(57)【要約】【課題】  液晶・プラズマ方式等などの画素の応答遅延を有するディスプレイにおいて、シミュレーションを行い画素の応答遅延による残像現象を再現することを目的とする。【解決手段】  隣り合うフレーム若しくはフィールド画像の輝度・色差信号を加重平均することで、残像画像を作成する。【選択図】  図１
2005203918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイの画素応答遅延による残像シミュレーションにおいて、任意に設定する画素の応答時間から残像量を求める方法と、この残像量を基にフィールド若しくはフレーム単位で入力される動画像の隣り合う２つのフィールド若しくはフレームから輝度・色差信号を調整し残像画像を作成する手段からなる映像信号調整回路および映像信号加算回路を有することを特徴とする画素応答遅延による残像シミュレーション画像の変換装置。
【請求項２】
ディスプレイの画素応答遅延による残像シミュレーションにおいて、任意に設定する画素の応答時間から残像量を求める方法と、この残像量を基にフィールド若しくはフレーム単位で入力される動画像の隣り合う２つのフィールド若しくはフレームから輝度・色差信号を調整し残像画像を作成する手段からなる映像信号調整回路および映像信号加算回路と、作成された残像画像を評価すべき応答時間の半分以下の性能を有するディスプレイで表示し、ディスプレイの画素応答遅延による残像をシミュレートすることを特徴とする装置。
【請求項３】
前記の残像画像を作成する手段において、残像量を基に隣り合う２つのフィールド若しくはフレーム間の輝度・色差信号を加重平均することにより、残像画像を作成することを特徴とする請求項１および請求項２の装置。
【請求項４】
前記の残像量の算出手段において、物理特性で見た場合の画素の応答特性に対し、応答遅延の有無の差に対応する時間積分値を残像量とし、これをフィールド若しくはフレーム間で見た場合の遅延に対応する時間積分値と等しくなるという関係から、画素の応答時間と残像量（残像率）の関係を算出することを特徴とする請求項１から請求項４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイの画素応答の遅延による残像をシミュレーションするための手段とそれを実現するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には液晶パネルを有する画像表示装置が開示されている。現在、液晶およびプラズマ方式等のディスプレイにおいて、画素の輝度・色差信号の変化による応答性が悪く、特に動画を表示する場合は、画面に残像現象が起き、見辛いことが問題となっている。この応答性について、どの程度以下の応答時間であれば、人間が見づらいと感じなくなるかについて調査する場合、異なる応答時間特性を持つ液晶表示ディスプレイを比較し、官能評価実験を行い、その結果と応答時間特性の関係を求め、そこから人間が見づらいと感じない応答時間を算出する。
【特許文献１】特開平５−７３００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の方法では、比較したい応答時間特性をもったディスプレイがない場合や、ディスプレイ毎に表示される画像の色味が異なっているため、画素の応答時間特性以外の要因が影響し、算出された結果の信頼性が低下する可能性があるという欠点を持っている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで本発明では、フィール若しくはフレーム単位で入力される画像に対して、現フィールド若しくはフレームの画像の輝度・色差信号と前フィールド若しくはフレームの画像の輝度・色差信号とを加重平均して残像画像を作成し、画素の応答遅延が評価すべき応答時間の半分以下の性能を有するディスプレイに表示することで、ディスプレイの画素応答遅延による残像現象をシミュレーションすることを可能にする。
【０００５】
また、任意の画素の応答時間を設定し、同じディスプレイを使ってシミュレーションすることにより、任意の応答時間特性をもつディスプレイの比較や画素の応答時間以外の要因およびを排除することを可能にし、画素の応答時間と人間が感じる見ずらさとの関係について、その信頼性を保証するものである。
