JP2011082615A - 映像信号処理装置及び映像信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示デバイスの応答速度に起因するクロストークの発生を抑制することが可能な映像信号処理装置及び映像信号処理方法を提供する。
【解決手段】映像信号に含まれた左眼用映像信号及び右眼用映像信号の夫々を、独立したフレームとして分離する分離手段と、前記分離手段で分離された左眼用フレームと右眼用フレームとを交互に出力する並び替え手段と、前記並び替え手段から前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの各フレームが出力される毎に、当該フレームを一定時間間隔で複数回割り振る割振手段と、前記割振手段で割り振られた前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの夫々に係るフレーム群の輝度値を、少なくとも二つの異なる目標値に向けて段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた最終目標値へ近付ける補正手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体映像の表示に係る映像信号処理装置及び映像信号処理方法に関する。

従来、立体映像を表示する技術については種々の試みがなされており、映画やテレビジョン等の分野で実用化されてきている。立体映像の表示に用いる映像信号には、左眼用映像信号と右眼用映像信号とが含まれており、これら両映像信号が有する両眼視差の作用により平面的な映像を奥行きのある立体像として見せることが可能となっている。

また、立体映像の表示方式として、液晶シャッタを用いたシャッタ眼鏡方式と呼ばれるものがある。係るシャッタ眼鏡方式では、左眼用映像信号と右眼用映像信号とを表示装置に一画面ずつ交互に表示し、ユーザの左右の眼前に設けられる液晶シャッタを表示のタイミングに合わせて交互に開閉することで、左の眼で左眼用映像信号が、右の眼で右眼用映像信号が夫々観察できるよう構成されている。

ところで、画像を表示デバイスに表示（更新）する際に、画面上方の走査線から下方の走査線に向けて順次更新していくことが一般的に行われている。しかし、この表示方法を用いて液晶等のホールド型の表示デバイスに立体映像の表示を行うと、走査が画面中央あたりに進んだ段階で画面の上半分が右眼用フレームとなり下半分が左眼用フレームとなるクロストークの状態が発生する。そのため、従来、この問題を解決するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、画像信号の周波数がｎ倍された画像データを供給し、この画像データに含まれる右眼用及び左眼用フレームデータ夫々に係るフレームが、各々周波数に応じた第１期間ずつ交互に画像表示手段に表示され且つ書き込まれる画像データを第２期間かけて画像表示手段に書き込むように制御し、第１期間のうち第２期間中には消灯し、且つ第１期間に続く第３期間中に点灯するように光源を制御することで、クロストークの発生を抑制する技術が開示されている。

特開２００９−２５４３６号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、表示方法に起因するクロストークの発生を抑制することは可能であるが、表示デバイスの応答速度に起因するクロストークの発生を抑制することはできない。具体的には、時間的に隣接する二つフレームの切り替え時において、当該フレームのフレームレートに表示デバイスの応答速度が対応できない場合、直前に表示されていたフレームの画素値（輝度値）が、次に表示を行うフレームの第３期間に残像として残る可能性がある。この場合、次のフレームの第３期間で表示される画像は、直前に表示されていたフレームと、次に表示を行うフレームとが混在した状態となるため、立体映像の画質が劣化するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表示デバイスの応答速度に起因するクロストークの発生を抑制することが可能な映像信号処理装置及び映像信号処理方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は映像信号に含まれた左眼用映像信号及び右眼用映像信号の夫々を、独立したフレームとして分離する分離手段と、前記分離手段で分離された左眼用フレームと右眼用フレームとを交互に出力する並び替え手段と、前記並び替え手段から前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの各フレームが出力される毎に、当該フレームを一定時間間隔で複数回割り振る割振手段と、前記割振手段で割り振られた前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの夫々に係るフレーム群の輝度値を、少なくとも二つの異なる目標値に向けて段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた最終目標値へ近付ける補正手段と、を備える。

また、本発明は、分離手段が、映像信号に含まれた左眼用映像信号及び右眼用映像信号の夫々を、独立したフレームとして分離する分離工程と、並び替え手段が、前記分離工程で分離された左眼用フレームと右眼用フレームとを交互に出力する並び替え工程と、割振手段が、前記並び替え工程で前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの各フレームが出力される毎に、当該フレームを一定時間間隔で複数回割り振る割振工程と、補正手段が、前記割振工程で割り振られた前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの夫々に係るフレーム群の輝度値を、少なくとも二つの異なる目標値に向けて段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた最終目標値へ近付ける補正工程と、を含む。

