JP4764065B2 - 画像表示制御装置、ディスプレイ装置及び画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブ駆動のディスプレイ装置において原理的に発生する、ホールド型表示に起因する動きぼけの改善を行う画像表示制御装置、ディスプレイ装置及び画像表示方法に関する。

従来、アクティブマトリクスディスプレイでは、動画を表示したときに画像の動く部分がぼけて見える動きぼけを生じ、表示画像の画質が劣化するという問題があった。この原因には２種類あり、ひとつの原因は液晶などの表示材料の応答速度が遅いことである。しかしながら、最近の高速応答の液晶や、もともと応答速度の速い有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）では、応答速度に起因する動きぼけは大きな問題とならない。もうひとつの原因は、例えばＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて構成した画素の動作原理である１フィールド間ほぼ一定に保持継続される電気−光変換特性、すなわちホールド型の表示特性に起因する劣化である。このような動きぼけは、画像の動くエッジ部分で特に目立つ傾向がある。

動きぼけの改善方法として、動きエッジ部分の空間的な移動量を動きベクトルによって検出し、エッジの高さを表示特性に応じて可変させ、液晶の応答時間に起因するエッジ部分の動きぼけ改善方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この方法ではホールド型の表示特性そのものに起因する動きぼけを改善することはできない。

ホールド型表示による動きぼけを低減させて画質を改善する方法として、２つの基本的方法が提案されている。ひとつは、表示する画像信号のフレーム毎にバックライトを点滅させるか、又は黒信号を挿入して表示パネルを駆動することにより、表示光を間欠的な光にする間欠表示法であり、もうひとつは、画像信号のフレーム数を動き補償技術により２倍又はそれ以上に変換してから表示する動き補償倍速表示法である（例えば、非特許文献１及び２参照。）。

間欠表示法は、画質改善効果も十分であり、また、実用的にも比較的簡易に実現可能であるので、近年この方法により画質を改善した液晶ディスプレイも市販されている。一方、動き補償倍速表示法は、間欠表示法と同様な画質改善効果を持ち、さらに表示画面に全体的に現れるちらつき（以下「フリッカ」という。）が大画面でも生じないという特徴がある。

特開２００５−４３８６４号公報 石黒、栗田 著「８倍速ＣＲＴによるホールド発光型ディスプレイの動画質に関する検討」、電子情報通信学会技術報告、ＥＩＤ９６−４，ｐｐ．１９−２６（１９９６−０６） Ｔ．Ｋｕｒｉｔａ，"Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｈｏｌｄ−ｔｙｐｅ ＡＭ−ＬＣＤｓ，" ＳＩＤ ０１ ＤＩＧＥＳＴ，３５．１，ｐｐ．９８６−９８９（２００１）

しかしながら、間欠表示法は、表示光が間欠的になるためフリッカを生じやすいという欠点を有している。フリッカは画面が小さいときは目立ち難いため、概ね４０型程度以下の小〜中画面ディスプレイでは間欠表示法は極めて有効な方法であるが、５０型程度以上の大型ディスプレイにおけるフリッカ（以下「大画面フリッカ」という。）は目立つことが予想される。

また、動き補償倍速表示法を実現するには動き補償フレーム内挿回路が必要であり、その回路規模が通常極めて大きく、ディスプレイ装置の製造コストが極めて高くなるという問題を有している。特に、動き補償に必要な画像の動きベクトルを検出する動き推定回路の規模が大きい。さらに、仮に動き補償倍速表示法を実現したとしても、現在の技術では、いろいろな画像に対して画素毎に誤りなく動きベクトルを検出することは不可能である。動き推定が不完全であると、誤った動きベクトルで動き補償をすることになり、かえって画質が劣化するという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも低い製造コストで動きぼけを改善することができ、しかも、大画面フリッカが発生しない高画質の画像を表示することができる画像表示制御装置、ディスプレイ装置及び画像表示方法を提供するものである。

本発明の画像表示制御装置は、動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の画像信号を１フレームずつ入力し、入力した１フレーム分の画像信号を２倍の速度で２回繰り返して読み出すことにより前記第１フレーム周波数の２倍の第２フレーム周波数に変換し、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号を出力するフレーム周波数変換手段と、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号に基づいて前記動画像のエッジ部の画像を形成するエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の一方の画像信号において現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ前のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記一方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するとともに、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の他方の画像信号において前記現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ後のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記他方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定する動き方向判定手段と、前記一方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするとともに、前記他方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向と逆方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とする画素移動手段とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示制御装置は、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することで、従来の動き補償回路に比べて簡易な信号処理回路で動きぼけ改善が実現できるので、従来のものよりも低い製造コストで動きぼけを改善することができ、しかも、間欠表示法を用いないので大画面フリッカも発生しない高画質の画像を表示することができる。

