(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置であって、
前記画像信号の各フレームの画像データを入力して、１フレームに相当する期間だけ遅延させて該画像データを出力する遅延部と、
前記遅延部から出力される第１フレームの画像データおよび前記遅延部に入力される第２フレームの画像データに基づいて、前記第１フレームの画像に対する前記第２フレームの画像の動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部により前記第１フレームの画像におけるエッジに対して前記第２フレームの画像におけるエッジが２画素分以上移動したことが検出された場合に、前記第１フレームおよび前記第２フレームそれぞれの画像データに基づいて中間フレームの画像データを生成する中間フレーム生成部と、
前記第２フレームの画像データの前に前記中間フレームの画像データを挿入して、これらを順次に前記液晶表示装置へ出力する出力部と、
を備え、
前記中間フレーム生成部が、
前記中間フレームの画像におけるエッジを、前記第１フレームおよび前記第２フレームそれぞれの画像における互いに対応するエッジの間に位置させ、
前記第１フレームの画像におけるエッジと前記第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について前記第１フレームの画像データより前記第２フレームの画像データが大きい場合に、前記中間フレームの画像におけるエッジと前記第１フレームの画像におけるエッジとの間の画素について前記第２フレームの画像データより前記中間フレームの画像データを大きくし、
前記第１フレームの画像におけるエッジと前記第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について前記第１フレームの画像データより前記第２フレームの画像データが小さい場合に、前記中間フレームの画像におけるエッジと前記第１フレームの画像におけるエッジとの間の画素について前記第２フレームの画像データより前記中間フレームの画像データを小さくし、
前記中間フレームの画像におけるエッジと前記第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について、前記中間フレームの画像データを、前記第１フレームの画像データと前記第２フレームの画像データとの間の値とする、
ことを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項２】
前記中間フレーム生成部が、前記動き検出部により前記第１フレームの画像におけるエッジに対して前記第２フレームの画像におけるエッジが３画素分以上移動したことが検出された場合に、前記中間フレームの画像におけるエッジと前記第１フレームの画像におけるエッジとの間、または、前記中間フレームの画像におけるエッジと前記第２フレームの画像におけるエッジとの間において、中間フレームの画像データを多段階に異ならせる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置は、インパルス型表示装置とホールド型表示装置とに大別される。インパルス型表示装置の一例として挙げられるＣＲＴ（Cathode Ray Tube）では、電子銃により画面が走査されて電子ビームが到達した画素においてのみ表示がされる。これに対して、ホールド型表示装置の一例として挙げられる液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス表示装置では、画像信号のフレームが一定周期で更新され、或る第１フレームの画像の表示が指示されると、次の第２フレームの画像の表示が指示されるまで第１フレームの画像の表示が保持される。インパルス型表示装置と比較して、ホールド型表示装置は、画像歪みが生じ難い等の様々な特長を有している。
【０００３】
しかし、液晶表示装置は応答が遅いという問題を有している。すなわち、或るフレームの画像の目標表示値が指示されたときから、液晶表示装置における実際の表示値が目標表示値になるまで、時間を要する。その所要時間は、フレームが更新される周期を超える場合がある。したがって、動きが速い動画像が液晶表示装置の画面に表示される場合には、その動画像にボケが生じる場合がある。
【０００４】