本発明によれば、表示デバイスの応答速度に起因するクロストークの発生を抑制することが可能な映像信号処理装置及び映像信号処理方法を提供することできる。

図１は、映像信号処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、立体映像を構成するフレーム構造の一例を示す図である。 図３は、立体映像を構成するフレーム構造の他の例を示す図である。 図４は、図１に示したフレーム多重化部の動作を説明するための図である。 図５は、左眼用フレーム及び右眼用フレームが表す画像の一例を示す図ある。 図６は、従来技術における入力信号と出力信号との輝度値の対応関係を示す図である。 図７は、図６の入出力特性を用いた輝度値変化の一例を示す図である。 図８は、図１示した補正処理部の動作を説明するための図である。 図９は、図８に示した輝度変化曲線Ｌ２１及びＬ２２に係る入出力特性の一例を示す図である。 図１０は、図８に示した輝度変化曲線Ｌ２３及びＬ２４に係る入出力特性の一例を示す図である。 図１１は、図８に示した輝度変化曲線Ｌ２３及びＬ２４に係る入出力特性の他の例を示す図である。 図１２は、図１に示した表示ディスプレイでの立体映像の表示方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる映像信号処理装置及び映像信号処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。

図１は、本実施形態に係る映像信号処理装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。同図に示すように、映像信号処理装置１００は、信号入力部１１、信号判別部１２、フレームレート変換部１３、左右分離部１４、シャッタ制御部１５、通信部１６、並び替え部１７、フレーム割振部１８、画像判定部１９、補正処理部２０、切替部２１、シャッタ眼鏡３０及び表示ディスプレイ４０を備えている。

信号入力部１１は、図示しない外部装置から入力される映像信号を受け付け、入力映像信号として信号判別部１２、フレームレート変換部１３及び左右分離部１４に送出する。なお、本実施形態では、信号入力部１１に入力される映像信号（入力映像信号）のフレームレートが６０ｆｐｓ（１／６０秒）であるとする。

信号判別部１２は、信号入力部１１で受け付けられた入力映像信号の形式が立体映像か通常の映像（以下、通常映像という）かを判別し、この判別結果を左右分離部１４、シャッタ制御部１５、並び替え部１７及び切替部２１へ通知する。ここで、立体映像とは、平面的な映像を奥行きのある立体像として知覚させるための映像信号であって、一のフレーム内に両眼視差を有する左眼用の映像信号（以下、左眼用映像信号という）と右眼用の映像信号（以下、右眼用映像信号という）とが多重化されている。

なお、信号判別部１２が行う立体映像か否かの判別方法は、公知の技術を用いることが可能である。例えば、信号入力部１１の入力端子がＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）であれば、画像送出機器と信号入力部１１との間で最初の接続認証をする過程で得られる情報を信号判別部１２で取り出すことによって、入力映像信号の形式を得ることができる。また、信号入力部１１の前段に圧縮画像をデコードする処理が存在する場合には、そこに入力されるデータストリームのヘッダー等に記述されている情報を信号判別部１２で取り出すことによって、入力映像信号の形式を得ることができる。

フレームレート変換部１３は、入力映像信号を構成するフレームのうち、時間的に隣接する二つのフレームから内挿フレームを順次生成し、対応するフレーム間に割り振りを行うことでフレームレートを増加させた映像信号を、切替部２１へ出力する。なお、内挿フレームの生成方法については、公知の技術を用いるものとする。

左右分離部１４は、少なくとも二つのフレームを保持可能なフレームメモリ（図示せず）を有している。左右分離部１４は、信号判別部１２の判別結果が立体映像の時に、信号入力部１１から１／６０秒間隔で入力される立体画像の各フレームについて、該フレームに含まれた左眼用映像信号と右眼用映像信号とを分離し、夫々を独立したフレームとしてフレームメモリに保持する。以下、図２及び図３を参照して、左右分離部１４の動作について説明する。

図２は、立体映像を構成するフレーム構造の一例を示す図である。同図では、フレームＦ１の左半分に左眼用映像信号ＳＬが配置され、右半分に右眼用映像信号ＳＲが配置された例を示している。このフレーム構造の場合、左右分離部１４は、フレームＦ１に含まれた左眼用映像信号ＳＬと右眼用映像信号ＳＲとを分離し、夫々を水平方向（主走査方向）に２倍伸長することで、左眼用映像信号又は右眼用映像信号のみで構成されたフレームＦ１Ｌ、Ｆ１Ｒを夫々生成する。以下、左眼用映像信号のみで構成されたフレームを左眼用フレームと表記し、右眼用映像信号のみ構成されたフレームを右眼用フレームと表記する。

