(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム単位に入力される映像信号の画質改善方法であって、
ｎ（ｎは自然数）番目のフレームの映像信号に関する高域周波数成分を抽出する第１のステップと、
前記抽出した高域周波数成分をｎ＋ｍ（ｍは自然数）番目のフレームの映像信号に加算する第２のステップとを含む画質改善方法。
【請求項２】
フレーム単位に入力される映像信号の画質改善方法であって、
ｎ（ｎは自然数）番目のフレームの映像信号の低域周波数成分を抽出する低域周波数成分抽出ステップと前記抽出した低域周波数成分をｎ＋ｍ（ｍは自然数）番目のフレームの映像信号から差し引いて高域周波数成分を抽出する高域周波数成分抽出ステップとを含む第１のステップと、
前記抽出した高域周波数成分を前記ｎ＋ｍ番目のフレームの映像信号に加算する第２のステップとを含む画質改善方法。
【請求項３】
前記第１のステップは、
前記ｎ番目のフレームの映像信号の低域周波数成分を抽出する低域周波数成分抽出ステップと、
前記抽出した低域周波数成分を前記ｎ番目のフレームの映像信号から差し引いて前記高域周波数成分を抽出する高域周波数成分抽出ステップとを含む、請求項１に記載の画質改善方法。
【請求項４】
前記低域周波数成分抽出ステップは、前記ｎ番目のフレームの映像信号の、該映像信号により表示される画像の水平方向または垂直方向もしくは両方向について低域周波数成分を抽出するステップである、請求項２または３に記載の画質改善方法。
【請求項５】
フレーム単位に入力される入力映像信号の画質を改善する装置であって、
ｎ（ｎは自然数）番目のフレームの映像信号に関する高域周波数成分を抽出する高域周波数成分抽出手段と、
前記高域周波数成分抽出手段で抽出された高域周波数成分をｎ＋ｍ（ｍは自然数）番目のフレームの映像信号に加算する加算手段とを有する画質改善装置。
【請求項６】
前記高域周波数成分抽出手段は、
前記ｎ番目のフレームの映像信号の低域周波数成分を抽出する低域周波数成分抽出手段と、
前記入力映像信号を一方の入力とし、前記低域周波数成分抽出手段で抽出した低域周波数成分を他方の入力とし、これら入力の差分から前記高域周波数成分を抽出する減算器とを有する、請求項５に記載の画質改善装置。
【請求項７】
フレーム単位に入力される入力映像信号の画質を改善する装置であって、
ｎ（ｎは自然数）番目のフレームの映像信号の低域周波数成分を抽出する低域周波数成分抽出手段と、
ｎ＋ｍ（ｍは自然数）番目のフレームの映像信号を一方の入力とし、前記低域周波数成分抽出手段で抽出した低域周波数成分を他方の入力とし、これら入力の差分から高域周波数成分を抽出する減算器と、
前記減算器で抽出された高域周波数成分を前記ｎ＋ｍ番目のフレームの映像信号に加算する加算手段とを有する画質改善装置。
【請求項８】
前記低域周波数成分抽出手段は、
前記フレーム単位に入力される入力映像信号をフレーム単位で遅延させるフレームメモリと、
前記フレームメモリで遅延された映像信号から低域周波数成分を抽出する低域ろ波器とを有する、請求項７に記載の画質改善装置。
【請求項９】
前記低域ろ波器は、前記フレームメモリで遅延された映像信号の、該映像信号により表示される画像の水平方向または垂直方向もしくは両方向について低域周波数成分を抽出する、請求項８に記載の画質改善装置。
【請求項１０】
前記低域周波数成分抽出手段は、
前記フレーム単位に入力される入力映像信号の、該映像信号により表示される画像の水平方向について低域周波数成分を抽出する水平低域ろ波器と、
前記水平低域ろ波器で水平方向の低域周波数成分が抽出された映像信号のサンプリング数を減少するダウンサンプリング器と、
前記ダウンサンプリング器でダウンサンプリングされた映像信号をフレーム単位で遅延するフレームメモリと、
前記フレームメモリで遅延された映像信号の、前記表示される画像の垂直方向について低域周波数成分を抽出する垂直低域ろ波器と、
前記垂直低域ろ波器で垂直方向の低域周波数成分が抽出された映像信号のサンプリング数を前記ダウンサンプリングされる前の元のサンプリング数に戻すアップサンプリング器とを有する、請求項７に記載の画質改善装置。
【請求項１１】
前記低域周波数成分抽出手段は、
前記フレーム単位に入力される入力映像信号の水平方向または垂直方向もしくはその両方向について低域周波数成分を抽出する第１のＩＩＲフィルタと、
