(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割で表示色を周期的に順次表示する画像表示装置において、フィールド周波数Ｆ[Ｈｚ]、動き画像を視線追従したときの視角速度ω[deg./s]、動き画像を観視する観視者の視力Ｓ、１フィールド期間における色表示１周期の比率の逆数がｍ（ｍは、正の実数）であるとき、表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]が、次式を満足する周波数である
【数１】
0003773393.tif 000021
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolorが１５０Ｈｚを超える場合に色表示周波数Ｆcolorが、次式を満足する周波数である
【数２】
0003773393.tif 000022
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】
１周期の色表示周波数をＦcolor、フィールド周波数をＦ、フィールド内での周期的な色表示の繰り返し表示数ｋ（ｋは、自然数）とするとき、フィールド内での色表示期間Ｔdispが、次式を満足する期間である
【数３】
0003773393.tif 000023
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
時分割で表示色を周期的に順次表示する画像表示方法において、フィールド周波数Ｆ[Ｈｚ]、動き画像を視線追従したときの視角速度ω[deg./s]、動き画像を観視する観視者の視力Ｓ、１フィールド期間における色表示１周期の比率の逆数がｍ（ｍは、正の実数）であるとき、表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]を、次式で示す周波数とする
【数４】
0003773393.tif 000024
ことを特徴とする画像表示方法。
【請求項５】
前記表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]が１５０Ｈｚを超える場合に、次式で示す周波数とする
【数５】
0003773393.tif 000025
ことを特徴とする請求項４記載の画像表示方法。
【請求項６】
１周期の色表示周波数をＦcolor、フィールド周波数をＦ、フィールド内での周期的な色表示の繰り返し表示数ｋ（ｋは、自然数）とするとき、フィールド内での色表示期間Ｔdispを、次式で示す期間とする
【数６】
0003773393.tif 000026
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像表示方法。
【請求項７】
動き画像を視線追従したときの視角速度ω及び観視者の視力Ｓ、それぞれの範囲のパラメータを入力値とし、前記表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolor及びフィールド内での周期的な色表示の繰り返し表示数ｋを算出することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィールドシーケンシャル画像表示を行う画像表示装置及び画像表示方法に関し、特に、時分割色表示を行った映像表示装置において表示される動き画像を観視者が追従する際に生じる色ずれ、多重像及び動きぼけによる動画像品質妨害を改善する手法を用いた画像表示装置及び画像表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像表示装置としてはブラウン管を用いたいわゆるＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイが一般的に利用されている。ＣＲＴディスプレイとは異なる表示形式で映像を表示するプロジェクタタイプの光学的映像投影表示装置として、光シャッタ部分に液晶素子を用いた液晶プロジェクターや微細に加工された光学反射素子を用いたプロジェクターが挙げられる。
【０００３】
このプロジェクターの光の利用方式においては、光の３原色を空間方向に分離して各色に割り当てられた光シャッタ素子に入力し、出力光を合成して投影するいわゆる３板方式、また、光の３原色を時間方向に分離して単板の光シャッタ素子に入力し、出力光を順次投影するいわゆるフィールドシーケンシャル（field-sequential）方式がある。それぞれの表示方式によって構造を簡単にするといった用途や、解像度を高くするといった用途に応じて利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、時分割色表示（フィールドシーケンシャル）に関しての研究は、１９９９年映像情報メディア学会年次大会（ITE '99：Annual Convention）予稿集１２−２及び１２−３で示されるように８倍速で表示可能なＣＲＴ表示装置を用いて擬似的にフィールドシーケンシャル型ＬＣＤをシミュレートして色ずれのメカニズムの検討や３板型プロジェクターによって色表示出力を時間同期させて色ずれがどのような条件で発生するか等の検討が行われている。
【０００５】
色を時分割表示させる場合、色ずれの視認度は、視認される動き画像の動き速度やＲＧＢ各色の１周期表示期間の長さに依存していることはこれまでの検討において明らかになっているが、実際の装置としてどこまでの値であれば良いかと言うことが十分に明確にされていない。
