(57)【要約】【課題】視点位置に依存した歪みを補正可能なディスプレイシステムを提供する。【解決手段】画像生成部１２０は、ディスプレイパネル１１０に表示すべき元画像データＳ１を生成する。位置検出部１３０は、ユーザ２の目４の位置を検出する。補正部１４０は、ディスプレイパネル１１０と目４の相対的な位置関係にもとづいて、元画像データＳ１を補正する。パネルドライバ１５０は、補正部１４０による補正後の画像データＳ２にもとづいてディスプレイパネル１１０を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルに表示すべき元画像データを生成する画像生成部と、
ユーザの目の位置を検出する位置検出部と、
前記ディスプレイパネルと前記目の相対的な位置関係にもとづいて、前記元画像データを補正する補正部と、
前記補正部による補正後の画像データにもとづいて前記ディスプレイパネルを駆動するパネルドライバと、
を備えることを特徴とするディスプレイシステム。
【請求項２】
前記補正部は、間引き処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイシステム。
【請求項３】
前記目の位置が、前記ディスプレイパネルの垂直方向にシフトしているとき、前記補正部は、前記元画像データの各水平ラインについて、間引くべきピクセルの個数を計算することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイシステム。
【請求項４】
前記補正部は、前記間引くべきピクセルの個数を、線形補間により計算することを特徴とする請求項３に記載のディスプレイシステム。
【請求項５】
前記補正部は、各水平ラインについて、前記間引くべきピクセルを等間隔に配置することを特徴とする請求項３または４に記載のディスプレイシステム。
【請求項６】
前記補正部は、前記間引くべきピクセルを、各水平ラインの両端から優先的に配置することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【請求項７】
前記目の位置が、前記ディスプレイパネルの水平方向にシフトしているとき、前記補正部は、前記元画像データの各垂直ラインについて、間引くべきピクセルの個数を計算することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【請求項８】
前記位置検出部はカメラであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【請求項９】
前記位置検出部は、前記ユーザが着座するシートのヘッドレストに取り付けられた圧力センサであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【請求項１０】
前記位置検出部は、前記ユーザが着座するシートのシートポジションを監視することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【請求項１１】
前記位置検出部が検出した目の位置をマニュアルで補正可能であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のディスプレイシステム。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のディスプレイシステムを備えることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車にディスプレイパネルの搭載が進められている。自動車では、ユーザ、すなわち運転者の視点位置が制約されるため、ディスプレイパネルを正面から見ることが難しく、運転者はディスプレイパネルを斜め方向から見ることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２２６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、自動車のディスプレイシステムについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。ディスプレイパネルを斜めから見ると、パネルの目から遠い側の像は、パネルの目に近い側の像に比べて小さく見える。つまり画像が歪んで見える。
【０００５】
なお同様の問題は、車載ディスプレイのみでなく、その他の用途においても生じうる。
