JP2012078590A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置において動きのある映像を表示する際の表示品質のさらなる改善を図る。
【解決手段】画像表示装置は、液晶パネルと、複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、前記バックライトシステムのブロックごとの発光を制御する制御部と、を備える。制御部は、入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出し、動きの小さいブロックの発光時間は長く、動きの大きいブロックの発光時間は短くなるように、各ブロックの発光時間を設定する。制御部は、さらに、動きが検出されたブロックに対し、等速度又は等加速度の動きが検出されたブロックの発光時間は短く、等速度又は等加速度の動きでない動きが検出されたブロックの発光時間は長くなるように、各ブロックの発光時間を設定するとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は画像表示装置及びその制御方法に関し、詳しくは液晶表示装置のバックライトの制御方法に関する。

従来より、液晶表示装置（ＬＣＤ）の表示品質を向上するためのさまざまな方法が提案されている。例えば特許文献１では、液晶表示装置のようなホールド型ディスプレイに特有の動画ボケ（ホールドボケ）を改善するために、フレーム間の差分量に応じた黒信号レベルの黒フレームを映像フレームの間に挿入することが開示されている。なお、黒フレームの挿入によってフリッカが発生する可能性があるため、特許文献１では、黒信号レベルの高／低に応じてバックライトの輝度を高／低に制御することでフリッカの発生を軽減している。また特許文献２には、液晶表示装置の表示領域を複数のブロックに分割し、ブロック毎にバックライトの発光輝度を制御することで消費電力を低減する方法が開示されている。特許文献２では、画像信号を光源制御値に変換する非線形な変換テーブルを用いることで、フレーム間の輝度変動による画像のちらつきを低減している。

特開２００８−０９６５２１号公報 特開２００７−３２２８８１号公報

特許文献１のような黒フレーム挿入は、液晶表示装置でインパルス型ディスプレイと同じような表示を実現するものであり、動きの大きい映像におけるホールドボケの改善には有効である。しかし、動きの殆どない映像のようにそもそもホールドボケが問題とならない映像にとっては、黒フレーム挿入は不必要な処理であり、むしろフリッカの発生という弊害を招くだけにすぎない。また、映像の一フレームの中には、動きのない物から動きの大きい物まで様々な動きをする物体が含まれていることが多いが、従来方法では、そのような映像に対してホールドボケの改善とフリッカの低減の両立を図ることが難しい場合がある。更に本発明者らの検討により、動きの大きい映像の中にも、インパルス型の表示に向かないものがあることが分かってきた。例えば、物体が様々な方向・速度で動いているような映像に対して黒フレーム挿入を行うと、物体の動きの連続性が視覚的に感じられなくなり、物体がランダムな位置に現れては消えるように見えることがある。このような妨害感を本明細書ではランダム感とよぶ。従来方法では、このようなランダム感の発生を回避することはできない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、液晶表示装置において動きのある映像を表示する際の表示品質のさらなる改善を目的とする。

本発明の第１態様は、液晶パネルと、複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、前記バックライトシステムのブロックごとの発光を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出し、動きの小さいブロックの発光時間は長く、動きの大きいブロックの発光時間は短くなるように、各ブロックの発光時間を設定する画像表示装置を提供する。

本発明の第２態様は、液晶パネルと、複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、前記バックライトシステムのブロックごとの発光を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出し、等速度又は等加速度の動きが検出されたブロックの発光時間は短く、等速度又は等加速度の動きでない動きが検出されたブロックの発光時間は長くなるように、各ブロックの発光時間を設定する画像表示装置を提供する。

本発明の第３態様は、液晶パネルと、複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、を備えた画像表示装置の制御方法であって、入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出するステップと、動きの小さいブロックの発光時間は長く、動きの大きいブロックの発光時間は短くなるように、各ブロックの発光時間を設定するステップと、を有する画像表示装置の制御方法を提供する。

本発明の第４態様は、液晶パネルと、複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、を備えた画像表示装置の制御方法であって、入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出するステップと、等速度又は等加速度の動きが検出されたブロックの発光時間は短く、等速度又は等加速度の動きでない動きが検出されたブロックの発光時間は長くなるように、各ブロックの発光時間を設定するステップと、を有する画像表示装置の制御方法を提供する。

本発明によれば、液晶表示装置において動きのある映像を表示する際の表示品質をさらに改善することができる。

本発明の第１の実施形態の画像表示装置のブロック図。 本発明の第２の実施形態の画像表示装置のブロック図。 本発明の第３の実施形態の画像表示装置のブロック図。 本発明の第４の実施形態の画像表示装置のブロック図。 ＡＭ−ＬＣＤの構成を説明する構成図。 ＡＭ−ＬＣＤの動作を説明するタイミング図。 ＡＭ−ＬＣＤのバックライトの点灯動作を説明するタイミング図。 動き検出部の出力から、発光時間を算出する特性の一例を示すグラフ。 バックライトの好適な発光時間と発光強度の関係を示す図。 発光時間算出部の構成例を示す図。 等速度運動の評価と等加速度運動の評価を説明するための図。 ずれ係数Ｋに対するバックライトの発光時間の特性の一例を示すグラフ。 等速度の評価を行う発光時間算出部の構成を示す図。 ずれ係数Ｌに対するバックライトの発光時間の特性の一例を示すグラフ。 等加速度の評価を行う発光時間算出部の構成を示す図。 動いている対象物と各ブロックの発光時間を模式的に示した図。 Ｖ１、Ｖ２の重みと発光時間の関係の一例を示すグラフ。 ＡＰＬに対するバックライトの発光時間の特性の一例を示すグラフ。

本発明は、バックライトを表示装置内に持つ透過型あるいは反射型の液晶表示装置（ＬＣＤ）に好適に適用できる。本発明の実施形態では、観測者が直視する透過型のＬＣＤを用いて説明するが、スクリーン等に投射する透過型あるいは反射型のＬＣＤに対しても本
発明は好適に適用できる。

（ＬＣＤの原理）
はじめに、本発明に好適であるＬＣＤの動作原理について概略を説明する。ＬＣＤは大別して、アクティブマトリクス型と単純マトリクス型がある。以下の実施形態では、現在ＴＶセットやＰＣモニタ等で広く採用されているアクティブマトリクス型について説明する。ただし、本発明は単純マトリクス型のＬＣＤにおいても同様に適用できる。

図５はアクティブマトリクス型のＬＣＤ（ＡＭ−ＬＣＤ）の液晶パネルの一部の構成を模式的に示している。図５において、１０１はソース配線、１０２はゲート配線、１０３は表示素子毎に形成されている薄膜トランジスタ、１０４は表示素子毎に形成されているコンデンサ、１０５は表示素子毎に形成されている液晶である。矢印１０６、１０７はコンデンサ１０４と液晶１０５の電極からの配線を示し、これらの配線１０６、１０７は不図示の対向電極に共通に接続されている。図５においてソース配線１０１とゲート配線１０２の数は、要求される表示装置の画素数に対応する。ここでは説明を簡単にするため、一例として、２４０×３２０画素の表示装置の例を説明する。２４０×３２０画素の表示装置では、ソース配線１０１の数は９６０本（３２０×３（ＲＧＢ））、ゲート配線１０２の数は２４０本となる。

次に、図５で示したＡＭ−ＬＣＤの動作を図６のタイミング図を使用して説明する。図６において、横軸は時間、縦軸は電圧あるいは発光強度を模式的に示している。図６においてＧ１、Ｇ２、・・・Ｇ２４０の波形はゲート配線１０２に印加する電圧であり、液晶１０５に印加する電圧を走査するための信号である。図６においてＳ１、・・・Ｓ９６０の波形はソース配線１０１に印加する電圧である。ゲート配線１０２に印加する電圧が例えば＋１０Ｖの場合に表示素子毎に形成されている薄膜トランジスタ１０３のチャンネルが導通し、ソース配線１０１の電圧が対応する表示素子のコンデンサ１０４及び液晶１０５に印加される。ゲート配線１０２に印加する電圧が、例えば＋１０Ｖから−１０Ｖに変化すると、薄膜トランジスタ１０３のチャンネルは非導通状態となり、コンデンサ１０４及び液晶１０５の電圧は保持される。ゲート配線１０２に印加する電圧を例えば表示画面の上から順次下方向に走査し、対応するソース配線１０１の電圧を所望の電圧に制御する。これによって、対応するソース配線１０１の電圧と対向電極の電圧の差であるところの電圧が、対応する表示素子毎に形成されているコンデンサ１０４及び液晶１０５に充電され、保持される。所望の電圧が印加された液晶１０５（及び不図示の偏光板）は液晶の応答時間後に透過率が確定する。そしてバックライトにより発せられた光の輝度が、表示素子毎に確定した液晶１０５（及び不図示の偏光板）の透過率によって変調され、画像が形成される。

バックライトは常時点灯させることもできるが、図６のＢＬの波形に示したように、液晶１０５の応答時間後から次フィールドのゲート配線１０２にゲート電圧を印加するまでの間のみ点灯させることが好ましい。これにより、液晶１０５（及び不図示の偏光板）の透過率が確定していない時間の表示を行わないことができるので、画質が向上する。

