(57)【要約】【課題】低フレームレートを基にした入力映像信号を、フレーム周波数を上げ、新規なフレーム周波数の時間軸に沿うようにフレームの映像信号を作り直すと、動きぼけが増大し、結果としてホールド型ディスプレイの動きぼけを助長してしまう。【解決手段】低フレームレート信号をもとに作成されたものと検出した場合に、原信号を再生し、増やされたフレームレートに合わせて出力することを選択できるフレーム生成方法選択機能を備え、フレームレートを増やす倍率を原フレームレートの整数倍とする。【選択図】図１
2005218009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号のフレーム周波数を増やして異なるフレーム周波数として出力するフレームレート変換回路と、前記フレームレート変換回路で増やされ前記入力映像信号と異なったフレーム周波数に対応した、フレーム映像信号を作成するフレーム映像生成回路と、前記入力映像信号が予め設定されたフレームレートよりも低いフレームレートから作成されたものであるかを検出し結果を出力する原フレームレート検出回路とを備え、前記フレーム映像生成回路は、前記原フレームレート検出回路の出力によって、前記フレーム映像信号を作る方法を切り替えられるフレーム生成方法選択機能を備えたことを特徴とした画像表示装置。
【請求項２】
前記原フレームレート検出回路が、入力映像信号が低フレームレート信号をもとに作成されたものと検出した場合に、前記フレーム映像生成回路が前記入力映像信号のもととなった原信号を再生し、前記フレームレート変換回路で増やされたフレームレートに合わせて出力することを選択できることを特徴とする、請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
入力映像信号のフレーム周波数を増やして異なるフレーム周波数として出力するフレームレート変換回路と、前記フレームレート変換回路で増やされ前記入力映像信号と異なったフレーム周波数に対応した、フレーム映像信号を作成するフレーム映像生成回路と、前記入力映像信号が予め設定されたフレームレートよりも低いフレームレートから作成されたものであるかを検出し結果を出力する原フレームレート検出回路とを備え、前記フレームレート変換回路は、前記原フレームレート検出回路の出力によって、フレームレート変換する変換倍率を切り替える構成であることを特徴とした、画像表示装置。
【請求項４】
前記原フレームレート検出回路が、入力された映像信号が低フレームレート信号をもとに作成されたものと検出した場合に、前記フレームレート変換回路が入力信号のフレームレートを増やす倍率を変えることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記原フレームレート検出回路が、入力映像信号が低フレームレート信号をもとに作成されたものと検出した場合に、前記フレームレート変換回路が前記入力映像信号のフレームレートを増やす倍率が、前記原フレームレート検出回路が検出した原フレームレートの整数倍であることを特徴とする、請求項３又は４記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣＤ等のデバイスをもちいたテレビやディスプレイ及び投射式ビデオプロジェクター装置に関し、特に入力映像信号のフレームレートを変換して表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示用デバイスとして従来主流であったＣＲＴ以外に、ＬＣＤやＰＤＰといった新表示デバイスの進歩がめざましく、これらのデバイスを使用した画像表示装置も市場に出ている。中でも液晶（ＬＣＤ）表示装置に代表されるマトリクス型の画像表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かし、パーソナルコンピュータの表示装置やＴＶ表示装置、更には投射型の表示装置としてなど各種分野で利用されている。
【０００３】
特に液晶を用いた画像表示装置は、前記の薄型、軽量、低消費電力というメリットを持つが、一方でその特性上動画表示時に動きぼけにより、表示品位を損なう場合がある。
【０００４】
ＴＦＴ型の液晶画像表示装置は、液晶表示素子からの表示映像の光出力が画像信号の１フレーム期間に渡り、表示される画像の輝度がほぼ一定に保たれる。このような表示性能の画像表示装置は、ホールド型ディスプレイと称されることがある。ホールド型ディスプレイでは、動画表示の際に動きぼけによる画質劣化を生じるという問題点がある（例えば非特許文献１参照。）。
【０００５】
一方ＣＲＴのように発光期間の短い表示素子を用いた画像表示装置はインパルス型ディスプレイと称されることがあり、インパルス型ディスプレイではホールド型のような動画表示時の画質劣化は実使用上起きない。
【０００６】
