JP2009110020A - 表示装置および方法、記録媒体、並びにプログラム - Google Patents

表示装置および方法、記録媒体、並びにプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】いわゆるホールド型の表示装置において、より少ないフレームレートで、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示させる。
【解決手段】LCD１２において、フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される。表示制御部１１は、フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または画面の輝度を時間的に連続的に減少させるようにLCD１２の表示を制御する。本発明は、表示装置に適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、動画像の表
示に適した表示装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
従来のNTSC（National Television System Committee）方式またはHD（High Definition television）方式の表示装置における、１秒間に表示されるフレーム（フィールド）の数は、６０フレームである（より正確には毎秒５９．９４フレームである）。
以下、１秒間に表示されるフレームの数を、フレームレートと称する。
また、PAL（Phase Alternating by Line）方式の表示装置におけるフレームレートは、毎秒５０フレームである。さらに、映画におけるフレームレートは、毎秒２４フレームである。
毎秒６０フレーム乃至毎秒２４フレームで表示される画像において、動画ボケ（blur）（motion blur）またはジャーキネス（jerkiness）といった動画像の画質劣化が生じる。特に、表示が各フレームの期間中保持される、いわゆるホールド型の表示装置において、動画ボケの発生が顕著である。
従来、以前の表示データとの比較により、変化がある画素には、変化量以上に強調した表示データを書込み、当初の表示データに対応する値以上に変化させ、この時の液晶の光学応答に基づいて、複数の領域をもつ照明装置の各領域毎に光源の点灯時期及び点灯時間を制御するようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。
また、赤色、緑色、および青色発光の蛍光体膜を有する蛍光ランプを点灯回路によりパルス幅変調点灯させて調光し、液晶パネルに映像信号を書き込み、蛍光ランプを液晶パネルのバックライトとして機能させることで映像を表示する液晶表示装置であって、蛍光ランプに、光量が消灯後に点灯時の１０分の１になる時間が１ミリ秒以下である緑色発光の蛍光体膜を設けた液晶表示装置もある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１２５０６７号公報
特開２００２−１０５４４７号公報
ホールド型の表示装置である直視型または反射型LCD表示装置において、表示画面上において移動する画像（画像オブジェクト）を表示した場合、動画ボケが知覚される。この動画ボケは、表示画面上において移動する画像（画像オブジェクト）に目を追従させる追従視において網膜スリップ（Retinal slip）（視覚情報処理ハンドブック、日本視覚学会編、朝倉書店、393頁）と称される、網膜上に結像される像のずれにより生じる。毎秒６０フレーム以下のフレームレートによって表示される、動いている画像オブジェクトを含む一般の画像からは、多くの動きボケが知覚される。
このような動きボケをより少なくするために、１つのフレームが表示される時間に比較して、より短い時間でパルス状（時間に対して矩形波状）に発光させることも考えられている。しかしながら、このような表示をさせると、視線（視点）を固定して表示された画像を見る固定視において、動きの速い画像オブジェクトに対して画像の動きが離散的に見える（ぎくしゃくして見える）ジャーキネスが知覚される。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、表示が各フレームの期間中保持される、いわゆるホールド型の表示装置において、より少ないフレームレートで、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示させることを目的とする。
本発明の一側面の表示装置は、フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される表示手段と、前記フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、前記画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように前記表示手段の表示を制御する表示制御手段とを含む。
本発明の一側面の表示方法は、フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される表示装置が、前記フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、前記画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように表示を制御するステップを含む。
本発明の一側面の記録媒体のプログラム、またはプログラムは、フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される表示装置を制御するコンピュータに、前記フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、前記画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように表示を制御するステップを含む処理を実行させる。
本発明においては、フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように表示が制御される。
表示装置は、独立した装置であっても良いし、例えば、情報処理装置の表示を行うブロックであっても良い。
以上のように、本発明によれば、画像を表示することができる。
また、本発明によれば、いわゆるホールド型の表示装置において、より少ないフレームレートで、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示させることができる。
本発明に係る表示装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 輝度制御の処理を説明するフローチャートである。 波形信号の例を示す図である。 波形信号の例を示す図である。 波形信号の例を示す図である。 波形信号生成回路の構成の例を示す図である。 入力信号Vi(t)の例を示す図である。 出力信号Vo(t)の例を示す図である。 出力信号Vo(t)のより詳細な例を説明する図である。 整流信号Vs(t)の例を示す図である。 本発明に係る表示装置の一実施の形態の他の構成を示すブロック図である。 輝度制御の他の処理を説明するフローチャートである。 本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。 本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。 分光視感効率データの例を示す図である。 本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。 本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。
図１は、本発明に係る表示装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。表示制御部１１は、表示デバイスの一例であるLCD（Liquid Crystal Display）１２の表示を制御すると共に、表示デバイスに光を供給する光源の一例であるLED（Light Emitting Diode）バックライト１３の発光を制御する。表示制御部１１は、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）などで構成される専用回路、FPGA（Field Programmable Gate Array）などのプログラマブルLSI、または制御プログラムを実行する汎用のマイクロプロセッサなどで実現される。
LCD１２は、表示制御部１１の制御の基に、画像を表示する。LEDバックライト１３は、１または複数のLEDからなり、表示制御部１１の制御の基に、発光する。
例えば、LEDバックライト１３は、赤い光を放射する１または複数の赤色LED、緑の光を放射する１または複数の緑色LED、および青い光を放射する１または複数の青色LEDからなる。また、例えば、LEDバックライト１３は、赤、緑、および青を含む白い光を放射する１または複数の白色LEDで構成するようにしてもよい。
LEDバックライト１３から放射された光は、図示せぬ拡散フィルムなどにより均一に拡散されて、LCD１２を介して、LCD１２を見ている人の眼に入射される。
