(57)【要約】【課題】フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声とを同期させ、両者の間に時間的なズレが生じることを防止するフレームレート変換装置を提供する。【解決手段】フレームレート変換装置２は、単位時間に更新される画像の枚数を入力画像信号とは異なる枚数に変更して出力するフレームレート変換を行うとともに画像信号の遅延時間が互いに異なる複数のフレームレート変換部２０、３０、４０と、複数のフレームレート変換部から出力される複数の画像信号のうちの１つを選択して出力する第１の選択部１７と、音声信号を遅延させる音声信号遅延部１２とを備え、音声信号遅延部１２は、第１の選択部１７において選択された画像信号を出力するフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させる。【選択図】図２
2010021814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間に更新される画像の枚数を入力画像信号とは異なる枚数に変更して出力するフレームレート変換を行うとともに画像信号の遅延時間が互いに異なる複数のフレームレート変換部と、
前記複数のフレームレート変換部から出力される複数の画像信号のうちの１つを選択して出力する第１の選択部と、
音声信号を遅延させる音声信号遅延部とを備え、
前記音声信号遅延部は、前記第１の選択部において選択された画像信号を出力するフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させることを特徴とするフレームレート変換装置。
【請求項２】
前記複数のフレームレート変換部は、画像信号の遅延時間が異なる第１のフレームレート変換部と第２のフレームレート変換部と第３のフレームレート変換部とを有し、
前記音声信号遅延部は、
前記第１のフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させる第１の音声信号遅延部と、
前記第２のフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させる第２の音声信号遅延部と、
前記第３のフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させる第３の音声信号遅延部と、
前記第１の選択部において、第１のフレームレート変換部から出力される画像信号が選択されたときには前記第１の音声信号遅延部から出力される音声信号を選択し、前記第２のフレームレート変換部から出力される画像信号が選択されたときには前記第２の音声信号遅延部から出力される音声信号を選択し、前記第３のフレームレート変換部から出力される画像信号が選択されたときには前記第３の音声信号遅延部から出力される音声信号を選択する第２の選択部とを有することを特徴とする請求項１に記載のフレームレート変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のフレームレート変換装置と画像表示部と音声出力部とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記画像表示部は、液晶パネルであることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
単位時間に更新される画像の枚数を入力画像信号とは異なる枚数に変更して出力するとともに画像信号の遅延時間が互いに異なる複数のフレームレート変換のうちのいずれか１つのフレームレート変換を選択的に行い、
選択された前記フレームレート変換により生じる画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させることを特徴とするフレームレート変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声出力機能を備えた画像表示装置に用いられる、単位時間に表示される画像の枚数を変更するフレームレート変換装置およびフレームレート変換装置を備えた画像表示装置ならびにフレームレート変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン受像機等の画像表示装置には、これまで主にブラウン管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）が用いられてきたが、近年ではブラウン管に代えて液晶パネル等のいわゆるフラットパネルが用いられるようになってきている。
【０００３】
ブラウン管では、蛍光体が塗布された表示面に電子銃から放出される電子をあて、画素毎に蛍光体を発光または非発光させることで画像を表示する。一方、液晶パネルを用いた画像表示装置（以下、「液晶テレビ」と記す）では、例えば、液晶パネルの背面に設けられた「バックライト」と呼ばれる光源から発せられる光を、液晶パネルにおいて画素毎に透過または遮断することで画像を表示する。ブラウン管を用いた画像表示装置と液晶パネルを用いた画像表示装置には、このような、画像を表示するときの仕組み上の違いがあるため、使用者が表示画像を目視するときに、ブラウン管に表示された動画像と、液晶パネルに表示された動画像とに、視覚的な差を感じることがある。
【０００４】
ここで、テレビ受像機等の画像表示装置において、単位時間に更新される画像の枚数（以下、「フレームレート」と記す）を入力画像とは異なる枚数に変更する処理（以下、「フレームレート変換」と記す）を画像信号に施し、入力画像信号よりもフレームレートを増加させて画像表示することで動画像をより滑らかに表示する技術が提案されている。
【０００５】
