(57)【要約】【課題】常に周波数拡散がなされた動作クロックを用いて十分なＥＭＩ対策を行い、かつ画像ノイズを低減する。【解決手段】画像表示装置は、画像の表示が可能な表示部１０８を、入力された画像信号に応じて駆動する駆動部１００，１０２，１０６，１０７と、該駆動部の動作クロックとして、周波数拡散クロックを生成するクロック生成部１０１，１０４とを有する。クロック生成部は、画像信号の空間周波数を取得し、該空間周波数に応じて周波数拡散クロックにおける周波数拡散の変調度を変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の表示が可能な表示部を、入力された画像信号に応じて駆動する駆動部と、
前記駆動部の動作クロックとして、周波数拡散クロックを生成するクロック生成部とを有し、
前記クロック生成部は、前記画像信号の空間周波数を取得し、該空間周波数に応じて前記周波数拡散クロックにおける周波数拡散の変調度を変化させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記クロック生成部は、前記空間周波数が高いほど前記変調度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記クロック生成部は、前記画像信号の色成分ごとに前記空間周波数を取得し、該色成分ごとに前記変調度を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記動作クロックは、前記駆動部において、前記画像信号に対する画像処理動作および前記表示部を駆動するための駆動信号の生成動作において用いられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記クロック生成部は、前記表示部での画像表示中における垂直ブランキング期間に前記変調度を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
画像の表示が可能な表示部を、入力された画像信号に応じて駆動する画像表示動作を行う画像表示装置の制御プログラムであって、
前記画像表示動作の動作クロックとして、周波数拡散クロックを生成するステップと、
前記画像信号の空間周波数を取得するステップとを有し、
該空間周波数に応じて前記周波数拡散クロックにおける周波数拡散の変調度を変化させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された画像信号に応じた表示用画像を表示可能なプロジェクタや直視型モニタ等の画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような画像表示装置を含む各種電子機器においては、不要輻射波による電磁妨害（ＥＭＩ）の抑制が求められており、その方法として、周波数拡散がある。電子機器内の回路を動作させるクロック（動作クロック）が常に一定の周波数であると、該動作クロックの周波数またはその逓倍の周波数に不要輻射波が集中してしまう。これに対して、周波数拡散は、動作クロックの周波数を周期的に増加または減少させることによって、不要輻射波が特定の周波数に集中することを防ぐ。つまり、周波数拡散は、動作クロックの立ち上がりや立ち下がりのタイミングを変化させて該動作クロックのパルス幅を周期的に変化させることにより、不要輻射波のピークを低減させる。
【０００３】
このような周波数拡散を、液晶パネルを用いた画像表示装置に適用する場合、液晶パネルに画像を表示（形成）させる印加パルスは動作クロックを基準として生成されているため、動作クロックの周期の変化に伴って印加パルスのパルス幅が変化する。液晶パネルの輝度は、印加パルスのパルス幅が長いほど、つまりは液晶に対する電圧印加時間が長いほど高輝度となり、印加パルスのパルス幅が短いほど、つまりは電圧印加時間が短いほど低輝度となる。したがって、周波数拡散に伴う液晶パネルに対する印加パルスのパルス幅の変化によって液晶パネルに表示される画像に輝度変化（画像ノイズ）が発生する。このような周波数拡散に伴う画像ノイズは、画像が高階調表示（例えば、１０ｂｉｔや１２ｂｉｔ階調表示）されている場合はほとんど目立たないが、画像が低階調表示（例えば、８ｂｉｔ階調表示）されている場合には目立つおそれがある。