【０００６】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、視点位置に依存した歪みを補正可能なディスプレイシステムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、ディスプレイシステムに関する。ディスプレイシステムは、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに表示すべき元画像データを生成する画像生成部と、ユーザの目の位置を検出する位置検出部と、ディスプレイパネルと目の相対的な位置関係にもとづいて、元画像データを補正する補正部と、補正部による補正後の画像データにもとづいてディスプレイパネルを駆動するパネルドライバと、を備える。
【０００８】
この態様によると、視点位置に依存した歪みを補正できる。
【０００９】
補正部は、間引き処理を行ってもよい。これにより補正のための演算処理を簡素化できる。
【００１０】
目の位置が、ディスプレイパネルの垂直方向にシフトしているとき、補正部は、元画像データの各水平ラインについて、間引くべきピクセルの個数を計算してもよい。
【００１１】
補正部は、各水平ラインについて、間引くべきピクセルを等間隔に配置してもよい。これにより、連続する複数のピクセルが集中的に間引かれるのを防止でき、画質の劣化を抑制できる。
【００１２】
画像の両端には重要な情報が含まれない場合が多く、またユーザは画像の両端よりも中央をより注視する。そこで補正部は、間引くべきピクセルを、各水平ラインの両端から優先的に配置してもよい。
【００１３】
目の位置が、ディスプレイパネルの水平方向にシフトしているとき、補正部は、元画像データの各垂直ラインについて、間引くべきピクセルの個数を計算してもよい。
【００１４】
位置検出部はカメラであってもよい。位置検出部は、ユーザが着座するシートのヘッドレストに取り付けられた圧力センサであってもよい。位置検出部は、ユーザが着座するシートのシートポジションを監視してもよい。
【００１５】
ディスプレイシステムは、位置検出部が検出した目の位置をマニュアルで補正可能であってもよい。
【００１６】
本発明の別の態様は自動車に関する。自動車は、上述のいずれかのディスプレイシステムを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のある態様によれば、視点位置に依存した歪みを補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係るディスプレイシステムを示す図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、図１のディスプレイシステムの動作を説明する図である。
【図３】人間の目のモデルを示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、ディスプレイシステムの座標系を説明する図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、補正部における補正処理を説明する図である。
【図６】水平ラインの間引き処理を説明する図である。
【図７】ディスプレイシステムによる補正処理のフローチャートである。
【図８】ディスプレイシステムを備える自動車を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２０】
図１は、実施の形態に係るディスプレイシステム１００を示す図である。ディスプレイシステム１００は、ディスプレイパネル１１０、画像生成部１２０、位置検出部１３０、補正部１４０、パネルドライバ１５０を備える。ディスプレイパネル１１０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイなどである。
【００２１】
画像生成部１２０は、ディスプレイパネル１１０に表示すべき元画像データを生成する。画像生成部１２０は、典型的にはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）やグラフィックエンジンなどである。
【００２２】
位置検出部１３０は、ユーザ２の目４の位置を検出する。位置検出部１３０は、目の位置を直接的に監視してもよいし、間接的に監視してもよい。たとえば位置検出部１３０は、カメラであってもよいし、ＴＯＦ（Time Of Flight）センサなどであってもよい。
【００２３】
補正部１４０は、ディスプレイパネル１１０とユーザ２の目４の相対的な位置関係にもとづいて、元画像データＳ１を補正する。
【００２４】
