JP2010034883A - 画像処理装置及びその制御方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 動画質改善駆動による直流成分のアンバランスをなくし、動画の高画質化と信頼性を両立させること。
【解決手段】 画像データの１フレーム期間を複数のサブフレームに分割して駆動する。１フレームに含まれる第１サブフレームと、該第１サブフレームに隣接する第２サブフレームとを、互いに逆の極性で出力する。第１サブフレームを正極性で駆動し、第２サブフレームを負極性で駆動する第１モードと、第１サブフレームを負極性で駆動し、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードと、の間で位相モードを切り換えつつ画像データを出力する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像処理装置及びその制御方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体に関する。

近年、ＴＶの受像機やＰＣの表示装置として液晶表示装置等の画像処理装置が使用されている。このような画像処理装置は、薄型に形成できるため省スペースで、かつ省電力であるため幅広く用いられている。しかし一方で、液晶表示装置は、応答時間が遅いため、動きのある映像を滑らかに再現できないという問題を有している。そこで、応答速度を改善する方法として、連続して表示する複数の画像データを比較し、その比較結果に応じてオーバードライブを行う方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、入力画像信号のフレーム周波数を増加させ、黒画像を挿入したり、中間画像が挿入したりすることで、画像処理装置の表示特性による動きぼけを改善する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開平１１−１２６０５０号公報 特開平２００２−３５１３８２号公報

しかしながら、これらの動画質改善駆動方法を、画像処理装置に適用した場合には、表示品質に問題が起きる場合があった。例えば、フレームを倍速にした後の第１サブフレームと第２サブフレームに異なる画像を表示すると、液晶に印加されるＤＣ成分が偏り、焼付きが発生するという問題があった。

そこで、本発明は、動画質改善駆動による直流成分のアンバランスをなくし、動画の高画質化と信頼性を両立させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
画像データの１フレームを複数のサブフレームに分割して駆動する駆動手段と、
前記１フレームに含まれる第１サブフレームと、該第１サブフレームに連続する第２サブフレームとを、互いに逆の極性で出力する極性反転手段と、
前記第１サブフレームを正極性で駆動し、前記第２サブフレームを負極性で駆動する第１モードと、前記第１サブフレームを負極性で駆動し、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードと、の間で位相モードを切り換えつつ画像データを出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
画像データを処理して動画像を表示する画像処理装置の制御方法であって、
画像データの１フレームを複数のサブフレームに分割して駆動する駆動工程と、
前記１フレームに含まれる第１サブフレームと、該第１サブフレームに連続する第２サブフレームとを、互いに逆の極性で出力する極性反転工程と、
前記第１サブフレームを正極性で駆動し、前記第２サブフレームを負極性で駆動する第１モードと、前記第１サブフレームを負極性で駆動し、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードと、の間で位相モードを切り換えつつ画像データを出力する制御工程と、
を含むことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを上記の画像処理装置として機能させるためのコンピュータプログラムである。本発明に係る記憶媒体は、上記のコンピュータプログラムを記憶した、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体。

本発明によれば、動画質改善駆動による直流成分のアンバランスをなくし、動画の高画質化と信頼性を両立させることができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態として、背面投射型の表示装置２００の一例を示す側面図である。

図１において、投射型表示エンジンＤ１から投射された動画像を反射ミラー２０１で反射し、スクリーン６の背面から投射する。このスクリーン６の前面には、デジタイザ装置２０２が取り付けられている。このデジタイザ装置２０２を取り付けたスクリーン６の前面で不図示のデジタイザ用ペンで位置を指示すると、その指示した位置の座標を表示装置２００に入力することができる。このデジタイザ装置としては、光学式のものや感圧式のものや超音波式のもの等、各種のものを用いることができる。明るさ調整スイッチ２０４は、スクリーン６に表示される画像の明るさを調整するためのスイッチである。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る投射型表示エンジンＤ１の構造を説明する。図２において、光変調素子としてＲ，Ｇ，Ｂ各色表示対応の３枚の液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを用い、これら３枚の液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂはクロスプリズム７に対向する位置に配置されている。なお、本実施形態では、液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂとして、ＴＦＴを用いて駆動するＴＮ液晶パネルが設けられている。また各液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを挟み込むように、その両側には偏光板８がそれぞれ配置されている。クロスプリズム７の光出射側には投射レンズ９やスクリーン（被投射部材）６を配置した。