そして、液晶テレビにおいては、フレームレート変換を行い表示画像のフレームレートを増加させることで、液晶パネルに表示される動画像から得られる視覚的な感覚を、ブラウン管に表示される動画像から得られる視覚的な感覚に近づけられることが知られている。そこで、フレームレート変換を行う装置（以下、「フレームレート変換装置」と記す）を搭載し、より滑らかに動画像を表示できる液晶テレビ等も提案されている。
【０００６】
フレームレート変換では、入力画像信号にもとづく１枚の画像（以下、「フレーム」と記す）とその次のフレームとの間に新たなフレーム（以下、「補間フレーム」と記す）を設けることでフレームレートを増加させる。このとき、入力画像信号にもとづく連続する複数のフレームから補間フレームを作成することで、同一フレームが常時２回連続して表示されるようにフレームレートを増加させるフレームレート変換よりも画像の動きを滑らかにし画像表示装置における画像表示品質を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−１６５６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、デジタルテレビジョン放送が開始され、また、高精細な画像信号を磁気的または光学的に記録・再生することができる記録装置および記録媒体（磁気ディスクや光ディスク等）が普及しつつあり、テレビ受像機に接続可能なゲーム機器の種類も増加してきている。それにともない、画像表示装置に入力される画像信号の種類も、例えば、従来の画像信号やゲーム機器から出力される画像信号に加え、デジタルテレビジョン放送で送信されてくる高精細な画像信号、光ディスク等に記録された高精細な画像信号の再生信号、といったように増加している。
【０００８】
画像表示装置における画像表示品質の向上を図るためには、画像信号の種類に応じた最適なフレームレート変換を行うことが望ましい。通常の画像信号であれば、例えば、特許文献１に開示されたフレームレート変換を行うことで、より滑らかな動画像を表示することができる。また、フレームレートが低い画像信号（例えば、映画から作成された画像信号等）を記録した光ディスクの再生信号であれば、入力画像信号のフレームレートに対する表示画像のフレームレートの比率をより大きくできるフレームレート変換が望ましい。
【０００９】
一方、フレームレート変換を行うと、画像信号が入力されてから画像が表示されるまでの時間（以下、入力信号に対する出力信号の遅れを、単に「遅延」と記す）が、フレームレート変換に費やした時間分だけ増加し、フレームレート変換を行わない場合と比較して表示画像の遅延時間が大きくなる。
【００１０】
そして、フレームレート変換に費やされる時間は、その処理内容によって異なる。例えば、同一フレームが常時２回連続して表示されるようにフレームレートを増加させるフレームレート変換は、複数のフレームにもとづき補間フレームを作成するような複雑な処理を行うフレームレート変換と比較して比較的簡易な処理でよいため、その処理時間も比較的短くて済む。そのため、表示画像の遅延時間もその分少なくなり、例えば、ゲーム機器等の使用者の操作にもとづき表示画像が変化するような画像信号に関しては、使用時の操作性向上という点で、同一フレームを常時２回連続して表示するフレームレート変換が適している。
【００１１】
しかしながら、方式の異なる複数のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるように構成し、入力される画像信号に応じて最適なフレームレート変換を選択するように構成した画像表示装置においては、フレームレート変換の方式を変更することで画像信号の遅延時間が変化してしまう。
【００１２】
このとき、入力音声信号に対する出力音声（例えば、スピーカーから発せられる音声）の遅延時間を、いずれか１つのフレームレート変換の処理時間に合わせて設定すると、フレームレート変換の種類が切換えられて画像信号の遅延時間に変化が生じたときに、表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じてしまう。
【００１３】
従来は、画像表示装置に入力される画像信号の種類が限られていたため、使用されるフレームレート変換の方式も比較的少なく、フレームレート変換の方式が切換えられたときに生じる処理時間の差もそれほど大きなものではなかった。したがって、入力音声信号に対する出力音声の遅延時間を、使用頻度の高いフレームレート変換による処理時間に合わせて設定しておけば実用上何ら問題なく、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じても、それは実質的に無視できる程度のものであった。
【００１４】
しかしながら、近年では、上述したように画像表示装置に入力される画像信号の種類が増加し、使用されるフレームレート変換の方式もそれに応じて増加し、またフレームレート変換の方式が切換えられたときに生じる処理時間の差も大きくなってきている。
【００１５】
そのため、入力音声信号に対する出力音声の遅延時間を、いずれか１つのフレームレート変換の処理時間に合わせて設定する構成では、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声との間に大きな時間的なズレが生じるおそれがあった。