また、図３は、立体映像を構成するフレーム構造の他の例を示す図である。同図では、フレームＦ２内に左眼用映像信号ＳＬと右眼用映像信号ＳＲとがインタレース状に交互に配置された例を示している。このフレーム構造の場合、左右分離部１４は、フレームＦ２をノンインタレース変換することで左眼用映像信号ＳＬと右眼用映像信号ＳＲとに分離し、各信号を二重化等することで左眼用フレームＦ２Ｌ及び右眼用フレームＦ２Ｒを夫々生成する。なお、ノンインタレース変換については、公知の技術を用いるものとする。

図１に戻り、シャッタ制御部１５は、信号判別部１２の判別結果が立体映像の時に、左眼用フレーム及び右眼用フレームの表示タイミングと同期して、シャッタ眼鏡３０が具備する後述する左眼用シャッタ３１及び右眼用シャッタ３２の開閉を制御する。

具体的に、シャッタ制御部１５は、基準クロック信号に基づいて生成した第１タイミング信号を並び替え部１７に通知することで、並び替え部１７から左眼用フレーム及び右眼用フレームが交互に出力されるタイミングを制御する。また、シャッタ制御部１５は、基準クロック信号に基づいて生成した第２タイミング信号をフレーム割振部１８に通知することで、フレーム割振部１８でフレームの割り振りが行われる回数とタイミングとを制御する。なお、第１タイミング信号の間隔は、入力画像信号のフレームレートの２倍とすることが好ましく、本実施形態では１／１２０秒間隔で通知されるものとする。また、第２タイミング信号の間隔は、第１タイミング信号の１／ｎ倍（ｎは２以上の整数）であるとする。

シャッタ制御部１５は、フレーム割振部１８にて左眼用フレームの割り振りが行われた際、後述する左眼用シャッタ３１を開放し且つ右眼用シャッタ３２を閉鎖することを指示した開閉指示信号を、通信部１６を介してシャッタ眼鏡３０に通知する。また、シャッタ制御部１５は、フレーム割振部１８にて右眼用フレームの割り振りが行われた際、右眼用シャッタ３２を開放し且つ左眼用シャッタ３１を閉鎖することを指示した開閉指示信号を、通信部１６を介してシャッタ眼鏡３０に通知する。この制御により、左眼用フレーム及び右眼用フレームの表示期間と同期して、左眼用シャッタ３１及び右眼用シャッタ３２の開閉が行われる。

通信部１６は、赤外線やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信や、ＵＳＢ等の有線通信用のインタフェースであって、シャッタ眼鏡３０が備える通信部３３との間で種々の信号の授受を行う。

ここで、シャッタ眼鏡３０は、立体映像の観察を行うユーザが装着する液晶シャッタ方式の眼鏡であって、図１に示すように、左眼用シャッタ３１、右眼用シャッタ３２、通信部３３及びシャッタ駆動部３４を備えている。

左眼用シャッタ３１は、シャッタ眼鏡３０を装着するユーザの左眼部分を覆う位置に設けられており、シャッタ駆動部３４からの駆動信号に応じて開閉することで、透過状態と不透過状態を実現する。また、右眼用シャッタ３２は、シャッタ眼鏡３０を装着するユーザの右眼部分を覆う位置に設けられており、シャッタ駆動部３４からの駆動信号に応じて開閉することで、透過状態と不透過状態とを切り替える。

通信部３３は、通信部１６と同規格のインタフェースであって、通信部１６との間で種々の信号の授受を行う。シャッタ駆動部３４は、通信部３３を介してシャッタ制御部１５から送信された開閉指示信号を受け付けると、この開閉指示信号に応じた駆動信号を左眼用シャッタ３１及び右眼用シャッタ３２へ送出する。

並び替え部１７は、信号判別部１２の判別結果が立体映像の時に、シャッタ制御部１５から通知される第１タイミング信号に従って左右分離部１４に保持された左眼用フレームと右眼用フレームとを交互に取り出し、フレーム割振部１８へ出力する。

フレーム割振部１８は、並び替え部１７から左眼用フレーム及び右眼用フレームのフレームが入力される毎に、このフレームをシャッタ制御部１５から通知される第２タイミング信号の間隔でｎ回（ｎは２以上の整数）割り振りを行うことで、元のフレームレート（６０ｆｐｓ）を２ｎ倍に変換した映像信号を補正処理部２０へ出力する。また、フレーム割振部１８は、割り振りを行ったフレームが左眼用フレームか右眼用フレームかをシャッタ制御部１５へ通知する。なお、本実施形態では、１／２４０秒間隔で通知される第２タイミング信号に従い、左眼用フレーム及び右眼用フレームの夫々の割り振りを２回行う例について説明する。