放物型のリフレクタ１０は、ランプ（光源）１囲むように配置され、ランプ１からの出射光Ｌ１が平行光束Ｌ２に変換されるようにしている。このリフレクタ１０は、放物型でなくても、楕円型とし、集光光束へ変換するようにしてもよい。ランプ１には、メタルハライドランプやキセノンランプ等を用いることができる。また、はえの目インテグレータ４０，４１は、ランプ１から出射された光の光路上で、液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂと共役な関係となるように配置され、光源の不均一性を改善している。はえの目インテグレータ４０，４１の光出射側には、順に、リレーレンズ１１、ミラー１２を配置している。さらに後段では、２枚のダイクロミラー１３，１４を配置して、ランプ１からの出射光を３つに分岐させ、リレーレンズ１５やミラー１６，１７，１８を配置して各液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに導くようにした。なお、符号１９はフィールドレンズを示す。

なお、上述した液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂには、図３に示すような映像信号処理部３等を接続している。

次に、本実施形態に係る投射型表示エンジンＤ１における電気信号の処理について説明する。図３は、本実施形態に係る表示装置２００の表示用エンジンの構成の一例を示すブロック図である。

映像信号処理部３において、スイッチ３０は、ＰＣ入力端子５０を介してＰＣから入力される映像信号と、ＡＶ入力端子５１から入力されるＡＶ信号とを切替えている。ＡＶ信号には、ＮＴＳＣ等の各種の規格の信号や、一般のテレビ放送番組の映像信号が含まれる。また、媒体に映像信号の録画を行う録画装置（ビデオデッキ、ＤＶＤレコーダ、ＨＤＤレコーダ）或いは媒体に録画された映像信号を再生する再生装置（ＤＶＤプレーヤ、ＬＤプレーヤ等）等から得られる映像信号が含まれる。信号処理回路５２は、ＡＶ入力端子５１から入力されるＡＶ信号に対して、ＡＶ信号のデコード、ノイズ低減処理、帯域制限フィルタリング及び信号レベル調節等の信号処理を行う。Ａ／Ｄ変換器３１は、入力されたアナログ映像信号をデジタル信号に変換する。

ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３２には、Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像データが入力され、所定の信号処理を実行し、実行結果をフレームレート変換部１０１へ出力する。該所定の信号処理には、例えば、コントラスト、ブライト調整や色変換、解像度変換等の画像処理が含まれる。フレームレート変換部１０１は、入力された画像データのフレームレートの変換を行う。メモリ３３は、現状の画像データと次のフレームで表示する画像データ等とを保持するメモリである。

タイミング発生回路（ＴＧ）３４は、各部への動作タイミングを規定するタイミング信号を出力する。サブフレーム画像生成部１０３では、動画ぼけなどの動画特性を改善するための処理を行う。極性反転部１０６は、入力された画像データに基づく画像信号の極性を反転させる。

フレーム位相制御部１３１は、出力フレーム位相変更の指示をフレームレート変換部１０１及び動き補正処理部１０３に行う。タイミング検出部１３２は、フレーム位相を変更するタイミングを検出する。Ｄ／Ａコンバータ３５は、デジタル画像データをアナログ画像信号に変換し、パネルドライバ３６に出力する。このアナログ画像信号によりパネルドライバ３６を介して、ＲＧＢの液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに映像信号と電源が供給される。

図３では、アナログ入力信号のみ記載しているが、それに限らず、ＬＶＤＳ，ＴＭＤＳ等のデジタル信号用入力端子や、デジタルＴＶ用Ｄ４端子等を設けても有効であることは言うまでもない。

またバラスト５７は、ランプ１に接続されるランプ用の電源である。システム電源５８はＡＣインレット６０を介して、商用電源に接続されている。リモコン６１は、この表示装置の種々の操作を指示するリモコンである。制御パネル６２は、リモコン６１からの信号を受信する。

更に、明るさ調整スイッチ検出部１０９は、明るさ調整スイッチ２０４に接続されており、この明るさ調整スイッチ２０４の動作を検出する。デジタイザ検出部１１８は、デジタイザ装置２０２で指示された座標位置を検出する。ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）１０７は、他のＰＣとＵＳＢ接続された場合の通信制御を行なうインタフェースである。ＣＰＵ６３は、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６５と接続されている。ＣＰＵ６３は、映像信号処理部３、制御パネル６２、バラスト５７、明るさ調整スイッチ検出部１０９、デジタイザ検出部１１８、ＵＳＢＩ／Ｆ１０７等に接続され、液晶パネル２Ｒ，２Ｇ，２Ｂやランプ１等の駆動制御や表示画像の拡大・縮小や移動を行う。