このような問題を解決することを意図した技術としてオーバードライブ技術が知られている（特許文献１，２を参照）。オーバードライブ技術は、液晶表示装置の画面における或る画素に着目したとき、或る第１フレームにおける目標表示値に対応する画像データＧ１に対して、次の第２フレームにおける目標表示値に対応する画像データＧ２が異なる場合に、この画像データＧ２を補正して、その補正後の画像データＧ２'を液晶表示装置に与えるものである。この補正に際して、「Ｇ１＜Ｇ２」であるときには「Ｇ２＜Ｇ２'」とされ、「Ｇ１＞Ｇ２」であるときには「Ｇ２＞Ｇ２'」とされる。このように画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置が設けられることで、液晶表示装置における実際の表示値が目標表示値に速く達するようにされる。
【特許文献１】特開２００５−０４３８６４号公報
【特許文献２】特開２００６−０９１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなオーバードライブ技術により画像信号の各フレームの画像データが補正されることにより、液晶表示装置の応答が遅いという問題は解消され得る。しかし、液晶表示装置は、ホールド型表示装置であることから、表示される動画を見ている者の視覚特性に因る問題をも有している。すなわち、液晶表示装置では、各フレームの画像の表示が１フレーム相当期間に亘って保持されるのに対して、動画を見ている者の注視点が動画の動きに追従しようとして連続的に移動していくので、これに因り動画像にボケが生じる場合がある。
【０００６】
従来の画像信号処理装置は、液晶表示装置の応答が遅いという問題を解消するためにオーバードライブ技術を採用するものの、表示される動画を見ている者の視覚特性に因る問題を同時に解消することはできない。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、液晶表示装置の応答速度の問題および視覚特性の問題の双方を低減し得る画像信号処理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】
【０００８】
本発明に係る画像信号処理装置は、画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置であって、(1) 画像信号の各フレームの画像データを入力して、１フレームに相当する期間だけ遅延させて該画像データを出力する遅延部と、(2) 遅延部から出力される第１フレームの画像データおよび遅延部に入力される第２フレームの画像データに基づいて、第１フレームの画像に対する第２フレームの画像の動きを検出する動き検出部と、(3) 動き検出部により第１フレームの画像におけるエッジに対して第２フレームの画像におけるエッジが２画素分以上移動したことが検出された場合に、第１フレームおよび第２フレームそれぞれの画像データに基づいて中間フレームの画像データを生成する中間フレーム生成部と、(4) 第２フレームの画像データの前に中間フレームの画像データを挿入して、これらを順次に液晶表示装置へ出力する出力部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る画像信号処理装置では、中間フレーム生成部は、(a) 中間フレームの画像におけるエッジを、第１フレームおよび第２フレームそれぞれの画像における互いに対応するエッジの間に位置させ、(b) 第１フレームの画像におけるエッジと第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第１フレームの画像データより第２フレームの画像データが大きい場合に、中間フレームの画像におけるエッジと第１フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第２フレームの画像データより中間フレームの画像データを大きくし、(c) 第１フレームの画像におけるエッジと第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第１フレームの画像データより第２フレームの画像データが小さい場合に、中間フレームの画像におけるエッジと第１フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第２フレームの画像データより中間フレームの画像データを小さくし、(d) 中間フレームの画像におけるエッジと第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について、中間フレームの画像データを、第１フレームの画像データと第２フレームの画像データとの間の値とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る画像信号処理装置では、遅延部から出力される第１フレームの画像データおよび遅延部に入力される第２フレームの画像データは動き検出部に入力されて、第１フレームの画像に対する第２フレームの画像の動きが動き検出部により検出される。この動き検出部により第１フレームの画像におけるエッジに対して第２フレームの画像におけるエッジが２画素分以上移動したことが検出された場合に、中間フレーム生成部において、第１フレームおよび第２フレームそれぞれの画像データに基づいて中間フレームの画像データが生成される。そして、出力部により、第２フレームの画像データの前に中間フレームの画像データが挿入されて、これらが順次に液晶表示装置へ出力される。