図４は、フレーム割振部１８の動作を説明するための図である。同図では、並び替え部１７から１／１２０秒間隔でフレームＦ１１〜Ｆ１８が順次入力された例を示している。なお、各フレームのうち、左眼用フレームを“Ｌ”で表し、右眼用フレームを“Ｒ”で表している。

フレームＦ１１〜Ｆ１８の夫々に対し、フレーム割振部１８が１／２４０秒間隔で２回割り振りを行うと、図４の下段に示すようなフレームレート２４０ｆｐｓの映像信号が出力される。以下、並び替え部１７から入力された一の左眼用フレームについて、１回目に割り振られた左眼用フレームを第１左眼用フレームと表記し、２回目に割り振られた左眼用フレームを第２左眼用フレームと表記する。また、同様に一の右眼用フレームについて、１回目に割り振られた右眼用フレームを第１右眼用フレームと表記し、２回目に割り振られた右眼用フレームを第２右眼用フレームと表記する。

図１に戻り、画像判定部１９は、左右分離部１４で分割された左眼用フレームと右眼用フレームとを比較することで、左眼用フレームと右眼用フレームとの間の画素値（輝度値）の変化量を導出し、補正処理部２０へ通知する。

ここで、変化量導出の単位となる領域はフレーム全体としてもよいし、予め区分けされた領域単位としてもよい。例えば、後述するバックライト４２が複数の独立した光源面で構成されているような場合、各光源面に対応する領域夫々について変化量を導出する形態としてもよい。

補正処理部２０は、フレーム割振部１８で割り振られた左眼用フレーム及び右眼用フレームの夫々に係るフレーム群の輝度値を、少なくとも二つの異なる目標値に向けて段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた最終目標値へ近付けた後、表示ディスプレイ４０へ出力する。以下、補正処理部２０の動作について説明する。

図５は、左眼用フレーム及び右眼用フレームが表す画像の一例を示す図ある。同図に示すように、左眼用フレームが表す左眼用画像ＧＬと右眼用フレームが表す右眼用画像ＧＲには、同一の対象Ｏが表されており、両眼視差の相違分だけその存在位置がずれている。ここで、両画像において同一の画素位置となる画素Ｐに着目すると、左眼用画像ＧＬから右眼用画像ＧＲにかけて、画素Ｐの画素値（輝度値）は“暗”から“明”に変化している。画像判定部１９では、この輝度値の変化量を補正処理部２０に通知する。

ところで、入力映像信号と当該入力映像信号を表示する際の出力信号との間の輝度値の関係は、一般に階調特性（ガンマ特性）によって定義されており、この階調特性に基づき階調変換された入力映像信号が表示されるよう構成されている。これにより、図６に示すように、入力映像信号と出力信号との輝度値の１対１対応が図られている。なお、図６は、従来技術における入力映像信号と出力信号との輝度値の対応関係（入出力特性Ｃ１）を示す図である。

図５に示した左眼用画像ＧＬ及び右眼用画像ＧＲを、図６に示す入出力特性Ｃ１を用いて階調変換すると、画素Ｐでの輝度値の変化は図７のように表される。ここで、図７は、図６の入出力特性Ｃ１を用いた輝度値変化の一例を示す図である。同図において、縦軸は表示ディスプレイ４０に表示される際の輝度値を表しており、横軸は時間経過を表している。なお、「Ｌ１回目」及び「Ｌ２回目」は、フレーム割振部１８で割り振られた２フレーム分の左眼用フレームの表示期間を意味している。また、「Ｒ１回目」及び「Ｒ２回目」は、フレーム割振部１８で割り振られた２フレーム分の右眼用フレームの表示期間を意味している。

まず、左眼用フレームの表示を行うＬ１回目及びＬ２回目の期間に、画素Ｐの位置の輝度（暗）に応じた目標値（最終目標値）Ｔ１１が入力されると、画素Ｐの輝度値は後述する表示パネル４１の応答速度により、輝度変化曲線Ｌ１１に示すように目標値Ｔ１１に向けて低下していく。つまり、Ｌ１回目の期間内では目標値Ｔ１１に到達できず、Ｌ２回目の期間で目標値Ｔ１１に到達する。このとき、Ｌ１回目の期間は後述する表示制御部４３の表示制御により非表示期間とされるため、実質Ｌ２回目の期間だけ左眼用フレームが表示されることになる。しかしながら、表示デバイスの応答速度が左眼用フレーム及び右眼用フレームのフレームレートに対応していないと、目標値Ｔ１１に到達するまでの間、直前に表示されていたフレーム（右眼用フレーム）が残像として残るため、斜線で示す領域Ｍ１１分の輝度値が、直前に表示されていた右眼用フレームと今回表示する左眼用フレームとが混在して出力されることになる。