また、液晶自体に直流電圧を印加し続けると液晶物質は劣化、焼き付きが発生する。この劣化、焼き付きを避けるために、液晶に加わる電圧の極性を周期的に反転する駆動を行っている。図６において、Ａで示されているフィールドでは、ソース配線１０１の電圧は−５Ｖから＋５Ｖ、対向電極の電圧は−５Ｖとし、Ｂで示されているフィールドでは、ソース配線１０１の電圧は＋５Ｖから−５Ｖ、対向電極の電圧は＋５Ｖとしている。これにより、液晶にかかる電圧がフィールドごとに反転する。反転駆動の方法には、ライン単位、ドット単位があるが、本発明の本質的な構成に影響ないので詳細の説明は省略する。

（バックライト）
図６のＢＬの波形に示したように、液晶１０５の応答時間後から次フィールドのゲート配線１０２にゲート電圧を印加するまでの間のみ点灯すると、液晶１０５（及び不図示の偏光板）の透過率が確定していない時間に表示が行われないため、画質が向上する。表示素子数の少ない表示装置では、１フィールド期間に対して走査時間は短いので、このようなバックライトの制御が可能である。しかしながら、表示素子数が多い表示装置では走査時間が長く必要でありバックライト発光時間が短くなり、図６のバックライトの制御方式では表示装置の輝度が小さくなる。

図７（ａ）、図７（ｂ）を使用して、更に説明を補足する。図７（ａ）、図７（ｂ）において、横軸は時間、縦軸はゲート配線を意味する。２０１の太線はゲート配線に選択電位を印加する時刻を示している。２０２の斜線ハッチで示した部分は液晶の応答時間、２０３の縦線ハッチ部分はバックライトの発光時間を示す。２０４の点線はバックライトの光源の発光強度で加重された発光時間の時間重心（時間軸方向の中心）を示す。

図７（ａ）は、図６と同じ数の表示素子（ゲート配線数）の表示装置である。一方、図７（ｂ）は例えばフルハイビジョンの表示素子数を持つ表示装置の例であり、ゲート配線の数が１０８０本あり、全てのゲート配線に選択電位を与えるのに必要な走査時間は非常に長いものとなる。そのため、２０３で示したバックライトの発光時間が短くなり、輝度が小さくなる。バックライトの発光時間が短くなり、輝度が小さくなることへの対策として、図７（ｃ）で示す方法が行われる。図７（ｃ）において、２０１〜２０３で示す意味は前述したとおりである。２０４ａの点線はバックライトの光源の発光強度で加重された発光時間の時間重心を示している。

図７（ｃ）のタイミング図で示した駆動を行うＬＣＤでは、不図示ではあるが、バックライトを走査方向（上下方向）に１０のブロックに分割しそれぞれ発光時間の制御が可能な構成になっている。そして、１０のブロックについてそれぞれ必要な液晶の応答時間経過後にバックライトを個別に点灯制御する。図７（ｃ）に示したように、ブロック毎に液晶の応答時間経過後にバックライトの点灯を開始し、次のフィールドの走査期間直前に消灯することによって、バックライトの発光時間を図７（ｂ）に比べ長くすることができる。バックライトの光源の発光強度で加重された発光時間の時間重心２０４ａはブロック毎に異なっている。

（ホールドボケ）
ＡＭ−ＬＣＤで問題となるホールドボケについて説明する。ホールドボケは、画面上の動く対象物を追従視した場合に発生する。追従視とは、対象物の動きに対して視線を追従させながら、動く対象物を観測することをいう。

ＣＲＴ、線順次駆動のＦＥＤやＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）を初めとするインパルス型ディスプレイでは、各フレーム（又はフィールド）におけ
る表示時間（発光時間）が非常に短い。そのため、動く対象物を追従視した場合でもボケは発生しない。
これに対し、ＡＭ−ＬＣＤを初めとするホールド型ディスプレイでは、１フレームのあいだ発光強度が保持されるため、動く対象物を追従視した場合に、対象物が移動方向に広がって網膜上に結像される。これがホールドボケとなって観測される。ホールドボケは、動く対象物を追従視した場合、ホールド型ディスプレイでは必ず発生する。このホールドボケを回避するためには、ホールド型ディスプレイで動く対象物を表示する際、バックライトの発光時間を短く制御して、インパルス型ディスプレイのように表示することが好ましい。

一方、動く対象物を明らかに追従視できない映像の場合は、インパルス型ディスプレイでは、観測者は対象物の動きの連続性を視覚的に感じられなくなり、対象物がランダムな位置に現れては消えるような不自然な表示に見える（ランダム感）。同様の映像をホールド型ディスプレイに表示すると、対象物の動きがボケるために、そのような不自然さの少ない映像を観測できる。追従視が困難な映像としては、例えば、滝や噴水の映像がある。滝や噴水の水滴は多くの方向に色々な速度で飛散するので追従視が不可能である。また、１つ又は少ない数の対象物であっても、様々な方向・速度で動いている場合には、動きを予測することができず、追従視が困難である。

（撮像時のボケ）
次に撮像時のボケについて説明する。撮像時のボケは撮像素子の撮像時間内で被写体である対象物が動いた場合に発生するものであり、モーションブラー（動きぶれ）ともよばれる。撮像時のボケを少なくするためには、撮像板の電子シャッタを制御し、フレーム時間より短い撮像時間で対象物を撮像する方法がある。
このような電子シャッタを用い短い撮像時間で撮影した対象物をインパルス型ディスプレイで観測すると、追従視できる対象物はボケが発生することなくはっきり見ることができる。

一方、追従視の困難な対象物を短い撮像時間で撮影した映像をインパルス型ディスプレイで表示すると、ランダム感が発生する。この問題に対しては、本発明者の検討により、撮像時間を長く設定し、わざと撮像時のボケを加えて撮像することによってランダム感を除去できることがわかった。また、追従視の困難な対象物を短い撮像時間で撮影した場合でも、信号処理によって撮像時のボケに相当する低周波成分を映像信号自体に加えたり、ホールドボケが生じる表示を行うことによってランダム感を低減できることがわかった。

（フリッカ）
フリッカは、表示フレームレートが低い場合に、インパルス型ディスプレイで問題となることが多い。同じフレームレートであっても、ホールド型ディスプレイは時間方向の輝度変化が少ないためフリッカによる妨害感がインパルス型ディスプレイより小さい。ただし、ホールド型ディスプレイであっても、バックライトの発光時間を短くし、連続するフレーム間に非発光時間を設けた場合にはフリッカが発生するおそれがある。

＜第１の実施形態＞
本発明は、このような、ホールド型ディスプレイであるＡＭ−ＬＣＤのバックライト及び映像信号を最適に制御することによって、前述したホールドボケ、フリッカの妨害感等を少なくする方法を示す。

本発明の第1の実施形態の画像表示装置の主要部分のブロック図を図１（ａ）に示す。
図１（ａ）において、１は、例えば図５で示した液晶パネル、２は液晶パネル１の後方に設置された例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とするバックライトシステムを示す。バックライトシステム２は、図１（ｂ）に示すように、複数のブロックに分割されており、各ブロックは独立して発光（発光強度、発光時間など）を制御可能である。３は映像入力端子、４は映像信号を解析して各ブロックに対応する部分の映像の動きを検出する動き検出部である。５は動き検出部４の出力を元にバックライトシステム２のブロック毎の発光時間及び発光強度を算出する発光時間算出部、６は発光時間算出部５の出力にしたがってブロック毎のＬＥＤの発光時間及び発光強度を制御するバックライト制御部である。本実施形態では、動き検出部４、発光時間算出部５、及びバックライト制御部６によって、バックライトシステム２のブロックごとの発光を制御する制御部が構成されている。７は、動き検出部４及び発光時間算出部５の処理に相当する時間分、映像信号を遅延するフレーム遅延部である。９０は被写体である対象物、９１は対象物を撮像するビデオカメラ
である。

図１（ａ）の構成において、対象物９０を撮像したビデオカメラ９１の映像出力は、画像表示装置の映像入力端子３に入力される。映像入力端子３に入力された映像信号は、動き検出部４でブロック毎に１フレーム単位の動きベクトルが計算される。

動き検出部４は、例えば以下のように動きベクトルの計算処理を行う。現在入力されているフレーム（現フレーム）と１つ前のフレーム（前フレーム）にそれぞれ動きベクトル検出単位エリアを設定する。前フレームの動きベクトル検出単位エリアを所定の探索範囲内で移動させながら、前フレームの映像と現フレームの映像との相関値を求める。そして、相関値が高い移動量を、その動きベクトル検出単位エリアの動きベクトルに決定する。この処理を、現フレーム上の複数の動きベクトル検出単位エリアごとに行う。動きベクトルは１フレーム時間で動きベクトル検出単位エリアがどのように動いたかを示す距離として、（ｘ，ｙ）座標で表現される。