前記第１のＩＩＲフィルタで低域周波数成分が抽出された映像信号の時間軸を反転する第１のフレーム反転器と、
前記第１のフレーム反転器で時間軸の反転が行われた映像信号の水平方向または垂直方向もしくはその両方向について低域周波数成分を抽出する第２のＩＩＲフィルタと、
前記第２のＩＩＲフィルタで低域周波数成分が抽出された映像信号の時間軸を反転する第２のフレーム反転器とを有する、請求項７に記載の画質改善装置。
【請求項１２】
前記減算器は、前記低域周波数成分抽出手段で抽出した低域周波数成分を前記ｎ番目のフレームの映像信号から差し引いて前記高域周波数成分を抽出する、請求項６に記載の画質改善装置。
【請求項１３】
前記低域周波数成分抽出手段は、前記ｎ番目のフレームの映像信号の、該映像信号により表示される画像の水平方向または垂直方向もしくは両方向について低域周波数成分を抽出する、請求項１２に記載の画質改善装置。
【請求項１４】
前記加算手段は、前記高域周波数成分抽出手段から供給される高域周波数成分の信号の振幅を調整する乗算器を有する、請求項５または７に記載の画質改善装置。
【請求項１５】
請求項５から１４のいずれか１項に記載の画質改善装置と、
表示デバイスと、
前記画質改善装置から出力される映像信号に基づいて前記表示デバイスを駆動する駆動回路と有する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のような応答速度の遅い表示装置の画質を改善する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置において、動画を表示させるためには、液晶パネルの応答時間を１フレーム期間（１６ｍｓ）内に収めることが望ましく、これを実現するための技術として、オーバードライブ駆動やＯＣＢ（Optically compensated Bend）液晶技術を利用した方式が採用されている。液晶パネルの応答時間は、一般に、全黒画像の表示状態から全白画像の表示状態に変化させるのに要する時間と、全白画像の表示状態から全黒画像の表示状態に変化させるのに要する時間との和で表わされる。オーバードライブ駆動やＯＣＢ液晶技術の採用により、液晶パネルの応答時間が１６ｍｓを切るものが提供されている。
【０００３】
しかし、液晶パネルの応答時間が１６ｍｓ以内であっても、網膜残像による動画像のボヤケが生じる。網膜残像による動画像のボヤケとは、動きの速い動画を表示する場合に、現フレームの映像の網膜残像が次フレームの映像と重なり、動画像がボヤケて見える現象である。この網膜残像による動画像のボヤケは、特に、１フレーム期間中にずっと画像を表示し続けるホールド型駆動の表示装置において顕著に現れる。
【０００４】
そこで、上記の網膜残像による動画像のボヤケ感を抑制することが可能なパネル駆動方法として、１フレームを表示する期間内にパネルが発光しない時間帯を設ける、擬似インパルス型の液晶パネル駆動方式が提案されている（特許文献１および非特許文献１参照）。この擬似インパルス型の液晶パネル駆動方式によれば、フレーム期間中に全黒画面が挿入されることで、網膜残像が低減し、動画像のボヤケ感が抑制される。
【特許文献１】特開２００３−２７０６６９号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクス、２００２／１１／１８号、１１０〜１１８頁、「特集  フラットパネル・ウォーズ−第２部」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や非特許文献１に記載されている擬似インパルス型の液晶パネル駆動方式では、黒表示期間はパネルが発光しないため、その分、輝度が低下する、といった問題がある。なお、非特許文献１には、輝度低下の問題を解消するために、パネルの開口率を向上する対策が記載されているが、そのようなデバイス構造の対策はコストの高いものになってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を解決し、輝度が低下することなく、動画像のボヤケ感を抑制することのできる、低コストの画質改善装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、ｎ（ｎは自然数）番目のフレームの映像信号に関する高域周波数成分を抽出し、該抽出した高域周波数成分をｎ＋ｍ（ｍは自然数）番目のフレームの映像信号に加算するように構成されている。