(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの画像を複数の画素群に分割したサブフレームの画像の連続表示によって、前記フレームの画像を、受信した画像信号の画素数より少ない画素数の画像表示部で表示する画像表示装置であって、
前記各フレームの画像信号を互いに異なる少なくとも２種類のサンプリング位相で再サンプリングすることで、当該画像信号を少なくとも２つのサブフレームにそれぞれ対応する少なくとも２つの第２の画像信号に分割するサンプリング部と、
前記第２の画像信号を前記各サブフレーム毎に異なる階調特性で階調変換して前記第２の画像信号の中間階調を前記各サブフレーム毎に明るくまたは暗くすることにより前記第２の画像信号を補正する階調補正部と、
前記異なる階調特性で補正された第２の画像信号を合成した合成画像信号を出力する画像合成部と、
前記合成画像信号を表示する前記画像表示部と
を備え、
前記画像表示部は、前記画像合成部が合成した合成画像信号を、前記画像表示部の画素数と同じ画素数の複数の第３の画像信号に分割し、前記各第３の画像信号を前記各サブフレームの画像に対応する画像信号として画素ずらしによって表示する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記サンプリング位相は、前記画像表示部が画素ずらしを用いて表示する前記各サブフレームの画素の表示位置を定めることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記異なる階調特性の少なくとも一つは、入力する画像信号の中間階調を明るくする特性を有し、また少なくとも他の一つは入力する画像信号の中間階調を暗くする特性を持つことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記階調補正部は、前記各第２の画像信号を微分して得られた微分結果のマイナス１倍に所定の補正係数を乗じることで高周波補正信号を生成し、前記各高周波補正信号により前記各第２の画像信号を高周波補正する高周波補正部をさらに備え、
前記高周波補正部は、前記中間階調を明るくする階調特性で補正した前記第２の画像信号には、前記高周波補正信号を加算し、前記中間階調を暗くする階調特性で補正した前記第２の画像信号には、前記高周波補正信号を減算することにより前記各第２の画像信号を高周波補正することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記高周波補正部は、前記各高周波補正信号にて負値が検出された場合、前記負値をゼロ値に置き換える負値制限部をさらに有し、
前記高周波補正信号は正値のみが出力されることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
フレームの画像を複数の画素群に分割したサブフレームの画像の連続表示によって、前記フレームの画像を、受信した画像信号の画素数より少ない画素数の画像表示部で表示する画像表示装置用の画像処理装置であって、
前記各フレームの画像信号を互いに異なる少なくとも２種類のサンプリング位相で再サンプリングすることで、当該画像信号を少なくとも２つのサブフレームにそれぞれ対応する少なくとも２つの第２の画像信号に分割するサンプリング部と、
前記第２の画像信号を前記各サブフレーム毎に異なる階調特性で階調変換して前記第２の画像信号の中間階調を前記各サブフレーム毎に明るくまたは暗くすることにより前記第２の画像信号を補正する階調補正部と、
前記異なる階調特性で補正された第２の画像信号を合成した画像合成信号を出力する画像合成部と、
を備え、
前記画像表示部は、前記画像合成部が合成した画像合成信号を、前記画像表示部の画素数と同じ画素数の複数の第３の画像信号に分割して表示する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
フレームの画像を複数の画素群に分割したサブフレームの画像の連続表示によって、前記フレームの画像を、受信した画像信号の画素数より少ない画素数の画像表示部で表示する画像表示方法であって、
前記各フレームの画像信号を互いに異なる少なくとも２種類のサンプリング位相で再サンプリングすることで、当該画像信号を少なくとも２つのサブフレームにそれぞれ対応する少なくとも２つの第２の画像信号に分割するサンプリング工程と、
前記第２の画像信号を前記各サブフレーム毎に異なる階調特性で階調変換して前記第２の画像信号の中間階調を明るくまたは暗くすることにより前記第２の画像信号を補正する階調補正工程と、
前記異なる階調特性で補正された第２の画像信号を合成した合成画像信号を出力する画像合成工程と、
前記画像合成工程で合成した合成画像信号を前記画像表示部の画素数と同じ画素数である複数の第３の画像信号に分割する画像信号分割工程と、
