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WO2016152499A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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WO2016152499A1
WO2016152499A1 PCT/JP2016/057117 JP2016057117W WO2016152499A1 WO 2016152499 A1 WO2016152499 A1 WO 2016152499A1 JP 2016057117 W JP2016057117 W JP 2016057117W WO 2016152499 A1 WO2016152499 A1 WO 2016152499A1
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WO
WIPO (PCT)
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image information
image
brightness
luminance
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/057117
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
司 水澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Publication of WO2016152499A1 publication Critical patent/WO2016152499A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • B60K35/234—Head-up displays [HUD] controlling the brightness, colour or contrast of virtual images depending on the driving conditions or on the condition of the vehicle or the driver
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/10—Intensity circuits

Definitions

  • the present invention relates to an image display device used for a head-up display or the like, and more particularly to an image display device having a brightness adjustment function.
  • a head-up display that displays a display (hologram) image as a virtual image in front of the windshield so that the driver can grasp information such as speed and mileage without moving the line of sight while driving The device is being installed.
  • a head-up display has a function of adjusting display luminance according to external light so that the driver can visually recognize the display screen even when the surrounding environment during traveling changes.
  • the laser light from the light emitting unit is subjected to PWM (Pulse Width Modulation) control, and the luminance is changed by adjusting the light emission time.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the laser emission time is shortened in order to reduce the brightness.
  • FIG. 7 if light is incident on the rotating diffusion plate in a state where the light emission time of the laser is short, the amount of incident light per unit area is reduced, which reduces the effect of reducing speckle noise. There is a problem that the image quality deteriorates.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an image display device capable of displaying a high-quality image even when the luminance is lowered when an image is formed by modulating light from a light source.
  • the purpose is to do.
  • an image display device of the present invention includes a luminance correction setting unit that sets luminance correction information for adjusting the luminance of original image information, and the setting Based on the brightness correction information, the brightness of the original image information is corrected to generate display image information, and the light from the light source is modulated based on the generated display image information And an image forming unit.
  • the luminance correction information of the original image information is generated in the luminance correction setting unit, and light is modulated in the image forming unit based on the display image information whose luminance is corrected. Therefore, unlike the conventional case, since it is not necessary to shorten the light emission time of the light source, a sufficient amount of incident light can be secured in the light diffusing unit at the subsequent stage of the image forming unit, and the speckle noise reduction effect can be appropriately exhibited. Therefore, it is possible to provide a high-quality image in which speckle noise is suppressed.
  • the luminance correction setting unit of the image display device of the present invention sets the luminance correction information for each of a plurality of block image information in different areas constituting the original image information, and the image information generation unit For each of the plurality of block image information, the display image information is generated using the luminance correction information set for the block image information.
  • luminance correction can be performed for each block image information, and appropriate luminance correction according to the attribute can be performed for each block image.
  • the brightness correction setting unit of the image display device of the present invention calculates an average value of the brightness of the plurality of block image information, and based on the average value and the brightness of the plurality of block image information, A brightness correction value is calculated for each of the plurality of block image information so that the brightness is constant among the plurality of block image information, and the image information generation unit performs the block image information for each of the block image information.
  • the display image information is generated by correcting the brightness of the original image information using the brightness correction value calculated for the.
  • the brightness correction is performed so that the brightness is constant among a plurality of pieces of block image information, the brightness of the entire display image can be kept constant.
  • the brightness correction setting unit of the image display device of the present invention calculates the brightness correction value so that the brightness of the display image corresponding to the original image information becomes a specified brightness. According to this configuration, the brightness of the display image can be set to the designated brightness.
  • the image information generation unit of the image display device of the present invention when the plurality of block image information is assigned to the intersection of the matrix according to the position of the corresponding block image, the calculation target in the block image The positional brightness, the luminance of the block image information, the luminance correction value of the block image information calculated by the luminance correction setting unit, and the positional relationship between the intersection to which the block image information is allocated and the calculation target position Based on the above. According to this configuration, the luminance at each position in the block image can be appropriately corrected according to the position, and a high-quality image can be provided.
  • the image forming unit of the image display apparatus of the present invention generates hologram diffracted light by phase-modulating the image information generated by the image information generating unit. According to this configuration, a hologram image can be displayed.
  • the image display device of the present invention further includes a light diffusion unit that diffuses light phase-modulated by the image forming unit.
  • a sufficient amount of incident light can be secured in the light diffusing unit, and the speckle noise reduction effect can be appropriately exhibited. Therefore, it is possible to provide a high-quality image in which speckle noise is suppressed.