本実施形態では、明るさ調整スイッチ検出部１０９、デジタイザ検出部１１８、ＵＳＢＩ／Ｆ１０７等はＣＰＵ６３に接続されるものとして説明したが、ＣＰＵに内蔵したり、プログラムにより実行するように構成してもよい。

次に、この表示装置に接続されるＰＣ（パーソナルコンピュータ）３００の構成を説明する。ＰＣ３００は、ＣＰＵ３０１、ＨＤ（ハードディスク）３０２、ＲＡＭ３０３、ＲＯＭ３０４、ビデオメモリ３０５、グラフィックコントローラ３０６、マウスＩ／Ｆ３０７、ＵＳＢＩ／Ｆ３０８等を有する。更に、映像出力端子３０９、ＵＳＢ入力端子３１０、マウス入力端子３１１を備えている。マウス３１２はポインティングデバイスとして機能しており、マウス入力端子３１１に接続されている。

次に、これら図３乃至図８参照して、本実施形態に係る表示装置２００の動作を詳細に説明する。

まず、表示装置２００では、ＰＣ入力端子５０より入力された映像信号とＡＶ入力端子５１より入力した映像信号とのいずれかがスイッチ３０により選択される。選択された映像信号は、Ａ／Ｄ変換器３１によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。次にＤＳＰ３２により、このデジタル画像データに対して、コントラスト、ブライト調整や色変換等の画像処理が行われる。このＤＳＰ３２より出力された画像データは更に、フレームレート変換部１０１により所望の解像度及びフレームレートに変換される。

フレームレート変換部１０１では、１フレームがＮ分割される。Ｎは２以上の任意の整数であって、この分割数に応じてフレームレートもＮ倍となる。本実施形態では、Ｎ分割の一例としてＮ＝２の場合、即ち、垂直周波数６０Ｈｚの映像入力信号を、２倍の垂直周波数１２０Ｈｚのフレームレートに変換する場合を説明する。その際、入力された少なくとも１画面以上の画像データがメモリ３３に記憶され、メモリ３３からの画像データの読出速度を変えることにより、入力画像信号とは異なるフレームレートの画像信号に変換することが可能となる。また、メモリからの読み出すサブフレームの数を増減することにより、出力フレームの位相を変えることが可能となる。

図４は、サブフレーム画像生成部１０３の動作を詳細に説明するための回路ブロック図である。フレームレート変換部１０１より出力された画像が、サブフレーム画像生成部１０３に入力され、高域成分を強調した画像と低周波成分画像が交互に出力される。

フレームレート変換部１０１より出力された映像信号はサブフレーム画像生成部１０３の入力端子４０１より入力され、ローパスフィルタ４０３により高域成分がカットされた低周波成分画像が出力される。低周波成分画像は、乗算器４０８にて所定の係数Ｋ３を乗じて、セレクタ４０９により切換えて出力される。また、減算器４０４にて、入力端子４０１から入力された画像から、ローパスフィルタ４０３からの出力信号を減ずることにより、高周波成分画像を得る。高周波成分画像は、乗算器４０５にて所定の係数Ｋ１を乗じた後に、加算器４０６にて、入力端子４０１より入力された元画像に加算され、元画像に高周波成分画像を加えた高周波成分強調画像を得る。高周波成分強調画像は乗算器４０７にて所定の係数Ｋ２を乗じた後に、セレクタ４０９を介して出力端子４１０から出力される。

入力端子４０２からは、フレーム位相制御部１３１より出力される選択信号がセレクタ４０９に入力され、高周波成分強調画像と低周波成分強調画像を切り換えつつ出力端子４１０から出力する。

＜問題点＞
ここで、図５〜８により、フレーム位相の変更を実施しない場合に生ずる問題点について説明する。

図５は、フレームレート変換部に入力される６０Ｈｚのプログレッシブ信号である。画像Ａ、Ｂ、Ｃ〜Ｊが順に、６０Ｈｚのフレームレートで入力される。

図６は、フレームレート変換部より６０Ｈｚから１２０Ｈｚに変換された映像信号である。６０Ｈｚのフレームが、１２０Ｈｚでは、互いに隣接する第１サブフレームと第２サブフレームとに分割され、入力の１フレームの画像に対して、同じ画像が連続して２つのサブフレームに出力される。