【０００４】
特許文献１には、プラズマディスプレイにおいて、サブフィールドごとに表示駆動用の動作クロックの周波数拡散を行うか否かを決定し、一定周波数の動作クロックと周波数拡散がなされた動作クロックとを切り替えて、画像ノイズを低減する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０１４７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にて開示された方法では、周波数拡散がなされた動作クロックだけでなく、一定周波数の動作クロックも用いられるため、周波数拡散が行われていない期間が存在する。つまり、ＥＭＩ対策がなされていない期間が存在する。
【０００７】
本発明は、常に周波数拡散がなされた動作クロックを用いることで十分なＥＭＩ対策が可能であるとともに、画像ノイズを低減することができるようにした画像表示装置およびその制御プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての画像表示装置は、画像の表示が可能な表示部を、入力された画像信号に応じて駆動する駆動部と、該駆動部の動作クロックとして、周波数拡散クロックを生成するクロック生成部とを有する。クロック生成部は、画像信号の空間周波数を取得し、該空間周波数に応じて周波数拡散クロックにおける周波数拡散の変調度を変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の一側面としての制御プログラムは、画像の表示が可能な表示部を、入力された画像信号に応じて駆動する画像表示動作を行う画像表示装置に適用される。該制御プログラムは、画像表示動作の動作クロックとして、周波数拡散クロックを生成するステップと、画像信号の空間周波数を取得するステップとを有する。そして、該空間周波数に応じて周波数拡散クロックにおける周波数拡散の変調度を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、常に周波数拡散がなされた動作クロックを用いるので、十分なＥＭＩ対策が可能である。しかも、画像信号の空間周波数（つまりは表示階調）に応じて周波数拡散の変調度を変化させるので、周波数拡散に伴う輝度変化である画像ノイズを目立ちにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例である画像表示装置（液晶プロジェクタ）の構成を示すブロック図。
【図２】実施例で用いられているＤＡ変換部の機能を示す図。
【図３】上記ＤＡ変換部の入出力タイミングチャート。
【図４】実施例で用いられている画像表示部の構成を示す図。
【図５】上記画像表示部におけるＨ方向およびＶ方向の走査タイミングチャート。
【図６】上記画像表示部の液晶部の構成を示す図。
【図７】上記画像表示装置の動作を示すフローチャート。
【図８】実施例における画像信号の空間周波数に応じた変調率の一例を示す図。
【図９】実施例における周波数拡散クロックを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１には、本発明の実施例である画像表示装置としての液晶プロジェクタ（画像投射装置）の構成を示す。液晶プロジェクタは、画像入力部１００と、信号解析部１０１と、画像処理部１０２と、周波数拡散回路１０４と、メモリ１０５と、表示駆動制御部１０６と、ＤＡ変換部１０７と、画像表示部１０８とを有する。画像入力部１００、画像処理部（画像生成部）１０２、表示駆動制御部１０６およびＤＡ変換部１０７により、画像の表示が可能な画像表示部１０８を、入力された画像信号に応じて駆動する画像表示動作を行う駆動部が構成される。また、入力信号解析部１０１および周波数拡散回路１０４により、駆動部の動作クロックの周波数拡散を行うクロック生成部が構成される。