前記各第３の画像信号を前記各サブフレームの画像に対応する画像信号として画素ずらしによって表示する画像表示工程と
を備えることを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置、画像処理回路および画像表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶、プラズマ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）などのようにミラーの反射や光学的な干渉によって離散的に配置されたマトリクス状の画素を変調して画像を表示する表示デバイスは、薄型テレビ、プロジェクションテレビの他、プロジェクターやコンピュータ用のモニターなど様々な画像表示装置に用いられている。これら、マトリクス状に画素が配置された表示デバイスは、駆動するアクティブマトリクス型の駆動回路を用いた液晶やＥＬのようなホールド型表示方法、プラズマやＤＭＤのような光の点灯時間で階調を表現するパルス幅変調型表示方法に分類することが可能で、ＣＲＴ（例陰極線管、ブラウン管）で用いられているインパルス型の表示方法とは区別される。そして、これらホールド型表示方法、およびパルス幅変調型表示方法では、動画を見た際の画像の表示位置と視点の動きのずれにより、動画ぼやけをはじめとする画質劣化が発生する。そこで、このような表示方法に対しては、時間的に隣接するフレーム間に補間フレームを挿入して、画質を改善する画像処理方法が開示されている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
一方、近年、ハイビジョン放送やコンピュータの処理速度の飛躍により、ディスプレイの高精細化が急速に進んでいる。これらの動きに同期して表示デバイスの高精細化も進められているが、表示デバイスの高精細化は高い加工精度が必要になるだけでなく、歩留まりの低下などによるコストアップの要因となっている。このような背景の中、画素ずらし（画素シフト、ウォブリング）表示技術を用いて、入力される画像の画素数よりも少ない画素数の画像表示部により高精細画像を表示する方法が開示されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５７２１５号（段落００１７、図２）
【特許文献２】特開平１０−２１０３９１号（段落００１８、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように補間フレームを挿入する画像処理方法では、フレーム周波数を高くして、１秒間に表示される画像の枚数を多くする必要がある。そのため、画像信号の伝送量の増大や回路構成の複雑化が生じるという問題があった。
【０００６】
とくに、画素ずらし表示技術にこのような画像処理方法を適用すると、補間フレームに対しても画素ずらしのために分割したサブフレームを生成する必要があり、画像信号の伝送量の増大や回路構成の複雑化がより顕著に生じるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、画像信号の伝送量を増大させること無く、動画ぼやけの無い画像表示が可能な画像表示装置、画像処理回路ならびに画像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】
【００１０】
また、本発明に係る画像表示装置は、フレームの画像を複数の画素群に分割したサブフレームの画像の連続表示によって、前記フレームの画像を、受信した画像信号の画素数より少ない画素数の画像表示部で表示する画像表示装置であって、前記各フレームの画像信号を互いに異なる少なくとも２種類のサンプリング位相で再サンプリングすることで、当該画像信号を少なくとも２つのサブフレームにそれぞれ対応する少なくとも２つの第２の画像信号に分割するサンプリング部と、前記第２の画像信号を前記各サブフレーム毎に異なる階調特性で階調変換して前記第２の画像信号の中間階調を前記各サブフレーム毎に明るくまたは暗くすることにより前記第２の画像信号を補正する階調補正部と、前記異なる階調特性で補正された第２の画像信号を合成した合成画像信号を出力する画像合成部と、前記合成画像信号を表示する前記画像表示部とを備え、前記画像表示部は、前記画像合成部が合成した合成画像信号を、前記画像表示部の画素数と同じ画素数の複数の第３の画像信号に分割し、前記各第３の画像信号を前記各サブフレームの画像に対応する画像信号として画素ずらしによって表示するものである。
【００１１】
