JPWO2009034757A1 - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Abstract

入力画像信号の画像信号レベルに関わらず、十分な動画品質を得ることができる画像表示装置である。本発明の画像表示装置は、一画面分の画像信号に対応するフレーム期間ごとに、各画素の画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置において、一つのフレーム期間を、少なくとも一つのサブフレームＡ期間と、少なくとも一つのサブフレームＢ期間とを含んだ複数の期間に分けるタイミングコントローラと、各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換する画像信号事前変換部と、サブフレームＡ期間において各画素の変換後の画像信号に対して平滑化処理を施す第１の画像処理部と、サブフレームＢ期間において各画素の変換後の画像信号に対して強調処理を施す第２の画像処理部と、各画素に対する画像信号に基づき画像を表示する画像表示部と、を備えている。

Description

本発明は、液晶表示装置などの画像表示装置および画像表示方法に関するものである。

液晶表示装置などホールド型表示装置を使用した画像表示装置においては動画品質の劣化（エッジぼけ）が発生するという問題点がある。

従来のホールド型表示装置における動画品質の劣化（エッジぼけ）について、図２に示すように画像信号の輝度レベル２５％の背景上を画像信号の輝度レベル７５％の領域が水平方向に動く場合を例として説明する。

図１６は上記のような画像表示の際にあるフレームに入力された画像信号１画面内の１水平ライン上各画素に対する入力画像信号の輝度レベルの分布である。

このような画像が水平方向に動くときの従来のホールド型表示装置における表示輝度分布の時間推移を図１７に示す。一般に画面を注視する観察者は水平に動く物体を目で追うため、矢印の方向に表示輝度レベルを積分した積分量を目で感じる輝度レベルとして認知する。図１８は入力画像信号の輝度レベルに対して説明の簡略のため、表示装置の輝度応答時間を無視し、１フレーム期間を８分割した場合の１フレーム期間内の１水平ライン上の各画素の輝度レベルの状態を数値化したものである。

物体（輝度レベル７５％の領域）の動く速度が８ピクセル／フレームの場合に矢印の方向に各時間における輝度レベルを積算して平均した値が輝度レベルの積分量として観察者の目で感じる輝度の分布となる。図１９は上述の輝度レベルの分布をグラフ化したものである。輝度レベル２５％の領域と輝度レベル７５％の領域の境界付近において傾斜をもった線分で接続されるような輝度レベルの分布になっており、この傾斜を持った線分の水平位置方向の幅がエッジぼけとして認知され、これがホールド型表示装置の動画品質低下の要因である。

上記エッジぼけを軽減する最も単純な方法としては、表示１フレーム期間の一部に最小輝度レベル（黒）表示期間を設ける方法がある。しかしながらこのような方法では、１フレームの周期毎に画面全体で明暗の状態を繰り返すことになり、フリッカを発生することになる。また入力画像信号が最大の場合においても１フレーム期間内にかならず最小輝度レベル表示期間を有するため、輝度レベルが低下するという問題もある。

また、図８に示すような、輝度レベル２５％の背景上における１フレーム期間の移動量よりも、輝度レベル７５％の領域の幅の小さい場合について説明する。

図２０は図８に示すような画像表示の際にあるフレームに入力された画像信号１画面内の１水平ライン上各画素に対する入力画像信号の輝度レベルの分布である。このような画像が水平方向に動くときの従来のホールド型表示装置における表示輝度分布の時間推移を図２１に示す。図２２は、１フレーム期間を８分割した場合の１フレーム期間内の１水平ライン上の各画素の輝度レベルの状態を数値化した表である。

物体（輝度レベル７５％の領域）の動く速度が８ピクセル／フレームの場合に矢印の方向に各時間における輝度レベルを積算して平均した値が輝度レベルの積分量として観察者の目で感じる輝度の分布となる。図２３は上述の輝度レベルの分布をグラフ化したものである。

図２３に示すように、上述の図１９の例のような大きなエッジぼけは発生しない反面、本来輝度レベル７５％で動く物体の輝度レベルが４４％に大きく輝度が低下している。つまり、動く物体が本来よりもかなり暗く見えるという事であり、これも動画品質の低下要因となっている。

また、上述の例とは逆に背景の輝度レベルが高く、移動する領域の輝度レベルが低い場合にも同様の理由により動く領域の輝度が上昇して見えてしまう現象があり、動画品質の低下要因となる。

フリッカを発生せずにエッジぼけを軽減する方法としては、特許文献１のような方法が提案されている。これは、図２４に示すように、連続する２フレームの時間的中間にあたる仮想フレーム画像を推定して生成し、連続する２つのフレームの間に挿入することで上記エッジぼけを軽減し、動画品質の劣化を抑える方法である。

しかしながら、特許文献１のような方法においては２つのフレーム間の画像信号を完全に正確に推定することは難しく、推定ミスによるエラーを発生する可能性がある。

図２のような輝度レベル２５％の背景上を輝度レベル７５％の物体が水平方向に移動する場合の画面内の１水平ラインについて注目すると、例えば第（Ｎ−１）フレームの入力画像信号の輝度レベル分布は図２５の（ａ）、第Ｎフレームの入力画像信号の輝度レベル分布は図２５の（ｂ）のようになる。このとき、第（Ｎ−１）フレームと第Ｎフレームの時間的中間の仮想フレームが正確に推定して生成できた場合、図２５の（ｃ）のように、輝度レベル７５％の領域が第（Ｎ−１）フレームと第Ｎフレームの中間にくるような輝度レベル分布となる。ところが２つのフレーム間の画像信号を完全に正確に推定することは難しく、推定ミスによるエラーを発生することがある。エラーを含んだ時間的中間の仮想フレームは例えば図２５の（ｄ）のようになる。矢印で示すように本来輝度レベル７５％の位置に輝度２５％の画素が発生している。

このように時間的中間の仮想フレームにおいてエラーを発生した場合に、１フレーム期間内の輝度レベルの状態を数値化すると図２６となり、動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベル積分量の分布は図２７のようになる。この例では輝度レベル７５％領域の右端エッジ付近には仮想フレームにおいて推定ミスを発生していないため輝度レベル積分量の分布は特に問題なく、本来の効果により図１９に示した従来のホールド型表示装置の場合に比較してエッジぼけ幅が改善されていることがわかる。しかしながら、７５％領域の左端エッジ付近（図２７の丸囲いの部分）には仮想フレームにおいて推定ミスを発生している影響で輝度レベル積分量の分布波形に段差を生じておりこれは画像ノイズなど画質劣化の原因となる。

一方、特許文献２には、高空間周波数を取り除いた画像と、強調した画像を繰り返し表示することにより、動きぼけを防止するという技術が開示されている。しかしながら、この特許文献２では、いずれのフレーム画像も同一の入力画像から生成しているため、画面上を動く表示物を目で追う観察者に対する時空間と輝度重心の関係がずれるために、表示物の前端と後端とで観測される積分輝度の分布を適切に保つことができないという問題がある。また、高空間周波数成分を正値で取り除いているため、強調フレームの輝度が常に高く、全面フリッカを発生する、という問題もある。

上記の特許文献２および特許文献３が有する問題は、次に示す特許文献３に開示された技術によって解決することができる。

本発明者による、特許文献３では、一つのフレーム期間を、サブフレーム期間Ａとサブフレーム期間Ｂとに分け、サブフレーム期間Ａにおいてぼかし処理を行ない、サブフレーム期間Ｂにおいて強調処理を行なうことにより、動画品質の向上を図り、上記特許文献１の課題の解決を図っている。

さらに、特許文献３では、ぼかしフレーム画像を生成し、最新フレームと１フレーム前の前フレームとの平均値を用いるという技術を開示している。従って、特許文献３では、画面上を動く表示物を目で追う観察者に対する時空間と輝度重心の関係が適正になり、表示物の前端と後端とで観察される積分輝度の分布を適正に保つことができる。さらに、特許文献３によれば、ぼかしフレームと強調フレームとの広域輝度が同じであり、全面フリッカを発生しない。