【００１１】
中間フレーム生成部において生成される中間フレームの画像におけるエッジは、第１フレームおよび第２フレームそれぞれの画像における互いに対応するエッジの間に位置する。第１フレームの画像におけるエッジと第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第１フレームの画像データより第２フレームの画像データが大きい場合に、中間フレームの画像におけるエッジと第１フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第２フレームの画像データより中間フレームの画像データが大きくされる。逆に、第１フレームの画像におけるエッジと第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第１フレームの画像データより第２フレームの画像データが小さい場合に、中間フレームの画像におけるエッジと第１フレームの画像におけるエッジとの間の画素について第２フレームの画像データより中間フレームの画像データが小さくされる。中間フレームの画像におけるエッジと第２フレームの画像におけるエッジとの間の画素について、中間フレームの画像データは、第１フレームの画像データと第２フレームの画像データとの間の値とされる。
【００１２】
このような中間フレームが中間フレーム生成部により生成され、出力部により、元々の第１フレームと第２フレームとの間に中間フレームの画像データが挿入されて、これらが液晶表示装置へ出力される。液晶表示装置では、これら中間フレームの画像データが挿入された画像信号に基づいて動画が表示される。
【００１４】
また、本発明に係る画像信号処理装置では、中間フレーム生成部は、動き検出部により第１フレームの画像におけるエッジに対して第２フレームの画像におけるエッジが３画素分以上移動したことが検出された場合に、中間フレームの画像におけるエッジと第１フレームの画像におけるエッジとの間、または、中間フレームの画像におけるエッジと第２フレームの画像におけるエッジとの間において、中間フレームの画像データを多段階に異ならせることが好ましい。
【００１５】
なお、上記の処理は、フレームの全体の画像データに対して行われてもよいが、画面に表示される画像のうち一部の領域のみが動画である場合には、その一部領域に対応する画像データに対してのみ行われてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る画像信号処理装置は、液晶表示装置の応答速度の問題および視覚特性の問題の双方を低減し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る画像信号処理装置１の構成を示す図である。画像信号処理装置１は、画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置２へ出力するものであり、遅延部１０、動き検出部２０、中間フレーム生成部３０および出力部４０を備える。なお、カラー画像である場合には、そのうちの１色の画像データについて以下に説明するが、他の色の画像データについても同様である。
【００１９】
遅延部１０は、画像信号の各フレームの画像データを入力して、１フレームに相当する期間だけ遅延させて該画像データを動き検出部２０および中間フレーム生成部３０それぞれへ出力するものであり、フレームメモリを含んで構成される。
【００２０】
動き検出部２０は、遅延部１０から出力される第１フレームの画像データＧ１および遅延部２０に入力される第２フレームの画像データＧ２に基づいて、第１フレームの画像に対する第２フレームの画像の動き（方向および距離）を検出して、その検出結果を中間フレーム生成部３０へ出力する。第２フレームは、第１の後に続くフレームである。
【００２１】