【００１６】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、方式の異なる複数のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるように構成したフレームレート変換装置およびフレームレート変換装置を備えた画像表示装置ならびにフレームレート変換方法において、フレームレート変換の方式が切換えられたときに両者の間に時間的なズレが生じることを防止し、表示画像と出力音声とを常に同期させることができるフレームレート変換装置およびフレームレート変換装置を備えた画像表示装置ならびにフレームレート変換方法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】
【００１７】
本発明のフレームレート変換装置は、単位時間に更新される画像の枚数を入力画像信号とは異なる枚数に変更して出力するフレームレート変換を行うとともに画像信号の遅延時間が互いに異なる複数のフレームレート変換部と、複数のフレームレート変換部から出力される複数の画像信号のうちの１つを選択して出力する第１の選択部と、音声信号を遅延させる音声信号遅延部とを備え、音声信号遅延部は、第１の選択部において選択された画像信号を出力するフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させることを特徴とする。
【００１８】
これにより、フレームレート変換の方式を切換え可能に構成されたフレームレート変換装置において、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じることを防止し、両者を常に同期させることが可能となる。
【００１９】
また、このフレームレート変換装置において、複数のフレームレート変換部は、画像信号の遅延時間が異なる第１のフレームレート変換部と第２のフレームレート変換部と第３のフレームレート変換部とを有し、音声信号遅延部は、第１のフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させる第１の音声信号遅延部と、第２のフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させる第２の音声信号遅延部と、第３のフレームレート変換部における画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させる第３の音声信号遅延部と、第１の選択部において、第１のフレームレート変換部から出力される画像信号が選択されたときには第１の音声信号遅延部から出力される音声信号を選択し、第２のフレームレート変換部から出力される画像信号が選択されたときには第２の音声信号遅延部から出力される音声信号を選択し、第３のフレームレート変換部から出力される画像信号が選択されたときには第３の音声信号遅延部から出力される音声信号を選択する第２の選択部とを有する構成であってもよい。これにより、３つの異なるフレームレート変換のいずれか１つが選択的に行われるフレームレート変換装置において、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じることを防止し、両者を常に同期させることが可能となる。
【００２０】
また、本発明の画像表示装置は、上述したフレームレート変換装置と画像表示部と音声出力部とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
これにより、フレームレート変換の方式を切換え可能に構成された画像表示装置において、表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じることを防止し、両者を常に同期させることが可能となる。
【００２２】
また、この画像表示装置において、画像表示部は、液晶パネルであってもよい。
【００２３】
また、本発明のフレームレート変換方法は、単位時間に更新される画像の枚数を入力画像信号とは異なる枚数に変更して出力するとともに画像信号の遅延時間が互いに異なる複数のフレームレート変換のうちのいずれか１つのフレームレート変換を選択的に行い、選択されたフレームレート変換により生じる画像信号の遅延時間に応じた遅延時間で音声信号を遅延させることを特徴とする。
【００２４】
これにより、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じることを防止し、両者を常に同期させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、方式の異なる複数のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるように構成したフレームレート変換装置およびフレームレート変換装置を備えた画像表示装置ならびにフレームレート変換方法において、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声とを同期させ、両者の間に時間的なズレが生じることを防止できるフレームレート変換装置およびフレームレート変換装置を備えた画像表示装置ならびにフレームレート変換方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態におけるフレームレート変換装置を備えた画像表示装置について、図面を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態におけるフレームレート変換装置２を備えた画像表示装置１の回路ブロック図である。
【００２８】
画像表示装置１は、フレームレート変換装置２、受信部３、受信信号処理部４、外部入力受付部５、画像信号選択部６、音声信号選択部７、ユーザーインターフェース部（以下、「ユーザーＩ／Ｆ」と記す）８、制御部９、判別部１０、駆動部１３、画像表示部１４、スピーカー駆動部１５、スピーカー１６、各回路ブロックに電力を供給する電源部（図示せず）を備えている。
【００２９】