また、本発明の画像表示制御装置は、前記エッジ画素検出手段が、着目画素とその周辺画素との信号値の差分又は空間周波数の高域成分の絶対値のいずれか一方が予め定められた第１の閾値より大きく、かつ、前記着目画素の信号値のフレーム間差分の絶対値が予め定められた第２の閾値よりも大きいとき、前記着目画素を前記エッジ画素として検出する構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示制御装置は、エッジ部分の画素を容易に検出することができ、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することができる。

さらに、本発明の画像表示制御装置は、前記第２の閾値が、前記着目画素とその周辺画素との信号値の差分又は空間周波数の高域成分の絶対値のいずれか一方である構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示制御装置は、エッジ部分の画素を容易に検出することができ、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することができる。

さらに、本発明の画像表示制御装置は、前記動き方向判定手段が、前記エッジ画素検出手段によって検出された前記エッジ画素の動き方向を判定する際に、前記エッジ画素とその周辺画素との信号値の差分の正負極性、及び前記エッジ画素のフレーム間差分の正負極性に基づいて前記エッジ画素の動き方向を判定する構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示制御装置は、エッジ部分の画素の動き方向を容易に判定することができ、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することができる。

さらに、本発明の画像表示制御装置は、前記画素移動手段が、整数倍の画素数分だけ前記周辺画素を前記エッジ画素の位置に移動する構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示制御装置は、画像信号が動きに適応して補償され、観視者に知覚されるエッジの動きぼけを改善することができる。

さらに、本発明の画像表示制御装置は、動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の現フレームの画像信号と、前記現フレームよりも１つ前の前フレームの画像信号と、前記現フレームよりも１つ後の後フレームの画像信号とを入力し、前記現フレーム、前記前フレーム及び前記後フレームの画像信号に基づいて前記動画像のエッジ部の画像を形成するエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、前記第１フレーム周波数の現フレームの画像信号を１フレームずつ入力し、入力した１フレーム分の画像信号を２倍の速度で２回繰り返して読み出すことにより前記第１フレーム周波数の２倍の第２フレーム周波数に変換し、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号を出力するフレーム周波数変換手段と、前記現フレームの画像信号において検出されたエッジ画素の信号値と、前記前フレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記第２フレーム周波数の２フレーム分の一方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するとともに、前記現フレームの画像信号において検出されたエッジ画素の信号値と、前記後フレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記第２フレーム周波数の２フレーム分の他方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定する動き方向判定手段と、前記一方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向側の所定範囲内に位置する画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするとともに、前記他方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向と逆方向側の所定範囲内に位置する画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とする画素移動手段とを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示制御装置は、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することで、従来の動き補償回路に比べて簡易な信号処理回路で動きぼけ改善が実現できるので、従来のものよりも低い製造コストで動きぼけを改善することができ、しかも、間欠表示法を用いないので大画面フリッカも発生しない高画質の画像を表示することができる。

さらに、本発明の画像表示制御装置は、前記動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の画像信号は、光の原色系又は補色系の３原色信号成分を含み、前記３原色信号成分を入力して輝度信号を生成し、前記後フレームの画像信号として前記エッジ画素検出手段に出力する第１輝度信号生成部と、前記第１輝度信号生成部が入力する３原色信号成分を１フレーム分遅延させて入力して輝度信号を生成し、前記現フレームの画像信号として前記エッジ画素検出手段に出力する第２輝度信号生成部と、前記第２輝度信号生成部の出力信号を１フレーム分遅延させて前記前フレームの画像信号として前記エッジ画素検出手段に出力するフレームメモリとを備えた構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示制御装置は、より低い製造コストで光の３原色の信号成分のそれぞれに対して動きぼけを改善することができる。

本発明のディスプレイ装置は、画像表示制御装置と、画像を表示する表示ユニットとを備えた構成を有している。

この構成により、本発明のディスプレイ装置は、動画像のエッジ部分の動きぼけが改善された動画を表示することができる。

本発明の画像表示方法は、動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の画像信号を１フレームずつ入力し、入力した１フレーム分の画像信号を２倍の速度で２回繰り返して読み出すことにより前記第１フレーム周波数の２倍の第２フレーム周波数に変換し、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号を出力するステップと、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号に基づいて前記動画像のエッジ部の画像を形成するエッジ画素を検出するステップと、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の一方の画像信号において現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ前のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記一方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するとともに、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の他方の画像信号において前記現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ後のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記他方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するステップと、前記一方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするとともに、前記他方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向と逆方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするステップとを含む構成を有している。