また、本発明に係る画像処理装置は、フレームの画像を複数の画素群に分割したサブフレームの画像の連続表示によって、前記フレームの画像を、受信した画像信号の画素数より少ない画素数の画像表示部で表示する画像表示装置用の画像処理装置であって、前記各フレームの画像信号を互いに異なる少なくとも２種類のサンプリング位相で再サンプリングすることで、当該画像信号を少なくとも２つのサブフレームにそれぞれ対応する少なくとも２つの第２の画像信号に分割するサンプリング部と、前記第２の画像信号を前記各サブフレーム毎に異なる階調特性で階調変換して前記第２の画像信号の中間階調を前記各サブフレーム毎に明るくまたは暗くすることにより前記第２の画像信号を補正する階調補正部と、前記異なる階調特性で補正された第２の画像信号を合成した画像合成信号を出力する画像合成部と、を備え、前記画像表示部は、前記画像合成部が合成した画像合成信号を、前記画像表示部の画素数と同じ画素数の複数の第３の画像信号に分割して表示するものである。
【００１２】
また、本発明に係る画像表示方法は、フレームの画像を複数の画素群に分割したサブフレームの画像の連続表示によって、前記フレームの画像を、受信した画像信号の画素数より少ない画素数の画像表示部で表示する画像表示方法であって、前記各フレームの画像信号を互いに異なる少なくとも２種類のサンプリング位相で再サンプリングすることで、当該画像信号を少なくとも２つのサブフレームにそれぞれ対応する少なくとも２つの第２の画像信号に分割するサンプリング工程と、前記第２の画像信号を前記各サブフレーム毎に異なる階調特性で階調変換して前記第２の画像信号の中間階調を明るくまたは暗くすることにより前記第２の画像信号を補正する階調補正工程と、前記第２の画像信号を前記各サブフレーム毎に異なる階調特性で階調変換して前記第２の画像信号の中間階調を明るくまたは暗くすることにより前記第２の画像信号を補正する階調補正工程と、前記異なる階調特性で画像信号を補正された第２の画像信号を合成した合成画像信号を出力する画像合成工程と、前記画像合成工程で合成した合成画像信号を前記画像表示部の画素数と同じ画素数である複数の第３の画像信号に分割する画像信号分割工程と、前記各第３の画像信号を前記各サブフレームの画像に対応する画像信号として画素ずらしによって表示する画像表示工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る画像表示装置、画像処理装置および画像表示方法によれば、それぞれ特性の異なる階調補正を行ったサブフレームによって画像を表示するので、少ない画素数、すなわち単位時間に画像表示部へ伝送する画素数が少なくても、動画の画質を低下させることなく表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１には、画像表示装置８の他、画像表示装置８の外部に配置され、画像表示装置８に表示する画像を発生する画像発生部１を記載した。画像発生部１は、画像表示装置８に対して電気的に接続されたケーブル上にアナログまたはデジタルの画像信号を出力することで画像信号を伝送する場合や、電波や光等を用いて画像信号を伝送する場合がある。
【００１５】
以下、画像表示装置の構成と共に画像表示装置における各工程の説明を行う。
＜画像受信工程＞
画像発生部１が出力した画像信号Ａは、画像表示装置８の画像受信部２に入力される。画像受信部２は、受信した画像信号Ａを、以降の処理で用いられる画像データに変換する。例えば、画像信号Ａがアナログ信号の場合は、アナログ−デジタル変換、画像信号Ａがシリアルのデジタル画像信号の場合は、シリアル−パラレル変換などが考えられ、伝送方式に合わせた処理を行う。また、受信した画像信号が輝度と色度で表される場合は、赤、緑、青などの色信号で構成される画像信号への変換が行われても良い。
【００１６】
＜サンプリング工程＞
画像受信部２から出力された画像信号Ｂは、サンプリング部３に入力される。サンプリング部３は、１フレーム分の画像に対応する画像信号Ｂを異なるサンプリング位相により、所定の画素数毎に再サンプリングした画像信号Ｃと、画像信号Ｄを生成する。つまり、画像信号Ｂを分割するように再サンプリングして画像信号Ｃと、画像信号Ｄを生成する。ここでは、画像信号Ｃと画像信号Ｄは、後述する画像表示部７に用いられる表示デバイスの画素数に再サンプリングされ、それぞれ画像信号Ｂの画素数より少ない画素数で構成されることになる。例えば画像表示部７が入力される画像信号Ａを構成する画素数の１／２の画素数で構成される場合、サンプリング部３は、画像信号Ｂの１／２の画素数でサンプリングし、画像信号Ｃと画像信号Ｄとする。また、画像信号Ｃと画像信号Ｄのサンプリング位相を変えることで、画像信号Ｂの画像情報を余すことなく画像信号Ｃと画像信号Ｄに振り分けることが可能となる。
【００１７】
＜階調補正工程＞
