JP2009071444A - Pixel shift display device, pixel shift display method, and pixel shift display program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレーム画像からフィールド画像を生成して空間的な画素ずらしを行い表示するための画素ずらし表示装置、画素ずらし表示方法、画素ずらし表示プログラムに関する。 The present invention relates to a pixel-shifted display device, a pixel-shifted display method, and a pixel-shifted display program for generating a field image from a frame image and displaying it by performing spatial pixel shift.
表示装置の解像度を向上する技術が従来より提案されているが、この技術は、空間的な解像度の向上技術と、時間的な画像の動きを利用した解像度の向上技術と、に大別される。 Techniques for improving the resolution of a display device have been proposed in the past. This technique is roughly divided into a spatial resolution improvement technique and a resolution improvement technique using temporal image movement. .
前者の空間的な解像度を向上する技術としては、例えば、特許2709070号に係る公報に記載された技術が挙げられる。この技術は、表示する画像と空間的な光線のシフトとを制御することにより、表示素子が備える解像度以上の高解像度の表示を行う技術である。 As a technique for improving the former spatial resolution, for example, a technique described in a gazette according to Japanese Patent No. 2709070 can be cited. This technique is a technique for performing a display with a resolution higher than the resolution of the display element by controlling an image to be displayed and a spatial light beam shift.
また、特開2001−296135号公報には、TN液晶と複屈折板とを用いた画素ずらし素子の技術が記載されていて、表示素子とこの画素ずらし素子とを組み合わせることにより、表示素子が備える解像度以上の高解像度表示を行う技術となっている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-296135 describes a technology of a pixel shift element using a TN liquid crystal and a birefringent plate, and the display element is provided by combining the display element and the pixel shift element. It is a technology that displays images at a resolution higher than the resolution.
さらに、特開平11−296135号公報には、複屈折板として用いる材料の例や、制御信号に対して応答の遅れが生じる偏光スイッチング液晶と表示素子との切り替え期間を合致させるために、遅れ分を見込んで駆動波形を決める技術などが記載されている。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-296135 discloses an example of a material used as a birefringent plate and a delay amount in order to match a switching period between a polarization switching liquid crystal and a display element in which a response delay occurs with respect to a control signal. The technology that determines the drive waveform in anticipation of this is described.
そして、特開2005−57742号公報には、画素ずらしを行うにあたっての表示画素数と表示素子を構成する画素数との違い(つまり、画像データと表示素子との解像度の違い)を解決するために、補間により画像を生成する方法が記載されている。なお、この公報には、空間的な補間についての技術は記載されているが、時間的な方向の補間を行うことについては述べられていない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-57742 discloses a method for solving the difference between the number of display pixels and the number of pixels constituting the display element when performing pixel shifting (that is, the difference in resolution between image data and the display element). Describes a method of generating an image by interpolation. Although this publication describes a technique for spatial interpolation, it does not describe performing interpolation in the temporal direction.
一方、後者の時間的な解像度を向上する技術は、動画表示を行うことにより実現される。そして、近年では、動きの滑らかさを向上するために、例えば特開平4−167688号公報や特開平4−302289号公報において、動画像のフレーム間に補間画像を生成して表示する技術が記載されている。
画素ずらしにより空間的な解像度を向上する従来技術は、1つのフレーム画像から複数の画素ずらし位置のフィールド画像を生成して、これらを画素位置に応じて順次表示するものであるが、このような技術により移動する被写体を表示すると、その動きが滑らかでなくなることがあるという課題がある。 The conventional technique for improving the spatial resolution by pixel shifting is to generate a field image at a plurality of pixel shifting positions from one frame image and display them sequentially according to the pixel position. When a moving object is displayed by technology, there is a problem that the movement may not be smooth.
この課題について、図15を参照して説明する。図15は、水平方向の2点画素ずらしの技術を用いて動画像を従来技術により高解像度表示する際に、移動する被写体の動きが滑らかでなくなる場合があることを説明するための図である。 This problem will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram for explaining that a moving subject may not move smoothly when a moving image is displayed at a high resolution by a conventional technique using a technique of shifting two pixels in the horizontal direction. .
まず、表示素子は、本発明の実施形態に係る図4に模式的に示すように、例えば4×6画素の構成であるものとする。そして、入力される動画像データは、図15(A)、図15(D)、図15(G)に示すように、例えば4×12画素構成の60Hz周期のフレーム単位画像であるものとし、この動画像データを水平方向の2点画素ずらしにより120Hzのフィールド画像単位で図15(B)、図15(C)、図15(E)、図15(F)、図15(H)、図15(I)に示すように表示するものとする。 First, it is assumed that the display element has a configuration of 4 × 6 pixels, for example, as schematically shown in FIG. 4 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 15A, 15D, and 15G, the input moving image data is assumed to be a frame unit image with a period of 60 Hz having a 4 × 12 pixel configuration, for example. This moving image data is shifted in the horizontal direction by two-point pixels, and is displayed in 120 Hz field image units as shown in FIG. 15B, FIG. 15C, FIG. 15E, FIG. 15F, FIG. It is displayed as shown in 15 (I).
ここに、図15(A)は1フレーム目の画像、図15(B)は1フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図15(C)は1フレーム目の画像から生成される位置Bのフィールド画像、図15(D)は2フレーム目の画像、図15(E)は2フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図15(F)は2フレーム目の画像から生成される位置Bのフィールド画像、図15(G)は3フレーム目の画像、図15(H)は3フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図15(I)は3フレーム目の画像から生成される位置Bのフィールド画像、をそれぞれ示している。 15A is an image of the first frame, FIG. 15B is a field image of the position A generated from the image of the first frame, and FIG. 15C is generated from the image of the first frame. 15D is a second frame image, FIG. 15E is a position A field image generated from the second frame image, and FIG. 15F is the second frame image. FIG. 15G shows the image of the third frame, FIG. 15H shows the field image of the position A generated from the image of the third frame, and FIG. A field image at position B generated from the third frame image is shown.
この技術は、60Hz周期のフレーム画像1つに基づいて、2つの位置(位置Aと位置B)のフィールド画像を生成し、120Hz周期で画素ずらしを行いながら順次表示するものであるために、空間的な高解像度化は実現できているが、時間分解能は60Hzである。 This technique generates field images at two positions (position A and position B) based on one frame image with a 60 Hz cycle, and sequentially displays them while shifting pixels at a cycle of 120 Hz. However, the time resolution is 60 Hz.
図15においては、観察者の認知限界が考慮された一般的な60Hz周期のフレーム画像を一例として示したが、入力される動画像には30Hz周期の映像フォーマットのものもあるために、このような動画像の場合には動きの滑らかさを得ることが難しい。さらに、図15に示したような60Hz周期の動画像であっても、移動速度の速い被写体が含まれている動画像の場合には、動きの滑らかさを十分に得ることができない場合もある。このように、入力される映像フォーマットの周波数で表示を更新するだけでは、滑らかな動きの動画像を得ることができるとは限らないのである。 FIG. 15 shows an example of a general 60 Hz period frame image in which the observer's recognition limit is taken into account. However, some of the input moving images have a 30 Hz period video format. In the case of a moving image, it is difficult to obtain smooth movement. Furthermore, even in the case of a moving image with a period of 60 Hz as shown in FIG. 15, in the case of a moving image including a subject with a high moving speed, there may be cases where sufficient smoothness of movement cannot be obtained. . As described above, it is not always possible to obtain a moving image with smooth motion simply by updating the display at the frequency of the input video format.
具体的には、図15(A)、図15(D)、図15(G)に示すように、入力される動画像データ中に、例えば左方向から右方向へ移動する黒の斜め線があるものとする。このとき、表示画像を観察する観察者の視線に着目すると、観察者の視線は黒の斜め線を滑らかに追尾するように動く。観察者が画素ずらしを行わない通常の画像を観察する場合には、図15(A)、図15(D)、図15(G)に示したような60Hz周期のフレーム画像に含まれる黒の斜め線に注目しながら、視線を滑らかに追従することになる。 Specifically, as shown in FIG. 15A, FIG. 15D, and FIG. 15G, for example, black diagonal lines that move from the left to the right are included in the input moving image data. It shall be. At this time, when paying attention to the line of sight of the observer observing the display image, the line of sight of the observer moves so as to smoothly follow the black diagonal line. When an observer observes a normal image without pixel shifting, the black image included in the 60 Hz period frame image as shown in FIGS. 15A, 15D, and 15G is used. While paying attention to the diagonal line, the line of sight is smoothly followed.
これに対して、観察者が画素ずらしを行った画像を観察する場合には、図15(B)、図15(C)、図15(E)、図15(F)、図15(H)、図15(I)に示したような画像を観察することになるが、例えば図15(B)に示す画像(1フレーム目位置A)と図15(C)に示す画像(1フレーム目位置B)とでは黒い斜め線の位置はほとんど変化していないのに対して、図15(C)に示す画像(1フレーム目位置B)と図15(D)に示す画像(2フレーム目位置A)とでは黒い斜め線の位置が大きく右方向へ移動しているために、不連続な動きであると知覚してしまうことになる。すなわち、視線は滑らかに移動しようとするのに対して、表示される被写体(黒い斜め線)は一定の速度で滑らかに動くことができないために、視線位置と被写体位置とにずれが生じて、滑らかな動画表示であるとは知覚されない表示となってしまうのである。 On the other hand, when the observer observes an image in which the pixel is shifted, FIG. 15B, FIG. 15C, FIG. 15E, FIG. 15F, and FIG. The image as shown in FIG. 15I is observed. For example, the image shown in FIG. 15B (first frame position A) and the image shown in FIG. 15C (first frame position). In B), the position of the black diagonal line is hardly changed, whereas the image shown in FIG. 15C (first frame position B) and the image shown in FIG. 15D (second frame position A). ), The position of the black diagonal line is greatly moved to the right, so that it is perceived as a discontinuous movement. That is, while the line of sight tries to move smoothly, the displayed subject (black diagonal line) cannot move smoothly at a constant speed, so there is a deviation between the line of sight position and the object position, It is a display that is not perceived as being a smooth moving image display.
そして、この図15においては2点画素ずらしを例に挙げて説明したが、4点画素ずらしによる表示の場合には、視線移動と被写体移動とのずれがさらに大きくなると考えられる(つまり、1フィールド目から4フィールド目までは1フレーム目の画像から生成される(すなわち、被写体は画像上でほとんど移動しない)のに対して、5フィールド目は2フレーム目の画像から生成されるために、4フィールド目と5フィールド目との間で被写体が不連続に大きく移動することになる)ために、動画表示の滑らかさがより損なわれて知覚されることになる。
In FIG. 15, the two-point pixel shift has been described as an example. However, in the case of the display using the four-point pixel shift, it is considered that the shift between the line-of-sight movement and the subject movement is further increased (that is, one field). Since the first to fourth fields are generated from the first frame image (that is, the subject hardly moves on the image), the fifth field is generated from the second frame image. Since the subject moves discontinuously and greatly between the
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、画素ずらし表示におけるより滑らかな動画像表示を行うことが可能な画素ずらし表示装置、画素ずらし表示方法、画素ずらし表示プログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a pixel-shifted display device, a pixel-shifted display method, and a pixel-shifted display program capable of performing smoother moving image display in pixel-shifted display. It is said.