【発明の効果】
【０００６】
以上説明したように本発明によれば、フィールド若しくはフレーム単位で入力される画像に対して、現フィールド若しくはフレームの画像の輝度・色差信号と前フィールド若しくはフレームの画像の輝度・色差信号を加重平均して残像画像を作成することで、画素の応答遅延による残像シミュレーションした動画像を作成することができるとともに、画素の応答遅延が評価すべき応答時間の半分以下の性能を有する。
【０００７】
ディスプレイに表示することで、画素の応答遅延による残像シミュレーションをすることが可能になる。また、任意の画素の応答時間を同じディスプレイを使ってシミュレーションすることにより、任意の応答時間特性をもつディスプレイの比較や画素の応答時間以外の要因を排除することが可能となり、画素の応答性と人間が感じる見ずらさとの関係についてその信頼性を保証するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施例１）
以下に、本発明の実施例を図１以下の図面に基づき、説明する。
【０００９】
図１に示すように、ＰＣモニタ出力端子、ビデオ入力端子から残像画像作成コントローラ（１００）に入力させる。このコントローラ（１００）には、入力したフィールド若しくはフレームの画素の輝度・色差信号を残像量に合わせて調節する映像信号調整回路（１０１）、これと並行して入力したフィールド若しくはフレームをフィールド／フレーム間周波数ｆの逆数である１／ｆ秒間記憶する記憶部（１０２）と、そのフィールド若しくはフレームの画素の輝度を残像量に合わせて調節する映像信号調整回路（１０３）があり、輝度・色差信号調整回路（１０１）および（１０３）で得られた２つのフィールド若しくはフレーム内の画素を加算する映像信号加算回路（１０４）で残像フィールド若しくはフレームを作成し、ディスプレイ（１０５）で表示する。尚、残像量を設定するための応答時間入力部（１０６）と、応答時間から残像量を算出する残像量変換回路（１０７）がある。
【００１０】
上記のコントローラ（１００）で処理される信号処理動作は、図２の通りである。先ず、ステップ１で応答時間入力部（１０６）より、シミュレートしたい応答時間を入力し、ステップ２で、その応答時間を残像量変換回路（１０７）により、残像率を算出する。一方、ステップ３では、ビデオ等からのビデオ信号またはＰＣのモニタ出力からの信号を入力し、以下の処理が並行して出来るようにする。ステップ４では、映像信号調整回路（１０１）で、フィールド若しくはフレーム内の画素の輝度・色差信号を残像率に合わせて調整する。また、分岐されたもう一方は、ステップ５において、記憶部（１０２）に１フィールド若しくはフレームを１／ｆ秒間記憶し遅延させた後、ステップ６で映像信号調整路（１０３）で、フィールド若しくはフレーム内の画素の輝度・色差信号を残像率に合わせて調整する。ステップ７では、映像信号加算回路（１０４）で、映像信号調整回路（１０１）および（１０３）で調整された２つのフィールド若しくはフレーム内の輝度・色差信号を加算し、１つのフィールド若しくはフレームを作成する。これを評価すべき応答時間の半分以下の性能を有するディスプレイ（１０５）に表示する。
【００１１】
残像率は、以下のように算出する。
【００１２】
図３に示すように、ＪＥＩＴＡ（電気情報技術産業協会）が定めている液晶ディスプレイの応答時間は、液晶にオンまたはオフの駆動信号が印加されたとき、透過光量が所定の値に変化するまでの時間で定義されている。つまり、ノーマリーホワイトの場合は、駆動電圧がオフ時の測光量を１００％、オン時の飽和状態の測光量を０％としたとき、駆動電圧オン時から測光量が１０％になるまでの時間をｔｏｎ、駆動電圧オフ時から測光量が９０％になるまでの時間をｔｏｆｆとする。但し、ノーマリーブラックの場合はその逆になる。また応答時間は、ｔｒ＋ｔｆで表記される場合もある。
【００１３】
図４は、駆動電圧と液晶ディスプレイの画素応答時間の関係を表した図である。ノーマリーブラックの状態から図４−（ａ）のような電圧を印加した場合、画素の応答遅延がなければ、図４−（ｂ）のような印加電圧と同じ応答になる。しかし、液晶ディスプレイでは画素の応答遅延がおき図４−（ｃ）のような応答になる。従って、斜線が引かれた部分の面積（時間積分値）が遅延、つまり残像量と考えることが出来る。
