(57)【要約】【課題】  １フレーム後の表示素子の各画素の表示状態が過渡的な場合でも、過去の処理結果生じた表示状態が適正に表現され、出力画像データ及び状態画像データが決定可能な画像処理装置を提供する。【解決手段】  画像処理装置１は、入力画像データＤＩ、第１フレームメモリ１４に格納された各画素の表示状態を示す状態画像データＤＲ、第２フレームメモリ１５に格納された状態画像データＤＲの時間的変化を示す状態画像時間微分データＤＲ２に基づき、出力画像データＤＱを生成し、入力画像データＤＩと状態画像データＤＲと状態画像時間微分データＤＲ２に基づき、次フレーム処理時に使用する状態画像データＤＰを生成して第１フレームメモリ１４に格納し、入力画像データＤＩと状態画像データＤＲと状態画像時間微分データＤＲ２に基づき、次フレーム処理時に使用する状態画像時間微分データＤＰ２を生成して第２フレームメモリ１５に格納する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データと、第１フレームメモリに格納された表示素子の各画素の表示状態を示す状態画像データと、第２フレームメモリに格納された前記状態画像データの時間的変化を示す状態画像時間微分データに基づいて、前記入力画像データに対して所定の補正処理を施した出力画像データを生成する出力画像データ生成手段と、
前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データを生成する状態画像データ生成手段と、
前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像時間微分データを生成する状態画像時間微分データ生成手段と、
前記状態画像データ生成手段で生成された前記状態画像データを格納する第１フレームメモリと、
前記状態画像時間微分データ生成手段で生成された前記状態画像時間微分データを格納する第２フレームメモリと、を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記状態画像データ生成手段と前記状態画像時間微分データ生成手段は、前記表示素子の過渡応答特性として２次遅れ要素モデルを使用して、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データと前記状態画像時間微分データを夫々導出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記出力画像データ生成手段は、前記出力画像データとして、前記入力画像データで規定される表示状態を前記表示素子の各画素において実現するための画像データを導出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記状態画像データ生成手段は、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データとして、次フレーム処理開始時における前記表示素子の各画素の表示状態を示す画像データを導出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記状態画像時間微分データ生成手段は、次フレーム処理時に使用する前記状態画像時間微分データとして、次フレーム処理開始時における前記表示素子の各画素の表示状態を示す画像データの時間微分を導出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
入力画像データと、第１フレームメモリに格納された表示素子の各画素の表示状態を示す状態画像データと、第２フレームメモリに格納された前記状態画像データの時間的変化を示す状態画像時間微分データに基づいて、前記入力画像データに対して所定の補正処理を施した出力画像データを生成する出力画像データ生成工程と、
前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データを生成する状態画像データ生成工程と、
前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像時間微分データを生成する状態画像時間微分データ生成工程と、
前記状態画像データ生成工程で生成した前記状態画像データを前記第１フレームメモリに格納する状態画像データ格納工程と、
前記状態画像時間微分データ生成工程で生成した前記状態画像時間微分データを前記第２フレームメモリに格納する状態画像時間微分データ格納工程と、を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