上記の目的を達成するために、第1の発明による画素ずらし表示装置は、複数のフレーム画像により構成される動画像データに基づいて連続する2つのフレーム画像の間の時間に該当する補間フレーム画像を1つ以上生成する補間画像生成部と、上記フレーム画像または上記補間フレーム画像の時間順序に従って該フレーム画像または該補間フレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するフィールド画像生成部と、上記フィールド画像を順次表示する表示部と、上記表示部により上記フィールド画像を表示するのに同期して該フィールド画像の画素ずらし位置に応じた空間的な画素ずらしを行う画素ずらし部と、を具備したものである。 In order to achieve the above object, the pixel-shifted display device according to the first invention is an interpolated frame image corresponding to a time between two consecutive frame images based on moving image data composed of a plurality of frame images. An interpolated image generating unit that generates one or more of the above, a field image generating unit that generates a field image corresponding to a pixel shift position from the frame image or the interpolated frame image according to the time order of the frame image or the interpolated frame image, A display unit that sequentially displays the field image; and a pixel shift unit that performs a spatial pixel shift according to a pixel shift position of the field image in synchronization with the display of the field image by the display unit. It is a thing.
また、第2の発明による画素ずらし表示装置は、上記第1の発明による画素ずらし表示装置において、上記フィールド画像生成部が、1つのフレーム画像または補間フレーム画像から、1つ以上のフィールド画像を画素ずらし位置に応じて生成するものである。 The pixel-shifted display device according to the second invention is the pixel-shifted display device according to the first invention, wherein the field image generation unit pixels one or more field images from one frame image or interpolated frame image. It is generated according to the shift position.
さらに、第3の発明による画素ずらし表示装置は、上記第1の発明による画素ずらし表示装置において、入力される動画像データの各フレーム画像を上記画素ずらし部により画素ずらしが行われた後の見かけの表示画素数と同一になるように解像度変換を行う前処理部をさらに具備し、上記補間画像生成部は、上記前処理部により解像度変換が行われたフレーム画像に基づき、該フレーム画像と同一画素数の補間フレーム画像を生成するものであり、上記フィールド画像生成部は、上記フレーム画像または上記補間フレーム画像から上記表示部の画素数と同一画素数のフィールド画像を生成するものである。 Furthermore, the pixel shift display device according to the third invention is the pixel shift display device according to the first invention, wherein each frame image of the input moving image data is an appearance after the pixel shift is performed by the pixel shift unit. A pre-processing unit that performs resolution conversion so as to be the same as the number of display pixels, and the interpolation image generation unit is the same as the frame image based on the frame image that has been subjected to resolution conversion by the pre-processing unit. An interpolation frame image having the number of pixels is generated, and the field image generation unit generates a field image having the same number of pixels as that of the display unit from the frame image or the interpolation frame image.
第4の発明による画素ずらし表示装置は、上記第1の発明による画素ずらし表示装置において、入力された画像データが動画像データであるかまたは静止画像データであるかを判定する動画/静止画判定部をさらに具備し、上記補間画像生成部は、上記動画/静止画判定部により静止画像データであると判定された場合には、補間フレーム画像の生成を中止するものであり、上記フィールド画像生成部は、該静止画像データから画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するものである。 A pixel-shifted display device according to a fourth aspect of the present invention is the pixel-shifted display device according to the first aspect of the present invention, wherein a moving image / still image determination for determining whether input image data is moving image data or still image data. The interpolation image generation unit is configured to stop generating the interpolation frame image when the moving image / still image determination unit determines that the image data is still image data. The unit generates a field image corresponding to the pixel shift position from the still image data.
第5の発明による画素ずらし表示装置は、上記第1の発明による画素ずらし表示装置において、入力された動画像データにシーンチェンジが発生したか否かを検出するシーンチェンジ判断部をさらに具備し、上記補間画像生成部は、上記シーンチェンジ判断部によりシーンチェンジが発生したと判定された場合には、該シーンチェンジが発生したフレーム間における補間フレーム画像の生成を中止するものであり、上記フィールド画像生成部は、該シーンチェンジが発生したフレーム間においては、1つのフレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するものである。 A pixel shift display device according to a fifth aspect of the present invention further includes a scene change determination unit that detects whether or not a scene change has occurred in the input moving image data in the pixel shift display device according to the first aspect of the present invention, The interpolated image generating unit, when the scene change determining unit determines that a scene change has occurred, stops generating an interpolated frame image between frames in which the scene change has occurred. The generation unit generates a field image corresponding to a pixel shift position from one frame image between frames in which the scene change has occurred.
第6の発明による画素ずらし表示装置は、上記第1の発明による画素ずらし表示装置において、上記補間画像生成部による補間フレーム画像の生成を行うか否かを手動で切り替えるための切替部をさらに具備したものである。 A pixel shift display device according to a sixth aspect of the present invention further includes a switching unit for manually switching whether or not to generate an interpolation frame image by the interpolation image generation unit in the pixel shift display device according to the first aspect of the present invention. It is a thing.
第7の発明による画素ずらし表示方法は、複数のフレーム画像により構成される動画像データに基づいて連続する2つのフレーム画像の間の時間に該当する補間フレーム画像を1つ以上生成する補間画像生成ステップと、上記フレーム画像または上記補間フレーム画像の時間順序に従って該フレーム画像または該補間フレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するフィールド画像生成ステップと、上記フィールド画像を順次表示する表示ステップと、上記表示ステップにより上記フィールド画像を表示するのに同期して該フィールド画像の画素ずらし位置に応じた空間的な画素ずらしを行う画素ずらしステップと、を有する方法である。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a pixel-shifted display method that generates one or more interpolated frame images corresponding to a time between two consecutive frame images based on moving image data composed of a plurality of frame images. A step of generating a field image corresponding to a pixel shift position from the frame image or the interpolated frame image according to a time sequence of the frame image or the interpolated frame image, and a display step of sequentially displaying the field image And a pixel shifting step of performing spatial pixel shifting according to the pixel shifting position of the field image in synchronization with displaying the field image in the display step.
第8の発明による画素ずらし表示方法は、上記第7の発明による画素ずらし表示方法において、上記フィールド画像生成ステップが、1つのフレーム画像または補間フレーム画像から1つ以上のフィールド画像を画素ずらし位置に応じて生成するステップである。 The pixel-shifted display method according to an eighth invention is the pixel-shifted display method according to the seventh invention, wherein the field image generation step sets one or more field images from one frame image or interpolated frame image to a pixel shift position. It is a step which generates according to it.
第9の発明による画素ずらし表示方法は、上記第7の発明による画素ずらし表示方法において、入力される動画像データの各フレーム画像を上記画素ずらしステップにより画素ずらしが行われた後の見かけの表示画素数と同一になるように解像度変換を行う前処理ステップをさらに具備し、上記補間画像生成ステップは、上記前処理ステップにより解像度変換が行われたフレーム画像に基づき、該フレーム画像と同一画素数の補間フレーム画像を生成するステップであり、上記フィールド画像生成ステップは、上記フレーム画像または上記補間フレーム画像から上記表示ステップにより表示される画像の画素数と同一画素数のフィールド画像を生成するステップである。 The pixel-shifted display method according to the ninth invention is the pixel-shifted display method according to the seventh invention, in which each frame image of the input moving image data is displayed in an apparent manner after the pixel shift is performed by the pixel-shifting step. A pre-processing step of performing resolution conversion so as to be the same as the number of pixels, and the interpolated image generation step is based on the frame image subjected to resolution conversion by the pre-processing step, and has the same number of pixels as the frame image. The field image generation step is a step of generating a field image having the same number of pixels as the number of pixels of the image displayed by the display step from the frame image or the interpolation frame image. is there.
第10の発明による画素ずらし表示方法は、上記第7の発明による画素ずらし表示方法において、入力された画像データが動画像データであるかまたは静止画像データであるかを判定する動画/静止画判定ステップをさらに有し、上記補間画像生成ステップは、上記動画/静止画判定ステップにより静止画像データであると判定された場合には、補間フレーム画像の生成を中止するステップを含み、上記フィールド画像生成ステップは、該静止画像データから画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するステップである。 The pixel-shifted display method according to a tenth aspect of the present invention is the pixel-shifted display method according to the seventh aspect of the present invention, in which a moving image / still image determination is performed to determine whether input image data is moving image data or still image data. The interpolation image generation step includes a step of stopping the generation of the interpolation frame image when it is determined by the moving image / still image determination step that the image data is still image data. The step is a step of generating a field image corresponding to the pixel shift position from the still image data.
第11の発明による画素ずらし表示方法は、上記第7の発明による画素ずらし表示方法において、入力された動画像データにシーンチェンジが発生したか否かを検出するシーンチェンジ判断ステップをさらに有し、上記補間画像生成ステップは、上記シーンチェンジ判断ステップによりシーンチェンジが発生したと判定された場合には、該シーンチェンジが発生したフレーム間における補間フレーム画像の生成を中止するステップを含む。 A pixel shift display method according to an eleventh aspect of the invention further includes a scene change determination step for detecting whether or not a scene change has occurred in the input moving image data in the pixel shift display method according to the seventh aspect of the invention, The interpolated image generating step includes a step of stopping the generation of the interpolated frame image between the frames in which the scene change has occurred when it is determined in the scene change determining step that a scene change has occurred.
第12の発明による画素ずらし表示方法は、上記第7の発明による画素ずらし表示方法において、上記補間画像生成ステップが、手動での操作に応じて、補間フレーム画像の生成を行うか否かを切り替えるステップを含む。 A pixel shifted display method according to a twelfth aspect of the present invention is the pixel shifted display method according to the seventh aspect of the present invention, wherein the interpolation image generation step switches whether to generate an interpolation frame image according to a manual operation. Includes steps.
第13の発明による画素ずらし表示プログラムは、コンピュータに、複数のフレーム画像により構成される動画像データに基づいて連続する2つのフレーム画像の間の時間に該当する補間フレーム画像を1つ以上生成する補間画像生成ステップと、上記フレーム画像または上記補間フレーム画像の時間順序に従って該フレーム画像または該補間フレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するフィールド画像生成ステップと、上記フィールド画像を順次表示する表示ステップと、上記表示ステップにより上記フィールド画像を表示するのに同期して該フィールド画像の画素ずらし位置に応じた空間的な画素ずらしを行う画素ずらしステップと、を実行させるためのプログラムである。 A pixel shift display program according to a thirteenth aspect of the invention generates one or more interpolated frame images corresponding to a time between two consecutive frame images based on moving image data composed of a plurality of frame images. An interpolation image generation step, a field image generation step for generating a field image corresponding to a pixel shift position from the frame image or the interpolation frame image according to the time order of the frame image or the interpolation frame image, and the field image are sequentially displayed. And a pixel shifting step for performing a spatial pixel shift in accordance with a pixel shift position of the field image in synchronization with displaying the field image in the display step. .