階調補正部４は、２つの階調補正部４Ａ、４Ｂからなり、サンプリング部３から出力された画像信号Ｃ、および画像信号Ｄは、それぞれ階調補正部４Ａ、４Ｂに入力される。階調補正部４は、入力した画像信号Ｃおよび画像信号Ｄを、予め定められたそれぞれ異なる階調特性を示すルックアップテーブル(Look Up Table：以下ＬＵＴと呼ぶ)に従い階調変換を行い、画像信号Ｅ、および画像信号Ｆとして出力する。
【００１８】
＜画像合成工程＞
画像合成部６は、サンプリング部３で再サンプリングされ、階調補正部４にて階調変換が行われた画像信号Ｅ、および画像信号Ｆを空間的に合成して再び１フレームの画像を構成する合成画像信号Ｇを生成する。
【００１９】
＜画像表示工程＞
画像合成部６で合成された合成画像信号Ｇは、画像表示部７に送られ、画像表示部７は、あらかじめ決められた処理により合成画像信号Ｇを複数のサブフレームの画像に対応する画像信号Ｈに分割して、画素の表示位置をずらしながら分割した複数のサブフレームの画像を順次表示することによって、元のフレームに対応する画像を表示する。
【００２０】
以下、上記各工程における画像信号の処理について詳細に説明する。
【００２１】
図２は、画像受信工程において、フレームｔにて画像受信部２が出力する画像信号Ｂ（ｔ）の一部を示す図である。破線で描かれた直線の格子点に示した白丸が１画素を示している。
【００２２】
図３は、サンプリング工程において図２に示したフレームｔにおける画像信号Ｂ（ｔ）に対してサンプリング部３で再サンプリングする画素を示した図である。画像信号Ｂ（ｔ）の各画素をＰｂ（ｘ，ｙ，ｔ）で表したとき、画像信号Ｃ（ｔ）としてサンプリングされる画素は
Ｐｂ（２（ｎ−１）＋（ｙ％２），ｙ，ｔ）
【００２３】
また画像信号Ｄ（ｔ）としてサンプリングされる画素は
Ｐｂ（２（ｎ−１）＋（（ｙ＋１）％２），ｙ，ｔ）
ただし、ｎは１以上の整数、（ａ％ｂ）はａをｂで割ったときの剰余を示す。
【００２４】
図４は、階調補正工程において階調補正部４が出力する画像信号Ｅ（ｔ）、Ｆ（ｔ）の一部を示す図である。階調補正部４は、入力する画像信号Ｃ（ｔ）、画像信号Ｄ（ｔ）を、それぞれ予め用意しておいたＬＵＴに従い階調変換を行い、画像信号Ｅ（ｔ）、画像信号Ｆ（ｔ）を出力する。
【００２５】
図５は、階調補正部４が参照するＬＵＴの特性例を示したものである。実線で示すように階調補正部４Ａにて行う階調特性は、ＬＵＴ１を参照することによって入力信号の中間階調を明るくする特性を有し、一点鎖線で示す階調補正部４Ｂにて行う階調特性は、ＬＵＴ２を参照することによって逆に中間階調を暗くするという異なる階調特性を有している。
例えば画像受信部２においてｔフレーム目に受信した画像信号Ｂ（ｔ）が階調Ｂ（ｔ）で一定の画像信号であったとする。このときサンプリング部３において再サンプリングされた画像信号Ｃ（ｔ）、Ｄ（ｔ）もそれぞれ階調Ｂで一定の画像信号となる。
Ｃ（ｔ）＝Ｄ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）
この画像信号Ｃ（ｔ）、Ｄ（ｔ）をそれぞれ階調補正部４Ａ、４Ｂにおいて階調補正を行った場合、階調補正部４Ａに入力した画像信号Ｃ（ｔ）は、ＬＵＴ１を参照するため明るい画像Ｅ（ｔ）に補正される。一方、階調補正部４Ｂに入力した画像信号Ｄ（ｔ）は、ＬＵＴ２を参照するため、暗い画像Ｆ（ｔ）に補正される。
Ｆ（ｔ）＜Ｂ（ｔ）＜Ｅ（ｔ）
（ここでは値が大きいほど明るい画像である）
【００２６】
図６は、画像合成工程において画像合成部６が出力する合成画像信号Ｇ（ｔ）を示す図で、階調補正部４Ａから出力された画像信号Ｃ（ｔ）と階調補正部４Ｂから出力された画像信号Ｄ（ｔ）の画素を、それぞれ空間的に合成し、１フレーム分の画像に対応する合成画像信号Ｇ（ｔ）として画像表示部７に出力する。
【００２７】
図７は、画像表示工程において画像表示部７で画素ずらしを行いながら合成画像信号Ｇを表示するタイミングを説明するための図である。図７に示したように画像表示部７は受信した合成画像信号Ｇを画像信号Ｈ（ｔ）とＨ（ｔ＋０．５）に分割し、サブフレームの画像として２回に分割して連続表示する。このとき画像信号Ｈ（ｔ）が対応するサブフレームでは、図６に示した画像信号Ｇ（ｔ）の三角印で示された画像が表示され、画像信号Ｈ（ｔ＋０．５）が対応するサブフレームでは、図６の四角印で示された画素が表示される。言い換えれば、Ｈ（ｔ）では、図４に示した画像信号Ｅ（ｔ）を用いたときと同じ画像が表示され、Ｈ（ｔ＋０．５）では、図４に示した画像信号Ｆ（ｔ）を用いたときと同じ画像が表示される。つまりＨ（ｔ）フレームでは中間階調が明るく補正され、逆にＨ（ｔ＋０．５）では中間階調が暗く補正された画像が表示される。
【００２８】
図８は、画像表示部７で画素ずらしを行いながら合成画像信号Ｇ（ｔ）を表示する表示方法を説明するための図である。図中左側が画像表示部７の表示画素を示し、右側が画像合成部６で合成された合成画像信号Ｇ（ｔ）を画像表示部７で２つのサブフレームに分解した画素を示している。