図７は、フレームレート変換後の１２０Ｈｚの映像信号が、サブフレーム画像生成部により、高調波成分強調画像と低周波成分画像として出力された信号である。連続した２枚のサブフレーム画像のうち、第１サブフレーム画像に高周波強調画像が出力され、第２サブフレーム画像に低周波画像が出力される。

図８は、極性反転部により、１２０Ｈｚに変換された後の１サブフレーム毎に極性を反転して出力された信号である。図８で示されるように、極性反転後の信号は、高周波成分強調画像は正極性だけで駆動され、低周波成分画像は、負極性だけで駆動されることになる。

以上説明したように、従来は、連続する入力信号に対して、フレーム倍速駆動を行い、倍速後の第１サブフレームで、高周波成分強調画像を、第２サブフレームで低周波成分画像を表示する。この時に、極性反転駆動をサブフレーム毎に交互に行うため、第１サブフレームに高周波成分強調画像が常に同じ極性で表示され、ＤＣ成分の偏りが発生するという問題があった。

＜解決法＞
本実施形態では、読出フレーム位相制御部１３１により所定のタイミングでメモリ３３からの画像読出位相を制御し、それに応じて、サブフレーム画像生成部１０３の処理を制御する。

図１２〜１４では、表示フレーム位相を切替える例について、説明する。図１２は、フレーム読出制御を行った際に、フレームレート変換部より出力される６０Ｈｚから１２０Ｈｚに変換された映像信号である。図１２のサブフレーム（４）でサブフレームの位相を変更するため、サブフレーム（４）においても、サブフレーム（３）（３）'と同ように画像Ｃ１３０１を１枚多く出力する。続くサブフレーム（４）'から次の画像Ｄ〜Ｅを２枚づつ出力する。次に、サブフレーム（７）で再度、フレーム位相を変更するため、サブフレーム（６）'では、Ｆ１３０３を１枚だけ出力し、サブフレーム（７）では、Ｆを出力しないで、Ｇ１３０４を出力する。このように、サブフレーム数の増減を行うことによりフレームの位相を変更する。

図１３は、フレーム読出制御を行った際に、その読出フレームの位相に応じて、フレームレート変換後の１２０Ｈｚの映像信号が、サブフレーム画像生成部により、高調波成分強調画像と低周波成分画像として出力された信号である。フレームレート変換部により行われたサブフレームの増減に合わせて、高周波強調画像及び低周波画像を出力する。サブフレームに同じ画像出力が追加された１４０１では、低周波画像を出力する。これにより低周波画像が２枚続けて出力されるため、高周波強調画像と低周波画像が出力される位相が変更される。

図１４は、極性反転部により、１２０Ｈｚに変換された後の１サブフレーム毎に極性を反転して出力された信号である。高周波強調画像と低周波画像が出力される位相が変更された画像に対して、１サブフレーム毎に、極性を反転するため、極性反転周期に対して画像のフレーム位相を変更することができる。そのため、ＤＣ成分の偏りが改善できた。

サブフレーム画像生成部１０３の出力端子４１０から出力された画像信号は、極性反転部１０６に入力され、図１４のように、２倍にされた画像が、各々、液晶パネルの共通電極電圧に対して、正極性及び反極性の信号となるように交互に切換えて出力される。ここで、正極性と負極性の画像を交互に出力することにより、フリッカーの無い表示を得ることができる。

サブフレームに応じて画像の周波数成分を補正する動き補正処理を行った画像を表示することにより、動画ぼけの改善した表示装置を得ることができる。

また、６０Ｈｚの入力に対して、表示のリフレッシュレートを１２０Ｈｚとすることにより、フレーム毎に駆動極性を反転するフレーム反転駆動においても、フリッカーを目視では検知できなくすることが可能となり、フリッカーレスの高画質表示が可能となった。

