態の調光処理の具体的例について説明する。図5は画素毎の輝度計算の処理例を説明するフローチャートである。まず、各光源素子のエリア毎に、輝度が最大輝度である画素をサーチする(ステップS1)。例えば図3、図4で説明した、各光源素子に対応する各エリアにおいて、画像データIMIに基づいて、そのエリアに存在する画素の輝度を探索し、そのエリアにおいて輝度が最大輝度となる画素を見つける。そして、その最大輝度の画素の色を表示できるように、各光源素子の光源輝度情報BRLを決定する(ステップS2)。例えば輝度範囲が0~100であり、対象となるエリアにおいて、最大輝度の画素の輝度が50であったとする。この場合には、最大輝度である50の輝度の画素が、例えば輝度範囲の上限である100の輝度の色で表示できるように、光源素子の輝度分布を決定する。最大輝度の画素の輝度が、輝度範囲の上限の輝度であれば、それ以外の画素の輝度が、輝度範囲である0~100内に入ることが保証されるようになる。そして表示パネル110の画素毎に、光源輝度情報BRLと減衰率分布情報に基づいて、光源素子により照明される各画素の照明輝度情報BRを演算する(ステップS3)。減衰率分布情報は例えば図4の光強度分布PSFに対応する。
Next, a specific example of the dimming process of this embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the process of calculating the brightness for each pixel. First, for each area of each light source element, a pixel with the maximum brightness is searched for (step S1). For example, in each area corresponding to each light source element described in FIG. 3 and FIG. 4, the brightness of the pixels existing in that area is searched for based on the image data IMI, and a pixel with the maximum brightness in that area is found. Then, the light source brightness information BRL of each light source element is determined so that the color of the pixel with the maximum brightness can be displayed (step S2). For example, assume that the brightness range is 0 to 100, and the brightness of the pixel with the maximum brightness in the target area is 50. In this case, the brightness distribution of the light source element is determined so that the pixel with the maximum brightness of 50 can be displayed in the color of the brightness of 100, which is the upper limit of the brightness range. If the brightness of the pixel with the maximum brightness is the upper limit of the brightness range, the brightness of the other pixels is guaranteed to be within the brightness range of 0 to 100. Then, for each pixel of the
例えば後述の図15に示すように、表示装置100には光源素子からの光を拡散して一様な輝度分布にするための拡散板115が、例えばバックライト120と表示パネル110の間に設けられている。例えば図4に示すように光源素子の光強度分布PSFは光源素子から離れるほど光強度が小さくなる強度分布になっているが、拡散板115を設けて光源素子からの光を拡散することで、輝度ムラを低減でき、均一な面光源の実現が可能になる。ここで光拡散の方式としては直下型、サイドライト方式、エッジライト方式などがある。
For example, as shown in FIG. 15 described later, the
本実施形態では、光源輝度決定回路30は、画像データIMIの輝度解析を行うことで、画像データIMIの輝度分布を求め、この輝度分布から複数の光源素子の輝度分布である光源輝度分布を求めることで光源輝度情報BRLを演算している。この場合に画像データIMIの輝度分布における画素数を、例えば光源素子の数に減らすダウンサンプリングを行うことで、光源輝度分布を求めて、光源輝度情報BRLを演算してもよい。或いは光源輝度情報BRLの演算を、以下のような処理により実現してもよい。
In this embodiment, the light source
例えばこの処理では、光源輝度決定回路30は、各光源素子の発光輝度を画像の各画素の輝度値に基づいて更新していくことで、各光源素子の輝度を決定する。1回の更新においては1つの画素の輝度値を用いる。その画素を対象画素と呼ぶこととする。以下、1回の更新の内容を説明する。この更新を1画素ずつ繰り返すことによって、全ての光源素子の発光輝度が決定される。
For example, in this process, the light source
まず光源輝度決定回路30は、対象画素の周囲のn×m個の光源素子を選択する。そして光源輝度決定回路30は、更新前における周囲のn×m個の光源素子の発光輝度と減衰率分布情報とを用いて、周囲n×m個の光源素子から対象画素に届く光の輝度である照明輝度を計算する。次に光源輝度決定回路30は、対象画素の輝度値と照明輝度の差分を求める。そして光源輝度決定回路30は、差分が正の場合には、差分と減衰率分布情報を用いて、周囲のn×m個の光源素子の各光源素子の発光輝度を増強する。これにより、周囲n×m個の光源素子の発光輝度が更新される。そして対象画素を1画素水平方向にずらして、同様の更新を繰り返す。
First, the light source
図6は色補正の処理例の説明図である。まず照明輝度演算回路40により、対象画素が光源素子により照明される輝度である照明輝度情報BRが求められる。そして照明輝度情報BRの輝度の逆数IVBが求められる。この逆数IVBを求める処理は、照明輝度情報BRの輝度に対して逆数IVBを出力するルックアップテーブルを用いて実現してもよい。このルックアップテーブルは、照明輝度情報BRの輝度が低くなるほど大きくなる逆数IVBを出力するテーブルである。なおこのようなルックアップテーブルを用いずに、所定の計算式に基づいて照明輝度情報BRから逆数IVBを求めてもよい。また以下では照明輝度情報BRの輝度を、適宜、単に照明輝度と記載する場合がある。
Figure 6 is an explanatory diagram of an example of color correction processing. First, the illumination
色補正回路50は、このようにしても求められた逆数IVBを、対象画素の画素データである色データに乗算処理することで、色補正後の色データを求める。色データは例えばRGBデータであり、RGB値である。このようにすることで色補正回路50は、画像データIMIから色補正後の画像データIMQを求めて、表示装置100に出力できるようになる。画像データは色データである。図6の色補正では、照明輝度(BR)が低くなるほど、逆数IVBは大きくなるため、光源素子による照明輝度が低くなるほど、対象画素の色データの値(色レベル)が大きくなる色補正が実現される。なお図6では、画像データIMIに照明輝度の逆数IVBを乗算することで色補正を実現しているが、画像データIMIを照明輝度で除算することで色補正を実現してもよい。
The
2.輝度変換処理
図6で説明したように、本実施形態では、画像データに照明輝度(BR)の逆数(IVB)を乗算したり、画像データを照明輝度で除算することで、色補正を実現している。しかしながら、例えば照明輝度が低い場合には、色補正後の画像データの値が過度に高い値になってしまい、表示品質が悪化するなどの問題が発生することが判明した。
6, in this embodiment, color correction is realized by multiplying the image data by the inverse (IVB) of the illumination luminance (BR) or by dividing the image data by the illumination luminance. However, it has been found that when the illumination luminance is low, for example, the image data value after color correction becomes excessively high, causing problems such as deterioration of display quality.