画像表示部７は、図８に示したとおり、合成画像信号Ｇを構成する画素数の１／２の画素数で構成される。ここでは、入力される画像信号に対する１／２の画素が千鳥格子状に配列された場合を示している。例えば、フレームｔでは、図８の左上に示した位置に各画素を表示する場合、フレームｔ＋０．５では、各画素が１ライン下にシフトした位置で各画素を表示する。このとき、画像表示部７は、入力された合成画像信号Ｇのうち、
Ｐｂ（２（ｎ−１）＋（ｙ％２），ｙ，ｔ）
で表される画素を第一のサブフレーム（サブフレーム（ｔ））に対応する画像信号Ｈ（ｔ）として抽出して表示し、
Ｐｂ（２（ｎ−１）＋（（ｙ＋１）％２），ｙ，ｔ）
で表される画素を第二のサブフレーム（サブフレーム（ｔ＋０．５））に対応する画像信号Ｈ（ｔ＋０．５）として抽出して表示する。ただし、ｎは１以上の整数、（ａ％ｂ）はａをｂで割ったときの剰余を示す。
【００２９】
このように合成画像信号Ｇ（ｔ）による１フレーム分の画像は、画像表示部７で、画像表示部７の画素ずらし動作に合わせて、２つのサブフレーム（ｔ）と（ｔ＋０．５）に分解されて表示される。
【００３０】
図９はホールド型表示デバイスで動きボヤケが視認される原理を説明する図である。
図９左は、ホールド型表示デバイスにおいて、黒い背景の上を左から右に白い物体が移動する画像を表示した場合の白い物体の表示位置と時間の関係を示す図である。横軸は表示デバイス上の水平位置、縦軸は時間を示している。図中の実線は白い部分の中心位置を示したものであり、１フレームの期間、白い部分は同じ位置に表示され、１フレーム単位で白い部分がコマ送りのように移動することを表している。破線は、視点を示しており、コマ送りの時間がある程度早くなると、人間の目は実際のものが動いているかのように白い部分を滑らかに追いかけるようになる。
図９右は網膜の水平位置を基準とした画像の動きを表したものである。網膜上では物体の中心位置が左右に揺れ、この揺れ量が積分された結果、動きボヤケとして視認される。
【００３１】
図１０は、受信した画像信号Ｂを、サンプリング部で再サンプリングすることによって分割された画像信号Ｃと画像信号Ｄを、階調補正部４Ａ、４Ｂにおいてそれぞれ異なる階調変換特性を用いて階調補正を行った画像信号Ｅと画像信号Ｆを、画像合成部６において合成画像信号Ｇに合成し、画像表示部７にて画素ずらし動作を用いて表示した場合の動きボヤケの発生原理を説明する図である。
画像表示部７では画素ずらしを行いながら合成画像信号Ｇに対応する画像を２つのサブフレームの画像に分解して表示するため、階調補正部４Ａにおいて明るい画像に補正された画像信号Ｅと、階調補正部４Ｂにおいて暗い画像に補正された画像信号Ｆは、それぞれ受信した画像信号Ｂの半分の周期で表示される。
ここで図９と図１０に示す物体の移動速度が同じであるならば、図１０では明るい画像の表示期間が短くなるため、網膜上における物体の中心位置の左右の揺れ量の積分値は、図９に示す場合と比べて少なくなり、視認される動きぼやけ量は少なくなる。
【００３２】
画像表示部７において、サブフレームに分解して表示を行うこの方法では、１サブフレームあたりの解像度は１フレームの画像と比較して低下するのはいうまでもない。特に画像信号Ａが動画像の場合、各サブフレームに表示される画像は異なったものになるため、視覚の時間的な積分効果による高精細化は期待できないように思われる。
しかし実際に動画を見る際は、視点も画像と同様に移動することで、視覚の空間分解能も低下するため、大きな問題を発生することはない。さらに本発明においてはホールド型表示デバイスやパルス幅偏重型表示デバイス特有の問題である動きぼやけ量を減らすことができるため、結果として動画表示性能を改善させることが可能となる。
【００３３】
以上説明したように、入力された画像信号を複数の画素群に分けてサンプリングし、各画素群をそれぞれ特性の異なる階調補正を行った後にタイミングを変えて表示することで、単位時間に画像表示部へ伝送する画像信号の伝送量を増加させること無く動画表示時の画質を向上させることが可能となる。
【００３４】
なお、本実施の形態１では、１フレームの画像を２つの画素群に分割したサブフレームの画像に分割し、各サブフレームの画像を画素ずらし表示技術を用いた場合について説明したが、動画ぼやけを低減する効果が得られるのは、画素ずらし技術を用いた画像表示装置に限定する必要は無い。例えば、２つの連続するフィールド（サブフレーム）で１枚の画像を構成するインターレース方式で画像表示を行う場合、各フィールド（サブフレーム）毎に異なる階調特性による階調補正を行うことにより、上述したように、単位時間に画像表示部へ伝送する画像信号量を増加させなくても動画表示時の画質を向上させることが可能となる。この場合、画像信号は元々フィールド（サブフレーム）毎に分かれた状態で受信されるので、階調補正部４自身がフィールド（サブフレーム）のタイミングに同期して画像信号のサンプリングができるのであれば、サンプリング部３を省略して、画像受信部２の出力を直接階調補正部４に入力させるようにしてもよい。