本発明の画素ずらし表示装置、画素ずらし表示方法、画素ずらし表示プログラムによれば、画素ずらし表示におけるより滑らかな動画像表示を行うことが可能となる。 According to the pixel shift display device, the pixel shift display method, and the pixel shift display program of the present invention, it is possible to perform a smoother moving image display in the pixel shift display.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施形態1]
図1から図7は本発明の実施形態1を示したものであり、図1は画素ずらし表示装置の構成を示すブロック図である。
[Embodiment 1]
1 to 7
この画素ずらし表示装置は、前処理部たる前処理回路1と、動画・静止画判定部たる動画・静止画判定回路2と、フレームメモリデータセレクタ3と、フレームメモリ4と、補間画像生成部たる動き補間画像処理回路5と、フィールド画像生成部たる画素ずらし制御回路6と、フィールドメモリ7と、タイミングコントローラ8と、表示部たる表示素子9と、画素ずらし部たる画素ずらし素子10と、を備えている。
This pixel shift display device includes a
前処理回路1には、静止画/動画、パーソナルコンピュータからの映像信号、テレビジョン映像信号等の様々な映像信号が入力されるようになっている。前処理回路1は、これらの様々な種類の映像信号をこの画素ずらし表示装置で表示するために、フレームレート変換を行ったり、IP(インターレース→プログレッシブ)変換を行ったり、この画素ずらし表示装置の解像度に合致するように解像度変換を行ったり、色空間変換を行ったりするものである。ここに、解像度変換は、画素ずらし表示を行う場合には、画素ずらし後の見かけの解像度に応じた画像となるように行われる。
Various video signals such as a still image / moving image, a video signal from a personal computer, and a television video signal are input to the
動画・静止画判定回路2は、前処理回路1に入力されている映像信号に係る画像が、動画像であるかまたは静止画像であるかを、前後のフレームの動き、または入力インターフェースの形式等に基づき判定するものである。
The moving image / still
この動画・静止画判定回路2により映像信号が動画像であると判定された場合には、例えば連続する複数フレームの画像をフレームメモリ4に記憶して、これら複数フレームの画像を用いて、動き補間画像処理回路5が連続する2つのフレーム画像の間の時間に該当する補間フレーム画像(中間フレーム画像)を生成するようになっている。
When the moving image / still
なお、動き補間画像処理回路5は、映像信号が動画像である場合にシーンチェンジが発生したか否かを判断するためのシーンチェンジ判断部5aを備えている。
Note that the motion interpolation
フレームメモリデータセレクタ3は、連続する複数のフレーム画像と、上述したように生成された補間フレーム画像と、を時間順に送出して、フィールドメモリに順次記憶させるものである。
The frame
タイミングコントローラ8は、フレームメモリデータセレクタ3と、フレームメモリ4と、動き補間画像処理回路5と、画素ずらし制御回路6と、フィールドメモリ7と、のタイミングを合わせるためのタイミング信号等を生成してこれらに出力するものである。
The
画素ずらし制御回路6は、タイミングコントローラ8やフレームメモリデータセレクタ3を制御して、表示素子9へ表示する画像と、画素ずらし素子10による画素ずらし位置とが対応するように制御するものである。
The pixel
なお、画素ずらし制御回路6は、フィールドメモリ7に記憶されているフレーム画像または補間フレーム画像を読み出す際に、画素ずらし位置に対応した画素を読み出すことにより、フィールド画像を表示素子9へ出力するようになっている。
The pixel
次に、図2は、動画・静止画判定回路2と動き補間画像処理回路5内のシーンチェンジ判断部5aとの各判定に基づく処理の分岐を示すフローチャートである。
Next, FIG. 2 is a flowchart showing a branch of processing based on each determination of the moving image / still
この処理を開始すると、まず、前処理回路1からの映像信号が動画であるか静止画であるかを動画・静止画判定回路2により判定する(ステップS1)。
When this process is started, first, the moving image / still
このステップS1において静止画であると判定された場合には、補間フレーム画像の生成を実施することなく(つまり、動き補間画像処理回路5は補間処理を中止するように機能して)(ステップS2)、静止画のフレーム画像に基づき画素ずらし表示を行う(ステップS3)。
If it is determined in step S1 that the image is a still image, the interpolation frame image is not generated (that is, the motion interpolation
一方、ステップS1において動画であると判定された場合には、次に、シーンチェンジ判断部5aにより連続する2つのフレーム(前後のフレーム)を比較することにより、シーンチェンジがあるか否かを判定する(ステップS4)。つまり、補間フレーム画像は、前後のフレームから補間を行うことにより生成されるが、前後のフレームの間でシーンの切替え(シーンチェンジ)が発生すると、前後のフレームを用いて補間フレームを生成しても、生成される補間フレームが適切な補間画像になるとは考え難い。そこで、このように、まずシーンチェンジの有無を判定するようにしている。
On the other hand, if it is determined in step S1 that the movie is a moving image, then it is determined whether or not there is a scene change by comparing two consecutive frames (front and rear frames) by the scene
このステップS4において、シーンチェンジが発生していない(滑らかに変化する動画である)と判定された場合には、動き補間画像処理回路5により、連続する2つのフレーム(前後のフレーム)の情報に基づき補間を行って、これら2つのフレームの中間に位置する補間フレーム画像を生成する(ステップS5)。
If it is determined in step S4 that no scene change has occurred (the moving image changes smoothly), the motion interpolated
そして、補間により作られた補間フレームを含めた動画フレームのそれぞれに対応した画素ずらし表示を(例えば後述する図5または図6に示すように)行う(ステップS6)。 Then, pixel-shifted display corresponding to each of the moving image frames including the interpolation frame created by interpolation (for example, as shown in FIG. 5 or FIG. 6 described later) is performed (step S6).
また、ステップS4において、シーンチェンジが発生したと判定された場合には、上述したような映像信号が静止画であった場合と同様に、補間フレーム画像の生成を実施することなく(ステップS7)、1つのフレーム画像に基づき画素ずらし表示を行う(ステップS8)。 If it is determined in step S4 that a scene change has occurred, an interpolated frame image is not generated (step S7), as in the case where the video signal as described above is a still image. A pixel-shifted display is performed based on one frame image (step S8).
次に、図3を参照して画素ずらしについて説明する。図3は、画素ずらし素子10の構成と2点画素ずらしの様子とを示す図である。
Next, pixel shifting will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the
画素ずらし素子10は、図3に示すように、偏光スイッチング液晶11と複屈折板12とを、表示素子9からの光路上にこの順に沿って配列して構成されている。なお、この図3に示すのは、2点画素ずらしを行うための構成例である。
As shown in FIG. 3, the
偏光スイッチング液晶11は、表示素子9から入射して来る偏光光の偏光方向を、該偏光スイッチング液晶11に印加される電圧の有(オン)/無(オフ)に応じて、旋光しない/90°旋光する、という2つの状態をスイッチング制御することが可能な液晶部材である。
The polarization switching
また、複屈折板12は、偏光スイッチング液晶11から択一的に射出される2種類の偏光方向の偏光光の内の、一方の種類の偏光方向の偏光光については画素シフトしてから、他方の種類の偏光方向の偏光光については画素シフトすることなく、通過させるものである。なお、この画素シフトの量は、複屈折板12の材質による複屈折量と、複屈折板12の光軸方向の厚さと、に基づき所望の量となるように設定することが可能である。そして、一旦設定を行えば、安定した画素シフト量を得ることが可能である。
The
ここでは、複屈折板12は、表示素子9の水平方向の画素ピッチの1/2の量だけ、表示素子9からの光を水平方向にシフトするような結晶方向に設定されている(そのような結晶方向となるように切り出された複屈折板となっている)。そして、複屈折板12は、入射光の偏光方向が垂直である場合には画素シフトせず、入射光の偏光方向が水平である場合には1/2画素ピッチ分だけ画素シフトするように機能する。
Here, the
このような構成の複屈折板12と、偏光スイッチング液晶11への電圧印加のオン/オフの組合せとにより、2点画素ずらしを実現している。
The two-point pixel shift is realized by the
まず、図3(A)は、表示素子9からの光線が直進してシフトが行われず、画素位置Aに到達する場合を示している。この状態は、偏光スイッチング液晶11の印加電圧をオフとすることにより達成される。すなわち、表示素子9からの水平な偏光方向の光が偏光スイッチング液晶11に到達すると、オフ状態の偏光スイッチング液晶11を通過する際に偏光方向が90°旋回され、垂直な偏光方向の光となる。この垂直な偏光方向の光は、複屈折板12に入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。このようにして、画素位置Aが達成される。
First, FIG. 3A shows a case where the light beam from the
次に、図3(B)は、表示素子9からの光線が右方向にシフトされ、画素位置Bに到達する場合を示している。この状態は、偏光スイッチング液晶11の印加電圧をオンとすることにより達成される。すなわち、表示素子9からの水平な偏光方向の光が偏光スイッチング液晶11に到達すると、オン状態の偏光スイッチング液晶11を通過する際に偏光方向が旋回されることなくそのまま通過する。この水平な偏光方向の光は、複屈折板12に入射すると、1/2画素ピッチ分だけ水平右方向に画素シフトされる。このようにして、画素位置Bが達成される。
Next, FIG. 3B shows a case where the light beam from the
このような偏光スイッチング液晶11への電圧の印加のオン/オフに対応して画素ずらしの有/無を行う構成を採用すると、メカニカルな動作を行う必要がなく、画素ずらしを安定して行うことができるために、画素ずらしの方式として利点が多いと考えられる。
By adopting such a configuration in which pixel shifting is performed in response to ON / OFF of voltage application to the polarization switching
なお、偏光スイッチング液晶11は、入射光の偏光方向を90°旋回するまたは旋回しない、という2つの状態をスイッチング制御することが可能なものであれば、TN(Twisted Nematic)液晶や強誘電性液晶など、どのようなタイプの液晶を選択しても構わない。ただし、これらの内のTN液晶は、一般に、入手し易く安価であってかつ性能が安定しており耐久性もあるために、実用化を図る際に利点が多いと考えられる。
The polarization switching
また、複屈折板12としては、一般的に安価なものとして水晶が挙げられるが、ニオブ酸リチウム(LiNbO3 )等の異方性結晶を用いても良く、無色透明な複屈折性を有した材料であれば広く採用することが可能である(詳細は上記特開平11−296135号公報等を参照)。
The
次に、図4および図5を参照して、補間フレーム画像を生成し、画素ずらし表示を行う第1の例について説明する。図4は、表示素子9の画素構成を模式的に示す図、図5は、フレーム画像の間の補間フレーム画像を生成し、水平方向の2点画素ずらしの技術を用いて、移動する被写体の動きが滑らかになるように動画像を高解像度表示する第1の例を示す図である。
Next, a first example in which an interpolated frame image is generated and pixel-shifted display is performed will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the pixel configuration of the
ここに、図5(A)は1フレーム目の画像、図5(B)は1フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図5(C)は1フレーム目の画像から生成される位置Bのフィールド画像、図5(D)は1.5フレーム目の補間フレーム画像、図5(E)は1.5フレーム目の補間フレーム画像から生成される位置Aのフィールド画像、図5(F)は1.5フレーム目の補間フレーム画像から生成される位置Bのフィールド画像、図5(G)は2フレーム目の画像、図5(H)は2フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図5(I)は2フレーム目の画像から生成される位置Bのフィールド画像、図5(J)は2.5フレーム目の補間フレーム画像、図5(K)は2.5フレーム目の補間フレーム画像から生成される位置Aのフィールド画像、図5(L)は2.5フレーム目の補間フレーム画像から生成される位置Bのフィールド画像、図5(M)は3フレーム目の画像、図5(N)は3フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図5(O)は3フレーム目の画像から生成される位置Bのフィールド画像、をそれぞれ示している。 5A is an image of the first frame, FIG. 5B is a field image of the position A generated from the image of the first frame, and FIG. 5C is generated from the image of the first frame. 5D is a field image at position A generated from the 1.5th frame interpolation frame image, FIG. 5E is a field image at position A generated from the 1.5th frame interpolation frame image, FIG. (F) is a field image at position B generated from the interpolated frame image of the 1.5th frame, FIG. 5 (G) is generated from the second frame image, and FIG. 5 (H) is generated from the second frame image. The field image at position A, FIG. 5 (I) is the field image at position B generated from the second frame image, FIG. 5 (J) is the interpolated frame image at 2.5th frame, and FIG. Generated from the interpolated frame image of the fifth frame A field image at position A, FIG. 5 (L) is a field image at position B generated from the interpolated frame image at the 2.5th frame, FIG. 5 (M) is an image at the third frame, and FIG. A field image at position A generated from the image of the frame, and FIG. 5 (O) show a field image at position B generated from the image of the third frame.