【００１４】
画像入力部１００は、入力端子１０９から入力された画像信号に対してＡＤ変換処理またはデコード処理を行い、該処理を行った画像信号（入力画像データ）を画像処理部１０２および入力信号解析部１０１に出力する。入力端子１０９から入力される画像信号は、コンポーネント等のアナログ信号や、ＤＶＩ、ＨＤＭＩ(登録商標）、無線入力信号等のデジタル信号である。
【００１５】
入力信号解析部１０１は、画像入力部１００から入力された画像信号の空間周波数を解析し、解析により得られた空間周波数に応じた変調率を指示する変調率指示信号を周波数拡散回路１０４に出力する。この変調率については後述する。また、画像信号の空間周波数は、画像表示部１０８に表示される画像の表示階調（例えば、８ｂｉｔ階調、１０ｂｉｔ階調、１２ｂｉｔ階調）に対応し、空間周波数が高いほど高い表示階調での画像表示（高階調表示）が行われることになる。
【００１６】
一方、画像処理部１０２は、画像入力部１００から入力された画像信号に対して、ノイズ除去、輪郭強調、画像スケーリングおよび台形補正等の画像処理を行い（すなわち画像処理動作を行い）、表示用画像信号（表示用画像データ）を生成する。表示用画像信号は、画像処理部１０２の内部に設けられたラインメモリ１０３に一時的に書き込まれ、その後表示駆動制御部１０６に対して読み出される。画像処理部１０２は、周波数拡散回路１０４から供給される動作クロックに応じて、ラインメモリ１０３に対する画像データの書き込み動作や読み出し動作を行いながら画像処理動作を行う。ただし、ラインメモリ１０３に対する書き込み動作と読み出し動作に用いられる動作クロックは同一でなくてもよい。
【００１７】
周波数拡散回路１０４は、入力信号解析部１０１からの変調率指示信号に応じて、周波数拡散の変調率を決定し、画像処理部１０２から受け取った周波数拡散されていない動作クロック（以下、ノーマルクロックという）に対して、決定した変調率で周波数拡散を行う。そして、周波数拡散回路１０４は、周波数拡散を行った動作クロック（以下、周波数拡散クロックという）を画像処理部１０２に出力する。周波数拡散クロックは、図９に示すように、ある周期および変調率（ｘ×１００）で周波数が変動する動作クロックである。ｆ０はノーマルクロックの周波数であり、（１±ｘ）ｆ０は周波数拡散クロックの周波数を示す。
【００１８】
本実施例では、基準となるノーマルクロックの周波数に対する周波数拡散クロックの周波数の変化の度合いである「変調度」を変調率（％）によって示す。ただし、この変調率以外でも、ノーマルクロックの周波数に対する周波数拡散クロックの周波数の変化の度合いを示す値（例えば、周波数偏移度や拡散率）は、すべて「変調度」に含まれる。
【００１９】
ＳＤＲＡＭ等により構成されるメモリ１０５は、いわゆる倍速駆動を行うための２つの補間フレームを生成するための２フレーム分の表示用画像信号を記憶する。
【００２０】
表示駆動制御部１０６は、画像処理部１０２から受け取った表示用画像信号に応じて、画像表示部１０８に倍速駆動で画像を表示（形成）させるためのデジタル信号である液晶駆動信号を生成し、ＤＡ変換部１０７に出力する。ＤＡ変換部１０７は、デジタル液晶駆動信号をアナログ信号に変換する。このように、表示駆動制御部１０６とＤＡ変換部１０７は、液晶駆動信号の生成動作を行う。
【００２１】
画像表示部１０８は、液晶パネルにより構成されている。画像表示部１０８には、画像処理部１０２からの倍速駆動タイミングの同期信号と、ＤＡ変換部１０７からの液晶駆動信号（Ｖｉｄｅｏ信号）とを受けて、液晶パネル上に画像を形成する。この液晶パネルに対して不図示の光源からの照明光が入射すると、該照明光が形成された画像に応じて画像変調されて画像光に変換され、該画像光が不図示の投射光学系によって不図示のスクリーン等の被投射面に投射される。これにより、被投射面上に投射画像が表示される。