【００３５】
また、１枚の合成画像信号Ｇ（ｔ）を与えることにより、サブフレームに対応する画像信号Ｈ（ｔ）とＨ（ｔ＋０．５）に分割して、画素ずらし表示技術による画像表示を行うことができる画像表示部７を有する従来の画像ずらし表示技術を用いた画像表示装置に対しては、サンプリング部３、階調補正部４及び画像合成部６を有する画像処理装置を回路に装着することで、上記実施の形態１の画像表示装置８を得ることができる。
【００３６】
なお、画像表示部７自身に画像信号Ｇを分割する機能の無い表示部を用いる場合、画像合成部６を無くして、階調補正部４からの画像信号Ｅ、Ｆを直接前記表示部に出力するようにしてもよい。このとき、画像ずらしの駆動機構を画像信号Ｅ、Ｆに同期させる必要があることはいうまでもない。
【００３７】
また、本実施の形態１ではサンプリング部３にて再サンプリングする位相の数、および画像表示部７で分割するサブフレーム数をそれぞれ２として説明したが、本発明の効果はそれに限ったものではなく、例えば４つの位相で再サンプリングする等、２つ以上のサンプリング位相、２つ以上のサブフレーム数を用いた場合でも同様の効果を得られることはいうまでもない。
【００３８】
つまり、本実施の形態１によれば、フレームの画像を複数の画素群に分割した各サブフレームの画像の連続表示によって前記フレームの画像を表示する画像表示装置８であって、画像信号Ａを受信する画像受信部２と、画像受信部２で受信した画像信号Ａ、あるいは画像信号Ａから変換された画像信号Ｂのうち、各サブフレームに対応する画像信号Ｃ、Ｄを各サブフレーム毎に異なる階調特性で補正する階調補正部４と、異なる階調特性で画像信号を補正された各サブフレームの画像を表示する画像表示部７とを備えたので、単位時間に伝送する画像信号量を増大させること無く、動画表示時の画質を向上させることが可能となる。
【００３９】
とくに、画像表示装置８は、受信した画像信号を画素ずらし表示技術を用い、受信した画像信号Ａの画素数より少ない画素数の画像表示部７で高密度表示を行う画像表示装置８であって、少なくとも２種類のサンプリング位相を有し、受信した画像信号Ｂを異なるサンプリング位相毎に画像表示部７の画素数と同じ画素数の第２の画像信号Ｃ、Ｄとしてサンプリングするサンプリング部３を有し、画像表示部７は、前記異なる階調特性で補正された各第２の画像信号Ｅ、Ｆを各サブフレームの画像に対応する画像信号として画素ずらしによって表示するので、単位時間に伝送する画像信号量を増大させること無く、高精細で、かつ、動画表示時の画質を向上させることが可能となる。
【００４０】
また、異なる階調特性で補正された各第２の画像信号Ｅ、Ｆを合成した合成画像信号Ｇを出力する画像合成部６をさらに備え、画像表示部７は、画像合成部６が合成した合成画像信号Ｇ（ｔ）を画像表示部７の画素数と同じ画素数の複数の第３の画像信号Ｈ（ｔ）、Ｈ（ｔ＋０．５）に分割し、各第３の画像信号Ｈ（ｔ）、Ｈ（ｔ＋０．５）を各サブフレームの画像に対応する画像信号として画素ずらしによって表示するので、既に画素ずらし表示機能を有する画像表示部７を備えた画像表示装置８に対しても、単位時間に画像表示部へ伝送する画像信号量を増大させること無く、高精細で、かつ、動画表示時の画質を向上させることが可能となる。
【００４１】
さらに、サンプリング部３の異なるサンプリング位相は、画像表示部７の画素ずらしを用いて表示される前記各サブフレームの画素の表示位置と同じであるので、受信した画像信号より少ない画素数の画像表示部７により、受信した画像信号の画像を正確に高密度で高精細な画像として表示することができる。
【００４２】
また、異なる階調変換特性の少なくとも一つは、入力する画像信号の中間階調を明るくする特性を有し、また少なくとも他の一つは入力する画像信号の中間階調を暗くする特性を持つので、動画表示時に網膜上での物体の揺れ量の積分値を効果的に抑制し、動画ぼやけ量を低減して画質を向上させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
図１１は、本発明に係る画像表示装置の別の構成を示す図である。実施の形態１における図１と異なる点は、階調補正部１４が、階調補正部４Ａ、４Ｂの後段に画像信号Ｅ、Ｆが入力される高周波補正量生成部５Ａ、５Ｂと、高周波補正量生成部５Ａから出力される画像信号Ｉと画像信号Ｅを加算する加算器５Ｃと、高周波補正量生成部５Ｂから出力される画像信号Ｊを画像信号Ｆから減算する減算器５Ｄとからなる高周波補正部５をさらに備えている点である。他の構成については実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００４４】