図7に示すように照明輝度等のデータが、例えば4ビットの整数部と4ビットの小数部により表される4.4形式の固定小数点形式のデータであったとする。図7においてビット0は1/16=0.0625を示すため、小数部では0.0625のステップで0.625~0.9375の範囲の値を表現でき、全体では例えば7.9375~0の範囲の値を表現できる。仮に、あるポイントでの照明輝度の値が0.0625の値であったとする。0.0625は、8ビットで0x00000001と表される。この場合に図6の色補正では、色データに対して、0.0625の逆数である16を乗算する、又は色データを0.0625で除算する演算が行われるため、入力値である色データの値が16倍されることになり、以下の問題が発生する。
As shown in FIG. 7, suppose that data such as lighting luminance is, for example, 4.4 fixed-point data represented by a 4-bit integer part and a 4-bit decimal part. In FIG. 7,
例えば0に近い値の照明輝度の逆数を色データに乗算したり、0に近い値の照明輝度で色データを除算すると、色補正後の色データの値が極端に大きな値になってしまう。これにより、色補正後の色データの値が、例えばデータの範囲の上限値を超えてしまうなどの問題が発生する。また照明輝度の値が極端に低い場合、例えば上述のように照明輝度の値が0.0625の場合において、色補正後の色データは16階調毎の離散的な値しかとれなくなってしまうという問題が発生する。即ち色補正後の色データは16階調の精度になってしまう。この問題は、照明輝度を表す値が高精度であればあるほど、発生し易くなる。図7では小数点以下が4ビット精度であるが、小数点以下が8ビット精度の場合には、照明輝度が最小値をとった場合に、色補正後の色データの値は256倍されることになるからである。 For example, if the inverse of the lighting luminance close to 0 is multiplied by the color data, or if the color data is divided by the lighting luminance close to 0, the value of the color data after color correction will become extremely large. This will cause problems such as the value of the color data after color correction exceeding the upper limit of the data range. In addition, if the lighting luminance value is extremely low, for example, in the case of the lighting luminance value of 0.0625 as described above, the color data after color correction will only be able to take discrete values for every 16 gradations. In other words, the color data after color correction will have an accuracy of 16 gradations. This problem is more likely to occur the more accurate the value representing the lighting luminance is. In Figure 7, the decimal point has 4 bits of accuracy, but if the decimal point has 8 bits of accuracy, when the lighting luminance takes the minimum value, the value of the color data after color correction will be multiplied by 256.
そこで本実施形態では、色データに照明輝度の逆数を乗算する、或いは色データを照明輝度で除算する色補正の演算の際に、例えば小さい照明輝度の値を大きな値に補正する輝度変換処理を行う。このようにすることで、色補正後の色データの値が極端に大きな値になったり、色補正後の色データの階調の精度が低下するなどの問題を解消できるようになる。その代わり、色データが本来、期待する色データに対して、若干小さな値となってしまうが、もともと、照明輝度の値が低い領域であり、出力色が黒色に近い領域であるため、見た目には、ほぼ問題がないと考えることができる。 In this embodiment, therefore, when performing color correction calculations in which color data is multiplied by the inverse of the lighting luminance or color data is divided by the lighting luminance, a luminance conversion process is performed to correct, for example, small lighting luminance values to large values. This makes it possible to solve problems such as color data values becoming extremely large after color correction or the gradation accuracy of color data decreasing after color correction. Instead, the color data will end up being slightly smaller than the expected color data, but because this is originally an area with a low lighting luminance value and an output color close to black, it can be considered that there is almost no problem in appearance.
以上のように、複数の光源素子と表示パネル110とを含む表示装置100を制御する本実施形態の回路装置10は、光源輝度決定回路30と照明輝度演算回路40と色補正回路50を含む。光源輝度決定回路30は、画像データIMIから、複数の光源素子の各光源素子が発光する輝度を示す光源輝度情報BRLを決定する。照明輝度演算回路40は、光源輝度情報BRLに基づいて、表示パネル110の対象画素が複数の光源素子により照明される輝度を示す照明輝度情報BRを演算する。そして色補正回路50が、照明輝度演算回路40からの照明輝度情報BRに対して輝度変換処理を行い、輝度変換処理された照明輝度情報に基づいて対象画素の画像データIMIの色補正を行う。具体的には色補正回路50は、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を行う。そして輝度変換処理された照明輝度情報に基づいて、画像データIMIのRGBの各色チャンネルのデータに対する補正である色補正が行われる。
As described above, the
図8に本実施形態の輝度変換処理の変換特性の一例を示す。図8に示すように本実施形態の輝度変換処理では、低輝度領域RBLでの入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が、高輝度領域RBHでの入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量よりも大きくなっている。例えば入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が、輝度が小さいほど大きくなるような特性になっている。このように本実施形態では、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域RBLの方が高輝度領域RBHよりも大きくなるため、低輝度領域RBLにおいて入力輝度に対して出力輝度が大きくなるような輝度変換を実現できるようになる。これにより、色補正後の色データの値が極端に大きな値になったり、或いは色補正後の色データの階調の精度が低下するなどの問題を防止できるようになる。従って、色補正が原因で色補正後の画像データの表示品質が低下するのを抑制できるようになる。 Figure 8 shows an example of the conversion characteristics of the luminance conversion process of this embodiment. As shown in Figure 8, in the luminance conversion process of this embodiment, the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance in the low luminance region RBL is larger than the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance in the high luminance region RBH. For example, the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance is larger as the luminance decreases. In this way, in this embodiment, the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance is larger in the low luminance region RBL than in the high luminance region RBH, so that luminance conversion can be realized in which the output luminance is larger relative to the input luminance in the low luminance region RBL. This makes it possible to prevent problems such as the value of the color data after color correction becoming extremely large or the accuracy of the gradation of the color data after color correction decreasing. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the display quality of the image data after color correction due to color correction.