しかしながら、特許文献３に開示された技術には、次のような問題がある。

すなわち、強調処理を行なう際に、もともと外部から入力される強調処理前の入力画像信号が表示し得る最小の画像信号レベル、または、最大の画像信号レベルに近い場合には、それ以上の強調ができず、十分な強調処理ができない場合があった。十分な強調処理ができないと、動画品質の向上が図れず、問題となっていた。
特許第３２９５４３７号公報（平成１４年６月２４日 発行） ＵＳ２００６／０２２７２４９号（平成１８年１０月１２日 公開） ＷＯ２００７／０５２４４１号公報（平成１９年５月１０日 国際公開） 特開２００２−３５１３８２号公報（平成１４年１２月６日 公開）

本発明の目的は、入力画像信号の画像信号レベルに関わらず、十分な動画品質を得ることができる画像表示装置および画像表示方法を提供することである。

本発明の一局面に従う画像表示装置は、一画面分の画像信号に対応するフレーム期間ごとに、各画素の画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置において、一つのフレーム期間を、少なくとも一つのサブフレームＡ期間と、少なくとも一つのサブフレームＢ期間とを含んだ複数の期間に分ける分割部と、各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換する変換部と、上記サブフレームＡ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して平滑化処理を施す第１の画像処理部と、上記サブフレームＢ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して強調処理を施す第２の画像処理部と、前記第１の画像処理部により平滑化処理が施された各画素に対応する画像信号及び前記第２の画像処理部により強調処理が施された各画素に対応する画像信号に基づき画像を表示する画像表示部と、を備えていることを特徴としている。

上記の画像表示装置は、一つのフレーム期間を少なくとも一つのサブフレームＡ期間と少なくとも一つのサブフレームＢ期間とに分け、上記サブフレームＡ期間において各画素の画像信号に対し平滑化処理を施す第１の画像処理部と、上記サブフレームＢ期間において各画素の画像信号に対し強調処理を施す第２の画像処理部と、を備えている。このように、一方のサブフレーム期間において平滑化処理を行なうことにより目的の画素と周辺の画素との画像信号レベルの差が小さくなり、他方のサブフレーム期間において強調処理を行なうことにより目的の画素と周辺の画素との画像信号レベルの差が大きくなるが、各サブフレームにおいて広域での輝度はほとんど低下、上昇しないため、輝度低下およびフリッカ発生を伴わずにホールド型表示デバイスの動画品質を改善することができる。

ところが、入力される入力画像信号が最大の画像信号レベルまたは最小の画像信号レベルに近い場合に、強調処理を施そうとしても、最大の画像信号レベルよりも高い画像信号レベルにすることができず、かつ、最小の画像信号レベルよりも小さい画像信号レベルにすることができないので、強調処理ができず、動画品質の改善を行なうことができない、という問題がある。

上記の画像表示装置は、各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換する変換部を備えている。このため、入力画像信号の画像信号レベルを予めある一定の範囲に収まるように変換することができる。そのため、入力される入力画像信号が最大の画像信号レベルまたは最小の画像信号レベルに近い場合でも、入力される画像信号の画像信号レベルに関わらず、強調処理を行なうことができ、適切な強調処理ができる。従って、入力される画像信号の画像信号レベルに関わらず、動画品質の改善を行なう（十分な動画品質を得る）ことができる。

従って、上記の画像表示装置によれば、入力される画像信号の画像信号レベルに関わらず、動画品質の改善を行なう（十分な動画品質を得る）ことができる。

画像表示装置の一構成例を示すブロック図である。 画像信号の輝度レベル２５％の背景上を画像信号の輝度レベル７５％の領域が水平方向に動く様子を示す図である。 １水平ラインの画面内の輝度レベルを示す図であり、（ａ）は第（Ｎ−１）フレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示し、（ｂ）は第Ｎフレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示し、（ｃ）は仮想サブフレームＱにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示している。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 画像信号の輝度レベル２５％の背景上を画像信号の輝度レベル７５％の領域が水平方向に動く様子を示しており、輝度レベル２５％の背景上における１フレーム期間の移動量よりも輝度レベル７５％の領域の幅の小さい場合について示す図である。 １水平ラインの画面内の輝度レベルを示す図であり、（ａ）は第（Ｎ−１）フレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示し、（ｂ）は第Ｎフレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示し、（ｃ）は仮想サブフレームＱにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示している。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 各水平画素位置の輝度レベルを示す図である。 画像が水平方向に動く場合の表示輝度分布の時間推移を示す図である。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 各水平画素位置の輝度レベルを示す図である。 画像が水平方向に動く場合の表示輝度分布の時間推移を示す図である。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 画像が水平方向に動く場合の表示輝度分布の時間推移を示す図である。 １水平ラインの画面内の輝度レベルを示す図であり、（ａ）は第（Ｎ−１）フレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示し、（ｂ）は第Ｎフレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示し、（ｃ）は正確な時間的中間仮想フレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示し、（ｄ）は推定ミスを含む時間的中間仮想フレームにおける、各水平画素位置の輝度レベルを示している。 １フレーム期間内の各画素の輝度レベルの状態を数値化した様子を示す図である。 動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベルの分布を示す図である。 液晶テレビジョン受像機として動作する画像表示装置の一構成例を示すブロック図である。

符号の説明

２ 画像信号事前変換部（変換部）
３ 動き度合い計算部（検出部）
１２ 画像表示部
４０ タイミングコントローラ（分割部）
４６ サブフレームＡ画像信号生成部（第１の画像処理部）
４７ サブフレームＢ画像信号生成部（第２の画像処理部）
６３ 時間平均画像信号レベル生成部（仮想サブフレーム生成部）

本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。

本実施の形態では、第Ｎフレームの表示を行なう場合に、第（Ｎ−１）フレームと第Ｎフレーム、つまり、連続する２フレームの画像信号から、両フレームの各画素に対する画像信号レベルを平均した画像信号レベルを対応する各画素の画像信号レベルとする仮想サブフレームＱを生成する。

また、１フレーム期間を、期間長の等しい２つのサブフレーム期間に時分割する。時分割した一方のサブフレームＡ期間においては、仮想サブフレームＱの目的の画素を含む周辺一定範囲（参照範囲）内の画素の画像信号を平均（加重平均、または、単純平均）した画像信号をサブフレームＡ画像信号として出力する。

一方、他方のサブフレームＢ期間においては、目的の画素を含む参照範囲内の画素に対する第Ｎフレーム入力画像信号の平均（加重平均、または、単純平均）に対して、強調処理を行った画像信号を出力して、目的の画素の入力画像信号の高低差を強調する画像信号をサブフレームＢ画像信号として出力する。端的に言えば、本実施の形態では、サブフレームＡ期間において平均化処理（平滑化処理）を行ない、サブフレームＢ期間において強調処理を行なうことができる構成となっている。

〔画像表示装置の構成〕
図１は、本発明の実施の形態の画像表示装置を示す概略図である。

この画像表示装置は、同図に示すように、コントローラＬＳＩ１が、液晶パネルなどの画像表示部１２、前フレームメモリ３２、および表示フレームメモリ３３と接続されて構成されている。

コントローラＬＳＩ１は、画像信号事前変換部（変換部）２、タイミングコントローラ（分割部）４０、前フレームメモリコントローラ４１、表示フレームメモリコントローラ４２、時間平均画像信号レベル生成部（仮想サブフレーム生成部）６３、動き度合い計算部（検出部）３、サブフレームＡ用マルチラインメモリ４４、サブフレームＢ用マルチラインメモリ４５、サブフレームＡ画像信号生成部（第１の画像処理部）４６、サブフレームＢ画像信号生成部（第２の画像処理部）４７、およびデータセレクタ４８を備えている。

変換部２は、本実施の形態の特徴的構成であり、より広範な動画品質向上の効果を得るために、外部から入力される入力画像信号に所定の変換処理を施し、出力する。より具体的には、変換部２は、入力画像信号が、所定の上限規定値と所定の下限規定値との間に収まるように変換する。この変換は、ユーザーの好みもしくは製品開発者の設計目標に応じて行なうことができる。具体的な変換処理の態様、およびこれによる動画品質向上の効果については、後述する。