この構成により、本発明の画像表示方法は、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することで、従来の動き補償回路に比べて簡易な信号処理回路で動きぼけ改善が実現できるので、従来のものよりも低い製造コストで動きぼけを改善することができ、しかも、大画面フリッカが発生しない高画質の画像を表示することができる。

本発明は、従来のものよりも低い製造コストで動きぼけを改善することができ、しかも、大画面フリッカが発生しない高画質の画像を表示することができるという効果を有する画像表示制御装置、ディスプレイ装置及び画像表示方法を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態のディスプレイ装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るディスプレイ装置のブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態のディスプレイ装置１０は、画像表示を制御する画像表示制御装置２０と、画像を表示する表示ユニット３０とを備えている。なお、画像表示制御装置２０に入力される入力画像信号のフレーム周波数は６０Ｈｚとする。

画像表示制御装置２０は、フレーム周波数を変換して画像信号を出力するフレームメモリ２１と、フレームメモリ２１が出力するフレームよりも１つ前のフレームの画像信号を出力するフレームメモリ２２と、フレームメモリ２２が出力するフレームよりも１つ前のフレームの画像信号を出力するフレームメモリ２３と、タイミング信号を発生するタイミング信号発生部２４と、画像信号を動きに適応させて補償するための判定を行う適応補償判定部２５と、適応補償判定部２５の判定結果に基づいて画素をシフトする画素シフト部２６とを備えている。

表示ユニット３０は、画像を表示する表示パネル３１と、表示パネル３１に表示データを出力するデータドライバ３２と、画像データを走査するゲートドライバ３３とを備えている。表示パネル３１は、例えばアクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）又はアクティブマトリクス有機ＥＬディスプレイ（ＡＭＯＬＥＤ）や、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）又はＨＴＰＳ（Ｈｉｇｈ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）等の液晶デバイスを用いた投射型ディスプレイ等で構成されている。

フレームメモリ２１は、２フレーム分のフレームメモリを用いて１フレームずつ入力画像信号を書き込み、２回繰り返して２倍の速度で読み出すことにより、入力画像信号のフレーム周波数を６０Ｈｚから１２０Ｈｚに変換するようになっている。なお、フレームメモリ２１は、本発明のフレーム周波数変換手段を構成している。

フレームメモリ２１から出力された画像信号は、フレームメモリ２２及び２３においてそれぞれ１フレームずつ遅延されるようになっている。したがって、フレームメモリ２２の出力を現フレームの画像信号とすると、フレームメモリ２１の出力は後フレームの画像信号、フレームメモリ２３の出力は前フレームの画像信号に対応する。

タイミング信号発生部２４は、入力画像信号から同期信号成分を検出し、検出した同期信号成分に基づいてゲートドライバ３３やその他の回路各部に必要なタイミング信号を発生して供給するようになっている。

適応補償判定部２５は、画像の動くエッジ部分の画素（以下「エッジ画素」という。）を検出し、検出したエッジ画素の動き方向を判定するようになっている。なお、適応補償判定部２５は、本発明のエッジ画素検出手段及び動き方向判定手段を構成している。

画素シフト部２６は、適応補償判定部２５の判定結果に基づいてエッジ画素の予め定められた近傍の周辺画素をエッジ画素の位置に移動する処理を行うようになっている。なお、画素シフト部２６は、本発明の画素移動手段を構成している。

次に、アクティブマトリクスディスプレイにおける動きぼけについて図２を用いて説明する。図２は、通常のアクティブマトリクスディスプレイの表示光と、それによる動きぼけの発生状況とを示したものであり、画素の水平位置（ｘ）−時間（ｔ）の２次元で表示光を表した図である。なお、入力画像信号のフレーム周波数は６０Ｈｚと仮定している。また、例として黒い背景画面上を白いエッジ画像が時間と共に右方向に移動する場合を示している。

図２において、矢印３５ａ及び３５ｂはエッジ画像の動きを表している。図２に示すような画像を人間が観視する場合、通常、眼球運動により観視者の視点は動画像に追従するので、矢印３５ａ及び３５ｂは観視者の視点の動きをも表している。一方、アクティブマトリクスディスプレイでは、アクティブ駆動のホールド効果により表示光の輝度は１フレーム間一定の明るさに保たれる。このため、図２に示すようなｘ−ｔ領域で表された図では、表示光の明るさは画像の動きに伴い段階的に変化する。すなわち、前フレームから現フレーム、後フレームと、時間と共に白黒の境界がフレーム毎に右方向に移動する。

