(57)【要約】【課題】階調表現能力を入力映像信号の階調領域、入力映像信号の性質（動画、静止画）に応じて、自動的に適合させる。【解決手段】複数の階調領域に応じて、それぞれ階調表現する繰り返し単位フレーム数の値が異なる階調表現パターン情報を階調表現パターン情報記憶回路に容易する。入力映像信号から検出した階調領域に応じて、前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報を選択し、選択した階調表現パターン情報によるフレームレートの階調表現データを出力するようにした。【選択図】      図２
2005311860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の階調領域に応じて、それぞれ階調表現するための繰り返し単位フレーム数の値が異なる階調表現パターン情報を記憶した階調表現パターン情報記憶回路と、
入力映像信号の階調領域を検出する階調領域検出回路と、
前記階調領域検出回路が検出した階調領域に応じて、前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報を選択するパターン情報選択回路と、
前記パターン情報選択回路から出力される階調表現パターン情報によるフレームレートの階調表現データを出力する手段とを具備したことを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報の繰り返し単位フレーム数の値は、中間階調領域に対応するフレーム数が多く、高い階調及び低い階調領域に対応するフレーム数が少ないことを特徴とする請求項1記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
さらに１フレーム遅延メモリを有し、
前記階調領域検出回路は、1フレーム前の映像信号と現フレームの映像信号を用い、レベルの推移による応答速度の変化に応じて、前記フレームレートを選択的に切換えることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
さらに動き検出回路を有し、
前記階調領域検出回路は、前記動き検出回路からの動き検出信号に基づいて、画像動きが大きい場合には、中間階調のフレームレートが設定されている場合でも、フレームレートが小さい階調表現パターン情報の選択状態に強制的に切換えることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
複数の階調領域に応じて、それぞれ階調表現する繰り返し単位フレーム数の値が異なる階調表現パターン情報を記憶した階調表現パターン情報記憶回路と、
入力映像信号の階調領域を検出する階調領域検出回路と、
前記階調領域検出回路が検出した階調領域に応じて、前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報を選択するパターン情報選択回路と、
前記パターン情報選択回路から出力される階調表現パターン情報によるフレームレートの階調表現データを出力する手段と、
前記階調表現データが供給される表示パネルと、
を具備したことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報の繰り返し単位フレーム数の値は、中間階調領域に対応するフレーム数が多く、高い階調及び低い階調領域に対応するフレーム数が少ないことを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
さらに１フレーム遅延メモリを有し、
前記階調領域検出回路は、1フレーム前の映像信号と現フレームの映像信号を用い、階調の変化が大きい場合には、フレームレートが小さい階調表現パターン情報の選択状態に強制的に切換えることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項８】
さらに動き検出回路を有し、
前記階調領域検出回路は、前記動き検出回路からの動き検出信号に基づいて、画像動きが大きい場合には、中間階調のフレームレートが設定されている場合でも、フレームレートが小さい階調表現パターン情報の選択状態に強制的に切換えることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項９】
前記入力映像信号は、受信装置又はセットトップボックスからの信号であることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項１０】
放送信号が導かれるチューナと、
前記チューナで選択された信号が導かれる映像信号処理部を有し、
前記映像信号処理部に設けられ、入力映像信号の複数の階調領域に応じて、それぞれ階調表現するための繰り返し単位フレーム数の値が異なる階調表現パターン情報を記憶した階調表現パターン情報記憶回路と、