  • the present invention when an image is formed by modulating light from a light source, it is possible to provide an image display device capable of displaying a high-quality image even when the luminance is lowered.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of an image display device according to an embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating the principle in which a driver
  • 2 is a flowchart for explaining processing of a luminance correction setting unit and an image information generation unit shown in FIG. 1. It is a figure for demonstrating the correction value setting process by the brightness
  • FIG. 1 is a functional block diagram of an image display apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the principle that the driver visually recognizes the virtual image.
  • the image display device 1 of the present embodiment is a head-up display that is used by being mounted on a vehicle (moving body).
  • the image display apparatus 1 includes, for example, a light emitting unit 11, an image forming unit 13, a Fourier transform lens 15, a light diffusing unit 17, a light reflecting unit 19, a light receiving unit 31, a light emission control unit 33, and an image memory. 41, a luminance correction setting unit 43, and an image information generation unit 47.
  • the light emitting unit 11 is composed of, for example, two laser diodes (LD) of R (red) and G (green) for displaying a virtual image.
  • the light emitting unit 11 irradiates the image forming unit 13 with light from each laser.
  • the light output of the laser of the light emitting unit 11 is controlled by the light emission control unit 33.
  • An LED element may be used as the light emitting unit 11. Further, the number of lasers and LED elements is not particularly limited. For example, it is possible to make the image display full color by adding B (blue) to the light source.
  • the image forming unit 13 phase modulates the laser light from the light emitting unit 11 based on the display image information generated by the image information generating unit 47 and irradiates the Fourier transform lens 15 with the hologram diffracted light generated by the phase modulation. To do.
  • the image forming unit 13 becomes an image display screen.
  • the image forming unit 13 is, for example, an LCOS (Liquid Crystal on Silicon) 49.
  • the LCOS is provided with MOS transistors and pixel electrodes in a matrix on a silicon CMOS substrate, and an optically transparent common electrode is provided on the pixel electrode facing surface of the substrate disposed opposite to the CMOS substrate.
  • This is a reflective liquid crystal display element composed of a liquid crystal layer sealed between these two substrates.
  • the image forming unit 13 may use a transmissive LCD or the like instead of the LCOS.
  • the Fourier transform lens 15 Fourier transforms the hologram diffracted light from the image forming unit 13 to form an image on the light diffusion unit 17.
  • the light diffusing unit 17 is a diffuser that diffuses the hologram diffracted light incident through the Fourier transform lens 15.
  • the light diffusing unit 17 has, for example, a disk-like transmissive optical component (optical element).
  • optical component optical element
  • the optical component is driven to rotate about an axis substantially parallel to the optical axis.
  • the light diffusing unit 17 suppresses spectral coherence of light that is visually recognized and causes image quality degradation.
  • the light reflecting portion 19 is composed of a magnifying mirror, and projects the light diffused from the light diffusing portion 17 on the window shield glass 51 after performing magnification and distortion correction.
  • the window shield glass 51 is provided as a vehicle windshield.
  • the light reflecting unit 19 enlarges and corrects the display image corresponding to the light from the light diffusing unit 17, projects it toward the window shield glass 51, and reflects this display image in the direction of the driver's eyes 55. As a result, the display image is formed in front of the driver as a virtual image 57 as shown in FIG. 2 so that the driver can visually recognize the display image.
  • the angle of the light reflecting portion 19 is freely adjustable to flexibly respond to changes in the driver's line-of-sight position.
  • the light receiving unit 31 includes a photodiode (PD), is provided around the light diffusion unit 17, and has a luminance adjustment image corresponding to the luminance adjustment image information included in the display image information generated by the image information generation unit 47. It is provided at the irradiated position.
  • the light emission control unit 33 inputs the light intensity from the light receiving unit 31, and feedback-controls the light output of the light emitting unit 11 so that the light intensity becomes a specified predetermined light intensity.
  • the image memory 41 stores original image information of a display image.
  • the original image information is, for example, JPEG (Joint Photographic Experts Group).
  • the luminance correction setting unit 43 reads the original image information from the image memory 41, and sets (generates) luminance correction information for adjusting the luminance of the original image information based on the original image information.
  • the image information generation unit 47 generates display image information in which the luminance of the original image information read from the image memory 41 is adjusted based on the luminance correction information set by the luminance correction setting unit 43, and this is displayed as an image forming unit. 13 is output.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining processing of the luminance correction setting unit 43 and the image information generation unit 47.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining correction value setting processing by the luminance correction setting unit 43
  • FIG. 5 is a diagram for explaining luminance value correction processing by the image information generation unit 47.
  • Step ST1 The luminance correction setting unit 43 reads the original image information from the image memory 41.