また、上記設定による表示の際に多重像や動きぼけが発生することが予見できるが改善の手法等はこれまで明確にされていない。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、時分割色表示を行う画像表示システムにおいて、観視者が動き画像に追従して視線を移動させた際に生じる色ずれが気にならない周波数条件の設定方法と、動きぼけや多重像を軽減する設定手法、及びそれらの手法を用いた高品位な動画像を表示できる画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置及び方法は、時分割で表示色を周期的に順次表示する画像表示装置及び方法において、フィールド周波数Ｆ[Ｈｚ]、動き画像を視線追従したときの視角速度ω[deg./s]、動き画像を観視する観視者の視力Ｓ、１フィールド期間における色表示１周期の比率の逆数がｍ（ｍは、正の実数）であるとき、表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]が、次式を満足するように設定することで、動き画像を視線が追従することによる色ずれが気にならない動画表示を行うことが可能となる。
【０００８】
【数７】
0003773393.tif 000002
【０００９】
また、本発明の画像表示装置及び方法は、前記表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolorが１５０Ｈｚを超える場合に色表示周波数Ｆcolorが、次式を満足する周波数に設定することで、より高い色表示周波数の設定において色ずれが気にならなくなるように設定することが可能となる。
【００１０】
【数８】
0003773393.tif 000003
【００１１】
また、本発明の画像表示装置及び方法は、１周期の色表示周波数をＦcolor、フィールド周波数をＦ、フィールド内での周期的な色表示の繰り返し表示数ｋ（ｋは、自然数）とするとき、フィールド内での色表示期間Ｔdispが、次式を満足する期間であることで、色周期の繰り返し表示による多重像や動きぼけの発生を低減することが可能になる。
【００１２】
【数９】
0003773393.tif 000004
【００１３】
また、本発明の画像表示方法は、動き画像を視線追従したときの視角速度ω及び観視者の視力Ｓ、それぞれの範囲のパラメータを入力値とし、前記表示色数Ｃによる１周期の色表示周波数Ｆcolor及びフィールド内での周期的な色表示の繰り返し表示数ｋを算出するものであることで、種々の小型表示装置や大画面の画像表示装置において必要な駆動条件の設定が可能となり、色ずれや動きぼけ及び多重像が気にならない動画質で表示する際の設計が容易になる。
【００１４】
上記構成によって得られる駆動パラメータで設計された表示装置は、画面サイズや用途に応じて適正に設定され得るので高品位な動画像を表示できる画像表示装置が提供可能となる。
また、仮想され得る動き画像の視角速度ω及び観視者の視力Ｓ、それぞれの範囲のパラメータに対して、当該の設定値に従った任意の表示を行うことが可能となるので、予め設定した表示画像の比較評価が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な画像表示装置及び画像表示方法の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の基本原理について説明する。
１フィールド期間を時分割で色表示する際の動き画像を視線が追従することによって発生する色ずれ（カラーブレーク）を気にならないレベルに設定するための計算方法について述べる。
【００１６】
図１は、映像表示面からの距離に対して動き画像を視線追従したときの視角速度を表現する図である。
図１に示すように、表示装置から画面高さＨのｎ倍の距離において動き画像を視線追従した場合、平均の視角速度ω[deg./s]は、次式（１）あるいは、次式（１’）で与えられる。
【００１７】
【数１０】
0003773393.tif 000005
【００１８】
ここで、Ｆはフィールド周波数[Ｈｚ]、Ｈは表示画面の高さ方向の画素数[pixel]、ｎは観視距離を表す数で、画面高さを基準とした倍数、πは円周率、ｖは１フィールド当たりの動き画素数[pixel]である。
従来の多くの参考論文等では、式（１’）による動き視角速度ω[deg./s]の表記を行っている。この場合においては、表示装置の画面が３６０度パノラマ状であり観視者が中央にいる場合においては正しい表現と言えるが、一般の平面状の表示装置においてはどんなに速い動きがあった場合でも、また、観視者が画面までの距離をいかようにとったとしても視角速度は１８０[deg./s]未満である。
【００１９】
このため式（１’）は表現上適当でないため、以降の計算では式（１）による場合を適用するものとしている。但し、図９に示すように、式（１’）に対する式（１）の値のずれは視角速度が３０[deg./s]以内であれば２．５％以下であるので十分に小さく、この範囲内であれば従来の文献のデータをそのまま引用しても問題がない。
【００２０】