【００１４】
図５に示す図を使って、上記に述べた斜線が引かれた部分の面積つまり残像量Ｓは以下のようにして求めることが出来る。この面積Ｓ１は三角形に近似して算出する。
【００１５】
応答時間をｔ０（＝ｔｒ＋ｔｆ）［ｍｓｅｃ］とすると、ノーマリーホワイトからノーマリーブラックに変わる場合の応答時間τは、ｔｒ＝ｔｆと近似して、τ＝ｔ０で表せる。測光量が１０％τから９０％になるための時間がτであることから、直線式は、時間および測光量（％）をそれぞれｔおよびＬ（ｔ）としたとき、Ｌ（０）＝０であることも考えて、
【００１６】
【数１】
2005203918.tif 000003
【００１７】
で表すことが出来る。この式から、ノーマリーホワイトからノーマリーブラックに変わるまでの時間（測光量０％から１００％になるまでの時間）τ０は、
【００１８】
【数２】
2005203918.tif 000004
となる。従って、面積Ｓ１は、
【００１９】
【数３】
2005203918.tif 000005
を得る。
【００２０】
尚、ノーマリーブラックからノーマリーホワイトに変わる場合も同様である。
【００２１】
ところで、図６で示すように、動画像のフォーマットとして、画像フィールド若しくはフレームを１／ｆ秒毎に画面に提示している。ノーマリーブラックからノーマリーホワイトに変わる場合、遅延がなければ図６（ｂ）のような応答を示すが、画素の遅延がある場合には、図６（ｃ）のような応答を示す。つまり、図のＭが残像量とみなすことが出来る。従って、前フレームのＸ％が残像したときのＭの面積をＳ２とすると、
【００２２】
【数４】
2005203918.tif 000006
【００２３】
（但し、ｆはフレーム間周波数）
で表すことが出来る。この残像量Ｍが、液晶表示パネルの画素応答遅延の残像量Ｓと等しい、つまりＳ１＝Ｓ２と考えると、
【００２４】
【数５】
2005203918.tif 000007
【００２５】
【数６】
2005203918.tif 000008
【００２６】
となり、応答時間から、残像量を算出することが出来る。尚、ノーマリーホワイトからノーマリーブラックに変わる場合も同様である。
【００２７】
映像信号調整回路（１０１）、（１０３）、映像信号加算回路（１０４）での信号処理は、以下の通りである。先ず、映像調整回路（１０１）では、入力された１フィールド若しくはフレーム内（ｉ行×ｊ列＝ｉｊ個）の画素の輝度・色差ａｉｊに対し、（１−ｘ／１００）倍する。これをフィールド若しくはフレーム内の全ての画素について行う。また、映像信号調整回路（１０３）においては、１／ｆ秒間遅延されたフレームが入力され、１フィールド若しくはフレーム内（ｉ行×ｊ列＝ｉｊ個）の画素の輝度・色差ｂｉｊに対し、ｘ／１００倍し、これをフィールド若しくはフレーム内の全ての画素について行う。その後、映像信号加算回路（１０４）で、２つのフィールド若しくはフレーム内の画素の輝度・色差を加算する。尚、加算後の画素の輝度・色差をｃｉｊとすると、残像率がＸ％の時、
【００２８】
【数７】
2005203918.tif 000009
【００２９】
で表される。これを両フィールド若しくはフレーム内の画素について行い、新しいフィールド若しくはフレームを作成する。
【００３０】
実際にシミュレーションをする際には、図７のように、コントローラ（１００）が内蔵されたコントローラユニットに対して、ビデオデッキなどにあるビデオ端子または、ＰＣモニタ出力端子とこのユニットを接続し、画像信号を入力する。また、このコントローラユニットには、図７（ａ）のような応答時間設定ボックスがあり、シミュレーションしたい応答時間をテンキーで入力する。この入力された応答時間からコントローラ（１００）の処理を行って残像画像を作成し、出力端子へ出力する。出力端子と応答遅延が評価すべき応答時間の半分以下の性能を有するディスプレイを接続し、作成した残像画像を表示することにより、任意の応答時間に対してシミュレートすることが出来る。
【００３１】
（実施例２）
以下に、本発明の実施例を図８以下の図面に基づき、説明する。
【００３２】
