JP2005070380A

JP2005070380A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2005070380A
Application number: JP2003299599A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yamada; 和弘山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】比較的簡便な回路構成で動き領域の輪郭ボケの発生しない画像表示装置を提供するものである。
【解決手段】前フィールド画像信号と現フィールド画像信号との差分に基づき動き領域を検出する動き検出部３０と、画像信号のうち少なくとも動き検出部３０で検出された動き領域に対して２次元低域濾波することにより動き領域を補正するための補正画像を作成する補正画像作成部４０と、動き検出部３０で検出された動き領域において補正画像を前詰あるいは後詰でコーディングするコーディング部５０とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、各々のサブフィールドにおいて各画素を発光あるいは非発光のオン、オフ制御することにより多階調表示をおこなう画像表示装置に関する。

ＰＤＰやＤＭＤ等、発光あるいは非発光のオン、オフ制御をおこなう画像表示装置はサブフィールド法を用いて多階調調表示をおこなうことが多い。サブフィールド法は、発光回数あるいは発光量で重み付けされた複数のサブフィールドを用いて１フィールドを構成し、発光するサブフィールドの重みの合計によって階調表示をおこなう方法である。

サブフィールド法を用いて多階調表示をおこなう場合、画像表示中に動き領域の輪郭ボケが発生し、画質の劣化を生じるという問題が発生する。

そこで動き領域の輪郭ボケを改善する方法として、１フィールドの動き領域の画像信号を複数のサブフィールドに対応する画像信号に分解する際、各サブフィールドの画像信号を動き領域の動きに合わせて補正する方法が提案されてきた。

このような考え方に基づいて画像信号処理をおこなう方法として、画像信号から動き領域を抽出し、それぞれの動き領域に対して動きの速さと方向（動きベクトル）を求め、次に、各サブフィールドに分解した画像信号の各々に対し動きベクトルに応じて表示位置を補正する方法が一般的であり、そのためのいろいろな具体回路方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−０３９８６４号公報

しかし従来のいずれの方法も演算量が莫大となり、かつ高速動作が要求されるので回路規模が非常に大きくなるという課題があった。

本発明は比較的簡便な回路構成でこれら動き領域の輪郭ボケの発生しない画像表示装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、１フィールドを複数のサブフィールドで構成し各サブフィールドを発光または非発光制御することにより多階調表示する画像表示装置であって、前フィールド画像信号と現フィールド画像信号との差分に基づき動き領域を検出する動き検出部と、画像信号のうち少なくとも動き検出部で検出された動き領域に対して２次元低域濾波することにより動き領域を補正するための補正画像を作成する補正画像作成部と、動き検出部で検出された動き領域において補正画像を前詰あるいは後詰でコーディングするコーディング部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡便な回路構成で動き領域の輪郭ボケの発生しない画像表示装置を実現することができる。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における画像表示装置の回路ブロック図であり、１フィールド遅延回路２０、動き検出部３０、補正画像作成部４０、コーディング部５０を備える。

１フィールド遅延回路２０は入力した画像信号（以下、現フィールド画像信号と呼ぶ）を遅延し、１フィールド分遅延した画像信号（以下、前フィールド画像信号と呼ぶ）を出力する。

動き検出部３０は、差分回路３２と３値化回路３４とを備える。差分回路３２は前フィールド画像信号と現フィールド画像信号との差分を計算する。３値化回路３４は正の値をもつ閾値Ｋｐと負の値をもつ閾値Ｋｎをもち、差分回路３２から出力された差分信号を、Ｋｐ以上の信号、Ｋｎより大きくＫｐより小さい信号、Ｋｎ以下の信号の３つに分類する。このとき、Ｋｐ以上あるいはＫｎ以下の信号の領域は動きのある領域、またＫｎより大きくＫｐより小さい信号の領域は動きのない領域であると判定する。