この動き検出部２０による動き検出のアルゴリズムとしてマッチング法が用いられる。すなわち、動き検出部２０は、第１フレームの画像のうちの或る領域Ａ１の画像データが第２フレームの画像のうちの何れかの領域の画像データと一致するか否かを判定し、第２フレームの画像のうちで一致した領域Ａ２がある場合に、領域Ａ１から領域Ａ２への動きの方向および距離を画素単位で検出する。
【００２２】
中間フレーム生成部３０は、動き検出部２０により第１フレームの画像におけるエッジに対して第２フレームの画像におけるエッジが２画素分以上移動したことが検出された場合に、第１フレームおよび第２フレームそれぞれの画像データＧ１，Ｇ２に基づいて中間フレームの画像データＧＣを生成して、この中間フレームの画像データＧＣを出力部４０へ出力する。この中間フレームの画像におけるエッジは、第１フレームおよび第２フレームそれぞれの画像における互いに対応するエッジの間に位置する。
【００２３】
出力部４０は、第２フレームの画像データＧ２の前に中間フレームの画像データＧＣを挿入して、これらを順次に液晶表示装置２へ出力する。
【００２４】
図２および図３それぞれは、本実施形態に係る画像信号処理装置１に含まれる中間フレーム生成部３０により生成される中間フレームの画像データを説明する図である。各図（ａ）〜（ｃ）の横軸は、フレームの画像における或るライン上の画素位置を示す。各図（ａ）は、第１フレームの該ライン上の画像データの分布を示し、各図（ｂ）は、中間フレームの該ライン上の画像データの分布を示し、また、各図（ｃ）は、第２フレームの該ライン上の画像データの分布を示す。
【００２５】
各図（ａ）〜（ｃ）に示されるように、該ライン上の表示画像が右に移動していて、第１フレームの画像におけるエッジＥ１に対して、第２フレームの画像におけるエッジＥ２が右にあるとしている。また、中間フレームの画像におけるエッジＥＣは、第１フレームおよび第２フレームそれぞれの画像における互いに対応するエッジＥ１，Ｅ２の間の中間位置にある。
【００２６】
図２に示される例では、同図（ａ）に示されるように、第１フレームの画像において、エッジＥ１より左側の画素の画像データは、エッジＥ１より右側の画素の画像データより大きい。また、同図（ｃ）に示されるように、第２フレームの画像においても、エッジＥ２より左側の画素の画像データは、エッジＥ２より右側の画素の画像データより大きい。すなわち、第１フレームの画像におけるエッジＥ１と第２フレームの画像におけるエッジＥ２との間の画素については、第１フレームの画像データより第２フレームの画像データが大きい。
【００２７】
この場合には、同図（ｂ）に示されるように、中間フレームの画像におけるエッジＥＣと第１フレームの画像におけるエッジＥ１との間の画素について、第２フレームの画像データより中間フレームの画像データは大きくされる。また、中間フレームの画像におけるエッジＥＣと第２フレームの画像におけるエッジＥ２との間の画素については、中間フレームの画像データは、第１フレームの画像データと第２フレームの画像データとの間の値とされ、第１フレームの画像データと同じ値とされてもよい。
【００２８】
図３に示される例では、同図（ａ）に示されるように、第１フレームの画像において、エッジＥ１より左側の画素の画像データは、エッジＥ１より右側の画素の画像データより小さい。また、同図（ｃ）に示されるように、第２フレームの画像においても、エッジＥ２より左側の画素の画像データは、エッジＥ２より右側の画素の画像データより小さい。すなわち、第１フレームの画像におけるエッジＥ１と第２フレームの画像におけるエッジＥ２との間の画素については、第１フレームの画像データより第２フレームの画像データが小さい。
【００２９】
この場合には、同図（ｂ）に示されるように、中間フレームの画像におけるエッジＥＣと第１フレームの画像におけるエッジＥ１との間の画素について、第２フレームの画像データより中間フレームの画像データは小さくされる。また、中間フレームの画像におけるエッジＥＣと第２フレームの画像におけるエッジＥ２との間の画素については、中間フレームの画像データは、第１フレームの画像データと第２フレームの画像データとの間の値とされ、第１フレームの画像データと同じ値とされてもよい。
【００３０】
また、動き検出部２０により第１フレームの画像におけるエッジＥ１に対して第２フレームの画像におけるエッジＥ２が３画素分以上移動したことが検出された場合には、図２（ｂ）および図３（ｂ）それぞれに示されるように、中間フレームの画像におけるエッジＥＣと第１フレームの画像におけるエッジＥ１との間、または、中間フレームの画像におけるエッジＥＣと第２フレームの画像におけるエッジＥ２との間において、中間フレームの画像データを多段階に異ならせるのが好ましく、また、画素毎に異ならせるのが好ましい。このとき、エッジＥ１からエッジＥ２にかけて、中間フレームの画像データは、ステップ的に減少（図２（ｂ））またはステップ的に増加（図３（ｂ））するのが好ましい。図２（ｂ）および図３（ｂ）それぞれでは、エッジＥＣとエッジＥ１との間において中間フレームの画像データを２段階とし、エッジＥＣとエッジＥ２との間において中間フレームの画像データを２段階としている。