また、右眼用フレームについても同様にＲ１回目及びＲ２回目の期間に、画素Ｐの位置の輝度（明）に応じた目標値（最終目標値）Ｔ１２が入力されると、画素Ｐの輝度値は輝度変化曲線Ｌ１２に示すように目標値Ｔ１２に向けて上昇していく。つまり、Ｒ１回目の期間内では目標値Ｔ１２に到達できず、Ｒ２回目の期間で目標値Ｔ１２に到達する。このとき、Ｒ１回目の期間は後述する表示制御部４３の表示制御により非表示期間とされるため、実質「Ｒ２回目」の期間だけ右眼用フレームが表示されることになる。しかしながら、目標値Ｔ１２に到達するまでの間、斜線で示す領域Ｍ１２分の輝度値が、直前に表示されていた左眼用フレームと今回表示する右眼用フレームとが混在して出力されることになる。

左眼用フレームと右眼用フレームとが混在（クロストーク）する期間では、表示される画質が劣化するため、立体感の失われた画像として知覚される可能性がある。そこで、本実施形態の補正処理部２０では、左眼用フレームと右眼用フレームとの混在を抑制するため、画像判定部１９から通知される左眼用フレームと右眼用フレームとの間の画素値の変化量に応じて、第１フレーム（第１左眼用フレーム、第１右眼用フレーム）及び第２フレーム（第２左眼用フレーム、第２右眼用フレーム）の輝度値を、二つの異なる目標値に向けてフレーム毎に段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた最終目標値へと近付ける。

具体的に、補正処理部２０は、図８に示すように、直前に表示された右眼用フレームの輝度値から低下する左眼用フレームのＬ１回目及びＬ２回目の表示期間において、Ｌ１回目での目標値Ｔ２１が図７に示した目標値Ｔ１１よりも低い値となるよう設定し、Ｌ２回目での目標値Ｔ２２が目標値Ｔ１１と同値となるよう設定する。

つまり、今回表示を行うフレーム（左眼用フレーム）の輝度値が、直前に表示されていたフレーム（右眼用フレーム）の輝度値よりも低下する場合、補正処理部２０は、第１左眼用フレーム及び第２左眼用フレームを表示するＬ１回目及びＬ２回目での目標値Ｔ２１、Ｔ２２が段階的に上昇するよう補正し、所定の輝度値（暗）へと近付ける。

この制御により、Ｌ１回目の期間における輝度変化曲線Ｌ２１は、図７に示した輝度変化曲線Ｌ１１よりも急峻に下降し、Ｌ２回目の期間における輝度変化曲線Ｌ２２は、図７に示した輝度変化曲線Ｌ１１よりも緩やかに下降する。つまり、輝度変化曲線Ｌ２２は、輝度変化曲線Ｌ１１よりも目標値Ｔ２２（目標値Ｔ１１）へ接近した状態、即ち輝度変化曲線Ｌ１１よりも漸近的な軌跡で目標値Ｔ２２へ近付いていく。これにより、斜線部分Ｍ２２の面積を、図７の斜線部分Ｍ１１よりも少なくすることができるため、左眼用フレームと右眼用フレームとの混在値による影響を抑制することが可能となる。なお、この例では、目標値Ｔ２２を目標値Ｔ１１と同値としたが、これに限らず、目標値Ｔ１１近傍の値としてもよい。また、目標値Ｔ２１及び目標値Ｔ２２の値は、画像判定部１９から通知される変化量の程度（大きさ）に応じて調整することが好ましい。

輝度変化曲線Ｌ２１及びＬ２２に対応する入出力特性Ｃ２は図９のように表される。動図に示すように、入出力特性Ｃ２はシグモイド型の曲線となり、変曲点がＬ２回目の期間の開始位置に対応する。なお、図６に示した入出力特性Ｃ１を破線で示している（図１０及び図１１も同様）。

また、図８に示すように、補正処理部２０は、直前に表示されていたフレームの輝度値から上昇する右眼用フレームのＲ１回目及びＲ２回目の表示期間において、Ｒ１回目での目標値Ｔ２３が図７に示した目標値Ｔ１２よりも高い値となるよう設定し、Ｒ２回目での目標値Ｔ２４が目標値Ｔ１２と同値となるよう設定することで、目標値Ｔ２３及びＴ２４が段階的に下降するよう補正し、所望の輝度値（明）へと近付ける。

