JP2002328666A - フレームレートを逓倍する方法、フレームレートマルチプライヤおよびフレームレートダブラ - Google Patents

フレームレートを逓倍する方法、フレームレートマルチプライヤおよびフレームレートダブラ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラインレートがfHin、フレームレートが
Vinである入力ビデオ信号のフレームレートを逓倍
する。 【解決手段】 入力ビデオ信号をフレーム期間1/f
Vinの数分の1だけ入力ビデオ信号を遅延するのに十
分なメモリに伝播し、遅延されたビデオ信号をf in
よりも高速な第1のラインレートまでスピードアップ
し、入力ビデオ信号をfHinよりも高速な第2のライ
ンレートまでスピードアップし、スピードアップされた
ビデオ信号と遅延されスピードアップされたビデオ信号
を順番に、ライン1本ずつ供給し、順次供給したライン
を液晶表示装置に高速なラインレートで書き込み、それ
により、それぞれのフレーム期間内に走査線のうち少な
くともいくつかを数回書き込む。これに対応する装置
は、部分フレームメモリ、2つのスピードアップメモ
リ、マルチプレクサ、およびクロック信号と制御信号の
信号源を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレームレートを
逓倍する方法、フレームレートマルチプライヤ(フレー
ムレート逓倍器:frame rate multiplier)およびフレ
ームレートダブラ(フレームレート2逓倍器:frame ra
te doubler)に関するものである。
【0002】さらに詳述すると、本発明は、反射式およ
び透過式の、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)お
よび/またはLCD(液晶表示装置)ビデオ表示システ
ムの分野に適用可能な、フレームレートを逓倍する方
法、フレームレートマルチプライヤおよびフレームレー
トダブラに関するものである。
【0003】
【従来の技術】LCOS(Liquid Crystal On Silicon)
は、シリコンウェハ上に形成された1つの大きな液晶と
考えられる。シリコンウェハは、小さなプレート電極(p
late electrode)のインクリメンタルアレイ(incrementa
l array)に分割される。液晶の小さなインクリメンタル
領域(incremental region)は、それぞれの小さなプレー
トおよび共通のプレートによって生じる電界の影響を受
ける。それぞれの小さなプレートおよび対応する液晶領
域を合わせて、イメージャのセルと呼ばれる。それぞれ
のセルは、個々の制御可能なピクセルに対応する。共通
プレート電極が液晶の向かい側に配置される。各セル、
つまりピクセルは、入力信号が変わるまで同じ強度の光
が当てられたままであり、サンプルアンドホールドとし
て機能する。ピクセルは、陰極線管の蛍光体の場合のよ
うに崩壊しない。共通プレート電極と可変プレート電極
(variable plate electrodes)のそれぞれの集まりは、
イメージャを形成する。色ごとに1つのイメージャが用
意され、この場合、赤、緑、青にそれぞれ1つのイメー
ジャが対応する。
【0004】フレームを倍にした信号でLCOS表示装
置イメージャを駆動して30Hzのフリッカーを防ぐの
がふつうであり、それには、所定の入力画像への応答と
して最初に通常フレーム(ポジティブ画像)を送信し、
次に反転フレーム(ネガティブ画像)を送信する。ポジ
ティブ画像とネガティブ画像の生成により、正の電界の
後に負の電界が続く形で各ピクセルが書き込まれる。得
られる駆動電界は、DC成分が0であり、これが、画像
のイメージスティッキング(image sticking)を防止し、
最終的に、イメージャの永久的劣化を防ぐために必要で
ある。人間の目はこれらのポジティブ画像とネガティブ
画像によって生成されるピクセルの輝度の平均値に反応
することがわかっている。
【0005】駆動電圧は、LCOSアレイのそれぞれの
側のプレート電極に供給される。本発明の配置が関連す
る好ましいLCOSシステムでは、共通プレートの電位
は常に約8ボルトである。この電圧は調整可能である。
小さなプレートのアレイ内の他のプレートはそれぞれ、
2つの電圧範囲で動作する。ポジティブ画像について
は、電圧は0ボルトから8ボルトの範囲で変化する。ネ
ガティブ画像については、電圧は8ボルトから16ボル
トの範囲で変化する。
【0006】イメージャに供給される光、したがってイ
メージャの各セルに供給される光は電界で偏向される。
各液晶セルは、プレート電極によりセルに加えられる電
界の自乗平均(RMS)値に対応して入力光の偏向を回
転させる。一般的に、セルは印加される電界の極性(正
負)に反応しない。むしろ、各ピクセルのセルの輝度
は、一般に、セルへの入射光線の偏向の回転のみの関数
として表される。しかし、実際問題として、輝度は光の
同じ偏向回転であっても正極と負極とでいくぶん異なる
ことがあることがわかっている。輝度のこのような違い
により、表示される画像に望ましくないフリッカーが発
生する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】画像は、小さなプレー
ト電極に印加される可変電圧が共通プレート電極に印加
される電圧よりも低い場合にポジティブ画像と定義され
るが、それは、小さなプレート電極の電圧が高いほど、
ピクセルが明るくなるからである。逆に、画像は、小さ
なプレート電極に印加される可変電圧が共通プレート電
極に印加される電圧よりも高い場合にネガティブ画像と
定義されるが、それは、小さなプレート電極の電圧が高
いほど、ピクセルが暗くなるからである。画像に対し使
用するポジティブ、ネガティブという用語と、インタレ
ースビデオ形式の電界タイプを区別するのに用いられて
いる用語とを混同してはならない。
【0008】LCOSで使用されている最新技術では、
VITOと表されている同相モード電極電圧の調整をL
COSの正の電界駆動と負の電界駆動とで正確に行う必
要がある。下付のITOは、インジウムスズ酸化物を意
味する。フリッカーを最小にするとともに、イメージス
ティッキングと呼ばれる現象を防ぐために収支を平均す