例えば本実施形態の輝度変換処理はガンマ補正であってもよい。具体的には輝度変換処理は、ガンマ値が1より小さいガンマ補正であってもよい。例えば入力輝度をBI、出力輝度をBQ、ガンマ値をγとし、定数をAとしたときに、ガンマ補正は、BQ=A×BIγと表すことができる。ここで例えばA=1である。そして本実施形態の輝度変化処理は、ガンマ値がγ<1となるガンマ補正である。一例としてはγ=1/2.2となるガンマ補正を採用できる。但しガンマ値γの値はこれには限定されず、種々の値をとることができる。このようにすれば、ガンマ補正を有効利用して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を実現して、色補正後の色データの値が極端に大きな値になるなどの問題を解消できるようになる。 For example, the luminance conversion process of this embodiment may be gamma correction. Specifically, the luminance conversion process may be gamma correction with a gamma value smaller than 1. For example, when the input luminance is BI, the output luminance is BQ, the gamma value is γ, and the constant is A, the gamma correction can be expressed as BQ=A× BIγ . Here, for example, A=1. The luminance change process of this embodiment is a gamma correction with a gamma value of γ<1. As an example, a gamma correction with γ=1/2.2 can be adopted. However, the value of the gamma value γ is not limited to this, and can take various values. In this way, by effectively utilizing the gamma correction, a luminance conversion process in which the change in output luminance with respect to a change in input luminance is larger in a low luminance region than in a high luminance region can be realized, and problems such as the value of color data after color correction becoming extremely large can be solved.
なお本実施形態の輝度変換処理は、ガンマ補正による輝度変換には限定されず、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きくなるような種々の輝度変換処理を採用できる。またガンマ補正も上式で説明した通常のガンマ補正には限定されず、上式を若干変形したような補正処理であってもよい。例えばsRGBなどで用いられるような変換処理を本実施形態の輝度変換処理に適用してもよい。例えばRGBの各色チャンネル毎に、ガンマ値γが異なるようなガンマ補正であってもよい。 The luminance conversion process of this embodiment is not limited to luminance conversion using gamma correction, and various luminance conversion processes can be used in which the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance is greater in low luminance areas than in high luminance areas. The gamma correction is also not limited to the normal gamma correction described in the above formula, and may be a correction process that is a slight modification of the above formula. For example, a conversion process such as that used in sRGB may be applied to the luminance conversion process of this embodiment. For example, gamma correction in which the gamma value γ is different for each RGB color channel may be used.
また本実施形態では色補正回路50は、輝度変換処理された照明輝度情報の逆数を求め、この逆数と対象画素の画像データとの乗算処理を行うことで、色補正を行う。例えば図9に示すように、色補正回路50は、照明輝度情報BRに対して図8に示すような輝度変換処理を行うことで、輝度変換処理された照明輝度情報BRQを求め、この照明輝度情報BRQの逆数IVBを求める。そして色補正回路50は、求められた逆数IVBを画像データIMIに乗算処理する色補正を実行する。このようにすれば、輝度変換処理された照明輝度情報BRQによる除算処理を実行する除算回路を設けなくても、色補正を実現できるようになり、回路規模の小規模化等を図れるようになる。例えば輝度変換処理された照明輝度情報BRQから逆数IVBを求める処理は、照明輝度情報BRQの輝度を入力値とし、逆数IVBを出力値とするようなルックアップテーブルを用いて実現できる。ルックアップテーブルの入力値はルックアップテーブルのインデックスである。或いは照明輝度情報BRから逆数IVBをルックアップテーブルを用いて求める変形実施も可能である。このルックアップテーブルは図2の記憶部70に記憶される。このようなルックアップテーブルを用いれば、回路規模の増加を抑えながら色補正を実現することが可能になる。
In this embodiment, the
また本実施形態では、色補正回路50は、対象画素の画像データを、輝度変換処理された照明輝度情報により除算処理することで、色補正を行ってもよい。例えば図10に示すように、色補正回路50は、照明輝度情報BRに対して図8に示すような輝度変換処理を行うことで、輝度変換処理された照明輝度情報BRQを求める。そして色補正回路50は、輝度変換処理された照明輝度情報BRQを画像データIMIに乗算処理する色補正を実行する。このようにすれば、除算処理を実行する除算回路を回路装置10が有する場合に、この除算回路を有効利用して色補正を実現できるようになる。
In addition, in this embodiment, the