タイミングコントローラ４０は、６０Ｈｚの入力フレーム期間を２つに時分割したサブフレームＡ期間およびサブフレームＢ期間のタイミングを生成する。また、タイミングコントローラ４０は、前フレームメモリコントローラ４１、表示フレームメモリコントローラ４２、およびデータセレクタ４８とを制御する。

前フレームメモリコントローラ４１は、（１）６０Ｈｚの入力画像信号を前フレームメモリ３２に書き込む。（２）前フレームメモリ３２に書き込まれている、表示フレームメモリコントローラ４２が読みだすフレームの１つ前のフレーム画像信号を、サブフレームＡ期間のタイミングに合わせて順次読出し、時間平均画像信号レベル生成部６３、および検出部３へ転送する。前フレームメモリコントローラ４１は、以上（１）（２）の動作を時分割で並行に行なう。

表示フレームメモリコントローラ４２は、（３）６０Ｈｚの入力画像信号を表示フレームメモリ３３に書き込む。（４）表示フレームメモリ３３に書き込こまれている、前フレームメモリコントローラ４１が読みだすフレームの１つ後のフレーム画像信号を、サブフレームＡ期間およびサブフレームＢ期間のタイミングに合わせて、同一フレームの画像信号を２周づつ読み出し、時間平均画像信号レベル生成部６３、サブフレームＢ用マルチラインメモリ４５、および検出部３へ転送する。表示フレームメモリコントローラ４２は、以上（３）（４）の動作を時分割で並行に行なう。

時間平均画像信号レベル生成部６３は、目的の画素に対する前フレームの画像信号レベルと、この目的の画素に対する表示フレーム（現フレーム）の画像信号レベルの平均値を、演算回路やソフトウェアによって演算し、この平均値を画像信号レベルとする仮想サブフレームＱを生成するものである。

検出部３は、前フレームの画像信号と、現フレームの画像信号と、の比較から映像の動き度合い（動きの度合い）を数値化し、この数値（計算結果）に応じて後述するサブフレームＡ画像信号やあるいは、サブフレームＢ画像信号と目的の画素に対する前記事前変換された画像信号との差を制限する機能を有する。

具体的には、目的の画素を中心とする水平Ｘピクセル、垂直Ｙラインの範囲（参照範囲）の、前フレームと現フレームとでの同位置の画素の画像信号の差があらかじめ定めた所定値以上である画素数を動き度合いとする方法がある。その他、水平、垂直の各々方向について目的の画素から参照する画素までの距離が近いほど、大きな重み係数を掛けて積算し、得られた数値を動き度合いとする方法や、画素移動量（動きベクトル量）を推定して動き度合いとする方法などを用いることができる。

画素移動量を推定する方法としては、例えば、現フレームにおいて目的の画素を中心とする一定範囲領域の画像信号と、前フレーム内の複数の一定範囲領域の画像信号とを順次比較してゆき、現フレームの一定範囲領域の画像信号とのレベル差の総和が少ない前フレーム内の一定範囲領域の中心画素が、現フレームの目的の画素へ移動したものと推定しこれを目的の画素の移動量とする。各画素について、このような移動量の推定を行った後、目的の画素の移動量（即ち動きベクトルの絶対値）をそのまま当該画素の動き度合いとするか、もしくは、目的の画素を中心とする周辺画素の移動量の総和を当該画素の動き度合いとするか、もしくは、当該画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を当該画素の動き度合いとする。当該画素のみでなく周辺画素の移動量も積算する方法により、少々の異常なベクトル検出が発生しても適正な信号処理が行なえる半面、制御部のコスト増加を伴う。

サブフレームＡ／Ｂ用マルチラインメモリ４４・４５は、表示走査中の水平ラインを中心にＹライン分の画像信号を保持しておく。

第１の画像処理部４６は、検出部３によって求めた数値が、ある条件（後述する（ａ））を満たした場合、仮想サブフレームＱ内における目的の画素を中心とする水平Ｘピクセル、垂直Ｙライン分の画像信号をサブフレームＡ用マルチラインメモリ４４より入力する。その後、第１の画像処理部４６は、水平Ｘピクセル×垂直Ｙライン範囲（参照範囲）内の各画素の画像信号に、重み係数を掛けて積算し、積算の総量を参照範囲内の各画素に対する重み係数の総量で割った値を、サブフレームＡ画像信号とする。なお、上記の重みづけは、参照範囲の各画素の重みづけを一律として（同じ重み係数を用いて）行ってもよいし、目的の画素に近いほど大きい重み係数を掛けて行ってもよい。

第２の画像処理部４７は、検出部３によって求めた数値がある条件（後述する（ａ））を満たした場合、目的の画素を中心とする参照範囲内の各画素の画像信号を、サブフレームＢ用マルチラインメモリより入力する。その後、第２の画像処理部４７は、参照範囲に対して、サブフレームＡ画像信号を生成するのと同様の演算を行なう。

次に、第２の画像処理部４７は、演算結果の画像信号と、サブフレームＢ画像信号からなる仮想１フレーム期間の表示輝度の時間積分量が、目的の画素に対する事前変換された画像信号で静止している場合の輝度レベルに一致するように、目的の画素に対するサブフレームＢ画像信号を生成する。サブフレームＢ画像信号は、強調処理を行った画像信号となる。つまり、サブフレームＢ画像信号は、１フレーム期間における各画素の輝度レベルの時間積分量が、目的の画素に対する事前変換後の画像信号で静止している場合の輝度レベルに一致するように、定めたものである。

具体的には、画像表示パネル（画像表示部１２）の応答速度性能から演算により算出する方法や、あらかじめ各画像信号に対する輝度測定を行ない、入力画像信号と、上記演算結果の画像信号と、の各組み合わせに対して適正なサブフレームＢ画像信号を出力するような変換テーブルを備えておく方法などがある。

データセレクタ４８は、現在の表示サブフレームフェイズに応じてサブフレームＡ画像信号もしくはサブフレームＢ画像信号を選択して、画像表示部１２へ伝送する。

次に本実施の形態を用いた場合の実験例について説明する。

〔実験例１〕
図２に示すように、輝度レベル２５％の背景上を、１フレーム期間の移動量よりも領域の幅が大きい輝度レベル７５％の物体が水平方向に移動する場合の画面内の１水平ラインに注目する。例えば、第（Ｎ−１）フレームの入力画像信号の輝度レベル分布は、図３の（ａ）、第Ｎフレームの入力画像信号の輝度レベル分布は、図３の（ｂ）のようになる。このとき、各画素に対する第Ｎフレームと第（Ｎ−１）フレームの変換後の入力画像信号レベルの中間値を画像信号レベルとする仮想サブフレームＱの１水平ライン上の輝度レベル分布は、図３の（ｃ）のようになる。

サブフレームＡ画像信号およびサブフレームＢ画像信号を生成する際に、参照範囲の各画素の重みづけを一律とし、同一の重み係数を掛けて積算し、積算の総量を範囲内の各画素に対する重み係数の総量で割った値を使用した場合について説明する。

この場合に、仮想サブフレームＱ画像信号の輝度レベル、事前変換画像信号の輝度レベル、サブフレームＡ期間の輝度レベル、サブフレームＢ期間の輝度レベル、および視線追従輝度積分量を数値化したものが、図４である。また、動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベル（追従積分量）の分布は、図５のようになる。図６は、従来の画像表示装置を用いた場合の図４に対応する図である。また、図７は、従来の画像表示装置を用いた場合の図５に対応する図である。

図５において入力輝度レベル領域の境界付近に注目すると、図７に示した従来の画像表示装置と比較してエッジぼけが改善されていることがわかる。

〔実験例２〕
次に、図８に示すような、輝度レベルが２５％の背景上を、１フレーム期間の移動量よりも領域の幅の小さい輝度レベル７５％の物体が水平方向に移動する場合の画面内の１水平ラインについて説明する。