ホールド型駆動の表示装置では、動画像の高域周波数成分が低下するために、映像の動きの速い部分がボヤケる（動画像のボヤケ）。本発明によれば、例えば、ｎ番目のフレームの映像信号に関する高域周波数成分がｎ＋１番目のフレームの映像信号に加算されることになるので、ｎ＋１番目のフレームの映像信号の高域周波数成分は、ｎ番目のフレームの映像信号の高域周波数成分が加えられた分だけ増大することになる。これにより、動画像のボヤケ感が抑制される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、開口率の向上するためのデバイス対策などを必要とせず、簡単な構成で動画像のボヤケ感を抑制することができる、という効果がある。
【０００９】
また、本発明によれば、擬似インパルス型の液晶パネル駆動方式のように、１フレームを表示する期間内にパネルが発光しない時間帯を設ける、といったことを行う必要がない。よって、輝度は、発光しない時間帯を設ける必要がない分、擬似インパルス型の液晶パネル駆動方式より高いものとなる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態である画質改善装置の概略構成を示すブロック図である。図１を参照すると、画質改善装置は、フレームメモリ１１、２次元低域ろ波器１２、減算器１３、乗算器１４および加算器１５から構成される。
【００１２】
入力端子ＩＮより入力された映像信号Ｓは、フレームメモリ１１、減算器１３および加算器１５のそれぞれに供給される。ここでは、フレームメモリ１１に供給される映像信号をＳ１、減算器１３に供給される映像信号をＳ２、加算器１５に供給される映像信号をＳ３とする。
【００１３】
フレームメモリ１１は、入力端子ＩＮより供給される映像信号Ｓ１をフレーム単位で遅延させるものである。このフレームメモリ１１では、映像信号Ｓ１をｎ（ｎは自然数）フレーム分だけ遅延させることができる。映像信号Ｓ１は、フレームメモリ１１で遅延された後、２次元低域ろ波器１２に供給される。
【００１４】
２次元低域ろ波器１２は、既知の直線位相ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタで構成されるものであって、フレームメモリ１１から入力される、フレーム遅延された映像信号Ｓ１の水平方向および垂直方向のそれぞれについて、高域成分を遮断して２次元の低域周波数成分を抽出する。２次元低域ろ波器１２で抽出された２次元の低域周波数成分は、減算器１３に供給される。ここで、映像信号の水平方向および垂直方向は、映像信号により表示される画像の水平方向および垂直方向をいう。
【００１５】
減算器１３は、入力端子ＩＮから供給される映像信号Ｓ２から、２次元低域ろ波器１２から供給される、フレーム遅延された映像信号Ｓ１から抽出した２次元の低域周波数成分を差し引くことで、３次元の高域周波数成分を抽出する。ここで、３次元の高域周波数成分は、水平成分、垂直成分および時間的な成分の３つの要素を含む。減算器１３で抽出した３次元の高域周波数成分は、乗算器１４を介して加算器１５に供給される。
【００１６】
乗算器１４は、外部制御装置（不図示）から供給される制御信号にしたがって、減算器１３の出力（３次元の高域周波数成分）の振幅を調整する。加算器１５は、入力端子ＩＮから供給される映像信号Ｓ３に、乗算器１４で振幅調整された３次元の高域周波数成分を加算する。映像信号Ｓ３に加算される３次元高域周波数成分の量は、乗算器１４に供給される制御信号により自由に調整することが可能となっている。乗算器１４における振幅の調整量は、不図示の外部制御装置の入力部にて使用者が適宜設定することができる。
【００１７】
次に、本実施形態の画質改善装置の各構成部の動作を具体的に説明する。まず、基本動作として、フレームメモリ１１を持たない構成における２次元低域ろ波器１２、減算器１３、乗算器１４および加算器１５の動作を説明する。
【００１８】