人間の眼は１／６０秒以内の光を視点に沿ってほぼ完全に積分（以下「眼の視線追従積分」という。）する作用を持っているので、観視者に知覚される画像の明るさは、矢印３５ａ及び３５ｂが示す方向やそれと平行な無数の曲線に沿って図２の表示光を積分した明るさとなる。それを図２の下部の波形に示している。原画像のエッジ部分の明るさが図中の一点鎖線のように急峻に変化をしていたとしても、眼の視線追従積分の結果により、知覚されるエッジ画像は、図２の下部に示した波形のように広がった、ぼやけたものとなってしまう。これがアクティブマトリクスディスプレイのホールド表示に起因する動きぼけである。図２に示された「ぼけたエッジの幅」を狭くすること（以下「動きぼけの改善」という。）が本発明の目的である。

次に、本発明による動きぼけの改善の原理を図３に示し、本実施の形態に係るディスプレイ装置１０の動作を説明する。図３は、図２と同じ表記方法で同じ入力画像に対して本発明を適用した場合を示しており、後で述べる本発明による画素移動を行った後の表示光を表している。画素移動を行う前の表示光は図２と全く同じである。また、矢印３６ａ及び３６ｂは、エッジ画像の動き及び観視者の視点の動きを表している。

図３において、入力画像信号は、フレーム周波数６０Ｈｚから２倍の１２０Ｈｚに変換されて表示されるものと仮定している。したがって、表示画面に表示される画像の画像信号に対する操作は１／１２０秒毎に行うことができる。実際の表示装置では、例えば、まず、フレームメモリにフレーム周波数６０Ｈｚの入力画像信号を書き込み、２回繰り返して２倍の速度で読み出すことにより、フレーム周波数１２０Ｈｚで表示することができる。ただし、このような単純繰り返しによる表示光は図２と全く同じ表示光になる。そこで、本実施の形態に係るディスプレイ装置１０においては、フレームメモリ２１によって、フレーム周波数が６０Ｈｚから１２０Ｈｚに変換され、図３に示すように１２０Ｈｚの第１フレーム、第２フレームに以下説明する各々別の信号処理が行われてから、表示ユニット３０に画像が表示される。

簡単のため、以下の説明においては、ディスプレイ装置１０の処理を水平方向、すなわちｘ−ｔの２次元で考えることとする。ただし、下記の処理は垂直方向、すなわちｙ−ｔの２次元に関しても同様に行うことができる。その際は以下におけるｘをｙに置き換えればよい。また、水平及び垂直の両方向に対して同時に処理を行うことも可能である。

まず、処理に使用する画素の信号値を下記のように定義する。
(C) = p(x,t) ：着目している現フレームの画素（以下「現画素」という。）
(P) = p(x,t-1) ：現画素と同じ画面位置の前フレームの画素
(N) = p(x,t+1) ：現画素と同じ画面位置の後フレームの画素
(L) = p(x-dd1,t) ：現画素の左側の画素１
(R) = p(x+dd1,t) ：現画素の右側の画素１
(LL) = p(x-dd2,t) ：現画素の左側の画素２
(RR) = p(x+dd2,t) ：現画素の右側の画素２

ここで、時間ｔは、実時間ではなく、６０Ｈｚのフレーム周波数におけるフレーム番号で記している。また、ｄｄ１、ｄｄ２は処理のパラメータであり、図２においてはｄｄ１＝ｄｄ２＝１（画素）と仮定している。ただし、ｄｄ１、ｄｄ２を２倍以上の値に設定することも可能である。

これらの信号から、適応補償判定部２５によって、着目している画素がエッジ画素に相当するか否かが、以下のように検出される。

まず、エッジ信号ｅｄｇが下記のように算出される。なお、以下の説明において、記号｜・｜は絶対値を表す。

|(C)-(L)| > |(R)-(C)| が真ならば、edg = (C) - (L) (1)

|(C)-(L)| > |(R)-(C)| が偽ならば、edg = (R) - (C) (2)

次いで、適応補償判定部２５によって、エッジ信号ｅｄｇの絶対値が予め設定した閾値Ｔｈ１より大きいか否かにより、着目している現画素がエッジ画素であるか否かが判断される。すなわち、
|edg| > Th1 (3)
が真であれば、適応補償判定部２５によって、着目している現画素はエッジ画素であると判断される。ここでは判断に｜ｅｄｇ｜を用いているが、画像中の空間周波数の高域成分の量で判断してもよい。例えば、画素（Ｌ）（Ｃ）（Ｒ）により簡単な高域フィルタを形成し、その出力の絶対値で判断してもよい。例えば、
|-(L)/4 + (C)/2 - (R)/4| > Th1 (4)
が真か否かで判断してもよい。