図２は、時分割で色表示を行う表示装置における、動き画像を視線が追従する際に視認され得る視認輝度分布を説明するための動きモデル図である。また、図３は、通常のストライプ画素構造の表示装置における、動き像を視線が追従する際に視認され得る視認輝度分布を説明するための動きモデル図であり、一般的なホールド型表示装置において動き画像に視線追従した際の視認され得る画像の模式図である。
図２及び図３において、時間軸方向には単位時間毎の各画素の表示状態が示され、画素軸方向は表示面の水平１ライン分の画素における空間的な配置を示している。
【００２１】
ここで、表示画像に対して観視者が左から右への視線追従を行った場合の軌跡が図面上の視線方向の軸を表している。観視者が捉えるであろう視認輝度空間分布図によると、視線が動き画像に追従することで図２においては色のずれの方が動きぼけよりも相対的に目立ち、図３においては動きぼけの方が色のずれよりも相対的に目立つことが示唆される。
図１で示される配置において、図２で示されるような色ずれについて考える。平均の色ずれ（カラーブレーク）視角をＣＢ[min.]とおくと、色ずれ視角ＣＢは次式（２）で示される。
【００２２】
【数１１】
0003773393.tif 000006
【００２３】
ここで、ｖ’はフィールド内で動き画像を視線が追うことによる画像のかぶり量[pixel]であり、フィールド内でのＲＧＢ表示の１期間比率の逆数をｍとおくと、ｖ’は、ｖ及びｍと次式（３）の関係にある。つまり、繰り返しＲＧＢ表示を行うならば１フィールド期間内でｍ回のＲＧＢ表示を行うことに等しく、換言すれば倍速数と考えることができる。
ｖ’＝ｖ／ｍ                                                …（３）
よって式（２）は、次式（４）となる。
【００２４】
【数１２】
0003773393.tif 000007
【００２５】
また、式（１）より、動き画素数ｖは、次式（５）で表され、式（４）、式（５）を用いるとフィールド周波数がＦのカラーブレーク視角ＣＢ[min.]は、次式（６）で示される。
【００２６】
【数１３】
0003773393.tif 000008
【００２７】
一方、式（６）より１周期のＲＧＢ表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]は、次式（７）となる。
【００２８】
【数１４】
0003773393.tif 000009
【００２９】
財団法人国際科学振興財団編集の科学大辞典によれば静止視力Ｓの定義は、次式（８）で示される。
Ｓ＝１／θ                                                  …（８）
ここで、上記θ[min.]は観視者の視力で分解できる最小の視角を表す。例えば、θ≦１．４３[min.]であれば静止視力Ｓ≧０．７（車を運転できる視力）とされる。
【００３０】
図４は、色が独立に分離して視認できる視角を説明するモデル図である。
ＲＧＢ表示時に色ずれがそれぞれ独立して視認できなくなる視角は、カラーブレーク視角の式（６）において、分離したＲＧＢ各色のそれぞれの視角が観視者の視力における分解視角θ以下、すなわち図４で示されるような配置において、次式（９）を満足すれば良い。
【００３１】
θ≧ＣＢ／３                                                …（９）
この条件が満たされていれば表示上のＲＧＢ各色ずれを独立して区別することが困難になり、主観的にはこの色ずれは混色された状態で視認されるようになる。
ここで式（９）においては、表示色が時間軸方向にＲＧＢの３色であるため、１色当たりの平均的な色ずれ視角を色数で３等分しているが、表示色が１周期当たり時間軸方向にＣ種類あった場合には、式（９）は、次式（９’）のように表現することができる。
【００３２】
θ≧ＣＢ／Ｃ                                              …（９’）
式（９）及び式（９’）が示す事柄は、現実的には、図４で示されるモデル図のように「距離を隔てた２つものが、２つであることが分からない（不等号の時の条件）、あるいはかろうじて２つあるように見える（等号のとき）事象」を示すことであって、「色があるかないかの事象」を区分けする事柄ではない。
【００３３】
図５は、混色した色が分離して視認できる視角を説明するモデル図である。
しかしながら上記式（９）及び式（９’）を満足すれば、図５のモデル図で表現されるように、色ずれはそれぞれの発光分布に従って観視者の目に届くため、色が混ざった状態で視認されることが示唆される。
【００３４】
このときの視認色が「気になるかどうか」という観点で本発明者が評価を行ったところ、比較的低い色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]では「形状が観視者の視力で分解視できる視角の更に半分の視角が境界付近である」という結果が得られた。このことは、図５において混色された色ずれの各色が分離して見える視角の限界値に相当している。これについての評価過程は、第１の実施の形態で詳細に説明している。
【００３５】
このことから、一般化された式（９’）に対して、次式（１０）とすれば、色ずれが気にならないレベルまで軽減された条件を得ることができる。
θ≧ＣＢ／２Ｃ                                            …（１０）