図２に、２次元低域ろ波器１２、減算器１３、乗算器１４および加算器１５の各出力の周波数特性を示す。入力端子ＩＮより入力される映像信号Ｓは、図２の（ａ）に示すように、低域の周波数から高域の周波数にわたってほぼ一定の利得を有する。２次元低域ろ波器１２は、図２の（ｂ）に示すように、入力映像信号の高域の周波数帯をカットし、低域の周波数帯のみを通過するようになっている。減算器１３は、図２の（ｃ）に示すように、入力映像信号の低域の周波数帯をカットし、高域の周波数帯を通すようになっている。乗算器１４は、図２の（ｄ）に示すように、高域の周波数帯においてほぼ一定の利得を与えるようになっている。加算器１５は、図２の（ｅ）に示すように、高域の周波数帯において、入力映像信号に対して乗算器１４の利得分を加算するようになっている。
【００１９】
図３に、２次元低域ろ波器１２、減算器１３および加算器１５の各出力波形を示す。図３の（ａ）は、入力端子ＩＮより入力される映像信号Ｓの水平または垂直の方向における信号波形である。このような信号波形の映像信号を表示した場合は、例えば中央に矩形状の白領域、その周りに黒領域を有する画像が表示される。図３の（ａ）の入力信号波形の立ち上がりエッジおよび立ち下りエッジがそれぞれ、表示画像上における白領域と黒領域の境界となる。
【００２０】
２次元低域ろ波器１２は、図２の（ｂ）に示したように低域の周波数帯のみを通過するようになっているため、その出力波形は、図３の（ｂ）に示すように、図３の（ａ）に示した入力信号波形のエッジがなまった波形（低域周波数成分の信号波形）となる。減算器１３は、図３の（ａ）に示した入力信号波形から図３の（ｂ）に示した２次元低域ろ波器１２の出力波形を差し引くため、その出力波形は、図３の（ｃ）に示すような、入力映像信号の立ち上がりエッジおよび立ち下りエッジを強調するためのエッジ信号波形（高域周波数成分の信号波形）となる。
【００２１】
加算器１５は、図３の（ｃ）に示したエッジ信号波形を図３の（ａ）に示した入力信号波形に加算するため、その出力波形は、図３の（ｄ）に示すような、入力映像信号の立ち上がりエッジおよび立ち下りエッジを強調した波形となる。このように入力映像信号のエッジを強調することで、表示画像上における白領域と黒領域の境界（輪郭）の先鋭度が改善される。
【００２２】
なお、減算器１３の出力波形（エッジ信号）の振幅は乗算器１４にて調整される。図４に、乗算器１４による振幅調整を模式的に示す。図４に示すように、乗算器１４は、外部からの制御信号に従って、減算器１３の出力波形（エッジ信号）の振幅を調整する。振幅を大きくすると、加算器１５の出力波形において、エッジの強調度が大きくなり、その結果、表示画像上におけるエッジの先鋭度の改善効果が大きくなる。反対に、振幅を小さくすると、加算器１５の出力波形において、エッジの強調度が小さくなるため、表示画像上におけるエッジの先鋭度の改善効果は小さくなる。
【００２３】
本実施形態の画質改善装置では、上述した先鋭度改善効果の原理を利用して網膜残像による動画像のボヤケ感を低減することを特徴としており、そのための構成として、フレームメモリ１１、２次元低域ろ波器１２および減算器１３からなるブロックにより３次元の高域周波数成分を抽出する手段を構成している。
【００２４】
高域周波数成分抽出手段では、２次元低域ろ波器１２が、フレームメモリ１１でｎフレーム遅延された映像信号Ｓ１から２次元（水平・垂直）の低域周波数成分を抽出し、減算器１３が、映像信号Ｓ２から２次元低域ろ波器１２で抽出した２次元の低域周波数成分を際し引くことで３次元の高域周波数成分を抽出する。映像信号Ｓ１は、映像信号Ｓ２に対してｎフレーム分の遅延を受けていることから、減算器１３では、現フレームの映像信号から抽出した２次元の低域周波数成分を、現フレームよりｎフレーム後に入力された映像信号から差し引くことになる。例えば、フレームメモリ１１にて、映像信号Ｓ１を映像信号Ｓ２に対して１フレーム分だけ遅延させる場合は、減算器１３は、ｎ番目のフレームの映像信号から抽出した２次元の低域周波数成分を、ｎ＋１番目のフレームの映像信号から差し引くことになる。こうして３次元の高域周波数成分が抽出される。
【００２５】
高域周波数成分抽出手段で抽出した３次元の高域周波数成分は、乗算器１４にてその振幅が調整された後、加算器１５にて映像信号Ｓ３に加算される。映像信号Ｓ１は、映像信号Ｓ３に対してｎフレーム分の遅延を受けていることから、加算器１５では、３次元の高域周波数成分を、映像信号Ｓ１よりｎフレーム後に入力された映像信号Ｓ３に加算することになる。例えば、フレームメモリ１１にて、映像信号Ｓ１を映像信号Ｓ３に対して１フレーム分だけ遅延させる場合で、減算器１３が、ｎ番目のフレームの映像信号から抽出した２次元の低域周波数成分を、ｎ＋１番目のフレームの映像信号から差し引くことで３次元の高域周波数成分を抽出した場合は、加算器１５は、減算器１３で抽出した３次元の高域周波数成分を、ｎ＋１番目のフレームの映像信号に加算することになる。このようにして、３次元の高域周波数成分を映像信号に加算することで、網膜残像による動画像のボヤケ感が低減される。