この場合に、例えば、図９の（ａ）は、第（Ｎ−１）フレームの入力画像信号の輝度レベル分布であり、図９の（ｂ）は、第Ｎフレームの入力画像信号の輝度レベル分布である。図９の（ｃ）は、このとき各画素に対する第Ｎフレームと第（Ｎ−１）フレームの入力画像信号を平均した画像信号レベルで構成される仮想サブフレームＱの１水平ライン上の輝度レベル分布である。

このとき、サブフレームＡ画像信号およびサブフレームＢ画像信号を生成する際に、参照範囲の各画素の重みづけを一律とし、同一の重み係数を掛けて積算し、積算の総量を範囲内の各画素に対する重み係数の総量で割った値を使用した場合、仮想サブフレームＱ画像信号の輝度レベル、事前変換画像信号の輝度レベル、サブフレームＡ期間の輝度レベル、サブフレームＢ期間の輝度レベル、および視線追従輝度積分量を数値化したものが図１０である。また、動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベル（追従積分量）の分布は図１１のようになる。図１２は、従来の画像表示装置を用いた場合の図１０に対応する図である。図１３は、従来の画像表示装置を用いた場合の図１１に対応する図である。図１１によれば、従来の図１３と比較して、輝度レベルの低下が軽減されており、また明るい領域の幅の広がりが軽減していることが分かる。一方、本来輝度レベル２５％の部分で輝度が上昇してしまう。

〔実験例３〕
上記の実施例２では、サブフレームＡ画像信号およびサブフレームＢ画像信号を生成する際に、参照範囲の各画素の重みづけを一律としており、このため、本来輝度レベル２５％の部分における輝度の上昇を招いていた。これに対し、本実施例３では、上記の参照範囲の各画素の重みづけを行なうことにより、上記の輝度の上昇も抑えることができる例である。

次に、サブフレームＡ画像信号およびサブフレームＢ画像信号を生成する際の参照範囲の各画素の重みづけを、目的の画素に近い画素に対する画像信号ほど大きな重み係数を掛けて積算し、積算の総量を範囲内の各画素に対する重み係数の総量で割った値を使用し、その他の条件を実験例２と同一にした場合の実験例について説明する。この場合に、仮想サブフレームＱ画像信号の輝度レベル、事前変換画像信号の輝度レベル、サブフレームＡ期間の輝度レベル、サブフレームＢ期間の輝度レベル、および視線追従輝度積分量を数値化したものが図１４であり、動く物体を目で追う観察者に見える輝度レベル（追従積分量）の分布は図１５のようになる。

上記の実施例２と同様、従来の図１３と比較して、輝度レベルの低下が軽減されており、また明るい領域の幅の広がりが軽減している事が分かる。また単純平均の場合（実験例２場合）の図１１の例と比較して、本来輝度レベル２５％の部分での輝度の上昇が抑えられていることがわかる。つまり、本実施例によれば、エッジぼけの改善、輝度レベル低下の軽減、本来表示すべき輝度レベルとの誤差の軽減を図ることができる。

〔特徴的構成、および、作用効果〕
次に、本発明の最重要部分について説明する。

実験例１の図４の場合、事前変換画像信号の最低の輝度レベルを２５％、最高の輝度レベルを７５％としており、このとき、図４のサブフレームＢ期間の輝度レベルが最も低い箇所で２％、最も高い箇所で９８％となっている。

また、実験例２の図６の場合、事前変換画像信号の最低の輝度レベルを２５％、最高の輝度レベルを７５％としており、このとき、図６のサブフレームＢ期間の輝度レベルが最も低い箇所で１５％、最も高い箇所で１００％となっている。

さらに、実験例３の図１４の場合、事前変換画像信号の最低の輝度レベルを２５％、最高の輝度レベルを７５％としており、このとき図１４のサブフレームＢ期間の輝度レベルが最も低い箇所で１１％、最も高い箇所で１００％となっている。

従って、変換部２を設けずに、２５％よりもさらに低い輝度レベルや、７５％よりもさらに高い輝度レベルの画像信号が入力画像信号として入力された場合、サブフレームＢでの理想的な輝度レベルが０％未満や１００％を超える場合があり得る。しかしながら、当然０％未満や１００％を超える輝度レベルで表示することはできず、この場合動画品質向上の効果が図１５で示すものより劣る場合が発生するという問題が生じる。

これに対して、本実施の形態では、このような動画品質向上の効果の減少を抑制するために、特に、変換部２を備えており、入力画像信号を、事前に変換しており、いずれの実験例の場合にも、入力画像信号の範囲を、例えば２５％−７５％に変換している。

このように、輝度レベル（画像信号レベル）０％−１００％の入力画像信号を輝度レベル２５％−７５％に事前変換することにより、例えば、０％や１００％の入力画像信号が入力された場合にも、十分な強調処理を行なうことができ、動画品質向上効果の低下を回避できるという効果を奏する。

なお、入力画像信号の輝度レベルの変換は、例えば、以下の式に基づいて実行すればよい。

Ｌｃ＝Ｌｍａｘ×０．２５＋Ｌｉ×０．５
ただし、Ｌｉは入力画像信号の輝度レベル、Ｌｃは変換後の輝度レベル、Ｌｍａｘは入力画像信号の最大輝度レベルである。

上記の式によれば、入力画像信号の輝度レベルＬｉが１００％の場合、入力画像信号の最大輝度レベルＬｍａｘが１００％であることから、変換後の輝度レベルＬｃは７５％となる。一方、入力画像信号の輝度レベルＬｉが０％の場合、変換後の輝度レベルＬｃは２５％となる。入力画像信号の輝度レベルＬｉの取りうる範囲は０％−１００％であることから、変換後の輝度レベルＬｃの範囲は２５％−７５％となる。

ところで、静止画では、目的の画素における前フレームの画像信号の画像信号レベルと、表示フレームの画像信号の画像信号レベルと、が互いに一致するため、仮想サブフレームＱの画像信号レベルは、表示フレームの画像信号レベルと一致する。そのため、仮想１フレーム期間の表示輝度は、理想的にはサブフレームＡおよびサブフレームＢで構成される実際の１フレーム期間の表示輝度と一致する。

すなわち、静止画における表示輝度は、現フレームの画像信号に対する表示輝度と、理想的には一致する。

しかしながら、サブフレーム毎に、サブフレームＡ期間の画像信号レベルと、サブフレームＢ期間の画像信号レベルとが常に変化する上述の表示方法において、全ての入力画像信号に対して、上述の表示方法を用いた表示輝度を現フレームの画像信号が本来想定している表示輝度に常に一致させるためには、複雑な応答速度演算回路、もしくは、大容量の信号変換テーブルが必要である。これらは、いずれも大きなコストアップ要因となる。

さらに、画像表示部１２に出力可能な階調数の制限によって、全ての画像信号レベルに対して表示輝度を一致させることが不可能な場合もあり得る。そのため、正確な輝度表示ができないという問題が生じる。

特に、上記のような理由から、静止画や動きの少ない映像において、正確な輝度表示ができない場合は、重大な画質劣化の要因となる。一方、動きの大きい映像においては、人間が微妙な輝度の誤差を認識する必要はなく、静止画の場合ほど輝度表示に対する厳密さは必要とされない。

したがって、映像の動き度合い（動きの度合い）の程度に応じて上記の表示方法を実行することが好ましい。但し、上記表示方法の実行の有無を単一の閾値に基づいて切り替えた場合、上記の切り替えに起因する境界線が映像の中に発生し、その境界線が観察者に視認されてしまうおそれがある。

このような問題に対応するため本実施の形態では、好ましい形態として、微妙な輝度の誤差であれば観察者に認識されることが無いほど十分大きな動き度合いであれば、上記表示方法を実行し、微妙な輝度の誤差であっても観察者に認識されてしまうほど十分小さな動き度合いであれば、上記表示方法を停止する。そして、上記表示方法を実行する動き度合いを第１の閾値とし、上記表示方法を停止する動き度合いを第２の閾値とした場合に、動き度合いが第１の閾値と第２の閾値との間の範囲であれば、動き度合いの変化に合わせて上記の表示方法によるサブフレームＡ画像信号およびサブフレームＢ画像信号を変化させればよい。

