(57)【要約】【課題】外光の照度が高い場合における表示装置の視認性を向上する。【解決手段】バックライト制御部は、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより小さい場合（Ｅ＜Ｔｈ）は、制御信号のレベルを一定としつつ、外光の照度に応じて制御信号のデューティ比を変更してバックライトの光量を調整するデューティ制御を実行する。一方、バックライト制御部は、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）は、制御信号のレベルをデューティ制御より大きくするとともに制御信号のデューティ比を所定値（例えば、１０％）以下の値に固定することで、バックライトにパルス光を周期的に発光させるパルス制御を実行する。このため、ユーザが感じる表示装置の画面の明るさを明るくすることができ、外光の照度が高い場合における表示装置の視認性を向上できる。【選択図】図４
2012198464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の表示に係る制御を行う表示制御装置であって、
前記表示装置の画面に影響を与える外光の照度を取得する取得手段と、
前記表示装置への表示のための原画像のダイナミックレンジを圧縮した補正画像を生成する生成手段と、
前記補正画像を用いた表示画像を前記表示装置に出力して表示させる出力手段と、
前記画面を照明するバックライトに周期的な制御信号を与えて、前記バックライトの発光を制御する制御手段と、
を備え、
前記外光の照度をＥとし、該照度に関する一の閾値をＴｈとしたとき、
前記制御手段は、
Ｅ＜Ｔｈ  の場合は、前記制御信号のレベルを一定としつつ、前記外光の照度に応じて前記制御信号のデューティ比を変更することで前記バックライトの光量を調整する第１制御を実行し、
Ｔｈ＜Ｅ  の場合は、前記制御信号のレベルを前記第１制御より大きくするとともに前記制御信号のデューティ比を固定することで前記バックライトにパルス光を周期的に発光させる第２制御を実行することを特徴とする表示制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示制御装置において、
前記制御手段は、前記第２制御を実行する場合に、前記制御信号のデューティ比を１０％以下の値に固定することを特徴とする表示制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表示制御装置において、
前記外光の照度に応じた合成比率で前記原画像と前記補正画像とを合成して前記表示画像を生成する生成手段、
をさらに備えることを特徴とする表示制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示制御装置において、
前記外光の照度に関するＴｈとは異なる２つの閾値をＴｌ，Ｔｍとし、
Ｔｌ＜Ｔｍ＜Ｔｈ、
であるとき、
前記生成手段は、
Ｔｍ＜Ｅ        の場合は、前記補正画像のみで前記表示画像を生成し、
Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍ  の場合は、前記外光の照度が高いほど前記補正画像の割合を高くし、
Ｅ＜Ｔｌ  の場合は、前記原画像のみで前記表示画像を生成することを特徴とする表示制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の表示制御装置において、
前記制御手段は、
Ｔｍ＜Ｅ＜Ｔｈ  の場合は、基準値から最大値までの間で前記デューティ比を変更し、
Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍ  の場合は、前記デューティ比を前記基準値に固定し、
Ｅ＜Ｔｌ  の場合は、最小値から前記基準値までの間で前記デューティ比を変更することを特徴とする表示制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載の表示制御装置において、
前記外光の照度に関するＴｈとは異なる２つの閾値をＴｍ，Ｔｌとし、
Ｔｌ＜Ｔｍ＜Ｔｈ、
であるとき、
前記制御手段は、
Ｔｍ＜Ｅ＜Ｔｈ  の場合は、基準値から最大値までの間で前記デューティ比を変更し、
Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍ  の場合は、前記デューティ比を前記基準値に固定し、
Ｅ＜Ｔｌ  の場合は、最小値から前記基準値までの間で前記デューティ比を変更することを特徴とする表示制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の表示制御装置において、
前記表示装置は、車両に搭載されることを特徴とする表示制御装置。
【請求項８】
画像表示システムであって、