視力と視角の対応式（８）及びび式（７）、式（１０）より、視力Ｓの観視者が視角速度ωの動き画像に対して色ずれが気にならなくなるような色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]は、色数Ｃ＝３とおけば、次式（１１）となる。
【００３６】
【数１５】
0003773393.tif 000010
【００３７】
また、色数Ｃで表示する場合を一般化すれば、次式（１２）となる。
【００３８】
【数１６】
0003773393.tif 000011
【００３９】
若しくは、式（９’）に対しては、次式（１３）となる。
【００４０】
【数１７】
0003773393.tif 000012
【００４１】
図６は、各々の視力に対して、色ずれが視認できなくなる表示周波数の下限値を画像の動き速度に応じて示した図、図７は、各々の画像の動き速度に対して、色ずれが視認できなくなる表示周波数の下限値を観視者の視力に応じて示した図である。
【００４２】
上記式（１１）に対応するグラフを図６及び図７に示した。それぞれ、視力Ｓを固定して視角速度ωを変化させた場合及び視角速度ωを固定して視力Ｓを変化させた場合を図示している。
これらの図から、一般的に視力が高いほど、また、視角速度ωが大きいほど色ずれが気にならなくなる最低周波数は増大する傾向があることが認められる。
【００４３】
ここで、オーム出版社発行のテレビジョン画像情報工学ハンドブック（１９９０年版）Ｐ４４記載の動体視力特性によれば、動き速度によって動体視力が図１０のように変化することが知られている。図８は、動体視力の相対視力を示す図である。
視角速度ωに対して相対視力α（ω）の関数を定義すれば、式（１２）は静止時の視力をＳと置いたとき、次式（１４）となる。
【００４４】
【数１８】
0003773393.tif 000013
【００４５】
このとき、相対視力関数の範囲は０＜α（ω）≦１である。
また、式（９’）に対しては、次式（１５）となる。
【００４６】
【数１９】
0003773393.tif 000014
【００４７】
式（１２）乃至式（１５）により表示装置の設計者は、１フィールド当たりの色表示期間の倍速数ｍとフィールド周波数Ｆを、表示画像の動き速度ω及び観視者の視力Ｓの範囲に応じて色ずれが気にならない値に設定することができる。
この計算方法においては、表示装置の解像度や画面サイズには依存しないので、さまざま解像度や画面サイズのフィールドシーケンシャル画像表示装置において適用が可能である。
【００４８】
また、表示装置の設計者が観視者に視聴距離を一定の距離以上から見ることを指定し、出力する映像の動き速度の出現頻度に応じて色ずれを生じないように準当な設定値で表示装置を設計することが可能となる。
【００４９】
この計算方法においては、時分割色表示の表示色を発光色の３原色ＲＧＢ（赤、緑、青）で行った場合について例示したが、原色はＲＧＢのみに限定することはなく、例えば肌色のような記憶色を鮮明に表示させる目的で橙色（Orange）を原色として追加し、ＲＯＧＢ４色を１単位で時分割表示する場合には各式においてＣ＝４とすることで対応が可能であり、あるいは、吸収色の３原色ＹＭＣ（黄、マゼンタ、シアン）等を時分割色表示するような場合にも同様な手法で適用が可能である。この場合は３色であるのでＣ＝３とおけば良い。
【００５０】
さらに、式（１２）乃至式（１５）によれば、より多原色表示を行えば色ずれが気にならなくなる周波数が低くなることが分かる。
このことより、各色の高周波の出力表示が可能になれば１周期の色表示周波数Ｆcolorが低くても色ずれが気にならない表示装置を設計することが可能となる。
【００５１】
一方、前述の手法を講じて得られた色ずれが気にならなくなる色表示周波数Ｆcolorの設定値においては、１フィールド内でｋ回繰り返し色表示を行った場合に速い動き画像の輪郭部分がｋ個の多重像として知覚され、強い画像劣化として感じる場合がある。
【００５２】
ここで、ｋの値がより大きくなるような設定値をとれば、前述の多重像はより多重化され、視覚的には多重像ではなく動きぼけとして知覚されるようになるが、動き速度が大きいω＝２４．０deg./sのような値において多重像が連結して見えるためには、フィールド周波数Ｆ＝６０Ｈｚにおいてはｋが１０を超える大きな値を必要とする。
以上のことは、式（７）において、観視者の視力を次式（１６）とし、
Ｓ＝１／ＣＢ                                              …（１６）
ｍについて解くと、次式（１７）から容易に導くことができる。
【００５３】
【数２０】
0003773393.tif 000015
【００５４】
ここで、１周期の色表示期間比率の逆数（又は倍速値）ｍは実数値であり、繰り返し表示数ｋの最大値に相当する。それゆえｋは必ずｍ以下となるように設定する必要がある。
現実的には駆動回路を構成する関係上、ｍは１０程度以下の比較的小さな値に設定することとなるが、動き画像の輪郭について、動きの遅い部分では多重像が連結して動きぼけとして知覚され、動きの速い部分では多重像として知覚されることが予見される。このため、図２及び図３で比較したように、動き画像の動きぼけと言う問題も改めて問題になってくる。
【００５５】