前記状態画像データ生成工程と前記状態画像時間微分データ生成工程は、前記表示素子の過渡応答特性として２次遅れ要素モデルを使用して、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データと前記状態画像時間微分データを夫々導出することを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記出力画像データ生成工程において、前記出力画像データとして、前記入力画像データで規定される表示状態を前記表示素子の各画素において実現するための画像データを導出することを特徴とする請求項６または７に記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記状態画像データ生成工程において、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データとして、次フレーム処理開始時における前記表示素子の各画素の表示状態を示す画像データを導出することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記状態画像時間微分データ生成工程において、次フレーム処理時に使用する前記状態画像時間微分データとして、次フレーム処理開始時における前記表示素子の各画素の表示状態を示す画像データの時間微分を導出することを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、所定の画像データを状態画像データ及び状態画像時間微分データとしてフレームメモリに格納し、次フレームのデータ処理を行うためにフレームメモリから読み出して使用する画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理装置には、現在の画像データ入力だけでなく、これまでの画像データ入力の処理の結果生じた状態に依存して画像入力データのデータ処理を行い、出力画像データを生成するものがある。このような画像処理装置では、当該処理の結果生じた表示状態を表すデータを状態画像データとして生成し、それをフレームメモリと呼ばれる画像メモリに一旦格納して、次フレームのデータ処理のために使用する（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、入力画像データから次のフレーム開始時における表示状態を示す状態画像データを生成し、フレームメモリに格納し、次のフレームの処理で当該状態画像データを使用して出力画像データの生成を行う典型的な画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【０００４】
入力画像データの処理結果である出力画像データを用いて画像表示素子の各画素の表示を行い１フレーム後に各画素の表示状態が定常状態に収束する時は、それまでの処理によって生じた各画素の表示状態を状態画像データのみで表現するができる。即ち、前フレームで行われた表示動作による表示状態が前フレーム終了時に定常状態に収束している時には、出力画像データを入力画像データと前フレーム終了時の状態画像データとから決定することができ、現フレーム終了時（次フレーム開始時）の状態画像データも入力画像データと前フレーム終了時の状態画像データとから決定することができる。即ち、前フレームで表示状態が定常状態に収束している時には、図２の画像処理装置は高品位な表示を可能にする出力画像データを生成することを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、近年の急速な画像データの高精細化や大画面化に伴って、画像表示素子の応答時間に比して要求されるフレーム周期（画像表示の周期）が短くなる傾向にある。このような高速な画像表示においては、１フレーム後に表示状態が過渡的な場合、即ち、１フレーム後に表示状態が定常状態に収束しない場合には、図２に示す従来の画像処理装置ではそれまでの処理結果生じた表示状態が十分に表わせていないために、表示素子の過渡応答特性に即した最適な出力画像データを生成することができない、更には、現フレーム終了時の状態画像データを入力画像データと前フレーム終了時の状態画像データから決定することができないという問題が生じる。