【００２２】
図２には、図１に示したＤＡ変換部１０７の機能を示す。本実施例では、例として、ＤＡ変換部１０７が、８ｂｉｔのＤＡ変換部である場合について説明する。ＤＡ変換部１０７は、表示駆動制御部１０６からＣＬＫ信号（動作クロック、つまり周波数拡散クロック）、ＤＡＴＡ信号（デジタル液晶駆動信号）およびＬａｔｃｈ信号を受けて、アナログ液晶駆動信号であるＶｉｄｅｏ信号（Ｖｉｄｅｏ０〜７）を生成する。なお、図２および後に用いる図３では、Ｖｉｄｅｏ０〜７を、Ｖｏｕｔ０〜７と示している。
【００２３】
図３には、ＣＬＫ信号、ＤＡＴＡ信号およびＬａｔｃｈ信号の入力タイミングと、Ｖｉｄｅｏ０〜７（Ｖｏｕｔ０〜Ｖｏｕｔ７）の生成タイミングを示している。ＤＡ変換部１０７は、ＣＬＫ信号の立ち上がりで、該ＤＡ変換部１０７の内部に設けられたレジスタに、８ｂｉｔ分のＤＡＴＡ信号を転送する。そして、ＤＡ変換部１０７は、８クロック分のＤＡＴＡ信号の転送後、Ｌａｔｃｈ信号の立ち上がりでこれらのＤＡＴＡ信号をラッチする。また、ＤＡ変換部１０７は、Ｌａｔｃｈ信号の立ち下がり直後のＣＬＫ信号の立ち上がりで、それまでラッチしていたＤＡＴＡ信号を、先のＬａｔｃｈ信号の立ち上がりでラッチしたＤＡＴＡ信号に更新する。これを時間経過とともに順次繰り返すことによって、Ｖｉｄｅｏ信号を生成する。
【００２４】
図４には、画像表示部１０８である液晶パネルの構成を示している。画像表示部１０８は、Ｈ（水平）シフトレジスタ４０１と、Ｖ（垂直）シフトレジスタ４０２と、スイッチングアレイ４０３と、画素部４０４とを有する。４０５は画素部４０４を構成する各画素を示している。
【００２５】
Ｈシフトレジスタ４０１は、Ｈ方向の走査を行うための信号（ＨＳ）の入力に応じて、ＨＣＫの出力をシフトする。Ｖシフトレジスタ４０２は、Ｖ方向の走査を行うための信号（ＶＳ）の入力に応じて、ＶＣＫの出力をシフトする。スイッチングアレイ４０３は、Ｖｉｄｅｏ信号（Ｖｉｄｅｏ０〜７）線とソース線との接続を決定するスイッチの役割を有する。スイッチングアレイ４０３のＯＮ／ＯＦＦは、Ｈシフトレジスタから出力されるＨＣＫによって決まる。画素部４０４は、トランジスタ、コンデンサおよび液晶（ＬＣ）により構成される各画素４０５が多数集まって構成されている。
【００２６】
図５（ａ）には、Ｈ方向におけるＨＳ、ＨＣＫおよびＶｉｄｅｏ０〜７の入出力タイミングを示している。また、図５（ｂ）には、Ｖ方向におけるＶＳ、ＶＣＫおよびＶｉｄｅｏ０〜７の入出力タイミングを示している。
【００２７】
Ｈシフトレジスタ４０１は、図５（ａ）に示すように、ＨＳ信号をリセット信号およびスタート信号として、ＨＣＫ信号の１クロックごとにＶｉｄｅｏ０〜Ｖｉｄｅｏ７を更新しながら垂直方向の８ラインの信号線を同時にＯＮさせてＨ走査を行う。また、Ｖシフトレジスタ４０２は、図５（ｂ）に示すように、ＶＳ信号をリセット信号およびスタート信号として、ＶＣＫ信号の１クロックごとにＨラインを１ラインごとＶ方向にシフトさせてＶ走査を行う。このようなＨ方向走査とＶ方向走査とを同時に行うことにより、２次元的な走査を行うことができ、液晶パネル全体に画像を形成することができる。
【００２８】
例えば、解像度がＦｕｌｌＨＤ（Ｈ：１９２０×Ｖ：１０８０）の液晶パネルを用いた場合には、Ｈ方向走査は、Ｖｉｄｅｏ信号であるＶｉｄｅｏ０〜７を同時に用いているために、必要なＨＣＫは１９２０／８＝２４０ＨＣＫとなる。つまり、１ＨＣＫで８画素の表示を行い、２４０ＨＣＫで１９２０画素の表示を完了する。また、Ｖ方向走査は、ＶＣＫはラインの改行を行うので、１０８０ＶＣＫで完了する。実際には、Ｈ方向１９２０ＨＣＫ、Ｖ方向１０８０ＶＣＫに対して数クロック分のブランキングを加えたトータルクロック数で走査を行う。ブランキングの数や挿入位置は任意である。
【００２９】