【００２６】
次に、網膜残像による動画像のボヤケ感が低減される原理について説明する。
【００２７】
動画像のボヤケを時間方向の周波数特性で考えると、フレーム周期が６０Ｈｚの場合、時間方向のサンプリング周波数ｆｓは６０Ｈｚとされ、表現できる最も早い動画像の周波数はｆｓ／２（＝３０Ｈｚ）とされる。このとき、ホールド型駆動の表示装置の場合、アパーチャ効果により高域周波数特性が低下する。この高域周波数特性の低下が動画像のボヤケとして観測される（ＣＱ出版、デジタル信号処理入門、１９８９年初版、Ｐ７５参照）。図５に、映像の３次元周波数特性のうち、時間方向の周波数特性を示す。図５を参照すると、アパーチャ効果により、周波数が３０Ｈｚにおいて、−３．９２ｄＢだけレスポンスが低下していることが分かる。ここで、アパーチャ効果とは、デジタル信号処理において、インパルス応答をＤ／Ａ変換する場合に、出力波形が、インパルスに矩形波を畳み込んだ、階段状の波形となるために、高域周波数特性が低下する現象をいう。
【００２８】
本実施形態では、高域周波数成分抽出手段で抽出した３次元の高域周波数成分が加算器１５によって入力映像信号に加算される。図６に、３次元の高域周波数成分が加算された入力映像信号を表示した場合の、映像の時間方向の周波数特性を示す。３次元の高域周波数成分の入力映像信号への加算が網膜残像成分に対して逆位相となるように作用し、これにより、アパーチャ効果による高域周波数特性の低下が抑制される。なお、映像の時間方向の周波数特性は、フレームの遅延数によって特性が異なり、図６に示すように、１フレーム遅延ではフレーム周波数／２（＝３０Ｈｚ）付近が、２フレーム遅延ではフレーム周波数／４（＝１５Ｈｚ）付近がそれぞれピークとなる。何れの場合も、アパーチャ効果による高域周波数の低下、すなわちボヤケを改善するように働く。
【００２９】
次に、本実施形態の画質改善装置における信号処理手順を、１フレーム遅延を行う場合を例に説明する。図７は、１フレーム遅延を行う場合の信号処理手順を示すフローチャートである。図７を参照すると、まず、２次元低域ろ波器１２が、ｎ番目のフレームの映像信号から２次元の低域周波数成分を抽出する（ステップ１０１）。次いで、減算器１３が、ｎ＋１番目のフレームの映像信号から２次元低域ろ波器１２で抽出した２次元の低域周波数成分を差し引いて３次元の高域周波数成分を抽出する（ステップ１０２）。そして、乗算器１４が、減算器１３で抽出した３次元の高域周波数成分の振幅を調整した後（ステップ１０３）、加算器１５が、その振幅調整された３次元の高域周波数成分をｎ＋１番目のフレームの映像信号に加算する（ステップ１０４）。
【００３０】
２フレーム遅延の場合は、ステップ１０２において、減算器１３が、ｎ＋２番目のフレームの映像信号から２次元低域ろ波器１２で抽出した２次元の低域周波数成分を差し引いて３次元の高域周波数成分を抽出し、ステップ１０４において、加算器１５が、振幅調整された３次元の高域周波数成分をｎ＋２番目のフレームの映像信号に加算することになる。
【００３１】
フレームメモリ１１で遅延させるフレーム数はいくらであってもよいが、フレーム数が多くなるほど、ボヤケの低減効果は、より動きの遅いものに対して生じることになる。したがって、早い動きに対してボヤケの低減効果を得たい場合は、遅延させるフレーム数を少なくする必要がある。
【００３２】
以上説明した本実施形態の画質改善装置は、本発明の一例であり、ｎ（ｎは自然数）番目のフレームの映像信号に関する高域周波数成分を抽出して、該抽出した高域周波数成分をｎ＋ｍ（ｍは自然数）番目のフレームの映像信号に加算することができるのであれば、どのような構成にしてもよい。
【００３３】
例えば、遅延手段であるフレームメモリ１１を、２次元低域ろ波器１２の出力段側に設けてもよい。この場合も、上述したような３次元の高域周波数成分が入力映像信号に加算される処理が行われる。
【００３４】