【００３１】
図４は、本実施形態に係る画像信号処理装置１から出力されて液晶表示装置２に入力される画像信号の各フレームの画像データを示す図である。同図（ａ）〜（ｇ）の横軸は、フレームの画像における或るライン上の画素位置を示す。同図（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ）は、画像信号処理装置１に入力される画像信号のうちの連続する４つのフレームＦ１〜Ｆ４それぞれの画像データの分布を示す。同図（ｂ），（ｄ），（ｆ）は、画像信号処理装置１に含まれる中間フレーム生成部３０により生成される３つの中間フレームＦＣ１〜ＦＣ３それぞれの画像データの分布を示す。
【００３２】
中間フレームＦＣ１の画像データは、フレームＦ１およびフレームＦ２それぞれの画像データに基づいて、図２で説明した関係を有するものとして中間フレーム生成部３０により生成される。中間フレームＦＣ２の画像データは、フレームＦ２およびフレームＦ３それぞれの画像データに基づいて、図２で説明した関係を有するものとして中間フレーム生成部３０により生成される。また、中間フレームＦＣ３の画像データは、フレームＦ３およびフレームＦ４それぞれの画像データに基づいて、図２で説明した関係を有するものとして中間フレーム生成部３０により生成される。
【００３３】
出力部４０からはフレームＦ１，ＦＣ１，Ｆ２，ＦＣ２，Ｆ３，ＦＣ３，Ｆ４，・・・の順に画像データが出力されて、この順に液晶表示装置２に入力される。したがって、画像信号処理装置１に入力される画像信号のフレームレートに対して、画像信号処理装置１から出力されて液晶表示装置２に入力される画像信号のフレームレートは２倍の速さとされる。
【００３４】
液晶表示装置２の画面には、入力されたフレームＦ１，ＦＣ１，Ｆ２，ＦＣ２，Ｆ３，ＦＣ３，Ｆ４，・・・の順に各フレームの画像データに応じた画像が表示される。例えば、フレームＦ１の画像の表示は、次のフレームＦＣ１の画像の表示が指示されるまで保持される。次のフレームＦＣ１の画像の表示は、更に次のフレームＦ２の画像の表示が指示されるまで保持される。このように、液晶表示装置２の画面には、フレームＦ１，ＦＣ１，Ｆ２，ＦＣ２，Ｆ３，ＦＣ３，Ｆ４，・・・の各画像が順次に各々１フレーム相当期間に亘って表示される。
【００３５】
中間フレーム生成部３０により生成されて液晶表示装置２に入力される各中間フレームＦＣｎのエッジＥＣは、その前後のフレームＦｎ，Ｆｎ＋１それぞれのエッジＥ１，Ｅ２の間に存在している。また、フレームＦｎ，Ｆｎ＋１それぞれのエッジＥ１，Ｅ２の間における中間フレームＦＣｎの画像データは、画像の動きに関してフレームＦｎ，Ｆｎ＋１の各画像の中間の画像に相当するものに対してオーバードライブ技術を適用したものとなっている。ここで、ｎは任意の整数である。したがって、本実施形態に係る画像信号処理装置１から出力される画像信号が入力される液晶表示装置２においては、実際の表示値が目標表示値に速く達するようになり、応答が遅いという問題が解消され得るとともに、表示される動画を見ている者の視覚特性に因る問題も解消され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る画像信号処理装置１の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る画像信号処理装置１に含まれる中間フレーム生成部３０により生成される中間フレームの画像データを説明する図である。
【図３】本実施形態に係る画像信号処理装置１に含まれる中間フレーム生成部３０により生成される中間フレームの画像データを説明する図である。
【図４】本実施形態に係る画像信号処理装置１から出力されて液晶表示装置２に入力される画像信号の各フレームの画像データを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…画像信号処理装置、２…液晶表示装置、１０…遅延部、２０…動き検出部、３０…中間フレーム生成部、４０…出力部。
【図１】
0005060864.tif 000002
【図２】
0005060864.tif 000003
【図３】
0005060864.tif 000004
【図４】
0005060864.tif 000005