る必要がある。
【0009】本明細書において使用されるfHinという
用語はここで、入力ビデオ信号の水平走査周波数を表
す。fVinという用語は、入力ビデオ信号の垂直走査周
波数を表す。標準精細度インタレースNTSCシステム
では、fHinは15,750Hz(1fH)または31,
500Hz(2fH)とすることができる。通常、fVi n
はNTSCについては60Hz、PALについては50
Hzである。高精細度形式はATSCによって定められ
ている。480pという用語は、各順次(ノンインタレ
ース)フレームが480本の走査線で構成されるビデオ
信号であることを意味する。720pビデオ信号では、
各フレームのビデオ走査線は720本である。1080
iという用語は、上側フィールド(top field)と下側フ
ィールド(bottom field)でインタレース水平走査線(int
erlaced horizontal line)が1,080本であるビデオ
信号を意味し、各フィールドは540本の水平走査線を
持つ。720iという用語は、1フレームあたりインタ
レースビデオ走査線が720本であることを示し、10
80pという用語は、1フレームあたり順次水平走査線
が1,080本であることを示す。通常、このような高
精細度システムではfHin≧2fHである。
【0010】本明細書において使用される文字nは、f
HinまたはfVinの倍数を表すために使用する。たとえ
ば、480p入力ビデオ信号は倍数n=2でスピードア
ップされると仮定する。fHin=2fHなので、水平走査
周波数は2倍の4fHとなる。たとえば、同じ480p
入力ビデオ信号は1/nフレーム遅延を受けると仮定
し、これもまた倍数n=2である。480p入力ビデオ
信号はfVin=60Hzであるため、遅延は1/120
秒である。倍数nは整数である必要はない。fHin
2.14fHであれば、ビデオ信号は4.28fHまでス
ピードアップされる。たとえば、720pビデオ信号は
Hin=3fHである。fHin=3fHかつn=2であれ
ば、ビデオ信号は6fHまでスピードアップされる。
【0011】目に見えるフリッカーを防止するために、
より高い垂直走査周波数を使用するか、または高いフレ
ームレートを使用して、フリッカーを抑えるのが一般的
に使われる方法である。たとえば、NTSCシステムで
は、n=2であれば、フレームレート60Hzを倍にし
てフレームレート120Hzとする。PALシステムで
は、フィールドレート50Hzを倍にしてフィールドレ
ート100Hzとする。しかしながら、フレームレート
やフィールドレートを高くすると、フリッカーが人間の
目に見えないため、同相モード電極電圧を調整するのが
より困難になる。オペレータは、特殊な計測器なしで必
要な調整を行うことができない。
【0012】フレームレートを高速にするため、フレー
ムレートダブラ、つまり、入力ビデオ信号の各フレーム
期間内に2回各画像を走査できる回路が必要になった。
60Hzのフレームレートではフレーム期間は1/60
秒である。フレームレート60Hzを倍にするには、1
20Hzで走査する必要がある。120Hzのフレーム
レートではフレーム期間は1/120秒である。入力ビ
デオ信号の水平走査周波数が2fHであって、fHをたと
えば標準NTSC水平走査レート、および標準フレーム
レート60Hzとすると、画像は4fHおよび120H
zで表示しなければならない。言い換えると、60Hz
フレーム期間ごとに、つまり1/60秒ごとに2回各画
像を表示する必要がある。各走査線は4fHで表示装置
に書き込まなければならない。
【0013】従来技術によれば、フレームレートダブラ
は2つのフルフレームメモリをいわゆるピンポン配列(p
ing - pong arrangement)で利用している。フレームを
一方のメモリに書き込み、次のフレームを他方のメモリ
から読み出す動作、およびその逆の動作を交互に行う。
この手法では常に、フレーム全体を書き込むまでピンポ
ンフレームメモリを読み出せないため1フレーム期間ま
るまるのビデオ遅延が生じる。したがって、オーディオ
信号を遅らせて、ビデオ表示に合わせる必要がある。正
しく実施されたビデオスピードアップ配列でメモリを適
切に利用すればメモリ要件を1フルフレームメモリに逓
減できることが知られている。しかし、フレーム逓倍を
2倍よりも多くすると、1フルフレームメモリの代替使
用は役立たなくなる。このような状況では2フルフレー
ムメモリが常に必要である。
【0014】
【課題を解決するための手段】フレームレートダブラを
実施する、より一般的にいうと、フレームレートマルチ
プライヤを実施する従来技術の問題点は本発明の構成に
より克服される。本発明の構成により実現される解決法
は、特に、液晶表示装置、たとえばLCOSに適切なも
のである。さらに、いくつかの実施形態によるメモリ要
件の緩和により、フレームレートマルチプライヤをより
多く集積できる。
【0015】本発明の構成によるフレームレートマルチ
プライヤは、入力ビデオ信号を直接表示装置、たとえば
LCOS表示装置に書き込むとともにフレームレートマ
ルチプライヤメモリにも書き込むことで実施できる。た
とえば、フレームレートダブラの場合、これにより、フ
ルフレームメモリの代わりに1/2フレームメモリを使
用できて都合がよく、また必要なメモリ帯域幅も減らせ
るため都合がよい。メモリサイズの低減は非常に重要で
あるが、それは、1/2フレームメモリだと集積回路に
埋め込んで他の機能を実施することができるが、フルフ
レームメモリだと大きすぎて、あるいは少なくとも高価
すぎて埋め込めないからである。さらに、ピンポンメモ
リ配置の場合のように、フレームレート逓倍ビデオに合
わせるためにオーディオを遅延する必要がなく都合がよ
い。スピードアップメモリ、たとえばラインメモリを使
用して、表示装置への入力の信号をスピードアップし、
LCOS表示装置を使用する、たとえば、4fHでLC
OS表示装置を動作させることができる。
【0016】メモリ帯域幅を小さくするだけで十分な低
減であり、入力信号と同じ帯域幅で1/2フレームメモ
リとの間で同時に読み書きができる。本発明のこの実施
形態の帯域幅は、ピンポン配列に必要な帯域幅の約2/
3である。他の実施形態では、1/2フレームメモリを
間欠的に、1/2フレームメモリを書き込む速度の2倍