受信部３は、無線あるいは有線で送信されてくる複数のテレビジョン放送信号から、制御部９からの制御信号にもとづきいずれか１つのテレビジョン放送信号を受信して後段に出力する。受信信号処理部４は、受信部３で受信されたテレビジョン放送信号から画像信号、音声信号、データー信号等を取出し、後段へ出力する。なお、図１では、画像信号、音声信号以外の信号を処理する経路は省略している。
【００３０】
外部入力受付部５は、画像表示装置１外部の信号発生装置（図示せず）から外部入力端子（図示せず）を介して入力される複数の信号を受け付け、制御部９からの制御信号にもとづき、いずれか１つを後段に出力する。外部の信号発生装置としては、例えば、高精細な画像信号または従来の画像信号を磁気的または光学的に記録・再生することができる記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク等）の再生装置、ゲーム機器、セットトップボックスと呼ばれるテレビジョン放送信号受信用の受信装置等がある。
【００３１】
画像信号選択部６は、受信信号処理部４から出力される画像信号および外部入力受付部５から出力される画像信号が入力され、制御部９からの制御信号にもとづき、いずれか１つを選択して後段に出力する。
【００３２】
音声信号選択部７は、画像信号選択部６と同様に、受信信号処理部４から出力される音声信号および外部入力受付部５から出力される音声信号が入力され、制御部９からの制御信号にもとづき、いずれか１つを選択して後段に出力する。
【００３３】
制御部９は、一般に用いられているマイクロコンピューター等で構成され、画像表示装置１の全体的な制御を行う。ユーザーＩ／Ｆ８は、使用者がリモートコントローラー（図示せず）や画像表示装置１に備えられた操作部（図示せず）等を操作することで画像表示装置１に与える指示、例えば画像表示装置１の電源オン・オフやチャンネル変更、外部入力の切換え等を受け付ける。そして、制御部９は、ユーザーＩ／Ｆ８で受け付けられた使用者の指示にもとづき、例えば画像表示装置１の電源オン・オフやチャンネル変更、外部入力の切換え等を実現するための制御信号を各回路ブロックに送信する。
【００３４】
フレームレート変換装置２は、画像信号処理部１１と音声信号遅延部１２とを備えている。画像信号処理部１１は、方式の異なる複数のフレームレート変換を行うように構成され、画像信号選択部６から出力される画像信号に対し、制御部９からの制御信号にもとづきいずれか１つのフレームレート変換を行う。そして、音声信号遅延部１２は、音声信号選択部７から出力される音声信号を、制御部９からの制御信号にもとづく遅延時間で遅延させて後段に出力する。なお、フレームレート変換装置２の詳細は後述する。
【００３５】
判別部１０は、画像信号処理部１１に入力される画像信号の垂直同期信号の周波数（以下、「フレーム周波数」とも記す）を検出し、その検出結果にもとづき制御部９を介して画像信号処理部１１および音声信号遅延部１２を制御する。例えば、フレーム周波数６０Ｈｚの画像信号が入力されたときには、後述する第２のフレームレート変換が行われるように、あるいはフレーム周波数２４Ｈｚの画像信号が入力されたときには、後述する第３のフレームレート変換が行われるように画像信号処理部１１を制御する。また、音声信号が画像信号処理部１１で行われるフレームレート変換に応じた遅延時間で遅延されるように音声信号遅延部１２を制御する。
【００３６】
なお、通常画像と同じフレーム周波数で画像信号を出力するゲーム機器に関しては、その判別を判別部１０で行うことが困難なため、次のような構成にすることが望ましい。例えば、特定の外部入力端子をゲーム機器接続用とし、その外部入力端子に入力される画像信号が画像表示部１４に表示されるときには、ゲーム機器からの画像信号が表示されるものとして、制御部９は後述する第１のフレームレート変換が行われるように画像信号処理部１１を制御する。あるいは、使用者がユーザーＩ／Ｆ８を介してフレームレート変換の方式を直接選択できるようにする構成であってもよい。
【００３７】
画像表示部１４は、例えば一般に用いられている液晶パネルであり、駆動部１３は、画像表示部１４を駆動して、画像信号処理部１１から送られてくる画像信号を画像表示部１４に表示する。また、スピーカー駆動部１５は、スピーカー１６を駆動して、音声信号遅延部１２から送られてくる音声信号をスピーカー１６から音声出力させる。
【００３８】
しかし、本発明は画像表示部１４が液晶パネルに限定されるものではなく、例えばブラウン管やＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等、液晶パネル以外のものであってもよい。また、音声出力装置もスピーカー１６に限定されるものではなく、例えばヘッドフォン等を接続するための音声信号出力端子であってもよい。
【００３９】
次に、フレームレート変換装置２の概略構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施の形態におけるフレームレート変換装置２の回路ブロック図である。なお、以下、１秒間に更新される画像の枚数を「ｆｐｓ」という単位で表す。例えば、１秒間に６０枚の画像を表示する画像信号は、「６０ｆｐｓ」と表す。
【００４０】