動きぼけは、フィールド内での表示期間が長い程顕著になるため、できるだけ短く設定する必要がある。しかしながら、表示期間は色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]で設定される期間よりは短くすることができない。このため、動きぼけ及び多重像対策のための設定値としては、多くとも１フィールド期間よりも短く、また少なくとも色表示周波数Ｆcolor[Ｈｚ]で決定される表示期間よりも長くする必要がある。
つまり、フィールド周波数をＦ、表示期間をＴdispとおけば、次式（１８）のように設定する必要がある。
【００５６】
【数２１】
0003773393.tif 000016
【００５７】
ここでｋは自然数であり、フィールド内で色表示を実際にｋ回繰り返し行うことに相当する。
例えば、フィールド周波数Ｆ＝６０Ｈｚ（１６．６７ｍｓ）に対して、Ｆcolor＝１５０Ｈｚとなる場合には、式（１８）によれば、ｋ＝１及び、ｋ＝２での条件が設定され得る。なお、Ｆcolor＝１５０Ｈｚの意味については、第１の実施の形態により後述する。
【００５８】
これより、Ｔdispはそれぞれ、６．６７ｍｓ（４０％の表示率）及び１３．３３ｍｓ（８０％の表示率）と設定することができるが、ｋ＝１の場合には表示全体の明るさが落ち、ｋ＝２の場合には速い動き速度の時に輪郭部分で２重像が知覚される可能性がある。
表示期間を短くしても表示画面の明るさが十分に確保できれば、できるだけ短い期間での設定値を採用すれば良い。
【００５９】
また、視角速度ωを十分に小さな範囲に設定することができ、また、多重像が生じても視覚的に多重像が妨害感を感じない程度であれば、明るさをより確保するために表示期間をできるだけ長くとるように設定すれば良い。
このような設定手法を用いることで、フィールドシーケンシャル駆動において、動き画像の動きぼけと多重像に対する妨害を軽減することが可能となる。
以下、上記基本原理に従って本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００６０】
第１の実施の形態
時分割で順次ＲＧＢ表示を行う表示装置を用いて、ＲＧＢ１周期の表示周波数が５３．３Ｈｚ、８０．０Ｈｚ、及び１６０Ｈｚの場合において、幾何学図形を一定の速度で移動表示させた時の色ずれの気にならなくなる距離の測定と、その距離における静止視力の測定を１０人の被験者に対して行った。
【００６１】
幾何学図形は、内部が最明あるいは最暗となるような長方形のスクロールバーであり、画面に対して長軸が垂直に位置し、水平に周期的に往復移動する。また、背景は１１階調にスケーリングされた階調値において画面垂直方向に輝度が段階的に変化するような画像を用いた。
このような図形を用いることで、色ずれが気にならないとされる時の輝度差のレベルを間接的に知ることができ、評価結果の信頼性が増す。
【００６２】
測定においては、視力の低い被験者の場合、離れた距離から移動対象の形状が認識できない位にぼやけていても色のずれが知覚されてしまうということが起こり得るため、被験者に対しては「移動対象の形状が分かる範囲で、色ずれは見えているけども、画像としては気にならないとすることのできる」観視距離を明示するように指示した。
評価実験において、設定できるパラメータは、１周期の色の表示周波数Ｆcolor及び、色数Ｃ及び、画像として用いた幾何学図形の１フィールド当たりの移動速度Ｖである。
【００６３】
また、測定データは、色ずれの気にならない距離Ｌとその位置における静止視力Ｓであり、その距離Ｌでの動き画像の視角速度ωが算出される。
データの編集の際には、各測定点はばらつきがあるため、移動平均値を求めてグラフ表示してある。
ここで、測定結果と式（１３）を関連付けるため、式（１３）の変形を行い、この変形式を式（ａ）とする。
【００６４】
【数２２】
0003773393.tif 000017
【００６５】
つまり、式（ａ）によれば、色表示周波数Ｆcolorでの表示において視角速度ωに対しての色ずれが気にならない静止視力の範囲を示すものとなる。
測定結果が式（ａ）の関係を満足していれば、表示装置の駆動周波数の設計においては式（１３）を用いることが可能となる。
【００６６】
図１０乃至図１２は、色数Ｃ＝３とおき、各色表示周波数Ｆcolorにおいて、被験者１０名による各測定結果を示す図であり、図１０は、Ｆcolor＝５３．３Ｈｚでの色ずれが気にならない視角速度と観視者の視力との関係図、図１１は、Ｆcolor＝８０．０Ｈｚでの色ずれが気にならない視角速度と観視者の視力との関係図、図１２は、Ｆcolor＝１６０Ｈｚでの色ずれが気にならない視角速度と観視者の視力との関係図である。
また、データの分布をより明瞭にするため、式（ａ）による右辺のプロットと、式（１５）を用いた場合の下記式（ｂ）による右辺のプロットを示した。
【００６７】
【数２３】
0003773393.tif 000018
【００６８】
図１０乃至図１２によれば、比較的低い色表示周波数であれば、測定点は上記式（ａ）と式（ｂ）によるプロットの間に位置している。
このことは、「式（ａ）の条件は満足する必要があるが式（ｂ）の条件は満足しなくても良い」と言うことを意味する。
また、より高い周波数の結果である図１２では、測定プロットの位置が式（ｂ）に対するプロット付近に点在している。
【００６９】
この結果は「少なくとも式（ａ）の条件は満足する必要があり、かつ式（ｂ）の条件も満足している方が良い」と言うことを意味する。
このことは、より高い周波数範囲においては式（１４）乃至式（１５）を満足する必要があることを意味している。
【００７０】