以上、本実施形態では、第１サブフレームと第２サブフレームが異なる画像を表示した場合においても、第１サブフレームを正極性で駆動する第１モードと、第１サブフレームを負極性で駆動する第２モードとを所定のタイミングで切替えた。これにより、オーバードライブ、黒挿入、中間画像挿入等を行なった場合でも、ＤＣ成分の偏りを改善し、焼き付きの発生しない信頼性の高い表示装置を提供することが可能となる。また、極性反転駆動は毎サブフレーム毎に連続して行うため、極性反転の周期が変わらず、フリッカー等の画質劣化が生じ難いという効果も得られる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、表示装置２００に対する入力信号を切替えるためにリモコン６１が操作され、入力信号の切替が行われるタイミングで、フレーム位相の切替えを行う。そこで、図９を参照して、フレーム位相の切替処理を説明する。図９は、フレーム位相の切替処理の一例を示すフローチャートである。入力信号の切替処理とは、例えば、第１入力手段としてのビデオ１から第２入力手段としてのビデオ２に切り替える場合が考えられる。

まず、入力切替受付手段としてのリモコン６１に対して入力切替操作が行われると、ステップＳ９０１では、操作に応じてリモコン６１から送信される切替指示としての信号を制御パネル６２が受信する。制御パネル６２は、リモコンからの信号受信をＣＰＵ６３に通知する。ＣＰＵ６３はこの通知に応じて、ステップＳ９０２にて、まずＤＳＰ３２を制御して表示画面を黒表示とする。表示画面を黒表示にすることにより、入力切替を行う際のスイッチ３０による切替ノイズが表示されない。

黒画面表示を行っている間に、さらにＣＰＵ６３はステップＳ９０３にて、フレーム位相制御部１３１を制御して、フレーム位相変更の指示をフレームレート変換部１０１と動きサブフレーム画像生成部１０３に出力させ、フレーム位相を変更させる。ここで、変更前に第１サブフレームを正極性で駆動している第１モードであれば、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードに変更する。逆に、変更前に第２モードであれば、第１モードに変更する。さらに、ステップＳ９０３では、ＣＰＵ６３はスイッチ３０の切替えを指示し、入力端子をＰＣ入力端子５０又はＡＶ入力端子５１に切替える。さらに、ステップＳ９０４においてＣＰＵ６３は、ＤＳＰ３２による黒表示設定を解除する。

このようにして、入力切替の黒画面表示時に表示フレーム位相を切替えることにより、表示フレーム位相切替時に１フレーム入力に相当する出力サブフレームの増減により発生する表示画面のフリッカーや動画の不自然さによる画質劣化を改善することができる。

なお、図９では、リモコン６１の入力信号の切替操作に応じて表示フレーム位相を変更したが、変更のトリガとなるのは、入力信号の切替操作のみに限定されるものではない。これ以外にも、例えば放送番組の切替（チャンネル切替）操作が行われた場合に、その操作に応じて表示フレーム位相を変更してもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、正転駆動時と反転駆動時において駆動電圧のバランスがとれるため、表示画像の信頼性が向上する。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、上述の第２実施形態に比べて、より多い頻度で表示フレーム位相を極性反転の位相に対して切替える方法について説明する。

図１０は、本実施形態に対応する信号処理系の一例を示す構成図である。図１０の構成では、図３のフレームレート変換部１０１以降の構成において、新たにシーンチェンジ検出部１１０１を含む点に特徴がある。

シーンチェンジ検出部１１０１では、メモリ１１０２より出力される前フレームの画像の平均輝度値と、フレームレート変換部１０１より出力される現フレームの画像の平均輝度値とを比較し、その変化の度合いに応じてシーンチェンジが存在するかを判定する。本実施形態では、平均輝度値が５０％変化したか否かを基準に、シーンチェンジが存在するか否かを判定する。

シーンチェンジ検出部１１０１によりシーンチェンジが検出されると、シーンチェンジ検出部１１０１は、シーンチェンジの発生をタイミング検出部１３２に通知する。この通知に応じてタイミング検出部１３２は、フレーム位相制御部１３１へ、フレーム位相を変更させるタイミングを通知する。フレーム位相制御部１３１は、この通知に応じて出力フレームの位相を設定し、フレーム位相変更の指示をフレームレート変換部１０１とサブフレーム画像生成部１０３に出力する。これにより、極性反転部１０６による極性反転の順序に応じて、画像信号のフレーム位相が変更される。つまり、変更前に第１サブフレームを正極性で駆動している第１モードであれば、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードに変更する。逆に、変更前に第２モードであれば、第１モードに変更する。

表示フレーム位相切替時には、１フレームの入力に相当する出力サブフレームの増減により発生する表示画面のフリッカーや動画の不自然さによる画質劣化が知覚されるおそれがある。しかし、このような画質劣化は、該位相変更をシーンチェンジ時のような画面の輝度変化が大きい状況で行うことで防止することができる。