まず、図4に示すように、表示素子9が、画素9aを例えば縦4×横6に配列して構成されたものであるものとする。
First, as shown in FIG. 4, it is assumed that the
そして、入力されてフレームメモリ4に記憶されている動画像データが、図5(A)、図5(G)、図5(M)に示すように、例えば4×12画素構成の60Hz周期のフレーム単位画像(ただし、シーンチェンジのない動画像)であるものとする。なお、図5(A)、図5(G)、図5(M)に示すように、入力される動画像データ中に、例えば左方向から右方向へ移動する黒の斜め線があることは、上述した図15に示した例と同様である。
Then, as shown in FIGS. 5A, 5G, and 5M, the moving image data that is input and stored in the
このとき、動き補間画像処理回路5は、図5(A)のフレーム画像と図5(G)のフレーム画像とに基づいて補間を行うことにより、図5(D)に示すような補間フレーム画像(1.5フレーム目の画像と称することにする)を生成し、同様に、図5(G)のフレーム画像と図5(M)のフレーム画像とに基づいて補間を行うことにより、図5(J)に示すような補間フレーム画像(2.5フレーム目の画像と称することにする)を生成する。こうして生成された補間フレーム画像を含めたフレーム画像は、120Hz周期の画像となる。
At this time, the motion interpolated
フレームメモリ4に記憶されているフレーム画像または動き補間画像処理回路5により生成された補間フレーム画像は、表示に使用されるタイミングにフィールドメモリ7に書き込まれる。従って、フィールドメモリ7には、図5(A)、図5(D)、図5(G)、図5(J)、図5(M)の順に、フレーム画像または補間フレーム画像が書き込まれることになる。
The frame image stored in the
画素ずらし制御回路6は、画素ずらし素子10により画素位置Aの画素ずらしを行うときには、フィールドメモリ7に書き込まれた4×12画素構成のフレーム画像または補間フレーム画像から、横方向の画素位置が奇数となる4×6画素構成のフィールド画像を読み出して表示素子9に供給し、画素ずらし素子10により画素位置Bの画素ずらしを行うときには、横方向の画素位置が偶数となる4×6画素構成のフィールド画像を読み出して表示素子9に供給する。
When the
すなわち、図5(A)に示すような1フレーム目画像がフィールドメモリ7に記憶されている場合に、画素位置Aの画素ずらしを行うときには図5(B)に示すような4×6画素構成のフィールド画像を表示素子9に供給し、画素位置Bの画素ずらしを行うときには図5(C)に示すような4×6画素構成のフィールド画像を表示素子9に供給する。
That is, when the first frame image as shown in FIG. 5A is stored in the
次に、図5(D)に示すような1.5フレーム目画像がフィールドメモリ7に記憶される。この場合に、画素位置Aの画素ずらしを行うときには図5(E)に示すような4×6画素構成のフィールド画像を表示素子9に供給し、画素位置Bの画素ずらしを行うときには図5(F)に示すような4×6画素構成のフィールド画像を表示素子9に供給する。
Next, the 1.5th frame image as shown in FIG. 5D is stored in the
その後の動作も同様にして行われる。 Subsequent operations are performed in the same manner.
これにより、図5(B)、図5(C)、図5(E)、図5(F)、図5(H)、図5(I)、図5(K)、図5(L)、図5(N)、図5(O)に示すような240Hzのフィールド画像が、水平方向の2点画素ずらしにより表示されることになる。 Accordingly, FIG. 5B, FIG. 5C, FIG. 5E, FIG. 5F, FIG. 5H, FIG. 5I, FIG. 5K, and FIG. A field image of 240 Hz as shown in FIGS. 5N and 5O is displayed by shifting the two-point pixels in the horizontal direction.
これら図5(B)、図5(C)、図5(E)、図5(F)、図5(H)、図5(I)、図5(K)、図5(L)、図5(N)、図5(O)のフィールド画像における被写体(黒の斜め線)の動きに着目すると、図15を参照して説明した従来例に比して、ほぼ一定の速度で滑らかに動いて表示されていることが分かる。従って、この被写体に追従する観察者の視線位置も滑らかに動くことができ、滑らかな動画表示であると知覚される。 5 (B), FIG. 5 (C), FIG. 5 (E), FIG. 5 (F), FIG. 5 (H), FIG. 5 (I), FIG. 5 (K), FIG. Focusing on the movement of the subject (black diagonal line) in the field images of 5 (N) and FIG. 5 (O), it moves smoothly at a substantially constant speed as compared with the conventional example described with reference to FIG. You can see that it is displayed. Therefore, the line-of-sight position of the observer following the subject can also move smoothly, and is perceived as a smooth moving image display.
このような、補間フレームを含めた表示フレームに対して、画素位置毎のフィールド画像を順次表示する技術を用いることにより、補間フレーム生成による時間分解能の向上と画素ずらしによる空間分解能の向上とを両立することが可能となる。 By using a technology that sequentially displays field images for each pixel position for display frames including interpolation frames, both improvement of temporal resolution by generating interpolation frames and improvement of spatial resolution by shifting pixels are achieved. It becomes possible to do.
また、通常の画像フォーマットに多い60Hzの入力フレーム画像に対して、補間フレームを生成して表示するようにしたために、画素ずらしによる動きのずれを観察し難くすることができる。 In addition, since an interpolation frame is generated and displayed for an input frame image of 60 Hz, which is often in a normal image format, it is difficult to observe a shift in motion due to pixel shift.
続いて、図6を参照して、補間フレーム画像を生成し、画素ずらし表示を行う第2の例について説明する。図6は、フレーム画像の間の補間フレーム画像を生成し、水平方向の2点画素ずらしの技術を用いて、移動する被写体の動きが滑らかになるように動画像を高解像度表示する第2の例を示す図である。なお、ここでも、図4に示したように、表示素子9が4×6画素構成である場合を例に挙げて説明する。
Next, a second example in which an interpolation frame image is generated and pixel-shifted display is performed will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a second method for generating an interpolated frame image between frame images and displaying the moving image at a high resolution so that the movement of the moving subject becomes smooth using a technique of shifting two pixels in the horizontal direction. It is a figure which shows an example. Note that here, as shown in FIG. 4, the case where the
ここに、図6(A)は1フレーム目の画像、図6(B)は1フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図6(C)は1.5フレーム目の補間フレーム画像、図6(D)は1.5フレーム目の補間フレーム画像から生成される位置Bのフィールド画像、図6(E)は2フレーム目の画像、図6(F)は2フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、図6(G)は2.5フレーム目の補間フレーム画像、図6(H)は2.5フレーム目の補間フレーム画像から生成される位置Bのフィールド画像、図6(I)は3フレーム目の画像、図6(J)は3フレーム目の画像から生成される位置Aのフィールド画像、をそれぞれ示している。 6A shows the first frame image, FIG. 6B shows the field image at position A generated from the first frame image, and FIG. 6C shows the 1.5th interpolation frame. 6D is a field image at position B generated from the interpolated frame image of the 1.5th frame, FIG. 6E is the second frame image, and FIG. 6F is the second frame image. 6A is a field image of position A generated from the interpolation frame image of the 2.5th frame, and FIG. 6H is a field image of position B generated from the interpolation frame image of the 2.5th frame. 6I shows an image of the third frame, and FIG. 6J shows a field image at position A generated from the image of the third frame.
図5に示した第1の例は、60Hzのフレーム画像から補間を行って120Hzのフレーム画像を生成し、さらに各フレーム画像を2つのフィールド画像に分割して240Hzのフィールド画像を表示するものであったが、この図6に示す第2の例は、補間を行って120Hzのフレーム画像を生成した後に、1つのフレーム画像から1つのフィールド画像のみを抽出することにより、120Hzのフィールド画像を表示するようにしたものとなっている。 The first example shown in FIG. 5 performs interpolation from a 60 Hz frame image to generate a 120 Hz frame image, and further divides each frame image into two field images to display a 240 Hz field image. However, in the second example shown in FIG. 6, a 120 Hz field image is displayed by extracting only one field image from one frame image after performing interpolation to generate a 120 Hz frame image. It has become something to do.
まず、入力される動画像データは、図6(A)、図6(E)、図6(I)に示すようなデータであって、上述した図5(A)、図5(G)、図5(M)に示したものとそれぞれ同一であるとする。 First, the input moving image data is data as shown in FIGS. 6 (A), 6 (E), and 6 (I), and the above-described FIGS. 5 (A), 5 (G), Assume that they are the same as those shown in FIG.
そして、動き補間画像処理回路5が、図6(A)のフレーム画像と図6(E)のフレーム画像とに基づいて補間を行うことにより、図6(C)に示すような1.5フレーム目の補間フレーム画像を生成し、同様に、図6(E)のフレーム画像と図6(I)のフレーム画像とに基づいて補間を行うことにより、図6(G)に示すような2.5フレーム目の補間フレーム画像を生成することも、図5を参照して説明した第1の例と同様である。
Then, the motion interpolation
一方、画素ずらし制御回路6は、図6(A)に示すような1フレーム目画像がフィールドメモリ7に記憶されている場合に、図6(B)に示すような横方向の画素位置が奇数となる4×6画素構成のフィールド画像を表示素子9に供給するとともに、画素ずらし素子10により画素位置Aの画素ずらしを行わせる。
On the other hand, when the first frame image as shown in FIG. 6A is stored in the
次に、図6(C)に示すような1.5フレーム目画像がフィールドメモリ7に記憶されると、画素ずらし制御回路6は、図6(D)に示すような横方向の画素位置が偶数となる4×6画素構成のフィールド画像を表示素子9に供給するとともに、画素ずらし素子10により画素位置Bの画素ずらしを行わせる。
Next, when the 1.5th frame image as shown in FIG. 6C is stored in the
2フレーム目以降の動作も同様にして行われる。 The operations after the second frame are performed in the same manner.