この制御により、Ｒ１回目の期間における輝度変化曲線Ｌ２３は、図７に示した輝度変化曲線Ｌ１２よりも急峻に上昇し、Ｒ２回目の期間における輝度変化曲線Ｌ２４は、図７に示した輝度変化曲線Ｌ１２よりも緩やかに上昇する。つまり、輝度変化曲線Ｌ２４は、輝度変化曲線Ｌ１２よりも目標値Ｔ２４（目標値Ｔ１２）へ接近した状態、即ち輝度変化曲線Ｌ１２よりも漸近的な軌跡で目標値Ｔ２４へ近付いていく。これにより、斜線部分Ｍ２４の面積を、図７の斜線部分Ｍ１２よりも少なくすることができるため、左眼用フレームと右眼用フレームとの混在値による影響を抑制することが可能となる。なお、この例では、目標値Ｔ２４を目標値Ｔ１２と同値としたが、これに限らず、目標値Ｔ１２近傍の値としてもよい。また、目標値Ｔ２３及び目標値Ｔ２４の値は、画像判定部１９から通知される変化量の程度（大きさ）に応じて調整することが好ましい。

輝度変化曲線Ｌ２３及びＬ２４に対応する入出力特性Ｃ３は図１０のように表される。同図１０に示すように、入出力特性Ｃ３はシグモイド型の曲線となり、変曲点がＲ２回目の期間の開始位置に対応する。

なお、補正処理部２０は、画像判定部１９にて所定の領域毎に変化量が導出された場合、各領域の変化量に基づき当該領域の輝度値を段階的に補正し、各領域の画素値に応じた最終目標値へ近付けるものとする。

また、画像判定部１９から通知される変化量が所定値以下の場合には、設定する目標値間の差を小さくする形態としてもよいし、補正を行わない形態としてもよい。例えば、図８に示したＲ１回目及びＲ２回目の期間での画素値の変化量が所定値以下であった場合、図１１に示す入出力特性Ｃ４を用いて目標値の補正を行う形態としてもよい。ここで、図１１は、図８に示した輝度変化曲線Ｌ２３及びＬ２４で用いる入出力特性の他の例を示す図である。

図１１に示すように、入出力特性Ｃ４では、出力値の幅（ダイナミックレンジ）が入出力特性Ｃ１と同様となっている。補正処理部２０は、画像判定部１９から通知される変化量の大きさに応じて、目標値の補正に用いる入出力特性Ｃ３と入出力特性Ｃ４とを切り替える。これにより、補正によるダイナミックレンジの低下を、変化量が所定値以上のフレーム又は領域に限定することができる。

図１に戻り、切替部２１は、信号判別部１２での判別結果に応じて、表示ディスプレイ４０へ出力する映像信号を切り替える。具体的に、切替部２１は、信号判別部１２で通常の映像と判別された場合、フレームレート変換部１３との接続に切り替え、フレームレート変換部１３から入力される映像信号を表示ディスプレイ４０へ出力する。また、切替部２１は、信号判別部１２で立体映像と判別された場合、補正処理部２０との接続に切り替え、補正処理部２０から入力される映像信号を表示ディスプレイ４０へ出力する。

表示ディスプレイ４０は、表示パネル４１、バックライト４２及び表示制御部４３を有して構成される。表示パネル４１は、液晶等のホールド型の表示デバイスであって、表示制御部４３の制御の従い映像信号を表示する。バックライト４２は、表示パネル４１の背面から当該表示パネル４１を照明するものであって、表示制御部４３の制御に従って点灯／消灯を行う。

表示制御部４３は、切替部２１から入力される映像信号を表示ディスプレイ４０に再生表示するものである。また、表示制御部４３は、表示ディスプレイ４０への映像信号の表示に伴い、バックライト４２を点灯制御する。以下、図１２を参照して、立体映像を表示する際の表示制御部４３の動作について説明する。

図１２は、表示ディスプレイ４０での立体映像の表示方法を説明するための図である。縦軸は表示パネル４１での副走査位置を表しており、紙面上方に行くほど画面上部であることを意味している。また、横軸は時間経過を表している。