このホールド型ディスプレイでの動画表示時の画質劣化の問題を解決する手段として、液晶表示素子の表示光のホールド時間を短くして、ＣＲＴのようなインパルス型の発光に近づける方法と、また別の方法として表示のフレーム周波数を上げ（１フレーム期間を短くし）、上記の動きぼけの原因となる積分をできるだけ小さくする方法の原理的な提案やその効果が報告されている（例えば非特許文献１参照。）。
【０００７】
しかし前者のホールド時間を短縮した方法ではホールド時間の短縮に比例して表示輝度の低下が発生するという問題がある。そのため後者のフレーム周波数を上げる方法が有効と考えられる。
【０００８】
普通は例えば６０Ｈｚのインターレース信号は６０Ｈｚのプログレッシブ信号に変換して表示するが、それに対して表示のフレーム周波数を１．５倍や２倍に上げるという方法である。
【０００９】
フレーム周波数を上げるときには、新規なフレーム周波数の時間軸に沿うようにフレームの映像信号を作り直さなければならないが、それらは一般に入力の映像信号のフレーム或いはフィールド映像信号をもとに作られる。
【非特許文献１】電子情報通信学会技術報告ＥＩＤ９９−１０，ｐｐ５５−６０，１９９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、入力される映像信号が映画素材をもとに作られている場合は、一般に１秒あたり２４コマの映像を６０Ｈｚのインターレース信号に変換しており、即ち映像信号は平均して２４Ｈｚとしての映像情報しか含まない。そのような低フレームレートを基にした入力映像信号を、６０Ｈｚの入力信号と同様にフレーム周波数を上げ、新規なフレーム周波数の時間軸に沿うようにフレームの映像信号を作り直すと、映像を加工する分かえって動きぼけが増大し、結果としてホールド型ディスプレイの動きぼけを助長してしまう場合があった。
【００１１】
また、新規なフレーム周波数に原画像の例えば２４Ｈｚというレートの情報を強引に当て込むため原画像のフレームの時間配分が均等にならず、動きの表現が不自然になる場合があった。
【００１２】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、入力信号を高フレームレートに変換して表示した場合に、原画像が低フレームレートである入力映像信号に対して動きぼけを助長することなくむしろ改善し、且つ動きがなめらかな表示をすることができる画像表示装置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】
【００１３】
これらの課題を解決するために本願の第１の発明は、入力映像信号のフレーム周波数を増やして異なるフレーム周波数として出力するフレームレート変換回路と、前記フレームレート変換回路で増やされ前記入力映像信号と異なったフレーム周波数に対応した、フレーム映像信号を作成するフレーム映像生成回路と、前記入力映像信号が映画素材などの低フレームレート信号をもとに作成されたものであるかを検出し結果を出力する原フレームレート検出回路とを備え、前記原フレームレート検出回路が、前記入力映像信号が低フレームレート信号をもとに作成されたものと検出した場合に、前記フレーム映像生成回路が入力信号のもととなった原信号を再生し、前記フレームレート変換回路で増やされたフレームレートに合わせて出力することを選択できるフレーム生成方法選択機能を備えた画像表示装置である。
【００１４】
本願の第２の発明は、フレームレート変換回路が、入力映像信号が低フレームレート信号をもとに作成されたものであるか否かによって、フレームレート変換する変換倍率を切り替えられる構成であり、原フレームレート検出回路が、前記入力映像信号が低フレームレート信号をもとに作成されたものと検出した場合に、前記フレームレート変換回路が入力信号のフレームレートを増やす倍率を変え、その倍率が、前記原フレームレート検出回路が検出した原フレームレートの整数倍である画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、入力信号の原画像が例えば秒２４コマの映画素材を基にしたような低フレームレートである場合でも、動きぼけを増やすことなくフレーム周波数を増やして動きぼけを改善して表示可能で、且つ、原画像のフレームの時間配分が均等になり、なめらかな動画を表示することが出来るという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本願第１の発明の画像表示装置の要部構成のブロック図を示し、図１に於いて、１は液晶表示素子であり、２は映像信号を基に液晶表示素子を駆動する表示素子駆動回路、３は映像信号のフレーム周波数を変換するフレームレート変換回路、４はフレームレート変換回路３で増やされ入力映像信号と異なったフレーム周波数に対応した、フレーム映像信号を作成するフレーム映像生成回路、５は入力された映像信号が映画素材などの低フレームレート信号をもとに作成されたものであるかを検出し結果を出力する原フレームレート検出回路である。