また図2に示すように本実施形態の回路装置10は、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBを記憶する記憶部70を含んでもよい。そして照明輝度演算回路40は、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBを参照することで、照明輝度情報BRに対して輝度変換処理を行う。輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBは、例えば図8の入力輝度が入力値となり、出力輝度が出力値となるようなルックアップテーブルである。照明輝度演算回路40は、光源輝度決定回路30からの光源輝度情報や減衰率分布情報に基づいて照明輝度情報を演算し、この照明輝度情報の輝度を、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBの入力値として入力する。そしてルックアップテーブルLUTBの出力値を、輝度変換処理された照明輝度情報BRQとして、色補正回路50に出力する。このようにすれば、輝度変換処理用のルックアップテーブルLUTBを利用して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を実現できるようになる。例えば記憶部70に対して、所望の輝度変換特性のルックアップテーブルLUTBを記憶しておくことで、所望の輝度変換特性の輝度変換処理を実現できるようになる。
As shown in FIG. 2, the
3.照明輝度演算回路
次に照明輝度演算回路40が行う処理の詳細例について説明する。例えば図11は、照明輝度演算回路40が行う処理を説明するフローチャートである。
3. Illumination Luminance Calculation Circuit Next, a detailed example of the process performed by the illumination
まずステップS11において、照明輝度演算回路40は、画像データIMIに含まれる画素から1つの画素を選択する。選択された画素を対象画素と呼ぶこととする。ステップS11からステップS14のループにおいて、対象画素が順次に選択される。例えば、初回のステップS11において画像データIMIの第1走査ラインの第1画素が選択され、以降のステップS11において順次に第2画素、第3画素、・・・が選択され、第1走査ラインの画素が全て選択されると、第2走査ラインの画素が順次に選択され、それが最終走査ラインまで繰り返される。
First, in step S11, the illumination
ステップS12において、照明輝度演算回路40は、対象画素の周囲にあるs×t個の光源素子を選択する。このs×t個の光源素子を周囲光源素子とも呼ぶ。図12は、周囲光源素子の例である。ここではs=4、t=4の例を示すが、sとtは各々2以上の整数であればよい。図12において、x方向は表示パネル110の水平走査方向であり、y方向は表示パネル110の垂直走査方向である。
In step S12, the illumination
対象画素22の位置を(i,j)とする。iとjは整数であり、位置(i,j)は、第j走査ラインの第i画素であることを示す。照明輝度演算回路40は、位置(i,j)を基準に、+x方向と-x方向の各々において直近2列、且つ+y方向と-y方向の各々において直近2行の光源素子L1~L16を、選択する。βを1以上16以下の整数としたとき、光源素子Lβの位置を(xβ,yβ)と表す。
The position of the
ステップS13において、照明輝度演算回路40は、選択されたs×t個の光源素子の光源輝度情報と、照明輝度演算用のルックアップテーブルLUTAとを用いて、対象画素の照明輝度情報を求める。照明輝度演算用のルックアップテーブルLUTAは減衰率分布情報のルックアップテーブルである。
In step S13, the illumination
ステップS14において、照明輝度演算回路40は、全ての画素が対象画素として選択されたか否かを判定し、全ての画素が選択された場合には処理を終了し、選択されていない画素がある場合にはステップS11に戻る。
In step S14, the illumination
図12の例を用いて、ステップS13における照明輝度情報の演算処理を説明する。照明輝度演算回路40は下式(1)及び(2)により対象画素22の照明輝度情報を求める。
The illumination luminance information calculation process in step S13 will be described using the example of FIG. 12. The illumination
上式(1)において、PL(i,j)は、位置(i,j)の画素に対する照明輝度情報である。pow(β)は、光源輝度決定回路30が決定した光源輝度情報である。lsf(β)は、光源素子Lβが対象画素22を照らす光の減衰率である。照明輝度演算回路40は、ルックアップテーブルLUTAを用いてlsf(β)を求める。上式(2)では、距離の二乗をルックアップテーブルの入力としているが、距離をルックアップテーブルの入力としてもよい。
In the above formula (1), PL(i,j) is the illumination luminance information for the pixel at position (i,j). pow(β) is the light source luminance information determined by the light source
なお、照明輝度演算回路40は、対象画素の周囲にあるs×t個の光源素子の光源輝度情報だけでなく、バックライト120の全ての光源素子の光源輝度情報から、対象画素の照明輝度情報を求めてもよい。
The illumination
以下、ルックアップテーブルLUTAの詳細例を説明する。ルックアップテーブルLUTAは、入力された距離情報に対して、その距離情報に対応付けられた減衰率情報を出力する。以下では距離情報が距離又は距離の二乗であり、減衰率情報が100分率で表した減衰率である例を示すが、これに限定されない。距離情報は画素数等であってもよい。減衰率情報は任意の単位で表された減衰率であってもよい。 Below, a detailed example of the lookup table LUTA is described. The lookup table LUTA outputs attenuation rate information associated with input distance information. Below, an example is shown in which the distance information is a distance or the square of the distance, and the attenuation rate information is an attenuation rate expressed as a percentage, but this is not limiting. The distance information may be the number of pixels, etc. The attenuation rate information may be an attenuation rate expressed in any unit.
図13は、ルックアップテーブルの詳細例である。図14は、ルックアップテーブルの詳細例における減衰率分布の例である。 Figure 13 shows a detailed example of a lookup table. Figure 14 shows an example of the attenuation rate distribution in a detailed example of a lookup table.