なお、本実施形態では、平均輝度によりシーンチェンジが発生したか否かを判断したが、これに限らず、輝度の最大値、最小値、色情報、映像に予め埋め込まれたシーン情報を利用することもできる。

このように、本実施形態ではシーンチェンジの発生をトリガとして表示フレーム位相の順序を変更する頻度をより多くすることができるので、正転駆動時と反転駆動時において駆動電圧のバランスがとれるため信頼性がより向上する。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態としての画像処理装置は、投射する光量を制御する絞り機構を備えた投射型表示装置に、表示フレーム位相の順序切替を適用している。

図１１は本実施形態に対応する投射型画像表示装置の構成の一例を示す図である。図１１において、投射型画像表示装置１２０１は、光変調素子Ｐ、照明装置ＢＬ１、投影光学系ＰＬ１を備えており、投射光を図示しないスクリーンに投影することによって画像を表示する。

ここで、光変調素子Ｐは、光の透過あるいは反射の状態を制御することにより階調画像を表示する素子である。投影光学系ＰＬ１は、光変調素子Ｐに照射された光の透過光あるいは反射光を投影する。照明装置ＢＬ１は、光変調素子Ｐに対して光を照射し、リフレクタ１２０３と発光管１２０２とで構成される。照明装置ＢＬ１と光変調素子Ｐとの間には、カラーフィルタ１２０４、テレセントリックレンズ１２０５ａ、１２０５ｂ、フライアイインテグレータ１２０６ａ、１２０６ｂが配置されている。フライアイインテグレータ１２０６ａ、１２０６ｂで積分処理された光は集光反射ミラー１２０７で光変調素子Ｐに集光される。

投射型画像表示装置１２０１は、書込信号処理部１２１０、投影光量制御部１２２０、制御信号生成部１２３０をさらに備えている。ここで、書込信号処理部１２１０は、光変調素子Ｐへの書込信号の変調処理を行う。投影光量制御部１２２０は、光変調素子Ｐから透過あるいは反射してきた光量の制御を行う。また、制御信号生成部１２３０は、書込信号処理部１２１０及び投影光量制御部１２２０の制御を行う。

制御信号生成部１２３０は、入力画像信号の輝度レベルに基づいて、輝度レベルが高い場合には（即ち輝度レベルが高いほど）投影光量を大きく、かつ、書込信号の変調を小さくするように制御信号を生成する。また、輝度レベルが低い場合には（即ち輝度レベルが低いほど）投影光量を小さく、かつ、書込信号の変調を大きくするように制御信号を生成する。

本実施形態では、投影光学系ＰＬ１を所謂シュリーレン光学系で構成することが好ましい。また、投影光量制御部１２２０は、可動絞り部１２２０ａと、絞り駆動部１２２０ｂとによって構成され、光変調素子Ｐと共役関係にならない位置に配置されている。投影光量制御部１２２０は、入力画像信号の輝度レベルに応じて、絞り駆動部１２２０ｂによって可動絞り部１２２０ａを開いたり、閉じたりして絞り量を制御する。

また、制御信号生成部１２３０は、入力画像信号の輝度レベルを算出する輝度レベル演算部１２３０ａ、演算された輝度レベルに応じて投影光学系から出射する投影光量を算出する投影光量演算部１２３０ｂによって構成されている。そして、制御信号生成部１２３０は、投影光量演算部１２３０ｂにおいて演算された投影光量に基づいて投影光量制御部１２２０の制御信号を生成する。また、輝度レベル演算部１２３０ａにおいて演算された輝度レベル及び演算された投影光量に基づいて、書込信号処理部１２１０の制御信号を生成する。

輝度レベル演算部１２３０ａは、入力画像信号の各フィールド又は各フレームにおける各画素の輝度信号の最大値を最大輝度として算出する。この場合、１フィールド又は１フレーム内の入力画像信号を順に比較することにより算出することができる。また、各画素の輝度信号の累積ヒストグラムを演算し、累積ヒストグラムが一定以上となる輝度レベルを最大輝度として算出すると良い。

ここで、輝度レベル演算部１２３０ａにより、最大輝度又は平均輝度が、所定のレベル以下に設定された場合は、可動絞り部１２２０ａを絞って投射光量を少なくすることにより、黒浮きの少ない、締まった黒表示が可能となる。