  • Step ST2 As shown in FIG. 4, the luminance correction setting unit 43 calculates the luminance of the block image information of each of a plurality of regions located in a matrix that constitutes the original image information read in step ST1. Specifically, the brightness correction setting unit 43 calculates the brightness of the block image information by averaging the brightness of the pixels in each block image information. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the luminance is calculated for block image information of 45 regions located in a 9 ⁇ 5 matrix. Note that the luminance correction information setting unit 43 may calculate the luminance of the block image information by a method other than the averaging described above.
  • Step ST3 The brightness correction setting unit 43 calculates the average value of the brightness of the plurality of block image information calculated in step ST2. Then, the brightness correction setting unit 43, based on the calculated average value and the brightness of the plurality of block image information, sets the plurality of blocks so that the brightness is constant among the plurality of block image information. A luminance correction value is calculated for each image information.
  • the luminance correction setting unit 43 calculates (sets) the luminance correction value so that the luminance of the display image corresponding to the plurality of pieces of block image information becomes the specified luminance.
  • the designation of the luminance is performed based on, for example, an operation input by the driver or a detection result of external light from the surrounding environment. When the external light detection result is used, correction is performed so that the luminance decreases as the light intensity of the external light decreases.
  • Step ST4 As shown in FIG. 5, the image information generation unit 47 determines the luminance of the block image information of the original image information read from the image memory 41, the luminance correction value of the block image information set in step ST3, and the block image information.
  • the calculation target position (each pixel position) in the block image defined by the block image information (Gx) by linear interpolation based on the position relationship between the intersection position of the matrix to which the brightness correction value is assigned and the calculation target position. , Gy) is corrected to generate display image information.
  • the coordinates for obtaining the luminance in the region surrounded by the four intersections are set as (Gx, Gy), the luminance to be obtained is set as C (Gx, Gy), and Px as in the following formulas (1) and (2) , Py, the following equation (3) is established.
  • the size of the display image is 540 ⁇ 190 in the X ⁇ Y direction.
  • the block image is defined by dividing into 8 parts in the X direction and 4 parts in the Y direction.
  • Step ST5 The image information generation unit 47 outputs the display image information generated in step ST4 to the image forming unit 13.
  • the luminance correction setting unit 43 uses the block image information as shown in FIG. 4 based on the original image information read from the image memory 41. The brightness value and the brightness correction value are calculated.
  • step ST4 shown in FIG. 5
  • a corrected luminance value at each pixel position is calculated.
  • display image information composed of these corrected luminance values is output from the image information generation unit 47 to the image forming unit 13.
  • the image display device 1 In the image display device 1, light from the light emitting unit 11 enters the image forming unit 13. Then, the image forming unit 13 phase-modulates the laser light from the light emitting unit 11 based on the display image information generated by the image information generating unit 47, and converts the hologram diffracted light generated by the phase modulation into the Fourier transform lens 15. Irradiate. Then, the hologram diffracted light is diffused in the light diffusing unit 17, directed by the light reflecting unit 19, and irradiated on the window shield glass 51.
  • the light projected from the light reflecting portion 19 onto the window shield glass 51 is reflected by the window shield glass 51 and reaches the viewpoint 55 of the driver (passenger).
  • the driver can visually recognize a virtual image (virtual image display image) 57 obtained by enlarging an image corresponding to the light from the light reflecting portion 19 at a point in front of the window shield glass 51.
  • the display surface of the image forming unit 13, the image formed on the diffusion region of the light diffusion unit 17, and the virtual image 57 are in a conjugate relationship.
  • the luminance correction value is generated in the luminance correction setting unit 43, and the image forming unit 13 receives the light from the light emitting unit 11 based on the display image information whose luminance is corrected. Modulate light. That is, the hologram diffracted light whose luminance is adjusted can be output from the image forming unit 13.
  • the light intensity from the laser from the light emitting unit 11 can be made constant, and it is not necessary to shorten the light emission time of the light source as in the prior art, so a sufficient amount of incident light is secured in the light diffusing unit 17. And can exhibit the speckle noise reduction effect appropriately. Thereby, a high-quality image in which speckle noise is suppressed can be provided. Further, as compared with the case where the luminance is adjusted by the light emission control unit 33, it is possible to prevent the influence of the response time of the circuit. That is, in the image display device 1, as shown in FIG. 6, it is not necessary to reduce the light output of the light emitting unit 11 in order to adjust the luminance of the projection image generated by the image forming unit 13.
  • the luminance correction value is calculated for each block image information from the original image information, and the luminance correction is performed based on this. Therefore, appropriate luminance correction according to the attribute can be performed for each block image.
  • the luminance correction is performed so that the luminance is constant among a plurality of block image information. Therefore, the brightness of the entire display image can be made constant.