動作についても、画像発生部１から階調補正部４Ａ、４Ｂまでは実施の形態１と同じ動作であるため、同様の部分については説明を省略する。
【００４５】
図１２は高周波補正部５を構成する高周波補正量生成部５Ａの詳細を示した図である。高周波補正量生成部５Ａは、高周波成分検出部５ＡＡと強調量生成部５ＡＢとで構成されている。
【００４６】
ここで高周波補正量生成部５Ａの動作を図１３を用いて説明する。
階調補正部４Ａから出力された画像信号Ｅは、高周波補正部５の高周波成分検出部５ＡＡに入力する。図１３（ａ）に画像信号Ｅの一例を示す。横軸は画素位置、縦軸は階調である。高周波成分検出部５ＡＡでは、入力信号Ｅの微分値ｄＥを求める。図１３（ｂ）に図１３（ａ）を微分した結果を示す。また高周波成分検出部５ＡＡでは、図１３（ｃ）に示すように微分結果ｄＥをマイナス１倍した高周波検出信号Ｎを出力する。
高周波成分検出部５ＡＡから出力した高周波検出信号Ｎは強調量生成部５ＡＢに入力される。強調量生成部５ＡＢでは、図１３（ｄ）に示すように、高周波検出信号Ｎに予め決めておいた補正係数ＥＮＨを乗じた結果を高周波補正信号Ｉとして出力する。
なお、高周波補正量生成部５Ｂにおける高周波成分検出部５ＢＡおよび強調量生成部５ＢＢの動作は、高周波成分検出部５ＡＡおよび強調量生成部５ＡＢと同じため説明は省略する。
【００４７】
図１４は加算器５Ｃに入力する信号と出力信号を示した図である。図１４(ａ)は階調補正部４Ａから出力された画像信号Ｅを示している。また図１４（ｂ）は高周波補正量生成部５Ａから出力された高周波補正信号Ｉである。加算器５Ｃでは画像信号Ｅと高周波補正信号Ｉを加算し、画像信号Ｋとして出力する。
【００４８】
図１５は減算器５Ｄに入力する信号と出力信号を示した図である。図１５(ａ)は階調補正部４Ｂから出力された画像信号Ｆを示している。また図１５（ｂ）は高周波補正量生成部５Ｂから出力された高周波補正信号Ｊである。減算器５Ｄでは画像信号Ｆより高周波補正信号Ｊを減算し、画像信号Ｌとして出力する。
【００４９】
画像合成部６は、加算器５Ｃから出力される画像信号Ｋと、減算器５Ｄから出力される画像信号Ｌを合成し、合成画像信号Ｍを画像表示部７に出力する。画像表示部７は画素ずらしを行いながら合成画像信号Ｍを表示するが、これらは実施の形態１で説明した合成画像信号Ｇについての内容と重複するのでここでは説明を省略する。
【００５０】
以上説明したように、階調補正部１４は、各第２の画像信号Ｅ、Ｆの高周波成分をもとに生成した各高周波補正信号Ｉ、Ｊにより各第２の画像信号Ｅ、Ｆを高周波補正する高周波補正部５をさらに備え、階調補正部１４は、中間階調を明るくする階調特性で補正した第２の画像信号Ｅには、高周波補正信号Ｉを加算し、中間階調を暗くする階調特性で補正した第２の画像信号Ｆには、高周波補正信号Ｊを減算して高周波補正するようにしたので、単位時間に画像表示部へ伝送する画像信号の量を増大させること無く、動画表示時の動画ぼやけを有効に低減できると共に、静止画表示時の解像感を向上させることが可能になる。
【００５１】
実施の形態３．
図１６は、本実施の形態３における高周波補正部５を構成する高周波補正量生成部１５Ａの構成を示すブロック図である。実施の形態２における図１２に示す高周波補正量生成部５Ａとの差は、高周波成分検出部５ＡＡの後段に、負値制限部５ＡＣが追加されている点である。他の構成については実施の形態２と同様であり、説明を省略する。
【００５２】
ここで高周波補正量生成部１５Ａの動作を、図１７を用いて説明する。
階調補正部４Ａから高周波補正部５に出力された画像信号Ｅは、高周波成分検出部５ＡＡに入力する。図１７（ａ）に画像信号Ｅの一例を示す。横軸は画素位置、縦軸は階調である。高周波成分検出部５ＡＡでは、入力信号Ｅの微分値ｄＥを求める。また図１７（ｂ）に示すように、微分結果をマイナス１倍した高周波検出信号Ｎを出力する。
高周波成分検出部５ＡＡから出力した高周波検出信号Ｎは負値制限部５ＡＣに入力する。負値制限部５ＡＣでは図１７（ｃ）に示すように、入力する高周波検出信号Ｎのマイナス値を０に変換する処理を行い、負値制限高周波検出信号Ｎ”として出力する。
負値制限部５ＡＣから出力された負値制限高周波検出信号Ｎ”は強調量生成部５ＡＢに入力される。強調量生成部５ＡＢでは、図１７（ｄ）に示すように、負値制限高周波検出信号Ｎ”に予め決めておいた補正係数ＥＮＨを乗じた結果を高周波補正信号Ｉとして出力する。
【００５３】
図１８は加算器５Ｃに入力する信号と出力する信号を示した図である。図１８(ａ)は階調補正部４Ａから出力された画像信号Ｅを示している。また図１８（ｂ）は高周波補正量生成部１５Ａから出力された高周波補正信号Ｉである。加算器５Ｃでは画像信号Ｅと高周波補正信号Ｉを加算し、画像信号Ｋとして出力する。