また、フレームメモリ１１を、減算器１３と乗算器１４の間または乗算器１４の出力段側に設けてもよい。この場合は、減算器１３にて２次元の高域周波数成分が抽出され、その抽出された２次元の高域周波数成分の信号に対してフレームメモリ１１にてフレーム遅延が発生する。この動作を、１フレーム遅延を行う場合を例に説明すると、以下のようになる。
【００３５】
まず、２次元低域ろ波器１２が、ｎ番目のフレームの映像信号から２次元の低域周波数成分を抽出する。次いで、減算器１３が、ｎ番目のフレームの映像信号から２次元低域ろ波器１２で抽出した２次元の低域周波数成分を差し引いて２次元の高域周波数成分を抽出する。そして、乗算器１４が、減算器１３で抽出した２次元の高域周波数成分の振幅を調整した後、加算器１５が、その振幅調整された３次元の高域周波数成分をｎ＋１番目のフレームの映像信号に加算する。
【００３６】
また、本実施形態では、水平および垂直の双方について高域周波数成分を抽出するようになっているが、水平または垂直の一方について高域周波数成分を抽出するようにしてもよい。この場合は、水平または垂直の一方について、動画像のボヤケ感が抑制されることになる。
【００３７】
また、減算器１３の出力信号（図３の（ｃ）の出力波形参照）において、正側（白レベル側）または負側（黒レベル側）の補正をカットしてもよい。例えば、黒画面に白くぼやけた映像として残像が顕著に観測されるような場合には、正側（白レベル側）の補正をカットし、負側（黒レベル側）の補正のみで処理を行うようにしてもよい。
【００３８】
次に、本実施形態の画質改善装置の、フレームメモリ１１および低域ろ波器１２からなる低域周波数成分抽出手段の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００３９】
図８は、本発明の第１の実施例である画質改善装置の一部の構成を示すブロック図である。図８に示す構成は、図１に示したフレームメモリ１１および２次元低域ろ波器１２の部分に対応するものであって、水平低域ろ波器２１、ダウンサンプリング器２２、フレームメモリ２３、垂直低域ろ波器２４およびアップサンプリング器２５からなる。
【００４０】
水平低域ろ波器２１は、入力端子ＩＮより入力された映像信号の水平方向について低域周波数成分を抽出する。水平低域ろ波器２１で抽出した水平方向の低域周波数成分よりなる映像信号は、ダウンサンプリング器２２に供給される。
【００４１】
ダウンサンプリング器２２は、映像信号のサンプリングレートを低減させる。具体的には、ダウンサンプリング器２２は、サンプリングレートを１／２にする場合は、まず、入力信号の周波数成分が縮小後の帯域に収まるように予め低域通過フィルタにより帯域制限した後、データを一つおきに捨てる（データの間引き）。これにより、データの間隔時間が２倍になり、サンプリング周波数が１／２になる。ダウンサンプリング器２２でダウンサンプリングされた映像信号は、フレームメモリ２３に供給される。
【００４２】
フレームメモリ２３は、ダウンサンプリングされた映像信号をフレーム単位に遅延させるものである。フレームメモリ２３でフレーム遅延された映像信号は、垂直低域ろ波器２４に供給される。垂直低域ろ波器２４は、フレーム遅延された映像信号の垂直方向について低域周波数成分を抽出する。垂直低域ろ波器２４で抽出した垂直方向の低域周波数成分よりなる映像信号は、アップサンプリング器２５に供給される。
【００４３】
アップサンプリング器２５は、垂直低域ろ波器２４から供給される、ダウンサンプリングされた映像信号を元のサンプリングレートに戻す。アップサンプリング器２５でアップサンプリングされた映像信号（フレーム遅延された映像信号から抽出された２次元の低域周波数成分の映像信号に対応する）は、図１に示した減算器１３に供給される。これ以降の動作は、図１に示した構成の場合と同じである。
【００４４】
本実施例では、水平低域ろ波器２１が、ダウンサンプリング器２２でダウンサンプリングを行うのに必要な折り返し歪除去フィルタの機能を兼ねている。ここで、折り返し歪除去フィルタは、入力信号の周波数成分がダウンサンプリング後の帯域に収まるように、高域成分を遮断する低域通過フィルタである。水平低域ろ波器２１の高域遮断特性が、ダウンサンプリングで必要な高域遮断特性を満足している必要がある。
【００４５】