言い換えれば、LCD１２の各画素は、LEDバックライト１３から入射された光のうち、所定の強さの（所定の割合の）、所定の波長の光（色の光）を通過させる。LCD１２の各画素を通過した、所定の強さの色の光が、LCD１２を見ている人の目に入射されるので、LCD１２を見ている人は、LCD１２に表示された画像を知覚する。
表示制御部１１は、垂直同期信号生成部２１、波形データ生成部２２、コントロールスイッチ２３、DAC（Digital to Analog Converter）２４、電流制御部２５、画像信号生成部２６、およびLCD制御部２７を含む。
垂直同期信号生成部２１は、表示される動画像の各フレームに同期させるための垂直同期信号を生成して、生成した垂直同期信号を波形データ生成部２２および画像信号生成部２６に供給する。波形データ生成部２２は、コントロールスイッチ２３から供給された、波形の選択を指示する波形選択信号を基に、垂直同期信号に同期して、LEDバックライト１３の輝度を指示する波形データを生成する。例えば、波形データ生成部２２は、LEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に変化させる波形データを生成する。例えば、波形データ生成部２２は、LEDバックライト１３の輝度を時間的に一定とする波形データを生成する。波形データ生成部２２は、生成した波形データをDAC２４に供給する。
例えば、波形データ生成部２２は、時間の経過に対応する、予め算出された波形データの値を記憶し、フレームの開始時刻からの時間の経過に応じて、予め記憶されている波形データの値を順に出力することにより、波形データを生成する。
また、波形データ生成部２２は、時間の経過に対応する、波形データの値を記述する演算式を記憶し、フレームの開始時刻からの時間の経過に応じて、記憶している演算式を基に、波形データの値を算出することにより、波形データを生成するようにしても良い。
コントロールスイッチ２３は、ユーザにより操作され、ユーザの操作に応じた波形選択信号を波形データ生成部２２に供給する。例えば、コントロールスイッチ２３は、ユーザの操作に応じて、LEDバックライト１３の輝度を時間的に一定とする波形の選択を指示する波形選択信号を波形データ生成部２２に供給するか、またはLEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に変化させる波形の選択を指示する波形選択信号を波形データ生成部２２に供給する。
DAC２４は、波形データ生成部２２から供給された、デジタルデータである波形データをデジタル／アナログ変換する。すなわち、DAC２４は、デジタルデータである波形データにデジタル／アナログ変換を適用して、これにより得られた、電圧のアナログ信号である波形信号を電流制御部２５に供給する。DAC２４から出力される波形信号の電圧値は、DAC２４に入力される波形データの値に対応している。
電流制御部２５は、DAC２４から供給された、電圧のアナログ信号である波形信号を、駆動電流に変換して、変換された駆動電流をLEDバックライト１３に供給する。電流制御部２５からLEDバックライト１３に供給される駆動電流の電流値は、電流制御部２５に入力される波形信号の電圧値に対応している。
駆動電流の電流値が増加した場合、LEDバックライト１３は、より明るく発光し（輝度が増加し）、駆動電流の電流値が減少した場合、LEDバックライト１３は、より暗く発光する（輝度が低下する）。
すなわち、波形データ生成部２２から出力される波形データによって、LEDバックライト１３の輝度が変化する。例えば、波形データ生成部２２が、時間的に一定の値の波形データを出力した場合、LEDバックライト１３は、時間的に一定の輝度で発光する。
一方、波形データ生成部２２が、時間的に連続的に減少するか、または時間的に連続的に増加する波形データを出力した場合、LEDバックライト１３は、時間的に連続的に輝度が減少するか、または時間的に連続的に輝度が増加するように発光する。
特に、波形データ生成部２２が、垂直同期信号を基に、LCD１２において、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に減少するか、または時間的に連続的に増加する波形データを出力した場合、LEDバックライト１３は、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度が減少するか、または時間的に連続的に輝度が増加するように発光する。
画像信号生成部２６は、所定の画像を表示させるための画像信号を生成する。例えば、画像信号生成部２６は、いわゆるコンピュータグラフィックスを表示させるための画像信号を生成するコンピュータグラフィックス映像信号生成装置である。
より詳細には、画像信号生成部２６は、垂直同期信号生成部２１から供給された、表示される動画像の各フレームに同期させるための垂直同期信号に同期して、所定の画像を表示させるための画像信号を生成する。画像信号生成部２６は、生成した画像信号をLCD制御部２７に供給する。
LCD制御部２７は、画像信号生成部２６から供給された画像信号に基づき、LCD１２に画像を表示させるための表示制御信号を生成して、生成した表示制御信号をLCD１２に供給する。これにより、LCD１２は、画像信号生成部２６により生成された画像信号に対応した画像を表示する。
すなわち、画像信号生成部２６が、垂直同期信号生成部２１から供給された垂直同期信号に同期して、フレームを単位とした、所定の画像を表示させるための画像信号を生成すると、LCD１２は、垂直同期信号に同期した、フレームを単位とした画像を表示する。一方、上述したように、波形データ生成部２２が、垂直同期信号を基に、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に減少するか、または時間的に連続的に増加する波形データを出力すると、LEDバックライト１３は、LCD１２に表示されるフレームに同期して、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度が減少するか、または時間的に連続的に輝度が増加するように発光する。
このようにすると、LCD１２の各画素が、表示制御信号として供給される１つの画素値に基づいて、１つのフレームが表示される期間において、一定の割合の、一定の色の光を通過させても、LCD１２に入射される光そのものが、１つのフレームの期間において、時間的に連続的に減少するか、または時間的に連続的に増加するので、LCD１２を見ている人の目に入射される光の強さは、１つのフレームの期間において、時間的に連続的に減少するか、または時間的に連続的に増加する。
その結果、より少ないフレームレートで、動きのある画像オブジェクトが表示された場合であっても、LCD１２を見ている人には、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくくなる。
ドライブ１４は、必要に応じて、表示制御部１１に接続され、装着された磁気ディスク３１、光ディスク３２、光磁気ディスク３３、または半導体メモリ３４に記録されているプログラムまたはデータを読み出して、読み出したプログラムまたはデータを表示制御部１１に供給する。表示制御部１１は、ドライブ１４から供給されたプログラムを実行することができる。
なお、表示制御部１１は、図示せぬネットワークを介して、プログラムを取得するようにしてもよい。
次に、図２のフローチャートを参照して、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる場合の、制御プログラムを実行する表示制御部１１による輝度制御の処理を説明する。なお、以下のフローチャートを参照して説明する各ステップの処理は、実際には、並列に実行される。
ステップＳ１１において、垂直同期信号生成部２１は、表示される動画像の各フレームに同期させるための垂直同期信号を生成する。例えば、ステップＳ１１において、垂直同期信号生成部２１は、毎秒２４フレーム乃至毎秒５００フレームからなる動画像の各フレームに同期させる垂直同期信号を生成する。
ステップＳ１２において、波形データ生成部２２は、ユーザの操作に応じたコントロールスイッチ２３から供給される波形選択信号を取得することにより、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形の選択の指示を取得する。
ステップＳ１３において、波形データ生成部２２は、ステップＳ１２の処理で取得した波形の選択の指示、およびステップＳ１１の処理で生成された垂直同期信号を基に、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形データを生成する。
例えば、波形データ生成部２２は、フレーム毎に、１フレームの期間の２５％の長さの期間において、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形データを生成する。より具体的には、例えば、毎秒５００フレームからなる動画像を表示させる場合、１フレームの期間は２［ms］なので、波形データ生成部２２は、フレーム毎に、１フレームの期間の２５％の長さである５００［μs］において、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形データを生成する。
ステップＳ１４において、DAC２４は、波形データをデジタル／アナログ変換することにより、生成された波形データを基に、波形データに応じた波形信号を生成する。すなわち、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形データが生成された場合、ステップＳ１４において、DAC２４は、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形信号を生成する。