動きベクトル検出単位エリアの大きさは、バックライトシステム２の光源のブロックの大きさと同じでも良いし、異なっていても良い。光源のブロックの大きさより小さな動きベクトル検出単位エリア毎に動きベクトルを検出した場合は、ブロック内で動きベクトル検出単位エリア毎に算出された動きベクトルを平均してブロック毎の動きベクトルとしても良い。また、逆に、光源のブロックの大きさより大きな動きベクトル検出単位エリア毎に動きベクトルを検出した場合は、動きベクトル検出単位エリア毎に算出された動きベクトルに空間的なローパスフィルタをかけ、ブロック単位の動きベクトルを求めてもよい。動き検出部４の動きベクトルの計算量を削減するために、あらかじめ画素を間引くか平均化することで画素数を少なくしてから計算すると好適である。

動き検出部４で上記のような処理によって求まったブロック毎の動きベクトルは、発光時間算出部５に入力される。発光時間算出部５は入力されるブロック毎の動きベクトルから、ＬＥＤ等の光源からなるバックライトの発光時間および発光強度を制御するデータをブロック毎に出力する。発光時間算出部５の詳細な動作については後述する。

バックライト制御部６は発光時間算出部５の出力に応じてブロック毎にＬＥＤ等の光源の発光時間および発光強度を制御する。バックライト制御部６は、例えば、演算増幅器を用いた負帰還によりＬＥＤの発光強度をアナログ制御する回路から構成してもよいし、１フレーム時間より短い周期でＰＷＭ変調をかけて発光強度を制御する回路から構成することもできる。ＰＷＭ制御を行う構成は、アナログ制御に比べ、電力ロスが少ないメリットがある。

バックライトシステム２は、図１（ｂ）に示すように、複数のブロックに分割されており、個々のブロック内のＬＥＤの発光強度及び発光時間は独立して制御可能である。図１（ｂ）では、１９２０画素×１０８０画素からなるＬＣＤパネルに対して縦１０×横１６の１６０ブロックに分割した例を示した。分割数は、ＬＥＤ及びバックライト制御部６の数に影響するので、コストと画質のバランスから決定する。例えば、縦１８×横３２のように分割数を多くすれば、コストが上昇するが、きめ細かな制御が可能なため、画質の向上が期待できる。

図１（ａ）において、フレーム遅延部７はフレームメモリで構成され、液晶パネル１に出力する映像信号を遅延する。遅延量は、動き検出部４及び発光時間算出部５の演算時間によるバックライト制御の遅れ時間に合わすと好適である。フレーム遅延部７はフレームメモリが必要なため、ハードウエア量が多く比較的コストが高い。フレーム遅延部７を省いた場合、液晶パネル１の表示とバックライトシステム２の発光とに時間的なずれが生じ
るが、通常の映像では違和感が少ないため、コストを下げるためフレーム遅延部７を省くことが可能である。液晶パネル１では、入力された映像信号に基づいて、前述したように各画素の透過率が設定される。図示しないが、発光時間算出部５にて算出された各ブロックの発光時間及び発光強度の情報は液晶パネル１にも入力され、必要に応じて液晶パネル１において各ブロックの画素の透過率の制御にも利用される。

（バックライトの制御方法）
発光時間算出部５の構成及び動作の説明の前に、本実施形態におけるバックライトの制御のための考え方を示す。

前述したように、静止した対象物を表示する場合は、ホールドボケが発生しないので、バックライトの発光時間を短く制御することは行わない。その結果、フリッカを少なくすることが可能となる。
そして、動く対象物を表示する場合、前述したように、ホールド型ディスプレイではホールドボケが発生する。そのため、本実施形態の第１のバックライトの制御方法では、ブロック毎に動きの有無を検出してバックライトの発光時間を制御し、ホールドボケを防ぐ。

また、前述したように、追従視が困難な対象物が含まれる映像をインパルス型ディスプレイのように表示するとランダム感と呼ばれる妨害感が生じる。そのため、本実施形態の第２のバックライトの制御方法では、ブロック毎に追従視できるかを評価し、追従視できる場合にのみ、バックライトの発光時間を短く制御し、インパルス型ディスプレイのような表示を行う。

以上の考え方により、各々のブロックに最適なバックライトの発光時間で照明することにより、動いている部分のブロックについてはホールドボケを少なくし、動きが検出されない（止まっている）部分のブロックについてはフリッカを防止できる。さらに第２のバックライトの制御方法を行えば、動いているブロックであっても追従視できない対象物についてはランダム感の発生を抑制できる。

（第１のバックライトの制御方法）
第１のバックライトの制御方法は、ブロック毎の動き検出結果に基づいて、動き小さいブロックの発光時間は長くすることでフリッカのない表示を実現し、動きの大きいブロックの発光時間は短くすることでホールドボケの発生を抑制する方法である。

動き検出部４で求まったブロック毎の動きベクトルは、単位フレームあたりの対象物の移動量であり、ブロック毎の対象物の移動速度を示している。第１のバックライトの制御方法は、この動き検出部４の出力である動きベクトルを評価し、発光時間を制御することによりホールドボケを少なくする。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、動き検出部４で求まったブロック毎の動きベクトルから発光時間を算出する変換の一例をグラフ化して示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の横軸は動き検出部４の出力である動きベクトルから求めた動きの大きさ（（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２）、縦軸は発光時間算出部５の出力であるバックライトの発光時間を示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ともに動きが大きいときに発光時間を短く制御することによってホールドボケを少なくする。いずれの変換方法でも、動きの大きさがゼロ（全く動きがない）の場合に最も長い発光時間Ｔｍａｘ（第１の発光時間）に設定し、動きの大きさがスレッショルドより大きい場合に最も短い発光時間Ｔｍｉｎ（第２の発光時間）に設定する。ＴｍａｘとＴｍｉｎの間は動きの大きさに応じて段階的又は連続的に単調減少させる。図８（ａ）の変換は、動きの大きさがスレッショルド以下の場合に第１の発光時間Ｔｍａｘ、スレッショルドより大きい場合に短い第２の発光時間Ｔｍｉｎのように、二段階に切り換える方法である。この方法は、ホールドボケを少なくす
る効果は得られるが、発光時間の切り換え時に違和感を生じる場合がある。そのため、図８（ｂ）、（ｃ）で示すような、動きの大きさに対して連続的に発光時間を制御する方式がより好適である。なお、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は一例であり、例えば、ＴｍａｘからＴｍｉｎへ複数段階で発光時間を短くしてもよい。

次に、発光時間の制御に伴う発光強度の制御の方法を示す。図９に発光時間と発光強度の関係を示すタイミング図を示す。図９において、２０１はゲート配線の選択電位、２０２の斜線ハッチ部分で示した部分は液晶の応答時間、２０３の縦線ハッチ部分はバックライトの発光時間、２０４の点線はバックライトの光源の発光強度で加重された発光時間の時間重心を示す。２０３、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃの縦軸は発光強度を示す。なお、２０３、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃは、同じブロックの異なるフレームにおける発光時間であるが、図９では比較のためにこれらを同一の時間軸に並べて示している。

図９に示したように、本実施形態では、発光時間の長さにより輝度（観測者が感じる明るさ）が変わらないように光源の発光強度を制御する。すなわち、発光時間が長い場合（２０３ａ）は発光強度を下げ、発光時間が短い場合（２０３ｃ）は発光強度を上げ、輝度が発光時間によって変化しないように制御する。発光強度と輝度が比例すると仮定した場合は、発光強度の時間積分（図９の２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃの波形の面積）が等しくなるように、発光強度を制御すればよい。

また、発光時間については、バックライトの光源の発光強度で加重された発光時間の時間重心２０４の位置（タイミング）がフレーム間で変わらないように、制御する。図９のように発光時間内における発光強度が一定の場合は、単純に、発光時間の中心が変わらないように、発光開始と発光終了のタイミングを決定すればよい。時間重心２０４を変えない理由は、以下のとおりである。フレーム毎に時間重心２０４が変わるということは、フレームの表示（発光）間隔が不均等になることと等価である。例えば、対象物が等速度で移動する映像の各フレームを不均等な間隔で表示した場合、対象物の動きが不自然に見えたり、動きボケが観測される。これは、観測者の視線の移動（予測位置）と対象物の表示位置とがずれる結果、観測者の網膜上の結像位置がばらつくために生じる問題である。そこで、図９のように、時間重心２０４が変わらないように（つまり、全てのフレームで時間重心２０４が同じになるように）発光時間を制御することで、動きの不自然さやボケの発生を抑制できる。なお、図７（ｃ）で示したように、時間重心の位置をブロック毎に異ならせることも可能である。その場合も、各ブロックについて予め定められた位置から発光時間の時間重心が変わらないように、各ブロックの発光時間を制御することで、不自然な動きやボケの発生を抑えることができる。