請求項１ないし７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た表示画像を表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする画像表示システム。
【請求項９】
表示装置の表示に係る制御を行う表示制御方法であって、
（ａ）前記表示装置の画面に影響を与える外光の照度を取得する工程と、
（ｂ）前記表示装置への表示のための原画像のダイナミックレンジを圧縮した補正画像を生成する工程と、
（ｃ）前記補正画像を用いた表示画像を前記表示装置で表示する工程と、
（ｄ）前記画面を照明するバックライトに周期的な制御信号を与えて、前記バックライトの発光を制御する工程と、
を備え、
前記外光の照度をＥとし、該照度に関する一の閾値をＴｈとしたとき、
前記工程（ｄ）は、
Ｅ＜Ｔｈ  の場合は、前記制御信号のレベルを一定としつつ、前記外光の照度に応じて前記制御信号のデューティ比を変更することで前記バックライトの光量を調整する第１制御を実行し、
Ｔｈ＜Ｅ  の場合は、前記制御信号のレベルを前記第１制御より大きくするとともに前記制御信号のデューティ比を固定することで前記バックライトにパルス光を周期的に発光させる第２制御を実行することを特徴とする表示制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の表示に係る制御を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の画面に外光が照射されている場合においては、外光の影響を受けて表示装置の視認性が低下する場合がある。このため、従来から、外光の照度に応じて表示装置の表示状態を調整する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、比較的照度の高い外光が表示装置の画面を照射する場合は、その外光の反射等に起因して表示装置の画面の視認性が低下する。このため、外光の照度が比較的高い場合に、平均輝度を上げるように画像を補正するとともに、バックライトの光量を比較的大きい一定値に固定することで、視認性を改善する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、本明細書で説明する技術に関連する技術を開示した文献として特許文献２及び３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７６４２５号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１７６７号公報
【特許文献３】特開２００９−１４６８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両で用いられる表示装置など、様々な場所や時間で使用される表示装置では、直射日光等の非常に照度の高い外光によって画面が照射された状態で使用される場合がある。バックライトの発光性能には限界があることから、バックライトの光量を上げるという対応では、このように外光の照度が非常に高い場合（例えば２万（ｌｘ）より大きい場合）には表示装置の視認性を改善することが困難となる。このため、外光の照度が高い場合における表示装置の視認性を向上するための技術が要望されていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、外光の照度が高い場合における表示装置の視認性を向上できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、表示装置の表示に係る制御を行う表示制御装置であって、前記表示装置の画面に影響を与える外光の照度を取得する取得手段と、前記表示装置への表示のための原画像のダイナミックレンジを圧縮した補正画像を生成する生成手段と、前記補正画像を用いた表示画像を前記表示装置に出力して表示させる出力手段と、前記画面を照明するバックライトに周期的な制御信号を与えて、前記バックライトの発光を制御する制御手段と、を備え、前記外光の照度をＥとし、該照度に関する一の閾値をＴｈとしたとき、前記制御手段は、Ｅ＜Ｔｈの場合は、前記制御信号のレベルを一定としつつ、前記外光の照度に応じて前記制御信号のデューティ比を変更することで前記バックライトの光量を調整する第１制御を実行し、Ｔｈ＜Ｅの場合は、前記制御信号のレベルを前記第１制御より大きくするとともに前記制御信号のデューティ比を固定することで前記バックライトにパルス光を周期的に発光させる第２制御を実行する。
【０００９】
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、前記制御手段は、前記第２制御を実行する場合に、前記制御信号のデューティ比を１０％以下の値に固定する。
【００１０】