表示画素（Ｈ：１９２０×Ｖ１０８０）の上下左右にはそれぞれ、黒領域を８画素分有しており（このため、液晶パネルの実サイズはＨ：１９３６×Ｖ１０９６となる）、ブランキングクロックにより液晶駆動信号を印加する。ただし、画像の位置ずれが生じた場合には、これら上下左右の８画素を使用して画素４０５への画像の書き込み位置をずらして位置合わせを行う。
【００３０】
図６には、画素部４０４の構成を示している。Ｈシフトレジスタ４０１は、ＨＣＫにより動作してスイッチングアレイ４０３内のスイッチ６０３をＯＮし、ＤＡ変換部１０７からのＶｉｄｅｏ信号（Ｖｉｄｅｏ０〜７）を信号線６０５に印加する。Ｖシフトレジスタ４０２は、ＶＣＫにより動作してＭＯＳトランジスタ６００のゲートに電圧を印加し、画素容量６０１にＶｉｄｅｏ信号の電圧を蓄える。液晶（ＬＣ）６０２は画素容量６０１の容量に応じて、不図示の偏光板で偏光された照明光の透過率を変化させる。これまでに説明した液晶パネルは、光源からの白色の照明光から分離される赤、緑および青の色成分ごとに設けられており、入力される画像信号の赤、緑および青の色成分ごとのＶｉｄｅｏ信号に応じた画像を形成する。
【００３１】
次に、本実施例の液晶プロジェクタの動作を、図７のフローチャートを用いて説明する。本動作は、プロジェクタに搭載されたコンピュータ（画像入力部１００、画像処理部１０２、表示駆動制御部１０６、ＤＡ変換部１０７、入力信号解析部１０１および周波数拡散回路１０４を含む）が、コンピュータプログラムである制御プログラムに従って実行する。
【００３２】
まず、ステップＳ１００では、画像入力部１００は、入力端子１０９を通じて画像信号が入力されたか否かを判断する。画像信号の入力が検出されると、画像入力部１００は、ステップＳ１０３にて、前述したようにＡＤ変換処理あるいはデコード処理を行い、該処理後の画像信号を画像処理部１０２に出力する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０４では、画像処理部１０２は、前述したように、入力された画像信号に対してノイズ除去、輪郭強調、画像のスケーリングおよび台形補正等の画像処理を行う。このとき、画像処理部１０２は、ラインメモリ１０３に対して、画像処理後の表示用画像データをノーマルクロックのタイミングにて書き込む。さらに、画像処理部１０２は、周波数拡散を行うための基礎となるクロックとして、ノーマルクロックを周波数拡散回路１０４に出力する。
【００３４】
また、ステップＳ１００にて画像信号の入力を検出した画像入力部１００は、その画像信号を入力信号解析部１０１に出力する。入力信号解析部１０１は、ステップＳ１０１にて、画像入力部１００から入力された画像信号を解析して、その画像信号の空間周波数を取得する。空間周波数は、フーリエ変換等の解析手法を用いて取得することができる。
【００３５】
そして、ステップＳ１０２では、入力信号解析部１０１は、取得した空間周波数に応じた変調率指示信号を周波数拡散回路１０４に出力する。例えば、入力信号解析部１０１は、図８に示すように、画像信号の空間周波数に応じて予め設定された周波数拡散の変調率をデータテーブルの形で記憶しておく。この例では、空間周波数が高いほど変調率（変調度）が高く設定されている。そして、例えば、取得した空間周波数が２．０ｃｙｃｌｅ／ｍｍであった場合には、入力信号解析部１０１は、該データテーブルから変調率を１．５％と決定し、該１．５％を指示する変調率指示信号を周波数拡散回路１０４に出力する。
【００３６】
なお、周波数拡散の変調率は、図８に示すようなデータテーブルから読み出してもよいし、空間周波数を変数とする演算式を用いて演算してもよい。また、変調率は、空間周波数に対して直線的または曲線的に連続して変化するように設定してもよいし、段階的に変化するように設定してもよい。さらに、空間周波数に対して閾値を設け、空間周波数が該閾値より高い場合と低い場合とで変調率を切り替えるようにしてもよい。
【００３７】