画像信号処理部１１は、同一フレームを２回連続して表示することでフレームレートを２倍にする（例えば、６０ｆｐｓの画像信号を１２０ｆｐｓの画像信号に変換する）第１のフレームレート変換を行う第１のフレームレート変換部２０と、入力画像信号における１つのフレームとその直後のフレームとの間で動画領域およびその動画領域の動く方向（以下、「動きベクトル」と記す）を検出し、それらの検出結果にもとづき補間フレームを作成してフレームレートを２倍にする（例えば、６０ｆｐｓの画像信号を１２０ｆｐｓの画像信号に変換する）第２のフレームレート変換を行う第２のフレームレート変換部３０と、フレームレートの低い（例えば、２４ｆｐｓの）画像信号をフレームレートの倍率をより高めた（例えば、１２０ｆｐｓの）画像信号に変換する第３のフレームレート変換を行う第３のフレームレート変換部４０と、第１の選択部１７とを備えている。なお、フレームレートの低い画像信号としては、例えば、映画から作成された画像信号を記録した光ディスクの再生信号等がある。
【００４１】
音声信号遅延部１２は、第１のフレームレート変換部２０における画像信号の遅延時間に合わせて音声信号を遅延させる第１の音声信号遅延部５０と、第２のフレームレート変換部３０における画像信号の遅延時間に合わせて音声信号を遅延させる第２の音声信号遅延部６０と、第３のフレームレート変換部４０における画像信号の遅延時間に合わせて音声信号を遅延させる第３の音声信号遅延部７０と、第２の選択部１８とを備えている。
【００４２】
そして、第１の選択部１７は、第１のフレームレート変換部２０から出力される画像信号と第２のフレームレート変換部３０から出力される画像信号と第３のフレームレート変換部４０から出力される画像信号とのいずれか１つを制御部９からの制御信号に応じて選択して後段に出力し、第２の選択部１８は、第１の選択部１７においてなされる選択に合わせて、第１の音声信号遅延部５０から出力される音声信号と第２の音声信号遅延部６０から出力される音声信号と第３の音声信号遅延部７０から出力される音声信号とのいずれか１つを選択して後段に出力する。
【００４３】
本実施の形態では、このような構成により、方式の異なる複数のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるように構成したフレームレート変換装置２およびフレームレート変換装置２を備えた画像表示装置１において、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じることを防止し、両者を常に同期させることができる。
【００４４】
次に、第１のフレームレート変換部２０、第２のフレームレート変換部３０、第３のフレームレート変換部４０および第１の音声信号遅延部５０、第２の音声信号遅延部６０、第３の音声信号遅延部７０の具体的な構成例について、図３から図８を用いて説明する。
【００４５】
図３は、本発明の一実施の形態における第１のフレームレート変換部２０および第１の音声信号遅延部５０の回路ブロック図であり、図４は、本発明の一実施の形態における第１のフレームレート変換部２０においてフレームレート変換を行う際のタイミングチャートである。なお、図４には、入力画像信号における垂直同期信号、第１のフレームレート変換部２０への入力画像信号、第１のフレームレート変換部２０からの出力画像信号とを、それぞれ横軸を時間にして概略的に示す。
【００４６】
第１のフレームレート変換部２０は、フレームメモリー２１とメモリー制御部２２とを備えている。フレームメモリー２１は、書き込みと読み出しとを互いに独立して制御することができる一般に知られた半導体メモリーからなり、少なくとも画像信号１フレーム分に相当する記憶容量を有する。メモリー制御部２２は、制御部９からの制御信号に同期して動作し、フレームメモリー２１への画像信号の書き込みとフレームメモリー２１からの画像信号の読み出しとを行う。
【００４７】
このとき、メモリー制御部２２は、フレームメモリー２１に書き込まれた画像信号を、書き込み時の２倍の速さで、すなわち１フレームの時間が入力画像信号に対して半分の時間になるように読み出し、かつ各フレームをそれぞれ連続して２度ずつ読み出す。例えば、図４に示すように、入力画像信号が６０ｆｐｓであれば、約１６．７ｍｓｅｃの周期で書き込まれる画像信号（例えば、フレームＡ、フレームＢ、フレームＣ、・・・）をその半分の約８．３ｍｓｅｃの周期で２度ずつ読み出す。すなわち、フレームＡ、フレームＡ、フレームＢ、フレームＢ、フレームＣ、フレームＣ、・・・となるように読み出して、１２０ｆｐｓの画像信号にする（なお、図面には、例えばフレームＡは「Ａ」というように簡略化して示す）。
【００４８】
このようにして、第１のフレームレート変換部２０は、フレームレートを２倍にする（例えば、６０ｆｐｓの画像信号を１２０ｆｐｓの画像信号に変換する）第１のフレームレート変換を行う。
【００４９】
なお、本実施の形態における第１のフレームレート変換は、同一フレームを常時２回連続して表示するフレームレート変換であるので、補間フレームを作成するための演算等は必要はない。そのため、第１のフレームレート変換部２０においては入力画像信号に対する出力画像信号の遅延時間を、比較的短時間（例えば、約８ｍｓｅｃ）に抑えることができる。すなわち、第１のフレームレート変換は、画像表示装置１に画像信号が入力されてから実際に画像が表示されるまでの時間を比較的短くできるので、例えば、使用者の操作内容ができるだけ短時間のうちに表示画像に反映されることが望ましいゲーム機器の接続時等に適している。
【００５０】
そして、第１の音声信号遅延部５０は、入力信号を定められた時間遅延させて出力する一般に知られたシフトレジスターからなる遅延器５１を用いて、第１のフレームレート変換部２０において発生する画像信号の遅延時間に合わせて音声信号を所定時間（例えば、約８ｍｓｅｃ）遅延させる。こうして、第１の音声信号遅延部５０は、第１のフレームレート変換が行われているときに、表示画像と出力音声との間に時間的なズレが発生するのを防止する。
【００５１】