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、前記外光の照度に応じた合成比率で前記原画像と前記補正画像とを合成して前記表示画像を生成する生成手段、をさらに備えている。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の表示制御装置において、前記外光の照度に関するＴｈとは異なる２つの閾値をＴｌ，Ｔｍとし、Ｔｌ＜Ｔｍ＜Ｔｈ、であるとき、前記生成手段は、Ｔｍ＜Ｅの場合は、前記補正画像のみで前記表示画像を生成し、Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍの場合は、前記外光の照度が高いほど前記補正画像の割合を高くし、Ｅ＜Ｔｌの場合は、前記原画像のみで前記表示画像を生成する。
【００１２】
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、前記制御手段は、Ｔｍ＜Ｅ＜Ｔｈの場合は、基準値から最大値までの間で前記デューティ比を変更し、Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍの場合は、前記デューティ比を前記基準値に固定し、Ｅ＜Ｔｌの場合は、最小値から前記基準値までの間で前記デューティ比を変更する。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の表示制御装置において、前記外光の照度に関するＴｈとは異なる２つの閾値をＴｍ，Ｔｌとし、Ｔｌ＜Ｔｍ＜Ｔｈ、であるとき、前記制御手段は、Ｔｍ＜Ｅ＜Ｔｈの場合は、基準値から最大値までの間で前記デューティ比を変更し、Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍの場合は、前記デューティ比を前記基準値に固定し、Ｅ＜Ｔｌの場合は、最小値から前記基準値までの間で前記デューティ比を変更する。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の表示制御装置において、前記表示装置は、車両に搭載される。
【００１５】
また、請求項８の発明は、画像表示システムであって、請求項１ないし７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た表示画像を表示する表示装置と、を備えている。
【００１６】
また、請求項９の発明は、表示装置の表示に係る制御を行う表示制御方法であって、（ａ）前記表示装置の画面に影響を与える外光の照度を取得する工程と、（ｂ）前記表示装置への表示のための原画像のダイナミックレンジを圧縮した補正画像を生成する工程と、（ｃ）前記補正画像を用いた表示画像を前記表示装置で表示する工程と、（ｄ）前記画面を照明するバックライトに周期的な制御信号を与えて、前記バックライトの発光を制御する工程と、を備え、前記外光の照度をＥとし、該照度に関する一の閾値をＴｈとしたとき、前記工程（ｄ）は、Ｅ＜Ｔｈの場合は、前記制御信号のレベルを一定としつつ、前記外光の照度に応じて前記制御信号のデューティ比を変更することで前記バックライトの光量を調整する第１制御を実行し、Ｔｈ＜Ｅの場合は、前記制御信号のレベルを前記第１制御より大きくするとともに前記制御信号のデューティ比を固定することで前記バックライトにパルス光を周期的に発光させる第２制御を実行する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１ないし９の発明によれば、外光の照度が比較的高い場合には、ダイナミックレンジを圧縮した補正画像を用いた表示画像を表示装置に表示させつつ、バックライトにパルス光を周期的に発光させる制御が実行される。このため、ユーザが感じる表示装置の画面の明るさを明るくすることができ、外光の照度が高い場合における表示装置の視認性を向上できる。
【００１８】
また、特に請求項３の発明によれば、外光の照度に応じた合成比率で原画像と補正画像とを合成して表示画像を生成するため、外光の照度に適した表示画像を表示できる。
【００１９】
また、特に請求項４の発明によれば、外光の照度に応じて表示画像を生成する手法を細かく変更するため、外光の照度に適した表示画像を生成することができ、様々な外光に照射される場合においても適切に表示装置の視認性を向上できる。
【００２０】
また、特に請求項５及び６の発明によれば、外光の照度に応じてデューティ比を細かく変更するため、外光の照度に適した明るさでバックライトを発光させることができ、様々な外光に照射される場合においても適切に表示装置の視認性を向上できる。
【００２１】
また、特に請求項７の発明によれば、様々な外光に照射される車両において、表示装置の視認性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、画像処理部の詳細な構成を示す図である。
【図３】図３は、表示調整部の処理の流れを示す図である。
【図４】図４は、外光の照度と調整制御との関係を示す図である。
【図５】図５は、レンジ圧縮部の処理を説明する図である。
【図６】図６は、階調補正部が用いるトーンカーブを示す図である。