で読み込むことができれば、1/2フレーム遅延後のス
ピードアップメモリを省略できる。言い換えると、1/
2フレームメモリもスピードアップメモリとして使用さ
れる。この実施形態では、1つ少ないスピードアップメ
モリが必要であるが、1/2フレームメモリを入力ビデ
オ信号のレート(たとえば、2fH)よりも高速なレー
ト(たとえば、4fH)で読み出す必要があるため、メ
モリ帯域幅が低減されることはない。また1/2フレー
ムメモリおよび両方のスピードアップメモリを組み合わ
せて単一のメモリにすることができる。
【0017】表示装置に必要な特別な特性は、厳密に順
次書き込めるというだけのこととは反対に、任意の選択
された行を書き込む直接行アドレス選択機能を備えるだ
けのことであることに注意されたい。フレームレートダ
ブラの実施形態では、連続して書き込まれる行、または
走査線は、画像の高さの1/2で分けられる。もっと詳
しくいうと、たとえば、480p表示装置の場合の走査
線、または行の書き込みシーケンスは1、241、2、
242などとなる。
【0018】フレームレートマルチプライヤは、さまざ
まな方式で実施することができ、必要に応じて、LCO
S表示装置を駆動する電界の極性を反転することができ
都合がよい。さらに、フレームレートマルチプライヤの
動作では、正の電界と負の電界の輝度の差にり発生する
フリッカーを都合よく認識されないようにできる。
【0019】本発明の実施形態では、ポジティブ画像ま
たはネガティブ画像の場合、8ボルトに対応して、セル
を駆動する電界が電界強度0に近づくと、完全オン条件
に対応して各セルは白色に近づく。他のシステムも可能
であり、たとえば共通電圧が0ボルトに設定されている
場合である。本発明により教示される本発明の配置はこ
のようなすべての正および負電界LCOSイメージャ駆
動システムに適用可能であることは明白であろう。
【0020】請求項1に係る本発明は、ラインレートが
Hin、フレームレートがfVinである入力ビデオ信号の
フレームレートを逓倍する方法であって、前記入力ビデ
オ信号をフレーム期間1/fVinの数分の1だけ前記入
力ビデオ信号を遅延するのに十分なメモリに伝播するス
テップ(14)と、前記遅延されたビデオ信号をfHi n
よりも高速な第1のラインレートまでスピードアップす
るステップ(18)と、前記入力ビデオ信号をfHin
りも高速な第2のラインレートまでスピードアップする
ステップ(22)と、前記スピードアップされたビデオ
信号と前記遅延されスピードアップされたビデオ信号を
順次、ライン1本ずつ供給するステップ(26)と、前
記順次供給したラインを液晶表示装置に前記高速なライ
ンレートで書き込むステップとを備え、それぞれの前記
フレーム期間内に前記ラインのうち少なくともいくつか
を複数回書き込むことを特徴とする方法である。
【0021】請求項2に係る本発明は、ラインレートが
Hin、フレームレートがfVinである入力ビデオ信号の
フレームレートを2逓倍する方法であって、前記入力ビ
デオ信号をフレーム期間1/fVinの1/2だけ前記入
力ビデオ信号を遅延するのに十分なメモリに伝播するス
テップ(14)と、前記遅延されたビデオ信号をfHi n
よりも高速な第1のラインレートまでスピードアップす
るステップ(18)と、前記入力ビデオ信号をfHin
りも高速な第2のラインレートまでスピードアップする
ステップ(22)と、前記スピードアップされたビデオ
信号と前記遅延されスピードアップされたビデオ信号を
順次、ライン1本ずつ供給するステップ(26)と、前
記順次供給したラインを液晶表示装置に前記高速なライ
ンレートで書き込むステップとを備え、それぞれの前記
フレーム期間内に前記ラインのそれぞれを2回書き込む
ことを特徴とする方法である。
【0022】請求項3に係る本発明は、ラインレートが
Hin、フレームレートがfVinである入力ビデオ信号
(入力ビデオ)のフレームレートマルチプライヤであっ
て、前記入力ビデオ信号用の第1のメモリ(214)で
あって、フレーム期間1/fVi nの数分の1だけ前記入
力ビデオ信号を遅延するのに十分な最大必要データ記憶
容量を持つ前記第1のメモリと、前記遅延されたビデオ
信号をfHinよりも高速な第1のラインレートまでスピ
ードアップする第2のメモリ(218)と、前記入力ビ
デオ信号をfHinよりも高速な第2のラインレートまで
スピードアップする第3のメモリ(22)と、前記スピ
ードアップされた両方のビデオ信号を受信し、前記スピ
ードアップされたビデオ信号をライン1本ずつ供給し、
液晶表示装置(30)に書き込むマルチプレクサ(2
6)と、クロック信号と制御信号の信号源(32)であ
って、それぞれの前記メモリと、前記マルチプレクサ
と、前記液晶表示装置とに結合され、前記マルチプレク
サによって前記液晶表示装置に供給される連続したライ
ンが前記第2および前記第3のメモリから前記高速なラ
インレートで交互に発生し、前記供給されるラインの少
なくともいくつかがそれぞれの前記フレーム期間内に複
数回前記液晶表示装置に供給される前記信号源とを具備
したことを特徴とするフレームレートマルチプライヤで
ある。
【0023】請求項4に係る本発明は、ラインレートが
Hin(2fH)、フレームレートがfVinである入力ビ
デオ信号(入力ビデオ)のフレームレートダブラであっ
て、前記入力ビデオ信号をフレーム期間1/fVinの1
/2だけ遅延する第1のメモリ(14)と、前記遅延さ
れたビデオ信号(2fH遅延)をfHinよりも高速なライ
ンレート(4fH遅延)までスピードアップする第2の
メモリ(18)と、前記入力ビデオ信号をfHinよりも
高速な第2のラインレート(4fHリアルタイム)まで
スピードアップする第3のメモリ(22)と、前記スピ
ードアップされた両方のビデオ信号を受信し、前記スピ
ードアップされたビデオ信号をライン1本ずつ供給し、
液晶表示装置(30)に書き込むマルチプレクサ(2
6)と、クロック信号と制御信号の信号源(32)であ
って、それぞれの前記メモリと、前記マルチプレクサ
と、前記液晶表示装置とに結合され、前記マルチプレク
サによって前記液晶表示装置に供給される連続したライ
ンが前記第2および前記第3のメモリから前記高速なラ
インレートで交互に発生し、前記供給されるラインのそ
れぞれが各前記フレーム期間内に2回前記液晶表示装置
