JP5848543B2 - 画像表示装置、画像表示方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

画像表示装置、画像表示方法、及びコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本発明は、画像表示技術に関する。
近年、ＴＶの受像機やＰＣの表示装置として液晶表示装置が使用されている。このような液晶表示装置は、薄型に形成できるため省スペースで、且つ省電力であるため幅広く用いられている。
一方、液晶表示装置に代表されるホールド型表示装置において、動物体の追従視（動画表示において、動物体を視線で追いかける見方）を行なった場合、この液晶表示装置における光出力期間に応じた動きぼけが観測される。
上記動きぼけを低減する為の技術として、液晶表示装置のバックライトを点滅し、１フレーム期間内に黒表示を行うことによりインパルス型の表示を行う手法が提案されている。
特許文献１は、液晶表示パネルの走査に同期して、走査後にその画素に照射される光を強めることでその画素に照射する光の強度を強め、その後、光の強度を弱めるか、もしくは、その画素に光照射し、その後に光を消す光照射部を備えている。これにより、特許文献１では、動きぼけを低減することが可能である。
特開２００１−１８３６２２号公報
しかしながら、バックライトを液晶パネルの走査に同期して点滅する方式では、バックライトの点灯期間を短くし、１フレーム期間内の黒表示期間を短くすることで、動きぼけは改善するが、フリッカが視認されるという課題があった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、１フレームを複数のフレームに分割したサブフレームを生成する際に生じる画質劣化を改善するための技術を提供することを目的とする。
本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の画像表示装置は次のような構成を有することを特徴としている。即ち、動画像を構成する複数の画像フレームを入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された第１画像フレームと第２画像フレームとから、該第１及び第２画像フレームの間の動き量を示す動き情報を検出する検出手段と、
前記動き情報に応じて前記第１及び第２画像フレームの間に表示されるべき補間画像フレームを生成する生成手段と、
前記補間画像フレームの表示のために発光し、領域毎に点灯時間及び光量を制御可能なバックライトを制御する制御手段であって、前記補間画像フレームにおいて前記動き量が閾値以上の第１領域に対する前記バックライトの点灯時間が、前記補間画像フレームにおいて前記動き量が前記閾値未満の第２領域に対する前記バックライトの点灯時間よりも短くなるように、且つ前記第１領域に対する前記バックライトの光量が前記第２領域に対する前記バックライトの光量よりも大きくなるように、前記バックライトの制御を行う前記制御手段と
を有することを特徴とする。
本発明によれば、動画ぼやけなどの動画特性の改善を行なう場合においても、フリッカが視認されない高画質な表示を可能にする。
画像表示装置の機能構成例を示すブロック図。 従来の課題を説明する図。 第１の実施形態を説明する図。 第２の実施形態を説明する図。
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載した構成の具体的な実施例の一つである。
［第１の実施形態］
先ず、本実施形態に係る画像表示装置の機能構成例について、図１のブロック図を用いて説明する。動画像を構成する各フレームの画像は動き検出部１００及びサブフレーム生成部１０３に入力される。この動画像は、受信したテレビ映像であってもよいし、予めメモリなどに格納しておいた動画像であってもよい。
動き検出部１００は、動画像が入力されると、フレーム間の差分検出やフレーム間の動きベクトル検出等を行う。動きベクトルの検出方法としては、画面を複数の領域に分割し、着目領域とその周辺領域との差分を求めることにより、差分が少ない領域の方向に動いたと判断する方法が知られている。例えば、所定の閾値より差分の少ない領域がＮ個の場合、Ｎ個の領域の中で最も少ない方向へ動いたと判断する。
ここで、動きベクトルの確度は、所定の閾値より差分の少ない領域が少ない方が、動きベクトルの方向・量が特定できる可能性が高いため、確度が高いと判断する。動きベクトルの算出方法や確度の求め方は、本例に限らず別の方法でもよい。
サブフレーム生成部１０３は、動き検出部１００が着目フレームについて求めた（計算した）動きベクトルの確度が閾値以上であれば、この動きベクトルを求めるために用いた画像から補間した画像（補間）を生成する。例えば、動き検出部１００が、着目フレームの画像と、着目フレームより１フレーム過去のフレームにおける画像と、を用いて着目フレームにおける動きベクトルを求めた場合、サブフレーム生成部１０３は、これら２枚の画像を用いて補間画像を生成する。そしてサブフレーム生成部１０３は、着目フレームの画像を表示画面としてのパネル１０４に出力した後、この補間画像をパネル１０４に出力する（第１の出力）。もちろん、着目フレームの画像、補間画像の出力順は逆でもよい。また、補間画像の生成方法はこれに限るものではなく、フレーム間に表示するような画像であれば、如何なる画像であってもよい。一般に、フレーム間に表示する画像を生成するような技術は周知であり、本実施形態では、如何なる方法を用いてフレーム間に表示する画像を生成してもよい。