【図７】図７は、外光の照度と改善画像の合成割合との関係を示す図である。
【図８】図８は、デューティ制御で用いられる制御信号の波形を示す図である。
【図９】図９は、外光の照度とデューティ比との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、パルス制御で用いられる制御信号の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜１．全体構成＞
図１は、本実施の形態の画像表示システム１の構成を示すブロック図である。画像表示システム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であり、車両に搭載されて各種の情報を車室内のユーザに表示する機能を有している。
【００２５】
図１に示すように、画像表示システム１は、各種の画像を表示する表示装置４と、表示装置４の表示に係る制御を行う表示制御装置３と、表示装置４に表示するための画像を提供する映像提供部２と、外光の強さを検出する光センサ５とを備えている。
【００２６】
さらに、画像表示システム１は、システム全体を制御するシステム制御部１０を備えている。システム制御部１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどを備えたマイクロコンピュータである。システム制御部１０のＣＰＵが所定のプログラムに従って演算処理を行うことで、システム全体を制御するための各種の制御機能が実現される。システム制御部１０は、映像提供部２、表示制御装置３、表示装置４及び光センサ５の動作を統括的に制御する。
【００２７】
映像提供部２は、表示装置４への表示対象とする画像を含む様々な映像ソースの映像信号を出力する。映像提供部２は、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２の各部２１，２２，２３，２４は、所定の周期（例えば、１／３０秒）で画像（フレーム）を含む映像信号を出力する。
【００２８】
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の様子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を読み取り、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、ナビゲーション機能を提供する電子基板であり、ルート案内用の地図画像などナビゲーション機能に必要な画像を表示制御装置３に出力する。
【００２９】
表示装置４は、画像を表示する画面となる液晶パネル４１と、その液晶パネル４１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がユーザである車両の乗員から視認できるように、画像表示システム１は車両のインストルメントパネルなどに設置される。液晶パネル４１は、例えば、縦横二次元に配列された複数のドットを備えている。液晶パネル４１は、バックライト４２の光の透過率をドットごとに変更することで画像を表示する。また、バックライト４２は、光を発光する光源を備えており、液晶パネル４１を背面から照明する。バックライト４２の光源としては、放射するパルス光の立ち上がり及び立ち下がりが非常に速い発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが望ましい。
【００３０】
バックライト４２は、表示制御装置３から送出される制御信号に基づいて発光する。制御信号は、オン期間とオフ期間とを交互に繰り返す周期的な信号である。バックライト４２は、制御信号のオン期間に発光し、オフ期間は発光を停止する。また、バックライト４２の発光強度は、制御信号のレベルが高いほど大きくなる。バックライト４２の光量は、発光強度と発光時間との積算により求められる。一般には、表示装置４の画面は、バックライト４２の単位時間あたりの光量（光束）が大きくなるほど明るくなる。
【００３１】
光センサ５は、入射した光の強さに応じたレベルの信号を出力する。光センサ５は、入射した光の強さを検出する受光素子を備えており、この受光素子は表示装置４の画面となる液晶パネル４１の周縁近傍に配置される。したがって、光センサ５は、表示装置４の画面を前面から照明する外光（すなわち、表示装置４の画面の視認性に影響を与える外光）の強さに応じた信号を出力する。
【００３２】
表示制御装置３は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア回路であり、表示装置４の表示に係る制御を行う。表示制御装置３は、照度取得部３４、画像取得部３１、表示調整部３２及び画像出力部３３を備えている。
【００３３】
照度取得部３４は、光センサ５から出力された信号のレベルに基づいて外光の照度を導出する。これにより、照度取得部３４は、表示装置４の画面の視認性に影響を与える外光の照度を取得する。照度取得部３４は、取得した外光の照度を表示調整部３２に出力する。