具体的には、
（ａ）検出部３にて求めた、動き度合いが、第１の閾値よりも大きい場合（所定量以上の動きのある動画を表示する場合）には、上記のように、第１の画像処理部４６および第２の画像処理部４７を用いて、サブフレームＡ画像信号とサブフレームＢ画像信号とを生成し、
（ｂ）検出部３にて求めた、動き度合いが、第１の閾値よりも小さく、かつ、第２の閾値（＜第１の閾値）よりも大きい場合には、第１の画像処理部４６および第２の画像処理部４７は、動き度合いが小さいほどサブフレームＡ画像信号とサブフレームＢ画像信号とを、事前変換された入力画像信号により近い値になるように制限（補正）し、
（ｃ）検出部３にて求めた、動き度合いが、十分小さい（第２の閾値よりも小さい）か静止画の場合には、第１の画像処理部４６および第２の画像処理部４７は、サブフレームＡ画像信号およびサブフレームＢ画像信号を事前変換された画像信号に一致させるようにしている。

つまり、検出部３を用いて得られた動き度合いに応じて、事前変換された入力画像信号に対してサブフレームＡ画像信号およびサブフレームＢ画像信号の取り得る範囲を、信号レベルの差や信号レベルの比率などで制限をかけている。

上記構成によれば、特に動きの大きい（ａ）の場合には、入力画像信号の画像信号レベルのいかんに関わらず、平滑化処理と強調処理により、動画品質を担保することができる。また、（ａ）よりは動きの小さい（ｂ）の場合には、動画品質の担保、および、正確な輝度表示の両方を担保することができる。さらに、（ｂ）よりも動きが小さい場合には、正確な輝度表示を行なうことができる。

次に、画像信号事前変換部２について説明する。最小の輝度レベルの入力に対する表示輝度レベルが高くなりすぎることは、黒色表示がグレーに見え、コントラスト性能が低下する。また、最大の輝度レベルの入力に対する表示輝度レベルが低くなりすぎると、表示最大輝度性能が低下する。

このため、最小の画像信号が入力された場合に適用される下限規定値や最大の画像信号が入力された場合に適用される上限規定値をどのような画像信号に変換するかは想定される映像や表示環境等に応じて設計段階での調整や、あるいはユーザーによって切り替える事が望ましい。

中間の入力画像信号が入力された場合の変換方法としては、下限規定値と上限規定値に対応する画像信号の間で適正なガンマ輝度特性を再現するような非線形な変換を行なうことにより、実際の表示画像におけるガンマ輝度特性を適正なものとすることができる。

具体的な画像信号の変換方法としては、演算回路や演算プログラムにより変換演算を行なう方法や、あらかじめ入力画像信号の各信号レベルに対して変換される信号レベルを変換テーブルに保持しておく方法などが考えられる。

ユーザーによる変換仕様の変更は演算回路や演算プログラムのパラメータを可変としておく方法や、複数の変換テーブルを選択切り替え可能としておく方法が考えられる。

また、非線形な信号変換回路はコストアップ要因となるため、前記中間の画像信号入力に対する変換を線形な比例変換とすることもできる。

この場合、画像表示部１２（例えば液晶パネルモジュール）のガンマ輝度特性を、前記下限規定値と上限規定値の画像信号の区間で適正なガンマ輝度特性を再現するように調整しておくことで、適正なガンマ輝度特性の画像表示を行なうことができる。

なお、動画品質よりも黒輝度を落として十分なコントラスト性能を得る事を優先する場合は下限規定値を、画像表示部１２が表示し得る最小輝度に対応する画像信号レベルとすればよい。一方、動画品質よりも最大の表示輝度性能を確保したい場合は、上限規定値を画像表示部１２が表示し得る最大輝度に対応する画像信号レベルとすればよい。

ところで、画面端に近い画素において、信号処理を行なおうとする場合、目的の画素を中心とする、参照範囲が画面表示範囲より外側にはみ出してしまう場合があり、この場合、適正な信号処理を行なうことができない。

一方、上述したように、上記表示方法の実行の有無を切り替えることにより、映像中に境界線が発生してしまう場合がある。そこで、目的の画素と画面端の近い方との距離として、参照範囲が画面内に収まる最も小さい距離をＤ１、Ｄ１よりも大きい距離をＤ２と定める。距離Ｄ１は、参照範囲が画面をわずかにはみ出す距離であってもよい。そして、目的の画素と画面端の近い方との距離ｄがＤ１以上Ｄ２未満の場合に、上述した（ｂ）の処理を行なう。距離Ｄ２は、画面の大部分において上記表示方法による動画品質向上効果が認識され、且つ、上記切り替えに起因する境界線が観察者に視認されない上記（ｂ）の範囲が確保できるように設定される。

具体的には、本実施の形態では、さらに、近い方の画面端から当該画素までの垂直もしくは水平方向の距離をｄとすると、０＜Ｄ１≦Ｄ２に対して、
（ｄ）Ｄ２≦ｄの場合は、第１の画像処理部４６および第２の画像処理部４７は、上記の平滑化処理および強調処理を行ない、
（ｅ）Ｄ１≦ｄ＜Ｄ２の場合はｄが小さいほど、第１の画像処理部４６および第２の画像処理部４７は、出力画像信号と事前変換後の入力画像信号との差が、小さくなるような制限を行ない、
（ｆ）ｄ＜Ｄ１の場合は、第１の画像処理部４６および第２の画像処理部４７は、事前変換後の入力画像信号をそのまま出力画像信号として表示出力する。

なお、画素から画面の端までの距離ｄの検出は、サブフレームＡ画像信号生成部４６・サブフレームＢ画像信号生成部４７にて行なう。

このような処理によりｄ＜Ｄ１である画面端付近においては周辺の画素を参照する必要のない従来と同様の表示方法となり、ｄ≧Ｄ２である画面端から遠い画面の大部分では上述のような動きぼけを改善する表示方法となる。

そしてＤ１≦ｄ＜Ｄ２の画素においては、ｄが大きくなるに従い徐徐に従来と同様の表示方法から、動きぼけを改善する上述の表示方法となるため、画面上を動く表示物が表示方法の異なる境界線を超えて動く場合においても表示画像信号レベルが急激に変化することがないため、映像の違和感が認識されにくい。

また、画素に対して上記近い方の画面の端部が垂直方向に位置する場合の上記Ｄ１、Ｄ２をＤｙ１、Ｄｙ２とし、画素に対して上記近い方の画面の端部が水平方向に位置する場合の上記Ｄ１、Ｄ２をＤｘ１、Ｄｘ２とした場合、Ｄｙ１＜Ｄｘ１、かつ、Ｄｙ２＜Ｄｘ２とすることが好ましい。

さらに、Ｄｙ１は垂直画面長の５％以下であり、Ｄｘ１は水平画面長の５％以下としてもよく、Ｄｙ２は垂直画面長の１０％以下であり、Ｄｘ２は水平画面長の１０％以下としてもよい。

なお、上記では、サブフレームＡ画像信号を、仮想フレームＱの画像信号を元にして求めていたが、これに限らず、そもそも仮想フレームＱを生成せずに、画像信号事前変換部２にて求めた入力画像信号を元に、サブフレームＡ画像信号を、求めてもよい。この場合、画面上を動く表示物を目で追う観察者に対する時空間と輝度重心の関係がずれる事による画質弊害を発生するが、一定の動画品質向上は見込まれる。

また、上記では、一つのフレーム期間をサブフレームＡ期間とサブフレームＢ期間の２つに分ける場合を説明したが、必ずしもこれに限らず、３つ以上のサブフレーム期間に分けてもよい。