次に、適応補償判定部２５によって、現フレームと前フレームとのフレーム間差分信号ｆｄｐｒと、後フレームと現フレームとのフレーム間差分信号ｆｄｐｏとが下記のように算出される。

fdpr = (C) - (P) (5)

fdpo = (N) - (C) (6)

予め設定された閾値Ｔｈ２に対し、フレーム周波数１２０Ｈｚの第１フレームでは、
|fdpr| > Th2 (7)
が真であれば、着目している現画素が動き画素であると判断され、フレーム周波数１２０Ｈｚの第２フレームでは、
|fdpo| > Th2 (8)
が真であれば、着目している現画素が動き画素と判断される。ここでＴｈ２はある一定値であってもよいし、また、エッジ信号ｅｄｇの絶対値、すなわちＴｈ２＝｜ｅｄｇ｜としてもよい。上記（３）式及び（７）式の両者、又は（３）式及び（８）式の両者が共に真であるとき、適応補償判定部２５によって、着目している現画素がエッジ画素として検出される。

次に、適応補償判定部２５によって、上記で検出された画素に対して動き方向の判定が以下のように行われる。まず、フレーム周波数１２０Ｈｚの第１フレームでは、
(fdpr・edg) < 0 (9)
が真、すなわちｆｄｐｒとｅｄｇの正負極性が異なる場合、適応補償判定部２５は、画像は右方向への動きと判定する。これは、図３における画素ａの例のように、（Ｃ）＞（Ｐ）かつ（Ｒ）＜（Ｃ）である場合もこれに当てはまる。ただし、図３は後で述べる画素シフトを行った後の状態を表しているので、図３では画素ａは黒になっているが、この判定の際はシフト前なので画素ａは白である。一方、（９）式が偽の場合、適応補償判定部２５は、画像は左方向への動きと判定する。同様に、フレーム周波数１２０Ｈｚの第２フレームでは、
(fdpo・edg) < 0 (10)
が真、すなわちｆｐｄｏとｅｄｇの正負極性が異なる場合、適応補償判定部２５は、画像は右方向への動きと判定する。これは、図３における画素ｂの例のように、（Ｎ）＞（Ｃ）かつ（Ｃ）＜（Ｌ）である場合もこれに当てはまる。ただし、図３は後で述べる画素シフトを行った後の状態を表しているので、図３では画素ｂは白になっているが、この判定の際はシフト前なので画素ｂは黒である。一方、（１０）式が偽の場合、適応補償判定部２５は、画像は左方向への動きと判定する。

以上の検出結果及び判定結果に基づき、画素シフト部２６は、画素をシフト（移動）させ、動きぼけを以下のように改善する。すなわちフレーム周波数１２０Ｈｚの第１フレームでは、

(3)(7)式がいずれも真、かつ(9)式が真であれば、(RR)→(C) (11)

(3)(7)式がいずれも真、かつ(9)式が偽であれば、(LL)→(C) (12)

また、フレーム周波数１２０Ｈｚの第２フレームでは、

(3)(8)式がいずれも真、かつ(10)式が真であれば、(LL)→(C) (13)

(3)(8)式がいずれも真、かつ(10)式が偽であれば、(RR)→(C) (14)

これらの処理により、図３に示したようにエッジ画素はその動き方向に沿って整形され、すなわち画像信号が動きに適応して補償され、眼の視線追従積分の結果、観視者に知覚されるエッジのぼやけ幅も、図３に示したように狭くなって改善され、動画表示画質が向上する。なお、図３ではｄｄ１＝ｄｄ２＝１であるため（ＬＬ）＝（Ｌ）、（ＲＲ）＝（Ｒ）である。

ここでは画素のシフト量ｄｄ２として固定値を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばｄｄ２を１〜３の整数とし、｜ｆｄｐｒ｜又は｜ｆｄｐｏ｜、或いは｜ｆｄｐｒ／ｅｄｇ｜又は｜ｆｄｐｏ／ｅｄｇ｜の大小により１〜３のうちいずれかを選択してもよい。

また、図３では例として黒い背景画面上を白いエッジ画像が時間と共に右方向に移動する場合を示したが、他の絵柄、他の動き方向の場合でも上記の（１）式〜（１４）式に従って上記と同様に処理を行えば動きぼけを改善できる。上記の処理は、従来の動き推定処理及び動き補償処理に比べて極めて容易な処理であるので、極めて簡単な信号処理回路で実現することができる。