パネルドライバ１５０は、補正部１４０による補正後の画像データＳ２にもとづいてディスプレイパネル１１０を駆動する。パネルドライバ１５０は、たとえばゲートドライバやソースドライバなどを含みうる。
【００２５】
なお、図１のブロック図は、補正部１４０が、ハードウェアとして画像生成部１２０やパネルドライバ１５０と独立していることを意味するものではない。たとえば補正部１４０は、画像生成部１２０であるＧＰＵやグラフィックエンジンに実装してもよい。あるいは補正部１４０は、パネルドライバ１５０の一部（たとえばソースドライバ）に実装してもよい。あるいは補正部１４０を、画像生成部１２０とパネルドライバ１５０の間に設けられるタイミングコントローラや画像伝送用のブリッジＩＣ（Integrated Circuit）に実装してもよい。
【００２６】
以上がディスプレイシステム１００の構成である。図２（ａ）〜（ｄ）は、図１のディスプレイシステム１００の動作を説明する図である。図２（ａ）は、ディスプレイパネル１１０を、横から見た図である。位置Ｐ１は、ディスプレイパネル１１０を正面から望む視点位置を示し、位置Ｐ２は、ディスプレイパネル１１０を上から俯瞰する視点位置を示す。
【００２７】
図２（ｂ）は、ディスプレイパネル１１０に補正前の元画像データＳ１を表示したときの、点Ｐ１からの見え方を示す。破線がパネルの外形であり、実線がパネルに映し出される画像を示す。正面からみると、矩形の元画像が、矩形のまま歪み無く見える。
【００２８】
図２（ｃ）は、ディスプレイパネル１１０に補正前の元画像データＳ１を表示したときの、点Ｐ２からの見え方を示す。上方から俯瞰すると、画面の下側ほど狭まって見えるため、台形状に見える。
【００２９】
図２（ｄ）は、ディスプレイパネル１１０に補正後の画像データＳ２を表示したときの、点Ｐ２からの見え方を示す。補正部１４０によって画像を補正することにより、点Ｐ２から見たときに、ユーザは、長方形の画像として認識することができる。
【００３０】
以上がディスプレイシステム１００の動作である。このディスプレイシステム１００によれば、視点位置に依存した歪みを補正できる。
【００３１】
続いて補正処理について具体的に説明する。図３は、人間の目のモデルを示す図である。目４のモデルは、レンズ６とスクリーン８を含む。レンズ６は、角膜や水晶体をモデル化したものである。スクリーン８は、網膜をモデル化したものである。
【００３２】
目からの距離がｄ１，ｄ２の位置に、長さＷの物体ＯＢＪが存在するとする。レンズ６の焦点距離は、物体ＯＢＪまでの距離に応じて自動的に調節され、物体ＯＢＪの実像が、スクリーン８上に結像する。
【００３３】
レンズ６とスクリーン８の距離をｋとすると、
ｄ１：Ｗ＝ｋ：ｚ１
ｄ２：Ｗ＝ｋ：ｚ２
が成り立つ。したがって、
ｄ１×ｚ１＝ｄ２×ｚ２
を得る。これを変形すると、式（１）を得る。
ｚ１／ｚ２＝ｄ２／ｄ１      …（１）
つまり、ある物体が、距離ｄ１に存在するときの網膜上での物体の像の大きさｚ１は、同じ長さの物体が距離ｄ２に存在するときの像の大きさｚ２のｄ２／ｄ１倍となる。
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）は、ディスプレイシステム１００の座標系を説明する図である。座標の原点を、ディスプレイパネル１１０の中央にとり、ディスプレイパネル１１０の幅方向にｘ軸、高さ方向にｙ軸、ディスプレイパネル１１０と垂直な方向にｚ軸をとる。
【００３５】
人間は、実際には左右の２個の目を有するが、ここではそれらの中央に１個の目があるものとし、その座標をｐとする。ユーザの視点は、高さ方向にのみシフトするものとする。このとき座標ｐは、（０，ｈ，ｄ）である。
【００３６】
ディスプレイパネル１１０は、複数Ｎ本の水平ラインＬ１〜ＬＮを備える。ディスプレイパネル１１０の高さをＨとする。点ｐと、ディスプレイパネル１１０のｉ番目の水平ラインＬｉまでの距離ｄｉは、式（２）で表される。
ｄｉ＝√（ｄ２＋（ｈ−ｙｉ）２）      …（２）
ｙｉは、水平ラインＬｉのｙ座標である。
点ｐと、ディスプレイパネル１１０の一番上側の水平ラインＬ１までの距離ｄ１は、ｙｉ＝Ｈ／２を代入して、
ｄＮ＝√（ｄ２＋（ｈ−Ｈ／２）２）
となる。点ｐと、ディスプレイパネル１１０の一番下側の水平ラインＬＮまでの距離ｄＮは、ｙｉ＝−Ｈ／２を代入して、
ｄＮ＝√（ｄ２＋（ｈ＋Ｈ／２）２）
となる。
【００３７】
すべての水平ラインの長さは同じであるから、点ｐから、２本の水平ラインＬｉとＬＮを見たとき、水平ラインＬｉは、水平ラインＬＮよりもｄＮ／ｄｉ倍大きく見える。逆に言えば、ある画像を、水平ラインＬｉ上に表示するときは、水平ラインＬＮに表示するときに比べて横方向にｄｉ／ｄＮ倍（スケーリング）すれば、点ｐから見たときに同じ長さに見える。