光源素子からの光は拡散シート等によって拡散され、その拡散光が表示パネル110に照射される。このとき、拡散による光の輝度分布が減衰率分布である。具体的には、光源素子及び拡散シートの特性に応じた減衰率分布又はそれを近似した減衰率分布がテーブル化され、ルックアップテーブルLUTAとして記憶部70に記憶される。図1、図2の処理装置200が記憶部70にルックアップテーブルLUTAを書き込んでもよいし、或いは、記憶部70が不揮発性メモリーを含む場合において、予めルックアップテーブルLUTAが不揮発性メモリーに格納されていてもよい。ルックアップテーブルLUTAは自在にプログラム可能であって、例えば表示装置100の機種に応じて変更されてもよい。
Light from the light source element is diffused by a diffusion sheet or the like, and the diffused light is irradiated onto the
図13に示すように、ルックアップテーブルLUTAは、距離が格納された第1ルックアップテーブルLUT1と、減衰率が格納された第2ルックアップテーブルLUT2とを含む。 As shown in FIG. 13, the lookup table LUTA includes a first lookup table LUT1 in which distances are stored, and a second lookup table LUT2 in which attenuation rates are stored.
第1ルックアップテーブルLUT1の各インデックスには、そのインデックスに対応付けられた距離が格納されている。ここではインデックスが0~15である例を示すが、インデックスの数は任意である。また距離が0~20の範囲であり、3つの距離範囲の各々において独立に距離の分解能が設定される例を示すが、距離の範囲は任意であり、距離範囲の数は2以上であればよい。インデックスは、一例としてメモリーアドレスである。 Each index in the first lookup table LUT1 stores a distance associated with that index. Here, an example is shown in which the indexes are 0 to 15, but the number of indexes is arbitrary. Also, an example is shown in which the distances range from 0 to 20, and the distance resolution is set independently for each of the three distance ranges, but the distance ranges are arbitrary, and the number of distance ranges may be two or more. As an example, the index is a memory address.
第2ルックアップテーブルLUT2の各インデックスには、そのインデックスに対応付けられた減衰率が格納されている。減衰率は、最大輝度を100%として規格化された値で示される。減衰率分布は、距離ゼロ付近で最大値であり、且つ距離が遠くなるに従って減少していく。減少の傾きは、距離に応じて変化する。但し、反射光等を考慮した減衰率分布においては、減少する区間と増加する区間が混在してもよい。 Each index in the second lookup table LUT2 stores an attenuation rate associated with that index. The attenuation rate is expressed as a normalized value with the maximum brightness being 100%. The attenuation rate distribution is maximum near zero distance, and decreases as the distance increases. The slope of the decrease changes according to the distance. However, in an attenuation rate distribution that takes into account reflected light, etc., a mixture of decreasing and increasing sections may be present.
例えば、ルックアップテーブルLUTAに入力された距離が2であるとき、照明輝度演算回路40は、第1ルックアップテーブルLUT1から各インデックスの距離を順次に読み出して入力距離=2と比較することで、入力距離=2を挟む距離=1.5及び距離=3に対応したインデックス「1」及び「2」を決定する。この選択されたインデックス「1」を第1インデックスとし、インデックス「2」を第2インデックスとする。第1インデックスは、第1ルックアップテーブルLUT1に格納された距離のうち、入力距離以下、且つ入力距離に最も近い距離である。第2インデックスは、第1ルックアップテーブルLUT1に格納された距離のうち、入力距離以上、且つ入力距離に最も近い距離である。照明輝度演算回路40は、第2ルックアップテーブルLUT2からインデックス「1」及び「2」の減衰率97.2%及び89.4%を読み出す。第1インデックスである「1」に格納された減衰率97.2%を第1減衰率情報とし、第2インデックスである「2」に格納された減衰率89.4%を第2減衰率情報とする。照明輝度演算回路40は、第1減衰率情報と第2減衰率情報を補間することで、入力距離=2に対応した減衰率を求める。補間は、一例として直線補間(Linear Interpolate)、スプライン補間、又はラグランジュ補間である。
For example, when the distance input to the lookup table LUTA is 2, the illumination
図14に示すように、距離が0~3の距離範囲DRAにおける減衰率分布の傾きは、距離が3~12の距離範囲DRBにおける減衰率分布の傾きよりも小さい。また、距離が12~20の距離範囲DRCにおける減衰率分布の傾きは、距離が3~12の距離範囲DRBにおける減衰率分布の傾きよりも小さい。「傾き」は、傾きの絶対値、つまり減衰率分布を距離で微分した微分値の絶対値である。「傾きが小さい」とは、例えば距離範囲における傾きの平均値が小さい、或いは距離範囲における傾きの最大値が小さいことである。 As shown in FIG. 14, the slope of the attenuation rate distribution in the distance range DRA where the distance is 0 to 3 is smaller than the slope of the attenuation rate distribution in the distance range DRB where the distance is 3 to 12. Also, the slope of the attenuation rate distribution in the distance range DRC where the distance is 12 to 20 is smaller than the slope of the attenuation rate distribution in the distance range DRB where the distance is 3 to 12. The "slope" is the absolute value of the slope, that is, the absolute value of the differential value obtained by differentiating the attenuation rate distribution with respect to the distance. "Small slope" means, for example, that the average value of the slope in the distance range is small, or the maximum value of the slope in the distance range is small.