【００３４】
画像取得部３１は、画像を含む映像信号を映像提供部２から取得する。画像取得部３１は、システム制御部１０からの指示に基づいてスイッチングを行い、映像提供部２の各部２１，２２，２３，２４から出力される映像信号のいずれか一つを受け取り、その映像信号に含まれる画像を表示調整部３２に提供する。
【００３５】
表示調整部３２は、表示装置４の表示状態を調整する調整制御を実行する。表示調整部３２は、照度取得部３４から入力される外光の照度に応じて表示装置４の表示状態を調整し、表示装置４の画面の視認性を向上させる。表示調整部３２は、表示装置４への表示対象となる画像を補正する制御、及び、バックライト４２の発光の制御の少なくとも一方を実行して、表示装置４の表示状態を調整する。
【００３６】
画像出力部３３は、表示調整部３２で処理された画像を、表示装置４に出力して表示させる。これにより、表示調整部３２で補正された画像が、表示装置４の液晶パネル４１に表示される。
【００３７】
表示調整部３２は、バックライト４２の発光を制御するバックライト制御部７を備えている。バックライト制御部７は、デューティ比（一周期におけるオン期間の割合）と、レベルとを調整した制御信号を生成して、バックライト４２に出力することでバックライト４２の発光を制御する。
【００３８】
表示調整部３２は、また、表示装置４への表示対象となる画像を補正する画像処理部６を備えている。図２は、画像処理部６の詳細な構成を示す図である。画像処理部６は、改善画像生成部６１と、画像合成部６２とを主に備えている。
【００３９】
改善画像生成部６１は、映像提供部２から入力される補正前の画像である原画像に所定の画像処理を行って、外光の照度が比較的高い場合における視認性を向上した補正画像である改善画像を生成する。改善画像生成部６１は、レンジ圧縮部６３と階調補正部６４と彩度補正部６５とを備えている。これらの機能の詳細については後述する。
【００４０】
また、画像合成部６２は、改善画像生成部６１で生成された改善画像と原画像とを合成して表示画像を生成する。これにより、改善画像を用いた表示画像が表示装置４の画面に表示される。
【００４１】
＜２．表示状態の調整＞
画像表示システム１においては、映像提供部２が提供する映像信号の画像に対して表示制御装置３が処理を行い、その処理がなされた画像を表示装置４が表示するという動作が、映像信号に画像が含まれる周期（例えば１／３０秒）で繰り返される。このような動作中において、表示調整部３２は、調整制御を実行して、表示装置４の画面に影響を与える外光の照度に応じて表示装置４の表示状態を調整し、表示装置４の画面の視認性を向上させる。表示調整部３２は、外光の照度に応じて、実行する調整制御を変更する。
【００４２】
図３は、表示調整部３２の基本的な処理の流れを示す図である。表示調整部３２は、この図３に示す処理を、表示対象となる画像が入力されるごとに繰り返し実行する。
【００４３】
表示調整部３２は、まず、照度取得部３４から外光の照度を取得する（ステップＳ１１）。次に、表示調整部３２は、外光の照度を、予め定められた３つの閾値と比較する（ステップＳ１２）。これら３つの閾値は、低閾値Ｔｌ、中閾値Ｔｍ及び高閾値Ｔｈ（Ｔｌ＜Ｔｍ＜Ｔｈ）である。そして、表示調整部３２は、外光の照度と３つの閾値Ｔｌ，Ｔｍ，Ｔｈとの比較結果に基づいて、表示装置４の表示状態を調整するための複数の調整制御のうちから一つを選択し、選択した調整制御を実行する。以下、外光の照度をＥとする。
【００４４】
外光の照度Ｅが低閾値Ｔｌより小さい場合（Ｅ＜Ｔｌ）は、表示調整部３２は調整制御一つである低照度制御を実行する（ステップＳ１３）。また、外光の照度Ｅが低閾値Ｔｌより大きく中閾値Ｔｍより小さい場合（Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍ）は、表示調整部３２は調整制御一つである中照度制御を実行する（ステップＳ１４）。また、外光の照度Ｅが中閾値Ｔｍより大きく高閾値Ｔｈより小さい場合（Ｔｍ＜Ｅ＜Ｔｈ）は、表示調整部３２は調整制御一つである高照度制御を実行する（ステップＳ１５）。さらに、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）は、表示調整部３２は調整制御一つである特殊制御を実行する（ステップＳ１６）。なお、外光の照度Ｅが閾値Ｔｌ，Ｔｍ，Ｔｈと同じ場合は、いずれの判断分岐に含めてもよい。
【００４５】
図４は、外光の照度と、実行される調整制御との関係を示す図である。照度取得部３４は、外光の照度を例えば０〜１０万（ｌｘ）の範囲で検出可能となっており、この照度の範囲で表示調整部３２は調整制御を実行する。図に示すように、本実施の形態では、低閾値Ｔｌは例えば１００（ｌｘ）、中閾値Ｔｍは例えば５，０００（ｌｘ）、高閾値Ｔｈは例えば２万（ｌｘ）にそれぞれ設定されている。
【００４６】