補正画像作成部４０は、加算回路４２、２次元低域濾波回路（以下、２次元ＬＰＦ回路と略記する）４４、切替回路４６を備える。加算回路４２は現フィールド画像信号と前フィールド画像信号とを加算する。２次元ＬＰＦ回路４４は加算回路４２で加算された信号に対して空間的にかつ２次元的に高周波成分を取り除く。したがって、２次元ＬＰＦ回路４４の出力画像信号は細かい明暗のパタンやはっきりしたエッジをもつパタンがほとんどなくなり低周波成分が主体のぼやけた画像信号となるが、この部分は後述するように画像信号をサブフィールド信号に分解するときに動き領域の動きを示す信号として用いられる。切替回路４６は３値化回路３４の出力にしたがって、動き領域では２次元ＬＰＦ回路４４の出力を、動きのない領域では前サブフィールド信号を選択し補正画像信号として出力する。

コーディング部５０は３値化回路３４の出力にしたがって、切替回路４６から出力された補正画像信号をサブフィールド毎の画像信号に変換する。

各回路の詳細な動作について説明する前に、まず、動き領域に輪郭ボケが発生する理由について説明する。図２は動き領域に輪郭ボケが発生する理由を説明するための図である。

ここでは説明を簡単にするために、１フィールドが同じ輝度重みをもつ４つのサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ４）から構成されているとする。図２（ａ）に示すように、暗い背景の中を明るい動き領域が水平方向に移動する画像について考える。図２（ｂ）は、２フィールド分の画像信号をサブフィールドに展開した図であり、横軸はＰＤＰ画面上の水平方向画面位置、縦軸は時間をあらわす。人間の視線は動き領域の動きを追うので、視線の動きは図２（ｂ）の破線のようにあらわされる。図２（ｃ）は動き領域を画面上で観測した場合に観測者が認識する輝度を示す図である。このように、観測者は動き領域の輪郭がボケて認識することになる。

図３は動き領域の輪郭ボケを改善するための考え方を説明するための図である。図３（ａ）は図２（ａ）と同じく暗い背景の中を明るい動き領域が水平方向に移動する画像である。図３（ｂ）は動き領域の動きに合わせて各サブフィールドの画像信号を補正した場合のサブフィールド展開図であり、図３（ｃ）は、動き領域を画面上で観測した場合に観測者が受ける輝度を示す図である。このように、観測者の視線の動きと動き領域の動きとが一致するように各サブフィールドの画像信号を補正すると、観測者は輪郭ボケを認識しなくなる。

次に、もとの画像信号、すなわち図２（ｂ）に示した画像信号から動き領域の輪郭ボケを改善した画像信号、すなわち図３（ｂ）に示した画像信号を作るための考え方について説明する。図４は動き領域の輪郭ボケを改善した信号を作るための考え方を説明するための図である。図４（ａ）は図３（ｂ）の１フィールド分のサブフィールド展開図を抜き出したものであり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した画像信号を１枚の静止画像信号として捉えた場合の輝度分布を示している。

図４は、動き領域において輪郭ボケを発生させないためには画像信号が次の２つの条件を満たせばよいことを示している。

条件１：動き領域における画像信号は１枚の静止画像として捉えた場合、輪郭がボケていなければならない。

条件２：動き領域において、
（現フィールドの輝度）−（前フィールドの輝度）≦Ｋｎ
を満たす領域では最初のサブフィールドから後に向かって順に必要なサブフィールドまでを点灯させる前詰コーディングをおこない、
（現フィールドの輝度）−（前フィールドの輝度）≧Ｋｐ
を満たす領域では最後のサブフィールドから前に向かって順に必要なサブフィールドまでを点灯させる後詰コーディングをおこなう。

図５は本発明の実施の形態における画像信号処理装置の各回路ブロックの出力波形を示す図である。図５（ａ）は、図２（ａ）、図３（ａ）に示したものと同じ表示画像である。図５（ｂ）は各回路ブロックの出力波形であり、画面中央部の１ライン分の画像信号を示している。Ｓｉｇ２０は１フィールド遅延回路２０の出力、すなわち前フィールド画像信号であり、Ｓｉｇ１０は現フィールド画像信号である。Ｓｉｇ３２は差分回路３２の出力であり、現フィールド画像信号から前フィールド画像信号を引いた差分信号である。ここで用いた画像信号はもともと振幅の大きい２値信号であり、動き領域では閾値ＫｐまたはＫｎを超える。したがって、３値化回路３４の出力はＳｉｇ３２の波形と相似となるので、３値化回路３４の出力は省略した。加算回路４２の出力Ｓｉｇ４２はＳｉｇ１０の波形とＳｉｇ２０との波形の和であり、動き領域において輪郭をぼかす成分が階段状の波形で現われている。この信号が２次元ＬＰＦ回路４４を通過すると、Ｓｉｇ４４に示すように高周波成分が除去されて、輪郭ボケを発生させないための「条件１」を満たす波形が得られる。次に、切替回路４６において、差分信号Ｓｉｇ３２がＫｐ以上あるいはＫｎ以下の信号領域、すなわち動き領域では２次元ＬＰＦ回路４４の出力を選択し、Ｋｎより大きくＫｐより小さい信号の領域、すなわち動きのない領域では前サブフィールド信号を選択し、補正画像信号を出力する。