また、本発明の画像表示装置は、図２８に示すように、例えば、液晶テレビジョン受像機１５として構成することができる。すなわち、チューナ部としてチャネルを選択してテレビジョン放送を受信し、当該テレビジョン放送によって伝送された映像を示す映像信号を入力画像信号としてコントローラＬＳＩ１１へ入力するような受像部１４を設けた構成とすることができる。コントローラＬＳＩ１１には、入力画像信号を読み書き可能なフレームメモリ１３が設けられている。そして、画像表示部１２は、液晶パネルからなっており、上記映像信号に基づいてコントローラＬＳＩ１１から送られてくる出力画像信号に基づいて画像を表示するような構成とすることができる。

また、本発明は、次のように表現することもできる。

特許文献３の基本動作に加え以下の機能・効果を追加する。

１．理想的な強調輝度が０％未満、１００％以上となり動画性能が低下するケースを防ぐ/減らすため入力信号を圧縮変換する。

２．２つ(ぼかし/強調)の階調表示の繰返しで常に正確な階調表現は困難なため、静止画では通常表示に戻す。

３．ぼかし演算時に当該画素に近い程おおきな重みづけをしつつ平均化する事による画質弊害の軽減。

４．参照範囲が画面領域をはみ出さないための画面端付近制御。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

上記の実施の形態から本発明を要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明の画像表示装置は、一画面分の画像信号に対応するフレーム期間ごとに、各画素の画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置において、一つのフレーム期間を、少なくとも一つのサブフレームＡ期間と、少なくとも一つのサブフレームＢ期間とを含んだ複数の期間に分ける分割部と、各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換する変換部と、上記サブフレームＡ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して平滑化処理を施す第１の画像処理部と、上記サブフレームＢ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して強調処理を施す第２の画像処理部と、前記第１の画像処理部により平滑化処理が施された各画素に対応する画像信号及び前記第２の画像処理部により強調処理が施された各画素に対応する画像信号に基づき画像を表示する画像表示部と、を備えていることを特徴としている。

また、本発明の画像表示方法は、一画面分の画像信号に対応するフレーム期間ごとに、各画素の画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法において、一つのフレーム期間を、少なくとも一つのサブフレームＡ期間と、少なくとも一つのサブフレームＢ期間とを含んだ複数の期間に分け、各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換し、上記サブフレームＡ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して平滑化処理を施し、上記サブフレームＢ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して強調処理を施すことを特徴としている。

本発明によれば、一つのフレーム期間を少なくとも一つのサブフレームＡ期間と少なくとも一つのサブフレームＢ期間とに分け、上記サブフレームＡ期間において各画素の画像信号に対し平滑化処理を施す第１の画像処理部と、上記サブフレームＢ期間において各画素の画像信号に対し強調処理を施す第２の画像処理部と、を備えている。このように、一方のサブフレーム期間において平滑化処理を行なうことにより目的の画素と周辺の画素との画像信号レベルの差が小さくなり、他方のサブフレーム期間において強調処理を行なうことにより目的の画素と周辺の画素との画像信号レベルの差が大きくなるが、各サブフレームにおいて広域での輝度はほとんど低下、上昇しないため、輝度低下およびフリッカ発生を伴わずにホールド型表示デバイスの動画品質を改善することができる。

ところが、入力される入力画像信号が最大の画像信号レベルまたは最小の画像信号レベルに近い場合に、強調処理を施そうとしても、最大の画像信号レベルよりも高い画像信号レベルにすることができず、かつ、最小の画像信号レベルよりも小さい画像信号レベルにすることができないので、強調処理ができず、動画品質の改善を行なうことができない、という問題がある。

これに対して、本発明によれば、各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換する変換部を備えている。このため、入力画像信号の画像信号レベルを予めある一定の範囲に収まるように変換することができる。そのため、入力される画像信号の画像信号レベルに関わらず、強調処理を行なうことができ、適切な強調処理ができる。従って、入力される画像信号の画像信号レベルに関わらず、動画品質の改善を行なう（十分な動画品質を得る）ことができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記第１の画像処理部は、上記変換後の入力画像信号に対して、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとすることが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、上記平滑化処理では、上記変換後の入力画像信号に対して、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとすることが好ましい。

上記構成によれば、上記第１の画像処理部は、上記変換後の入力画像信号に対して、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとしている。つまり、変換後の入力画像信号を用いて、平滑化処理を行なっている。そのため、簡易な方法で平滑化処理を行なうことができる。

また、本発明の画像表示装置では、連続する入力２フレームの目的の画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの中間値を、画像信号レベルとする仮想サブフレームを生成する仮想サブフレーム生成部をさらに有し、上記第１の画像処理部は、上記仮想サブフレームにおける目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素への画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとすることが好ましい。

また、本発明の液晶表示方法では、連続する入力２フレームの目的の画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの中間値を、画像信号レベルとする仮想サブフレームを生成し、上記平滑化処理は、上記仮想サブフレームにおける目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素への画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとすることが好ましい。

このような仮想サブフレームを元にサブフレームＡ期間を構成することで、画面上を動く表示物を目で追う観察者に対する時空間と輝度重心の関係がずれる事による画質弊害を回避できる。

また、本発明の画像表示装置では、上記第２の画像処理部は、上記サブフレームＡ期間および上記サブフレームＢ期間を含む１フレーム期間の各画素における画像信号レベルの変化により変化する、画像表示輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量が、上記変換後の画像信号レベルで静止している場合の上記画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量に一致するように処理することが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、上記強調処理では、上記サブフレームＡ期間および上記サブフレームＢ期間を含む１フレーム期間の各画素における画像信号レベルの変化により変化する、画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量が、上記変換後の画像信号レベルで静止している場合の画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量に一致するように処理することが好ましい。

上記構成によれば、第２の画像処理部は、強調処理を行なう際に、上記サブフレームＡ期間および上記サブフレームＢ期間を含む１フレーム期間の各画素における画像信号レベルの変化により変化する、画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量が、上記変換後の画像信号レベルで静止している場合の上記画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量に一致するように処理している。そのため、入力画像信号が想定している画像の輝度分布と、観察者に知覚される画像の輝度分布との差異を抑えつつ動きボケを軽減することができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記第１の画像処理部は、参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の画像信号レベルを、目的の画素に近い画素に対する画像信号ほど大きな重みづけを行ないつつ積算し、積算した値を平均化する処理を各画素に対して行なうことが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、上記平滑化処理では、参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の画像信号レベルを、目的の画素に近い画素に対する画像信号ほど大きな重みづけを行ないつつ積算し、積算した値を平均化する処理を各画素に対して行なうことが好ましい。

上記の構成によれば、単純に平均化した場合に比して、動く映像を目で追う場合に発生する本来表示するべき輝度と実際に知覚される輝度との誤差による画質弊害を軽減できる。

また、本発明の画像表示装置では、上記変換部は、上記入力画像信号に対して線形な比例変換を行なうことが好ましい。

上記構成によれば、線形な比例変換を行なっているので、変換のために複雑な回路を用意する必要が無く、例えば簡単な回路構成で変換を行なうことができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記変換部は、上記下限値から上記上限値までの範囲における上記画像表示部における表示輝度特性が適正なガンマ特性を示すような非線形な変換を行なうことが好ましい。

上記構成によれば、変換部による変換を上記下限値から上記上限値までの範囲における上記画像表示部における表示輝度特性が適正なガンマ特性を示すような非線形な変換にて行なっている。そのため、実際の表示画像におけるガンマ特性を適正なものにすることができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記上限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルと、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルとの差が、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルと上記画像表示部が表示可能な最小輝度レベルとの差の２５％以下であることが好ましい。

この場合、入力画像信号が最大もしくは最大に近い輝度レベルに対応する画像信号に対して、大きな動画品質の向上効果を得つつ、表示輝度の低下を一定に抑えた画像表示を行なうことができる。

本発明の画像表示装置では、上記上限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルと、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルとの差が、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルと上記画像表示部が表示可能な最小輝度レベルとの差の１０％以下であることが好ましい。

この場合、入力画像信号が最大もしくは最大に近い輝度レベルに対応する画像信号に対して、一定の動画品質の向上効果を得つつ、表示輝度の低下の少ない画像表示を行なうことができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記下限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルが、上記画像表示部が表示可能な最小輝度レベルと等しいことが好ましい。