ただし、いずれの変調率の設定方法を用いる場合でも、前述したように、空間周波数が高いほど変調率が高くなるように（空間周波数が低いほど変調率が低くなるように）設定することが望ましい。すなわち、２つの空間周波数のうち相対的に高い方を第１の空間周波数、低い方を第２の空間周波数とするとき、第１の空間周波数に対する変調率を第２の空間周波数に対する変調率より高く設定することが望ましい。逆に言えば、第２の空間周波数に対する変調率を第１の空間周波数に対する変調率より低く設定することが望ましい。これは以下の理由による。空間周波数が高い、つまりは画像表示部１０８で画像の高階調表示（例えば、１０ｂｉｔや１２ｂｉｔ階調表示）が行われる場合は、周波数拡散に伴う画像の輝度変化である画像ノイズはほとんど目立たない。これに対して、空間周波数が低い、つまりは画像表示部１０８で低階調表示（例ば、８ｂｉｔ階調表示）が行われる場合は、画像ノイズが目立ち易いため、変調率を低くして画像ノイズの発生を抑えることが望ましいからである。
【００３８】
また、画像表示部１０８における画像表示中において、取得した空間周波数の変化に応じて変調率を変更する場合は、前述したＶブランキング期間（垂直ブランキング期間）に行うことが望ましい。Ｖブランキング期間であれば、変調率の変更によって画像ノイズが生じたとしても、投射画像の観察者に視認されることはないためである。ただし、Ｖブランキング期間に限らず、任意のタイミングで変調率を変更してもよい。
【００３９】
さらに、空間周波数を解析する際の画像信号は、赤、緑および青の３つの色成分が混ざり合った状態でもよいが、画像信号を色成分ごとに分離して、色成分ごとに空間周波数を解析し、色成分ごとに周波数拡散の変調率を決定してもよい。
【００４０】
ステップＳ１０５では、周波数拡散回路１０４は、入力信号解析部１０１からの変調率指示信号に応じて、画像処理部１０２から受け取ったノーマルクロックに対して周波数拡散処理を行い、これにより生成した周波数拡散クロックを画像処理部１０２に供給する。画像処理部１０２は、ラインメモリ１０３に書き込まれている表示用画像信号を、周波数拡散回路１０４から供給された周波数拡散クロックで読み出し、周波数拡散クロックに同期したタイミングで表示駆動制御部１０６に出力する。これ以降の各動作は、周波数拡散クロックに従って行われる。
【００４１】
次に、ステップＳ１０６では、表示駆動制御部１０６は、メモリ１０５を用いて、表示用画像信号に対して倍速駆動のためのフレーム補間処理やガンマ変換等の処理を行ってデジタル液晶駆動信号を生成し、これをＤＡ変換部１０７に出力する。ステップＳ１０７では、ＤＡ変換部１０７は、前述したようにデジタル液晶駆動信号をアナログ液晶駆動信号に変換し、ステップＳ１０８から画像表示部１０８に画像の表示を行わせる。
【００４２】
以上説明したように、本実施例によれば、動作クロックの周波数拡散を常に行う（周波数拡散を行わない期間がない）ため、十分なＥＭＩ対策が可能である。しかも、入力された画像信号の空間周波数（つまりは表示階調）に応じて周波数拡散の変調度を変化させるので、周波数拡散に伴う輝度変化である画像ノイズを目立ちにくくすることができる。
【００４３】
なお、本実施例では液晶プロジェクタについて説明したが、本発明は、液晶プロジェクタ以外のプロジェクタや、直視型モニタ等のプロジェクタ以外の画像表示装置にも適用することができる。
【００４４】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
周波数拡散による画像ノイズが目立たない画像表示装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０１  入力信号解析部
１０２  画像処理部
１０４  周波数拡散回路
１０６  表示駆動制御部
１０７  ＤＡ変換部
１０８  画像表示部
【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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