前記入力映像信号の階調領域を検出する階調領域検出回路と、
前記階調領域検出回路が検出した階調領域に応じて、前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報を選択するパターン情報選択回路と、
前記パターン情報選択回路から出力される階調表現パターン情報によるフレームレートの階調表現データを出力する手段と、
前記階調表現データが供給される表示部と
を具備したことを特徴とするテレビジョン信号受信装置。
【請求項１１】
複数の階調領域に応じて、それぞれ階調表現する繰り返し単位フレーム数の値が異なる階調表現パターン情報を記憶した階調表現パターン情報記憶回路と、入力映像信号の階調領域を検出する階調領域検出回路とを有し、
前記階調領域検出回路が検出した階調領域に応じて、前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報を選択し、
選択した前記階調表現パターン情報によるフレームレートの階調表現データを表示部に出力するようにしたことを特徴とする映像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置或はプラズマ表示装置などで、フレームレートコントロール（ＦＲＣ）により多階調制御を行う映像信号処理装置及び表示装置及び受信装置及び表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶表示装置において、階調を制御する方法としてフレームレートコントロール（以下ＦＲＣ）方式がある。ＦＲＣ方式は、あるフレーム数を１単位として、この１単位内で対象となる画素が、オン（点灯）する回数（フレーム数）を階調に応じて制御するのである。１単位内の全てのフレーム数で画素が点灯（点灯回数が最高数）した場合、明るい表示（階調が高い）となり、少ないフレーム数で点灯（少ない点灯回数）した場合、暗い表示（階調が低い）となる。この技術については、例えば、特開２００２−１４９１１８においても述べられている。
【特許文献１】特開２００２−１４９１１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＦＲＣ方式であると、階調を表現するのに、ある一定の決まったフレーム数の範囲で制御している。このために階調表現能力に制約が生じている。また、動画の速度（フレーム毎の変化）によっては、階調を表現の単位フレーム数と画像の動き速度の関係で干渉が生じ、画面上にフリッカ、縞模様などの障害を生じることがある。
【０００４】
そこでこの発明は、階調表現能力を入力映像信号の階調領域、入力映像信号の性質（動画、静止画）に応じて、自動的に適合させることができる映像信号処理装置及び表示装置及び受信装置及び表示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】
【０００５】
この発明は、複数の階調領域に応じてそれぞれ階調を表現する繰り返し単位フレーム数の値が異なる階調表現パターン情報を記憶した階調表現パターン情報記憶回路と、入力映像信号の階調領域を検出する階調領域検出回路と、前記階調領域検出回路が検出した階調領域に応じて、前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている階調表現パターン情報を選択するパターン情報選択回路と、前記パターン情報選択回路から出力される階調表現パターン情報によるフレームレートの階調表現データを出力する手段とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
上記のように、複数の階調領域に応じてそれぞれ階調を表現する繰り返し単位フレーム数の値が異なる階調表現パターン情報を記憶した階調表現パターン情報記憶回路を用意し、入力映像信号の階調領域に応じて、前記階調表現パターン情報記憶回路に記憶されている、適切な繰り返し単位フレーム数の階調表現パターン情報（フレームレート）を選択するので、階調の表現が入力映像信号の内容に応じて的確となり、またフリッカなども生じにくい階調表現を行うことができ、全体として階調表現能力が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はこの発明が適用された液晶表示装置の全体的な概略構成を示し、図２にはこの発明の一実施の形態における要部のブロックを示している。
【０００８】
図１において、１００は信号発生部であり、例えばテレビジョン信号受信チューナ、セットトップボックス（ＳＴＢ），あるいはパーソナルコンピュータなどが対応し、ここからは映像情報が出力される。映像情報はドライブ装置２００に入力されて、表示のための信号に変換されディスプレイ装置３００に供給される。ディスプレイ装置３００は、例えば液晶表示装置である。