（第１のバックライトの制御方法における発光時間算出部）
図１０（ａ）、（ｂ）に、発光時間算出部５の好適な構成例を示す。
はじめに、図１０（ａ）の構成を説明する。図１０（ａ）において、５０１は動き検出部４の出力である動きベクトルを入力する入力端子、５０２は動きベクトルの大きさと設定値を比較する比較部、５０３は設定値（スレッショルド）を記憶するレジスタである。５０４は比較部５０２の出力である発光時間から発光タイミングを生成するタイミング生成部、５０５は比較部５０２の出力である発光時間から図９で示したように発光強度を決定する発光強度計算部である。５０６はバックライト制御部６に発光時間を出力する出力端子、５０７はバックライト制御部６に発光強度を示す電圧を出力する出力端子、である。動き検出部４の出力である動きベクトルは、１フレームあたりの動き量をあらわす（ｘ，ｙ）座標の値で表わされる。座標値は画素を単位とする。

図１０（ａ）において、比較部５０２は、動きベクトルを１フレームあたりの動きの大きさ（（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２）に変換し、レジスタ５０３の設定値との大小を比較する。
比較部５０２は動きの大きさが設定値より大きい場合、短い発光時間Ｔｍｉｎのデータを、動きの大きさが設定値以下の場合、長い発光時間Ｔｍａｘのデータを出力する。比較部５０２の出力である発光時間は、タイミング生成部５０４に入力される。タイミング生成部５０４は、時間重心２０４がずれないように発光開始タイミングを決定し、発光開始及び終了のタイミング信号を出力端子５０６から出力する。さらに発光時間の長さによらず輝度が変わらないように、発光強度計算部５０５は発光強度を算出する。発光強度計算部５０５は例えば、メモリ等で実現されるテーブルで構成すると好適である。算出された発光強度は不図示のＤ／Ａコンバータにより電圧に変換して出力される。

これらの構成によって、動き検出部４の検出した動きベクトルにより発光時間を制御することが可能となり、静止している対象物のブロックのフリッカを少なく、動いている対象物のブロックではホールドボケを少なくすることができる。

図８（ａ）で示したスレッショルド（設定値）は、ディスプレイのサイズ、輝度、観察者とディスプレイとの距離に応じた最適な値を主観評価により求めると良い。例えば、ＴＶ向けのフルＨＤパネルにおいては、スレッショルド（設定値）を２〜２０画素／フレームとすれば好適である。

次に、図１０（ｂ）に示した構成の発光時間算出部５について説明する。図１０（ｂ）において、５０１、５０４、５０５、５０６、５０７で示す部分は図１０（ａ）のものと同じであるため、説明は省略する。
図１０（ｂ）において、５０８は動き検出部４の出力である動きベクトルを入力して発光時間を出力する変換テーブル、５０９は変換テーブル５０８の出力に対して、時間方向若しくは空間方向、又は両方向で高域成分をカットするローパスフィルタ、である。

前述したように、動き検出部４は、動きベクトルを１フレームあたりの動き量として（ｘ，ｙ）座標で画素を単位として出力する。変換テーブル５０８は、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示したように、１フレームあたりの動きの大きさ（（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２）を、発光時間に変換するテーブルである。動きベクトルは１フレームあたりの動きの大きさ（（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２）に変換され変換テーブル５０８に入力される。変換テーブル５０８は、動きの大きさ（（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２）を入力とするテーブルでも良いが、直接、動きベクトル（ｘ，ｙ）を入力として、発光時間を出力するテーブルであっても良い。この場合、動きベクトル（ｘ，ｙ）から１フレームあたりの動きの大きさを求める演算が省略できるのでハードウエアのコストを下げることができる。

変換テーブル５０８の出力である発光時間データは、前述したように直接タイミング生成部５０４、発光強度計算部５０５に入力しても良いが、より好ましくは図１０（ｂ）に示したようにローパスフィルタ５０９に入力する。
ローパスフィルタ５０９は、発光時間データの高域成分を、時間方向若しくは空間方向、又は両方向でカットする。ローパスフィルタ５０９を付けることによって、時間方向の発光時間の変化、空間方向（ブロック間）の発光時間の変化が緩やかになるため、ブロック間の発光時間の長さの違いや時間的な発光時間の長さの変化による違和感が少なくなる。ローパスフィルタ５０９の出力である発光時間データは、タイミング生成部５０４及び発光強度計算部５０５に入力され、前述したように発光時間、発光強度が決定される。

これらの構成によって、動き検出部４の検出した動きベクトルの大きさにより、発光時間、発光強度を制御することによって、対象物が静止しているブロックではフリッカを少なく、対象物が動いているブロックではホールドボケを少なくすることができる。また発光時間を動きの大きさによって連続的に変化させることができ、さらにローパスフィルタをかけることによって発光時間のブロック方向や時間方向の変化を緩やかにできるためブ
ロック毎の発光時間の長さの違いによる違和感を少なくできる。

（第２のバックライトの制御方法）
第２のバックライトの制御方法は、ブロック毎に動きの質を評価してバックライトの発光時間を制御し、ホールドボケを防ぐ方法である。

前述したようにインパルス型ディスプレイにおいて、追従視できない対象物については、ランダム感と呼ばれる妨害感が発生する。動きの連続性がなく対象物がランダムに現れたり消えたりするように見えるため、ホールド型ディスプレイで生じるホールドボケよりも不自然な表示となる。
第２のバックライトの制御方法はこのような不自然な表示を改善するための方法である。すなわち追従視できる映像に対してはインパルス型ディスプレイのような駆動を行うことでホールドボケを改善し、それ以外の追従視が困難な映像に対してはホールド型ディスプレイ本来の駆動を行うことでランダム感の発生を抑制する。

第２のバックライトの制御方法の説明を行う前に、追従視可能な対象物の動きについて説明する。本発明者が、追従視できる対象物の動きを観察したところ、テロップの様な等速度で移動している対象物、あるいは、等加速度で移動する対象物については人間の目が良好に追従できることがわかった。

このことから、等速度あるいは等加速度運動する対象物であればバックライトシステムの発光時間を短くし、インパルス型ディスプレイの駆動に近づける。それによって、ホールドボケを防ぐことが可能となる。さらに等速度あるいは等加速度運動する対象物であれば追従視可能なためランダム感が発生しない。その他の動きについては、追従視が難しいので、ランダム感が発生しないようにバックライトシステムの発光時間を長く取り、ホールド型ディスプレイ本来の駆動を行う。これにより、ホールドボケは生じるが、ランダム感の発生を抑制することができる。

（等速度の評価）
初めに、等速度の評価を行う例について記す。
図１１（ａ）に等速度運動の評価を説明するためのグラフを示す。図１１（ａ）において、縦軸は時刻、横軸はｘ方向の位置を示す。Ｔ_ｎ−２、Ｔ_ｎ−１、Ｔ_ｎ、Ｔ_ｎ＋１はフレーム毎の時刻を示している。横軸はｘ方向として説明するが、ｘ，ｙ軸の両方の位置を評価すると好適である。図１１（ａ）において４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄはそれぞれ時刻Ｔ_ｎ−２、Ｔ_ｎ−１、Ｔ_ｎ、Ｔ_ｎ＋１の時の追従視している視線を模式的に示す。４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄは動く対象物であり、おおよそ等速度運動をしている。観測者はフレーム毎に視線を対象物の動きに合わすことはできず、対象物の平均的な動きに追従し等速度に視線を移動させる。すなわち、対象物４０２ｃの様な等速度から外れた対象物については、視線４０１ｃとのずれ（ΔＸ）が発生する。このずれは網膜上でボケとなる。このボケに起因して、インパルス型ディスプレイにおけるランダム感が発生する。

このボケの出具合、すなわち等速度で追従視する視線に対して対象物がどの程度ずれているかの比を「ずれ係数：Ｋ」として、本明細書では定義する。このずれ係数Ｋが小さな値であればランダム感は発生しにくいため、バックライトの発光時間を短くし、インパルス型のディスプレイ近づけたホールドボケのない表示を行う。

動き検出部４からの出力である動きベクトルから得られるｍ番目のフレームにおける１フレームあたりの移動量をＸｍ、観測者の視線の１フレームあたりの平均移動量をＸａｖｅとし、現時刻であるｎ番目のフレームにおけるずれ係数Ｋを、式１）で定義する。

ずれ係数Ｋは図１１（ａ）に示したように、対象物の位置と追従視の位置の差（ΔＸ）を１フレームあたりの視線の移動距離（Ｘａｖｅ）で割った値で定義する。

ずれ係数Ｋが例えば０であれば、視線の位置と対象物の位置がずれていないので、インパルス型ディスプレイのようにバックライトの発光時間を短くしても、ランダム感が生じない。一方、ずれ係数Ｋが０．５以上になると、追従視した時に１フレーム期間に動く距離の半分の距離、対象物がずれていることとなり、妨害感が顕著になり始める。そのため、ブロック毎のずれ係数Ｋの値に応じて、ブロック毎のバックライトの発光時間を制御する。具体的には、ずれ係数Ｋが小さく追従視できるブロックではバックライトの発光時間を短く制御して、ホールドボケを少なくする。一方、ずれ係数Ｋが大きく追従視した時にランダム感が生じる可能性があるブロックでは、バックライトの発光時間を長く制御し、ランダム感の発生を抑制する。