ステップＳ１５において、電流制御部２５は、生成された波形信号を基に、駆動電流をLEDバックライト１３に供給し、手続きは、ステップＳ１１に戻り、上述した処理を繰り返す。より具体的には、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形信号が生成された場合、ステップＳ１５において、電流制御部２５は、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、LEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に減少させるか、またはLEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に増加させる駆動電流をLEDバックライト１３に供給する。
駆動電流の電流値が増加すると、LEDバックライト１３の輝度は増加し、駆動電流の電流値が減少すると、LEDバックライト１３の輝度は減少する。フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、LEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に減少させる場合、電流制御部２５は、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に電流値が減少する駆動電流をLEDバックライト１３に供給する。同様に、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、LEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に増加させる場合、電流制御部２５は、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に電流値が増加する駆動電流をLEDバックライト１３に供給する。
すなわち、例えば、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させる波形信号は、電流制御部２５に、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に電流値が減少する駆動電流をLEDバックライト１３に供給させる。例えば、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を増加させる波形信号は、電流制御部２５に、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に電流値が増加する駆動電流をLEDバックライト１３に供給させる。
波形データ生成部２２は、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を増加させる波形信号を生成するための波形データを生成する。
このようにすることで、より少ないフレームレートで、動きのある画像オブジェクトが表示された場合であっても、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示することができるようになる。
なお、輝度を時間的に一定とすることもできる。この場合、波形データ生成部２２は、ステップＳ１２において、LEDバックライト１３の輝度を時間的に一定とする波形の選択を指示する波形選択信号を取得し、ステップＳ１３において、時間的に輝度を一定とする波形データを生成する。ステップＳ１４において、DAC２４は、時間的に輝度を一定とする波形信号を生成するので、ステップＳ１５において、電流制御部２５は、LEDバックライト１３の輝度を時間的に一定とする駆動電流、すなわち、時間的に電流値が一定の駆動電流をLEDバックライト１３に供給する。
例えば、ユーザは、コントロールスイッチ２３を操作して、コントロールスイッチ２３に、動画像を表示させる場合には、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形の選択の指示する波形選択信号を出力させ、静止画像を表示させる場合には、時間的に輝度を一定する波形の選択を指示する波形選択信号を出力させる。
これにより、動画像を表示する場合には、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像が表示され、静止画像を表示する場合には、ちらつきが知覚されにくい画像が表示される。
図３乃至図５は、動画像が毎秒６０フレームからなる場合における、１つのフレームが表示される期間毎に、時間的に連続的に輝度を減少させるか、または時間的に連続的に輝度を増加させる波形信号の例を示す図である。
図３乃至図５において、横方向は、時間を示し、左側から右側に向かって経過する時間が示される。図３乃至図５における、０である時刻は、１つのフレームの開始時刻を示す。
図３乃至図５において、縦方向は、波形信号の電圧値VD［V］を示し、図中の上側がより高い電圧値を示す。
図３は、フレームの開始時刻から、時間的に連続的に輝度を減少させる波形信号の例を示す図である。図３で示される、フレームの開始時刻において、Vst［V］である電圧値の波形信号は、時間の経過に対応して指数関数的に減少し、フレームの開始時刻から１／６０秒経過した時点、すなわち、フレームの終了時刻において、ほぼ０［V］となる。
図３で示される波形信号が生成された場合、LEDバックライト１３は、フレームの開始時刻において、最も強い光を発光し、LEDバックライト１３から放射される光は、時間の経過に対応して指数関数的に減衰する。フレームの終了時刻において、LEDバックライト１３は、ほとんど発光しない。
感覚量が刺激の対数に比例する性質は、Fechnerの法則（視覚情報処理ハンドブック、日本視覚学会編、朝倉書店、104頁）として知られている。従って、例えば、時間の経過に対応して指数関数的に減衰するようにLEDバックライト１３を発光させるようにした場合、この表示装置を見ている人の明るさを感じる感覚量は、直線的に変化することになると言える。
図４は、フレームの開始時刻から、時間的に連続的に輝度を減少させる波形信号の他の例を示す図である。図４で示される、フレームの開始時刻において、Vst［V］である電圧値の波形信号は、例えば、フレームの開始時刻から１／１８０秒経過した時刻であるｔ1まで、一定であり、時刻ｔ1から、時間の経過に対応して指数関数的に減少し、フレームの終了時刻において、ほぼ０［V］となる。時刻ｔ1からフレームの終了時刻までの期間において、図４で示される波形信号は、図３で示される場合に比較して、より急峻に減衰する。
図４で示される波形信号が生成された場合、LEDバックライト１３は、フレームの開始時刻から時刻ｔ1までの期間において、一定の最も強い光を発光する。時刻ｔ1以後、LEDバックライト１３から放射される光は、時間の経過に対応して指数関数的に減衰する。フレームの終了時刻において、LEDバックライト１３は、ほとんど発光しない。
図５は、フレームの開始時刻から、時間的に連続的に輝度を増加させて、その後、時間的に連続的に輝度を減少させる波形信号のさらに他の例を示す図である。図５で示される、フレームの開始時刻において、０［V］である電圧値の波形信号は、例えば、フレームの開始時刻から１／１８０秒経過した時刻であるｔ2まで、指数関数的に漸増する。波形信号は、時刻ｔ2において、Vp［V］となる。
図５において、時刻ｔ3は、フレームの開始時刻から１／９０秒経過した時刻である。図５で示される、波形信号は、時刻ｔ2から時刻ｔ3まで、一定となる。さらに、波形信号は、時刻ｔ3から、時間の経過に対応して指数関数的に減少し、フレームの終了時刻において、ほぼ０［V］となる。
図５で示される波形信号が生成された場合、LEDバックライト１３は、フレームの開始時刻において、ほとんど発光せず、フレームの開始時刻から時刻ｔ2まで、LEDバックライト１３から放射される光は、時間の経過に対応して指数関数的に漸増する。LEDバックライト１３は、時刻ｔ2から時刻ｔ3までの期間において、一定の最も強い光を発光する。さらに、時刻ｔ3以後、LEDバックライト１３から放射される光は、時間の経過に対応して指数関数的に減衰する。フレームの終了時刻において、LEDバックライト１３は、ほとんど発光しない。
なお、フレームの終了時刻の近傍において、LEDバックライト１３により強い光を発光させるようにしても良いことは当然である。
また、LEDバックライト１３の輝度は、時間の経過に対応して指数関数的に減少させるか、または指数関数的に漸増させると説明したが、これに限るものではなく、時間の経過に対応して直線的に減少させるか、または増加させるなど時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させるようにすることができる。
次に、より簡単な構成の表示装置について説明する。
図１で示される波形データ生成部２２およびDAC２４は、より簡単な構成の波形信号生成回路に置き換えることができる。例えば、波形信号生成回路は、微分回路および整流回路から構成することができる。
図６は、図１で示される波形データ生成部２２およびDAC２４に代わる波形信号生成回路の構成の例を示す図である。
図６で示される波形信号生成回路における、コンデンサ５１および抵抗５２は、いわゆる微分回路を形成する。波形信号生成回路には、垂直同期信号に同期して、反転する入力信号Vi(t)が入力される。