高速な画像表示において高品位な表示を可能にする出力画像データを生成するためには、１フレーム後の表示状態が過渡的な場合におけるそれまでの処理により生じた表示状態の表現が重要になる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力画像データの処理の結果である出力画像データを表示装置に表示した１フレーム後の表示状態が過渡的な場合においても、それまでの処理の結果として生じた表示状態が適正に表現され、出力画像データ及び状態画像データが決定可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、入力画像データと、第１フレームメモリに格納された表示素子の各画素の表示状態を示す状態画像データと、第２フレームメモリに格納された前記状態画像データの時間的変化を示す状態画像時間微分データに基づいて、前記入力画像データに対して所定の補正処理を施した出力画像データを生成する出力画像データ生成手段と、前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データを生成する状態画像データ生成手段と、前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像時間微分データを生成する状態画像時間微分データ生成手段と、前記状態画像データ生成手段で生成された前記状態画像データを格納する第１フレームメモリと、前記状態画像時間微分データ生成手段で生成された前記状態画像時間微分データを格納する第２フレームメモリと、を備えることを特徴とする画像処理装置を提供する。
【０００９】
更に、上記目的を達成するため、本発明は、入力画像データと、第１フレームメモリに格納された表示素子の各画素の表示状態を示す状態画像データと、第２フレームメモリに格納された前記状態画像データの時間的変化を示す状態画像時間微分データに基づいて、前記入力画像データに対して所定の補正処理を施した出力画像データを生成する出力画像データ生成工程と、前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データを生成する状態画像データ生成工程と、前記入力画像データと前記第１フレームメモリに格納された前記状態画像データと前記第２フレームメモリに格納された前記状態画像時間微分データに基づいて、次フレーム処理時に使用する前記状態画像時間微分データを生成する状態画像時間微分データ生成工程と、前記状態画像データ生成工程で生成した前記状態画像データを前記第１フレームメモリに格納する状態画像データ格納工程と、前記状態画像時間微分データ生成工程で生成した前記状態画像時間微分データを前記第２フレームメモリに格納する状態画像時間微分データ格納工程と、を備えることを特徴とする画像処理方法を提供する。
【００１０】
更に、上記特徴の画像処理装置または方法は、前記状態画像データ生成手段または工程と前記状態画像時間微分データ生成手段または工程が、前記表示素子の過渡応答特性として２次遅れ要素モデルを使用して、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データと前記状態画像時間微分データを夫々導出することが好ましい。
【００１１】
更に、上記特徴の画像処理装置または方法は、前記出力画像データ生成手段または工程が、前記出力画像データとして、前記入力画像データで規定される表示状態を前記表示素子の各画素において実現するための画像データを導出することが好ましい。
【００１２】
更に、上記特徴の画像処理装置または方法は、前記状態画像データ生成手段または工程が、次フレーム処理時に使用する前記状態画像データとして、次フレーム処理開始時における前記表示素子の各画素の表示状態を示す画像データを導出することが好ましい。
【００１３】
更に、上記特徴の画像処理装置または方法は、前記状態画像時間微分データ生成手段または工程が、次フレーム処理時に使用する前記状態画像時間微分データとして、次フレーム処理開始時における前記表示素子の各画素の表示状態を示す画像データの時間微分を導出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記特徴の画像処理装置または方法によれば、入力画像データの処理結果である出力画像データを用いて画像表示素子の各画素の表示を行い、１フレーム後にそれまでの処理の結果として生じた表示状態は、状態画像データと状態画像データの時間的変化である状態画像時間微分データによって表わすことができる。つまり、画像表示素子の過渡応答特性によって上記１フレーム後の表示状態が過渡的である場合においても、状態画像時間微分データを用いることで、当該過渡的な表示状態を適正に表わすことが可能となり、この結果、入力画像データからなる入力と状態画像データと状態画像時間微分データからなる状態に基づいて、出力画像データと、次フレーム処理時に使用する１フレーム後の状態画像データ及び状態画像時間微分データを決定することが可能になる。