図13、図14に示すように、各距離範囲において上記の傾きに応じた距離分解能でルックアップテーブルLUTAが作成されている。距離分解能とは、減衰率分布をテーブル化するときの距離の間隔のことであり、インデックスの1ステップに対する距離の間隔のことである。「距離分解能が高い」とは、インデックスの1ステップに対する距離の間隔が小さいことである。距離分解能Δdは、距離範囲DRAにおいて1.5であり、距離範囲DRBにおいて1であり、距離範囲DRCにおいて2である。即ち、減衰率分布の傾きが相対的に大きい距離範囲DRBでは距離分解能Δdが高く、減衰率分布の傾きが相対的に小さい距離範囲DRA及びDRCでは距離分解能Δdが低い。図13には、距離範囲DRCにおける距離分解能Δdが距離範囲DRAにおける距離分解能Δdより低い例を示したが、距離範囲DRCにおける距離分解能Δdは距離範囲DRAにおける距離分解能Δd以上であってもよい。 As shown in Figs. 13 and 14, the lookup table LUTA is created with a distance resolution according to the above-mentioned gradient in each distance range. The distance resolution is the distance interval when the attenuation rate distribution is tabulated, and is the distance interval for one step of the index. "High distance resolution" means that the distance interval for one step of the index is small. The distance resolution Δd is 1.5 in the distance range DRA, 1 in the distance range DRB, and 2 in the distance range DRC. That is, the distance resolution Δd is high in the distance range DRB where the gradient of the attenuation rate distribution is relatively large, and the distance resolution Δd is low in the distance ranges DRA and DRC where the gradient of the attenuation rate distribution is relatively small. Although Fig. 13 shows an example where the distance resolution Δd in the distance range DRC is lower than the distance resolution Δd in the distance range DRA, the distance resolution Δd in the distance range DRC may be equal to or greater than the distance resolution Δd in the distance range DRA.
減衰率分布の傾きが相対的に大きい距離範囲で距離分解能Δdを高くすることで、照明輝度情報の精度を向上できる。そして、減衰率分布の傾きが相対的に小さい距離範囲で距離分解能Δdを低くすることで、ルックアップテーブルLUTAの記憶容量を節約できるようになる。 By increasing the distance resolution Δd in a distance range where the slope of the attenuation rate distribution is relatively large, the accuracy of the illumination brightness information can be improved. And by decreasing the distance resolution Δd in a distance range where the slope of the attenuation rate distribution is relatively small, it is possible to conserve the storage capacity of the lookup table LUTA.
以上のように本実施形態では、図2の記憶部70が減衰率分布情報を記憶する。減衰率分布情報は、表示装置100の各光源素子が各画素を照らすときの各光源素子と各画素との距離に対する光の減衰率分布を示すものであり、例えば図4の光強度分布に対応するものである。図2では、減衰率分布情報はルックアップテーブルLUTAとして記憶部70に記憶されている。そして照明輝度演算回路40は、対象画素と各光源素子との距離情報と、減衰率分布情報とに基づいて、照明輝度情報を演算する。例えば照明輝度演算回路40は、上式(1)、(2)に示すような処理により照明輝度情報を演算する。具体的には照明輝度演算回路40は、減衰率分布情報のルックアップテーブルLUTAを参照することで、照明輝度情報を演算する。例えば図13、図14で説明したように、ルックアップテーブルLUTAである第1ルックアップテーブルLUT1及び第2ルックアップテーブルLUT2を参照することで、照明輝度情報の演算処理を実現する。このようにすれば、記憶部70に光源素子の減衰率分布情報を記憶しておき、この減衰率分布情報と、対象画素と各光源素子との距離情報とに基づいて、照明輝度情報を演算できるようになる。これにより光源素子の減衰率分布情報を反映させた照明輝度情報の演算処理を実現することが可能になる。
As described above, in this embodiment, the
4.表示システム
図15に本実施形態の表示システム5の一例として、ヘッドアップディプレイ190の構成例を示す。本実施形態の表示システム5であるヘッドアップディプレイ190は、本実施形態の回路装置10と表示装置100を含む。なお表示システム5は処理装置200を含むことができる。表示装置100は、回路装置10からの出力画像のデータに基づいて表示画像を表示する。ヘッドアップディプレイ190の表示システム5の場合には表示装置100は表示画像を投影することで、虚像をユーザーに表示する。例えば表示装置100は、表示パネル110とバックライト120を含む。また表示装置100は、表示パネル110を駆動する表示ドライバー140や、表示パネル110とバックライト120の間に設けられる拡散板115を含むことができる。また表示装置100は、投影画像の投影光を反射するミラー150などの投影光学系を含むことができる。
4. Display System FIG. 15 shows a configuration example of a head-up
表示ドライバー140は、回路装置10からの出力画像のデータに基づいて、表示パネル110のデータ線や走査線を駆動して画像を表示させる。バックライト120が出射する光は拡散板115、表示パネル110を透過し、ミラー150によって透明スクリーン160の方向へ反射される。透明スクリーン160は例えば自動車のフロントガラスである。透明スクリーン160の反射面は例えば凹面になっており、ユーザーから見て投影画像は虚像となる。即ち、ユーザーから見て投影画像は透明スクリーン160よりも遠くに結像しているように見える。これにより背景内に投影画像を表示できる。
The
なお本実施形態の表示システム5は図15の構成には限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば表示パネル110として液晶表示パネル以外の表示パネルを用いてもよいし、拡散板115や投影光学系の配置構成も種々の変形実施が可能である。また本実施形態の表示システム5は、図15のようなヘッドアップディプレイ190には限定されず、クラスターディスプレイなどの自動車用の他の表示ステムであってもよいし、自動車用以外の表示システムであってもよい。例えば本実施形態の表示システム5は頭部装着型表示装置などであってもよい。
The
以上に説明したように、複数の光源素子と表示パネルとを含む表示装置を制御する本実施形態の回路装置は、画像データから、複数の光源素子の各光源素子が発光する輝度を示す光源輝度情報を決定する光源輝度決定回路と、光源輝度情報に基づいて、表示パネルの対象画素が複数の光源素子により照明される輝度を示す照明輝度情報を演算する照明輝度演算回路を含む。また回路装置は、照明輝度情報に対して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を行い、輝度変換処理された照明輝度情報に基づいて対象画素の画像データの色補正を行う色補正回路を含む。 As described above, the circuit device of this embodiment that controls a display device including a plurality of light source elements and a display panel includes a light source luminance determination circuit that determines, from image data, light source luminance information indicating the luminance at which each of the plurality of light source elements emits light, and an illumination luminance calculation circuit that calculates illumination luminance information indicating the luminance at which a target pixel of the display panel is illuminated by the plurality of light source elements based on the light source luminance information. The circuit device also includes a color correction circuit that performs a luminance conversion process on the illumination luminance information in which the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance is greater in low luminance areas than in high luminance areas, and performs color correction on the image data of the target pixel based on the illumination luminance information that has been subjected to the luminance conversion process.