コンデンサ５１の一端は、入力信号Vi(t)が印可される入力端子に接続され、コンデンサ５１の他の一端は、抵抗５２の一端に接続される。抵抗５２の他の一端は、接地される。抵抗５２の両端の電圧が、微分回路の出力信号Vo(t)として、波形信号生成回路の次段の整流回路に供給される。
図７は、入力信号Vi(t)の例を示す図である。例えば、入力信号Vi(t)の値は、１つのフレームの期間において、０［V］となり、次のフレームの期間において、５［V］となり、さらに次のフレームの期間において、０［V］となるように、フレームが変わると、０［V］から５［V］に、または５［V］から０［V］に変化する。
例えば、垂直同期信号を図示せぬＴフリップフロップに入力することにより、入力信号Vi(t)を生成することができる。
例えば、図７で示される入力信号Vi(t)が波形信号生成回路に入力される。
波形信号生成回路に入力された入力信号Vi(t)は、コンデンサ５１および抵抗５２からなる微分回路により微分され、微分回路は、出力信号Vo(t)を波形信号生成回路の次段の整流回路に供給する。
図８は、出力信号Vo(t)の例を示す図である。例えば、出力信号Vo(t)の値は、１つのフレームの期間の開始時刻において、−５［V］となり、そのフレームの期間において、時間の経過に対応して指数関数的にほぼ０［V］まで上昇する。出力信号Vo(t)の値は、次のフレームの期間の開始時刻において、５［V］となり、そのフレームの期間において、時間の経過に対応して指数関数的にほぼ０［V］まで低下する。出力信号Vo(t)の値は、さらに次のフレームの期間の開始時刻において、−５［V］となり、そのフレームの期間において、時間の経過に対応して指数関数的にほぼ０［V］まで上昇する。
このように、出力信号Vo(t)の値は、１つのフレームの期間毎に、時間の経過に対応して指数関数的に−５［V］からほぼ０［V］に、または５［V］からほぼ０［V］に変化する。出力信号Vo(t)は、式（１）で表される。
Figure 2009110020
 ・・・（１）
式（１）において、C0は、コンデンサ５１の容量値を示し、R0は、抵抗５２の抵抗値を示す。式（１）において、Eは、入力信号Vi(t)の変化量である。例えば、入力信号Vi(t)が０［V］から５［V］に変化した場合、Eは、５［V］であり、入力信号Vi(t)が５［V］から０［V］に変化した場合、Eは、−５［V］である。
図９は、コンデンサ５１の容量値C0を１［μF］とし、抵抗５２の抵抗値R0を５［kΩ］とした場合の、フレームの開始時刻における５［V］から、時間の経過に対応して指数関数的に低下する出力信号Vo(t)のより詳細な例を説明する図である。
図９で示される出力信号Vo(t)は、フレームの開始時刻から２［ms］経過した時点で、ほぼ３．３［V］となり、フレームの開始時刻から４［ms］経過した時点で、ほぼ２．２［V］となる。図９で示される出力信号Vo(t)は、フレームの開始時刻から６［ms］経過した時点で、ほぼ１．５［V］となり、フレームの開始時刻から８［ms］経過した時点で、ほぼ１．０［V］となる。そして、図９で示される出力信号Vo(t)は、フレームの開始時刻から１０［ms］経過した時点で、ほぼ０．７［V］となる。
波形信号生成回路の整流回路は、出力信号Vo(t)を整流する。すなわち、図１０で示されるように、波形信号生成回路の整流回路は、出力信号Vo(t)のうち、０［V］以下の信号を反転して、０［V］以上の信号とした整流信号Vs(t)を出力する。
図６で示される波形信号生成回路の整流回路は、いわゆる全波整流回路であり、例えば、抵抗５３、演算増幅器５４、ダイオード５５、ダイオード５６、抵抗５７、抵抗５８、抵抗５９、演算増幅器６０、および抵抗６１から構成される。
出力信号Vo(t)は、抵抗５３の一端および抵抗５９の一端に入力される。抵抗５３の他の一端は、演算増幅器５４の反転入力端子、ダイオード５５のカソード（陰極）、および抵抗５７の一端に接続される。演算増幅器５４の非反転入力端子は、接地される。
演算増幅器５４の出力端子は、ダイオード５５のアノード（陽極）およびダイオード５６のカソードに接続される。抵抗５７の他の一端は、ダイオード５６のアノードおよび抵抗５８の一端に接続される。
抵抗５８の他の一端は、演算増幅器６０の反転入力端子、抵抗５９の他の一端、および抵抗６１の一端に接続される。演算増幅器６０の非反転入力端子は、接地される。
演算増幅器６０の出力端子は、抵抗６１の他の一端に接続される。
演算増幅器６０の出力端子における電圧が整流信号Vs(t)として出力される。
ここで、波形信号生成回路の整流回路の動作を簡単に説明すると次のようになる。例えば、演算増幅器５４は、出力信号Vo(t)が正の電圧である場合、利得が１の反転増幅器として動作する。
すなわち、演算増幅器５４は、出力信号Vo(t)が正の電圧である場合、出力信号Vo(t)にダイオード５５の順方向電圧を加算した値と絶対値が等しい負の電圧を出力する。この場合、ダイオード５６の順方向電圧によって、出力信号Vo(t)と絶対値が等しい負の電圧が、抵抗５８の一端に印可されることになる。
出力信号Vo(t)が負の電圧である場合、ダイオード５５には、順方向の電圧が印可されることになり、演算増幅器５４の出力は、ダイオード５５の順方向電圧となる。この場合、ダイオード５６の順方向電圧によって、０［V］である電圧が、抵抗５８の一端に印可されることになる。
例えば、演算増幅器６０は、抵抗５８の一端に印可された電圧を２である利得で反転増幅すると共に、１である利得で出力信号Vo(t)を反転増幅する、いわゆる加算器として動作する。
演算増幅器６０は、抵抗５８の一端に、出力信号Vo(t)と絶対値が等しい負の電圧が印可された場合、これを２である利得で反転増幅すると共に、１である利得で出力信号Vo(t)を反転増幅するので、出力信号Vo(t)に等しい整流信号Vs(t)を出力する。一方、抵抗５８の一端に、０［V］である電圧が印可された場合、演算増幅器６０は、単に、１である利得で出力信号Vo(t)を反転増幅するので、出力信号Vo(t)を反転した整流信号Vs(t)を出力する。
従って、ダイオード５５の順方向電圧と、ダイオード５６の順方向電圧とが打ち消されて、波形信号生成回路の整流回路は、出力信号Vo(t)の絶対値に等しい整流信号Vs(t)を出力することになる。
図１０で示されるように、例えば、整流信号Vs(t)の値は、１つのフレームの期間の開始時刻において、５［V］となり、そのフレームの期間において、時間の経過に対応して指数関数的にほぼ０［V］まで低下する。出力信号Vo(t)の値は、次のフレームの期間の開始時刻において、５［V］となり、そのフレームの期間において、時間の経過に対応して指数関数的にほぼ０［V］まで低下する。出力信号Vo(t)の値は、さらに次のフレームの期間の開始時刻において、５［V］となり、そのフレームの期間において、時間の経過に対応して指数関数的にほぼ０［V］まで低下する。
このように、整流信号Vs(t)の値は、１つのフレームの期間毎に、時間の経過に対応して指数関数的に５［V］からほぼ０［V］に変化する。
以上のように、表示制御部１１は、より簡単な構成とすることができる。
ブロックの法則（Block's Low）（視覚情報処理ハンドブック、日本視覚学会編、朝倉書店、217頁）で示されるように、人の眼は、発光強度と時間との積に比例して明るさを感じる。この性質を利用して、見ている人に知覚させる明るさを確保するために、一般の表示装置は、所定の長さの発光時間において、発光するように構成されている。
本発明者は、この発光時間の長さを変化させて、表示された動画像を観察した。その結果、フレームの期間に対して、ある程度の割合の短い発光時間とすると、動画ボケが知覚されにくくなることが確認された。
一方、フレームの期間に対する発光時間の割合をより小さくすると、固定視において、ジャーキネスが知覚される。
ここで、パルス状（時間に対して矩形波状）に発光させると、ジャーキネスがより強く知覚され、指数関数的に時間的に減衰させるなど、徐々に輝度を変化させると、ジャーキネスが知覚されにくくなることが確認された。
なお、輝度の時間的な変化は、指数関数的な変化に限らず、所定の傾きで直線的に変化させるなど、時間的に連続的な変化であれば、同様の効果が得られることが確認されている。
以上のように、フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように表示させるようにしたので、より少ないフレームレートで、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示させることができるようになる。
次に、外部から供給される画像信号に基づいて画像を表示する表示装置の構成について説明する。
図１１は、本発明に係る表示装置の一実施の形態の他の構成を示すブロック図である。図１に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
表示制御部５１は、表示デバイスの一例であるLCD１２の表示を制御して、入力された画像信号を基に、LCD１２に画像を表示させると共に、表示デバイスに光を供給する光源の一例であるLEDバックライト１３の発光を制御する。表示制御部５１は、ASICなどで構成される専用回路、FPGAなどのプログラマブルLSI、または制御プログラムを実行する汎用のマイクロプロセッサなどで実現される。
表示制御部５１は、DAC２４、電流制御部２５、LCD制御部２７、垂直同期信号生成部７１、動き量検出部７２、フレームバッファ７３、波形データ生成部７４、波形特性算出部７５、およびモード選択スイッチ７６を含む。