ずれ係数Ｋの定義式をより簡略化するために、以下の様な式の変形を行い、ずれ係数を求めても好適である。すなわち式１）は、

と、変形できる。現時刻ｎより前までは追従視できている（すなわち、視線の位置と対象物の位置がずれていない）と仮定する。式で示すと、

となる。
式２）に式３）を代入し、
K=|Xn-Xave|/|Xave| ・・・・式４）
が求まる。
式１）あるいは、式２）により、ずれ係数Ｋを求め追従視可能かを判断すると好適である。

次に、１フレームあたりの視線の移動距離（視線の速度）は、現時刻ｎより以前の１フレームあたりの対象物の移動距離の平均値であるので、

と、求めることができる。

本実施形態では式１）または式４）に式５）を代入して、ずれ係数Ｋを計算し、ずれ係数Ｋの大きさによりブロック毎のバックライトの発光時間を決定する。式５）の開始時刻は、例えば、シーンが変わったときを基点として、過去から計算すればよい。

静止している対象物のブロックでＸａｖｅが０の場合、式１）、式４）の分母が０となる。対象物が静止しているときは追従視可能であるので、この場合は、式１）、式４）の計算は行わず、Ｋの値として小さな値（例えばＫ＝０）を出力する。

これらの計算は、ソフトウエアで処理する場合は実装が容易であるが、ハードウエア化する場合は、ハードウエアの増加が懸念される。そこで、ハードウエアにより実現する場合は、式５）の計算は、現時刻により重みを付けた計算（巡回型のフィルタ）で視線の移動距離（視線の速度）Ｘａｖｅを計算するとよい。これによりハードウエアの量を削減でき、更に、実際の観測者の追従視の速度に近い値が得られる。時刻ｎのフレームの時の追従視の速度をＸａｖｅ_ｎとすると、Ｘａｖｅ_ｎを求める式は、
Xave_n=S1・X_n-1+S2・Xave_n-1 ・・・・式６）
ただし、
S1+S2=1 ・・・・式７）
となる。Ｓ１、Ｓ２により、１フレーム前の視線の速度と１フレーム前の対象物の速度の重みを変えることができる。通常、Ｓ２がＳ１より大きくなるように、Ｓ１とＳ２を設定すると良い。

さらに、簡便に視線の速度を計算するためには、以下の様な計算を行うと好適である。時刻ｎのフレームにおける視線の速度Ｘａｖｅ_ｎは直前の２フレームにおける対象物の速度の平均値から求めると計算量を少なくできる。すなわち、
Xave_n=(1/2)・X_n-2+(1/2)・X_n-1 ・・・・式８）
で求める。
さらに、より簡便に視線の速度を計算するために、時刻ｎのフレームにおける視線の速度Ｘａｖｅ_ｎを単に直前の１フレームにおける対象物の速度から求めると良い。すなわち、
Xave_n=X_n-1 ・・・・式９）
で求める。
式８）、式９）の視線の速度の計算は、誤差が多少大きくなるが、ハードウエアやソフトウエアでの計算量が少なくできる大きな利点がある。

式１）または式４）に式５）または式６）または式８）または式９）を代入して、ずれ係数Ｋを計算し、ずれ係数Ｋの大きさによりブロック毎のバックライトの発光時間を決定し、バックライトの発光時間を制御する。ずれ係数Ｋの値が大きければ、視線と対象物のずれが発生するので、発光時間は長く、ずれ係数Ｋの値が小さければ、視線と対象物のずれが少ないので、発光時間を短く設定し、ホールドボケを極力小さくする。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にずれ係数Ｋに対する好ましいバックライトの発光時間の関係の一例を示す。いずれの変換方法でも、等速度運動が検出された（ずれ係数Ｋがゼロか十分に小さい）場合は発光時間が最小値Ｔｍｉｎとなり、等速度運動でない動きが検出された（ずれ係数Ｋがある程度大きい）場合は発光時間が最大値Ｔｍａｘとなる。ＴｍｉｎとＴｍａｘの間は等速度運動からのずれ量（ずれ係数Ｋの値）に応じて発光時間が段階的又は連続的に単調増加する。図１２（ａ）の変換テーブルは、ずれ係数Ｋが所定のスレッショルド（例えば０．５）より大きければ第１の発光時間Ｔｍａｘを選択し、ずれ係数Ｋがスレッショルド以下であれば短い第２の発光時間Ｔｍｉｎを選択するというものである。この方法でもランダム感の発生は抑制できるが、発光時間の切り換え時に違和感を生じるおそれがある。そのため、図１２（ｂ）、（ｃ）に示すように、等速度運動からのずれ量に対して連続的に発光時間を変化させる方法がより好適である。なお、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は一例であり、例えば、ＴｍｉｎからＴｍａｘへ複数段階で発光時間を長くしてもよい。

（等速度の評価を行う発光時間算出部）
図１３に、等速度の評価を行う発光時間算出部の構成例を示す。図１３において、図１０（ｂ）と同様の構成ブロックについては説明を省略する。図１３において、５１０は追従視速度算出部であり、前述した式５）、式６）、式８）、式９）のいずれかの方法で視
線の速度（Ｘａｖｅ）を計算する。５１１はＫ算出部であり、入力された視線の速度（Ｘａｖｅ）と動きベクトルからずれ係数Ｋを算出する。５０８は変換テーブルであり、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した特性等がルックアップテーブル形式で記憶されており、ずれ係数Ｋに対して発光時間を出力する。ローパスフィルタ５０９、タイミング生成部５０４、発光強度計算部５０５の構成及び処理内容は図１０（ｂ）のものと同じである。

説明をわかりやすくするために、Ｘ方向のずれ係数のみ説明したが、Ｙ方向についても同様な評価を行うことが好ましい。Ｘ方向とＹ方向の評価を行うときは両方向のずれ係数がゼロ若しくは十分小さい場合に限って発光時間を短くすると好適である。例えば、Ｘ、Ｙ方向でそれぞれ発光時間を求めた後、Ｘ、Ｙ方向で算出された発光時間のうち、より長い発光時間を選択してバックライトの制御に用いるのが好適であった。実際には図１３において、変換テーブル５０８までは、Ｘ、Ｙの２系統で処理し、変換テーブル５０８の出力である発光時間の大小を比較し、より大きな値をローパスフィルタ５０９に入力し、以降の処理は１系統で行うと良い。

また、式１）、式４）で求めるずれ係数Ｋは、Ｘａｖｅが０の時、０となるように決めた。しかし、Ｘ方向、Ｙ方向の追従視の速度（Ｘａｖｅ、Ｙａｖｅ）両方が０の場合、静止していることに他ならないので、発光時間が長くともホールドボケは発生しないのは明白である。この場合は、フリッカを低減するために発光時間を長くすると好適である。実際は、Ｘａｖｅ＋Ｙａｖｅの値を計算し閾値以下であれば静止していると判断し、変換テーブル５０８の出力である発光時間を強制的に最大値にすると良い。

（等加速度の評価）
次に等加速度の評価を行う例について記す。

図１１（ｂ）に等加速度運動の評価を説明するためのグラフを示す。図１１（ｂ）において、縦軸は時刻、横軸はｘ方向の速度を示す。Ｔ_ｎ−２、Ｔ_ｎ−１、Ｔ_ｎ、Ｔ_ｎ＋１はフレーム毎の時刻を示している。横軸はｘ方向の速度として説明するが、ｘ，ｙ軸の両方の速度を評価すると好適である。図１１（ｂ）において４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄはそれぞれ時刻Ｔ_ｎ−２、Ｔ_ｎ−１、Ｔ_ｎ、Ｔ_ｎ＋１の時の追従視している視線を模式的に示す。４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄは動く対象物であり、おおよそ等加速度運動をしている。観測者はフレーム毎に視線を対象物の動きに合わすことはできず、対象物の平均的な動きに追従し等加速度で視線を移動させる。すなわち、対象物４０２ｃの様な等加速度から外れた対象物については、視線４０１ｃとの速度のずれ（ΔＶ）が発生する。この速度のずれ（ΔＶ）は等加速度で追従視している観測者にとって網膜上でボケとなる。このボケに起因して、インパルス型ディスプレイにおけるランダム感が発生する。

このボケの出具合、すなわち等加速度で追従視する視線に対して対象物の加速度がどの程度ずれているかの比を「ずれ係数：Ｌ」として、本明細書では定義する。このずれ係数Ｌが小さな値であればランダム感は発生しにくいため、バックライトの発光時間を短くし、インパルス型のディスプレイ近づけたホールドボケのない表示を行う。