に供給される前記信号源とを具備したことを特徴とする
フレームレートダブラである。
【0024】
【発明の実施の形態】図1は、本発明を適用したフレー
ムレートマルチプライヤ10のブロック図である。説明
を簡単にするためフレームレートマルチプライヤをフレ
ームレートダブラとして実現している。n≧2として、
フレームレートにnを掛ける一般の場合のフレームレー
トマルチプライヤについては、図9および図10(a)
〜図10(c)に関して後で説明する。入力ビデオ信号
12は、水平走査周波数がfHi n=2fHで、垂直走査周
波数がfVin=fVである。説明のため、入力ビデオ信号
12が480p形式であると仮定する。
【0025】入力ビデオ信号12は、部分フレームメモ
リ14への入力である。部分フレームメモリを使用し
て、ビデオ信号の時間をフレーム期間の1/2だけ遅延
する。fV=60Hzであれば、時間フレーム遅延は1
/fV=1/120秒である。
【0026】部分フレームメモリからの出力信号16は
2fHであり、時間が遅らされる。遅延ビデオ信号は、
2:1スピードアップメモリ18によりスピードアップ
される。スピードアップメモリ18の出力信号20は、
遅らされかつスピードアップされる。遅らされスピード
アップされたビデオ信号20は、マルチプレクサ(MU
X)26への入力である。
【0027】入力ビデオ信号12は、さらに2:1スピ
ードアップメモリ22への入力でもある。スピードアッ
プされた出力信号24は、マルチプレクサ26への第2
入力である。メモリ18および22は、それぞれ遅延ビ
デオ用のメモリおよびリアルタイムビデオ用のメモリと
して参照するために区別できる。出力信号20および2
4は、それぞれ4fH遅延および4fHリアルタイムとし
て参照するために区別できる。
【0028】マルチプレクサ26では出力28が、4f
Hで動作する液晶表示装置(LCD)30に結合されて
いる。本発明の好ましい実施形態のLCDは、すでに述
べたようにLCOSである。LCD30は、ランダム行
アクセス制御が可能である、つまり、連続するビデオの
走査線をLCDマトリックスの連続する行に順次書き込
む必要がないということである。さらに、このような液
晶表示装置では、各セル、つまりピクセルは、入力信号
が変わるまで同じ強度の光が当てられたままであり、サ
ンプルアンドホールドとして機能する。ピクセルは崩壊
しない。
【0029】コントローラ32は、部分フレームメモリ
14、スピードアップメモリ18および22、マルチプ
レクサ26、および液晶表示装置を動作させるためのク
ロック信号および制御信号の供給源である。コントロー
ラ32の動作は、たとえば、図2、図3、図4、図5
(a)〜図5(g)、および図6(a)〜図6(g)に
示されている動作特性および結果が得られるように制約
されている。
【0030】液晶表示装置につながる各リアルタイム線
および各遅延線はマルチプレクサへの入力として利用で
きなければならず、これはフレームレートダブラを例と
して使用するために入力ビデオ信号のフレーム期間の1
/2の範囲内のスピードアップビデオ線として利用でき
るものと同じである。しかし、フレーム期間の1/2が
経過する前にビデオ線が利用できれば問題ではない。し
たがって、リアルタイムビデオおよび遅延ビデオのスピ
ードアップ係数(speedup factor)を2:1に制限するこ
とは厳密には必要ない。スピードアップ係数は、他の理
由により回路設計において便利であることが判明すれば
高速化できる。さらに、それぞれが十分に高速である限
りリアルタイムビデオおよび遅延ビデオのスピードアッ
プ係数を互いに同じにすることは厳密には必要ない。
【0031】図2および図3の表は、回路10の異なる
動作モードを示している。図4は、図2および図3の両
方に適切な高いレベルでの動作を要約したものである。
図1に示されているように、メモリ14は1/2フレー
ムメモリであり、フレーム遅延はフレーム期間の1/2
であると仮定している。各メモリ18および22のそれ
ぞれによって実現されるビデオのスピードアップは、
2:1である。入力は480p 2fH信号である。ス
ピードアップビデオは4fHであり、LCD30は4fH
で動作する。480p信号はfV=60Hzである。メ
モリ14の1/2フレーム遅延は1/120秒である。
【0032】図2を参照すると、第1の列は480p入
力ビデオ信号の画像番号(picture number)と線番号(lin
e number)を表している。行1エントリ「P1/L1」
は、画像1、線1を示す。行4エントリは、画像1、線
240を示す。第2の列は、マルチプレクサ26への2
H遅延入力信号20の画像番号および線番号を表す。
第3の列は、マルチプレクサ26への2fHリアルタイ
ム入力信号の画像番号および線番号を表す。4番目の列
は、マルチプレクサ26の出力を表す。5番目の列は、
マルチプレクサ26の選択された出力をLCD30に書
き込んだ結果を表す。6番目の列は、図2で参照するた
めに使用され、図4、図5(b)〜図5(g)、および
図6(b)〜図6(g)に合わせたシーケンス指定であ
る。シーケンス指定を参照として使用すると、シーケン
スBの第1の行では、第2の画像の第1の行は第1の画
像の第1の行を上書きする、つまり置き換える。
【0033】シーケンスAおよび図1を参照し、入力ビ
デオ信号の画像(picture)1の線(line)1はスピードア
ップメモリ22に伝播すると仮定する。同時に、画像1
の線1は遅延フレームメモリ14に伝播する。連続する
線を受け取ると、線241が最終的にマルチプレクサへ
の入力信号24として読み込める。そのときまで、線1
は遅延メモリ14とスピードアップメモリ18に伝播し
ており、マルチプレクサへの入力信号20としての読み
込みに使用できる。次に、LCD30の線1に書き込む
ためにマルチプレクサの出力に対し線1を選択できる。
次に、LCD30の線241に書き込むためにマルチプ
レクサの出力に対し線241を選択できる。線1および
241が書き込まれるまでに、線2および242がマル
チプレクサへの入力としての読み込みに使用できる。線
2が書き込まれ、その後に線242が続き、線3が書き
込まれ、その後に線243が続きというように続く。画
像が同時に上半分と下半分に書き込まれる。表示装置に