  • the brightness correction value is calculated so that the brightness of the display image corresponding to the original image information becomes the designated brightness. Therefore, the brightness of the display image can be set to the designated brightness.
  • the image display apparatus 1 calculates the corrected luminance value of each pixel in the block image as described with reference to FIG. Therefore, the luminance at each position in the block image can be appropriately corrected according to the position, and a high-quality image can be provided.
  • the case where the original image information is subjected to luminance correction and phase modulation for each block image information is exemplified. It is not limited. Further, luminance correction and phase modulation may be performed not for each block image information but for each original image information.
  • the present invention is applicable to an image display device that generates a display image by phase-modulating light from a light source.

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Abstract

　光源からの光を変調して画像形成する場合に、輝度を低下させても高画質な画像を表示できる画像表示装置を提供する。輝度補正設定部４３において、原画像情報を基にブロック画像情報毎にその輝度値と輝度補正値が算出される。画像情報生成部４７において、ブロック画像情報の輝度値と輝度補正値を基に、各ピクセル位置の補正された輝度値が算出される。画像形成部１３が、画像情報生成部４７で生成された表示画像情報に基づいて、発光部１１からのレーザ光を位相変調し、ホログラム回折光を生成する。

Description

画像表示装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイ等に用いられる画像表示装置に関するものであり、特に輝度調整機能を備えた画像表示装置に関する。
　自動車等の車両には、運転手が運転中に視線をほとんど動かさずに速度、走行距離等の情報を把握できるように、フロントガラスの前方に表示（ホログラム）画像を虚像として表示させるヘッドアップディスプレイ装置が搭載されつつある。
　このようなヘッドアップディスプレイにおいては、走行中の周辺環境が変化しても、運転者が表示画面を視認できるように、外光に応じて表示輝度を調整する機能を備えている。
　従来では、図７に示すように、発光部からのレーザ光をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御し、その発光時間を調整することで輝度を変化させている。
　ところで、従来のヘッドアップディスプレイでは、スペックルノイズを除去するために、回動する拡散板を介して光を出光させる構成をとっている。
特開２０１３－１５７３８号公報 特開２００２－９０８８１号公報
　上述した従来のヘッドアップディスプレイのように、レーザ光をＰＷＭ制御して輝度を変化させる場合、輝度を下げるためにはレーザの発光時間を短くすることになる。
　しかしながら、図７に示すように、回転動作する拡散板にレーザの発光時間が短い状態で光を入光させると、単位面積当たりの入光量が減ることからスペックルノイズ低減効果が低下してしまい、画質が劣化するという問題がある。
　本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源からの光を変調して画像形成する場合に、輝度を低下させても高画質な画像を表示できる画像表示装置を提供することを目的とする。
　上述した従来技術の問題を解決し上述した目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、原画像情報の輝度を調整するための輝度補正情報を設定する輝度補正設定部と、前記設定された輝度補正情報に基づいて、前記原画像情報の輝度を補正して、表示画像情報を生成する画像情報生成部と、前記生成された表示画像情報に基づいて、光源からの光を変調する画像形成部とを有する。