こうして得られた補正画像信号Ｓｉｇ４６をコーディング部５０において各フィールド毎の画像信号に分解するが、動き領域のうち差分信号Ｓｉｇ３２がＫｎより小さい領域、すなわち高輝度から低輝度に変化した領域では前詰コーディングをおこない、差分信号Ｓｉｇ３２がＫｐより大きい領域、すなわち低輝度から高輝度に変化した領域では後詰コーディングをおこなう。

なお、２次元ＬＰＦ回路４４については、特に方法を指定しなかったが、加重和型フィルタや巡回型フィルタ等公知の方法を用いることができる。

本発明の実施の形態においては個別の回路ブロックを用いて上述の回路を構成したが、実用上はデジタル信号処理集積回路（ＬＳＩ）を用いてこれらの機能ブロックを実現してもよい。図６は、本発明の実施の形態における画像表示装置（表示パネルはＰＤＰパネルを使用）をＬＳＩを用いて構成した回路図である。ＡＤ変換器１１０は画像信号１００をアナログデジタル変換（ＡＤ変換）する。ＬＳＩ１２０内部のデジタルデータ処理部１２１は内部メモリ１２２および外部メモリ１３０を用いて、遅延処理、動き検出処理、補正画像作成処理、コーディング処理をおこなった後、必要なデータ処理をおこないＰＤＰドライバ１４０に出力する。ＰＤＰドライバ１４０はＰＤＰパネル１５０を駆動し画像表示をおこなう。

以上説明したように、前フィールド画像信号と現フィールド画像信号との差分に基づき動き領域を検出し、画像信号のうち少なくとも動き領域に対して２次元低域濾波することにより動き領域を補正するための補正画像を作成し、動き領域において補正画像を前詰あるいは後詰でコーディングすることにより、演算量も少なくかつ簡単な回路構成で、動き領域における輪郭ボケを発生させないための条件を近似的に満足する画像表示装置を得ることができる。

本発明の画像表示装置は、比較的簡便な回路構成で動き領域の輪郭ボケの発生しない画像表示装置を実現することができる。１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、各々のサブフィールドにおいて各画素をオン、オフ制御することにより多階調表示をおこなう画像表示装置等に有用である。

本発明の実施の形態における画像表示装置の回路ブロック図動き領域に輪郭ボケが発生する理由を説明するための図動き領域の輪郭ボケを改善するための考え方を説明するための図動き領域の輪郭ボケを改善した信号を作るための考え方を説明するための図本発明の実施の形態における画像信号処理装置の各回路ブロックの出力波形を示す図本発明の実施の形態における画像表示装置をＬＳＩを用いて構成した回路図

符号の説明

２０１フィールド遅延回路
３０動き検出部
３２差分回路
３４３値化回路
４０補正画像作成部
４２加算回路
４４２次元ＬＰＦ回路
４６切替回路
５０コーディング部

Claims

１フィールドを複数のサブフィールドで構成し各サブフィールドを発光または非発光制御することにより多階調表示する画像表示装置であって、
前フィールド画像信号と現フィールド画像信号との差分に基づき動き領域を検出する動き検出部と、
画像信号のうち少なくとも前記動き検出部で検出された動き領域に対して２次元低域濾波することにより動き領域を補正するための補正画像を作成する補正画像作成部と、
前記動き検出部で検出された動き領域において前記補正画像を前詰あるいは後詰でコーディングするコーディング部と
を備えた画像表示装置。