以上の評価結果より、フィールドシーケンシャル駆動型の表示装置において、動き画像を視線が追うことによって生じる色ずれが気にならなくなるような条件で１周期の色表示駆動周波数を決定する際、１５０Ｈｚ程度までの低い色表示周波数で設定するのであれば式（１２）乃至式（１３）を、また１５０Ｈｚ程度以上の高い色表示周波数で設定するのであれば式（１４）乃至式（１５）を満足する条件を設定することにより、高品位の表示装置を提供することが可能になる。
【００７１】
ここで、色表示周波数Ｆcolorが１５０Ｈｚを超えることの意味について説明する。色表示周波数Ｆcolor＝１５０Ｈｚは、本発明者が、表示周波数、視角速度及び観察者の視力をパラメータとした測定結果から見出したものであり、色ずれが気にならないというレベルの実測点が、図１０乃至図１２で示されることに由来する。すなわち、図１０乃至図１２の測定結果において、式（ａ）を適用した場合の実測点は破線で、式（ｂ）を適用した場合の実測点は実線で示されている。例えば、図１０のＦcolor＝５３．３Ｈｚの測定結果において、実測点（○印参照）は式（ａ）のラインと式（ｂ）のラインの間にほぼ位置している。この実測点は、表示周波数Ｆcolorが高くなるに従って式（ｂ）のラインの方にシフトし、図１２のＦcolor＝１６０Ｈｚの測定結果では、実測点は式（ｂ）のライン近傍に位置する。
【００７２】
「色ずれが気にならない」という条件が、式（ａ）を少なくとも満足する必要があり、より厳格な条件では式（ｂ）を満足していれば良いという実測結果が得られている。「色ずれが気になるかならないか」の厳しさを比較すると、式（ｂ）が式（ａ）より厳しいものとなる。例えば、図１０のＦcolor＝５３．３Ｈｚの測定結果において、視角速度が６deg./sとすれば、そのような動き速度の画像で起こる色ずれは見ている人の視力がおよそ１．１より低ければ気にならないとすることができる。しかし、視力が１．５の人が上記画像を見れば、式（ａ）の上側にプロットされることとなるので色ずれが気になることになる。この視力１．５の人が、上記動き速度の画像で色ずれを感じなくなるようにするためには色表示周波数を高くする必要がある。そのような状況が図１２に示す場合である。図１２では、実験による「色ずれが気にならない」という結果が、式（ａ）による条件より式（ｂ）による条件を満足していることから分る。一般の動き映像は１０deg./s程度以下で頻繁に発生しているので、高周波数で表示する程、より条件の厳しい式（ｂ）を満足するようになる。
【００７３】
これらの実験的な結果（５３．３Ｈｚ、８０．０Ｈｚ、１６０Ｈｚ）と、一般の画像の表示周波数（約６０Ｈｚ）と比較すれば、一般の画像の表示周波数の２倍の色表示周波数（１２０Ｈｚ）では式（ｂ）に届かず、３倍の色表示周波数（１８０Ｈｚ）では十分過ぎることが分る。かかる観点から、色表示周波数Ｆcolorを、一般の画像の表示周波数の２．５倍の１５０Ｈｚとした。そのため、色表示周波数Ｆcolorを、例えば１４５Ｈｚとしても可能であるが、色表示周波数の周波数をより小さくすれば条件が甘くなっていくので、Ｆcolor＝１５０Ｈｚ以上のときには大多数の人が感じなかった色ずれがＦcolor＝１４５Ｈｚにしたとたん感じてしまうこともあり得る。そこで、色表示周波数Ｆcolorが１００Ｈｚ乃至２００Ｈｚ（より好ましくは、Ｆcolor＝１５０Ｈｚ）を超える場合に改めて色表示周波数Ｆcolorが、式（１３）を満足するように周波数を設定している。この式（１３）を満足する画像表示装置は、例えば大画面を真近でみるような状況（映画館のスクリーンやゲーム画面）や目で追える非常に早い動き画像（スポーツ競技等）がある場合など、動き画像の視角速度が相対的に大きくなるような表示装置には普遍的に適用することができる。
【００７４】
第２の実施の形態
時分割で色表示を行う際、色ずれが気にならない範囲の１周期の色表示周波数は、式（１２）乃至式（１５）から容易に求めることができる。
ここで、テレビジョン学会誌Vol.40,No.1(1986),P46-53あるいは同誌Vol.40,No.4(1986),P266-273より、動き速度の追従可能な視角速度を０≦ω≦２４deg./sとし、また、一般的な観視者の視力を１．０≦Ｓ≦１．５とすれば、上記式（１２）乃至式（１５）による色ずれの気にならない１周期の色表示周波数Ｆcolorは、ＲＧＢ３原色を表示することから色数Ｃ＝３とおいて、
式（１２）より、Ｆcolor≧２４４〜３６５[Ｈｚ]
式（１３）より、Ｆcolor≧４８７〜７３１[Ｈｚ]
となる。
【００７５】
第１の実施の形態を参考にすれば、上記式（１２）による結果が少なくとも１５０Ｈｚ以上であるので式（１３）の結果を採用する。
このことから、少なくとも４８７Ｈｚ以上の表示速度、つまり一般表示装置のフィールド周波数の約８倍以上でＲＧＢ表示すれば、動き速度が２４deg./sまでの動画像において色ずれが気にならない表示装置を提供することができる。
【００７６】
第３の実施の形態
一方、動き速度によって動体視力は静止視力よりも低下することが知られており、テレビジョン画像情報工学ハンドブック（１９９０年版）Ｐ４４記載の動体視力特性から抜粋した前記図８より追従可能な最大の動き速度とされる２４deg./sでは相対視力が６５％程度になっている。このような場合、観視者の静止時の一般的な視力を１．０≦Ｓ≦１．５とすれば、最大速度２４deg./sにおいて動体視力は０．６５≦Ｓ’≦０．９７５となる。この範囲の視力において色ずれの気にならないＲＧＢ１周期の色表示周波数Ｆcolorは、色数Ｃ＝３とおいて、