【００３８】
図５（ａ）〜（ｃ）は、補正部１４０における補正処理を説明する図である。図５（ａ）は元画像データＳ１を、図５（ｂ）は、補正後の画像データＳ２を示す。補正後の水平ラインＬ１’は、補正前の水平ラインＬ１を、中央を基準として水平方向にｄ１／ｄＮ倍してスケーリングしたものである。任意の補正後の水平ラインＬｉ’は、補正前の水平ラインＬｉを、中央を基準として水平方向にｄｉ／ｄＮ倍してスケーリングしたものである。
【００３９】
ここでスケーリングは、間引き処理により簡素化することができる。ディスプレイパネル１１０の水平方向の解像度（ピクセル数）をＭとする。この場合、ｉ番目の水平ラインＬｉについては、Ｍ個のうちＫｉ個のピクセルを間引いて、残った画素を中央揃えで再配置すればよい。なお式（３）の値が非整数の場合、小数点以下を切り上げあるいは切り捨て、四捨五入、五捨六入などの方法で整数化される。
Ｋｉ＝Ｍ×（１−ｄｉ／ｄＮ）      …（３）
補正後の水平ラインＬｉの両端のピクセルをブランクピクセルと称する（図５（ｂ）においてハッチングを付す）。ブランクピクセルを、黒あるいは白などに相当する画素値で埋めてもよい。あるいはブランクピクセルを、現在、ディスプレイパネル１１０に表示している画像の背景と同じ画素値で埋めてもよいし、ディスプレイのベゼルと同色で埋めてもよい。
【００４０】
ラインごとの間引くピクセルの個数は、２の倍数とすることが好ましい。これにより、ディスプレイパネル１１０の左右の両端に、等しい数のブランクピクセルを配置できる。
【００４１】
補正部１４０は、すべての水平ラインＬｉ（ｉ＝１〜Ｎ）について、距離ｄｉを計算し、スケーリングの比率ｄｉ／ｄＮを計算してもよいが、そうすると、補正部１４０における演算量が多くなりすぎる可能性がある。そこで、以下のように処理を簡素化してもよい。
【００４２】
補正部１４０は、１番目の水平ラインＬ１の距離ｄ１とＮ番目の水平ラインＬＮの距離ｄＮのみを、式（２）にもとづいて計算し、残りの水平ラインＬｊ（ｊ＝２〜Ｎ−１）の距離ｄｊは線形補間により計算してもよい。これにより、計算量を大幅に減らすことができる。
【００４３】
たとえばｊ番目の水平ラインＬｊ（ｊ＝２〜Ｎ−１）と点ｐとの距離ｄｊを、式（４）にもとづいて計算してもよい。
ｄｊ＝｛（Ｎ−ｊ）×ｄ１＋（ｊ−１）×ｄＮ｝／（Ｎ−１）    …（４）
そしてその水平ラインの間引くべきピクセル数Ｋｊを式（３）にもとづいて計算してもよい。この場合、図５（ｃ）に示すように、補正後の画像データＳ２における表示領域は台形となる。
【００４４】
あるいは、水平ラインＬ１の間引くべきピクセル数Ｋ１を計算し、水平ラインＬＮの間引くべきピクセル数ＫＮが０であるとして、残りの水平ラインＬｊ（ｊ＝２〜Ｎ−１）の間引くべきピクセル数Ｋｊを、たとえば式（５）にしたがって線形補間によって計算してもよい。
Ｋｊ＝（Ｎ−ｊ）×Ｋ１／（Ｎ−１）    …（５）
【００４５】
図６は、水平ラインの間引き処理を説明する図である。図６には、間引くべきピクセル数Ｋｉが２，４，６の場合が示される。補正部１４０は、水平ラインＬｉについて、間引くべきピクセルを均等に（等間隔に）配置する。これにより、連続する複数のピクセルが集中的に間引かれるのを防止でき、画質の劣化を抑制できる。
【００４６】
また補正部１４０は、間引くべきピクセルを、各水平ラインＬｉの両端から優先的に配置するとよい。画像の両端には重要な情報が含まれない場合が多く、またユーザは画像の両端よりも中央をより注視するからである。
【００４７】
このようにして、ｉ番目の水平ラインＬｉについて、間引くべきピクセルＫｉ個のピクセルが決定されると、それらが間引かれ、補正後の水平ラインＬｉ’では、残ったピクセルが中央に寄せられ、水平ラインＬｉ’の両端に、ブランクピクセルが配置される。
【００４８】
図７は、ディスプレイシステム１００による補正処理のフローチャートである。はじめに、位置検出部１３０によってユーザの目の位置を検出する（Ｓ１００）。ディスプレイパネル１１０の位置は既知であれば、ユーザの目の位置と、ディスプレイパネル１１０の相対的な位置関係が取得できる（Ｓ１０２）。この位置関係は、図４（ａ）、（ｂ）における高さｈと距離ｄであってもよい。
【００４９】
続いて補正部１４０は、ディスプレイパネル１１０の仕様（高さＨ）および水平方向の解像度（ピクセル数）Ｍを取得する（Ｓ１０４）。
【００５０】