これにより図１４に示す加算器５Ｃの出力結果と異なり、階調補正部４Ａにて中間階調を明るく補正された画像信号Ｅを高周波補正信号Ｉにより暗くしてしまうことはない。
【００５４】
図１９は減算器５Ｄに入力する信号と出力する信号を示した図である。図１９(ａ)は階調補正部４Ｂから出力された画像信号Ｆを示している。また図１９（ｂ）は高周波補正量生成部１５Ｂから出力された高周波補正信号Ｊである。減算器５Ｄでは画像信号Ｆより高周波補正信号Ｊを減算し、画像信号Ｌとして出力する。
これにより図１５に示す減算器５Ｄの出力結果と異なり、階調補正部４Ａにて中間階調を暗く補正した画像信号Ｆを、高周波補正信号Ｊで明るくしてしまうことはなく、揺れ量の積分値を効果的に低減することができる。
【００５５】
以上説明したように、高周波補正部１５は、各高周波補正信号Ｎにて負値が検出された場合、前記負値をゼロ値に置き換える負値制限部５ＡＣ、５ＢＣを有し、前記高周波補正信号Ｎ”は正値のみが出力されるので、単位時間に画像表示部へ伝送する画像信号の量を増大させること無く、動画表示時の動画ぼやけをより有効に低減できると共に、静止画表示時の解像感を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における画像信号Ｂを説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における画像信号Ｃ、およびＤを説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における画像信号Ｅ、およびＦを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における階調補正の階調特性を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における画像信号Ｇを説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における画像表示部の動作について説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における画像表示部の動作について説明するための図である。
【図９】従来の画像表示装置における動画の視認特性を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る画像表示装置における動画の視認特性を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る画像表示装置を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る画像表示装置における高周波補正部の詳細を説明するためのブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る画像表示装置における高周波補正部の動作を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る画像表示装置における高周波補正部の動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る画像表示装置における高周波補正部の動作を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る画像表示装置における高周波補正部の詳細を説明するためのブロック図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る画像表示装置における高周波補正部の動作を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る画像表示装置における高周波補正部の動作を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る画像表示装置における高周波補正部の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  画像発生部、  ２  画像受信部、  ３  サンプリング部、  ４  階調補正部、  ５  高周波補正部、  ５Ａ，５Ｂ  高周波補正量生成部、  ５Ｃ  加算器、  ５Ｄ  減算器、  ５ＡＡ，５ＢＡ  高周波成分検出部、  ５ＡＢ，５ＢＢ  強調量生成部、  ５ＡＣ，５ＢＣ  負値制限部、  ６  画像合成部、７  画像表示部、  ８  画像表示装置、  １４  階調補正部、  １５Ａ，１５Ｂ  高周波補正量生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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