Ａｎをｎ番目のフレームにおける対象物の加速度、Ａａｖｅを対象物の平均加速度（すなわち観測者が追従視する視線の平均加速度）とすると、ずれ係数Ｌを式１０）で定義する。
L=|An-Aave|/|Aave| ・・・・式１０）
すなわち、ずれ係数Lは、現時刻における加速度と観測者の視線の平均加速度の差の、
視線の平均加速度に対する比である。この比が０であれば、観測者の視線の動きと対象物の動きが同じであるので、インパルス型ディスプレイのようにバックライトシステムの発
光時間を短くしても、ランダム感が生じない。一方、ずれ係数Ｌが０．５以上になると、追従視した時に１フレーム期間に変化する速度の半分の速度に当たる距離、対象物がずれていることなり、妨害感が顕著になり始める。そのため、ずれ係数Ｌの値によりバックライトの発光時間を制御する。具体的には、ずれ係数Ｌが小さく追従視できるブロックではバックライトの発光時間を短く制御し、ホールドボケを少なくする。一方、ずれ係数Ｌが大きく追従視した時にランダム感が生じる可能性があるブロックでは、バックライトの発光時間を長く制御し、ランダム感の発生を抑制する。

動き検出部４から出力される動きベクトルは、１フレーム時間当たりの移動量、すなわち速度であるから、現時刻の加速度は動き検出部４の出力の差で求めることができる。式１０）は、
L=|{X_n-X_n-1}-Aave|/|Aave| ・・・・式１１）
となる。
平均加速度は、

でもとめることができる。

式１１）に式１２）を代入して、ずれ係数Ｌを計算し、ずれ係数Ｌの大きさによりブロック毎のバックライトの発光時間を決定する。式１２）の開始時刻は、例えば、シーンが変わったときを基点として、過去から計算すればよい。
等速度運動している対象物のブロックではＡａｖｅが０となり、式１０）、式１１）の分母が０となる。対象物が等速度運動しているときは観測者は追従視可能であるので、この場合は、式１０）、式１１）の計算は行わず、Ｌの値として小さな値（例えばＬ＝０）を出力する。

これらの計算は、ソフトウエアで処理する場合は実装が容易であるが、ハードウエア化する場合は、ハードウエアの増加が懸念される。そこで、ハードウエアにより実現する場合は、式１２）の計算は、現時刻により重みを付けた計算（巡回型のフィルタ）で視線の平均加速度Ａａｖｅを計算するとよい。これによりハードウエアの量を削減でき、更に、実際の観測者の追従視の加速度に近い値が得られる。時刻ｎのフレームの時の追従視の加速度をＡａｖｅ_ｎとすると、Ａａｖｅ_ｎを求める式は、
Aave_n=S1・(X_n-1-X_n-2)+S2・Aave_n-1 ・・・・式１３）
ただし、
S1+S2=1 ・・・・式１４）
となる。Ｓ１、Ｓ２により、１フレーム前の視線の加速度と１フレーム前の対象物の加速度の重みを変えることができる。通常、Ｓ２がＳ１より大きくなるように、Ｓ１とＳ２を設定すると良い。

さらに、簡便に視線の加速度を計算するためには、以下の様な計算を行うと好適である。時刻ｎのフレームにおける視線の加速度Ａａｖｅ_ｎは直前の２フレームにおける対象物の加速度の平均値から求めても良い。すなわち、
Aave_n={(X_n-2-X_n-3)+(X_n-1-X_n-2)}/2 ・・・・式１５）
で求める。

さらに、より簡便に追従視の加速度を計算するためには、時刻nのフレームにおける追
従視の加速度Ａａｖｅ_ｎを単に直前の２フレームにおける対象物の加速度から求めても良い。すなわち、
Aave_n=(X_n-1-X_n-2) ・・・・式１６）
で求める。
式１５）、式１６）で求めた視線の加速度の計算は、誤差が多少大きくなるが、ハードウエアやソフトウエアでの計算量が少なくできる大きな利点がある。

式１１）に式１２）または式１３）または式１５）または式１６）を代入して、ずれ係数Ｌを計算し、ずれ係数Ｌの大きさによりブロック毎のバックライトの発光時間を制御する。ずれ係数Ｌの値が大きければ、視線と対象物のずれが発生するので、発光時間は長く、ずれ係数Ｌの値が小さければ、視線と対象物のずれが少ないので、発光時間を短く設定し、ホールドボケを極力小さくする。図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にずれ係数Ｌに対する好ましいバックライトの発光時間の関係の一例を示す。いずれの変換方法でも、等加速度運動が検出された（ずれ係数Ｌがゼロか十分に小さい）場合は発光時間が最小値Ｔｍｉｎとなり、等加速度運動でない運動が検出された（ずれ係数Ｌがある程度大きい）場合は発光時間が最大値Ｔｍａｘとなる。ＴｍｉｎとＴｍａｘの間は等速度運動からのずれ量（ずれ係数Ｌの値）に応じて発光時間が段階的又は連続的に単調増加する。図１４（ａ）の変換テーブルは、ずれ係数Ｌが所定のスレッショルド（例えば０．５）より大きければ第１の発光時間Ｔｍａｘを選択し、ずれ係数Ｋがスレッショルド以下であれば短い第２の発光時間Ｔｍｉｎを選択するというものである。この方法でもランダム感の発生は抑制できるが、発光時間の切り換え時に違和感を生じるおそれがある。そのため、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、等加速度運動からのずれ量に対して連続的に発光時間を変化させる方法がより好適である。なお、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は一例であり、例えば、ＴｍｉｎからＴｍａｘへ複数段階で発光時間を長くしてもよい。

（等加速度の評価を行う発光時間算出部）
図１５に、等加速度の評価を行う発光時間算出部の構成例を示す。図１５において、図１３と同様の構成ブロックについては説明を省略する。図１５において、５１２は追従視加速度算出部であり、前述した式１２）、式１３）、式１５）、式１６）のいずれかの方法で視線の加速度（Ａａｖｅ）を計算する。５１３はＬ算出部であり、入力された視線の加速度（Ａａｖｅ）と動きベクトルからずれ係数Ｌを算出する。５０８は変換テーブルであり、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した特性等がルックアップテーブル形式で記憶されており、ずれ係数Ｌに対して発光時間を出力する。ローパスフィルタ５０９、タイミング生成部５０４、発光強度計算部５０５の構成及び処理内容は図１０（ｂ）のものと同じである。

説明をわかりやすくするために、Ｘ方向のずれ係数のみ説明したが、Ｙ方向についても同様な評価を行うことが好ましい。Ｘ方向とＹ方向の評価を行うときは両方向のずれ係数がゼロ若しくは十分小さい場合に限って発光時間を短くすると好適である。例えば、Ｘ、Ｙ方向でそれぞれ発光時間を求めた後、Ｘ、Ｙ方向で算出された発光時間のうち、より長い発光時間を選択してバックライトの制御に用いるのが好適であった。実際には図１５において、変換テーブル５０８までは、Ｘ、Ｙの２系統で処理し、変換テーブル５０８の出力である発光時間の大小を比較し、より大きな値をローパスフィルタ５０９に入力し、以降の処理は１系統で行うと良い。

以上、等速度の評価と等加速度の評価により、各ブロックの発光時間を決定する方法について説明した。これらの発光時間の決定法は単独で行っても効果がある。また２つの方法を組み合わせて行っても良好な効果が得られる。両方の方法を組み合わせる場合各々独立に発光時間を算出し、算出された発光時間のうち長いほうの発光時間を使用してバックライトシステムを制御すると好適である。また、等速度の評価と等加速度の評価については、等速度の評価によるバックライトの発光時間の制御による効果が、等加速度の評価によるバックライトの発光時間の制御による効果より大きいので、等速度の評価のみを行っ
ても好適である。

さらに、第１のバックライトの制御方法と第２のバックライトの制御方法を組み合わせることも可能である。例えば、両者の方法で各ブロックのバックライトの発光時間を算出し、算出された発光時間のうち長いほうの発光時間を使用してバックライトシステムを制御することができる。あるいは、最初に第１の制御方法により、各ブロックの動きの有無を検出し、動きが検出されたブロックについては第２の制御方法により動きの質（等速度、等加速度）を評価するようにしてもよい。すなわち、動きが検出されなかった（動きがゼロ又は十分に小さい）ブロックは発光時間を長くしてフリッカ抑制を優先する。そして、等速度又は等加速度の動き（それに近いものも含む）が検出されたブロックは発光時間を短くしてホールドボケ改善を優先し、それ以外の動きが検出されたブロックは発光時間を長くしてホールドボケをあえて作りだすことでランダム感の発生を抑制する。

（バックライトの制御例）
図１６（ａ）、（ｂ）に、本発明の第１の実施形態によるブロック毎のバックライトの制御結果の一例を模式的に示す。
図１６（ａ）において、３１０の斜線は等速度で矢印方向に移動している対象物、格子はバックライトのブロックを示す。図１６（ｂ）において、３１１の斜線部はバックライトの発光時間の短いブロック、３１２のドット部分はバックライトの発光時間が中間のブロック、３１３の無地のブロックは発光時間の長いブロックである。このように、動く対象物が含まれる映像部分では、バックライトの発光時間が短くなり、動く対象物が含まれない映像部分では、バックライトの発光時間が長くなる。