そして、そのタイミングで、フレーム位相を切り替える。つまり、変更前に第１サブフレームを正極性で駆動している第１モードであれば、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードに変更する。逆に、変更前に第２モードであれば、第１モードに変更する。これにより、フリッカーによる表示品位の劣化を起こすことなく、フレーム位相の切替が可能となる。

また、可動絞り部１２２０ａの制御量が大きく、光量が大きく変化する場合においても、表示フレーム位相の順序の変更によるフリッカーの知覚による画質劣化を防止できるため、モード変更のタイミングとしては好ましい。この場合、制御量について閾値を設定し、その閾値との比較により位相の順序を変更するタイミングを決定することができる。

本実施形態では、光変調素子Ｐにより反射された光を光量変調部である可動絞りにより光量を制御する方法について説明したが、これに限らず、光量変調素子Ｐに照射する光量を光量変調部により制御してもよい。また、光量変調部としても絞り以外の例えば光の偏向を利用して光量を制御してもよいし、これに限るものではない。

また、光変調素子としては、ＬＣＯＳ、ＤＭＤなどの反射型の素子だけではなく、透過型の液晶パネルにも適用できる。

以上説明したように本実施形態によれば、光量の制御状況をトリガとして表示フレーム位相を変更する頻度をより多くすることができるので、正転駆動時と反転駆動時において駆動電圧のバランスがとれ、信頼性がより向上する。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、上述の第１〜第４実施形態に比べて、より間便な方法で表示フレーム位相を切替える。

電源制御手段としての電源ＳＷにより、電力供給手段としての電源５８がオンになり動作用電力の供給が開始されたことを、ＣＰＵ６３により検出し、前回の電源オフ時におけるフレーム位相モードを不揮発性ＲＡＭ６５より読み出す。そして、不揮発性ＲＡＭ６５より読み出したフレーム位相モードとは異なるフレーム位相モードをフレーム位相制御部１３１に設定し、フレーム位相制御部１３１により、以前と異なるフレーム位相モードにより表示パネルを駆動する。つまり、変更前に第１サブフレームを正極性で駆動している第１モードであれば、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードに変更する。逆に、変更前に第２モードであれば、第１モードに変更する。

電源ＳＷにおいて、電源５８をオフした場合は、ＣＰＵ６３により動作用電力の供給が停止されたこと検出し、電源オフ時におけるフレーム位相情報を不揮発性ＲＡＭ６４に書き込む。

このように、本実施形態では電源スイッチのオン／オフをトリガとして表示フレーム位相モードを変更するので、モード変更頻度をより多くすることができる正転駆動時と反転駆動時において駆動電圧のバランスがとれ、信頼性がより向上する。

本実施形態では、電源のオン時にフレーム位相順序を変更する例について説明したが、これに限らず電源オフ時にフレーム位相順序を変更する方法としてもよい。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態では、前述の実施形態に比べて、より間便な方法でフレーム位相の順序を切替える。

ＣＰＵ６３の計時機能を用いて、所定時間の経過を計測する毎にフレーム位相制御部１３１によりフレーム位相モードを変更する。切替え時間としては、液晶の特性から、多くても１０分から６０分程度の間が好ましい。

また、この計時機能と前述の実施形態とを組合わせて、所定の時間の到来を検出した場合に、各種の条件を検出するようにしてもよい。即ち、所定の時間が到来した後に、入力切替やチャンネル切替が行われた場合、あるいは、シーンチェンジが発生した場合に、フレームの順序を変更することができる。これにより、定期的にフレーム位相の順序を変更することができると共に、変更時の画質劣化を防止することができる。

以上説明したように本実施形態の構成によれば、映像信号を補正するだけでよいため、特殊な液晶構造を採用することなく、一般的な画像処理装置に適応できる。更に、信頼性を低下させずに、高画質な表示装置を提供することが可能となる。

［その他の実施形態］
なお、上記実施形態では、画像処理装置の代表例として表示装置について説明したが、本発明のようにフレーム位相を制御する機器であれば、これに限定されるものではない。例えば、表示装置に付随するセットトップボックスや、ビデオ録画装置や、或いはＡＶ機能を備えたコンピュータなど様々な適用が考えられる。また、複数の機器（例えばコンピュータとインターフェイス機器など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、テレビ、ディスプレイ、携帯情報端末など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムに供給し、そのシステムがプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現し、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。また、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した機能が実現される場合も含まれる。