そして補正部１４０は、水平ラインＬ１〜ＬＮそれぞれについて間引くべきピクセル数Ｋ１〜ＫＮを計算する（Ｓ１０６）。
【００５１】
これまでの処理で、補正に必要な情報がすべて揃うこととなる。その後は補正部１４０は、所定のフレームレートで更新される元画像データＳ１について、間引き処理を行い、補正後の画像データＳ２を生成する動作を繰り返す（Ｓ１０８，Ｓ１１０）。
【００５２】
以上が補正部１４０による補正処理である。この処理によって、ディスプレイパネル１１０を俯瞰したときの歪みを補正することができる。
【００５３】
（用途）
続いてディスプレイシステム１００の用途を説明する。図８は、ディスプレイシステム１００を備える自動車２００を示す図である。自動車２００は、上述のディスプレイシステム１００を備える。ディスプレイシステム１００のユーザ２は運転者であり、ディスプレイパネル１１０は、クラスターパネル、コンソールパネル、カーナビ用ディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）などである。
【００５４】
たとえば位置検出部１３０は、カメラ１３２であり、ユーザ２の目４の位置を検出してもよい。あるいは位置検出部１３０はユーザ２が着座するシート２０２のヘッドレスト２０４に取り付けられた圧力センサ１３４であってもよい。圧力センサ１３４によって、ユーザ２の後頭部の位置が検出でき、それにより目４の位置を計算することができる。
【００５５】
あるいは位置検出部１３０は、ユーザ２が着座するシート２０２のシートポジション（座面２０６の高さ／前後、シートバック２０８のリクライニング角度）を監視する監視部１３６を含んでもよい。シートポジションは、ユーザ２ごとに自由に調節可能であり、その調節状態を検出すれば、ユーザ２の視点の位置を推定することができる。
【００５６】
位置検出部１３０は、カメラ１３２、圧力センサ１３４、監視部１３６の任意の組み合わせを含んでもよく、いくつかの情報を統合して、目４の位置を検出してもよい。
【００５７】
位置検出部１３０による位置の検出は、イグニッションオンごとに行ってもよい。この場合、間引くべきピクセル数の計算も、イグニッションオンごとに行うこととなる。目とディスプレイパネル１１０の位置関係が変わらない場合、ピクセル数Ｋ１〜ＫＮの再計算を省略し、すでに計算したピクセル数Ｋ１〜ＫＮを利用してもよい。
【００５８】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
【００５９】
（変形例１）
実施の形態では、ユーザがディスプレイパネル１１０を俯瞰する場合を説明したが、その反対に仰瞰してもよい。この場合、ディスプレイパネル１１０の上下を反転して、同じ考え方を適用すればよい。
【００６０】
（変形例２）
実施の形態では、ユーザの視点が上限にシフトする場合を説明したが、左右にシフトしてもよい。この場合、水平ラインを垂直ラインと読み替えて、同じ処理を行えばよい。左右方向のシフトと、上下方向のシフトの両方が存在する場合、両方について補正処理を行えばよい。
【００６１】
（変形例３）
位置検出部１３０によって取得した目４の位置には誤差が含まれる場合が想定される。そこで、ユーザが、目とディスプレイパネル１１０の位置関係（ｄ，ｈ）を、マニュアルで補正できるようにするとよい。
【００６２】
（変形例４）
実施の形態では、ディスプレイパネル１１０がフラットであるものとしたがその限りでなく、曲面ディスプレイであってもよい。
【００６３】
（変形例５）
実施の形態では、車載用のディスプレイを例としたが、本発明の適用はその限りでなく、ユーザの視点とディスプレイパネルの位置関係が理想的でない状況で使用されるさまざまなディスプレイ装置、ディスプレイシステムに利用可能である。
【００６４】
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
【符号の説明】
【００６５】
２  ユーザ
４  目
６  レンズ
８  スクリーン
１００  ディスプレイシステム
１１０  ディスプレイパネル
１２０  画像生成部
１３０  位置検出部
１４０  補正部
１５０  パネルドライバ
２００  自動車
２０２  シート
２０４  ヘッドレスト
２０６  座面
２０８  シートバック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020160124.tif 000009
【図８】
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