　この構成によれば、輝度補正設定部において原画像情報の輝度補正情報を生成し、当該輝度が補正された表示画像情報を基に画像形成部において光の変調を行う。そのため、従来のように、光源の発光時間を短くする必要がないため、画像形成部の後段にある光拡散部に十分な入光量を確保でき、スペックルノイズ低減効果を適切に発揮できる。そのため、スペックルノイズが抑制された高画質な画像を提供できる。
　好適には本発明の画像表示装置の前記輝度補正設定部は、前記原画像情報を構成する異なる領域の複数のブロック画像情報の各々について、前記輝度補正情報を設定し、前記画像情報生成部は、前記複数のブロック画像情報の各々について、当該ブロック画像情報について設定された前記輝度補正情報を用いて前記表示画像情報を生成する。
　この構成によれば、ブロック画像情報毎に輝度補正を行うことができ、ブロック画像毎にその属性に応じた適切な輝度補正を行うことができる。
　好適には本発明の画像表示装置の前記輝度補正設定部は、前記複数のブロック画像情報の輝度の平均値を計算し、前記平均値と、前記複数のブロック画像情報の輝度とを基に、前記複数のブロック画像情報の間で輝度が一定となるように、前記複数のブロック画像情報毎に輝度補正値を算出し、前記画像情報生成部は、前記ブロック画像情報毎に、当該ブロック画像情報について算出された前記輝度補正値を用いて、前記原画像情報の輝度補正を行って前記表示画像情報を生成する。
　この構成によれば、複数のブロック画像情報の間で輝度が一定となるように輝度補正を行うため、表示画像全体の輝度を一定にできる。
　好適には本発明の画像表示装置の前記輝度補正設定部は、前記原画像情報に応じた表示画像の輝度が指定された輝度になるように、前記輝度補正値を算出する。
　この構成によれば、表示画像の輝度を指定された輝度にすることができる。
　好適には本発明の画像表示装置の前記画像情報生成部は、前記複数のブロック画像情報をそれに対応するブロック画像の位置に応じてマトリクスの交点に割り当てた場合に、前記ブロック画像内の算出対象位置の輝度を、前記ブロック画像情報の輝度と、前記輝度補正設定部が算出した当該ブロック画像情報の前記輝度補正値と、前記ブロック画像情報が割り当てられた交点と前記算出対象位置との位置関係とを基に算出する。
　この構成によれば、ブロック画像内の各位置の輝度を、当該位置に応じて適切に補正することができ、高画質な画像を提供できる。
　好適には本発明の画像表示装置の前記画像形成部は、前記画像情報生成部で生成した画像情報を位相変調してホログラム回折光を生成する。
　この構成によれば、ホログラム画像を表示できる。
　好適には本発明の画像表示装置は、前記画像形成部で位相変調された光を拡散する光拡散部をさらに有する。
　この構成によれば、光拡散部に十分な入光量を確保でき、スペックルノイズ低減効果を適切に発揮できる。そのため、スペックルノイズが抑制された高画質な画像を提供できる。
　本発明によれば、光源からの光を変調して画像形成する場合に、輝度を低下させても高画質な画像を表示できる画像表示装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示装置の機能ブロック図である。 運転者が虚像を視認する原理を説明するための図である。 図１に示す輝度補正設定部および画像情報生成部の処理を説明するためのフローチャートである。 図１に示す輝度補正設定部による補正値設定処理を説明するための図である。 図１に示す画像情報生成部による輝度値補正処理を説明するための図である。 図１に示す画像表示装置の作用・効果を説明するための図である。 従来の画像表示装置を説明するための図である。
　以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の機能ブロック図である。図２は運転者が虚像を視認する原理を説明するための図である。
　本実施例の画像表示装置１は、車両（移動体）に搭載されて用いられるヘッドアップディスプレイである。
　図１に示すように、画像表示装置１は、例えば、発光部１１、画像形成部１３、フーリエ変換レンズ１５、光拡散部１７、光反射部１９、受光部３１、発光制御部３３、画像メモリ４１、輝度補正設定部４３および画像情報生成部４７を有する。
　発光部１１は、例えば、虚像表示のためのＲ（赤）とＧ（緑）の２つのレーザダイオード（ＬＤ）で構成されている。発光部１１は、各レーザからの光を画像形成部１３に照射する。
　発光部１１のレーザーの光出力は発光制御部３３によって制御される。
　発光部１１としては、ＬＥＤ素子を用いてもよい。また、レーザおよびＬＥＤ素子の数は特に限定されない。例えば、光源にＢ（青）を追加することで、画像表示をフルカラーとすることも可能である。
　画像形成部１３は、画像情報生成部４７で生成された表示画像情報に基づいて、発光部１１からのレーザ光を位相変調し、位相変調によって生成されたホログラム回折光をフーリエ変換レンズ１５に照射する。画像形成部１３が、画像表示画面となる。