【００１８】
なお、図１では説明の便宜上フレームレート変換回路とフレーム信号生成回路とを別ブロックとして分けて表現しているが、両者は同一ブロックで同時に信号処理されても良く、そのことが本発明の内容を制限するものではない。
【００１９】
また、以下の説明で、インターレースをｉ、プログレッシブをｐ、インターレース信号のフィールド周波数又はプログレッシブ信号のフレーム周波数を数字で表し、例えばフィールド周波数６０Ｈｚのインターレース信号を６０ｉと記述する場合がある。
【００２０】
以下、図１を用いてその動作を説明する。
【００２１】
なお、図１の前段部に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
【００２２】
まず６０ｉの映像信号を９０ｐにして表示する例について述べる。
【００２３】
図１に於いて、本発明の画像表示装置に入力された映像信号は、フレームレート変換回路３に入力される。フレームレート変換回路３に入力された６０ｉの映像信号はそこでフレーム周波数を９０ｐに変換される。一方、画像表示装置に入力された映像信号は、原フレームレート検出回路５にも入力され、ここで入力信号の原画像のフレームレートが例えば２４ｐであるかどうかが検出される。この例では２４ｐではないという情報が原フレームレート情報として出力され、フレーム映像生成回路４に入力される。
【００２４】
なお、原フレームレート検出回路５からの原フレームレート情報はフレームレート変換回路３にも入力されるが、それによりフレームレート変換回路３の動作が特別になる場合については別途後述する。
【００２５】
次にフレーム映像生成回路４にて、映像信号から９０ｐに対応したフレーム信号（中間フレーム）が生成される。フレーム映像生成回路４について図２を用いてさらに説明する。フレーム映像生成回路４は、フレーム生成方法選択部４１、中間フレーム生成部４２、原フレーム再生・カウント部４３、フレームメモリ４４とから構成され、フレーム生成方法選択部４１は入力される原フレームレート情報により、映像信号の処理を、中間フレーム生成部４２を使用するか、原フレーム再生・カウント部４３を使用するかを切り替えられる構成になっている。
【００２６】
中間フレーム生成部４２は、フィールド或いはフレーム映像情報を基に、フレーム周波数に対応した新たなフレーム映像を作り出す働きを備えている。
【００２７】
原フレーム再生・カウント部４３は、フィールド画像並びの規則性から、原フレームの原画像を再生し、フレーム周波数に合わせて、再生された原画像を数個ずつ連続して出力する働きを備えている。
【００２８】
フレーム映像生成回路４内での信号処理に使用するメモリはフレームメモリ４４が共有されて使われる。
【００２９】
この例では、フレーム生成方法選択部４１は入力される原フレームレート情報により、中間フレーム生成部側が使用されている。その場合の動作を図３を用いて説明する。
【００３０】
図３は６０ｉから９０ｐへのフレームの変換の例を概念的に表したものである。入力される映像信号のフィールドＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．．が９０Ｈｚのプログレッシブ信号ａａ，ａｂ，ｂｃ，．．．に変換されている。
【００３１】
次に６０ｉであるが映画素材の２４ｐを原画像とした映像信号を９０ｐにして表示する例について述べる。
【００３２】
図１に於いて、本発明の画像表示装置に入力された映像信号は、フレームレート変換回路３に入力される。フレームレート変換回路３に入力された６０ｉの映像信号はそこでフレーム周波数を９０ｐに変換される。一方、画像表示装置に入力された映像信号は、原フレームレート検出回路５にも入力され、ここで入力信号の原画像のフレームレートが２４ｐであるかどうかが検出され、この例では２４ｐであるという情報が原フレームレート情報として出力され、フレーム映像生成回路４に入力される。
【００３３】
次にフレーム映像生成回路４にて、映像信号から９０ｐに対応したフレーム信号が生成される。フレーム映像生成回路４の動作について図２を用いてさらに説明する。フレーム映像生成回路４内のフレーム生成方法選択部４１は、映像信号の原フレームレートが２４ｐであるという原フレームレート情報により、映像信号の処理を、原フレーム再生・カウント部４３を使用する方に切り替える。原フレーム再生・カウント部４３での処理の概念図を図４に示す。
【００３４】
図４に於いて、まずフィールド画像並びの規則性から、６０ｉの入力信号から２４ｐの原画像が再生され、９０ｐのフレーム周波数に合わせて、再生された原画像が数個ずつ連続して出力される。図４の例では原信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．．が９０Ｈｚのプログレッシブ信号４個、４個、４個、３個、．．．と出力される。