式（１４）より、Ｆcolor≧１５８〜２３８[Ｈｚ]
式（１５）より、Ｆcolor≧３１７〜４７４[Ｈｚ]
となる。
第１の実施の形態を参考にすれば、上記式（１４）による結果が少なくとも１５０Ｈｚ以上であるので式（１５）の結果を採用する。
【００７７】
このことから、少なくとも３１７Ｈｚ以上の表示速度、つまり一般表示装置のフィールド周波数の約５倍以上でＲＧＢ表示すれば、動き速度が２４deg./sまでの動画像において色ずれが気にならない表示装置を提供することができる。
第４の実施の形態
一般的に標準的な動画像においての動き速度はＨＤＴＶ表示装置の標準観視距離３Ｈにおいては３〜１５deg./s程度である。このような場合、観視者の動体視力が動き速度によって低下しないとし、一般的な視力を１．０≦Ｓ≦１．５としたとき、また、動き速度が１５deg./sまで色ずれが気にならないように設定する場合、ＲＧＢ１周期の色表示周波数Ｆcolorは、
式（１２）より、Ｆcolor≧１５１〜２２６[Ｈｚ]
式（１３）より、Ｆcolor≧３０２〜４５２[Ｈｚ]
となる。
【００７８】
第１の実施の形態を参考にすれば、上記式（１２）による結果が少なくとも１５０Ｈｚ以上であるので式（１３）の結果を採用する。
このことから、少なくとも３０２Ｈｚ以上の表示速度、つまり一般表示装置のフィールド周波数の約５倍以上でＲＧＢを表示すれば、動き速度が１５deg./sまでの動画像において色ずれが気にならない表示装置を提供することができる。
【００７９】
第５の実施の形態
第４の実施の形態に関して、動体視力の低下を考慮した場合、１５deg./sの動き速度においては相対視力がおよそ７５％である。このような場合、観視者の静止時の一般的な静止視力を１．０≦Ｓ≦１．５としたとき、動き速度１５deg./sにおいて動体視力は０．７５≦Ｓ’≦１．１２５となる。この範囲の視力において色ずれの気にならないＲＧＢ１周期の色表示周波数Ｆcolorは、色数Ｃ＝３とおいて、
式（１４）より、Ｆcolor≧１１３〜１７０[Ｈｚ]
式（１５）より、Ｆcolor≧２２６〜３３９[Ｈｚ]
となる。
【００８０】
第１の実施の形態を参考にすれば、上記式（１４）による結果が１５０Ｈｚ前後であるため設定が微妙になるが、少なくとも式（１４）による結果の最大値以上の周波数を選択すれば問題がない。
このことから、少なくとも１７０Ｈｚ以上の表示速度、つまり一般表示装置のフィールド周波数の約３倍以上でＲＧＢを表示すれば、動き速度が１５deg./sまでの動画像において色ずれが気にならない表示装置を提供することができる。
第６の実施の形態
本実施の形態では、比較的小型の表示装置をフィールドシーケンシャル駆動する場合についてＲＧＢ１周期の色表示周波数の設定値を求める。
【００８１】
一般的に携帯型の対角数インチ程度の画面を有する表示装置は、手が届く範囲で表示画面を見ることが多いため、画面サイズによらず観視距離は３０ｃｍから１００ｃｍ程度である。
このとき、画面高さの３倍の距離にて一般的に起こる動きが１５deg./sとなるような動き画像を他の距離で見た場合、〔表１〕のように視角速度が変化する。表１は、３Ｈ距離で視角速度が１５．０deg./sとした時の各距離での視角速度を示す表である。
【００８２】
【表１】
0003773393.tif 000019
【００８３】
これは、より遠い位置から画面をみれば視野角度が相対的に小さな値となるため、色ずれをより感じにくくなり得ることを示唆している。
これらの使用時の状況と、第１の実施の形態による結果を考慮して、色ずれが気にならないようなＲＧＢ１周期の色表示周波数Ｆcolorを画面縦サイズと観視距離に対して示すと〔表２〕のように設定することができる。表２は、３Ｈ距離で視角速度が１５．０deg./sとした時の各距離でのＲＧＢ１周期の色表示周波数の最小値を示す表である。
【００８４】
【表２】
0003773393.tif 000020
【００８５】
ここで、視力の設定値は至近距離であるので動き速度によって視力が変化しないとし、Ｓ＝１．０とおき、画像が更新されるフィールド周波数Ｆは６０Ｈｚとした。
また、〔表２〕の計算においては、式（１２）による結果が１５０Ｈｚを超えた場合、式（１３）による結果を採用した。
【００８６】
〔表２〕による結果から、画面高さの３倍を超える距離であれば概ね１５０Ｈｚ以下のＲＧＢ色表示周波数となっていることが分かる。
また、手元までの距離を６０ｃｍ程度であるとすれば４：３のアスペクト比の表示装置では対角約４インチの画面（画面高さ約６ｃｍ）で６０Ｈｚの色表示周波数であれば十分であり、より小さい画面サイズの表示装置においてはビデオレートよりも低い色表示周波数で色ずれの気にならない程度の表示が可能であることが分かる。
【００８７】
このことは、装置上の問題によりビデオレートで画像取り込みが行えない場合、画像間引きによりフィールド周波数を落として表示する場合に有効である。
例えば、〔表２〕において画面縦サイズが２ｃｍである表示装置が１０Ｈｚでしか画像取り込みできない場合、表示時には１５Ｈｚ以上のＲＧＢ色表示周波数で出力すれば良い。このようにすれば、６０Ｈｚであえて出力する必要性が避けられ回路構成が簡素になる。
【００８８】