また、上記の例ではフレーム周波数１２０Ｈｚの第１フレーム及び第２フレームのいずれにおいても処理を行ったが、いずれかのみで処理を行っても、動きぼけをある程度改善できる。

以上のように、本実施の形態のディスプレイ装置１０によれば、適応補償判定部２５は、エッジ画素を検出すると共に、その画素の動き方向の判定を行い、画素シフト部２６は、適応補償判定部２５の判定結果に基づいて画素をシフトする構成としたので、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することで、従来の動き補償回路に比べて簡易な信号処理回路で動きぼけ改善が実現できるので、従来のものよりも製造コストを低減することができ、しかも、間欠表示法を用いないので大画面フリッカも発生しない高画質の画像を表示することができる。

なお、前述の実施の形態において、入力画像信号のフレーム周波数を６０Ｈｚとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。

（第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態のディスプレイ装置の構成について図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係るディスプレイ装置のブロック図である。なお、本発明の第１の実施の形態に係るディスプレイ装置１０（図１参照。）と重複する説明は省略する。

図４に示すように、本実施の形態のディスプレイ装置４０は、画像表示を制御する画像表示制御装置５０と、画像を表示する表示ユニット６０とを備えている。なお、画像表示制御装置５０に入力される入力画像信号のフレーム周波数は６０Ｈｚとする。

画像表示制御装置５０は、現フレームの画像信号を出力するフレームメモリ５１と、前フレームの画像信号を出力するフレームメモリ５２と、フレーム周波数を６０Ｈｚから１２０Ｈｚに変換するフレームメモリ５３及び５４と、タイミング信号を発生するタイミング信号発生部５５と、画像信号を動きに適応して補償するための判定を行う適応補償判定部５６と、適応補償判定部５６の判定結果に基づいて画素をシフトする画素シフト部５７とを備えている。

なお、フレームメモリ５３及び５４は、それぞれ、本発明のフレーム周波数変換手段を構成している。また、適応補償判定部５６は、本発明のエッジ画素検出手段及び動き方向判定手段を構成している。また、画素シフト部５７は、本発明の画素移動手段を構成している。

本実施の形態に係る画像表示制御装置５０は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示制御装置２０（図１参照。）と比べ下記のように構成が異なっている。

画像表示制御装置２０においては、フレームメモリ２２及び２３、適応補償判定部２５、画素シフト部２６は全てフレーム周波数１２０Ｈｚ側で動作する構成となっているが、１２０Ｈｚ側の回路は６０Ｈｚ側の回路に比べて２倍の高速動作が必要であるので、６０Ｈｚ側でも実現できる回路は６０Ｈｚ側で実現した方がコスト的に有利な場合が多い。

そこで、フレームメモリ２２及び２３、適応補償判定部２５、画素シフト部２６の回路のうち、フレーム周波数１２０Ｈｚ側の方が実現しやすいのは画素シフト部２６のみであるので、本実施の形態に係る画像表示制御装置５０では、フレームメモリ２２及び２３、適応補償判定部２５に相当する回路、すなわちフレームメモリ５１及び５２、適応補償判定部５６をフレーム周波数６０Ｈｚ側に設ける構成としている。これらの回路の動作内容は、それぞれ、動作速度を除いて画像表示制御装置２０のものと同様である。

また、表示ユニット６０は、画像を表示する表示パネル６１と、表示パネル６１に表示データを出力するデータドライバ６２と、画像データを走査するゲートドライバ６３とを備えている。なお、表示ユニット６０の構成は、本発明の第１の実施の形態に係る表示ユニット３０（図１参照。）と同様であるので説明を省略する。

次に、本実施の形態のディスプレイ装置４０の動作について説明する。

まず、画像表示制御装置５０に入力される入力画像信号は、フレームメモリ５１及び５２によって、それぞれ１フレームずつ遅延される。その結果、適応補償判定部５６には、現フレーム、前フレーム及び後フレームの画像信号が入力される。

次いで、適応補償判定部５６によって、前述の（１）式〜（１０）式に示されたエッジ画素の検出と、エッジ画素の動き方向の判定とが行われる。この判定結果の信号は、フレームメモリ５４によって、フレーム周波数が６０Ｈｚから１２０Ｈｚに変換され、画素シフト部５７に出力される。

そして、画素シフト部５７によって、前述の（１１）式〜（１４）式に示された処理が行われ、動きぼけが改善された画像信号がデータドライバ６２に出力され、表示パネル６１によって、動きぼけが改善された画像が表示される。