書き込まれる線の空間的分離間隔は画像高さの1/2で
ある。言い換えると、マルチプレクサへの使用可能な入
力の各ペアの連続して書き込まれた線の分離間隔は画像
高さの1/2であるということである。もちろん、LC
D表示装置に、ビデオ信号を表示するのに必要な以上の
数のピクセルの行および/または列を持たせることも可
能である。
【0034】上述のシーケンスが図2にさらに詳しく説
明されている。大きなドット(・・・・・)のある行
は、スペース節約のためスキップした行を示す。ダッシ
ュ(−−−)のある行は、マルチプレクサへの両方の入
力信号が順番に選択され書き込まれるようにするために
時間順序で場所を保持することを示す。
【0035】シーケンスAは、第1の画像が表示装置3
0にどのように書き込まれたかを説明している。シーケ
ンスB〜Fは、フレームを倍にする操作が実際にどのよ
うに行われているかを示している。シーケンスBの始め
に、シーケンスBの第1の行に示されているように、第
2の画像がフレームレートマルチプライヤへの入力とし
て始まっている。画像2、線1は、マルチプレクサへの
リアルタイム入力であり、画像1、線241はメモリ1
4に伝播しており、マルチプレクサへの遅延入力となっ
ている。シーケンスBが進行するにつれ、画像1の上半
分は画像2の上半分で置き換えられ、画像1の下半分は
画像1の下半分で置き換えられる。
【0036】シーケンスCの始めに、シーケンスCの第
1の行に示されているように、第2の画像の下半分がフ
レームレートマルチプライヤへの入力として始まってい
る。画像2、線241は、マルチプレクサへのリアルタ
イム入力であり、画像2、線1はメモリ14に伝播して
おり、マルチプレクサへの遅延入力となっている。シー
ケンスCが進行するにつれ、画像2の上半分は画像2の
上半分で置き換えられ、画像1の下半分は画像2の下半
分で置き換えられる。
【0037】シーケンスDの始めに、シーケンスDの第
1の行に示されているように、第3の画像の上半分がフ
レームレートマルチプライヤへの入力として始まってい
る。画像3、線1は、マルチプレクサへのリアルタイム
入力であり、画像2、線241はメモリ14に伝播して
おり、マルチプレクサへの遅延入力となっている。シー
ケンスDが進行するにつれ、画像2の上半分は画像3の
上半分で置き換えられ、画像2の下半分は画像2の下半
分で置き換えられる。
【0038】シーケンスEおよびFは、シーケンスB、
C、およびDのパターンの後に続く。連続する画像の上
半分と下半分を書き込むパターンは、図4にまとめてあ
る。「ニュー(new)」または「リピート(repeat)」とい
うタイトルの付いている列は、指定された上半分または
下半分が初回または2回目に書き込まれたかどうかを示
している。右側の列は、ギリシャ文字の後に数字を続け
たもので、画像の上半分と下半分の書き込みを連続シー
ケンスでリンクしている。ここもまた、各シーケンスは
完了にフレーム期間の1/2を必要とすることを指摘し
ておく。したがって、シーケンスの連続するペアはすべ
て(たとえば、BC、CD、DEなど)、完了までに1
フルフレーム期間を要する。
【0039】最初の例として、α1は画像1の下半分が
表示装置に書き込まれる1回目を示している。β1は画
像2の上半分が表示装置に書き込まれる1回目を示して
いる。α2は画像2の下半分が表示装置に書き込まれる
2回目を示している。β2は画像2の上半分が表示装置
に書き込まれる2回目を示している。
【0040】第2の例として、η1で始まるシーケンス
を考える。η1は、画像4の下半分が表示装置に書き込
まれる1回目を示している。θ1は画像5の上半分が表
示装置に書き込まれる1回目を示している。η2は画像
4の下半分が表示装置に書き込まれる2回目を示してい
る。θ2は画像5の上半分が表示装置に書き込まれる2
回目を示している。
【0041】それぞれの例で、画像の2つの上半分と画
像の2つの下半分が1フレーム期間に液晶表示装置に書
き込まれている。したがってフレームレートは2倍され
ている。
【0042】極性が正および負の電界の平均DCレベル
は0であるのが望ましいことを注意しておく。表示装置
の線または行のレベルで、各行は電界極性に関して50
%のデューティサイクルで駆動するのが望ましい。マル
チプレクサへの遅延入力およびリアルタイム入力は常
に、出力として交互に選択されるように見える。これは
一般に、本発明の構成に当てはまり、図3に示されてい
る実施形態では厳密に当てはまるが、図2の実施形態の
場合は厳密には当てはまらない。実際、これは、図2と
図3によって表される実施形態の間の相違にすぎず、図
2の場合のように図3の行ごとの説明は不要である。実
際、図4の要約は両方の実施形態に適用される。
【0043】図2において、各シーケンスでのマルチプ
レクサからの第1の行出力は、所定の画像の第1の線、
つまり、PL/L1、P2/L1、P2/L1、P3/
L1、P3/L1などであることがわかる。シーケンス
Bの始めに、マルチプレクサの第1の出力はリアルタイ
ム入力P2/L1である。シーケンスCの始めに、マル
チプレクサの第1の出力は遅延入力P2/L1である。
しかし、シーケンスBの最後の出力つまりP1/L48
0も、遅延出力であった。したがって、マルチプレクサ
に対する入力の交互選択は、望ましい50%デューティ
サイクルを維持するために定期的に中断される。
【0044】図3において、各シーケンスでのマルチプ
レクサからの第1の行出力は、所定の画像の第1の線、
つまり、PL/L241、P2/L1、P2/L24
1、P3/L1、P3/L241などでないことがわか
る。図3に示されているように、マルチプレクサ選択が
常に交互に行われる場合、線の書き込みは2つの連続す
る画像について、「1、241、2、242、3、24
3、...238、478、239、479、240、
480、241、」『1、242、2、243、
3、...478、238、479、239、480、
240、』1、241などのシーケンスが発生する。一
重鍵括弧があるシーケンスの第1の部分では、再び線1
の前に480本の線が書き込まれる。二重鍵括弧がある
シーケンスの第2の部分では、再び線1の前に479本
の線が書き込まれる。これは、50%デューティサイク
ルからの小さな逸脱を表す。