【００１５】
特に、表示素子が液晶表示素子である場合等の表示素子の過渡応答特性の自然な近似として２次遅れ要素モデルを仮定すると、状態画像データと状態画像時間微分データを組み合わせることで、上記１フレーム後の表示状態を十分に表現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る画像処理装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図
【図２】従来の画像処理装置の一典型例の概略構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る画像処理装置（以下、適宜「本発明装置」という。）及び画像処理方法（以下、適宜「本発明方法」という。）の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明装置の一実施形態における概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明装置１は、入力端子ＩＮ、出力画像データ生成手段１１、状態画像データ生成手段１２、状態画像時間微分データ生成手段１３、第１フレームメモリ１４、第２フレームメモリ１５、出力端子ＯＵＴを備える。また、本発明方法は、本発明装置によって実行される以下の出力画像データ生成工程、状態画像データ生成工程、状態画像時間微分データ生成工程、状態画像データ格納工程、及び、状態画像時間微分データ格納工程を備える。
【００１９】
入力端子ＩＮは、画像処理を行う対象となる入力画像データＤＩの入力を受け付ける端子である。入力端子ＩＮより入力された入力画像データＤＩは、出力画像データ生成手段１１、状態画像データ生成手段１２、及び、状態画像時間微分データ生成手段１３に送出される。
【００２０】
出力画像データ生成手段１１は、入力画像データＤＩ、第１フレームメモリ１４から読み出した状態画像データＤＲ、及び、第２フレームメモリ１５から読み出した状態画像時間微分データＤＲ２に基づいて、入力画像データＤＩの各画素データに対して所定の補正処理を施した出力画像データＤＱを導出し、結果を出力端子ＯＵＴに出力する（出力画像データ生成工程）。尚、所定の補正処理については後述の実施例において詳述する。
【００２１】
状態画像データ生成手段１２は、入力画像データＤＩ、第１フレームメモリ１４から読み出した状態画像データＤＲ、及び、第２フレームメモリ１５から読み出した状態画像時間微分データＤＲ２に基づいて、次フレーム処理時に使用する状態画像データＤＰを導出し、結果を第１フレームメモリ１４に書き込む（状態画像データ生成工程、及び、状態画像データ格納工程）。第１フレームメモリ１４に書き込まれた状態画像データＤＰは、１フレーム分の処理期間中、つまり、次フレームの処理で読み出されるまで保持される。Ｎフレーム目に使用する状態画像データＤＲ（Ｎ）は、１フレーム前の（Ｎ−１）フレーム目に第１フレームメモリ１４に書き込まれた状態画像データＤＰ（Ｎ−１）である。
【００２２】
状態画像時間微分データ生成手段１３は、入力画像データＤＩ、第１フレームメモリ１４から読み出した状態画像データＤＲ、及び、第２フレームメモリ１５から読み出した状態画像時間微分データＤＲ２に基づいて、次フレーム処理時に使用する状態画像時間微分データＤＰ２を算出し、結果を第２フレームメモリ１５に書き込む（状態画像時間微分データ生成工程、及び、状態画像時間微分データ格納工程）。第２フレームメモリ１５に書き込まれた状態画像時間微分データＤＰ２は、１フレーム分の処理期間中、つまり、次フレームの処理で読み出されるまで保持される。Ｎフレーム目の処理時に使用する状態画像時間微分データＤＲ２（Ｎ）は、１フレーム前の（Ｎ−１）フレーム目に第２フレームメモリ１５に書き込まれた状態画像時間微分データＤＰ２（Ｎ−１）である。
【００２３】
次に、上記構成の本発明装置１による画像処理（本発明方法）の一実施例につき説明する。以下の説明では、動画像を表示する画像表示装置として液晶表示装置を想定する。
【００２４】