図５は、本発明の一実施の形態における第２のフレームレート変換部３０および第２の音声信号遅延部６０の回路ブロック図であり、図６は、本発明の一実施の形態における第２のフレームレート変換部３０においてフレームレート変換を行う際のタイミングチャートである。なお、図６には、入力画像信号における垂直同期信号、第２のフレームレート変換部３０への入力画像信号、第１の読み出し信号、第２の読み出し信号、動きベクトル、補間フレーム、第２のフレームレート変換部３０からの出力画像信号とを、それぞれ横軸を時間にして概略的に示す。
【００５２】
第２のフレームレート変換部３０は、フレームメモリー３１と、メモリー制御部３２と、動きベクトル検出部３３と、補間フレーム生成部３４とを備えている。フレームメモリー３１は、フレームメモリー２１と同様に、書き込みと読み出しとを互いに独立して制御することができる一般に知られた半導体メモリーからなり、少なくとも画像信号２フレーム分に相当する記憶容量を有する。メモリー制御部３２は、制御部９からの制御信号に同期して動作し、フレームメモリー３１への画像信号の書き込みとフレームメモリー３１からの画像信号の読み出しとを行う。
【００５３】
メモリー制御部３２は、フレームメモリー３１に書き込まれた画像信号を、書き込み時の２倍の速さで、すなわち１フレームの時間が入力画像信号に対して半分の時間になるように、かつ各フレームをそれぞれ連続して２度ずつ読み出す。この読み出し信号を「第１の読み出し信号」と記す。また、メモリー制御部３２は、第１の読み出し信号を入力画像信号の１フレーム分遅延させた「第２の読み出し信号」を、あわせてフレームメモリー３１から読み出す。したがって、第１の読み出し信号、第２の読み出し信号は、入力画像信号のフレームレートが例えば６０ｆｐｓであれば、その２倍のフレームレート１２０ｆｐｓの画像信号となる。
【００５４】
動きベクトル検出部３３は、連続する２つのフレーム、具体的には、第１の読み出し信号から得られる１つのフレーム（例えば、フレームＡ）と第２の読み出し信号から得られるその直後のフレーム（例えば、フレームＢ）とを比較し、動画領域を検出するとともに、一般に知られている手法（例えば、ブロックマッチング法、勾配法等）を用いて動画領域の動きベクトルを検出する。なお、図面には、フレームＡとフレームＢとから得られる動きベクトルを「Ａ−＞Ｂ」というように簡略化して示す。
【００５５】
補間フレーム生成部３４は、一般に知られた手法を用い、動きベクトル検出部３３において検出された動きベクトルと、動きベクトルの検出に用いた２つのフレームとから、補間フレームを作成する。例えば、フレームＡとフレームＢとの間には、フレームＡとフレームＢとから生成する補間フレーム（図面には、「ＡＢ」と示す）を発生させる。そして、第２の読み出し信号の一部を補間フレームに置き換える。すなわち、フレームＡ、補間フレームＡＢ、フレームＢ、補間フレームＢＣ、フレームＣ、補間フレームＣＤ、・・・となるように置き換える。
【００５６】
このようにして、第２のフレームレート変換部３０は、フレームレートを２倍にする（例えば、６０ｆｐｓの画像信号を１２０ｆｐｓの画像信号に変換する）第２のフレームレート変換を行う。
【００５７】
なお、本実施の形態における第２のフレームレート変換は、動きベクトルを検出して補間フレームを作成するフレームレート変換であるので、第１のフレームレート変換と比較して、入力画像信号に対する出力画像信号の遅延時間が大きく（例えば、約２４ｍｓｅｃ）なる。しかし、補間フレームを作成することで第１のフレームレート変換と比較してより滑らかに動画を表示することができるので、例えば、通常のテレビジョン放送による動画像や、デジタルテレビジョン放送による高精細な動画像等の表示に適している。
【００５８】
そして、第２の音声信号遅延部６０は、入力信号を定められた時間遅延させて出力する一般に知られたシフトレジスターからなる遅延器６１を用いて、第２のフレームレート変換部３０において発生する画像信号の遅延時間に合わせて音声信号を所定時間（例えば、約２４ｍｓｅｃ）遅延させる。こうして、第２の音声信号遅延部６０は、第２のフレームレート変換が行われているときに、表示画像と出力音声との間に時間的なズレが発生するのを防止する。
【００５９】
図７は、本発明の一実施の形態における第３のフレームレート変換部４０および第３の音声信号遅延部７０の回路ブロック図であり、図８は、本発明の一実施の形態における第３のフレームレート変換部４０においてフレームレート変換を行う際のタイミングチャートである。なお、図７には、入力画像信号における垂直同期信号、第３のフレームレート変換部４０への入力画像信号、第３の読み出し信号、第４の読み出し信号、動きベクトル、補間フレーム、第３のフレームレート変換部４０からの出力画像信号とを、それぞれ横軸を時間にして概略的に示す。
【００６０】
第３のフレームレート変換部４０は、フレームメモリー４１と、メモリー制御部４２と、動きベクトル検出部４３と、補間フレーム生成部４４とを備えている。フレームメモリー４１は、フレームメモリー２１と同様に、書き込みと読み出しとを互いに独立して制御することができる一般に知られた半導体メモリーからなり、少なくとも画像信号３フレーム分に相当する記憶容量を有する。メモリー制御部４２は、制御部９からの制御信号に同期して動作し、フレームメモリー４１への画像信号の書き込みとフレームメモリー４１からの画像信号の読み出しとを行う。
【００６１】
メモリー制御部４２は、フレームメモリー４１に書き込まれた画像信号を、書き込み時の５倍の速さで、すなわち１フレームの時間が入力画像信号に対して５分の１の時間になるように、かつ各フレームをそれぞれ連続して５度ずつ読み出す。この読み出し信号を「第３の読み出し信号」とする。また、メモリー制御部４２は、第３の読み出し信号を入力画像信号の１フレーム分遅延させた「第４の読み出し信号」を、あわせてフレームメモリー４１から読み出す。したがって、第３の読み出し信号、第４の読み出し信号は、入力画像信号のフレームレートが例えば２４ｆｐｓであれば、その５倍のフレームレート１２０ｆｐｓの画像信号となる。