【0045】図2の実施形態では、50%のデューティ
サイクルを達成するが、マルチプレクサのより複雑な動
作を必要とする。図3の実施形態は、50%デューティ
サイクルと幾分異なるが、液晶表示装置がこの逸脱に耐
えられれば、フレームレートマルチプライヤの動作の複
雑さは減じる。
【0046】電界の極性は、本発明の構成により管理で
きる。電界の極性を管理する第1の方式を図5(a)〜
図5(g)に示す。電界の極性を管理する第2の方式を
図6(a)〜図6(g)に示す。これらの代表的な方式
のそれぞれを、図2または図3により動作する、図1の
実施形態、さらに図7、図8、および図9に示されてい
る他の実施形態とともに使用できる。
【0047】図5(a)は、図5(b)〜図5(g)を
理解する鍵となるものである。白背景色40は、正の電
界極性を持つ液晶表示装置を表し、灰色背景色42は、
負の電界極性を持つ液晶表示装置を表す。図5(b)の
液晶表示装置44は、上半分46と下半分48に分かれ
る。たとえば、シーケンスBでは、表示装置44は、上
半分と下半分のそれぞれの負の極性の電界により駆動さ
れる。駆動電界極性は、図5(c)に示されているよう
に、シーケンスCの始めのところで正に反転する。駆動
電界極性は、図5(d)に示されているように、シーケ
ンスDの始めに負に反転する。駆動電界極性は、図5
(e)に示されているように、シーケンスEの始めのと
ころで正に反転する。電界極性は、図5(f)および図
5(g)に示されているように、交互動作をし続ける。
たとえば、この実施形態は、マルチプレクサが全画像高
さを構成する線の本数を供給するごとに、この例では4
80本ごとに、駆動電界極性を変えることにより実施で
きる。言い換えると、各シーケンスの第1の線を書き込
む前ということである。
【0048】図6(a)は、図6(b)〜図6(g)を
理解する鍵となるものである。液晶表示装置50は、上
半分52と下半分54に分かれる。上半分と下半分のい
ずれか一方が常に正の電界で書き込まれるが、上半分お
よび下半分の他方は常に負の電界で書き込まれる。さら
に、上半分と下半分のそれぞれが、極性が交互に変わる
電界で連続してかつ完全に書き込まれる。白背景色は、
正の電界極性を持つ液晶表示装置を表し、灰色背景色
は、負の電界極性を持つ液晶表示装置を表す。図6
(b)の液晶表示装置56は、上半分58と下半分60
に分かれる。たとえば、シーケンスBでは、表示装置5
6は、上半分58の負の電界と下半分60の正の電界に
より駆動される。下半分と上半分のそれぞれに対する駆
動電界極性は、図6(c)に示されているように、シー
ケンスCの始めに反転する。下半分と上半分のそれぞれ
に対する駆動電界極性は、図6(d)に示されているよ
うに、シーケンスDの始めに再び反転する。上半分と下
半分のそれぞれに対する駆動電界極性は、図6(e)、
図6(f)、および図6(g)に示されているように、
反転し続ける。この方式では、各線の駆動電界極性がマ
ルチプレクサのそれぞれの出力線とともに反転する必要
がある。
【0049】図7は、他の実施形態を示している。フレ
ームレートマルチプライヤ100は、フレームレートダ
ブラとして実現されており、部分的フレーム14とスピ
ードアップメモリ18が単一フレームメモリ114で置
き換えられていることを除き図1のフレームレートマル
チプライヤ10と同一である。メモリ114は、部分フ
レーム遅延およびビデオスピードアップの両方を実現す
る。この実施形態では、1つ少ないスピードアップメモ
リが必要であるが、1/2フレームメモリを入力ビデオ
信号のレート(たとえば、2fH)よりも高速なレート
(たとえば、4fH)で読み出す必要があるため、メモ
リ帯域幅が低減されることはない。他のすべての面にお
いて、この実施形態の動作は図1に示されているのと同
じである。図7の実施形態は、たとえば、図2、図3、
図4、図5(a)〜図5(g)、および図6(a)〜図
6(g)で説明されているように、作動させることがで
きる。
【0050】図8は、他の実施形態を示している。フレ
ームレートマルチプライヤ150は、フレームレートダ
ブラとして実現されており、部分フレーム14、スピー
ドアップメモリ18、およびスピードアップメモリ22
が単一フレームメモリ154で置き換えられていること
を除き図1のフレームレートマルチプライヤ10と同一
である。メモリ154は、入力ビデオ信号12の遅延バ
ージョンとリアルタイムバージョンの両方に対する部分
フレーム遅延およびビデオスピードアップの両方の機能
を備える。本発明で教示している方法によりリアルタイ
ムビデオ線と遅延ビデオ線を交互に読み取り、スピード
アップし、液晶表示装置に送るためには読み込みポート
を選択的に取り扱えることが必要である。データ操作は
すべて、メモリ154の読み込みポートを制御できる結
果であり、コントローラ32の対応する動作に反映され
る。この実施形態では、スピードアップメモリと遅延メ
モリの両方として機能するメモリを1つだけ必要とす
る。図7に示した実施形態のように、1/2フレームメ
モリを入力ビデオ信号のレート(たとえば、2fH)よ
りも高速なレート(たとえば、4fH)で読み込まなけ
ればならないのでメモリ帯域幅は低減されない。さら
に、たとえば、1本の線の1/2から複数の線までの範
囲で、特に図2に示されている実施形態により動作する
ために、1/2フレームメモリはフレームの1/2より
もいくぶん大きくなければならない。したがって、1/
2フレームメモリ154のサイズは約(≒)フレームの
1/2である。集積回路内にメモリを実装することの利
点に関して、追加する必要のある線は実務的帰結ではな
い。この点で、メモリ154はまだ1/2フレームメモ
リとして一般に呼んでかまわない。他のすべての面にお
いて、この実施形態の動作は図1に示されているのと同
じである。図7の実施形態は、たとえば、図2、図3、
図4、図5(a)〜図5(g)、および図6(a)〜図
6(g)で説明されているように、作動させることがで
きる。
【0051】図9に示されているフレームレートマルチ
プライヤ200は、n>2のときの動作にフレームレー
トマルチプライヤをどのように適応させるかを示してい
る。部分フレームメモリ214には、複数の出力タップ
216A、216B、216Cなどが付いており、遅延
が等しくなるようになっている。n−1個のスピードア