これにより、図6(B)、図6(D)、図6(F)、図6(H)、図6(J)に示すような120Hzのフィールド画像が、水平方向の2点画素ずらしにより表示されることになる。 As a result, a 120 Hz field image as shown in FIG. 6B, FIG. 6D, FIG. 6F, FIG. 6H, or FIG. Will be displayed.
これら図6(B)、図6(D)、図6(F)、図6(H)、図6(J)のフィールド画像における被写体(黒の斜め線)の動きに着目した場合にも、図15を参照して説明した従来例に比して、ほぼ一定の速度で滑らかに動いて表示されていることが分かる。従って、この被写体に追従する観察者の視線位置も滑らかに動くことができ、滑らかな動画表示であると知覚される。 Even when focusing on the movement of the subject (black diagonal line) in the field images in FIGS. 6B, 6D, 6F, 6H, and 6J, Compared to the conventional example described with reference to FIG. 15, it can be seen that the image moves smoothly at a substantially constant speed. Therefore, the line-of-sight position of the observer following the subject can also move smoothly, and is perceived as a smooth moving image display.
このような動作を行うようにすることにより、画像の表示周波数を120Hzと低く抑制して低消費電力化を図ることができ、かつ時間分解能も上述した第1の例と同等レベルを確保することできる。 By performing such an operation, it is possible to reduce the power consumption by suppressing the image display frequency as low as 120 Hz, and to ensure the same level of time resolution as the first example described above. it can.
次に、図7を参照して、図6に示したような方法によりフィールド画像を作成して図3に示したような画素ずらし素子10により2点画素ずらし表示を行うときのタイミングについて説明する。なお、図5に示したような方法におけるタイミングについては図示を省略する。ここに、図7は2点画素ずらしにおける表示素子9と偏光スイッチング液晶11との駆動と画素位置とを示すタイミングチャートである。
Next, with reference to FIG. 7, the timing when the field image is created by the method shown in FIG. 6 and the
この図7において、図7(A)は表示素子9の切り換え波形を、図7(B)は画素シフトによる画素位置を、図7(C)は偏光スイッチング液晶11の切り換え波形を、それぞれ示している。
7A shows a switching waveform of the
この図7に示す駆動においては、2つの画素位置ABの内の1つの画素位置は120Hzの周期(フィールド周期)で表示され、2つの画素位置ABを順に経て一巡する2点画素ずらしの1周期(フレーム周期)は60Hzとなるように制御されている。 In the driving shown in FIG. 7, one of the two pixel positions AB is displayed at a period of 120 Hz (field period), and one period of two-point pixel shift that goes around the two pixel positions AB in order. (Frame period) is controlled to be 60 Hz.
画素ずらし制御回路6が図6(B)に示すようなフィールド画像(図6(A)に示す1フレーム目の画像から生成されたフィールド画像)を表示素子9に送って表示させているときに(図7(A)参照)、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて偏光スイッチング液晶11をオフすることにより(図7(C)参照)、図3(A)に示したように画素位置Aへの表示が行われる(図7(B)参照)。
When the pixel
次に、画素ずらし制御回路6が図6(D)に示すようなフィールド画像(図6(C)に示す1.5フレーム目の補間フレーム画像から生成されたフィールド画像)を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて偏光スイッチング液晶11をオンすることにより、図3(B)に示したように画素位置Bへの表示が行われる。
Next, the pixel
なお、偏光スイッチング液晶11の駆動波形におけるオンオフの切替は、表示素子9の表示切替タイミングよりも少し先行しているが、これは制御信号に対する表示素子9と偏光スイッチング液晶11との応答の遅延が異なるために、この遅延分を見込んで駆動波形を決定しているからである(詳細については、上記特開平11−296135号公報等を参照)。
Note that the on / off switching in the drive waveform of the polarization switching
また、上述では、入力される映像信号が動画であるか静止画であるかに応じて、また、動画である場合にもシーンチェンジが発生したか否かに応じて、補間フレーム画像の生成を行うか否かを自動的に切り換えるようにしているが、これに限らず、補間フレーム画像の生成を行うかを手動操作により切り替えるための切替部を設けるようにしても構わない。 In the above description, the interpolated frame image is generated according to whether the input video signal is a moving image or a still image, and depending on whether a scene change has occurred even when the input video signal is a moving image. However, the present invention is not limited to this, and a switching unit for manually switching whether to generate an interpolated frame image may be provided.
このような実施形態1によれば、スムーズな動きの動画像を、高解像度に観察することが可能となる。 According to the first embodiment, it is possible to observe a moving image with smooth motion with high resolution.
[実施形態2]
図8から図14は本発明の実施形態2を示したものであり、図8は画素ずらし素子10の構成と4点画素ずらしの様子とを示す図である。この実施形態2において、上述の実施形態1と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
[Embodiment 2]
8 to 14
上述した実施形態1は、水平方向に2点画素ずらしを行うものであったが、この実施形態2は水平および垂直方向に2×2=4点画素ずらしを行うものとなっている。 In the first embodiment described above, the two-point pixel shift is performed in the horizontal direction, but in the second embodiment, 2 × 2 = four-point pixel shift is performed in the horizontal and vertical directions.
本実施形態の画素ずらし表示装置の構成は、実施形態1の図1に示したものと基本的に同様であるが、フィールド画像を生成し表示する作用や、画素ずらし素子10の内部構成などが異なっている。
The configuration of the pixel shift display device of the present embodiment is basically the same as that shown in FIG. 1 of the first embodiment, but the operation of generating and displaying a field image, the internal configuration of the
すなわち、本実施形態の画素ずらし素子10は、図8に示すように、第1の偏光スイッチング液晶11aと、第1の複屈折板12aと、第2の偏光スイッチング液晶11bと、第2の複屈折板12bと、を光路上にこの順に沿って配列して構成されている。
That is, as shown in FIG. 8, the
第1の複屈折板12aは、表示素子9の垂直方向の画素ピッチの1/2の量だけ、表示素子9からの光を垂直方向にシフトするような結晶方向に設定されている。そして、第1の複屈折板12aは、入射光の偏光方向が垂直である場合には1/2画素ピッチ分だけ画素シフトし、入射光の偏光方向が水平である場合には画素シフトしないように機能する。
The first
また、第2の複屈折板12bは、表示素子9の水平方向の画素ピッチの1/2の量だけ、表示素子9からの光を水平方向にシフトするような結晶方向に設定されている。そして、第2の複屈折板12bは、入射光の偏光方向が水平である場合には1/2画素ピッチ分だけ画素シフトし、入射光の偏光方向が垂直である場合には画素シフトしないように機能する。
The second
このような構成の2枚の複屈折板12a,12bと、2つの偏光スイッチング液晶11a,11bへの電圧印加のオン/オフの組合せとにより、4点画素ずらしを実現している。すなわち、以下に説明するように、偏光スイッチング液晶11aと複屈折板12aとの組み合わせが垂直方向への画素ずらし素子を構成し、偏光スイッチング液晶11bと複屈折板12bとの組み合わせが水平方向への画素ずらし素子を構成していて、これら2組の画素ずらし素子をさらに組み合わせることにより、図8(A)に示すような画素位置A、図8(B)に示すような画素位置B、図8(C)に示すような画素位置C、図8(D)に示すような画素位置D、の4位置の画素シフトを実現するようになっている。
The two-point pixel shift is realized by the combination of the two
まず、図8(A)は、表示素子9からの光線が直進してシフトが行われず、画素位置Aに到達する場合を示している。この状態は、第1の偏光スイッチング液晶11aの印加電圧をオフ、第2の偏光スイッチング液晶11bの印加電圧をオフ、とすることにより達成される。すなわち、表示素子9からの垂直な偏光方向の光が第1の偏光スイッチング液晶11aに到達すると、オフ状態の第1の偏光スイッチング液晶11aを通過する際に偏光方向が90°回転され、水平な偏光方向の光となる。この水平な偏光方向の光は、第1の複屈折板12aに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。次に、この水平な偏光方向の光が第2の偏光スイッチング液晶11bに到達すると、オフ状態の第2の偏光スイッチング液晶11bを通過する際に偏光方向が90°回転され、垂直な偏光方向の光となる。この垂直な偏光方向の光は、第2の複屈折板12bに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。このようにして、画素位置Aが達成される。
First, FIG. 8A shows a case where the light beam from the
次に、図8(B)は、表示素子9からの光線が右方向にシフトされ、画素位置Bに到達する場合を示している。この状態は、第1の偏光スイッチング液晶11aの印加電圧をオフ、第2の偏光スイッチング液晶11bの印加電圧をオン、とすることにより達成される。すなわち、表示素子9からの垂直な偏光方向の光が第1の偏光スイッチング液晶11aに到達すると、オフ状態の第1の偏光スイッチング液晶11aを通過する際に偏光方向が90°回転され、水平な偏光方向の光となる。この水平な偏光方向の光は、第1の複屈折板12aに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。次に、この水平な偏光方向の光が第2の偏光スイッチング液晶11bに到達すると、オン状態の第2の偏光スイッチング液晶11bを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この水平な偏光方向の光は、第2の複屈折板12bに入射すると、1/2画素ピッチ分だけ水平右方向に画素シフトされる。このようにして、画素位置Bが達成される。
Next, FIG. 8B shows a case where the light beam from the
続いて、図8(C)は、表示素子9からの光線が下方向にシフトされ、画素位置Cに到達する場合を示している。この状態は、第1の偏光スイッチング液晶11aの印加電圧をオン、第2の偏光スイッチング液晶11bの印加電圧をオン、とすることにより達成される。すなわち、表示素子9からの垂直な偏光方向の光が第1の偏光スイッチング液晶11aに到達すると、オン状態の第1の偏光スイッチング液晶11aを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この垂直な偏光方向の光は、第1の複屈折板12aに入射すると、1/2画素ピッチ分だけ垂直下方向に画素シフトされる。次に、この垂直な偏光方向の光が第2の偏光スイッチング液晶11bに到達すると、オン状態の第2の偏光スイッチング液晶11bを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この垂直な偏光方向の光は、第2の複屈折板12bに入射すると、画素シフトされることなくそのまま通過する。このようにして、画素位置Cが達成される。
Next, FIG. 8C shows a case where the light beam from the
そして、図8(D)は、表示素子9からの光線が右下方向にシフトされ、画素位置Dに到達する場合を示している。この状態は、第1の偏光スイッチング液晶11aの印加電圧をオン、第2の偏光スイッチング液晶11bの印加電圧をオフ、とすることにより達成される。すなわち、表示素子9からの垂直な偏光方向の光が第1の偏光スイッチング液晶11aに到達すると、オン状態の第1の偏光スイッチング液晶11aを通過する際に偏光方向が回転されることなくそのまま通過する。この垂直な偏光方向の光は、第1の複屈折板12aに入射すると、1/2画素ピッチ分だけ垂直下方向に画素シフトされる。次に、この垂直な偏光方向の光が第2の偏光スイッチング液晶11bに到達すると、オフ状態の第2の偏光スイッチング液晶11bを通過する際に偏光方向が90°回転され、水平な偏光方向の光となる。この水平な偏光方向の光は、第2の複屈折板12bに入射すると、1/2画素ピッチ分だけ水平右方向に画素シフトされる。このようにして、画素位置Dが達成される。
FIG. 8D shows a case where the light beam from the
このように、第1の偏光スイッチング液晶11aと第2の偏光スイッチング液晶11bとに印加する電圧のオン/オフの組み合せにより、A〜Dの4つの画素位置を選択することができる。
As described above, four pixel positions A to D can be selected by a combination of on / off of voltages applied to the first polarization switching
(第1の例)
次に、図9を参照して、第1の方法によりフィールド画像を作成して4点画素ずらし表示を行うときのタイミングについて説明する。ここに、図9は第1の方法により4点画素ずらしを行うときの表示素子9と第1の偏光スイッチング液晶11aと第2の偏光スイッチング液晶11bとの駆動と画素位置とを示すタイミングチャートである。
(First example)
Next, with reference to FIG. 9, the timing when the field image is created by the first method and the four-point pixel shift display is performed will be described. FIG. 9 is a timing chart showing driving and pixel positions of the
この図9において、図9(A)は表示素子9の切り換え波形を、図9(B)は画素シフトによる画素位置を、図9(C)は第1の偏光スイッチング液晶11aの切り換え波形を、図9(D)は第2の偏光スイッチング液晶11bの切り換え波形を、それぞれ示している。
In FIG. 9, FIG. 9A shows the switching waveform of the
この図9に示す駆動においては、各画素位置ABCDの内の任意の一画素位置は240Hzの周期(フィールド周期)で表示され、4つの画素位置ABCDを順に経て一巡する4点画素ずらしの1周期(フレーム周期)は60Hzとなるように制御されている。 In the driving shown in FIG. 9, one arbitrary pixel position in each pixel position ABCD is displayed with a period (field period) of 240 Hz, and one period of four-point pixel shift that goes around the four pixel positions ABCD in order. (Frame period) is controlled to be 60 Hz.