【００６２】
動きベクトル検出部４３は、動きベクトル検出部３３と同様に、連続する２つのフレームを比較し、動画領域を検出するとともに動画領域の動きベクトルを検出する。
【００６３】
補間フレーム生成部４４は、補間フレーム生成部３４と同様に、一般に知られた手法を用い、動きベクトル検出部４３において検出された動きベクトルと、動きベクトルの検出に用いた２つのフレームとから、補間フレームを作成する。このとき、補間フレーム生成部４４は、２枚のフレームから４枚の補間フレームを生成する。例えば、フレームＡとフレームＢとの間には、フレームＡの割合を４、フレームＢの割合を１にして生成した補間フレーム（図面には、「ＡＢ１」と示す）と、フレームＡの割合を３、フレームＢの割合を２にして生成した補間フレーム（図面には、「ＡＢ２」と示す）と、フレームＡの割合を２、フレームＢの割合を３にして生成した補間フレーム（図面には、「ＡＢ３」と示す）と、フレームＡの割合を１、フレームＢの割合を４にして生成した補間フレーム（図面には、「ＡＢ４」と示す）とを発生させる。そして、第４の読み出し信号の一部を補間フレームに置き換える。すなわち、フレームＡ、補間フレームＡＢ１、補間フレームＡＢ２、補間フレームＡＢ３、補間フレームＡＢ４、フレームＢ、補間フレームＢＣ１、・・・となるように置き換える。
【００６４】
このようにして、第３のフレームレート変換部４０は、フレームレートを５倍にする（例えば、２４ｆｐｓの画像信号を１２０ｆｐｓの画像信号に変換する）第３のフレームレート変換を行う。
【００６５】
なお、映画から作成された画像信号が記録された光ディスク等には、映画と同じフレームレート（例えば、２４ｆｐｓ）の再生信号を発生させるものがある。このようなフレームレートが低い画像信号は、フレームレートを２倍よりも大きくすることで、より滑らかな動画像を表示することができる。そして、本実施の形態における第３のフレームレート変換は、出力画像のフレームレートを入力画像の５倍にするフレームレート変換であるので、上述したようなフレームレートの低い画像信号が記録された光ディスクの再生時等に適している。しかし、２枚のフレームから４枚の補間フレームを作成するため、第２のフレームレート変換と比較して、入力画像信号に対する出力画像信号の遅延時間はさらに大きく（例えば、約６５ｍｓｅｃ）なる。
【００６６】
そして、第３の音声信号遅延部７０は、入力信号を定められた時間遅延させて出力する一般に知られたシフトレジスターからなる遅延器７１を用いて、第３のフレームレート変換部４０において発生する画像信号の遅延時間に合わせて音声信号を所定時間（例えば、約６５ｍｓｅｃ）遅延させる。こうして、第３の音声信号遅延部７０は、第３のフレームレート変換が行われているときに、表示画像と出力音声との間に時間的なズレが発生するのを防止する。
【００６７】
以上示したように、本実施の形態によれば、上述した構成とすることで、方式の異なる複数のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるように構成したフレームレート変換装置２およびフレームレート変換装置２を備えた画像表示装置１において、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声との間に時間的なズレが生じることを防止し、両者を常に同期させることが可能となる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、３つの異なる方式のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置２で選択的に行えるように構成した例を説明したが、本発明は何らこの構成に限定されるものではなく、４つあるいはそれ以上の異なる方式のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるような構成としてもよい。また、動きベクトルを検出する以外の手法を用いて補間フレームを作成する構成を用いてもよい。また、本実施の形態では、連続する２つのフレームから動きベクトルを検出する構成を説明したが、本発明は何らこの構成に限定されるものではなく、例えば、連続する３つのフレームあるいはそれ以上の連続するフレームから動きベクトルを検出する手法（例えば、特許文献１を参照）を用いる構成としてもよい。動きベクトルの検出に用いるフレーム数を多くすることで、動きベクトルの検出精度を向上させることができ、動画像の表示品質をさらに向上させることができる。ただし、動きベクトルの検出に用いるフレーム数を多くすると、入力画像信号に対する出力画像信号の遅延時間はより大きくなる。そして、本発明は、１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるフレームレート変換の方式が増え、フレームレート変換の方式を切換えたときの遅延時間の差が大きくなるほど、より大きな効果を得ることができる。
【００６９】