ップメモリからなるアレイ218は、スピードアップメ
モリ218A、218B、218Cなどを備える。n:
1スピードアップメモリは、メモリ214の遅延出力ご
とに用意される。各スピードアップメモリは、出力22
0A、220B、220Cなどを備え、マルチプレクサ
226の選択可能な入力となっている。出力24付きの
リアルタイムスピードアップメモリ22の動作は、同じ
である。アレイ218内にはn−1個のスピードアップ
メモリがあり、回路200内にはn個のスピードアップ
メモリがある。リアルタイムスピードアップメモリをア
レイ218の一部とみなすかどうかは便宜上の問題であ
る。
【0052】液晶表示装置の動作は、画像がn個の部分
として表示装置に書き込まれる限りに変更される。たと
えば、n=3の場合、画像は上、中、および下と1/3
にわけて処理される。それぞれ1/3の部分は160本
の線で構成される。フレームメモリの出力タップは、フ
レーム期間の1/3とフレーム期間の2/3についてタ
イミングがとられる。480pのビデオ信号、n=3の
線による書き込みシーケンスは、たとえば、1、16
1、321、2、162、322、3、163、323
などとなる。たとえば、n=4の場合、画像は上、中
上、中下、および下と1/4にわけて処理される。それ
ぞれ1/4の部分は120本の線で構成される。フレー
ムメモリの出力タップは、フレーム期間の1/4、フレ
ーム期間の1/2、およびフレーム期間の3/4につい
てタイミングがとられる。480pのビデオ信号、n=
4の線による書き込みシーケンスは、たとえば、1、1
21、241、361、2、122、242、362、
3、123、243、363などとなる。この実施形態
の詳細な動作は、図2、図3、および図4で終了してい
るように図を用いて説明するにも非常に冗漫である。し
かし、当業者であれば、先行する実施形態の教示に基づ
いてフレームレートマルチプライヤ200のサイズと容
量を拡大するのに困難はいっさい感じないであろう。た
とえば、n=3のとき、遅延メモリのサイズはフレーム
メモリの2/3としなければならないことを指摘でき
る。n=4のとき、遅延メモリのサイズはフレームメモ
リの3/4としなければならない。したがって、フレー
ムレート倍数を大きくすると、フレームメモリを大きく
する必要があるだけでなく、コントローラ232で生成
されるクロックおよび制御信号が複雑になるというトレ
ードオフも生じる。前記の教示に鑑みて、当業者であれ
ば、たとえば、1<n<2のとき、状況によっては、各
画像のすべての線が複数回書き込まれるとは限らないこ
とを理解するであろう。フレームレートマルチプライヤ
200によって実行されるすべての操作は、図8に示さ
れているように単一メモリを使ってフレームレートマル
チプライヤによって実行できることに注意されたい。し
たがって、図10(a)〜図10(c)の表は、図8お
よび図9の両方に適切なものである。
【0053】図10(a)は、fVinが50Hzまたは
60Hzのときのn=2、3、または4の場合のスピー
ドアップビデオ信号のフレーム期間を示す表である。
【0054】図10(b)は、fHinがfH、2fH、お
よび3fHのときのn=2、3、または4の場合のスピ
ードアップビデオ信号の水平走査周波数nfHinを示す
表である。
【0055】図10(c)は、n=2、3、および4の
場合のフレームレートマルチプライヤの動作パラメータ
および構造を要約した表である。n=2のとき、メモリ
214のサイズはフレームの1/2であり、2つのスピ
ードアップメモリがあり、図1のように、出力を互いに
関してフレームの1/2だけ遅延する必要がある。n=
3のとき、メモリ214のサイズはフレームの2/3で
あり、アレイ218内に2つのスピードアップメモリが
あり、合わせて3つのスピードアップメモリがあり、出
力を互いに関してフレーム期間の1/3だけ遅延する必
要がある。n=4のとき、メモリ214のサイズはフレ
ームの3/4であり、アレイ218内に3つのスピード
アップメモリがあり、合わせて4つのスピードアップメ
モリがあり、出力を互いに関してフレーム期間の1/4
だけ遅延する必要がある。
【0056】当業者にとっては、本発明で教示している
方法が一般に、乗算係数(multiplication factor)n>
1としたときにすべてのフレームレートマルチプライヤ
に適用可能であることは明白であろう。たとえば、乗算
係数n=1.5は、50Hzフレームレート入力信号が
フリッカーを抑えるために75Hzの倍数となっている
フレームレートとすると都合がよい状況を表すことがで
きる。ただし、本発明で教示されている方法のハードウ
ェアによる実施はn≧2としたときに簡単になるという
利点があり、またより具体的にはnをさらに整数とした
ときであることは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した、フレームレートダブラとし
て動作するように改造されたフレームレートマルチプラ
イヤを示すブロック図である。
【図2】第1の実施形態による図1に示されているフレ
ームレートダブラの動作を説明する図である。
【図3】第2の実施形態による図1に示されているフレ
ームレートダブラの動作を説明する図である。
【図4】図2,図3で表されるフレームレートダブラの
動作を要約するのに使用する説明図である。
【図5】電界の極性を制御する第1の方式を説明する図
である。
【図6】電界の極性を制御する第2の方式を説明する図
である。
【図7】本発明を適用した、フレームレートダブラとし
て動作するように改造されたフレームレートマルチプラ
イヤの他の実施形態を示すブロック図である。
【図8】本発明を適用した、フレームレートダブラとし
て動作するように改造されたフレームレートマルチプラ
イヤの他の実施形態を示すブロック図である。
【図9】本発明を適用した、フレームレートマルチプラ
イヤの他の実施形態を示すブロック図である。
【図10】図8および図9に示されているフレームレー
トマルチプライヤの動作を説明する図である。