上記構成によれば、最小の輝度レベルの入力に対する表示輝度レベルが高くなると黒色表示がグレーに見えコントラスト性能の低下となる。これに対して、上記構成によれば、上記下限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルが、上記画像表示部が表示可能な最小輝度レベルと等しくしているので、最小の輝度レベルを無用に上げることがなく、コントラスト性能の低下を防止することができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記上限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルが、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルと等しいことが好ましい。

最大の輝度レベルの入力に対する表示輝度レベルが低くなることは表示最大輝度の低下となる。これに対して、上記構成によれば、上限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルを表示可能な最大輝度レベルと等しくしている。そのため、表示最大輝度の低下を防ぐことができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記下限値から、上記上限値までの範囲における上記画像表示部における表示輝度特性が適正なガンマ特性を示すように、上記画像表示部のガンマ特性が定められていることが好ましい。

また、本発明の画像表示装置では、映像の動き度合いを求める検出部を備えており、動き度合いが第２の閾値より大きく、第１の閾値よりも小さい場合、第１の画像処理部、および、第２の画像処理部は、動き度合いが小さいほど各画素の画像信号レベルが、上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルに近づくように処理することが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、映像の動き度合いを求め、動き度合いが第２の閾値より大きく、第１の閾値よりも小さい場合、動き度合いが小さいほど各画素の画像信号レベルが、上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルに近づくように処理することが好ましい。

動き度合いが小さい場合、例えば、動きの遅い動画、静止画に近い動画を表示する場合には、正確な輝度表示ができないと、重大な画質劣化の要因となる。一方で、動きの速い動画を表示する場合は多少の輝度表示誤差は認知されない。

上記構成によれば、映像の動き度合いを求める検出部を備えており、動き度合いが第２の閾値より大きく、第１の閾値よりも小さい場合、第１の画像処理部、および、第２の画像処理部は、動き度合いが小さいほど各画素の画像信号レベルが、上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルが近づくように処理する、ようになっている。つまり、動き度合いが第２の閾値より大きく、第１の閾値よりも小さい場合（例えば、動きの遅い動画、静止画に近い動画を表示する場合）には、動き度合いが小さいほどより変換後の入力画像信号の画像信号レベルに近づくように処理している。そのため、輝度表示の正確性を高めることができる。

また、本発明の画像表示装置では、動き度合いが第２の閾値よりも小さい場合には、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、動き度合いが第２の閾値よりも小さい場合には、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することが好ましい。

動き度合いが非常に小さい場合、例えば、静止画に限りなく近い画像、または、静止画を表示する場合には、より一層正確な輝度表示ができないと、重大な画質劣化の要因となる。一方で、動きの速い動画を表示する場合は多少の輝度表示誤差は認知されない。

上記構成によれば、映像の動き度合いを求める検出部を備えており、動き度合いが第２の閾値よりも小さい場合には、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力する、ようになっている。つまり、動き度合いが第２の閾値よりも小さい場合（例えば、静止画に限りなく近い画像、または、静止画を表示する場合）には、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力する、ようになっている。そのため、輝度表示の正確性をより一層高めることができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記検出部は、各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、１フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差が所定値以上である画素数の合計値を、動き度合いとすることが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、１フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差が所定値以上である画素数の合計値を、動き度合いとすることが好ましい。

また、本発明の画像表示装置では、上記検出部は、各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、１フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差を、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、１フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差を、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることが好ましい。

また、本発明の画像表示装置では、上記検出部は、各画素に対し、目的の画素において演算した動きベクトルの絶対値を、動き度合いとすることが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、各画素に対し、目的の画素において演算した動きベクトルの絶対値を、動き度合いとすることが好ましい。

これにより、簡易に低コストで実現することができる。

また、本発明の画像表示装置では、上記検出部は、各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において演算した動きベクトルの絶対値について、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることが好ましい。

また、本発明の液晶表示方法では、各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において演算した動きベクトルの絶対値について、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることが好ましい。

また、本発明の画像表示装置では、垂直方向および／もしくは水平方向について、目的の画素から近い方の上記画面の端部までの距離をｄとすると、０＜Ｄ１≦Ｄ２に対して、Ｄ２≦ｄの場合は、上記第１の画像処理部は、上記平滑化処理を行なう一方、上記第２の画像処理部は、上記強調処理を行ない、Ｄ１≦ｄ＜Ｄ２の場合は、上記第１の画像処理部および第２の画像処理部は、ｄが小さいほど、出力画像信号と上記変換後の入力画像信号との差が小さくなるように画像処理を行ない、ｄ＜Ｄ１の場合は、上記第１の画像処理部および第２の画像処理部は、補正せずに、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することが好ましい。

また、本発明の画像表示方法では、垂直方向および／もしくは水平方向について、目的の画素から近い方の上記画面の端部までの距離をｄとすると、０＜Ｄ１≦Ｄ２に対して、Ｄ２≦ｄの場合は、上記平滑化処理を行なう一方、上記強調処理を行ない、Ｄ１≦ｄ＜Ｄ２の場合は、ｄが小さいほど、出力画像信号と上記変換後の入力画像信号との差が小さくなるように画像処理を行ない、ｄ＜Ｄ１の場合は、補正せずに、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することが好ましい。

上記構成によれば、上記平滑化処理、強調処理を行なう際に、各画素を含む参照範囲の画素信号レベルを参照する場合、画素の画面上での位置によっては、参照範囲が画面からはみ出してしまう可能性がある。これに対して、上記構成によれば、０＜Ｄ１≦Ｄ２に対して、Ｄ２≦ｄの場合は、上記第１の画像処理部は、上記平滑化処理を行なう一方、上記第２の画像処理部は、上記強調処理を行ない、Ｄ１≦ｄ＜Ｄ２の場合は、上記第１の画像処理部および第２の画像処理部は、ｄが小さいほど、出力画像信号と上記変換後の入力画像信号との差が小さくなるように画像処理を行ない、ｄ＜Ｄ１の場合は、上記第１の画像処理部および第２の画像処理部は、補正せずに、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力している。

そのため、画面上から参照範囲がはみ出さない範囲においては、平滑化処理、および、強調処理を行ない。画面の端部に近づくにつれて、徐々に変換後の入力画像信号に近づくようになっている。従って、画面端における違和感を押さえつつ、その他の箇所では平滑化処理および強調処理を行なうことができる。

また、本発明の画像表示装置では、垂直方向に上記Ｄ１、Ｄ２をＤｙ１、Ｄｙ２とし、水平方向の上記Ｄ１、Ｄ２をＤｘ１、Ｄｘ２とした場合、Ｄｙ１＜Ｄｘ１、かつ、Ｄｙ２＜Ｄｘ２であることが好ましい。

また、本発明の画像表示装置では、Ｄｙ１は垂直画長の５％以下であり、Ｄｘ１は水平画長の５％以下であることが好ましい。

また、本発明の画像表示装置では、Ｄｙ２は垂直画長の１０％以下であり、Ｄｘ２は水平画長の１０％以下であることが好ましい。

本発明の画像表示装置、および画像表示方法は、液晶、有機ＥＬやＥ−ｉｎｋ等、ホールドモード表示を行なう表示デバイスを応用した動画表示対応機器類。ＴＶ、ＰＣモニタ、モニタ付ＤＶＤプレーヤ、ゲーム機、カーナビ、携帯型ビデオプレーヤ、携帯電話等に用いることができる。

Claims (34)