各調整制御では、表示対象となる画像を補正する制御と、バックライト４２の発光の制御との少なくとも一方が実行される。画像を補正する制御は画像処理部６によって実行され、バックライト４２の発光の制御はバックライト制御部７によって実行される。画像を補正する制御には直射制御があり、バックライト４２の発光の制御にはデューティ制御とパルス制御とがある。
【００４７】
図４に示すように、直射制御は、外光の照度が低閾値Ｔｌより大きい場合（Ｔｌ＜Ｅ）に実行される。また、デューティ制御は、外光の照度が高閾値Ｔｈより小さい場合（Ｅ＜Ｔｈ）に実行される。さらに、パルス制御は、外光の照度が高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）に実行される。
【００４８】
したがって、低照度制御ではデューティ制御のみが実行される。この低照度制御は、ディマー制御とも呼ばれる。また、中照度制御及び高照度制御では、直射制御とデューティ制御とが組み合わされて実行される。さらに、特殊制御では、直射制御とパルス制御とが組み合わされて実行される。
【００４９】
このように外光の照度に応じて実行する調整制御を細かく変更することで、広い範囲の外光の照度に合わせて表示装置４の表示状態を適切に調整できる。これにより、様々な外光に照射される車両においても、表示装置４の画面の視認性を向上することができる。以下、直射制御、デューティ制御及びパルス制御のそれぞれの制御内容について具体的に説明する。
【００５０】
＜３．直射制御＞
まず、直射制御について説明する。前述のように、直射制御は外光の照度Ｅが低閾値Ｔｌより大きい場合（Ｔｌ＜Ｅ）に実行される。外光の照度がある程度高くなると、画面における外光の反射等に起因して、表示装置４の画面の視認性が低下する。具体的には、表示装置４の表示において画像の階調の変化をユーザが認識できる範囲が狭くなり、特に比較的低輝度の領域の階調が実質的に失われてしまう。また、表示装置４に表示される画像中の物体の色が全体的に薄くなってしまう。
【００５１】
このため、直射制御では、画像処理部６（図２参照。）の改善画像生成部６１が、階調の変化を認識可能な範囲で階調を表現できるようにダイナミックレンジを圧縮し、かつ、物体の色が明瞭になるように彩度を強調した改善画像を生成する。そして、この改善画像と原画像とを合成した表示画像を表示装置４に表示させることで、表示装置４の画面の視認性を向上する。
【００５２】
改善画像生成部６１のレンジ圧縮部６３は、原画像のダイナミックレンジを圧縮する。図５の上部に示すように、原画像Ｇ１の各画素の値は、物体を照明する照明光成分ｃ１と、物体の反射率成分ｃ２との組み合わせと考えることができる。レンジ圧縮部６３は、図５の下部に示すように、照明光成分ｃ１を抑制する（全体的な明暗の差を縮小する）とともに、反射率成分ｃ２を拡大する（物体ごとの階調のレンジを拡大する）。これにより、レンジ圧縮部６３は、原画像のダイナミックレンジを圧縮した改善画像Ｇ２を生成する。改善画像Ｇ２では、明るすぎる領域や暗すぎる領域においても階調の変化が明瞭となり、視認性が改善される。
【００５３】
照明光成分ｃ１は、原画像の低周波成分に対応することから、ローパスフィルタによって抽出できる。また、反射率成分は、原画像から低周波成分を差し引いた残成分（高周波成分）として扱うことができる。この原理によって、レンジ圧縮部６３は、原画像を照明光成分と反射率成分とに分離し、それぞれに対して個別の処理を行うことができる。
【００５４】
階調補正部６４は、レンジ圧縮部６３に処理された改善画像の階調を補正する。具体的には、階調補正部６４は、図６に示すトーンカーブを用いて改善画像の輝度を補正し、階調が失われる可能性のある比較的低輝度の領域の輝度を上昇させる。これにより、改善画像の比較的低輝度の領域の階調の変化を、ユーザが明確に認識できるようになる。さらに、彩度補正部６５は、階調補正部６４に処理された改善画像の彩度を強調する。これにより、改善画像中の物体の色が鮮明にされる。
【００５５】
画像合成部６２は、このようにして生成された改善画像と原画像とを合成して表示画像を生成する。改善画像と原画像との合成比率は、外光の照度Ｅに応じて決定される。したがって、この表示画像を表示装置４に表示させることで、外光の照度Ｅに応じて表示装置４の画面の視認性を向上できる。
【００５６】
図７は、外光の照度Ｅと改善画像の合成割合（％）との関係を示す図である。図に示すように、外光の照度Ｅが低閾値Ｔｌより大きく中閾値Ｔｍより小さい場合（Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍ）は、０％から１００％までの間で、外光の照度Ｅが高いほど改善画像の合成割合が高く設定される。すなわち、中照度制御を行う場合においては、外光の照度Ｅが高くなるほど、原画像を少なく用い、改善画像を多く用いるように改善画像と原画像との合成比率が設定される。
【００５７】