また、以下の説明では、取り扱う画像データを階調値が１０ｂｉｔの４色（Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｙ（黄））のフル・ハイビジョン画像（１９２０×１０８０画素）を想定する。以降、説明の明確化のために、図１に示す各画像データＤＩ，ＤＲ，ＤＰ，ＤＲ２，ＤＰ２，ＤＱに対して画像データ全体を大文字で表記し、画像データ全体の任意の画素データを小文字で表記する。各画素データは、座標と色を指定して特定される。例えば、入力画像データ全体はＤＩと表記され、入力画像データの（ｘ，ｙ）座標のＲ画素の画素データはｄｉ＝ＤＩ（ｘ，ｙ，Ｒ）と表記される。同様に、状態画像データＤＲの（ｘ，ｙ）座標のＧ画素の画素データはｄｒ＝ＤＲ（ｘ，ｙ，Ｇ）と表記され、状態画像時間微分データＤＲ２の（ｘ，ｙ）座標のＢ画素の画素データはｄｒ２＝ＤＲ２（ｘ，ｙ，Ｂ）と表記される。状態画像データＤＰ、状態画像時間微分データＤＰ２、及び、出力画像データＤＱについても同様である。このとき、０≦ｘ≦１９１９、０≦ｙ≦１０７９であり、色はＲ／Ｇ／Ｂ／Ｙを取り得る。入力画像データＤＩと状態画像データＤＲ，ＤＰと出力画像データＤＱの各画素データは０〜１０２３の階調値（整数）を取り得る。また、状態画像時間微分データＤＲ２，ＤＰ２の画素データの上限値及び下限値は、表示素子の特性、駆動方法、及び、フレーム周波数に依存して決まるが、本実施例では、状態画像時間微分データＤＲ２，ＤＰ２の画素データの値は正規化することにより−１０２３〜１０２３の階調値（整数）を取り得る。
【００２５】
本発明装置１の各手段は、処理対象となる画像データに対して画素単位で逐次処理を行うため、各画素データ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｐ，ｄｒ２，ｄｐ２，ｄｑ）が処理対象となる。
【００２６】
また、出力画像データ生成手段１１の画素単位でのデータ処理を規定するデータ処理関数をＦ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）、状態画像データ生成手段１２の画素単位でのデータ処理を規定するデータ処理関数をＧ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）、状態画像時間微分データ生成手段１３の画素単位でのデータ処理を規定するデータ処理関数をＨ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）と、夫々表記する。
【００２７】
本実施例では、上記各データ処理関数Ｆ，Ｇ，Ｈは、液晶表示装置等で動画像の応答速度を向上させるためのオーバーシュート処理（ＯＳ処理、オーバードライブ処理とも呼ばれる）等で用いられる関数に相当する。ＯＳ処理は液晶表示素子の各画素（液晶画素）の応答をより高速に追随させるため、ドライブ前の液晶画素の状態（階調値）と現フレームで表示すべき階調値に基づいて液晶画素をドライブする出力値を決める処理である。このとき、液晶の応答速度が足りない場合には、出力する値を表示すべき階調値より高く或いは低く強調してドライブすることによって必要とする応答時間内（例えば毎秒２４０枚表示であれば１／２４０秒の間）に階調値を表示すべき目標値まで変化させる。この出力値を決める関数がデータ処理関数Ｆ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）であり、当該データ処理が、上記所定の補正処理に該当する。そして、当該ドライブの結果、対応する液晶画素がどのような階調になるかを予測する関数が、データ処理関数Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）であり、対応する液晶画素の予測された階調の時間変化率を予測する関数が、データ処理関数Ｈ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）である。データ処理関数Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）の値はＯＳ処理によっても応答が間に合わない場合には表示すべき階調値とは異なる値を取る。尚、これらのデータ処理関数Ｆ，Ｇ，Ｈは、色別に異なる関数となる可能性があるが、本実施例では各色で同じ関数とする。
【００２８】