そして、この第1の方法においては、動き補間画像処理回路5が、連続する2つのフレーム画像の間に、3つの補間フレーム画像を生成するようになっている。すなわち、動き補間画像処理回路5は、1フレーム目のフレーム画像と2フレーム目のフレーム画像とに基づいて、第1の補間フレーム画像(1.25フレーム目の画像と称することにする)と、第2の補間フレーム画像(1.5フレーム目の画像と称することにする)と、第3の補間フレーム画像(1.75フレーム目の画像と称することにする)と、を生成する。その後も同様にして、2フレーム目のフレーム画像と3フレーム目のフレーム画像とに基づいて、2.25フレーム目の補間フレーム画像と、2.5フレーム目の補間フレーム画像と、2.75フレーム目の補間フレーム画像と、が生成される。さらにその後も同様である。
In this first method, the motion interpolation
そして、画素ずらし制御回路6が1フレーム目のフレーム画像に基づき画素位置Aのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに(図9(A)参照)、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオフし(図9(C)参照)かつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオフすることにより(図9(D)参照)、図8(A)に示したように画素位置Aへの表示が行われる(図9(B)参照)。
When the pixel
次に、画素ずらし制御回路6が1.25フレーム目の補間フレーム画像に基づき画素位置Bのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオフしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオンすることにより、図8(B)に示したように画素位置Bへの表示が行われる。
Next, when the pixel
続いて、画素ずらし制御回路6が1.5フレーム目の補間フレーム画像に基づき画素位置Cのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオンしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオンすることにより、図8(C)に示したように画素位置Cへの表示が行われる。
Subsequently, when the pixel
さらに、画素ずらし制御回路6が1.75フレーム目の補間フレーム画像に基づき画素位置Dのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオンしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオフすることにより、図8(D)に示したように画素位置Dへの表示が行われる。
Further, when the pixel
その後の2フレーム目以降のフレーム画像に基づく表示に関しては、上述と同様である。 The subsequent display based on the second and subsequent frame images is the same as described above.
このように、図9に示す第1の方法は、各画素位置に対応するフィールド画像の数と同じ数のフレーム画像となるように補間フレーム画像を生成し、1つのフレーム画像または補間フレーム画像から1つの画素位置のフィールド画像を生成し表示するようにしたものとなっている。 As described above, the first method shown in FIG. 9 generates an interpolated frame image so as to have the same number of frame images as the number of field images corresponding to each pixel position, and generates one frame image or interpolated frame image. A field image at one pixel position is generated and displayed.
この第1の表示法によれば、動きの滑らかさを得ながら、高解像の表示を行うことが可能となる。 According to the first display method, it is possible to display high resolution while obtaining smooth movement.
(第2の例)
次に、図10を参照して、第2の方法によりフィールド画像を作成して4点画素ずらし表示を行うときのタイミングについて説明する。ここに、図10は第2の方法により4点画素ずらしを行うときの表示素子9と第1の偏光スイッチング液晶11aと第2の偏光スイッチング液晶11bとの駆動と画素位置とを示すタイミングチャートである。
(Second example)
Next, with reference to FIG. 10, the timing when the field image is created by the second method and the four-point pixel shift display is performed will be described. FIG. 10 is a timing chart showing driving and pixel positions of the
この図10において、図10(A)は表示素子9の切り換え波形を、図10(B)は画素シフトによる画素位置を、図10(C)は第1の偏光スイッチング液晶11aの切り換え波形を、図10(D)は第2の偏光スイッチング液晶11bの切り換え波形を、それぞれ示している。
In FIG. 10, FIG. 10A shows the switching waveform of the
この図10に示す駆動においても、各画素位置ABCDの内の任意の一画素位置は240Hzの周期(フィールド周期)で表示され、4つの画素位置ABCDを順に経て一巡する4点画素ずらしの1周期(フレーム周期)は60Hzとなるように制御されている。 Also in the driving shown in FIG. 10, one arbitrary pixel position in each pixel position ABCD is displayed with a period of 240 Hz (field period), and one period of four-point pixel shift that goes around the four pixel positions ABCD in order. (Frame period) is controlled to be 60 Hz.
そして、この第2の方法においては、動き補間画像処理回路5が、連続する2つのフレーム画像の間に、1つの補間フレーム画像を生成するようになっている。すなわち、動き補間画像処理回路5は、1フレーム目のフレーム画像と2フレーム目のフレーム画像とに基づいて、1つの補間フレーム画像(1.5フレーム目の画像と称することにする)を生成する。その後も同様にして、2フレーム目のフレーム画像と3フレーム目のフレーム画像とに基づいて2.5フレーム目の補間フレーム画像が生成され、さらにその後も同様である。
In the second method, the motion interpolation
そして、画素ずらし制御回路6が1フレーム目のフレーム画像に基づき画素位置Aのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに(図10(A)参照)、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオフし(図10(C)参照)かつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオフすることにより(図10(D)参照)、図8(A)に示したように画素位置Aへの表示が行われる(図10(B)参照)。
When the pixel
次に、画素ずらし制御回路6が1フレーム目のフレーム画像に基づき画素位置Bのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオフしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオンすることにより、図8(B)に示したように画素位置Bへの表示が行われる。
Next, when the pixel
続いて、画素ずらし制御回路6が1.5フレーム目の補間フレーム画像に基づき画素位置Cのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオンしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオンすることにより、図8(C)に示したように画素位置Cへの表示が行われる。
Subsequently, when the pixel
さらに、画素ずらし制御回路6が1.5フレーム目の補間フレーム画像に基づき画素位置Dのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオンしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオフすることにより、図8(D)に示したように画素位置Dへの表示が行われる。
Further, when the pixel
その後の2フレーム目以降のフレーム画像に基づく表示に関しては、上述と同様である。 The subsequent display based on the second and subsequent frame images is the same as described above.
このように、図10に示す第2の方法は、1つのフレーム画像または補間フレーム画像から連続する2つの画素位置のフィールド画像を生成し表示するようにしたものとなっている。 As described above, the second method shown in FIG. 10 generates and displays field images at two consecutive pixel positions from one frame image or interpolated frame image.
この第2の表示法によれば、ある程度の動きの滑らかさを得ながら、高解像の表示を行うことが可能となるとともに、補間フレーム画像の生成に要する負荷を軽減し、処理の高速化や装置の低価格化を図ることが可能となる。 According to the second display method, high-resolution display can be performed while obtaining a certain degree of smoothness of movement, and the load required for generating an interpolated frame image can be reduced, and the processing speed can be increased. And the price of the apparatus can be reduced.
(第3の例)
次に、図11を参照して、第3の方法によりフィールド画像を作成して4点画素ずらし表示を行うときのタイミングについて説明する。ここに、図11は第3の方法により4点画素ずらしを行うときの表示素子9と第1の偏光スイッチング液晶11aと第2の偏光スイッチング液晶11bとの駆動と画素位置とを示すタイミングチャートである。
(Third example)
Next, with reference to FIG. 11, the timing when the field image is created by the third method and the four-point pixel shift display is performed will be described. FIG. 11 is a timing chart showing driving and pixel positions of the
この図11において、図11(A)は表示素子9の切り換え波形を、図11(B)は画素シフトによる画素位置を、図11(C)は第1の偏光スイッチング液晶11aの切り換え波形を、図11(D)は第2の偏光スイッチング液晶11bの切り換え波形を、それぞれ示している。
In FIG. 11, FIG. 11A shows the switching waveform of the
この図11に示す駆動においては、各画素位置ABCDの内の任意の一画素位置は180Hzの周期(フィールド周期)で表示され、4つの画素位置ABCDの内の連続する3つの画素位置を順に経たところで1つのフレーム周期である60Hzになるように制御されている。従って、1フレーム周期では4つの画素位置ABCDが一巡することはなく、約1.33フレーム周期で一巡するタイミングとなる。 In the driving shown in FIG. 11, one arbitrary pixel position in each pixel position ABCD is displayed with a period (field period) of 180 Hz, and the three consecutive pixel positions in the four pixel positions ABCD are sequentially passed. By the way, control is performed so that one frame period is 60 Hz. Therefore, the four pixel positions ABCD do not make a round in one frame period, but the timing makes a round in about 1.33 frame period.