　画像形成部１３は、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）４９である。
　ここで、ＬＣＯＳは、例えば、シリコンのＣＭＯＳ基板上にマトリクス状にＭＯＳ型トランジスタや画素電極を設け、このＣＭＯＳ基板と対向配置した基板の画素電極対向面に光学的に透明の共通電極を設け、これら２枚の基板間に封入された液晶層からなる反射型液晶表示素子である。
　画像形成部１３は、ＬＣＯＳに変えて透過型ＬＣＤ等を用いてもよい。
　フーリエ変換レンズ１５は、画像形成部１３からのホログラム回折光をフーリエ変換して光拡散部１７に結像させる。
　光拡散部１７は、フーリエ変換レンズ１５を介して入射したホログラム回折光を光拡散するディフューザである。光拡散部１７は、例えば、ディスク状で透過型の光学部品（光学素子）を有している。当該光学部品のうち、光路を横断する光学面を光が透過する際に、場所によって約λ／２程度の光路差（位相差）が発生する。当該光部品は、光軸にほぼ平行な軸を中心に回転駆動される。光拡散部１７により、視認され画質劣化の要因となる光の干渉性のスペクトルノイズが抑制される。
　光反射部１９は、拡大ミラーからなり、光拡散部１７からの光拡散された光を拡大・歪補正を行ってウィンドウシールドガラス５１に投影する。ウィンドウシールドガラス５１は車両のフロントガラスとして設けられている。
　光反射部１９は、光拡散部１７からの光に応じた表示像を拡大および歪補正を行って、ウィンドウシールドガラス５１に向けて投影し、この表示像を運転者の目５５の方向に反射させることによって当該表示像を図２に示すように虚像５７として運転者の前方に結像させて運転者に表示像を視認させる。光反射部１９は、運転者の視線位置の変化に柔軟に対応するため角度が自由に調節可能となっている。
　受光部３１は、フォトダイオード（ＰＤ）からなり、光拡散部１７の周囲に設けられ、画像情報生成部４７で生成された表示画像情報に含まれる輝度調整用画像情報に応じた輝度調整画像が照射される位置に設けられている。
　発光制御部３３は、受光部３１から光強度を入力し、当該光強度が指定された所定の光強度になるように発光部１１の光出力をフィードバック制御する
　画像メモリ４１は、表示画像の原画像情報を記憶する。当該原画像情報は、例えばＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)である。
　輝度補正設定部４３は、画像メモリ４１から原画像情報を読み出し、これを基に当該原画像情報の輝度を調整するための輝度補正情報を設定（生成）する。
　画像情報生成部４７は、輝度補正設定部４３で設定された輝度補正情報を基に、画像メモリ４１から読み出した原画像情報の輝度が調整された表示画像情報を生成し、これを画像形成部１３に出力する。
　以下、輝度補正設定部４３および画像情報生成部４７による輝度補正について詳細に説明する。
　図３は、輝度補正設定部４３および画像情報生成部４７の処理を説明するためのフローチャートである。図４は輝度補正設定部４３による補正値設定処理を説明するための図、図５は画像情報生成部４７による輝度値補正処理を説明するための図である。
　ステップＳＴ１：
　輝度補正設定部４３は、原画像情報を画像メモリ４１から読み出す。
　ステップＳＴ２：
　輝度補正設定部４３は、図４に示すように、ステップＳＴ１で読み出した原画像情報を構成するマトリクス状に位置する複数の領域の各々のブロック画像情報の輝度を計算する。具体的には、輝度補正設定部４３は、各ブロック画像情報内のピクセルの輝度を平均化することで、当該ブロック画像情報の輝度を算出する。本実施形態では、図４に示すように、９x５のマトリクス状に位置する４５個の領域のブロック画像情報について輝度を算出する。なお、輝度補正情報設定部４３は、ブロック画像情報の輝度を上記した平均化以外の方法で算出してもよい。
　ステップＳＴ３：
　輝度補正設定部４３は、ステップＳＴ２で算出した複数のブロック画像情報の輝度の平均値を算出する。
　そして、輝度補正設定部４３は、当該算出した平均値と、上記複数のブロック画像情報の輝度とを基に、上記複数のブロック画像情報の間で輝度が一定となるように、上記複数のブロック画像情報毎に輝度補正値を算出する。
　このとき、輝度補正設定部４３は、上記複数のブロック画像情報に応じた表示画像の輝度が指定された輝度になるように、輝度補正値を算出（設定）する。
　当該輝度の指定は、例えば、運転者による操作入力、あるいは周辺環境からの外光の検出結果を基に行う。外光の検出結果を用いる場合には、外光の光強度が弱くなるに従って輝度を低くするように補正が行われる。
　ステップＳＴ４：
　画像情報生成部４７は、図５に示すように、画像メモリ４１から読み出した原画像情報のブロック画像情報の輝度と、ステップＳＴ３で設定された当該ブロック画像情報の輝度補正値と、ブロック画像情報の輝度補正値が割り当てられたマトリクスの交点位置と上記算出対象位置との位置関係とに基づいて、線形補間により、ブロック画像情報が規定するブロック画像内の算出対象位置（各ピクセル位置）（Ｇｘ,Ｇｙ）の補正された輝度値を計算して表示画像情報を生成する。