本実施形態では、表示して１フレーム後の液晶画素の表示状態が定常状態に収束する場合だけでなく、過渡的な場合においても、出力画像データ生成手段１１が、上記ＯＳ処理等の補正処理を適切に実行でき、状態画像データ生成手段１２が、次フレーム処理時に使用する状態画像データＤＰを導出できるよう、各手段１１，１２は、現フレームで表示すべき階調値を示す入力画像データＤＩとドライブ前の液晶画素の状態（階調値）を示す状態画像データＤＲに加えて、ドライブ前の液晶画素の状態（階調値）の時間変化率を示す状態画像時間微分データＤＲ２も使用する。このため、状態画像時間微分データ生成手段１３は、次フレーム処理時に使用する状態画像時間微分データＤＰ２を算出し、結果を第２フレームメモリ１５に書き込み、第２フレームメモリ１５に書き込まれた状態画像時間微分データＤＰ２が、１フレーム期間経過後、状態画像時間微分データＤＲ２として読み出される。斯かる理由により、上記の各データ処理関数Ｆ，Ｇ，Ｈは、画素データｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２を変数とする関数で表される。
【００２９】
尚、各データ処理関数Ｆ，Ｇ，Ｈは、表示して１フレーム後の液晶画素の表示状態が定常状態に収束する場合にも当然に適用できる。何故ならば、表示して１フレーム後の液晶画素の表示状態が過渡的な場合において、当該表示状態の時間変化率がゼロとなる特殊な場合が、表示して１フレーム後の表示状態が定常状態に収束する場合であると見做すことができるからである。
【００３０】
データ処理関数Ｆ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）は、本発明方法を適用する画像表示装置に対して予め行った実測結果に基づき数値的に決定される。本実施形態では、各変数ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２の変数値（ｄｉ＝０〜１０２３、ｄｒ＝０〜１０２３、ｄｒ２＝−１０２３〜１０２３）の全ての組み合わせに対応するデータ処理関数Ｆの各関数値が、本発明装置のハードウェアの一部を構成する磁気記憶装置や半導体記憶装置等の記憶装置内に設けられた、各変数ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２を引数とするルックアップ・テーブルに格納され、出力画像データ生成手段１１のデータ処理時に使用される。
【００３１】
データ処理関数Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）とデータ処理関数Ｈ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）は、以下の数１に示す２階常微分方程式を、数２に示す初期条件下で解くことにより、数３のように求まる。
【００３２】
（数１）
β×Ｃ”（ｔ）＋γ×Ｃ’（ｔ）＋Ｃ（ｔ）＝Ｆｂ
Ｆｂ＝Ｋ−１（ｄｉ）
【００３３】
（数２）
Ｃ（０）＝Ｋ−１（ｄｒ）
Ｃ’（０）＝ｄｒ２×｛Ｋ’（Ｋ−１（ｄｒ））｝−１
【００３４】
（数３）
Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）＝Ｋ（Ｃ（Ｔ））
Ｈ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）＝Ｋ’（Ｃ（Ｔ））×Ｃ’（Ｔ）
【００３５】
ここで、関数Ｃ（ｔ）は、時刻ｔにおける液晶容量を表し、関数Ｃ’（ｔ）は、関数Ｃ（ｔ）の時間微分を表し、Ｃ”（ｔ）は、関数Ｃ’（ｔ）の時間微分を表している。また、係数β及びγは、夫々、Ｃ（ｔ）とＣ’（ｔ）の値に依存して変化し、Ｃ（ｔ）とＣ’（ｔ）の関数として表されるが、微小時間区間では、後述するように、夫々一定値として扱われる。Ｆｂは、定常状態における液晶容量を表しており、数１の第２式に示すように、画素データｄｉにより決まる定数である。また、フレームの開始時刻をｔ＝０とし、フレームの終了時刻をｔ＝Ｔとする。
【００３６】
関数Ｋ−１は関数Ｋの逆関数であり、関数Ｋは液晶画素の階調ｋと液晶容量Ｃの関係を示す関数で、下記の数４で表される。関数Ｋ’（Ｃ）は、下記の数５に示すように、関数Ｋ（Ｃ）を変数Ｃで微分した関数である。液晶画素の表示状態が定常状態の場合、関数Ｋは、実測により得ることができる。また、関数Ｋは、液晶画素の表示状態が過渡的な場合においても、成り立つものとする。
【００３７】
（数４）
ｋ＝Ｋ（Ｃ）
【００３８】
（数５）
Ｋ’（Ｃ）＝ｄＫ（Ｃ）／ｄＣ
【００３９】