また、〔表２〕において画面高１２ｃｍ程度以上のサイズの画面においては、６０ｃｍ以上の距離をおいて観視するようにし、〔表２〕で示された値に従って少なくとも８０Ｈｚから１３０Ｈｚの間で色表示周波数Ｆcolorを設定しておけば色ずれが気にならない範囲で動き画像を視認することができる。
上記第２乃至第６の実施の形態において、動き画像の動き視角速度ωを適当な値に設定して示したが、これらの設定値は前述の式の導出過程で明らかなように任意に設定することができ、同様な色表示機構であればさまざまな規格の表示装置において有効である。
【００８９】
第７の実施の形態
第１の実施の形態から第６の実施の形態であげた色表示周波数の設定において色ずれが気にならなくなる設定であれば、１フィールド内でｍ回繰り返し色表示を行った場合には速い動き画像の輪郭部分がｍ個の多重像として知覚され、強い画像劣化として感じる場合があった。また、動きが比較的遅い場合には多重像が連結して動きぼけとして知覚されるため妨害感が感じられた。
【００９０】
ここで、ＲＧＢ１周期の色表示周波数Ｆcolor＝１６０Ｈｚ、フィールド周波数Ｆ＝５３．３Ｈｚの場合で下記表示シーケンスを用いて、画面高さの３倍の距離において視角速度ω＝１２deg./sの動き画像に対して、動きぼけと多重像による妨害改善の効果を比較した。なお、下記の設定は式（１８）を満足する条件である。
【００９１】
１フィールド期間において、
▲１▼色表示をＲＧＢ｜ＲＧＢ｜ＲＧＢのようにＲＧＢを３回表示した場合
▲２▼色表示をＲＧＢ｜ＲＧＢ｜ＤＤＤのようにＲＧＢを２回表示した場合
▲３▼色表示をＲＧＢ｜ＤＤＤ｜ＤＤＤのようにＲＧＢを１回表示した場合
ここでＤは色を表示しない期間である。
【００９２】
上記シーケンスにおいて、動き画像の視線追従によって生じる動きぼけを比較すると、
▲１▼＞▲２▼＞▲３▼
の関係が得られた。
また、多重像については、それぞれのシーケンスで
▲１▼３重像、▲２▼２重像、▲３▼多重像なし
として観察された。
【００９３】
それぞれの駆動シーケンスにおいて色ずれは気にならなかったが、▲１▼及び▲２▼のシーケンスによる多重像が気になった。
また、動きぼけに関しては▲１▼が最も気になったが、▲２▼及び▲３▼ではあまり気にならなかった。
このことから、式（１８）による設定の手法を用いれば、フィールドシーケンシャル駆動において動き画像を観視者の視線が追従することによって生じる動きぼけ及び多重像による画質妨害が少ない高品位な画像を提供することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、時分割で色表示を行う画像表示装置において、動き画像を視線が追従したときに見られる色ずれが生じない駆動周波数条件を決定する手法を提供することができ、そのような視覚特性に起因する色ずれの無い高画質の表示装置を提供することが可能となる。また、同視覚原理に基づく動きぼけ及び多重像による画質妨害を軽減する手法、また、同妨害を軽減した高画質の表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】映像表示面からの距離に対して動き画像を視線追従したときの視角速度表現する図である。
【図２】時分割で色表示を行う表示装置における、動き画像を視線が追従する際に視認され得る視認輝度分布を説明するための動きモデル図である。
【図３】通常のストライプ画素構造の表示装置における、動き像を視線が追従する際に視認され得る視認輝度分布を説明するための動きモデル図である。
【図４】色が独立に分離して視認できる視角を説明するモデル図である。
【図５】混色した色が分離して視認できる視角を説明するモデル図である。
【図６】各々の視力に対して、色ずれが視認できなくなる表示周波数の下限値を画像の動き速度に応じて示した図である。
【図７】各々の画像の動き速度に対して、色ずれが視認できなくなる表示周波数の下限値を観視者の視力に応じて示した図である。
【図８】動体視力の相対視力を示す図である。
【図９】式（１）と式（１’）の誤差を評価する図である。
【図１０】色表示周波数Ｆcolor＝５３．３Ｈｚでの色ずれが気にならない視角速度と観視者の視力との関係図である。
【図１１】色表示周波数Ｆcolor＝８０．０Ｈｚでの色ずれが気にならない視角速度と観視者の視力との関係図である。
【図１２】色表示周波数Ｆcolor＝１６０Ｈｚでの色ずれが気にならない視角速度と観視者の視力との関係図である。
【符号の説明】
Ｆ  フィールド周波数[Ｈｚ]
ω  動き画像の視角速度[deg./s]
Ｓ  動き画像を観視する観視者の視力
ｍ  １フィール期間における色表示１周期の比率の逆数
Ｃ  表示色数
Ｆcolor  １周期の色表示周波数
Ｔdisp  表示期間
【図１】
0003773393.tif 000027
【図２】
0003773393.tif 000028
【図３】
0003773393.tif 000029
【図４】
0003773393.tif 000030
【図５】
0003773393.tif 000031
【図６】
0003773393.tif 000032
【図７】
0003773393.tif 000033
【図８】
0003773393.tif 000034
【図９】
0003773393.tif 000035
【図１０】
0003773393.tif 000036
【図１１】
0003773393.tif 000037
【図１２】
0003773393.tif 000038