このとき、バックライト制御部１０１は、第１の出力が行われるたびに、パネル１０４が有するバックライト１０２を点灯させる（第１の制御）。このとき、第１の出力で出力する画像において規定長以上の動きベクトルが検出された領域に対する点灯期間の長さ及び光量のそれぞれを、該画像における該領域以外の領域に対する点灯期間の長さ及び光量のそれぞれよりも、より短く、より大きく、する。
一方、サブフレーム生成部１０３は、動き検出部１００が着目フレームについて求めた動きベクトルの確度が閾値よりも小さい場合、着目フレームの画像をパネル１０４に出力した後、更に該着目フレームの画像をパネル１０４に出力する（第２の出力）。
このとき、バックライト制御部１０１は、第２の出力が行われるたびに、バックライト１０２の光量が交互に第１の光量、該第１の光量よりも小さい第２の光量、となるように、バックライト１０２を制御する（第２の制御）。これは、同じ画像を２回繰り返して表示すると、エッジがぶれた２重像の映像として表示されるという問題に対処するためである。なお、第１の光量、第２の光量に関しては、第１の光量＞第２の光量を満たせばよい。
ここで従来の課題を図２を用いて説明する。画像２０１，２０２，２０３はそれぞれ、６０Ｈｚのフレームレートで入力された画像である。画像２０４，２０５，２０６はそれぞれ、画像２０１，２０２，２０３に対して様々な信号処理を施し、６０Ｈｚのフレームレートで表示パネルに表示される画像である。そして画像２０４，２０５，２０６はそれぞれこの順で表示されるものとする。２０７，２０８，２０９はそれぞれ、画像２０４，２０５，２０６のそれぞれの表示時にバックライトを点灯させている（ＢＬ ＯＮ）ことを示すパルスである。なお、図２では、信号処理等に要する時間による遅延や表示パネルでの走査の時間は考慮していない。
このように、これらの画像２０４，２０５，２０６の表示タイミングで（６０Ｈｚで）バックライトを点灯させると、上記の動画ぼやけは改善されるが、フリッカが視認されてしまう。特に、７０Hz以下のフレームレートではフリッカが顕著に視認される。
次に、本実施形態に係る画像表示装置が行う処理について、図３を用いて説明する。画像３０１，３０２，３０３はそれぞれ、６０Ｈｚのフレームレートで動き検出部１００及びサブフレーム生成部１０３に入力された画像である。ここで、動き検出部１００が画像３０１，３０２，３０３のそれぞれについて求めた動きベクトルの確度が閾値よりも小さかったとする。この場合、サブフレーム生成部１０３は、画像３０１と同じ画像３０４，３０５、画像３０２と同じ画像３０６，３０７、画像３０３と同じ画像３０８，３０９、をこの順で出力する。これにより、サブフレーム生成部１０３からは１２０Ｈｚのフレームレートで画像が出力されることになる。このとき、バックライト制御部１０１は、画像３０４〜３０９のそれぞれが出力されるたびに、バックライト１０２の光量が交互に第１の光量、該第１の光量よりも小さい第２の光量、となるように、バックライト１０２を制御する。
一方、動き検出部１００が、画像３０１，３０２，３０３のそれぞれについて求めた動きベクトルの確度が閾値以上であれば、補間画像を生成する。例えば、画像３０１と同じ画像３１０と画像３０２と同じ画像３１２とから画像３１１を補間により生成する。同様に、画像３０２と同じ画像３１２と画像３０３と同じ画像３１４とから画像３１３を補間により生成する。そしてサブフレーム生成部１０３は、画像３１０，３１１，３１２，３１３，３１４をこの順でパネル１０４に対して出力する。このとき、バックライト制御部１０１は、画像３１０，３１１，３１２，３１３，３１４のそれぞれが出力されるたびに、パネル１０４が有するバックライト１０２を点灯させる（ＢＬ ＯＮ）。
このように本実施形態では、バックライトの点滅による黒挿入により動画ぼやけを改善し、更に入力フレームを複数のフレームに分割して生成されたサブフレームに同期してバックライトを点滅させることで、フリッカの視認されない高画質の表示を可能にした。これにより、動画ぼやけおよびフリッカが改善される。
［第２の実施形態］
第１の実施形態で説明した第２の光量は、消灯状態を示す光量であってもよい。その場合、バックライト１０２の制御は、図４に示す如く制御となる。画像４０１〜４１４はそれぞれ、図３の画像３０１〜３１４と同じである。
動き検出部１００が画像４０１，４０２，４０３のそれぞれについて求めた動きベクトルの確度が閾値よりも小さかったとする。この場合、サブフレーム生成部１０３は、画像４０１と同じ画像４０４，４０５、画像４０２と同じ画像４０６，４０７、画像４０３と同じ画像４０８，４０９、をこの順で出力する。このとき、バックライト制御部１０１は、画像４０４，４０６，４０８が出力されるたびに、バックライト１０２の光量を第１の光量とし、画像４０５，４０７，４０９が出力されるたびに、バックライト１０２を消灯させている。
動き検出部１００が画像４０１，４０２，４０３のそれぞれについて求めた動きベクトルの確度が閾値以上である場合は、第１の実施形態と同じである。なお、図４において、画像４１０〜４１４はそれぞれ、図３の画像３１０〜３１４と同じである。
［第３の実施形態］
図１に示した各部は何れもハードウェアで構成してもよいが、動き検出部１００やサブフレーム生成部１０３についてはソフトウェア（コンピュータプログラム）で構成し、このソフトウェアをメモリに格納するようにしてもよい。この場合、このソフトウェアは、画像表示装置が有するＣＰＵ等の制御部が実行し、これにより動き検出部１００やサブフレーム生成部１０３の機能が実現されることになる。
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (7)