また、本実施例では、フレームメモリ２３の入力段側にアップサンプリング器２５が設けられており、フレームメモリ２３は、ダウンサンプリングされた映像信号をフレーム遅延させるようになっている。このため、サンプリングレートの低減分だけ、フレームメモリ２３のメモリ容量を削減することができる。また、サンプリングレートの低下により、フレームメモリ２３の動作周波数も低下することになるので、動作周波数が高いために要求されていた設計上の制約が緩和される。加えて、メモリを別の回路と共用して使う場合、サンプリングレートが低いほどメモリの占有時間が少なくなり、他の回路に供出できる時間が増える。
【００４６】
また、垂直低域ろ波器２４は、ダウンサンプリングされた映像信号の垂直方向の低域周波数成分を抽出するようになっているので、垂直低域ろ波器２４の回路規模は、サンプリングレートの低減分だけ小さくすることことができる。
【００４７】
なお、上述した本実施例の構成は一例であり、適宜変更することができる。例えば、水平低域ろ波器２１と垂直低域ろ波器２４は、逆の配置にしてもよい。また、フレームメモリ２３を垂直低域ろ波器２４の出力段側に配置してもよい。
【実施例２】
【００４８】
図９は、本発明の第２の実施例である画質改善装置の一部の構成を示すブロック図である。図９に示す構成は、図１に示したフレームメモリ１１および２次元低域ろ波器１２の部分に対応するものであって、ＩＩＲフィルタ３１、３３およびフレーム反転器３２、３４からなる。
【００４９】
ＩＩＲフィルタ３１、３３は、巡回型のフィルタで構成された一般的な低域ろ波器である。図１０に、ＩＩＲフィルタの構成を示し、図１１にそのインパルス応答を示す。図１０に示すように、ＩＩＲフィルタは、２つの係数器４１、４２、加算器４３、遅延素子４４からなる。係数器４１の出力は、加算器４３の一方の入力に供給されている。加算器４３の出力は２つに分岐され、一方はＯＵＴ出力とされ、他方は遅延素子４４に供給されている。遅延素子４４の出力は、係数器４２を介して加算器４２のもう一方の入力に供給されている。遅延素子４４は、このＩＩＲフィルタを水平方向の処理に適用した場合、１サンプリング画素単位の遅延素子であり、一方、このＩＩＲフィルタを垂直方向の処理に適用した場合、１水平ライン単位のラインメモリである。
【００５０】
上記のように構成されたＩＩＲフィルタでは、そのインパルス応答が図１１に示すように、直線位相でない（インパルス応答が左右対称でない）ため、時間方向で遅れた方向にしかフィルタを働かせることができない。そこで、映像信号の時間軸反転を行うことで、等価的に前後の時間方向に対してＩＩＲフィルタを働かせる。
【００５１】
図１２に、等価的に前後の時間方向に対してＩＩＲフィルタを働かせる場合の処理を模式的に示す。図１２を参照すると、図１２の（ａ）に示した矩形波の入力信号に対してＩＩＲフィルタ処理を行うと、図１２（ｂ）に示すように矩形波の立ち上がりおよび立ち下りのエッジに対して、時間方向で遅れた方向になまりが生じる。このなまりが生じた波形の時間軸を反転すると、図１２の（ｃ）に示すような波形となる。この時間軸の反転がなされた波形に対して再びＩＩＲフィルタ処理を行うと、図１２の（ｄ）に示すような波形を得られ、直線位相を実現することができる。
【００５２】
本実施例では、図１２に示したような処理を利用する。すなわち、ＩＩＲフィルタ３１が、フレーム単位に入力される入力映像信号の低域周波数成分を抽出し、フレーム反転器３２が、ＩＩＲフィルタ３１で低域周波数成分が抽出された映像信号の時間軸を反転し、ＩＩＲフィルタ３３が、フレーム反転器３１で時間軸の反転が行われた映像信号の低域周波数成分を抽出し、フレーム反転器３４が、ＩＩＲフィルタ３３で低域周波数成分が抽出された映像信号の時間軸を反転する。
【００５３】
ＩＩＲフィルタ３１、３３は、水平方向、または垂直方向、または水平および垂直の両方向のフィルタ処理を行う。ここで、水平および垂直の両方向の場合には、水平方向のＩＩＲフィルタと、垂直方向のＩＩＲフィルタを縦続接続することで実現できる。
【００５４】
フレーム反転器３２では、フレームメモリにより映像信号の垂直、水平方向を反転させることにより時間軸の反転を行う。一方、フレーム反転器３４では、フレームメモリにより映像信号の垂直、水平方向を反転させることにより、フレーム反転器３２により反転された時間軸を元に戻す。図１３に、フレームメモリを用いた時間軸の反転動作を模式的に示す。図１３の（ａ）に示すように、フレームメモリへの書き込みを、左上から右下に向かってデータを一行ずつ書き込んだ場合は、図１３の（ｂ）に示すように、フレームメモリからの読み出しを、書き込みの終了位置から開始位置に向かって行うことで、時間軸の反転が可能となる。このような時間軸の反転がフレーム反転器３２にて行われることで、ＩＩＲフィルタ３３では、ＩＩＲフィルタ３１でフィルタ処理されたものとは時間方向で逆方向にフィルタ処理される。