なお、第２のフレームレート変換部３０におけるフレームメモリー３１は、画像信号１フレーム分に相当する記憶容量を有する半導体メモリーと、入力信号を所定時間遅延できる遅延器とを組み合わせたものに置き換えることも可能である。例えば、フレームメモリー３１に代えてフレームメモリー２１と入力画像信号の１フレーム分の遅延ができるシフトレジスターとを用い、フレームメモリー２１から第１の読み出し信号を読み出し、第１の読み出し信号をさらにシフトレジスターで遅延させることで第２の読み出し信号を発生させる構成とすることもできる。同様に、第３のフレームレート変換部４０におけるフレームメモリー４１も、画像信号１フレーム分に相当する記憶容量を有する半導体メモリーと、入力信号を所定時間遅延できる遅延器とを組み合わせたものに置き換えることが可能である。例えば、フレームメモリー４１に代えてフレームメモリー２１と入力画像信号の２フレーム分の遅延ができるシフトレジスターとを用い、フレームメモリー２１から第３の読み出し信号を読み出し、第３の読み出し信号をさらにシフトレジスターで遅延させることで第４の読み出し信号を発生させる構成とすることもできる。あるいは、フレームメモリー２１、フレームメモリー３１、フレームメモリー４１を、少なくとも画像信号３フレーム分に相当する記憶容量を有する半導体メモリーを共通に用いて構成するようにしてもよい。また、補間フレーム生成部３４と補間フレーム生成部４４とを同一の回路を用いて構成することも可能である。したがって、そのような構成では、上述した第１のフレームレート変換部２０と第２のフレームレート変換部３０と第３のフレームレート変換部４０とを１つのフレームレート変換部に含めた構成とすることもできる。その場合、１つのフレームレート変換部であっても、使用するフレームメモリーの容量、フレームメモリーへの書き込みの速さ、およびフレームメモリーからの読み出しの速さ等を切換えることで、フレームレート変換方式を任意に切換えることができる。
【００７０】
なお、第１の音声信号遅延部５０、第２の音声信号遅延部６０、第３の音声信号遅延部７０を共通の遅延器を用いて構成することもできる。例えば、第１の音声信号遅延部５０の出力を第２の音声信号遅延部６０の入力にし、第１の音声信号遅延部５０における遅延時間と第２の音声信号遅延部６０における遅延時間との差を遅延器６１で遅延させるように構成してもよい。同様に、第２の音声信号遅延部６０の出力を第３の音声信号遅延部７０の入力にし、第２の音声信号遅延部６０における遅延時間と第３の音声信号遅延部７０における遅延時間との差を遅延器７１で遅延させるように構成してもよい。
【００７１】
なお、フレームメモリー２１、フレームメモリー３１、フレームメモリー４１は、何ら半導体メモリーに限定されるものではなく、書き込みと読み出しとを互いに独立して制御することができるものであればどのようなものであってもよい。また、遅延器５１、遅延器６１、遅延器７１も何らシフトレジスターに限定されるものではなく、入力信号を定められた時間遅延させて出力することができるものであればどのようなものであってもよい。
【００７２】
なお、本実施の形態では、画像表示部１４に液晶パネルを用いる構成を説明したが、本発明は、何らこの構成に限定されるものではなく、例えばブラウン管やＥＬ等の液晶パネル以外のものを用いる構成であってもよい。ただし、液晶パネルは、その構造上、動画像表示時の視覚的な違和感を発生させやすいため、本発明は、液晶パネルを用いた画像表示装置に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、方式の異なる複数のフレームレート変換を１つのフレームレート変換装置で選択的に行えるように構成したフレームレート変換装置およびフレームレート変換装置を備えた画像表示装置ならびにフレームレート変換方法において、フレームレート変換の方式が切換えられたときに表示画像と出力音声とを同期させ、両者の間に時間的なズレが生じることを防止できるので、フレームレート変換装置およびフレームレート変換装置を備えた画像表示装置ならびにフレームレート変換方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態におけるフレームレート変換装置を備えた画像表示装置の回路ブロック図
【図２】同フレームレート変換装置の回路ブロック図
【図３】本発明の一実施の形態における第１のフレームレート変換部および第１の音声信号遅延部の回路ブロック図
【図４】同第１のフレームレート変換部においてフレームレート変換を行う際のタイミングチャート
【図５】本発明の一実施の形態における第２のフレームレート変換部および第２の音声信号遅延部の回路ブロック図
【図６】同第２のフレームレート変換部においてフレームレート変換を行う際のタイミングチャート
【図７】本発明の一実施の形態における第３のフレームレート変換部および第３の音声信号遅延部の回路ブロック図
【図８】同第３のフレームレート変換部においてフレームレート変換を行う際のタイミングチャート
【符号の説明】
【００７５】
１    画像表示装置
２    フレームレート変換装置
３    受信部
４    受信信号処理部
５    外部入力受付部
６    画像信号選択部
７    音声信号選択部
８    ユーザーインターフェース部（ユーザーＩ／Ｆ）
９    制御部
１０    判別部
１１    画像信号処理部
１２    音声信号遅延部
１３    駆動部
１４    画像表示部
１５    スピーカー駆動部
１６    スピーカー
１７    第１の選択部
１８    第２の選択部
２０    第１のフレームレート変換部
２１，３１，４１    フレームメモリー
２２，３２，４２    メモリー制御部
３０    第２のフレームレート変換部
３３，４３    動きベクトル検出部
３４，４４    補間フレーム生成部
４０    第３のフレームレート変換部
５０    第１の音声信号遅延部
５１，６１，７１    遅延器
６０    第２の音声信号遅延部
７０    第３の音声信号遅延部
【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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