【０００９】
図２は、この発明に係る信号処理部のブロック構成であり、図１のドライブ装置２００の内部、或はディスプレイ装置３００の内部の信号経路に一体に設けられている。図２において入力端子１０にはデジタル映像信号（例えばｍビット）が供給され、遅延回路（時間調整のための回路）１１、階調領域検出回路１２、同期検出及びタイミングパルス発生回路１３に入力される。同期検出及びタイミングパルス発生回路１３は、デジタル映像信号の垂直同期信号、水平同期信号を検出し、垂直同期パルス、水平同期パルス、及びクロックパルス、さらに各種のタイミングパルスなどを再生する。
【００１０】
階調領域検出回路１２で検出された階調領域情報は、パターン情報選択回路１５に供給される。パターン情報選択回路１５は、階調領域に応じて、階調表現パターン情報記憶回路１６に記憶されている階調表現パターン情報を選択する。選択された階調表現パターン情報は、例えば（ｍ−ｎ）ビットの階調補正信号として、加算器１４に入力される。
【００１１】
ここでは、遅延回路１１で時間調整された画素のデジタル映像信号と、これに対応する階調補正信号とが加算される。この補正後のデジタル信号は、丸め込み回路１７で、下位（ｍ−ｎ）ビットが切捨てられ、出力端子１８にｎ（ｍ＞ｎ）ビットのデジタル信号（階調補正されている）として出力される。その後、このデジタル信号は、階調表現のためのフレームレートが設定されており、各画素の点滅コントロール信号として利用される。つまり、対応する画素へのデータ書き込み制御に用いられる。なお丸め込み回路１７は省略されてもよい。
【００１２】
図３には、上記の階調表現パターン情報記憶回路１６に格納されているパターン情報の例を示している。この実施の形態では、階調領域は階調が低い領域から高い領域の例えば４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分類されている。そして、領域Ａでは、階調を表現するための繰り返し単位フレーム数が例えば３とされている。領域Ｂでは、階調を表現するための繰り返し単位フレーム数が例えば４とされている。領域Ｃでは、階調を表現するための繰り返し単位フレーム数が例えば３とされている。領域Ｄでは、階調を表現するための繰り返し単位フレーム数が例えば２とされている。
【００１３】
このことは、階調表現能力が、階調領域毎に異なり、領域Ａでは２×２×２＝８、領域Ｂでは、２×２×２×２＝１６、領域Ｃでは２×２×２＝８、領域Ｄでは２×２＝４の表現能力を持つということである。つまりこの発明では、入力映像信号の階調領域に応じて、入力映像信号は、階調を表現する繰り返し単位フレーム数が異なるように補正されるのである。しかも階調の中間領域では階調表現能力を十分に高くしている。
【００１４】
つまり、液晶表示装置やプラズマ表示装置では、応答速度が常に一定ではなく、表示するレベルによって変化する。そこで、応答速度の変化幅を利用して、本発明では応答速度が遅い領域ではフレーム数を増やして表示階調表現能力を高くし、速い領域では、フレーム数を少なくし、フリッカの発生を抑圧している。
【００１５】
ここで、上記のパターン情報選択回路１５において、フレームレート（繰り返し単位フレーム数）が決定されるのであるが、その情報は、階調領域検出回路１２に帰還されている。階調領域検出回路１２は、少なくとも、決定されたフレームレートで階調表現が対応する画素又は画素領域に対して完了するまでは、次回の階調領域検出結果により、フレームレートを変更しないようにするためである。
【００１６】
この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。図４にはこの発明の他の実施の形態を示している。図２に示した実施の形態と同一部分には同一符号を付している。図４の実施の形態は、1フレーム遅延メモリ２２が追加されている。階調領域検出回路１２は、1フレーム前の映像信号の階調と、現フレームの映像信号の階調との変化を検出する。階調の変化が大きい場合には、表示装置の応答速度が速いものと判断する。そして、1フレーム前の映像信号と現フレームの映像信号を用い、レベルの推移による応答速度の変化に応じて、前記フレームレートを選択的に切換えるのである。例えば、階調領域検出回路１２は、強制的に繰り返し単位フレーム数の少ない方（フレームレートが小さい方）のパターン情報が選択されるように、パターン情報選択回路１５を制御する。例えば、今、図２の階調Ｂに対応する繰り返し単位フレーム数４のパターン情報が選択されているときに、階調の大きな変化があった場合、例えば階調領域Ａ、或はＣに対応する繰り返し単位フレーム数３のパターン情報が選択さることになる。これにより、階調の変化に対応して、階調表現速度（表現能力）が追従することになる。
【００１７】