【符号の説明】 10 フレームレートマルチプライヤ 12 入力ビデオ信号 14 部分フレームメモリ 16 出力信号 18 スピードアップメモリ 20 ビデオ信号 22 スピードアップメモリ 24 出力信号 26 マルチプレクサ(MUX) 28 出力 30 液晶表示装置(LCD) 32 コントローラ 40 白背景色 42 灰色背景色 44 液晶表示装置 50 液晶表示装置 56 液晶表示装置 100 フレームレートマルチプライヤ 114 単一フレームメモリ 150 フレームレートマルチプライヤ 154 単一フレームメモリ 200 フレームレートマルチプライヤ 216A、216B、216C 出力タップ 218A、218B、218C スピードアップメモリ 220A、220B、220C 出力 226 マルチプレクサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/66 102 H04N 5/66 102B (72)発明者 ドナルド ヘンリー ウイリス アメリカ合衆国 46250 インディアナ州 インディアナポリス イースト 74 プ レイス 5175 Fターム(参考) 5C006 AA01 AF03 AF04 AF06 AF44 AF51 AF61 BB11 BC16 BF02 BF07 BF14 BF24 FA02 FA44 5C058 AA06 BA02 BA09 BB13 BB18 BB21 5C080 AA10 BB05 DD22 EE19 GG07 GG08 GG09 JJ02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラインレートがfHin、フレームレート
    がfVinである入力ビデオ信号のフレームレートを逓倍
    する方法であって、 前記入力ビデオ信号をフレーム期間1/fVinの数分の
    1だけ前記入力ビデオ信号を遅延するのに十分なメモリ
    に伝播するステップと、 前記遅延されたビデオ信号をfHinよりも高速な第1の
    ラインレートまでスピードアップするステップと、 前記入力ビデオ信号をfHinよりも高速な第2のライン
    レートまでスピードアップするステップと、 前記スピードアップされたビデオ信号と前記遅延されス
    ピードアップされたビデオ信号を順次、ライン1本ずつ
    供給するステップと、 前記順次供給したラインを液晶表示装置に前記高速なラ
    インレートで書き込むステップとを備え、 それぞれの前記フレーム期間内に前記ラインのうち少な
    くともいくつかを複数回書き込むことを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項2】 ラインレートがfHin、フレームレート
    がfVinである入力ビデオ信号のフレームレートを2逓
    倍する方法であって、 前記入力ビデオ信号をフレーム期間1/fVinの1/2
    だけ前記入力ビデオ信号を遅延するのに十分なメモリに
    伝播するステップと、 前記遅延されたビデオ信号をfHinよりも高速な第1の
    ラインレートまでスピードアップするステップと、 前記入力ビデオ信号をfHinよりも高速な第2のライン
    レートまでスピードアップするステップと、 前記スピードアップされたビデオ信号と前記遅延されス
    ピードアップされたビデオ信号を順次、ライン1本ずつ
    供給するステップと、 前記順次供給したラインを液晶表示装置に前記高速なラ
    インレートで書き込むステップとを備え、 それぞれの前記フレーム期間内に前記ラインのそれぞれ
    を2回書き込むことを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 ラインレートがfHin、フレームレート
    がfVinである入力ビデオ信号のフレームレートマルチ
    プライヤであって、 前記入力ビデオ信号用の第1のメモリであって、フレー
    ム期間1/fVinの数分の1だけ前記入力ビデオ信号を
    遅延するのに十分な最大必要データ記憶容量を持つ前記
    第1のメモリと、 前記遅延されたビデオ信号をfHinよりも高速な第1の
    ラインレートまでスピードアップする第2のメモリと、 前記入力ビデオ信号をfHinよりも高速な第2のライン
    レートまでスピードアップする第3のメモリと、 前記スピードアップされた両方のビデオ信号を受信し、
    前記スピードアップされたビデオ信号をライン1本ずつ
    供給し、液晶表示装置に書き込むマルチプレクサと、 クロック信号と制御信号の信号源であって、それぞれの
    前記メモリと、前記マルチプレクサと、前記液晶表示装
    置とに結合され、前記マルチプレクサによって前記液晶
    表示装置に供給される連続したラインが前記第2および
    前記第3のメモリから前記高速なラインレートで交互に
    発生し、前記供給されるラインの少なくともいくつかが
    それぞれの前記フレーム期間内に複数回前記液晶表示装
    置に供給される前記信号源とを具備したことを特徴とす
    るフレームレートマルチプライヤ。
  4. 【請求項4】 ラインレートがfHin、フレームレート
    がfVinである入力ビデオ信号のフレームレートダブラ
    であって、 前記入力ビデオ信号をフレーム期間1/fVinの1/2
    だけ遅延する第1のメモリと、 前記遅延されたビデオ信号をfHinよりも高速なライン
    レートまでスピードアップする第2のメモリと、 前記入力ビデオ信号をfHinよりも高速な第2のライン
    レートまでスピードアップする第3のメモリと、 前記スピードアップされた両方のビデオ信号を受信し、
    前記スピードアップされたビデオ信号をライン1本ずつ
    供給し、液晶表示装置に書き込むマルチプレクサと、 クロック信号と制御信号の信号源であって、それぞれの
    前記メモリと、前記マルチプレクサと、前記液晶表示装
    置とに結合され、前記マルチプレクサによって前記液晶
    表示装置に供給される連続したラインが前記第2および
    前記第3のメモリから前記高速なラインレートで交互に
    発生し、前記供給されるラインのそれぞれが各前記フレ
    ーム期間内に2回前記液晶表示装置に供給される前記信
    号源とを具備したことを特徴とするフレームレートダブ
    ラ。
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