【００３５】
もし、このような入力信号が映画素材の２４ｐ等の低フレームレートを基にした信号の場合に図３のような一般の処理をしてしまうと、フィールド画像の並びに規則性があるにもかかわらず、フィールド間の時間間隔が一定の場合と同じ処理をしてしまうため、変換後の９０ｐ信号はフィールドの情報の混ざった、ぼけの多い信号になってしまう。
【００３６】
しかし、本発明の画像表示装置では、入力信号が映画素材の２４ｐ等の低フレームレートを基にした信号の場合は原画像のフレームを連続して出力するので映像の切替がはっきりし、ぼけを増やすことなくフレーム周波数を上げることができる。
【００３７】
表示素子が液晶である場合、表示するフレーム周波数を上げることにより、動きぼけに対してさらに次に述べるような効果もある。
【００３８】
液晶は画素の電気容量が電圧によって変化するため、所望の透過率を達成するために電圧の印加が複数回、即ち複数フレーム必要な場合がある。ここでフレーム周波数を上げてやることで、一定時間に電圧を印加できる回数が増えるため、所望の透過率への達成時間が短くなり、結果として液晶表示素子の応答時間が短くなる。つまり高速応答ができるようになるため、動きぼけを改善する効果がある。
【００３９】
この効果が加わるため、たとえ図３のような中間フレームをうまく作れる場合でなくても、２４ｐ等の低フレームレートを基にした６０ｉの信号を、６０ｐや例えば４８ｐとして液晶表示素子に表示してしまう場合と比較すると、動きぼけに対する改善効果が顕著である。
【００４０】
一方、図４の例では新規な９０Ｈｚというフレーム周波数に原画像の２４Ｈｚというレートの情報を強引に当て込むため原画像のフレームの時間配分が均等になっていない。この場合、動きの表現が不自然になる場合がある。
【００４１】
しかし、本願の第２の発明として図１に示すように、原フレームレート検出回路５からの原フレームレート情報はフレームレート変換回路３にも入力される。
【００４２】
そのためフレームレート変換回路３は原フレームレート情報によってフレームレート変換の倍率を変えることができ、例えば原フレームレートが２４Ｈｚであった場合、その整数倍の例えば３倍の７２Ｈｚや４倍の９６Ｈｚへ周波数変換する事ができる。
【００４３】
フレーム映像生成回路４は原フレームレートの整数倍とした新規なフレーム周波数にあわせて動作する。その動作について図５を用いて説明する。
【００４４】
図５は原フレームレートが２４Ｈｚの場合にその３倍の７２Ｈｚにフレームレート変換した場合の、原フレーム再生・カウント部４３での処理の概念図である。
【００４５】
図５に於いて、まずフィールド画像並びの規則性から、６０ｉの入力信号から２４ｐの原画像が再生され、７２ｐのフレーム周波数に合わせて、再生された原画像が数個ずつ連続して出力される。ここで、フレーム周波数が原フレームレートの３倍であるので、図５の例では原信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．．が７２Ｈｚのプログレッシブ信号３個、３個、３個、３個、．．．と出力される。このように原フレームの時間配分が均等になり、動きの表現がなめらかで自然になる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の画像表示装置は、入力信号の原画像が例えば秒２４コマの映画素材を基にしたような低フレームレートである場合でも、動きぼけを増やすことなくフレーム周波数を増やして動きぼけを改善して表示可能で、且つ、原画像のフレームの時間配分が均等になり、なめらかな動画を表示することが出来るという顕著な効果を有し、液晶デバイスをもちいたテレビやディスプレイ及び投射式ビデオプロジェクター装置、特に入力映像信号のフレームレートを変換して表示する画像表示装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１における画像表示装置の要部構成のブロック図
【図２】図１におけるフレーム映像生成回路の要部構成のブロック図
【図３】フレームの変換の例の概念図
【図４】原フレーム再生・カウント部４３での処理の概念図
【図５】本願第２の発明での原フレーム再生・カウント部４３での処理の概念図
【符号の説明】
【００４８】
１    液晶表示素子
２    表示素子駆動回路
３    フレームレート変換回路
４    フレーム映像生成回路
５    原フレームレート検出回路
４１    フレーム生成方法選択部
４２    中間フレーム生成部
４３    原フレーム再生・カウント部
４４    フレームメモリ
【図１】
2005218009.tif 000003
【図２】
2005218009.tif 000004
【図３】
2005218009.tif 000005
【図４】
2005218009.tif 000006
【図５】
2005218009.tif 000007