　本実施形態では、ブロック画像情報を９×５のマトリクスの交点（測定点）に割り当て、４つの交点で囲まれた領域の４隅の座標を（Ｓｘ, Ｅｙ），（Ｓｘ,Ｓｙ）,（Ｅｘ,Ｅｙ），（Ｅｘ，Ｓｙ）とし、当該座標に対応する輝度値をＢ（＃ｘ，＃ｙ），＃＝Ｓ又はＥとし、当該座標に対応する輝度補正値をＡ（＃ｘ，＃ｙ），＃＝Ｓ又はＥとする。
　また、上記４つの交点で囲まれた領域内の輝度を求める座標を（Ｇｘ,Ｇｙ）とし、求める輝度を Ｃ（Ｇｘ,Ｇｙ）とし、下記式（１），（２）のように、Ｐｘ，Ｐｙを規定すると、下記式（３）が成立する。
　ここで、表示画像のサイズをＸ×Ｙ方向に５４０×１９０とする。また、Ｘ方向に８分割、Ｙ方向に４分割してブロック画像を規定する。
　式（１）において、「６７．５」は「６７．５＝Ｘ方向の画像サイズである５４０／分割数である８」により計算される。また、「４７．５」は「４７．５＝Ｙ方向の画像サイズである１９０／分割数である４」により計算される。
[数１]
Ｐｘ ＝ （Ｇｘ－Ｓｘ）／６７．５　　　…（１）
[数２]
Ｐｙ ＝ （Ｇｙ－Ｓｙ）／４７．５　　　…（２）
[数３]
　Ｃ（Ｇｘ,Ｇｙ）＝（１－Ｐｘ）×（１－Ｐｙ）×Ａ（Ｓｘ,Ｓｙ）×Ｂ（Ｓｘ,Ｓｙ）＋（１－Ｐｙ）Ｐｘ×Ａ（Ｅｘ,Ｓｙ）×Ｂ（Ｅｘ,Ｓｙ）＋ （１－Ｐｘ）Ｐｙ×Ａ（Ｓｘ,Ｅｙ）×Ｂ（Ｓｘ,Ｅｙ） ＋ Ｐｘ×Ｐｙ×Ａ（Ｅｘ,Ｅｙ）×Ｂ（Ｅｘ,Ｅｙ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
　ステップＳＴ５：
　画像情報生成部４７は、ステップＳＴ４で生成した表示画像情報を画像形成部１３に出力する。
　以下、画像表示装置１の動作を説明する。
　画像表示装置１では、図３に示すステップＳＴ１～ＳＴ３で説明したように、輝度補正設定部４３において、画像メモリ４１から読み出した原画像情報を基に、図４に示すようにブロック画像情報毎にその輝度値と輝度補正値が算出される。
　次に、画像情報生成部４７において、図３に示すステップＳＴ４に示すように、輝度補正設定部４３で算出されたブロック画像情報の輝度値と輝度補正値を基に、図５に示すように各ピクセル位置の補正された輝度値が算出される。そして、これらの補正された輝度値から構成される表示画像情報が画像情報生成部４７から画像形成部１３に出力される。
　また、画像表示装置１では、発光部１１からの光が画像形成部１３に入射する。
　そして、画像形成部１３が、画像情報生成部４７で生成された表示画像情報に基づいて、発光部１１からのレーザ光を位相変調し、位相変調によって生成されたホログラム回折光をフーリエ変換レンズ１５に照射する。
　そして、光拡散部１７において、ホログラム回折光が拡散され、光反射部１９で指向されてウィンドウシールドガラス５１に照射される。
　光反射部１９からウィンドウシールドガラス５１に投射された光は、図２に示すように、ウィンドウシールドガラス５１で反射して運転者（搭乗者）の視点５５に到達する。運転者は、ウィンドウシールドガラス５１の前方の地点において、光反射部１９からの光に応じた画像を拡大した虚像（虚像表示像）５７として視認することができる。
ここで、画像形成部１３の表示面と、光拡散部１７の拡散領域上に形成される画像と、虚像５７とが共役関係にある。
　以上説明したように、画像表示装置１によれば、輝度補正設定部４３において輝度補正値を生成し、画像形成部１３において、当該輝度が補正された表示画像情報を基に発光部１１からの光の変調を行う。すなわち、画像形成部１３から輝度調整されたホログラム回折光を出力できる。
　そのため、図６に示すように、発光部１１からのレーザから光強度を一定にでき、従来のように光源の発光時間を短くする必要がないため、光拡散部１７に十分な入光量を確保でき、スペックルノイズ低減効果を適切に発揮できる。これにより、スペックルノイズが抑制された高画質な画像を提供できる。また、発光制御部３３で輝度調整する場合に比べて、回路の応答時間の影響を受けないようにできる。
　すなわち、画像表示装置１では、図６に示すように、画像形成部１３で生成される投影画像の輝度を調整するため、発光部１１の光出力を下げる必要がない。
　また、画像表示装置１によれば、原画像情報をブロック画像情報毎に輝度補正値を算出し、これを基に輝度補正を行う。そのため、ブロック画像毎にその属性に応じた適切な輝度補正を行うことができる。
　また、画像表示装置１によれば、複数のブロック画像情報の間で輝度が一定となるように輝度補正を行う。そのため、表示画像全体の輝度を一定にできる。
　また、画像表示装置１によれば、原画像情報に応じた表示画像の輝度が指定された輝度になるように、輝度補正値を算出する。そのため、表示画像の輝度を指定された輝度にすることができる。
　画像表示装置１では、図５を用いて説明したように、ブロック画像内の各ピクセルの補正された輝度値を算出する。そんため、ブロック画像内の各位置の輝度を、当該位置に応じて適切に補正することができ、高画質な画像を提供できる。
　本発明は上述した実施形態には限定されない。
　すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
　例えば、上述した実施形態では、図４および図５を用いて説明したように、原画像情報をブロック画像情報毎に輝度補正および位相変調する場合を例示したが、ブロック画像の形状、数は特に限定されない。また、輝度補正および位相変調をブロック画像情報毎ではなく、一つの原画像情報毎に行ってもよい。