この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。さらに動き画像を検出する動き検出回路を追加し、画像動きに応じて、パターン情報選択の条件が制御されるようにしてもよい。即ち、図５に示すように、動き検出回路２３は、現フレームと1フレーム前の映像信号から画像動きを検出し、動き検出信号を得る。動き検出信号は、階調領域検出回路１２に入力される。他の構成は、図４の実施の形態と同じであるから図４と同一符号を付している。
【００１８】
表示部においては、動画に対応するために応答速度を改善している場合がある。そこで、階調領域検出回路１２による検出結果が、応答速度が遅い領域である（図３の例えば領域Ｂ；中間階調である）ことを示したとしても、表示部は、動画に対応するために応答が速くなっている場合がある。このような場合には、むしろ動画に応じて、繰り返し単位フレーム数が少ないパターン情報に強制的に設定したほうが、適切な階調表現となる。そこで、パターン情報選択回路１５は、動き検出信号も参照し、画像動きが設定している速度より早くなったとき、例えば階調Ｂに対応する繰り返し単位フレーム数４のパターン情報が選択されている場合は、例えば階調領域Ａ、或はＣに対応する繰り返し単位フレーム数３のパターン情報を強制的に選択する。
【００１９】
上記の実施の形態は、図３に示したようなパターン情報の中から、階調領域の検出に応じて対応するパターン情報を選択した（図１の実施の形態）。又は、階調領域の検出結果と、フレーム間の変化情報に基づいてパターン情報を選択した（図４の実施の形態）。又は階調領域の検出結果と、フレーム間の変化情報と、動き検出信号に基づいてパターン情報を選択した（図５の実施の形態）。
【００２０】
しかしこの発明は上記の実施の形態に限定されることはない。図６に示すように、階調表現パターン情報としては、複数の種類のパターン情報が用意されていてもよい。即ち、図６（Ａ）の例は、領域Ａでは２×２×２＝８、領域Ｂでは、２×２×２×２＝１６、領域Ｃでは２×２×２＝８、領域Ｄでは２×２＝４の表現能力を持つ。図６（Ｂ）の例は、領域Ａでは２×２×２＝８、領域Ｂでは、２×２×２×２＝１６、領域Ｃでも２×２×２×２＝１６、領域Ｄでは２×２×３＝８の表現能力を持つ。図６（Ｃ）の例は、領域Ａでは２×２×２＝８、領域Ｂでは、２×２×２×２×２＝３２、領域Ｃでも２×２×２×２×２＝３２、領域Ｄでは２×２×３＝８の表現能力を持つ。
【００２１】
つまり、階調領域毎にフレームレートが可変された第1の階調表現パターン情報を設定した第1のテーブルと、第1の階調表現パターン情報とは、フレームレートの可変パターンが異なる第２の階調表現パターン情報を設定した第２のテーブルと、さらにフレームレートの可変パターンが異なる第３の階調表現パターン情報を設定した第３のテーブルとが、階調表現パターン情報記憶回路１６に記憶されている。そして、パターン情報選択回路１５は、入力映像信号の階調、及び画像動き等に応じて、第１又は第２又は第３のテーブルを選択し、この選択したテーブルの階調表現パターン情報を使用するようにしてもよい。利用形態としては、例えば、画像動きが画面全体で存在し、動きが速いときは、平均フレームレート（繰り返し単位フレーム数）が小さいテーブルを選択し、動きが遅くなるに従い、平均フレームレート（繰り返し単位フレーム数）が大きい方のテーブルを選択するのである。
【００２２】
さらにこの発明では上記の例に限定されるものではなく、階調領域をＡ−Ｄの４つに区分したがこれ以上に区分してもよい。また上記したようにこの発明によると、各画素毎にリアルタイムで上記の階調表現パターンを設定することができる。複数の画素を含む領域毎に階調表現パターンを設定するようにしてもよい。
【００２３】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００２４】
図７には、この発明が適用されたテレビジョン受信装置を示している。アンテナ４０１からの高周波の放送信号はチューナ４０２に導かれ、ここで、チャンネル選択が行われる。チューナ４０２の出力は、映像信号処理部４０３に導かれ、利得制御、カラー信号処理、輝度信号処理などが実施される。ここでは、さらに図２乃至図６で説明したような本発明に係る信号処理が実行され、その出力は表示信号として表示部４０４に出力される。
【００２５】