以上のように、本実施の形態のディスプレイ装置４０によれば、適応補償判定部５６は、エッジ画素を検出すると共に、検出したエッジ画素の動き方向の判定を行い、画素シフト部５７は、適応補償判定部５６の判定結果に基づいて画素をシフトする構成としたので、動画像のエッジ部分の動きぼけを改善することで、従来の動き補償回路に比べて簡易な信号処理回路で動きぼけ改善が実現できるので、従来のものよりも製造コストを低減し、しかも、間欠表示法を用いないので大画面フリッカも発生しない高画質の画像を表示することができる。

また、本実施の形態のディスプレイ装置４０によれば、フレームメモリ５１及び５２と、適応補償判定部５６とをフレーム周波数６０Ｈｚ側に設ける構成としたので、本発明の第１の実施の形態に係るディスプレイ装置１０よりもさらに製造コストを低減することができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係るディスプレイ装置１０と、本発明の第２の実施の形態に係るディスプレイ装置４０とにおいて、入力画像信号がモノクロかカラーかについては特に区別していなかったが、入力画像信号が原色系又は補色系等の３原色信号である場合は、３原色信号各々に対して独立に上記の処理又は回路を設けることにより、カラー画像制御装置を実現することができる。

例えば、図１に示されたフレームメモリ２２、２３及び適応補償判定部２５（以下「第１の回路」という。）、又は図４に示されたフレームメモリ５１、５２及び適応補償判定部５６（以下「第２の回路」という。）に代えて図５に示すような回路を用いてカラー画像制御装置を実現することもできる。

第１の回路又は第２の回路を３原色それぞれに設けると、２フレーム×３原色＝６フレーム画素分のフレームメモリが必要であるが、図５に示された回路では、４フレーム画素分のフレームメモリでカラー画像制御装置を実現することができる。

図５に示された回路において、輝度信号生成部７４及び７５は、それぞれ、ＲＧＢ信号から輝度信号Ｙを生成し、適応補償判定部７７は、輝度信号Ｙに関する後フレーム、現フレーム及び前フレームの信号に基づいて判定信号を出力するようになっている。フレームメモリ７１、７２、７３及び７６は、各々信号を１フレーム遅延させるためのフレームメモリであり、また、適応補償判定部７７の処理内容は、第１の回路の適応補償判定部２５及び第２の回路の適応補償判定部５６と同様である。ＲＧＢ信号の画素シフトは、適応補償判定部７７の出力信号に基づいて画素シフト部２６又は５７によってＲＧＢ各々に対して行われる。この結果、動きぼけが改善されたカラー画像表示ディスプレイ装置が実現できる。

なお、輝度信号生成部７４及び７５におけるＲＧＢ信号から輝度信号Ｙへの変換は、厳密な演算を必要とせず、類似の信号又は視覚的な感度の高い別の信号への変換でもよい。例えば、ハイビジョン（登録商標）信号ではＲＧＢ信号から輝度信号Ｙへの変換は、
Y = 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B (15)
と規定されているが、一般のデジタル回路で実現が容易な
Y = (2/8)R + (5/8)G + (1/8)B (16)
のような変換を用いても、本発明の効果が大きく影響を受けることはない。

本発明の第１の実施の形態に係るディスプレイ装置のブロック図 従来のアクティブマトリクスディスプレイの表示光と、それによる動きぼけの発生状況とを示した図 本発明の第１の実施の形態に係るディスプレイ装置による画素移動を行った後の表示光の一例を表す図 本発明の第２の実施の形態に係るディスプレイ装置のブロック図 本発明の第１の実施の形態又は第２の実施の形態に係るディスプレイ装置において、カラー画像を表示する際の主要部の構成例を示す図

符号の説明

１０、４０ ディスプレイ装置
２０、５０ 画像表示制御装置
２１、５３、５４ フレームメモリ（フレーム周波数変換手段）
２２、２３、５１、５２、７１、７２，７３、７６ フレームメモリ
２４、５５ タイミング信号発生部
２５、５６、７７ 適応補償判定部（エッジ画素検出手段、動き方向判定手段）
２６、５７ 画素シフト部（画素移動手段）
３０、６０ 表示ユニット
３１、６１ 表示パネル
３２、６２ データドライバ
３３、６３ ゲートドライバ
３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ 画像の動き及び観視者の視点の動きを示す矢印
７４、７５ 輝度信号生成部

Claims (9)