　また、上述した実施形態では、本発明をヘッドアップディスプレイに適用した場合を例示したが、それ以外の画像表示装置に適用してもよい。
　本発明は、光源からの光を位相変調して表示画像生成する画像表示装置に適用可能である。
　１…画像表示装置
１１…発光部
１３…画像形成部
１５…フーリエ変換レンズ
１７…光拡散部
１９…光反射部
２１…ウィンドウシールドガラス
３１…受光部
３３…発光制御部
４１…画像メモリ
４３…輝度補正設定部
４７…画像情報生成部
５７…虚像
 

Claims (7)

  1. 　原画像情報の輝度を調整するための輝度補正情報を設定する輝度補正設定部と、
    　前記設定された輝度補正情報に基づいて、前記原画像情報の輝度を補正して、表示画像情報を生成する画像情報生成部と、
    　前記生成された表示画像情報に基づいて、光源からの光を変調する画像形成部と
    　を有する画像表示装置。
  2. 　前記輝度補正設定部は、前記原画像情報を構成する異なる領域の複数のブロック画像情報の各々について、前記輝度補正情報を設定し、
    　前記画像情報生成部は、前記複数のブロック画像情報の各々について、当該ブロック画像情報について設定された前記輝度補正情報を用いて前記表示画像情報を生成する
    　請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 　前記輝度補正設定部は、前記複数のブロック画像情報の輝度の平均値を計算し、前記平均値と、前記複数のブロック画像情報の輝度とを基に、前記複数のブロック画像情報の間で輝度が一定となるように、前記複数のブロック画像情報毎に輝度補正値を算出し、
    　前記画像情報生成部は、前記ブロック画像情報毎に、当該ブロック画像情報について算出された前記輝度補正値を用いて、前記原画像情報の輝度補正を行って前記表示画像情報を生成する
    　請求項２に記載の画像表示装置。
  4. 　前記輝度補正設定部は、前記原画像情報に応じた表示画像の輝度が指定された輝度になるように、前記輝度補正値を算出する
    　請求項１～３のいずれかに記載の画像表示装置。
  5. 　前記画像情報生成部は、前記複数のブロック画像情報をそれに対応するブロック画像の位置に応じてマトリクスの交点に割り当てた場合に、
    　前記ブロック画像内の算出対象位置の輝度を、
    　前記ブロック画像情報の輝度と、前記輝度補正設定部が算出した当該ブロック画像情報の前記輝度補正値と、前記ブロック画像情報が割り当てられた交点と前記算出対象位置との位置関係とを基に算出する請求項２～４のいずれかに記載の画像表示装置。
  6. 　前記画像形成部は、前記画像情報生成部で生成した画像情報を位相変調してホログラム回折光を生成する
    　請求項１～５のいずれかに記載の画像表示装置。
  7. 　前記画像形成部で位相変調された光を拡散する光拡散部
    　をさらに有する請求項１～６のいずれかに記載の画像表示装置。
     
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008203292A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Seiko Epson Corp 画像表示装置、及び画像表示方法
WO2012114682A1 (ja) * 2011-02-23 2012-08-30 パナソニック株式会社 表示装置及び表示方法
JP2013187794A (ja) * 2012-03-09 2013-09-19 Seiko Epson Corp 虚像表示装置
WO2014096862A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Two Trees Photonics Limited Holographic image projection with holographic correction

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008203292A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Seiko Epson Corp 画像表示装置、及び画像表示方法
WO2012114682A1 (ja) * 2011-02-23 2012-08-30 パナソニック株式会社 表示装置及び表示方法
JP2013187794A (ja) * 2012-03-09 2013-09-19 Seiko Epson Corp 虚像表示装置
WO2014096862A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Two Trees Photonics Limited Holographic image projection with holographic correction

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