（第１の実施形態の利点）
以上述べた本発明の第１の実施形態によれば、ブロック毎に映像の動きを評価し、それに応じてブロック毎にバックライトの発光時間を制御する。このとき、動きの大きい映像部分では、バックライトの発光時間を短くしてインパルス型ディスプレイのような表示を行うことで、ホールドボケの発生を抑制できる。一方、動きの小さい映像部分では、バックライトの発光時間を長くすることで、フリッカの発生を抑制できる。よって、動きの大きい映像、動きの小さい映像、動きの大きい部分と小さい部分が混在した映像、のいずれの映像に対しても、ホールドボケとフリッカの両方が抑制された高品質な動画再生が可能となる。

また本実施形態では、発光時間の長さによらず輝度が一定になるように、発光時間の長さに応じて発光強度を制御するので、発光時間の長短に起因するブロック間での輝度のばらつき（ブロック境界での輝度の段差）を低減することができる。さらに、例えば図８（ｂ）、（ｃ）に示したように、発光時間（及び発光強度）を連続的に切り換えるようにした場合は、動きベクトルの異なるブロック間での輝度のばらつきをより一層低減することが可能となる。

また本実施形態では、発光時間の長さによらず、その時間重心が予め定められた位置から変わらないように、発光開始及び発光終了のタイミングが制御される。これにより、フレームの表示間隔（発光間隔）を見かけ上均等にでき、対象物の動きが不自然になったりボケたりすることを防止できる。

また本実施形態では、追従視のしやすさを評価し、追従視の容易な映像部分では、バックライトの発光時間を短くしてインパルス型ディスプレイのような表示を行うことで、ホールドボケのない高品質な動画再生が実現できる。一方、追従視の困難な映像部分では、バックライトの発光時間を長くしてボケを発生させることで、ランダム感と呼ばれる妨害感の発生を防ぐことができる。

＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態について説明する。ビデオカメラの撮像時間が長い場合（シャッタースピードが遅い場合）、前述のように撮像時のボケが発生する。撮像時のボケを含む映像信号を表示する場合、たとえバックライトの発光時間を短くしても、撮像時のボケは改善されない。第２の実施形態では、撮像時のボケを改善するための方法を提案する。

第２の実施形態の画像表示装置も、第１の実施形態の画像表示装置同様にブロック毎に対象物の動きを評価してバックライトの発光時間を決定する。すなわち、動いている対象物があるブロックに対しては発光時間を短く制御し、ホールドボケを少なくする。第２の実施形態では更に、動き検出部４の出力である動きベクトルの方向に関して、映像信号に高域強調処理を施す。その結果、動いている対象物の撮像時のボケが改善されるため、ホールドボケと撮像時のボケの両方を低減できる。

本発明の第２の実施形態の駆動回路の主要部分のブロック図を図２に示す。図２において第１の実施形態の図１と同じ番号の説明は省略する。図２において、１１は動き方向高域強調フィルタ（ボケ低減部）、１２はビデオ制御部、１３はスイッチであり、他の部分は第１の実施形態の図１の構成と同じ動作を行う。

動き検出部４は動きベクトルを発光時間算出部５に出力する。そして前述したように、発光時間算出部５は動き（あるいは等速度、等加速度）が検出されたブロックの発光時間を短く制御する。ビデオ制御部１２は発光時間算出部５で算出された発光時間によってスイッチ１３を制御し、発光時間が短い場合は信号Ｖ２、発光時間が長い場合は信号Ｖ１に切り換える。入力端子３に入力される映像信号はフレーム遅延部７により必要な時間遅延される。また、入力端子３に入力される映像信号は動き方向高域強調フィルタ１１に入力され、動き検出部４の出力である動きベクトルを元に、動き方向に関する高域強調処理がかけられる。このフィルタ処理により撮像時のボケが低減される。動き方向高域強調フィルタ１１の処理は動きベクトルの大きさ及び方向によりフィルタの特性を制御すると好適である。すなわち動きベクトルの方向に応じた空間フィルタを選択し、動きベクトルの大きさに従って当該フィルタの高域の空間周波数の持ち上げ方を変化させると好適である。動きベクトルが大きな場合、撮像時のボケが大きいので、動き方向高域強調フィルタ１１はより低い周波数から強調を行うと良い。動き方向高域強調フィルタ１１はフレーム遅延部７同等の遅延時間を持つと好適である。なお、本実施形態では対象物の動きの方向に応じて適用するフィルタを変えているが、動きの方向にかかわらず同じフィルタ（方向依存性をもたないフィルタ）を用いる構成でも良い。

スイッチ１３はバックライトのブロック毎の発光時間に応じて信号Ｖ１、信号Ｖ２を切り換える。動きの検出されたブロック（短い発光時間Ｔｍｉｎのブロック）では、撮像時のボケをキャンセルした信号Ｖ２が選択され、液晶パネル１に入力される。そして、信号Ｖ２に基づき表示素子（液晶）が駆動されることで、ボケのない表示が得られる。一方、動きが検出されなかったブロック又は追従視困難なブロック（長い発光時間Ｔｍａｘのブロック）では、信号Ｖ１が選択され、液晶パネル１に入力される。信号Ｖ１に基づき表示素子が駆動されることで、オリジナル（入力映像）に忠実な表示が得られる。

なお、信号Ｖ１とＶ２の切り換わりの際に映像が不連続となり観測者に違和感を与える可能性がある。そこで、信号Ｖ１とＶ２を択一的に切り換えるのではなく、信号Ｖ１からＶ２（又はＶ２からＶ１）へ連続的に変化させることが好適である。例えば、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、信号Ｖ１、Ｖ２に対して、発光時間に応じた重みを設定し、信号Ｖ１とＶ２を重み付け加算して出力する。このとき、信号Ｖ１、Ｖ２の重みの
合計が１となるようにすると、輝度が変化しないので好適である。

信号Ｖ１、Ｖ２は輝度と比例する値をもつデータであることが望ましい。ガンマ変換されている映像信号が入力された場合は、入力映像信号に逆ガンマ変換を行い輝度に比例するデータに変換した後で、上記の処理を行うと好適である。

以上述べた本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態同様に、動きの小さい映像部分のフリッカを少なくし、かつ、動きの大きい映像部分のホールドボケを少なくすることができる。また、ランダム感と呼ばれる妨害感を防ぐことができる。さらに、発光時間の短いブロックについては、ボケが低減された信号Ｖ２、又は、オリジナル信号Ｖ１と信号Ｖ２の合成信号を用いて液晶パネルを駆動するため、撮像時のボケが含まれる映像信号であっても、ボケの少ない高品質な動画表示が可能となる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では対象物を撮像するビデオカメラの撮像時間が短い場合（高速電子シャッターを併用した場合）の映像信号を表示する例を示す。ビデオカメラの撮像時間が短い場合、撮像時のボケは発生しない。しかし、そのようなボケの全くない映像を通常の（バックライトの発光時間が長い）液晶表示装置に表示した場合には、対象物の動きがカクカクしたぎこちない動きに見えることがある。本発明の実施形態の液晶表示装置では、動きの検出されたブロックは短い発光時間で表示されるため、そのような問題は発生しにくい。ただし、ブロック全体としての動きが小さいために長い発光時間が設定されたブロックの場合でも、稀に、ブロックの一部に動きの大きい対象物が含まれていることがあり、上述の問題が発生する可能性がある。また、追従視の困難な動きの場合にも長い発光時間が設定され、ぎこちない動きに見えることがある。第３の実施形態は、このような問題を解決するための方法を提案する。

第３の実施形態の画像表示装置も、第１の実施形態の画像表示装置同様にブロック毎に対象物の動きを評価してバックライトの発光時間を決定する。すなわち、動きが検出されないブロックや追従視の困難な動きが検出されたブロックでは、バックライトの発光時間を長くして、ホールドボケを発生させる。第３の実施形態では更に、動き検出部４の出力である動きベクトルの方向に関して、映像信号にローパスフィルタ処理を施す。その結果、長い発光時間が設定されたブロックの中に動いている対象物が含まれている場合に、ぎこちない動きに見えることを防止することができる。

本発明の第３の実施形態の駆動回路の主要部分のブロック図を図３に示す。図３において第１の実施形態の図１と同じ番号の説明は省略する。図３において、１２はビデオ制御部、１３はスイッチ、１４は動き方向ローパスフィルタ（ボケ付加部）であり、他の部分は第１の実施形態の図１の構成と同じ動作を行う。