表示制御部４３は、表示パネル４１の画面上部の走査線から画面下部の走査線に向けて順次更新することで映像信号の表示を行う。例えば、第２右眼用フレーム（Ｒ２）が表示されている状態で第１左眼用フレーム（Ｌ１）の表示を行う場合、図１１に示したように、最初の１／２４０秒の間、画面上部から画面下部に向けて第２右眼用フレーム（Ｒ２）を第１左眼用フレーム（Ｌ１）で順次更新していく（図中Ａ１参照）。このとき、第１左眼用フレーム（Ｌ１）と第２右眼用フレーム（Ｒ２）とが混在して表示される期間が存在する。そのため、表示制御部４３では、第１左眼用フレーム（Ｌ１）の表示を行う１／２４０秒の間、映像信号を“０”として出力したり、バックライト４２を消灯したりすることで、映像を視認不可能とする表示制御を行う。以下、この表示制御が行われる期間を非表示期間という。

続く第２左眼用フレーム（Ｌ２）の表示に係る１／２４０秒の期間では、第１左眼用フレーム（Ｌ１）が表示されているところを再度第２左眼用フレーム（Ｌ２）で更新を行うため、同一の左眼用フレームが連続して出力される（図中Ａ２参照）。そのため、表示制御部４３は、第２左眼用フレーム（Ｌ２）の表示を行う１／２４０秒の間、バックライト４２を点灯させることで、映像を視認可能とする表示制御を行っている。なお、シャッタ制御部１５では、左眼用フレームの表示期間と連動して左眼用シャッタ３１を開放させる制御を行うが、左眼用フレームが連続して出力される第２左眼用フレーム（Ｌ２）の表示期間のみを開放させる形態としてもよい。

また、第１右眼用フレーム（Ｒ１）の表示に係る１／２４０秒の期間では、画面上部から画面下部に向けて第２左眼用フレーム（Ｌ２）を第１右眼用フレーム（Ｒ１）で順次更新していく（図中Ａ３参照）。このとき、第１右眼用フレーム（Ｒ１）と第２左眼用フレーム（Ｌ２）とが混在して表示される期間が存在する。そのため、表示制御部４３では、第１左眼用フレーム（Ｌ１）の時と同様に、この第１右眼用フレーム（Ｒ１）の表示を行う１／２４０秒を非表示期間とする表示制御を行う。

続く第２右眼用フレーム（Ｒ２）の表示に係る１／２４０秒の期間では、第１右眼用フレーム（Ｒ１）が表示されているところを再度第２右眼用フレーム（Ｒ２）で更新を行うため、同一の右眼用フレームが連続して出力される（図中Ａ４参照）。そのため、表示制御部４３は、第２左眼用フレーム（Ｌ２）の時と同様に、第２右眼用フレーム（Ｒ２）の表示を行う１／２４０秒の間、映像を視認可能とする表示制御を行っている。なお、シャッタ制御部１５では、右眼用フレームの表示期間と連動して右眼用シャッタ３２を開放させる制御を行うが、右眼用フレームが連続して出力される第２右眼用フレーム（Ｒ２）の表示期間のみを開放させる形態としてもよい。

以後、表示制御部４３は、左眼用フレーム及び右眼用フレームの表示期間に応じて、上記の表示制御を繰り返し行い、また、シャッタ制御部１５は、これら表示期間と連動して左眼用シャッタ３１及び右眼用シャッタ３２の開閉を制御する。これにより、ユーザはシャッタ眼鏡３０を装着して表示ディスプレイ４０に表示された映像信号（立体映像）を観察することで、左眼用フレーム及び右眼用フレームが有する両眼視差の作用により、当該映像信号が表す平面画像を立体的に知覚することができる。

以上のように、本実施形態によれば、フレーム割振部１８で割り振られた左眼用フレーム及び右眼用フレームの夫々に係るフレーム群の輝度値を、少なくとも二つの異なる目標値に向けて段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた所定値へ近付けることで、表示デバイスの応答速度に起因するクロストークの発生を抑制した映像信号を出力することができるため、立体映像を表示した際の画質の劣化を軽減することができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での種々の変更、置換、追加、組み合わせ等が可能である。

例えば、上記実施形態では、入力映像信号のフレームレート（６０ｆｐｓ）の４倍で出力する形態としたが、これに限らず、２ｎ（ｎは２以上の整数）倍であれば何れの倍率としてもよい。なお、２ｎ倍とした場合、左眼用フレーム及び右眼用フレームの割り振り回数は夫々ｎ回となる。例えば、入力映像信号のフレームレート（６０ｆｐｓ）の６倍（ｎ＝３）とすると、シャッタ制御部１５は、第２タイミング信号を１／３６０秒間隔でフレーム割振部１８に通知することで、フレーム割振部１８により左眼用フレーム及び右眼用フレームの夫々が３回割り振られることになる。