そして、この第3の方法においては、動き補間画像処理回路5が、連続する2つのフレーム画像の間に、2つの補間フレーム画像を生成するようになっている。すなわち、動き補間画像処理回路5は、1フレーム目のフレーム画像と2フレーム目のフレーム画像とに基づいて、第1の補間フレーム画像(1.33フレーム目の画像と称することにする)と、第2の補間フレーム画像(1.66フレーム目の画像と称することにする)と、を生成する。その後も同様にして、2フレーム目のフレーム画像と3フレーム目のフレーム画像とに基づいて2.33フレーム目の補間フレーム画像と2.66フレーム目の補間フレーム画像とが生成され、さらにその後も同様である。
In the third method, the motion interpolation
そして、画素ずらし制御回路6が1フレーム目のフレーム画像に基づき画素位置Aのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに(図11(A)参照)、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオフし(図11(C)参照)かつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオフすることにより(図11(D)参照)、図8(A)に示したように画素位置Aへの表示が行われる(図11(B)参照)。
When the pixel
次に、画素ずらし制御回路6が1.33フレーム目の補間フレーム画像に基づき画素位置Bのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオフしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオンすることにより、図8(B)に示したように画素位置Bへの表示が行われる。
Next, when the pixel
続いて、画素ずらし制御回路6が1.66フレーム目の補間フレーム画像に基づき画素位置Cのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオンしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオンすることにより、図8(C)に示したように画素位置Cへの表示が行われる。
Subsequently, when the pixel
さらに、画素ずらし制御回路6が2フレーム目のフレーム画像に基づき画素位置Dのフィールド画像を表示素子9に送って表示させているときに、画素ずらし制御回路6がタイミングを合わせて第1の偏光スイッチング液晶11aをオンしかつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオフすることにより、図8(D)に示したように画素位置Dへの表示が行われる。
Further, when the pixel
その後の動作についても同様に行われる。 Subsequent operations are similarly performed.
このように、図11に示す第3の方法は、連続する2つのフレーム画像の間に2つの補間フレーム画像を作成して、1つのフレーム画像または補間フレーム画像から1つの画素位置のフィールド画像を生成し表示するようにしたものとなっている。 As described above, the third method shown in FIG. 11 creates two interpolation frame images between two consecutive frame images, and generates a field image at one pixel position from one frame image or the interpolation frame image. Generated and displayed.
この第3の表示法によれば、第2の表示法よりも滑らかな動きを得ながら、高解像の表示を行うことが可能となるとともに、フィールドの表示レートが第1の表示法の240Hzに対して180Hzと遅くすることができるために、消費電力の低減を図ることが可能となる。 According to the third display method, high-resolution display can be performed while obtaining a smoother movement than the second display method, and the field display rate is 240 Hz of the first display method. As a result, the power consumption can be reduced.
(第4の例)
次に、図12を参照して、表示素子9が面順次表示素子である場合に、上述した第3の方法によりフィールド画像を作成して4点画素ずらし表示を行うときのタイミングについて説明する。ここに、図12は第3の方法により4点画素ずらしを行うときの面順次型の表示素子9と第1の偏光スイッチング液晶11aと第2の偏光スイッチング液晶11bとの駆動と画素位置とを示すタイミングチャートである。
(Fourth example)
Next, with reference to FIG. 12, when the
この図12において、図12(A)は表示素子9の切り換え波形を、図12(B)は画素シフトによる画素位置を、図12(C)は第1の偏光スイッチング液晶11aの切り換え波形を、図12(D)は第2の偏光スイッチング液晶11bの切り換え波形を、それぞれ示している。
In FIG. 12, FIG. 12A shows the switching waveform of the
この図12に示す表示方法における偏光スイッチング液晶11a,11bの駆動タイミングは、図11に示した第3の方法と同様であり、1フレーム周期(60Hz)において4つの画素位置ABCDの内の連続する3つの画素位置の表示(1フィールド周期=180Hz)が行われることも図11に示した第3の方法と同様である。
The drive timing of the polarization switching
ただし、この第4の例においては、180Hzの1フィールド周期内に、RGBの三色の画像データを表示素子9により順次表示し、図示はしないがこの表示に同期して光源の発光色をRGBに順次切り換えるようになっている。
However, in the fourth example, RGB three-color image data is sequentially displayed on the
従って、この第4の例においては、動き補間画像処理回路5が、連続する2つのフレーム画像の間に、2つの補間フレーム画像をRGB各色毎に生成するようになっている。すなわち、動き補間画像処理回路5は、1フレーム目のRフレーム画像と2フレーム目のRフレーム画像とに基づいて、第1の補間Rフレーム画像(1.33フレーム目のR画像と称することにする)と、第2の補間Rフレーム画像(1.66フレーム目のR画像と称することにする)とを生成し、1フレーム目のGフレーム画像と2フレーム目のGフレーム画像とに基づいて、第1の補間Gフレーム画像(1.33フレーム目のG画像と称することにする)と、第2の補間Gフレーム画像(1.66フレーム目のG画像と称することにする)とを生成し、1フレーム目のBフレーム画像と2フレーム目のBフレーム画像とに基づいて、第1の補間Bフレーム画像(1.33フレーム目のB画像と称することにする)と、第2の補間Bフレーム画像(1.66フレーム目のB画像と称することにする)とを生成する。その後についても同様である。
Accordingly, in the fourth example, the motion interpolation
そして、画素ずらし制御回路6が第1の偏光スイッチング液晶11aをオフし(図12(C)参照)かつ第2の偏光スイッチング液晶11bをオフしている間に(図12(D)参照)、画素ずらし制御回路6が1フレーム目のRフレーム画像に基づき画素位置AのRフィールド画像を表示素子9に送って表示させ、次に1フレーム目のGフレーム画像に基づき画素位置AのGフィールド画像を表示素子9に送って表示させ、続いて1フレーム目のBフレーム画像に基づき画素位置AのBフィールド画像を表示素子9に送って表示させることにより(図12(A)参照)、図8(A)に示したような画素位置Aの表示(図12(B)参照)がRGBの順に行われる。
While the pixel
その後の1.33フレーム目、1.66フレーム目、2フレーム目、…等の動作も、同様に行われる。 The subsequent operations such as the 1.33rd frame, the 1.66th frame, the second frame,... Are performed in the same manner.
このように、図11に示した第3の方法は、面順次型の表示素子に対しても適用することができる。なお、ここでは第3の方法を例に挙げて面順次型の表示素子による表示について説明したが、第1の方法、第2の方法、あるいは実施形態1に説明した方法などについても、全く同様にして面順次型の表示素子による表示に適用することができる。 As described above, the third method shown in FIG. 11 can also be applied to a frame sequential display element. Here, the third method is taken as an example to explain the display by the frame sequential display element, but the first method, the second method, the method described in the first embodiment, and the like are exactly the same. Thus, it can be applied to display by a frame sequential display element.
次に、図13および図14を参照して、画素ずらし表示装置の適用例を説明する。まず、図13は、画素ずらし表示装置をHMD(ヘッド・マウント・ディスプレイ)に適用した構成例を示す図である。なお、この図13に示す構成は、HMDに限らず、例えばEVF(電子・ビュー・ファインダー)等に対しても同様に適用される。 Next, an application example of the pixel shift display device will be described with reference to FIGS. First, FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example in which the pixel shift display device is applied to an HMD (head-mounted display). The configuration shown in FIG. 13 is not limited to the HMD, and is similarly applied to, for example, EVF (Electronic / View / Finder).
HMD本体20は、頭部の眼前に装着して用いられるものであり、可能な限りの軽量化を図って装着感を軽減する必要があるために、HMD本体20内に設けることが不可欠である構成以外は外部に設けることが望ましい。そこで、ここでは、例えば画素ずらし制御回路6を、別体に設けられた図示しないコントローラ等の内部に設けている。
The HMD
一方、HMD本体20は、バックライト21と、表示素子9と、画素ずらし素子10と、接眼光学系22と、駆動回路23と、駆動回路24と、を備えている。
On the other hand, the HMD
バックライト21は、表示素子9を背面側から照明するものである。
The
表示素子9および画素ずらし素子10は、上述したものであり、ここでは画素ずらし素子10が例えば図8に示したような構成であって4点画素ずらしを行うタイプのものであるとする。
The
接眼光学系22は、画素ずらし素子10から射出される高解像度化された画像を拡大して観察者の眼に投影するためのものである。
The eyepiece
駆動回路23は、画素ずらし制御回路6の制御に基づいて、表示素子9を駆動するものである。
The
駆動回路24は、画素ずらし制御回路6の制御に基づいて、画素ずらし素子10の偏光スイッチング液晶11a,11bを駆動するものである。
The
次に、図14は画素ずらし表示装置をプロジェクタに適用した構成例を示す図である。この図14に示すプロジェクタ30は、RGB3板式として構成されており、画像をスクリーン31に投影して観察するものである。
Next, FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example in which the pixel shift display device is applied to a projector. The
すなわち、プロジェクタ30は、光源部34と、フライアイレンズ35と、PS変換素子36と、第1のダイクロイックミラー37と、第2のダイクロイックミラー38と、第3のダイクロイックミラー39と、ミラー40と、ミラー41と、R用透過型LCD9rと、G用透過型LCD9gと、B用透過型LCD9bと、ダイクロイックプリズム42と、画素ずらし素子10と、投影光学系43と、を備えている。
That is, the
光源部34は、白色光を発生する例えば超高圧水銀ランプ等の点状をなす光源32と、この光源32から発生される光から略平行な光束を形成して所定の方向へ照射するための例えば回転放物面形状のプロファイルのリフレクタ33と、を備えている。
The
また、フライアイレンズ35は、光源部34からの光を各LCD9r,9g,9bへ照明ムラなく照射するためのものである。
The fly-
PS変換素子36は、光源部34からの無偏光の光を、所定の偏光方向の光に効率良く変換するためのものであり、例えばマルチPBS(偏光ビームスプリッタ)等により構成されている。
The PS conversion element 36 is for efficiently converting non-polarized light from the
第1のダイクロイックミラー37は、光源部34からの白色光を赤色(R)光とそれ以外の光とに分離するためのものである。
The first
第2のダイクロイックミラー38は、この第1のダイクロイックミラー37からの光を緑色(G)光とそれ以外の光とに分離して、分離した緑色(G)光を緑色(G)用透過型LCD9gへ向けて反射するためのものである。
The second
第3のダイクロイックミラー39は、この第2のダイクロイックミラー38からの光から青色(B)光を分離するためのものである。
The third
ミラー41は、第1のダイクロイックミラー37からの赤色(R)光を赤色(R)用透過型LCD9rへ向けて反射するためのものである。
The
ミラー40は、第3のダイクロイックミラー39からの青色(B)光を青色(B)用透過型LCD9bへ向けて反射するためのものである。
The
R用透過型LCD9rは、第1のダイクロイックミラー37により分離されたR光の通過光量を該R光に対応する情報に基づいて制御することにより画像のR色成分を表示するためのものである。
The
G用透過型LCD9gは、第2のダイクロイックミラー38により分離されたG光の通過光量を該G光に対応する情報に基づいて制御することにより画像のG色成分を表示するためのものである。
The transmissive LCD 9g for G is for displaying the G color component of the image by controlling the passing light amount of the G light separated by the second
B用透過型LCD9bは、第3のダイクロイックミラー39により分離されたB光の通過光量を該B光に対応する情報に基づいて制御することにより画像のB色成分を表示するためのものである。
The
これら各LCD9r,9g,9bは、投影光学系43から見て光学的に等価な位置に配設されている。
Each of these
ダイクロイックプリズム42は、R用透過型LCD9rにより生成されたR色の画像と、G用透過型LCD9gにより生成されたG色の画像と、B用透過型LCD9bにより生成されたB色の画像と、を合成する光路合成手段である。
The
画素ずらし素子10は、偏光スイッチング液晶11と、複屈折板12と、を備えて構成されている。なお、ここでは単に偏光スイッチング液晶11と複屈折板12とを備えていると述べたが、第1,第2の偏光スイッチング液晶11a,11bと第1,第2の複屈折板12a,12bとを備える4点画素ずらしの構成であってももちろん構わない。
The
投影光学系43は、ダイクロイックプリズム42から画素ずらし素子10を介して入射されるRGB合成された画像を、スクリーン31へ向けて拡大して投射するためのものである。
The projection
なお、ここでは表示素子が透過型LCDである場合を例に挙げて説明したが、もちろんこれに限るものではなく、反射型LCD(LCOS)、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)であっても構わない。 Here, the case where the display element is a transmissive LCD has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be a reflective LCD (LCOS) or DMD (digital micromirror device). I do not care.