数１及び数２に示す２階常微分方程式の初期値問題は、液晶容量Ｃの過渡応答を２次遅れ要素を用いてモデル化したもので、以下に示す１次遅れ要素を用いたモデルの自然な拡張になっている。液晶容量Ｃの過渡応答を１次遅れ要素を用いてモデル化した場合は、数６に示す１階常微分方程式と数７に示す初期条件で表される。数６中の係数αは、液晶容量Ｃの過渡応答における時定数に相当する。
【００４０】
（数６）
α×Ｃ’（ｔ）＋Ｃ（ｔ）＝Ｆｂ
【００４１】
（数７）
Ｃ（０）＝Ｆａ
【００４２】
フレーム開始時（ｔ＝０）において液晶画素の表示状態が過渡的な場合には、液晶容量Ｃの応答も過渡的であるので、応答を求めるための初期条件としてはＣ（０）のみならずＣ’（０）をも考慮しなければならない。そのためには、１次遅れ要素を用いたモデル化では不十分であり、数１に示す２次遅れ要素を用いたモデル化が必要となる。
【００４３】
次に、数１、数２及び数３に基づいて、データ処理関数Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）及びデータ処理関数Ｈ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）を導出する手順について説明する。
【００４４】
変数ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２が与えられると、変数ｄｉからＦｂが決まり、変数ｄｒ及びｄｒ２からＣ（０）とＣ’（０）が決まるので、ｔ＝０における係数β，γが決まる。微小時間Δｔを取り、０＜ｔ≦Δｔの間はβ及びγは近似的に一定であるとすると、数１の２階常微分方程式の係数は全て定数となる。当該数１を数２の初期条件の下で解き、解Ｃ（ｔ）を得る。微小時間Δｔにおける係数β，γの導出手順については後述する。
【００４５】
この解から得られる、Ｃ（Δｔ）とＣ’（Δｔ）を次の初期条件として、Δｔ＜ｔ≦２×Δｔの間で、同様に数１の２階常微分方程式を解く。初期値を順次更新しながら、繰り返し同様に数１の２階常微分方程式を解くことにより、最終的に解Ｃ（ｔ）はフレーム終了時刻のｔ＝Ｔに達する。こうして得られたＣ（Ｔ）とＣ’（Ｔ）を、数３に代入することにより、データ処理関数Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）及びデータ処理関数Ｈ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）が求まる。
【００４６】
次に、微小時間Δｔにおける係数β，γの導出手順について説明する。関数としての係数β及びγは、必ずしも解析的な式の形で与えられるものではなく、予め行った実測結果に基づき数値的に決定される。ある階調条件の下で測定した液晶容量Ｃの時間変化から関数Ｃ（ｔ）の描く曲線が得られた時、微小時間Δｔの定義域中のｔ＝ｔ０においてＣ（ｔ０）＝Ａ、且つ、Ｃ’（ｔ０）＝Ｂであったとし、この曲線に沿ったｔ＝ｔ０におけるβとγを、下記の数８に示す関数として、以下の要領で導出する。
【００４７】
（数８）
β＝β（Ａ，Ｂ）
γ＝γ（Ａ，Ｂ）
【００４８】
即ち、下記の数９に示す定数β０と定数γ０を係数とする２階常微分方程式の初期値問題を想定する。
【００４９】
（数９）
β０×Ｘ”（ｔ）＋γ０×Ｘ’（ｔ）＋Ｘ（ｔ）＝Ｆｂ
Ｘ（ｔ０）＝Ａ
Ｘ’（ｔ０）＝Ｂ
【００５０】
そして、上記初期値問題の解Ｘ（ｔ）がｔ＝ｔ０において先の曲線Ｃ（ｔ）に接するようなβ０とγ０の値を数値的に求め、数１０に示すように、係数β，γを決める。
【００５１】
（数１０）
β（Ａ，Ｂ）＝β０
γ（Ａ，Ｂ）＝γ０
【００５２】
以上の要領で予め実測結果及び数値計算により導出されたデータ処理関数Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）及びデータ処理関数Ｈ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）は、データ処理関数Ｆ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）と同様、各変数ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２の変数値（ｄｉ＝０〜１０２３、ｄｒ＝０〜１０２３、ｄｒ２＝−１０２３〜１０２３）の全ての組み合わせに対応するデータ処理関数Ｇ及びＨの各関数値が、本発明装置のハードウェアの一部を構成する記憶装置内に設けられた各変数ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２を引数とするルックアップ・テーブルに格納され、状態画像データ生成手段１２及び状態画像時間微分データ生成手段１３の各データ処理時に使用される。