また、上記実施形態では、輝度値を補正する際の目標値を二つ設定する形態としたが、これに限らず、フレーム割振部１８で割り振られるフレームの回数に応じた数だけ目標値を設定する形態としてもよい。割り振り回数が三回以上となった場合であっても、図９〜図１１に示したようなシグモイド型の入出力特性を用いて輝度値の補正を行うことが好ましい。例えば、フレーム割振部１８で３回の割り振りが行われる場合、補正処理部２０は、１回目及び２回目の階調変化曲線が急峻に変化するよう目標値を定め、３回目の階調変化曲線が緩やかに変化するよう目標値の補正を行う。この場合バックライト４２の点灯は３回目の表示期間のみとすることが好ましい。なお、２回目及び３回目の表示期間にバックライト４２の点灯を行う場合には、１回目の階調変化曲線が急峻に変化するよう目標値を定め、２回目及び３回目の階調変化曲線が緩やかに変化するよう目標値の補正を行うことが好ましい。

以上のように、本発明にかかる映像信号処理装置及び映像信号処理方は、立体映像の表示を行う装置に有用であり、特に、ホールド型の表示デバイスに立体映像を表示する場合に適している。

１１…信号入力部、１２…信号判別部、１３…フレームレート変換部、１４…左右分離部、１５…シャッタ制御部、１６…通信部、１７…並び替え部、１８…フレーム割振部、１９…画像判定部、２０…補正処理部、２１…切替部、３０…シャッタ眼鏡、３１…左眼用シャッタ、３２…右眼用シャッタ、３３…通信部、３４…シャッタ駆動部、４０…表示ディスプレイ、４１…表示パネル、４２…バックライト、４３…表示制御部、１００…映像信号処理装置

Claims (9)

1. 映像信号に含まれた左眼用映像信号及び右眼用映像信号の夫々を、独立したフレームとして分離する分離手段と、
   前記分離手段で分離された左眼用フレームと右眼用フレームとを交互に出力する並び替え手段と、
   前記並び替え手段から前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの各フレームが出力される毎に、当該フレームを一定時間間隔で複数回割り振る割振手段と、
   前記割振手段で割り振られた前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの夫々に係るフレーム群の輝度値を、少なくとも二つの異なる目標値に向けて段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた最終目標値へ近付ける補正手段と、
   を備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記左眼用フレームと前記右眼用フレームとの間の輝度値の変化量を導出する画像判定手段を更に備え、
   前記補正手段は、前記画像判定手段で導出された前記変化量に応じて、前記目標値のうち、最初に設定する第１目標値と最後に設定する第２目標値の値を決定することを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
3. 前記補正手段は、前記変化量が増加を示すときに、前記第１目標値を前記最終目標値よりも大きな値に設定するとともに、前記第２目標値を前記第１目標値よりも小さな値に設定することを特徴とする請求項２に記載の映像信号処理装置。
4. 前記補正手段は、前記変化量が減少を示すときに、前記第１目標値を前記最終目標値よりも小さな値に設定するとともに、前記第２目標値を前記第１目標値よりも大きな値に設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の映像信号処理装置。
5. 前記画像判定手段は、前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの各フレームを構成する所定の領域毎に前記変化量を導出し、
   前記補正手段は、前記画像判定手段で導出された前記領域毎の変化量に応じて、対応する領域の輝度値を補正することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の映像信号処理装置。
6. 前記補正手段は、前記第２目標値を前記最終目標値と同値とすることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の映像信号処理装置。
7. 前記補正手段で処理された各フレームを表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の映像信号処理装置。
8. 前記表示手段に表示される前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの表示タイミングと同期して、左眼用シャッタ及び右眼用シャッタの開閉を行うシャッタ眼鏡を更に備えたことを特徴とする請求項７に記載の液晶信号処理装置。
9. 分離手段が、映像信号に含まれた左眼用映像信号及び右眼用映像信号の夫々を、独立したフレームとして分離する分離工程と、
   並び替え手段が、前記分離工程で分離された左眼用フレームと右眼用フレームとを交互に出力する並び替え工程と、
   割振手段が、前記並び替え工程で前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの各フレームが出力される毎に、当該フレームを一定時間間隔で複数回割り振る割振工程と、
   補正手段が、前記割振工程で割り振られた前記左眼用フレーム及び前記右眼用フレームの夫々に係るフレーム群の輝度値を、少なくとも二つの異なる目標値に向けて段階的に補正し、当該フレームの画素値に応じた最終目標値へ近付ける補正工程と、
   を含むことを特徴とする映像信号処理方法。

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