【００５５】
本実施例では、フレーム反転が２回行われるので、映像信号は２フレーム遅延することになる。一般的に、動画は、１フレームだけ動くというシーンは少なく、数フレーム以上にわたって連続的に動くものがほとんどである。従って、本実施例においても、動画像のボヤケ感を抑制することができる。
【００５６】
以上説明した本発明の画質改善装置は、表示装置一般に適用することができるが、特に、網膜残像による動画像のボヤケが顕著に現れるホールド型駆動の表示装置、より具体的には液晶表示装置に特に好適に用いることができる。
【００５７】
図１４に、本発明の画質改善装置を適用した表示装置の構成を示す。図１４を参照すると、表示装置は、ランプ４３からの光束で照明される表示デバイス４４と、この表示デバイス４４で形成された映像光を不図示のスクリーン上に投映するためのレンズ４５とを有する、ホールド型駆動の表示装置であって、入力信号に対して映像信号処理を行う映像信号処理回路４０と、画質改善回路４１と、表示デバイス４４を駆動するための表示デバイス駆動回路４２とを有する。画質改善回路４１が、本発明の画質改善装置であり、これ以外の構成は、既存のものである。この表示装置では、映像信号処理回路４０から画質改善回路４１へ映像信号が供給され、画質改善回路４１にて入力映像信号に対する画質改善がなされる。そして、表示デバイス駆動回路４２が、画質改善装置から出力される映像信号に基づいて表示デバイス４４を駆動する。
【００５８】
以上は、ノンインターレース方式を例に説明したが、本発明は、フレームが奇数フィールドと偶数フィールドからなるインターレース方式のものにも適用することができる。インターレース方式に適用する場合は、上述した説明において、「フレーム」を「フィールド」に置き換えることで、動作を説明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態の画質改善装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す２次元低域ろ波器、減算器、乗算器および加算器の各出力の周波数特性図である。
【図３】図１に示す２次元低域ろ波器、減算器および加算器１５の各出力を示す波形図である。
【図４】図１に示す乗算器による振幅調整を説明するための模式図である。
【図５】映像の３次元周波数特性のうち、時間方向の周波数特性を説明するための図である。
【図６】３次元の高域周波数成分が加算された入力映像信号を表示した場合の、映像の時間方向の周波数特性を説明するための図である。
【図７】図１に示す画質改善装置において行われる、１フレーム遅延を行う場合の信号処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施例である画質改善装置の一部の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施例である画質改善装置の一部の構成を示すブロック図である。
【図１０】ＩＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示すＩＩＲフィルタのインパルス応答を示す図である。
【図１２】等価的に前後の時間方向に対してＩＩＲフィルタを働かせる場合の処理を説明するための模式図である。
【図１３】フレームメモリを用いた時間軸の反転動作を説明するための模式図である。
【図１４】本発明の画質改善装置を適用した表示装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１  フレームメモリ
１２  ２次元低域ろ波器
１３  減算器
１４  乗算器
１５  加算器
【図１】
0004555207.tif 000002
【図２】
0004555207.tif 000003
【図３】
0004555207.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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