【００５３】
以上、本発明装置１による画像処理（本発明方法）の実施例につき説明したが、本発明装置及び本発明方法は、上記実施例で説明した具体的な処理内容に限定されるものではない。例えば、本発明装置及び本発明方法で取り扱う各画像データＤＩ，ＤＰ，ＤＲ，ＤＱ及び状態画像時間微分データＤＰ２，ＤＲ２の画素数、階調値、カラーシステム（表色形式）は、上記実施例のものに限定されるものではない。更に、出力画像データ生成手段１１、状態画像データ生成手段１２、及び、状態画像時間微分データ生成手段１３のデータ処理内容も、上述のデータ処理関数Ｆ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）、データ処理関数Ｇ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）、データ処理関数Ｈ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）に限定されるものではない。また、データ処理関数Ｆ（ｄｉ，ｄｒ，ｄｒ２）は、上記実施例ではオーバーシュート処理用のものであったが、他の補正処理用のデータ処理関数であってもよい。
【００５４】
また、上記実施例では、出力画像データ生成手段１１、状態画像データ生成手段１２、及び、状態画像時間微分データ生成手段１３のデータ処理内容を示すデータ処理関数Ｆ，Ｇ，Ｈは、夫々、本発明装置のハードウェアの一部を構成する記憶装置内にルックアップ・テーブル形式で格納される場合を想定して説明したが、当該データ処理関数を近似的に関数式で表すか、或いは、アルゴリズムで計算するようにしても構わない。
【００５５】
また、上記実施例では、状態画像データと状態画像時間微分データを液晶画素の表示状態（階調値）と液晶画素の表示状態（階調値）の時間変化率としたが、状態画像データと状態画像時間微分データは液晶画素の表示状態（階調値）と液晶画素の表示状態（階調値）の時間変化率を変換して得られる等価な状態変数の組であっても良い。
【００５６】
また、上記実施例では、状態画像データ生成手段１２と状態画像時間微分データ生成手段１３のデータ処理内容を、表示素子が液晶表示素子であるとして説明したが、表示素子はその他の表示素子であっても良い。
【００５７】
上記実施形態では、状態画像データ生成手段１２で生成された状態画像データＤＰは、そのまま、第１フレームメモリ１４に書き込まれ、状態画像時間微分データ生成手段１３で生成された状態画像時間微分データＤＰ２は、そのまま、第２フレームメモリ１５に書き込まれる場合を想定したが、状態画像データＤＰを所定のデータ圧縮方式で圧縮した圧縮後の状態画像データＤＰを第１フレームメモリ１４に書き込み、状態画像時間微分データＤＰ２を所定のデータ圧縮方式で圧縮した圧縮後の状態画像時間微分データＤＰ２を第２フレームメモリ１５に書き込むようにしてもよい。この場合、第１フレームメモリ１４から読み出された圧縮後の状態画像データＤＰ、及び、第２フレームメモリ１５から読み出された圧縮後の状態画像時間微分データＤＰ２を、夫々のデータ圧縮方式に対応したデータ伸長方式で伸長することにより、状態画像データＤＲ及び状態画像時間微分データＤＲ２が得られる。
【００５８】
また、上記実施形態では、本発明装置１の各手段の具体的な回路構成については詳細に説明しなかったが、各手段は、その一部または全部を、周知のマイクロプロセッサ等の演算処理装置を用いて、各手段における演算処理を、コンピュータプログラムを実行することにより実現するソフトウェア手段として構成しても良く、更には、その一部または全部を、周知なロジック回路やメモリ回路を用いたハードウェア手段として構成しても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１：      画像処理装置
１１：    出力画像データ生成手段
１２：    状態画像データ生成手段
１３：    状態画像時間微分データ生成手段
１４：    第１フレームメモリ
１５：    第２フレームメモリ
ＤＩ：    入力画像データ
ＤＰ：    状態画像データ
ＤＰ２：  状態画像時間微分データ
ＤＱ：    出力画像データ
ＤＲ：    状態画像データ
ＤＲ２：  状態画像時間微分データ
ＩＮ：    入力端子
ＯＵＴ：  出力端子
【図１】
2014066862.tif 000003
【図２】
2014066862.tif 000004