本実施形態によれば、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きくなる輝度変換処理が行われるため、低輝度領域において入力輝度に対して出力輝度が大きくなるような輝度変換処理を実現できるようになる。そして、このように輝度変換処理された照明輝度情報に基づいて、画像データの色補正が行われる。このようにすれば、色補正後の画像データの値が極端に大きな値になるなどの問題を防止できるようになり、表示品質の低下の抑制等を図れるようになる。 According to this embodiment, a luminance conversion process is performed in which the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance is greater in low luminance regions than in high luminance regions, making it possible to realize a luminance conversion process in which the output luminance is greater relative to the input luminance in low luminance regions. Then, color correction of the image data is performed based on the lighting luminance information that has been subjected to this luminance conversion process. In this way, it is possible to prevent problems such as the image data values after color correction becoming extremely large, and it is possible to suppress deterioration of display quality, etc.
また本実施形態では、輝度変換処理は、ガンマ値が1より小さいガンマ補正であってもよい。 In this embodiment, the brightness conversion process may be gamma correction with a gamma value less than 1.
このようにすれば、ガンマ補正を有効利用して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を実現できるようになる。 In this way, gamma correction can be effectively used to achieve brightness conversion processing in which the amount of change in output brightness in response to a change in input brightness is greater in low-brightness areas than in high-brightness areas.
また本実施形態では、色補正回路は、輝度変換処理された照明輝度情報の逆数を求め、逆数と対象画素の画像データとの乗算処理を行うことで、色補正を行ってもよい。 In addition, in this embodiment, the color correction circuit may perform color correction by calculating the inverse of the illumination luminance information that has been subjected to the luminance conversion process, and multiplying the inverse by the image data of the target pixel.
このようにすれば、輝度変換処理された照明輝度情報による除算処理を実行する除算回路を設けなくても、色補正を実現できるようになる。 In this way, color correction can be achieved without providing a division circuit that performs division processing using the illumination luminance information that has been subjected to luminance conversion processing.
また本実施形態では、色補正回路は、対象画素の画像データを、輝度変換処理された照明輝度情報により除算処理することで、色補正を行ってもよい。 In this embodiment, the color correction circuit may also perform color correction by dividing the image data of the target pixel by the illumination luminance information that has been subjected to luminance conversion processing.
このようにすれば、除算処理を実行する除算回路を回路装置が有する場合に、この除算回路を有効利用して色補正を実現できるようになる。 In this way, if the circuit device has a division circuit that performs division processing, this division circuit can be effectively used to achieve color correction.
また本実施形態では、輝度変換処理用のルックアップテーブルを記憶する記憶部を含み、照明輝度演算回路は、輝度変換処理用のルックアップテーブルを参照することで、照明輝度情報に対して輝度変換処理を行ってもよい。 In addition, this embodiment includes a storage unit that stores a lookup table for the luminance conversion process, and the lighting luminance calculation circuit may perform luminance conversion processing on the lighting luminance information by referring to the lookup table for the luminance conversion process.
このようにすれば、輝度変換処理用のルックアップテーブルを利用して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を実現できるようになる。 In this way, a lookup table for brightness conversion processing can be used to realize brightness conversion processing in which the amount of change in output brightness in response to a change in input brightness is greater in low brightness areas than in high brightness areas.
また本実施形態では、各光源素子が各画素を照らすときの各光源素子と各画素との距離に対する光の減衰率分布を示す減衰率分布情報を記憶する記憶部を含み、照明輝度演算回路は、対象画素と各光源素子との距離情報と、減衰率分布情報とに基づいて、照明輝度情報を演算してもよい。 In addition, this embodiment includes a memory unit that stores attenuation rate distribution information that indicates the distribution of the light attenuation rate with respect to the distance between each light source element and each pixel when each light source element illuminates each pixel, and the illumination luminance calculation circuit may calculate the illumination luminance information based on the distance information between the target pixel and each light source element and the attenuation rate distribution information.
このようにすれば、記憶部に光源素子の減衰率分布情報を記憶しておき、この減衰率分布情報と、対象画素と各光源素子との距離情報とに基づいて、照明輝度情報を演算できるようになる。 In this way, the attenuation rate distribution information of the light source elements is stored in the memory unit, and the illumination brightness information can be calculated based on this attenuation rate distribution information and the distance information between the target pixel and each light source element.
また本実施形態の表示システムは、上記に記載された回路装置と、表示装置とを含む。 The display system of this embodiment also includes the circuit device described above and a display device.
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、表示システム、表示装置、ヘッドアップディスプレイ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。 Although the present embodiment has been described in detail above, it will be readily apparent to those skilled in the art that many modifications are possible that do not substantially deviate from the novel matters and effects of the present disclosure. Therefore, all such modifications are intended to be included within the scope of the present disclosure. For example, a term described at least once in the specification or drawings together with a different term having a broader or similar meaning may be replaced with that different term anywhere in the specification or drawings. All combinations of the present embodiment and modifications are also included within the scope of the present disclosure. Furthermore, the configurations and operations of the circuit device, display system, display device, head-up display, etc. are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications are possible.