表示制御部５１に入力された画像信号は、垂直同期信号生成部７１、動き量検出部７２、およびフレームバッファ７３に供給される。
垂直同期信号生成部７１は、供給された画像信号の各フレームに同期する垂直信号を生成して、生成した垂直同期信号を波形データ生成部７４に供給する。垂直同期信号生成部７１は、画像信号から垂直同期信号を抽出することにより、垂直信号を生成するか、または、画像信号における各フレームの期間を検出することにより、垂直信号を生成する。
動き量検出部７２は、供給された画像信号を基に、画像信号により表示される動画像に含まれる画像オブジェクトの動きの量を検出する。動き量検出部７２は、検出した画像オブジェクトの動きの量を示す動き量データを波形特性算出部７５に供給する。例えば、動き量検出部７２は、ブロックマッチング法、勾配法、位相相関法、またはペルリカーシブ法などにより、画像信号により表示される動画像に含まれる画像オブジェクトの動きの量を検出する。
モード選択スイッチ７６は、ユーザにより操作され、ユーザの操作に応じたモードの選択を指示するためのモード選択信号を波形特性算出部７５に供給する。例えば、モード選択スイッチ７６は、LEDバックライト１３の輝度を時間的に一定とするモードの選択を指示するモード選択信号を波形特性算出部７５に供給する。または、モード選択スイッチ７６は、LEDバックライト１３の輝度を、画像信号により表示される動画像に含まれる画像オブジェクトの動きの量に応じて、時間的に連続的に変化させるモードの選択を指示するモード選択信号を波形特性算出部７５に供給する。
波形特性算出部７５は、動き量検出部７２から供給された動き量データ、およびモード選択スイッチ７６から供給されたモード選択信号を基に、波形データ生成部７４により生成される波形データの特性を記述する波形特性データを生成する。
例えば、LEDバックライト１３の輝度を時間的に一定とするモードの選択を指示するモード選択信号が供給された場合、波形特性算出部７５は、時間的に一定の波形データの特定を記述する波形特性データを生成する。より具体的には、波形特性算出部７５は、時間を含まない関数（例えば、f(t)=a）の特定し、その関数を特定する値（a=5）からなる波形特性データを生成する。
例えば、LEDバックライト１３の輝度を、画像信号により表示される動画像に含まれる画像オブジェクトの動きの量に応じて、時間的に連続的に変化させるモードの選択を指示するモード選択信号が供給された場合、波形特性算出部７５は、動き量検出部７２から供給された動き量データで示される動き量を基に、フレームの期間においてLEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に変化させる波形データの特定を記述する波形特性データを生成する。
より具体的には、波形特性算出部７５は、フレームの期間における、LEDバックライト１３の輝度の積分値が、基準発光強度記憶部８１に記憶されている基準発光強度と等しくなる波形データの特性を記述する（波形データを特定する）波形特性データを生成する。
上述したブロックの法則で示されるように、人の眼は、発光強度と時間との積に比例して明るさを感じる。基準発光強度は、発光強度と時間との積を単位とする、人の眼に感じる明るさを示すデータである。
ここで、波形データの特性とは、輝度の最大値、時間に対する輝度の変化の割合、時間に対する輝度の変化の仕方（例えば、指数関数的な変化、または直線的な変化など）などのように波形データの性質をいう。
例えば、波形特性算出部７５は、動き量検出部７２から供給された動き量データで示される動き量が大きい場合、輝度の最大値をより大きくして、発光している期間をより短くし、且つ、フレームの期間における、輝度の時間による積分値が、基準発光強度記憶部８１に記憶されている基準発光強度と等しくなるようにLEDバックライト１３を発光させる波形データの特性を記述する波形特性データを生成する。
また、波形特性算出部７５は、動き量検出部７２から供給された動き量データで示される動き量が小さい場合、輝度の最大値をより小さくして、発光している期間をより長くし、且つ、フレームの期間における、輝度の時間による積分値が、基準発光強度記憶部８１に記憶されている基準発光強度と等しくなるようにLEDバックライト１３を発光させる波形データの特性を記述する波形特性データを生成する。
より詳細には、波形特性算出部７５は、例えば、式（１）に示される時間を含む関数を特定し、例えば、式（１）における、E、R0、およびC0など、その関数を特定する値からなる波形特性データを生成する。動き量検出部７２から供給された動き量データで示される動き量が大きい場合、Eがより大きい値とされ、R0およびC0で定まる時定数がより小さい値とされる。動き量検出部７２から供給された動き量データで示される動き量が小さい場合、Eがより小さい値とされ、R0およびC0で定まる時定数がより大きい値とされる。
波形特性算出部７５は、このように生成した、波形データの特性を記述する波形特性データを波形データ生成部７４に供給する。
波形データ生成部７４は、垂直同期信号生成部７１から供給された垂直同期信号に同期して、波形特性算出部７５から供給された波形特性データで記述される波形データを生成する。
例えば、波形データ生成部７４は、波形特性算出部７５から波形特性データが供給された場合、時間の経過に対応した波形データの値を予め算出して、算出した波形データの値を記憶し、垂直同期信号生成部７１から垂直同期信号が供給された場合、フレームの開始時刻からの時間の経過に対応して、記憶している波形データの値を読み出して、読み出した波形データの値を順次出力することにより、波形データを生成する。
このようにすることで、演算能力がより小さくても、波形データを生成することができる。
また、例えば、波形データ生成部７４は、波形特性算出部７５から供給された波形特性データおよび垂直同期信号生成部７１から垂直同期信号を基に、リアルタイムに、フレームの開始時刻からの時間の経過に対応して、記憶している波形データの値を演算して、演算した波形データの値を出力することにより、波形データを生成する。
このようにすることで、波形特性算出部７５から供給された波形特性データが変化した場合、即座に、変化した波形特性データで記述される波形データを出力することができる。
このように、波形データ生成部７４は、垂直同期信号を基に、各フレームに同期して、LEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に変化させる波形データを生成する。
波形データ生成部７４は、生成した波形データをDAC２４に供給する。
フレームバッファ７３は、画像信号を一時的に記憶して、記憶している画像信号をLCD制御部２７に供給する。フレームバッファ７３は、垂直同期信号生成部７１乃至波形データ生成部７４において処理に要する時間だけ、画像信号を遅延させて、遅延させた画像信号をLCD制御部２７に供給する。
このようにすることで、LCD１２により表示される画像のフレームと確実に同期させてLEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に変化させることができる。
次に、図１２のフローチャートを参照して、制御プログラムを実行する、図１１で示される表示制御部１１による輝度制御の他の処理を説明する。
ステップＳ３１において、垂直同期信号生成部７１は、入力された画像信号で表示される動画像の各フレームに同期させるための垂直同期信号を生成する。例えば、毎秒２４フレーム乃至毎秒５００フレームの動画像を表示させる画像信号を入力することができる。
ステップＳ３２において、動き量検出部７２は、供給された画像信号を基に、ブロックマッチング、または勾配法などにより、画像信号により表示される動画像に含まれる画像オブジェクトの動きの量を検出する。
ステップＳ３３において、波形特性算出部７５は、モード選択スイッチ７６から供給される、ユーザの操作に応じたモードの選択を指示するためのモード選択信号を取得する。ステップＳ３４において、波形特性算出部７５は、基準発光強度記憶部８１に記憶されている、基準発光強度を読み出す。基準発光強度は、基準発光強度記憶部８１に記憶されている、発光強度と時間との積を単位とする、人の眼に感じる明るさを示すデータである。
例えば、基準発光強度は、予め定めた値としても良く、また、ユーザの操作に応じて設定するようにしても良い。
ステップＳ３５において、波形特性算出部７５は、動き量および基準発光強度を基に、波形特性を算出する。例えば、ステップＳ３５において、波形特性算出部７５は、動き量および基準発光強度を基に、輝度の最大値、時間に対する輝度の変化の割合、または指数関数で表される曲線、若しくは直線など時間に対する輝度の変化の仕方などの波形特性を算出する。
例えば、ステップＳ３５において、波形特性算出部７５は、動き量がより大きい場合、輝度の最大値をより大きくして、発光している期間をより短くし、且つ、フレームの期間における、輝度の時間による積分値が、基準発光強度記憶部８１に記憶されている基準発光強度と等しくなるようにLEDバックライト１３を発光させる波形データの特性を記述する波形特性データを生成する。
より具体的には、例えば、ステップＳ３５において、波形特性算出部７５は、動き量がより大きい場合、波形データの最大値をより大きくして、波形データが時間的により急峻に変化するようにし、且つ、波形データの時間による積分値が、基準発光強度記憶部８１に記憶されている基準発光強度と等しくなるように波形データの特性を記述する波形特性データを生成する。
波形データの時間による積分値が、基準発光強度と等しくなるように波形データの特性を記述する波形特性データを生成する場合、基準発光強度は、発光強度に対応した電圧値と時間との積を単位として表される。