動き検出部４は動きベクトルを発光時間算出部５に出力する。そして前述したように、発光時間算出部５は動き（あるいは等速度、等加速度）が検出されたブロックの発光時間を短く制御する。ビデオ制御部１２は発光時間算出部５で算出された発光時間によってスイッチ１３を制御し、発光時間が短い場合は信号Ｖ１、発光時間が長い場合は信号Ｖ３に切り換える。入力端子３に入力される映像信号はフレーム遅延部７により必要な時間遅延される。また、入力端子３に入力される映像信号は動き方向ローパスフィルタ１４に入力され、動き検出部４の出力である動きベクトルを元に、動き方向に関するローパスフィルタ処理によって動き方向のボケが付加される。動き方向ローパスフィルタ１４の処理は動きベクトルの大きさ及び方向によりフィルタの特性を制御すると好適である。すなわち動きベクトルの方向に応じた空間フィルタを選択し、動きベクトルの大きさに従って高域の空間周波数の下げ方を変化させると好適である。動きベクトルが大きな場合、撮像時のボ
ケが大きくなるべきであるので、動き方向ローパスフィルタ１４はより低い周波数から高域の信号の減衰を行うと良い。動き方向ローパスフィルタ１４はフレーム遅延部７同等の遅延時間を持つと好適である。なお、本実施形態では対象物の動きの方向に応じて適用するフィルタを変えているが、動きの方向にかかわらず同じフィルタ（方向依存性をもたないフィルタ）を用いる構成でも良い。

スイッチ１３はバックライトのブロック毎の発光時間に応じて信号Ｖ１、信号Ｖ３を切り換える。動きの検出されたブロック（短い発光時間Ｔｍｉｎのブロック）では、信号Ｖ１が選択され、液晶パネル１に入力される。信号Ｖ１により表示素子が駆動されることで、ボケの少ない表示が得られる。動きが検出されなかったブロック又は追従視困難なブロック（長い発光時間Ｔｍａｘのブロック）では、動き方向ローパスフィルタ１４により動き方向のボケが付加された信号Ｖ３が選択され、液晶パネル１に入力される。信号Ｖ３により表示素子が駆動されることで、動いている対象物に撮像時のボケを擬似的に付加した表示が得られる。信号Ｖ１とＶ３の切り換え時の違和感をなくすために、第２の実施形態の図１７で説明したのと同じように、信号Ｖ１とＶ３を発光時間に応じた重みで合成した信号を出力することが好ましい。また、信号Ｖ１、Ｖ３も輝度と比例する値をもつデータであることが好ましい。

以上述べた本発明の第３の実施形態によれば、第１の実施形態同様に、動きの小さい映像部分のフリッカを少なくし、かつ、動きの大きい映像部分のホールドボケを少なくすることができる。また、ランダム感と呼ばれる妨害感を防ぐことができる。さらに、発光時間の長いブロックについては、ボケが付加された信号Ｖ３、又は、オリジナル信号Ｖ１と信号Ｖ３の合成信号が液晶パネルの駆動に利用される。よって、短い撮像時間で撮像された映像信号において見られる、カクカクとしたぎこちない動きの発生を抑制することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を示す。
第４の実施形態ではブロック毎のバックライトの発光時間を、ブロック毎の画像データの平均値（ＡＰＬ：Average Picture Level）で制御するものである。第１〜第３の実施
形態ではブロック毎の動きを評価して、動きによる見え方の違いより、ブロック毎の発光時間を制御した。第４の実施形態ではフリッカの観点からブロック毎の発光時間を制御する。

第４の実施形態の駆動回路の主要部分のブロック図を図４に示す。図４において第１の実施形態の図１と同じ番号の説明は省略する。図４において、１５はブロック毎に画像データの加算値（平均値）を求めるＡＰＬ算出部であり、他の部分は第１の実施形態の図１の構成と同じ動作を行う。

ＡＰＬ算出部１５は、入力された映像信号のブロック毎の画像データを加算しＡＰＬ値を発光時間算出部５に出力する。そして発光時間算出部５は、ＡＰＬが大きければフリッカを低減するため発光時間を長く、ＡＰＬ値が小さければフリッカは目立たないので、発光時間を短く設定し、バックライト制御部に発光時間データを出力する。他の動作は第１の実施形態と同じであるので、説明は省略する。発光時間算出部５は、例えば、図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したような、変換テーブルを用いてＡＰＬ値から発光時間を求めることが好ましい。図１８（ａ）は、ＡＰＬ値がスレッショルド以下の場合は、発光時間を短く（Ｔｍｉｎ）し、ＡＰＬ値がスレッショルドより大きい場合は、発光時間を長く（Ｔｍａｘ）する例である。また図１８（ｂ）、（ｃ）は、ＡＰＬ値に応じてＴｍａｘとＴｍｉｎの間を連続的に変化させる例である。

以上述べた本発明の第４の実施形態によれば、ＡＰＬ値に応じた発光時間を調整することにより、フリッカの目立ちやすい映像部分（ＡＰＬ値の大きな部分）のフリッカを低減できる。一方、フリッカの目立たない映像部分（ＡＰＬ値の小さな部分）では、ホールドボケを改善することができる。これにより、明るい映像、暗い映像、明るい部分と暗い部分が混在した映像のいずれの映像に対しても、ホールドボケとフリッカの両方が抑制された高品質な動画再生が可能となる。なお、前述した第２、第３の実施形態で示した動き検出部４をＡＰＬ算出部１５に置き換えた構成でも、同様の効果を得ることができる。

＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、透過型直視式のＡＭ−ＬＣＤによる画像表示装置の例を説明した。しかし、透過型投影式ＡＭ−ＬＣＤや反射型投影式ＡＭ−ＬＣＤであっても同様な効果が期待できる。
また、上記実施形態では、発光時間の長さによって輝度（明るさ感）が変わらないように発光強度を制御する例について説明した。しかし、映像の動きやＡＰＬに応じてバックライトの発光時間を可変する技術を、近年開発されている画像信号によってブロックのバックライトの発光強度を制御する技術と組み合わせることも好適である。

１：液晶パネル、２：バックライトシステム、４：動き検出部、５：発光時間算出部、６：バックライト制御部

Claims (11)

1. 液晶パネルと、
   複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、
   前記バックライトシステムのブロックごとの発光を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出し、
   動きの小さいブロックの発光時間は長く、動きの大きいブロックの発光時間は短くなるように、各ブロックの発光時間を設定する
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記制御部は、
   動きのないブロックに対して最も長い第１の発光時間を設定し、
   スレッショルドよりも大きい動きが検出されたブロックに対して最も短い第２の発光時間を設定し、
   前記第１の発光時間と前記第２の発光時間の間については、動きの大きさに応じて段階的又は連続的に発光時間を短くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記制御部は、
   動きが検出されたブロックに対し、等速度又は等加速度の動きが検出されたブロックの発光時間は短く、等速度又は等加速度の動きでない動きが検出されたブロックの発光時間は長くなるように、各ブロックの発光時間を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 液晶パネルと、
   複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、
   前記バックライトシステムのブロックごとの発光を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出し、
   等速度又は等加速度の動きが検出されたブロックの発光時間は短く、等速度又は等加速度の動きでない動きが検出されたブロックの発光時間は長くなるように、各ブロックの発光時間を設定する
   ことを特徴とする画像表示装置。
5. 前記制御部は、
   検出された動きと等速度又は等加速度の動きとのずれを算出し、
   ずれがスレッショルドよりも大きいブロックに対して最も長い第１の発光時間を設定し、
   ずれのないブロックに対して最も短い第２の発光時間を設定し、
   前記第１の発光時間と前記第２の発光時間の間については、ずれの大きさに応じて段階的又は連続的に発光時間を長くする
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記制御部は、
   発光時間が短くなるほど発光強度が大きくなるように、各ブロックの発光時間に応じて
   各ブロックの発光強度を設定する
   ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記制御部は、
   発光強度で加重された発光時間の時間重心が、フレーム間で変わらないように、各ブロックの発光開始及び発光終了のタイミングを設定する
   ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 映像信号に対しボケを低減するボケ低減部をさらに有し、
   短い発光時間に設定されたブロックについては、ボケが低減された映像信号、又は、入力された映像信号とボケが低減された映像信号とを合成した映像信号を用いて、前記液晶パネルが駆動される
   ことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 映像信号に対しボケを付加するボケ付加部をさらに有し、
   長い発光時間に設定されたブロックについては、ボケが付加された映像信号、又は、入力された映像信号とボケが付加された映像信号とを合成した映像信号を用いて、前記液晶パネルが駆動される
   ことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の画像表示装置。
10. 液晶パネルと、複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、を備えた画像表示装置の制御方法であって、
    入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出するステップと、
    動きの小さいブロックの発光時間は長く、動きの大きいブロックの発光時間は短くなるように、各ブロックの発光時間を設定するステップと、
    を有することを特徴とする画像表示装置の制御方法。
11. 液晶パネルと、複数のブロックに分割されているバックライトシステムと、を備えた画像表示装置の制御方法であって、
    入力される映像信号を解析して、前記複数のブロックのそれぞれに対応する部分の映像の動きを検出するステップと、
    等速度又は等加速度の動きが検出されたブロックの発光時間は短く、等速度又は等加速度の動きでない動きが検出されたブロックの発光時間は長くなるように、各ブロックの発光時間を設定するステップと、
    を有することを特徴とする画像表示装置の制御方法。

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