図８に示すように、ビデオ信号またはパソコン上の動画像を画像入力端子から残像作成コントローラ（２００）に入力させる。このコントローラ（２００）には、入力したフレームの画素の輝度・色差信号を残像量に合わせて調節する映像信号調整回路（２０１）、これと並行して入力したフィールド若しくはフレームを１／ｆ秒間（ｆはフレーム間周波数）記憶する記憶部（２０２）と、そのフィールド若しくはフレームの画素の輝度・色差信号を残像量に合わせて調節する映像信号調整回路（２０３）があり、映像信号調整回路（２０１）および（２０３）で得られた２つのフィールド若しくはフレーム内の画素を加算する映像信号加算回路（２０４）で残像フィールド若しくはフレームを作成し、作成画像出力部（２０５）でＰＣおよびビデオ機器に出力する。尚、残像量を設定するための応答時間入力部（２０６）と、応答時間から残像量を算出する残像量変換回路（２０７）がある。
【００３３】
上記のコントローラ（２００）で処理される信号処理動作は、図９の通りである。先ず、ステップ１で応答時間入力部（２０６）より、シミュレートしたい応答時間を入力し、ステップ２で、その応答時間を残像量変換回路（２０７）により、残像率を算出する。一方、ステップ３では、ビデオ等からのビデオ信号またはＰＣからの動画像信号を入力し、以下の処理が並行して出来るようにする。ステップ４では、映像信号調整回路（２０１）で、フィールド若しくはフレーム内の画素の輝度・色差信号を残像率に合わせて調整する。また、分岐されたもう一方は、ステップ５において、記憶部（２０２）に１フィールド若しくはフレームを１／ｆ秒間記憶し遅延させた後、ステップ６で映像信号調整回路（２０３）で、フィールド若しくはフレーム内の画素の輝度・色差信号を残像率に合わせて調整する。ステップ７では、映像信号加算回路（２０４）で、映像信号調整回路（２０１）および（２０３）で調整された２つのフィールド若しくはフレーム内の輝度・色差信号を加算し、１つのフィールド若しくはフレームを作成する。このフィールド若しくはフレームを作成画像出力部（２０５）で逐次ビデオおよびＰＣに出力する。
【００３４】
残像率の算出および映像信号調整回路・映像信号加算回路での信号処理は、実施例１と同様につき、省略する。
【００３５】
実際にシミュレーション画像へ変換する際には、図１０のように、コントローラ（２００）が内蔵されたコントローラユニットに対して、ビデオデッキなどにあるビデオ出力端子とこのユニットのビデオ入力端子を接続し、ビデオ信号を入力、またはＰＣ上の画像出力端子とこのユニットの画像入力端子とを接続し、動画像を入力する。そして、このコントローラユニットには、図１０（ａ）のような応答時間設定ボックスがあり、シミュレーションしたい応答時間をテンキーで入力する。この入力された応答時間からコントローラ（２００）の処理を行って残像画像を作成し、ビデオ出力端子へ出力する。出力端子とビデオデッキなどの画像記録装置のビデオ入力端子とを接続して録画することや、ＰＣに接続しファイルに保存することにより、任意の液晶表示パネルの応答時間に対するシミュレート画像を変換し保存することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１を表すブロック図である。
【図２】実施例１の信号処理動作を示すフローチャートである。
【図３】液晶表示パネルの応答時間を説明する図である。
【図４】残像量の説明図である。
【図５】残像量を求めるための説明図である。
【図６】入力信号をフレーム単位で見た場合の残像を説明する図である。
【図７】実施例１のシミュレーション装置の構成を表す図である。
【図８】実施例２を表すブロック図である。
【図９】実施例２の信号処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施例２のシミュレーション画像変換装置の構成を表す図である。
【図１】
2005203918.tif 000010
【図２】
2005203918.tif 000011
【図３】
2005203918.tif 000012
【図４】
2005203918.tif 000013
【図５】
2005203918.tif 000014
【図６】
2005203918.tif 000015
【図７】
2005203918.tif 000016
【図８】
2005203918.tif 000017
【図９】
2005203918.tif 000018
【図１０】
2005203918.tif 000019