動き量がより大きい場合、発光している期間をより短くすることで、動きぼけをより感じにくくさせることができる。
逆に、波形特性算出部７５は、動き量がより小さい場合、輝度の最大値をより小さくし、発光している期間をより長くし、且つ、フレームの期間における、輝度の時間による積分値が、基準発光強度記憶部８１に記憶されている基準発光強度と等しくなるようにLEDバックライト１３を発光させる波形データの特定を記述する波形特性データを生成する。
より具体的には、例えば、ステップＳ３５において、波形特性算出部７５は、動き量がより小さい場合、波形データの最大値をより小さくして、波形データが時間的により緩やかに変化するようにし、且つ、波形データの時間による積分値が、基準発光強度記憶部８１に記憶されている基準発光強度と等しくなるように波形データの特性を記述する波形特性データを生成する。
動き量がより小さい場合、発光している期間をより長くすることで、ジャーキネスをより感じさせにくくすることができる。
ステップＳ３６において、波形データ生成部３６は、垂直同期信号および波形特性を基に、フレームに同期した波形データを生成する。ステップＳ３７において、DAC２４は、波形データをデジタル／アナログ変換することにより、生成された波形データを基に、波形データに応じた波形信号を生成する。
ステップＳ３８において、電流制御部２５は、生成された波形信号を基に、駆動電流をLEDバックライト１３に供給し、手続きは、ステップＳ３１に戻り、上述した処理を繰り返す。これにより、LEDバックライト１３は、フレームに同期し、１つのフレームが表示される期間毎に、輝度を時間的に連続的に低減させるか、または輝度を時間的に連続的に上昇させるように、発光することができる。
画像の動きを検出して、動き量がより大きい場合、発光している期間をより短くし、動き量がより小さい場合、発光している期間をより長くするように、フレームの期間毎に、LEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に減少させるか、またはLEDバックライト１３の輝度を時間的に連続的に増加させるので、画像オブジェクトの動きの量が大きくなったり、小さくなったりしても、動きぼけとジャーキネスとを感じさせにくい画像を表示させることができる。
なお、入力された画像信号からFFT（Fast Fourier Transform）などにより画像の周波数成分を抽出して、画像に高周波成分がより多く含まれる場合、発光している期間をより短くするようにしてもよい。
また、PWM（Pulse Width Modulation）方式によりLEDバックライト１３を駆動するようにしてもよい。
図１３は、PWM方式により光源を駆動する、本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。図１に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
表示制御部１０１は、表示デバイスの一例であるLCD１２の表示を制御すると共に、PWM方式により光源の一例であるLEDバックライト１３の発光を制御する。表示制御部１０１は、ASICなどで構成される専用回路、FPGAなどのプログラマブルLSI、または制御プログラムを実行する汎用のマイクロプロセッサなどで実現される。
表示制御部１０１は、垂直同期信号生成部２１、波形データ生成部２２、コントロールスイッチ２３、画像信号生成部２６、LCD制御部２７、およびPWM駆動電流生成部１１１を含む。
PWM駆動電流生成部１１１は、波形データ生成部２２から供給された波形データを基に、パルスの幅によりLEDバックライト１３の輝度を制御するPWM方式のPWM駆動電流をLEDバックライト１３に供給して、LEDバックライト１３を駆動する。
PWM方式を採用することにより、表示制御部１０１における電力の損失をより少なくすることができる。
なお、PWM方式に限らず、PAM（Pulse Amplitude Modulation）方式などの他のデジタルの駆動方式によりLEDバックライト１３を駆動するようにしてもよい。
PWM方式またはPAM方式などの矩形波を含む駆動電流で、LEDバックライト１３の輝度を変化させる場合は、人が矩形波に応じた変化を知覚できない、より高い周波数の矩形波でLEDバックライト１３を駆動するようにすることが好ましい。
さらに、光源の輝度を光の３原色ごとに制御することにより、輝度を下げても、輝度を上げても、表示される画像の色味を変化させないようにすることができる。
図１４は、バックライトの輝度を光の３原色ごとに制御する、本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。図１に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
表示制御部１３１は、LCD１２の表示を制御すると共に、表示デバイスに光を供給する光源の一例である赤色LEDバックライト１３２、緑色LEDバックライト１３３、および青色LEDバックライト１３４の発光を制御する。表示制御部１３１は、ASICなどで構成される専用回路、FPGAなどのプログラマブルLSI、または制御プログラムを実行する汎用のマイクロプロセッサなどで実現される。
赤色LEDバックライト１３２は、１または複数の赤色LEDからなり、表示制御部１３１の制御の基に、光の３原色の１つである赤い光を放射する（赤く発光する）。緑色LEDバックライト１３３は、１または複数の緑色LEDからなり、表示制御部１３１の制御の基に、光の３原色の他の１つである緑の光を放射する（緑色に発光する）。青色LEDバックライト１３４は、１または複数の青色LEDからなり、表示制御部１３１の制御の基に、光の３原色のさらに他の１つである青い光を放射する（青く発光する）。
表示制御部１３１は、垂直同期信号生成部２１、コントロールスイッチ２３、画像信号生成部２６、LCD制御部２７、波形データ生成部１４１、DAC１４２−１乃至DAC１４２−３、および電流制御部１４３−１乃至電流制御部１４３−３を含む。
波形データ生成部１４１は、コントロールスイッチ２３から供給された、波形の選択を指示する波形選択信号を基に、垂直同期信号に同期して、赤色LEDバックライト１３２の輝度を指示する波形データ、緑色LEDバックライト１３３の輝度を指示する波形データ、および青色LEDバックライト１３４の輝度を指示する波形データを生成する。例えば、波形データ生成部１４１は、赤色LEDバックライト１３２乃至青色LEDバックライト１３４のそれぞれの輝度を時間的に連続的に変化させる波形データを生成する。
波形データ生成部１４１は、分光視感効率データテーブル１５１および特性値補正部１５２を含む。分光視感効率データテーブル１５１は、各波長の光（３原色を含む）の強度に応じた、人の眼の感度を示す分光視感効率データを格納する。
人の眼の感度は、明るさによって光の波長ごとに変化する。換言すれば、明るさが変化すると、光の波長ごとの人の眼の感度は変化してしまう。
従って、光源の輝度を、光の波長に対して一様に減少させたり、または増加させたりすると、ホワイトバランスが変化してしまう。すなわち、同じ画像であっても色味（画像を観ている人が感じる色味）が変化してしまう。
分光視感効率データは、この、明るさおよび光の波長ごとの人の眼の感度を示すデータである（K.Sagawa and K.Takeichi:Mesopic spectral luminous efficiency functions:Final experimental report,Journal of Light and Visual Environment,11,22-29 1987）。
図１５は、分光視感効率データの例を示す図である。図１５で示される分光視感効率データは、５７０［nm］の波長を基準として、明所視（１００［td］）から暗所視（０．０１［td］）までの９レベルごとの、各波長の視感効率を示す。図１５において、黒丸は、暗所視における視感効率を示し、白丸は、明所視における視感効率を示す。
網膜照度レベルが下がるにつれて、短波長領域の視感効率が相対的に上昇し、逆に、長波長領域の視感効率が徐々に低下する傾向がある。
特性値補正部１５２は、分光視感効率データテーブル１５１に記憶されている分光視感効率データを基に、輝度の変化に対応させて、ホワイトバランスが一定になるように、３原色の中の赤の輝度を指示する波形データ（の特性）を定める特性値、緑の輝度を指示する波形データ（の特性）を定める特性値、および青の輝度を指示する波形データ（の特性）を定める特性値を補正する。
ここで、３原色のそれぞれの輝度を指示する波形データの特性を定める特性値は、波形データ生成部１４１における内部的なデータであって、上述した波形特性データと同様の方式とすることができる。
上述したように、人の眼は、明るさが低下するにつれて、青およびその近傍の視感効率が相対的に上昇し、逆に、赤およびその近傍の視感効率が相対的に低下する傾向があるので、例えば、輝度を下げた場合には、特性値補正部１５２は、赤の輝度を相対的に上げるように、赤の輝度を指示する波形データを定める特性値を補正するとともに、青の輝度を相対的に下げるように、青の輝度を指示する波形データを定める特性値を補正する。逆に、輝度を上げた場合には、特性値補正部１５２は、赤の輝度を相対的に下げるように、赤の輝度を指示する波形データを定める特性値を補正するとともに、青の輝度を相対的に上げるように、青の輝度を指示する波形データを定める特性値を補正する。