  1. 動画像を構成する複数の画像フレームを入力する入力手段と、
    前記入力手段により入力された第１画像フレームと第２画像フレームとから、該第１及び第２画像フレームの間の動き量を示す動き情報を検出する検出手段と、
    前記動き情報に応じて前記第１及び第２画像フレームの間に表示されるべき補間画像フレームを生成する生成手段と、
    前記補間画像フレームの表示のために発光し、領域毎に点灯時間及び光量を制御可能なバックライトを制御する制御手段であって、前記補間画像フレームにおいて前記動き量が閾値以上の第１領域に対する前記バックライトの点灯時間が、前記補間画像フレームにおいて前記動き量が前記閾値未満の第２領域に対する前記バックライトの点灯時間よりも短くなるように、且つ前記第１領域に対する前記バックライトの光量が前記第２領域に対する前記バックライトの光量よりも大きくなるように、前記バックライトの制御を行う前記制御手段と
    を有することを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記検出手段は、前記第１画像フレームの着目領域と前記第２画像フレーム内の複数の領域のそれぞれとの差分を比較し、該差分が最も小さい前記第２画像フレーム内の領域に基づいて前記動き情報を検出し、
    前記動き情報の確度は、前記第２画像フレーム内の前記複数の領域のうち、前記着目領域との差分が所定の差分よりも小さい領域の数に基づいて判定され、
    前記第１画像フレームの第１表示タイミングと前記第２画像フレームの第２表示タイミングとの間の表示タイミングに補間画像フレームを表示させるのかそれとも前記第１画像フレームを表示させるのかを、前記動き情報の確度に基づいて決定する決定手段をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 前記第１及び第２表示タイミングの間の表示タイミングに前記第１画像フレームを表示させることを前記決定手段が決定した場合、前記制御手段は、前記第１表示タイミングに対応するタイミングで前記バックライトに第１の点灯をさせる制御を行うと共に、前記第１及び第２表示タイミングの間の表示タイミングの前に消灯をさせてから、前記第１及び第２表示タイミングの間の表示タイミングに対応するタイミングで前記バックライトに前記第１の点灯よりも暗い第２の点灯をさせる制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
  4. 画像表示装置が行う画像表示方法であって、
    前記画像表示装置の入力手段が、動画像を構成する複数の画像フレームを入力する入力工程と、
    前記画像表示装置の検出手段が、前記入力工程で入力された第１画像フレームと第２画像フレームとから、該第１及び第２画像フレームの間の動き量を示す動き情報を検出する検出工程と、
    前記画像表示装置の生成手段が、前記動き情報に応じて前記第１及び第２画像フレームの間に表示されるべき補間画像フレームを生成する生成工程と、
    前記画像表示装置の制御手段が、前記補間画像フレームの表示のために発光し、領域毎に点灯時間及び光量を制御可能なバックライトを制御する制御工程であって、前記補間画像フレームにおいて前記動き量が閾値以上の第１領域に対する前記バックライトの点灯時間が、前記補間画像フレームにおいて前記動き量が前記閾値未満の第２領域に対する前記バックライトの点灯時間よりも短くなるように、且つ前記第１領域に対する前記バックライトの光量が前記第２領域に対する前記バックライトの光量よりも大きくなるように、前記バックライトの制御を行う前記制御工程と
    を有することを特徴とする画像表示方法。
  5. 前記検出工程では、前記第１画像フレームの着目領域と前記第２画像フレーム内の複数の領域のそれぞれとの差分を比較し、該差分が最も小さい前記第２画像フレーム内の領域に基づいて前記動き情報を検出し、
    前記動き情報の確度は、前記第２画像フレーム内の前記複数の領域のうち、前記着目領域との差分が所定の差分よりも小さい領域の数に基づいて判定され、
    前記第１画像フレームの第１表示タイミングと前記第２画像フレームの第２表示タイミングとの間の表示タイミングに補間画像フレームを表示させるのかそれとも前記第１画像フレームを表示させるのかを、前記動き情報の確度に基づいて決定する決定工程をさらに有する
    ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示方法。
  6. 前記第１及び第２表示タイミングの間の表示タイミングに前記第１画像フレームを表示させることを前記決定工程で決定した場合、前記制御工程では、前記第１表示タイミングに対応するタイミングで前記バックライトに第１の点灯をさせる制御を行うと共に、前記第１及び第２表示タイミングの間の表示タイミングの前に消灯をさせてから、前記第１及び第２表示タイミングの間の表示タイミングに対応するタイミングで前記バックライトに前記第１の点灯よりも暗い第２の点灯をさせる制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像表示方法。
  7. コンピュータを請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像表示装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
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