5…表示システム、10…回路装置、20…インターフェース回路、22…対象画素、30…光源輝度決定回路、32…輝度解析部、34…光源輝度演算部、40…照明輝度演算回路、42…輝度変換部、50…色補正回路、60…光源制御回路、70…記憶部、100…表示装置、110…表示パネル、115…拡散板、120…バックライト、130…光源ドライバー、140…表示ドライバー、150…ミラー、160…透明スクリーン、190…ヘッドアップディプレイ、200…処理装置、BR…照明輝度情報、BRL…光源輝度情報、BR…照明輝度情報、IMI、IMQ…画像データ、IVB…逆数、L1~L16、LS…光源素子、LUTA、LUTB…ルックアップテーブル。LUT1…第1ルックアップテーブル、LUT2…第2ルックアップテーブル、RBH…高輝度領域、RBL…低輝度領域 5...display system, 10...circuit device, 20...interface circuit, 22...target pixel, 30...light source luminance determination circuit, 32...luminance analysis unit, 34...light source luminance calculation unit, 40...illumination luminance calculation circuit, 42...luminance conversion unit, 50...color correction circuit, 60...light source control circuit, 70...memory unit, 100...display device, 110...display panel, 115...diffuser, 120...backlight, 130...light source driver, 140...display driver, 150...mirror, 160...transparent screen, 190...head-up display, 200...processing device, BR...illumination luminance information, BRL...light source luminance information, BR...illumination luminance information, IMI, IMQ...image data, IVB...inverse, L1 to L16, LS...light source element, LUTA, LUTB...look-up table. LUT1: first lookup table, LUT2: second lookup table, RBH: high brightness area, RBL: low brightness area
Claims (7)
画像データから、前記複数の光源素子の各光源素子が発光する輝度を示す光源輝度情報を決定する光源輝度決定回路と、
前記光源輝度情報に基づいて、前記表示パネルの対象画素が前記複数の光源素子により照明される輝度を示す照明輝度情報を演算する照明輝度演算回路と、
前記照明輝度情報に対して、入力輝度の変化に対する出力輝度の変化量が低輝度領域の方が高輝度領域よりも大きい輝度変換処理を行い、前記輝度変換処理された前記照明輝度情報に基づいて前記対象画素の前記画像データの色補正を行う色補正回路と、
を含むことを特徴とする回路装置。 A circuit device for controlling a display device including a plurality of light source elements and a display panel,
a light source luminance determination circuit that determines light source luminance information indicating the luminance of light emitted by each of the plurality of light source elements from the image data;
an illumination luminance calculation circuit that calculates illumination luminance information indicating luminance at which a target pixel of the display panel is illuminated by the plurality of light source elements based on the light source luminance information;
a color correction circuit that performs a luminance conversion process on the illumination luminance information, in which the amount of change in output luminance relative to a change in input luminance is greater in a low luminance area than in a high luminance area, and performs color correction on the image data of the target pixel based on the illumination luminance information that has been subjected to the luminance conversion process;
A circuit device comprising:
前記輝度変換処理は、ガンマ値が1より小さいガンマ補正であることを特徴とする回路装置。 2. The circuit device according to claim 1,
The luminance conversion process is a gamma correction process in which a gamma value is less than 1.
前記色補正回路は、
前記輝度変換処理された前記照明輝度情報の逆数を求め、前記逆数と前記対象画素の前記画像データとの乗算処理を行うことで、前記色補正を行うことを特徴とする回路装置。 2. The circuit device according to claim 1,
The color correction circuit includes:
a circuit device for performing the color correction by calculating an inverse of the illumination luminance information that has been subjected to the luminance conversion processing, and multiplying the inverse by the image data of the target pixel.
前記色補正回路は、
前記対象画素の前記画像データを、前記輝度変換処理された前記照明輝度情報により除算処理することで、前記色補正を行うことを特徴とする回路装置。 2. The circuit device according to claim 1,
The color correction circuit includes:
a circuit device for performing the color correction by dividing the image data of the target pixel by the illumination luminance information that has been subjected to the luminance conversion processing.
輝度変換処理用のルックアップテーブルを記憶する記憶部を含み、
前記照明輝度演算回路は、
前記輝度変換処理用のルックアップテーブルを参照することで、前記照明輝度情報に対して前記輝度変換処理を行うことを特徴とする回路装置。 2. The circuit device according to claim 1,
A storage unit stores a lookup table for a luminance conversion process,
The illumination luminance calculation circuit includes:
A circuit device comprising: a first input section that inputs a first luminance conversion process to the illumination luminance information; a second input section that inputs a second luminance conversion process to the illumination luminance information;
前記各光源素子が各画素を照らすときの前記各光源素子と前記各画素との距離に対する光の減衰率分布を示す減衰率分布情報を記憶する記憶部を含み、
前記照明輝度演算回路は、
前記対象画素と前記各光源素子との距離情報と、前記減衰率分布情報とに基づいて、前記照明輝度情報を演算することを特徴とする回路装置。 2. The circuit device according to claim 1,
a storage unit that stores attenuation rate distribution information indicating a distribution of attenuation rates of light with respect to a distance between each of the light source elements and each of the pixels when each of the light source elements illuminates each of the pixels;
The illumination luminance calculation circuit includes:
A circuit device which calculates the illumination luminance information based on distance information between the target pixel and each of the light source elements and the attenuation rate distribution information.
前記表示装置と、
を含むことを特徴とする表示システム。
A circuit arrangement according to any one of claims 1 to 6,
The display device;
A display system comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023112855A JP2025010718A (en) | 2023-07-10 | 2023-07-10 | Circuit device and display system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023112855A JP2025010718A (en) | 2023-07-10 | 2023-07-10 | Circuit device and display system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2025010718A true JP2025010718A (en) | 2025-01-23 |
Family
ID=94298284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023112855A Pending JP2025010718A (en) | 2023-07-10 | 2023-07-10 | Circuit device and display system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2025010718A (en) |
-
2023
- 2023-07-10 JP JP2023112855A patent/JP2025010718A/en active Pending
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