また、外光の照度Ｅが中閾値Ｔｍより大きい場合（Ｔｍ＜Ｅ）は、改善画像の合成割合は１００％に固定される。すなわち、高照度制御及び特殊制御を行う場合においては、改善画像のみで表示画像が生成されることになる。なお、外光の照度Ｅが低閾値Ｔｌより小さい場合（Ｅ＜Ｔｌ）は、直射制御は実行されない。このため、この場合は改善画像の合成割合は０％となり、原画像のみで表示画像が生成される。
【００５８】
＜４．デューティ制御＞
次に、デューティ制御について説明する。外光の照度Ｅが比較的低い場合においては、周辺環境と比較して表示装置４の画面が明るくなりすぎてユーザがまぶしく感じ、表示装置４の画面の視認性が低下する。逆に、外光の照度Ｅが比較的明るい場合においては、画面における外光の反射等に起因して、表示装置４の画面の視認性が低下する。このため、デューティ制御では、バックライト制御部７が、外光の照度Ｅが比較的暗い場合はバックライト４２の光量を低下させ、外光の照度Ｅが比較的明るい場合はバックライト４２の光量を増加させることで、表示装置４の画面の視認性を向上する。
【００５９】
デューティ制御では、バックライト制御部７は、制御信号のレベルを一定にしつつ、制御信号のデューティ比を変更することで、バックライト４２の単位時間あたりの光量を調整する。
【００６０】
図８は、デューティ制御で用いられる制御信号の波形の一例を示す図である。図に示すように、制御信号は、Ｈとなるオン期間とＬとなるオフ期間とを交互に繰り返す周期的な信号である。この制御信号の周波数は例えば２４０Ｈｚである。制御信号のレベル（Ｈのレベル）は一定となっている。デューティ比は、制御信号の一周期Ｐａに対するオン期間Ｐｂの割合となる。バックライト制御部７は、外光の照度Ｅに応じて、この制御信号のディーティ比を変更する。
【００６１】
図９は、外光の照度Ｅとデューティ比との関係を示す図である。図に示すように、外光の照度Ｅが低閾値Ｔｌより小さい場合（Ｅ＜Ｔｌ）は、最小値から基準値までの間で、外光の照度Ｅに応じてデューティ比が設定される。すなわち、低照度制御（ディマー制御）を行う場合においては、デューティ比が基準値よりも低く設定され、外光の照度Ｅが低いほどデューティ比が低く設定されることになる。
【００６２】
また、外光の照度Ｅが低閾値Ｔｌより大きく中閾値Ｔｍより小さい場合（Ｔｌ＜Ｅ＜Ｔｍ）は、デューティ比は基準値に設定される。すなわち、中照度制御を行う場合においては、外光の照度Ｅに係わらずデューティ比は基準値に固定される。したがって、中照度制御では、主に直射制御によって視認性の改善が図られることになる。
【００６３】
また、外光の照度Ｅが中閾値Ｔｍより大きく高閾値Ｔｈより小さい場合（Ｔｍ＜Ｅ＜Ｔｈ）は、基準値から最大値までの間で、外光の照度Ｅに応じてデューティ比が設定される。すなわち、高照度制御を行う場合においては、デューティ比が基準値よりも高く設定され、外光の照度Ｅが高いほどデューティ比が高く設定されることになる。なお、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）は、デューティ制御は実行されない。
【００６４】
最小値及び最大値は予め設定されており、例えば、最小値は１０％、最大値は１００％とされる。また、基準値は、表示対象とする画像の平均輝度に基づいて２０％から８０％までの範囲でバックライト制御部７が設定する。バックライト制御部７は、画像の平均輝度が高いほど基準値を高く設定する。
【００６５】
＜５．パルス制御＞
次に、パルス制御について説明する。前述のように、パルス制御は、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）に、デューティ制御に代えて実行される。外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）とは、比較的強い直射日光が照射している場合に相当する。
【００６６】
デューティ制御では、バックライト制御部７は、制御信号のレベルを一定としつつデューティ比を変更することでバックライト４２の光量を調整していた。これに対してパルス制御では、バックライト制御部７は、制御信号のレベルをデューティ制御より大きくするとともに、制御信号のデューティ比を比較的小さい値に固定する。これにより、バックライト４２にパルス光を周期的に発光させる。
【００６７】
図１０は、パルス制御で用いられる制御信号の波形の一例を示す図である。図に示すように、制御信号には、比較的短い幅のパルス（矩形波）が所定の周期で含まれている。パルス制御における制御信号の周波数は、６０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下とすることが望ましい。本実施の形態では、制御信号の周波数は６０Ｈｚとなっている。したがって、パルス制御における制御信号の一周期Ｐｃは、デューティ制御における制御信号の一周期Ｐａの４倍となっている。
【００６８】