さらに、以下の形態で実現しても構わない。すなわち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードを、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込む。そして、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行って、前述した機能が実現される場合も含まれる。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の第１実施形態に係る背面投射型表示装置２００の一例を示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る投射型表示エンジンＤ１の構造の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る表示装置の表示用エンジンの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るサブフレーム画像生成部１０３のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るフレームレート変換部１０１に入力される画像データの一例を示す図である。 フレームレート変換部から出力される画像データの一例を示す図である。 サブフレーム生成部から出力される画像データの一例を示す図である。 極性反転出力される画像データの一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る表示フレーム位相の切替処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る信号処理系の構成の一例を示す図である。 本発明の第４実施形態に対応する投射型画像表示装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る表示装置のフレームレート変換部１０１から出力される画像データの一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る表示装置のサブフレーム生成部１０３から出力される画像データの一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る表示装置の極性反転部１０６から出力される画像データの一例を示す図である。

Claims (13)

1. 画像データの１フレームを複数のサブフレームに分割して駆動する駆動手段と、
   前記１フレームに含まれる第１サブフレームと、該第１サブフレームに連続する第２サブフレームとを、互いに逆の極性で出力する極性反転手段と、
   前記第１サブフレームを正極性で駆動し、前記第２サブフレームを負極性で駆動する第１モードと、前記第１サブフレームを負極性で駆動し、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードと、の間で位相モードを切り換えつつ画像データを出力する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１サブフレームと前記第２サブフレームとで異なる画像を出力することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 画像データを入力する第１及び第２入力手段と、
   前記第１及び第２入力手段を切替えて、いずれか一方より前記画像データの入力を行わせるための入力切替手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記入力切替手段により前記第１、第２入力手段を切り換えるタイミングに合わせて、前記第１モードと第２モードとの間で前記位相モードを切替えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記第１及び第２入力手段のいずれかにより、複数のチャンネルを用いて放送される番組の画像データの入力が行われる場合に、
   前記入力切替受付手段は、前記チャンネルの切替指示をさらに受け付け、
   前記制御手段は、前記入力切替受付手段により前記チャンネルの切替指示を受け付けた場合に、前記第１モードと第２モードとの間で前記位相モードを切替えることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
5. 前記制御手段により、前記フレームの位相の切替えが行われる場合に、
   前記制御手段は、黒表示となるように駆動されることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
6. 連続する複数の画像データにおいてシーンチェンジが存在するか否かを判定する判定手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記シーンチェンジが存在すると判定された場合に、前記第１モードと第２モードとの間で前記位相モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記判定手段は、前記画像データの輝度値の変化の度合いに基づいて前記シーンチェンジが発生したか否かを判定することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記駆動手段は、前記画像処理装置が出力する光量を制御する光量制御手段を備え、
   前記光量制御手段により制御された前記光量が予め定められたレベル以下の場合、又は、前記光量制御手段による前記光量の制御量が予め定められた制御量を超える場合、前記制御手段は、前記第１モードと第２モードとの間で前記位相モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記画像処理装置の動作用電力を供給する電力供給手段と、
   前記動作用電力の供給を制御する電源制御手段と
   をさらに備え、
   前記電源制御手段により、前記電力供給手段からの前記動作用電力の供給が開始された場合、又は、前記動作用電力の供給が停止された場合に、前記制御手段は前記第１モードと第２モードとの間で前記位相モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 時間の経過を計測する計時手段をさらに備え、
    前記計時手段により、予め定められた時間の経過を計測した場合に、前記制御手段は、前記第１モードと第２モードとの間で前記位相モードを切替えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 画像データを処理して動画像を表示する画像処理装置の制御方法であって、
    画像データの１フレームを複数のサブフレームに分割して駆動する駆動工程と、
    前記１フレームに含まれる第１サブフレームと、該第１サブフレームに連続する第２サブフレームとを、互いに逆の極性で出力する極性反転工程と、
    前記第１サブフレームを正極性で駆動し、前記第２サブフレームを負極性で駆動する第１モードと、前記第１サブフレームを負極性で駆動し、第２サブフレームを正極性で駆動する第２モードと、の間で位相モードを切り換えつつ画像データを出力する制御工程と、
    を含むことを特徴とする画像処理装置の制御方法。
12. コンピュータを請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の各手段を備える画像処理装置として機能させるためのコンピュータプログラム。
13. 請求項１２に記載のコンピュータプログラムを記憶した、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体。

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