すなわち、特性値補正部１５２は、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光のそれぞれの輝度を指示する波形データの特性を定める特性値を補正する。換言すれば、特性値補正部１５２は、明るさの変化に応じた、３原色の光のそれぞれに対する人の眼の感度（相対的な感度）の変化を打ち消すように、人間の眼の分光視感効率を基に、画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または画面の輝度を時間的に連続的に減少させる特性を定める特性値であって、３原色の光のそれぞれの特性値を補正する。
このようにすることで、輝度を変化させても、ホワイトバランスを変化させないようにすることができる。すなわち、輝度を変化させても、同じ画像が同じ色味で見えるようになる。言い換えれば、輝度を変化させても、同じ画像を観ている人が感じる色味を一定とすることができる。
波形データ生成部１４１は、このように分光視感効率データによって補正された特性値を基に、赤色LEDバックライト１３２の輝度を指示する波形データ、緑色LEDバックライト１３３の輝度を指示する波形データ、および青色LEDバックライト１３４の輝度を指示する波形データを生成する。
波形データ生成部１４１は、赤色LEDバックライト１３２の輝度を指示する波形データをDAC１４２−１に供給する。波形データ生成部１４１は、緑色LEDバックライト１３３の輝度を指示する波形データをDAC１４２−２に供給する。波形データ生成部１４１は、青色LEDバックライト１３４の輝度を指示する波形データをDAC１４２−３に供給する。
DAC１４２−１は、波形データ生成部１４１から供給された、赤色LEDバックライト１３２の輝度を指示する、デジタルデータである波形データをデジタル／アナログ変換する。すなわち、DAC１４２−１は、デジタルデータである波形データにデジタル／アナログ変換を適用して、これにより得られた、電圧のアナログ信号である波形信号を電流制御部１４３−１に供給する。DAC１４２−１から出力される波形信号の電圧値は、DAC１４２−１に入力される波形データの値に対応している。
DAC１４２−２は、波形データ生成部１４１から供給された、緑色LEDバックライト１３３の輝度を指示する、デジタルデータである波形データをデジタル／アナログ変換する。すなわち、DAC１４２−２は、デジタルデータである波形データにデジタル／アナログ変換を適用して、これにより得られた、電圧のアナログ信号である波形信号を電流制御部１４３−２に供給する。DAC１４２−２から出力される波形信号の電圧値は、DAC１４２−２に入力される波形データの値に対応している。
DAC１４２−３は、波形データ生成部１４１から供給された、青色LEDバックライト１３４の輝度を指示する、デジタルデータである波形データをデジタル／アナログ変換する。すなわち、DAC１４２−３は、デジタルデータである波形データにデジタル／アナログ変換を適用して、これにより得られた、電圧のアナログ信号である波形信号を電流制御部１４３−２に供給する。DAC１４２−３から出力される波形信号の電圧値は、DAC１４２−３に入力される波形データの値に対応している。
電流制御部１４３−１は、DAC１４２−１から供給された、赤色LEDバックライト１３２の輝度を指示する、電圧のアナログ信号である波形信号を、駆動電流に変換して、変換した駆動電流を赤色LEDバックライト１３２に供給する。電流制御部１４３−２は、DAC１４２−２から供給された、緑色LEDバックライト１３３の輝度を指示する、電圧のアナログ信号である波形信号を、駆動電流に変換して、変換した駆動電流を緑色LEDバックライト１３３に供給する。電流制御部１４３−３は、DAC１４２−３から供給された、青色LEDバックライト１３４の輝度を指示する、電圧のアナログ信号である波形信号を、駆動電流に変換して、変換した駆動電流を青色LEDバックライト１３４に供給する。
以上のように、より少ないフレームレートで、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示させることができるようになると共に、輝度を変化させても、ホワイトバランスを変化させず、同じ画像が同じ色味で見えるように、画像を表示させることができるようになる。
次に、フレームの期間に比較してより短い時間で輝度を変化させることができない光源を使用する場合について説明する。
図１６は、フレームの期間に比較してより短い時間で輝度を変化させることができない光源を使用する、本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。図１に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
表示制御部１７１は、表示デバイスの一例であるLCD１７２の表示を制御する。また、表示制御部１７１は、表示デバイスに光を供給する光源の一例であるランプ１７４からLCD１７２に入射される光の量を調整するシャッタ１７３を制御する。表示制御部１７１は、ASICなどで構成される専用回路、FPGAなどのプログラマブルLSI、または制御プログラムを実行する汎用のマイクロプロセッサなどで実現される。
LCD１７２は、例えば、反射型液晶板または透過型液晶板であり、表示制御部１１の制御の基に、図示せぬスクリーンに画像を表示させる。シャッタ１７３は、光の量を、フレームの期間に比較して、高速に調整することができる液晶シャッタなどからなり、表示制御部１７１の制御の基に、ランプ１７４から放射され、LCD１７２に入射される光の量を調整する。
ランプ１７４は、フレームの期間より短い時間で輝度を変化させることができない光源であり、例えば、キセノンランプ、メタルハライドランプ、または超高圧水銀ランプなどからなる。
表示制御部１７１は、垂直同期信号生成部２１、コントロールスイッチ２３、画像信号生成部２６、LCD制御部２７、波形データ生成部１８１、およびDAC１８２を含む。
波形データ生成部１８１は、コントロールスイッチ２３から供給された、波形の選択を指示する波形選択信号を基に、垂直同期信号生成部２１から供給された垂直同期信号に同期して、ランプ１７４から放射され、LCD１７２に入射される光の量を指示する波形データを生成する。例えば、波形データ生成部１８１は、LCD１７２に入射される光の量を時間的に連続的に増加させるか、または減少させる波形データを生成する。
DAC１８２は、波形データ生成部１８１から供給された、デジタルデータである波形データをデジタル／アナログ変換する。すなわち、DAC１８２は、デジタルデータである波形データにデジタル／アナログ変換を適用して、これにより得られた、電圧のアナログ信号である波形信号をシャッタ１７３に供給する。DAC１８２から出力される波形信号の電圧値は、DAC１８２に入力される波形データの値に対応している。
シャッタ１７３は、DAC１８２から供給される波形信号に基づいて、ランプ１７４から放射され、LCD１７２に入射される光の量を調整する。例えば、シャッタ１７３は、時間的に連続的に減少するか、または時間的に連続的に増加するように、ランプ１７４から放射され、LCD１７２に入射される光の量を調整する。
例えば、シャッタ１７３は、より値の大きい波形信号が供給された場合、より多くの光をランプ１７４からLCD１７２に入射させ、より値の小さい波形信号が供給された場合、より少ない光をランプ１７４からLCD１７２に入射させるように、ランプ１７４から放射され、LCD１７２に入射される光の量を調整する。
このようにすることで、フレームの期間に対して、高速に輝度を変化させることができない光源を使用する場合であっても、フレームの期間において、画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または画面の輝度を時間的に連続的に減少させることができ、より動きぼけが少なく、ジャーキネスを感じさせない画像を表示させることができる。
なお、シャッタ１７３は、ランプ１７４とLCD１７２との間に設けて、LCD１７２に入射される光の量を調整すると説明したが、ランプ１７４、LCD１７２、およびシャッタ１７３の順に設けて（LCD１７２のスクリーン側に設けて）、LCD１７２から放射される光の量を調整するようにしてもよい。
次に、表示デバイスをLEDディスプレイとした場合について説明する。
図１７は、表示デバイスをLEDディスプレイとした、本発明に係る表示装置の一実施の形態のさらに他の構成を示すブロック図である。図１４に示す場合と同様の部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
表示制御部２０１は、表示デバイスの一例であるLEDディスプレイ２０２の表示を制御する。表示制御部２０１は、ASICなどで構成される専用回路、FPGAなどのプログラマブルLSI、または制御プログラムを実行する汎用のマイクロプロセッサなどで実現される。
LEDディスプレイ２０２は、光の３原色の１つである赤い光を放射する（赤く発光する）赤色LED、光の３原色の他の１つである緑の光を放射する（緑色に発光する）緑色LED、および光の３原色のさらに他の１つである青い光を放射する（青く発光する）青色LEDから構成される。赤色LED、緑色LED、および青色LEDをサブピクセルとするように、LEDディスプレイ２０２には、赤色LED、緑色LED、および青色LEDが配置されている。
LEDディスプレイ２０２は、表示制御部２０１から供給される、赤色LED表示制御信号、緑色LED表示制御信号、および青色LED表示制御信号を基に、配置されている赤色LED、緑色LED、および青色LEDをそれぞれ発光させる。