制御信号のレベル（パルスのレベル）Ｖｐは、デューティ制御での制御信号のレベル（Ｈのレベル）Ｖｈよりも十分に大きく設定される。本実施の形態では、デューティ制御におけるバックライト４２の発光強度に対して２０倍の発光強度となるように、制御信号のレベルＶｐが設定される。
【００６９】
また、制御信号のデューティ比（一周期Ｐｃに対するパルスの幅Ｐｄの割合）は、比較的小さい値に固定される。このパルス制御におけるデューティ比は、１０％以下（デューティ制御での最小値以下）の値とすることが望ましい。本実施の形態では、デューティ制御における最大値の１００％の１／２０である５％に、デューティ比が固定される。
【００７０】
このような制御信号に基づいてバックライト４２が発光するため、バックライト４２は、発光強度が強く、かつ、発光時間が短い光であるパルス光を、６０Ｈｚで周期的に発光することになる。以下、このようなバックライト４２の駆動を「パルス駆動」という。
【００７１】
このパルス駆動を、デューティ制御においてデューティ比を最大値（１００％）とした場合（すなわち、バックライト４２に直流電圧を印加する場合）のバックライト４２の駆動（以下、「直流駆動」という。）と比較する。本実施の形態のパルス駆動では、直流駆動と比較して、発光強度を２０倍とし、デューティ比を１／２０としている。このため、パルス駆動でのバックライト４２の単位時間あたりの光量（光束）は、直流駆動と同一となる。これにより、パルス駆動でのバックライト４２の発光に係るエネルギーも、直流駆動と同一となる。
【００７２】
人間は、瞬間的に光る強い光（パルス光）を見ると、実際の明るさよりも数倍明るく感じる（Broca-Sulzer効果）。したがって、バックライト４２の単位時間あたりの光量が同一であっても、パルス駆動を行った場合は直流駆動を行った場合と比較して、表示装置４の画面の明るさが１．５倍〜２．７倍程度明るいとユーザが感じることになる。
【００７３】
パルス制御では、この原理を利用して、バックライト４２の発光性能の範囲で、表示装置４の画面の明るさをデューティ制御の場合よりも明るくすることができる。したがって、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）（比較的強い直射日光が照射する場合）においても、表示装置４の視認性を向上できることになる。
【００７４】
以上のように、画像表示システム１においては、改善画像生成部６１が表示装置４への表示のための原画像のダイナミックレンジを圧縮した改善画像を生成し、画像出力部３３が改善画像を用いた表示画像を表示装置４に出力して表示させる。また、照度取得部３４が表示装置４の画面に影響を与える外光の照度を取得し、バックライト制御部７が表示装置４の画面を照明するバックライト４２に周期的な制御信号を与えてバックライト４２の発光を制御する。
【００７５】
そして、バックライト制御部７は、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより小さい場合（Ｅ＜Ｔｈ）は、制御信号のレベルを一定としつつ、外光の照度に応じて制御信号のデューティ比を変更してバックライトの光量を調整するデューティ制御を実行する。また、バックライト制御部７は、外光の照度Ｅが高閾値Ｔｈより大きい場合（Ｔｈ＜Ｅ）は、制御信号のレベルをデューティ制御より大きくするとともに制御信号のデューティ比を所定値（例えば、１０％）以下の値に固定することで、バックライト４２にパルス光を周期的に発光させるパルス制御を実行する。このため、ユーザが感じる表示装置４の画面の明るさを、デューティ制御よりも明るくすることができ、外光の照度が高い場合における表示装置４の視認性を向上できる。
【００７６】
＜６．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。
【００７７】
上記実施の形態では、パルス駆動におけるバックライト４２の単位時間当たりの光量（光束）、及び、バックライト４２の発光に係るエネルギーが、直流駆動と同一となると説明したが、直流駆動より小さくなるようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態では、車両に搭載される画像表示システム１について説明を行ったが、例えば、携帯電話やスマートフォンなど、様々な外光の環境下で用いられる画像表示システムであれば、どのようなものであっても上記実施の形態で説明した技術を好適に適用可能である。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
３    表示制御装置
４    表示装置
５    光センサ
７    バックライト制御部
３２    表示調整部
３３    画像出力部
３４    照度取得部
４１    液晶パネル
４２    バックライト
６１    改善画像生成部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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