このような実施形態2によれば、4点画素ずらしにおいても、上述した実施形態1とほぼ同様の効果を奏することが可能となる。 According to the second embodiment as described above, it is possible to achieve substantially the same effect as that of the first embodiment described above even when shifting four-point pixels.
また、上述した各実施形態において、画素ずらし素子として、偏光スイッチング液晶と複屈折板とを組み合せる構成例を説明したが、これに限るものでなく、上述した従来技術において記載されているような、例えばメカニカルな振動などにより画素ずらしを行うタイプのものであっても構わない。 In each of the above-described embodiments, the configuration example in which the polarization switching liquid crystal and the birefringent plate are combined as the pixel shifting element has been described. However, the present invention is not limited thereto, and is described in the above-described conventional technology. For example, the pixel may be shifted by mechanical vibration.
さらに、上述した各実施形態においては、主として画素ずらし表示装置についてを述べたが、同様の処理を行うための画素ずらし表示方法であっても構わないし、コンピュータに同様の処理を実行させるための画素ずらし表示プログラムであっても良い。 Furthermore, in each of the above-described embodiments, the pixel-shifted display device has been mainly described. However, a pixel-shifted display method for performing similar processing may be used, and pixels for causing a computer to perform similar processing. A shift display program may be used.
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, you may delete a some component from all the components shown by embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. Thus, it goes without saying that various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the invention.
本発明は、フレーム画像からフィールド画像を生成して空間的な画素ずらしを行い表示するための画素ずらし表示装置、画素ずらし表示方法、画素ずらし表示プログラムに好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used for a pixel shift display device, a pixel shift display method, and a pixel shift display program for generating a field image from a frame image and performing display by performing spatial pixel shift.
1…前処理回路(前処理部)
2…動画・静止画判定回路(動画・静止画判定部)
3…フレームメモリデータセレクタ
4…フレームメモリ
5…動き補間画像処理回路(補間画像生成部)
5a…シーンチェンジ判断部
6…画素ずらし制御回路(フィールド画像生成部)
7…フィールドメモリ
8…タイミングコントローラ
9…表示素子(表示部)
10…画素ずらし素子(画素ずらし部)
11,11a,11b…偏光スイッチング液晶
12,12a,12b…複屈折板
20…HMD本体
21…バックライト
22…接眼光学系
23…駆動回路
24…駆動回路
30…プロジェクタ
31…スクリーン
32…光源
33…リフレクタ
34…光源部
35…フライアイレンズ
36…PS変換素子
37…第1のダイクロイックミラー
38…第2のダイクロイックミラー
39…第3のダイクロイックミラー
40…ミラー
41…ミラー
42…ダイクロイックプリズム
43…投影光学系
1 ... Pre-processing circuit (pre-processing unit)
2. Video / still image determination circuit (video / still image determination unit)
3 ... Frame
5a ... Scene
7 ...
10: Pixel shift element (pixel shift section)
DESCRIPTION OF
Claims (13)
上記フレーム画像または上記補間フレーム画像の時間順序に従って、該フレーム画像または該補間フレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するフィールド画像生成部と、
上記フィールド画像を順次表示する表示部と、
上記表示部により上記フィールド画像を表示するのに同期して、該フィールド画像の画素ずらし位置に応じた空間的な画素ずらしを行う画素ずらし部と、
を具備したことを特徴とする画素ずらし表示装置。 An interpolated image generating unit that generates one or more interpolated frame images corresponding to the time between two consecutive frame images based on moving image data composed of a plurality of frame images;
A field image generation unit that generates a field image corresponding to a pixel shift position from the frame image or the interpolated frame image according to the time order of the frame image or the interpolated frame image;
A display unit for sequentially displaying the field images;
A pixel shift unit that performs spatial pixel shift according to the pixel shift position of the field image in synchronization with displaying the field image by the display unit;
A pixel-shifted display device comprising:
上記補間画像生成部は、上記前処理部により解像度変換が行われたフレーム画像に基づき、該フレーム画像と同一画素数の補間フレーム画像を生成するものであり、
上記フィールド画像生成部は、上記フレーム画像または上記補間フレーム画像から上記表示部の画素数と同一画素数のフィールド画像を生成するものであることを特徴とする請求項1に記載の画素ずらし表示装置。 Each frame image of the input moving image data further includes a pre-processing unit that performs resolution conversion so as to be the same as the apparent number of display pixels after the pixel shifting is performed by the pixel shifting unit,
The interpolated image generation unit generates an interpolated frame image having the same number of pixels as the frame image based on the frame image whose resolution has been converted by the preprocessing unit.
2. The pixel shift display device according to claim 1, wherein the field image generation unit generates a field image having the same number of pixels as the number of pixels of the display unit from the frame image or the interpolated frame image. .
上記補間画像生成部は、上記動画/静止画判定部により静止画像データであると判定された場合には、補間フレーム画像の生成を中止するものであり、
上記フィールド画像生成部は、該静止画像データから画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するものであることを特徴とする請求項1に記載の画素ずらし表示装置。 A moving image / still image determination unit that determines whether the input image data is moving image data or still image data;
The interpolation image generation unit is configured to stop generating an interpolation frame image when the moving image / still image determination unit determines that the image data is still image data.
The pixel shift display device according to claim 1, wherein the field image generation unit generates a field image corresponding to a pixel shift position from the still image data.
上記補間画像生成部は、上記シーンチェンジ判断部によりシーンチェンジが発生したと判定された場合には、該シーンチェンジが発生したフレーム間における補間フレーム画像の生成を中止するものであり、
上記フィールド画像生成部は、該シーンチェンジが発生したフレーム間においては、1つのフレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するものであることを特徴とする請求項1に記載の画素ずらし表示装置。 A scene change determination unit for detecting whether a scene change has occurred in the input moving image data;
When the scene change determination unit determines that a scene change has occurred, the interpolated image generation unit stops generating an interpolated frame image between frames in which the scene change has occurred.
2. The pixel shift according to claim 1, wherein the field image generation unit generates a field image corresponding to a pixel shift position from one frame image between frames in which the scene change has occurred. Display device.
上記フレーム画像または上記補間フレーム画像の時間順序に従って、該フレーム画像または該補間フレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するフィールド画像生成ステップと、
上記フィールド画像を順次表示する表示ステップと、
上記表示ステップにより上記フィールド画像を表示するのに同期して、該フィールド画像の画素ずらし位置に応じた空間的な画素ずらしを行う画素ずらしステップと、
を有することを特徴とする画素ずらし表示方法。 An interpolation image generation step of generating one or more interpolation frame images corresponding to the time between two consecutive frame images based on moving image data composed of a plurality of frame images;
A field image generation step of generating a field image corresponding to a pixel shift position from the frame image or the interpolated frame image according to the time order of the frame image or the interpolated frame image;
A display step for sequentially displaying the field images;
A pixel shifting step of performing spatial pixel shifting according to the pixel shifting position of the field image in synchronization with displaying the field image by the display step;
A pixel-shifted display method characterized by comprising:
上記補間画像生成ステップは、上記前処理ステップにより解像度変換が行われたフレーム画像に基づき、該フレーム画像と同一画素数の補間フレーム画像を生成するステップであり、
上記フィールド画像生成ステップは、上記フレーム画像または上記補間フレーム画像から上記表示ステップにより表示される画像の画素数と同一画素数のフィールド画像を生成するステップであることを特徴とする請求項7に記載の画素ずらし表示方法。 Each frame image of the input moving image data further includes a pre-processing step for performing resolution conversion so as to be the same as the apparent number of display pixels after the pixel shifting is performed by the pixel shifting step,
The interpolated image generation step is a step of generating an interpolated frame image having the same number of pixels as the frame image based on the frame image subjected to resolution conversion in the preprocessing step.
8. The field image generation step is a step of generating a field image having the same number of pixels as the number of pixels of the image displayed by the display step from the frame image or the interpolated frame image. Pixel shift display method.
上記補間画像生成ステップは、上記動画/静止画判定ステップにより静止画像データであると判定された場合には、補間フレーム画像の生成を中止するステップを含み、
上記フィールド画像生成ステップは、該静止画像データから画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するステップであることを特徴とする請求項7に記載の画素ずらし表示方法。 A moving image / still image determination step for determining whether the input image data is moving image data or still image data;
The interpolation image generation step includes a step of stopping the generation of the interpolated frame image when it is determined by the moving image / still image determination step that the image is still image data,
8. The pixel shift display method according to claim 7, wherein the field image generation step is a step of generating a field image corresponding to a pixel shift position from the still image data.
上記補間画像生成ステップは、上記シーンチェンジ判断ステップによりシーンチェンジが発生したと判定された場合には、該シーンチェンジが発生したフレーム間における補間フレーム画像の生成を中止するステップを含むことを特徴とする請求項7に記載の画素ずらし表示方法。 A scene change determination step for detecting whether or not a scene change has occurred in the input moving image data;
The interpolated image generation step includes a step of stopping generation of an interpolated frame image between frames in which the scene change has occurred when it is determined in the scene change determining step that a scene change has occurred. The pixel-shifted display method according to claim 7.
複数のフレーム画像により構成される動画像データに基づいて、連続する2つのフレーム画像の間の時間に該当する補間フレーム画像を1つ以上生成する補間画像生成ステップと、
上記フレーム画像または上記補間フレーム画像の時間順序に従って、該フレーム画像または該補間フレーム画像から画素ずらし位置に応じたフィールド画像を生成するフィールド画像生成ステップと、
上記フィールド画像を順次表示する表示ステップと、
上記表示ステップにより上記フィールド画像を表示するのに同期して、該フィールド画像の画素ずらし位置に応じた空間的な画素ずらしを行う画素ずらしステップと、
を実行させるための画素ずらし表示プログラム。 On the computer,
An interpolation image generation step of generating one or more interpolation frame images corresponding to the time between two consecutive frame images based on moving image data composed of a plurality of frame images;
A field image generation step of generating a field image corresponding to a pixel shift position from the frame image or the interpolated frame image according to the time order of the frame image or the interpolated frame image;
A display step for sequentially displaying the field images;
A pixel shifting step of performing spatial pixel shifting according to the pixel shifting position of the field image in synchronization with displaying the field image by the display step;
Pixel shift display program to execute.
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