1. 一画面分の画像信号に対応するフレーム期間ごとに、各画素の画像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置において、
   一つのフレーム期間を、少なくとも一つのサブフレームＡ期間と、少なくとも一つのサブフレームＢ期間とを含んだ複数の期間に分ける分割部と、
   各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換する変換部と、
   上記サブフレームＡ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して平滑化処理を施す第１の画像処理部と、
   上記サブフレームＢ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して強調処理を施す第２の画像処理部と、
   前記第１の画像処理部により平滑化処理が施された各画素に対応する画像信号及び前記第２の画像処理部により強調処理が施された各画素に対応する画像信号に基づき画像を表示する画像表示部と、
   を備えていることを特徴とする、画像表示装置。
2. 上記第１の画像処理部は、上記変換後の入力画像信号に対して、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルと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. 連続する入力２フレームの目的の画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの中間値を、画像信号レベルとする仮想サブフレームを生成する仮想サブフレーム生成部をさらに備え、
   上記第１の画像処理部は、上記仮想サブフレームにおける目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素への画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとすることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
4. 上記第２の画像処理部は、
   上記サブフレームＡ期間および上記サブフレームＢ期間を含む１フレーム期間の各画素における画像信号レベルの変化により変化する、画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量が、上記変換後の画像信号レベルで静止している場合の上記画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量に一致するように処理することを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
5. 上記第１の画像処理部は、参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の画像信号レベルを、目的の画素に近い画素に対する画像信号ほど大きな重みづけを行ないつつ積算し、積算した値を平均化する処理を各画素に対して行なうことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 上記変換部は、上記入力画像信号に対して線形な比例変換を行なうことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 上記変換部は、上記下限値から上記上限値までの範囲における上記画像表示部における表示輝度特性が適正なガンマ特性を示すような非線形な変換を行なうことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 上記上限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルと、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルとの差が、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルと、上記画像表示部が表示可能な最小輝度レベルとの差の２５％以下であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
9. 上記上限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルと、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルとの差が、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルと、上記画像表示部が表示可能な最小輝度レベルとの差の１０％以下であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
10. 上記下限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルが、上記画像表示部が表示可能な最小輝度レベルと等しいことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 上記上限値に対応する上記画像表示部の輝度レベルが、上記画像表示部が表示可能な最大輝度レベルと等しいことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
12. 上記下限値から、上記上限値までの範囲における上記画像表示部における表示輝度特性が適正なガンマ特性を示すように、上記画像表示部のガンマ特性が定められていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
13. 映像の動き度合いを求める検出部をさらに備えており、
    動き度合いが第２の閾値より大きく、第１の閾値よりも小さい場合、
    第１の画像処理部、および、第２の画像処理部は、動き度合いが小さいほど各画素の画像信号レベルが、上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルに近づくように処理することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
14. 動き度合いが第２の閾値よりも小さい場合には、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することを特徴とする、請求項１３に記載の画像表示装置。
15. 上記検出部は、
    各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、１フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差が所定値以上である画素数の合計値を、動き度合いとすることを特徴とする、請求項１３に記載の画像表示装置。
16. 上記検出部は、
    各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、
    １フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差を、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることを特徴とする、請求項１３に記載の画像表示装置。
17. 上記検出部は、
    各画素に対し、目的の画素において演算した動きベクトルの絶対値を、動き度合いとすることを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
18. 上記検出部は、
    各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において演算した動きベクトルの絶対値について、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
19. 垂直方向および／もしくは水平方向について、目的の画素から近い方の上記画面の端部までの距離をｄとすると、
    ０＜Ｄ１≦Ｄ２に対して、
    Ｄ２≦ｄの場合は、上記第１の画像処理部は、上記平滑化処理を行なう一方、上記第２の画像処理部は、上記強調処理を行ない、
    Ｄ１≦ｄ＜Ｄ２の場合は、上記第１の画像処理部および第２の画像処理部は、ｄが小さいほど、出力画像信号と上記変換後の入力画像信号との差が小さくなるように画像処理を行ない、
    ｄ＜Ｄ１の場合は、上記第１の画像処理部および第２の画像処理部は、補正せずに、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像表示装置。
20. 垂直方向の上記Ｄ１、Ｄ２をＤｙ１、Ｄｙ２とし、水平方向の上記Ｄ１、Ｄ２をＤｘ１、Ｄｘ２とした場合、Ｄｙ１＜Ｄｘ１、かつ、Ｄｙ２＜Ｄｘ２であることを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
21. Ｄｙ１は垂直画長の５％以下であり、Ｄｘ１は水平画長の５％以下であることを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
22. Ｄｙ２は垂直画長の１０％以下であり、Ｄｘ２は水平画長の１０％以下であることを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
23. 一画面分の画像信号に対応する１フレーム期間ごとに、各画素の画像信号に基づいて画像を表示する画像表示方法において、
    一つのフレーム期間を、少なくとも一つのサブフレームＡ期間と、少なくとも一つのサブフレームＢ期間とを含んだ複数の期間に分け、
    各画素に対する入力画像信号の画像信号レベルを、予め規定される下限値と予め規定される上限値との範囲内に収まるように変換し、
    上記サブフレームＡ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して平滑化処理を施し、上記サブフレームＢ期間において各画素の上記変換後の画像信号に対して強調処理を施すことを特徴とする、画像表示方法。
24. 上記平滑化処理では、上記変換後の入力画像信号に対して、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとすることを特徴とする、請求項２３に記載の画像表示方法。
25. 連続する入力２フレームの目的の画素に対する上記変換後の入力画像信号レベルの中間値を、画像信号レベルとする仮想サブフレームを生成し、
    上記平滑化処理は、上記仮想サブフレームにおける目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素への画像信号レベルの平均値を各画素について求め、この平均値を、対応する各画素の画像信号レベルとすることを特徴とする、請求項２３に記載の画像表示方法。
26. 上記強調処理では、
    上記サブフレームＡ期間および上記サブフレームＢ期間を含む１フレーム期間の各画素における画像信号レベルの変化により変化する、画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量が、上記変換後の画像信号レベルで静止している場合の画像表示部の輝度レベルの１フレーム期間での時間積分量に一致するように処理することを特徴とする、請求項２３に記載の画像表示方法。
27. 上記平滑化処理では、参照範囲に含まれる画素に対する上記変換後の画像信号レベルを、目的の画素に近い画素に対する画像信号ほど大きな重みづけを行ないつつ積算し、積算した値を平均化する処理を各画素に対して行なうことを特徴とする請求項２３から２６までのいずれか１項に記載の画像表示方法。
28. 映像の動き度合いを求め、
    動き度合いが第２の閾値より大きく、第１の閾値よりも小さい場合、
    各画素の画像信号レベルが、動き度合いが小さいほど上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルに近づくように処理することを特徴とする、請求項２３から２６までのいずれか１項に記載の画像表示方法。
29. 動き度合いが第２の閾値よりも小さい場合には、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することを特徴とする、請求項２８に記載の画像表示方法。
30. 各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、１フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差が所定値以上である画素数の合計値を、動き度合いとすることを特徴とする、請求項２８に記載の画像表示方法。
31. 各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において、
    １フレーム前の上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルと、現フレームの上記変換後の入力画像信号の画像信号レベルとの差を、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることを特徴とする、請求項２８に記載の画像表示方法。
32. 各画素に対し、目的の画素において演算した動きベクトルの絶対値を、動き度合いとすることを特徴とする請求項２８に記載の画像表示方法。
33. 各画素に対し、目的の画素を含む参照範囲に含まれる画素において演算した動きベクトルの絶対値について、目的の画素に近いほど大きな重みづけを行ないつつ、積算した値を、動き度合いとすることを特徴とする請求項２８に記載の画像表示方法。
34. 垂直方向および／もしくは水平方向について、目的の画素から近い方の上記画面の端部までの距離をｄとすると、
    ０＜Ｄ１≦Ｄ２に対して、
    Ｄ２≦ｄの場合は、上記平滑化処理を行なう一方、上記強調処理を行ない、
    Ｄ１≦ｄ＜Ｄ２の場合は、ｄが小さいほど、出力画像信号と上記変換後の入力画像信号との差が小さくなるように画像処理を行ない、
    ｄ＜Ｄ１の場合は、補正せずに、上記変換後の入力画像信号をそのまま出力することを特徴とする請求項２３から２６までのいずれか１項に記載の画像表示方法。

Images