表示制御部２０１は、垂直同期信号生成部２１、コントロールスイッチ２３、波形データ生成部１４１、DAC１４２−１乃至DAC１４２−３、画像信号生成部２２１、およびLED表示制御部２２２−１乃至LED表示制御部２２２−３を含む。
画像信号生成部２２１は、垂直同期信号生成部２１から供給された、表示される動画像の各フレームに同期させるための垂直同期信号に同期して、所定の画像を表示させるための画像信号を生成する。画像信号生成部２２１により生成される画像信号は、表示させる画像における、３原色の中の赤の光の強度（赤のサブピクセルの発光の強度）を示すＲ信号、３原色の中の緑の光の強度（緑のサブピクセルの発光の強度）を示すＧ信号、および３原色の中の青の光の強度（青のサブピクセルの発光の強度）を示すＢ信号からなる。
画像信号生成部２２１は、Ｒ信号をLED表示制御部２２２−１に供給し、Ｇ信号をLED表示制御部２２２−２に供給し、Ｂ信号をLED表示制御部２２２−３に供給する。
LED表示制御部２２２−１は、DAC１４２−１から供給された、フレームに同期して、フレームの期間において、時間的に連続的に増加または減少させるように、３原色の中の赤の光の輝度を指示する波形信号、および画像信号生成部２２１から供給されたＲ信号を基に、LEDディスプレイ２０２に配置されている赤色LEDを、フレームの期間において、時間的に連続的に輝度が増加または減少するように発光させる赤色LED表示制御信号を生成する。LED表示制御部２２２−１は、生成した赤色LED表示制御信号をLEDディスプレイ２０２に供給する。
LED表示制御部２２２−２は、DAC１４２−２から供給された、フレームに同期して、フレームの期間において、時間的に連続的に増加または減少させるように、３原色の中の緑の光の輝度を指示する波形信号、および画像信号生成部２２１から供給されたＧ信号を基に、LEDディスプレイ２０２に配置されている緑色LEDを、フレームの期間において、時間的に連続的に輝度が増加または減少するように発光させる緑色LED表示制御信号を生成する。LED表示制御部２２２−２は、生成した緑色LED表示制御信号をLEDディスプレイ２０２に供給する。
LED表示制御部２２２−３は、DAC１４２−３から供給された、フレームに同期して、フレームの期間において、時間的に連続的に増加または減少させるように、３原色の中の青の光の輝度を指示する波形信号、および画像信号生成部２２１から供給されたＢ信号を基に、LEDディスプレイ２０２に配置されている青色LEDを、フレームの期間において、時間的に連続的に輝度が増加または減少するように発光させる青色LED表示制御信号を生成する。LED表示制御部２２２−３は、生成した青色LED表示制御信号をLEDディスプレイ２０２に供給する。
LEDディスプレイ２０２は、LED表示制御部２２２−１乃至LED表示制御部２２２−３からそれぞれ供給された、赤色LED表示制御信号、緑色LED表示制御信号、および青色LED表示制御信号を基に、フレームの期間において、時間的に連続的に輝度が増加または減少するように赤色LED、緑色LED、および青色LEDをそれぞれ発光させる。
以上のように、自発光型の表示装置においても、より少ないフレームレートで、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示させることができる。
なお、本発明は、反射型液晶若しくは透過型液晶を用いたフロントプロジェクタ若しくはリヤプロジェクタなどの反射投影型若しくは透過投影型の表示装置、直視型の液晶ディスプレイに代表される透過直視型の表示装置、またはLED若しくはEL（Electro Luminescence）などの発光素子をアレイ状に配置した自発光型の表示装置などにも適用することができ、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
また、本発明は、いわゆるプログレッシブ方式により動画像を表示する表示装置に限らず、いわゆるインターレース方式により動画像を表示する表示装置にも同様に適用することができる。
なお、表示装置には、例えば、いわゆるノート型のパーソナルコンピュータ、PDA（Personal Digital Assistant）、携帯電話機、またはデジタルビデオカメラなど、表示機能と他の機能とが設けられている装置が含まれる。
このように、フレームの期間において、所定の輝度で光源を発光させるようにした場合には、画像を表示させることができる。また、フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または画面の輝度を時間的に連続的に減少させるようにした場合には、表示が各フレームの期間中保持される、いわゆるホールド型の表示装置において、より少ないフレームレートで、動きボケおよびジャーキネスが知覚されにくい画像を表示させることができる。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
この記録媒体は、図１、図１１、図１３、図１４、図１６、または図１７に示すように、コンピュータとは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク３１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク３２（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク３３（ＭＤ(Mini-Disc)（商標）を含む）、若しくは半導体メモリ３４などよりなるパッケージメディアにより構成されるだけでなく、コンピュータに予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROMや、ハードディスクなどで構成される。
なお、上述した一連の処理を実行させるプログラムは、必要に応じてルータ、モデムなどのインタフェースを介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を介してコンピュータにインストールされるようにしてもよい。
また、本明細書において、記録媒体に格納されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
１１ 表示制御部， １２ LCD， １３ LEDバックライト， ２１ 垂直同期信号生成部， ２２ 波形データ生成部， ２４ DAC， ２５ 電流制御部， ３１ 磁気ディスク， ３２ 光ディスク， ３３ 光磁気ディスク， ３４ 半導体メモリ， ５１ 表示制御部， ７１ 垂直同期信号生成部， ７２ 動き量検出部， ７４ 波形データ生成部， ７５ 波形特性算出部， ８１ 基準発光強度記憶部， １０１ 表示制御部， １１１ PWM駆動電流生成部， １３１ 表示制御部， １３２ 赤色LEDバックライト， １３３ 緑色LEDバックライト， １３４ 青色LEDバックライト， １４１ 波形データ生成部， １４２−１乃至１４２−３ DAC， １４３−１乃至１４３−３ 電流制御部， １５１ 分光視感効率データテーブル， １５２ 特性値補正部， １７１ 表示制御部， １７２ LCD， １７３ シャッタ， １７４ ランプ， １８１ 波形データ生成部， １８２ DAC， ２０１ 表示制御部， ２０２ LEDディスプレイ， ２２２−１乃至２２２−３ LED表示制御部

Claims (4)

  1. フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される表示手段と、
    前記フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、前記画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように前記表示手段の表示を制御する表示制御手段と
    を含む表示装置。
  2. フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される表示装置が、
    前記フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、前記画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように表示を制御するステップを
    含む表示方法。
  3. フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される表示装置を制御するコンピュータに、
    前記フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、前記画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように表示を制御するステップを
    含む処理を実行させるためのプログラムが記録されている記録媒体。
  4. フレームの期間のそれぞれにおいて、画面の各画素の表示が維持される表示装置を制御するコンピュータに、
    前記フレームの期間のそれぞれにおいて、人間の眼の分光視感効率を基に、３原色の光源のそれぞれの輝度を、時間的に連続的に増加させるか、または時間的に連続的に減少させることによって、前記画面の輝度を時間的に連続的に増加させるか、または前記画面の輝度を時間的に連続的に減少させるように表示を制御するステップを
    含む処理を実行させるためのプログラム。
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