図８、図９、図１０には、さらに本発明の方法を実現するためのフローチャートを示している。つまり、図２、図４、図５に示した各ブロックの機能は、ソフトウエアにより実現されてもよいからである。図８の処理は、図２に示したブロックの機能に対応する。階調処理は、まず垂直同期信号に同期して同期フレームカウンタＦＣが、初期化され、座標レジスタ（フレームにおける領域または画素の位置を表す）が初期設定される（ステップＳＴ１、ＳＴ２）。次に、映像信号の座標位置（Ｘ，Ｙ）のＶ（：ｍビット）のデータのレベルが判断される（ステップＳＴ３，ＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ７，ＳＴ８，ＳＴ９）。第１レベルのときはパラメータＰＮ←１とされ、第２レベルのときはＰＮ←２、第３レベルのときはＰＮ←３とされる。これにより、フレームレートを決めるためのパターン情報を格納しているＲＯＭのアドレスが決まる。アドレスはＲＯＭ（Ｘ，Ｙ，ＦＣ，ＰＮ）である。この読出しアドレスに応じてパターン情報（階調補正信号）Ｖｓ（ｍ−ｎビット）が読み出される（ステップＳＴ３１，ＳＴ３２）。Ｖｓ＋Ｖ→Ｖｏの処理が実行される。以後は丸め込み処理によりＶｏの上位ｎビットが出力される。
【００２６】
次に、ステップＳＴ３４、ＳＴ３５，ＳＴ３６，ＳＴ３７では、フレーム上のアドレス又は領域の更新が行われ、１フレーム分の処理が実行されると、フレームカウンタが１アップされる（ステップＳＴ３８）。上記のようなフローチャートを基本として、図２で説明したような階調表現処理が実行される。
【００２７】
図９は、図４に示した各ブロックの機能を実現するソフトウエアのフローチャートを示している。図８と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。図８のフローチャートと異なる部分について説明する。ステップＳＴ３ａでは、映像信号の座標位置（Ｘ，Ｙ）のＶ（：ｍビット）が読み出されると共に、フレーム遅延した映像信号から同じ座標位置Ｖｄ（：ｍビット）が読み出される。そして、フレーム間の差Ｖｓ（←Ｖ−Ｖｄ）が取られ、この差Ｖｓの程度Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃが判断される。そしてこの程度に応じてパターン情報を選択する条件であるパラメータＰＳ（１又は２又は３）がきまる。
【００２８】
即ち、ステップＳＴ３１ａに示すように、フレームレートを決めるためのパターン情報を格納しているＲＯＭのアドレスが決まる。アドレスはＲＯＭ（Ｘ，Ｙ，ＦＣ，ＰＮ，ＰＳ）である。この読出しアドレスに応じてパターン情報（階調補正信号）Ｖｓ（ｍ−ｎビット）が読み出される（ステップＳＴ３１，ＳＴ３２）。以後は、先の図７のフローチャートのステップと同様な処理が実行される。
【００２９】
図１０には、さらに図５に示したブロックの機能に対応したフローチャートを示している。図９と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。図９と図１０で異なる部分は、ステップＳＴ４１のつぎにさらに動き検出ステップＳＴ５０が設けられている点である。ここで、所定値以上の画像動きがあり、動き検すつフラッグが出力されたときは、強制的に現在のフレームレートよりも小さいフレームレートに切替られることである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明が適用された表示装置の外観を示す図。
【図２】本発明の一実施の形態のブロック構成を示す図。
【図３】図２の階調表現パターン情報記憶回路に格納されている階調領域対フレームレートのテーブル例を示す説明図。
【図４】本発明の他の実施の形態のブロック構成を示す図。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態のブロック構成を示す図。
【図６】階調表現パターン情報記憶回路に格納されている階調領域対フレームレートのテーブルの他の例を示す説明図。
【図７】この発明が適用されたテレビジョン受信装置の構成例を示す図。
【図８】図２の機能ブロックをソフトウエアで実現する場合のフローチャートの例を示す図。
【図９】図４の機能ブロックをソフトウエアで実現する場合のフローチャートの例を示す図。
【図１０】図５の機能ブロックをソフトウエアで実現する場合のフローチャートの例を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１１…遅延回路、１２…階調領域検出回路、１３…同期検出及びタイミングパルス発生回路、１４…加算器、１５…パターン情報選択回路、１６…階調表現パターン情報記憶回路、１７…丸め込み回路。
【図１】
2005311860.tif 000003
【図２】
2005311860.tif 000004
【図３】
2005311860.tif 000005
【図４】
2005311860.tif 000006
【図５】
2005311860.tif 000007
【図６】
2005311860.tif 000008
【図７】
2005311860.tif 000009
【図８】
2005311860.tif 000010
【図９】
2005311860.tif 000011
【図１０】
2005311860.tif 000012