1. 動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の画像信号を１フレームずつ入力し、入力した１フレーム分の画像信号を２倍の速度で２回繰り返して読み出すことにより前記第１フレーム周波数の２倍の第２フレーム周波数に変換し、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号を出力するフレーム周波数変換手段と、
   前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号に基づいて前記動画像のエッジ部の画像を形成するエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、
   前記第２フレーム周波数の２フレーム分の一方の画像信号において現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ前のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記一方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するとともに、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の他方の画像信号において前記現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ後のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記他方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定する動き方向判定手段と、
   前記一方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするとともに、前記他方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向と逆方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とする画素移動手段とを備えたことを特徴とする画像表示制御装置。
2. 前記エッジ画素検出手段は、着目画素とその周辺画素との信号値の差分又は空間周波数の高域成分の絶対値のいずれか一方が予め定められた第１の閾値より大きく、かつ、前記着目画素の信号値のフレーム間差分の絶対値が予め定められた第２の閾値よりも大きいとき、前記着目画素を前記エッジ画素として検出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示制御装置。
3. 前記第２の閾値は、前記着目画素とその周辺画素との信号値の差分又は空間周波数の高域成分の絶対値のいずれか一方であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示制御装置。
4. 前記動き方向判定手段は、前記エッジ画素検出手段によって検出された前記エッジ画素の動き方向を判定する際に、前記エッジ画素とその周辺画素との信号値の差分の正負極性、及び前記エッジ画素のフレーム間差分の正負極性に基づいて前記エッジ画素の動き方向を判定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像表示制御装置。
5. 前記画素移動手段は、整数倍の画素数分だけ前記周辺画素を前記エッジ画素の位置に移動することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の画像表示制御装置。
6. 動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の現フレームの画像信号と、前記現フレームよりも１つ前の前フレームの画像信号と、前記現フレームよりも１つ後の後フレームの画像信号とを入力し、前記現フレーム、前記前フレーム及び前記後フレームの画像信号に基づいて前記動画像のエッジ部の画像を形成するエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、
   前記第１フレーム周波数の現フレームの画像信号を１フレームずつ入力し、入力した１フレーム分の画像信号を２倍の速度で２回繰り返して読み出すことにより前記第１フレーム周波数の２倍の第２フレーム周波数に変換し、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号を出力するフレーム周波数変換手段と、
   前記現フレームの画像信号において検出されたエッジ画素の信号値と、前記前フレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記第２フレーム周波数の２フレーム分の一方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するとともに、前記現フレームの画像信号において検出されたエッジ画素の信号値と、前記後フレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記第２フレーム周波数の２フレーム分の他方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定する動き方向判定手段と、
   前記一方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向側の所定範囲内に位置する画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするとともに、前記他方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向と逆方向側の所定範囲内に位置する画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とする画素移動手段とを備えたことを特徴とする画像表示制御装置。
7. 前記動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の画像信号は、光の原色系又は補色系の３原色信号成分を含み、
   前記３原色信号成分を入力して輝度信号を生成し、前記後フレームの画像信号として前記エッジ画素検出手段に出力する第１輝度信号生成部と、
   前記第１輝度信号生成部が入力する３原色信号成分を１フレーム分遅延させて入力して輝度信号を生成し、前記現フレームの画像信号として前記エッジ画素検出手段に出力する第２輝度信号生成部と、
   前記第２輝度信号生成部の出力信号を１フレーム分遅延させて前記前フレームの画像信号として前記エッジ画素検出手段に出力するフレームメモリとを備えたことを特徴とする請求項６に記載の画像表示制御装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の画像表示制御装置と、画像を表示する表示ユニットとを備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
9. 動画像の信号成分を含む第１フレーム周波数の画像信号を１フレームずつ入力し、入力した１フレーム分の画像信号を２倍の速度で２回繰り返して読み出すことにより前記第１フレーム周波数の２倍の第２フレーム周波数に変換し、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号を出力するステップと、
   前記第２フレーム周波数の２フレーム分の画像信号に基づいて前記動画像のエッジ部の画像を形成するエッジ画素を検出するステップと、
   前記第２フレーム周波数の２フレーム分の一方の画像信号において現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ前のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記一方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するとともに、前記第２フレーム周波数の２フレーム分の他方の画像信号において前記現フレームで検出されたエッジ画素の信号値と、前記現フレームよりも１つ後のフレームにおける、前記現フレームのエッジ画素と同じ画面位置の画素の信号値との差に基づいて前記他方の画像信号における前記エッジ画素の動き方向を判定するステップと、
   前記一方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするとともに、前記他方の画像信号における前記現フレームのエッジ画素に対して前記エッジ画素の動き方向と逆方向側の所定範囲内に位置する周辺画素の信号値を前記エッジ画素の位置の信号値とするステップとを含むことを特徴とする画像表示方法。