WO2010137515A1 - 画像表示装置および方法 - Google Patents

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古川 徳昌
一郎 村上
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Definitions

  • the present invention relates to an image display apparatus and method for performing color image display by a field sequential method.
  • the first method is additive color mixing based on the space color mixing principle. More specifically, the individual sub-pixels of the three primary colors of light of R (red), G (green) and B (blue) are finely arranged in a plane, and each color light is discriminated using the spatial resolution of the human eye Disable and mix colors in the same screen to obtain a color image.
  • Most of the first system such as the cathode ray tube system, the PDP (plasma display) system, and the liquid crystal system, which are currently on the market, correspond.
  • a display device of a type that modulates light from a light source (backlight) to display an image using this first method for example, an element represented by a liquid crystal element, which does not emit light itself is used as a modulation element
  • the following problems occur. That is, in the same screen, three drive circuits for driving the sub-pixels are required to correspond to the respective RGB colors. In addition, RGB color filters are required. Furthermore, since the color filter is present, the light utilization factor is reduced to 1/3 by the light from the light source being absorbed by the color filter.
  • the second method is additive color mixing by time mixing. More specifically, the three primary colors of RGB light are divided along the time axis, and planar images of the respective primary colors are sequentially displayed as time passes (time-sequentially). Then, by switching the respective screens at an unrecognizable speed using the time resolution of the human eye, each color light can not be distinguished by time mixing due to the integration effect in the time direction of the eye, and a color image is obtained by time mixing. Is displayed.
  • This method is generally called field sequential method.
  • the second method is currently mainly used for the modulation method of a high-intensity high-heat light source such as a projector (projection display method) in which a decrease in light amount tends to cause a fatal heat loss. Also, the second method has been studied in various ways because it has the merit of high utilization efficiency of light.
  • the second method has serious visual disadvantages.
  • the basic principle of display is to switch each screen at a speed that can not be recognized using the time resolution of the human eye.
  • the RGB images displayed sequentially in order of time do not mix well due to complex factors such as the restriction on the optic nerve of the eye and the sense of image recognition of the human brain.
  • the image of each primary color is viewed as an afterimage, etc., and a significant discomfort is observed It causes a display phenomenon called color breaking which is given to a person.
  • Patent Document 1 there is known a technique for reducing color breakup by providing a field in which white light component periods are mixed in each field of RGB field sequential (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 there is a technique of extracting a white component and newly inserting a W field between RGBRGB... Sequentially to prevent color breakup by four sequential processes of RGB W RGB W. It is known (for example, refer patent document 2).
  • Patent Document 3 There is also known a technique for preventing color breakup by extracting image information and changing the color origin coordinates of the primary color (basic color) itself to be processed.
  • Patent Documents 4 to 7 various proposals for improving the display in the field sequential system have been proposed (see Patent Documents 4 to 7).
  • Patent No. 3912999 gazette Patent No. 3878030 gazette JP 2008-310286 A Japanese Patent Application Publication No. 2007-264211 Japanese Patent Publication No. 2008-510347 Patent No. 3977675
  • Patent Document 4 defines a case where a portion with high color purity of saturated color does not exist in an image as a mild image, and in that case, color mixing is achieved by lighting the entire white color component with backlight. It prevents cracking.
  • the to-be-colored image parts with high saturation which are not mild images are scattered in the same image plane. For this reason, the presence of a portion having a high degree of saturation in the screen lowers the saturation by turning on the entire surface of the mixed color, so the partial color purity in the screen is not compatible with the removal of the color break.
  • Patent Document 5 describes the luminance on the retina using various space-time diagrams and a retina diagram.
  • color breakup is reduced by a configuration such as RGBKKK with K as a black screen.
  • the diagram showing the luminance distribution on the retina described in Patent Document 5 is described as a trapezoid of a center symmetry despite the fact that the target image is decomposed into an integration of images having different luminances of RGB.
  • the luminance component to be synthesized is a primary color image that is not a uniform black and white image, the luminance on the left and right of the eye-following reference on the retina is not actually in central symmetry as shown in the figure. . That is, the figure lacks strictness, and in fact, as shown in FIG.
  • Patent Document 6 detects a moving part of a video signal for the purpose of correcting and correcting the displacement of the image on the retina caused by moving image tracking, and shifts the display video side from the beginning to the moving direction It is a plan to take measures by displaying. In this method, it is effective while following the part in question, but whether to follow or not is a subjectivity problem on the observer side. For this reason, the processing of adding a shift to the originally unshifted image is aggravated due to the fixed vision or simultaneous display of objects with different moving directions, etc., thereby further deteriorating the color breakup. It has a serious disadvantage of being perceived and can not be put to practical use.
  • Patent Document 7 describes a scheme of distributing RGBYeMgCy at 6-fold speed.
  • this proposal there is no concept of a luminance center for eye tracking, and it has been confirmed by the inventors of the present invention that, in fact, measures against color breakup have no effect as compared with the later-described display method proposed in the present application.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an image display apparatus and method capable of suppressing the occurrence of color breakup in moving image tracking in the field sequential system. is there.
  • An image display apparatus separates an input image into a plurality of color component images required for color display in frame units, and generates field images of a plurality of colors for display according to the field sequential method.
  • the display order control unit that variably controls the display order in one frame period of field images of multiple colors in frame units, and the multiple colors by field sequential method
  • a display unit for time-divisionally displaying the field images of the above when the display order control unit displays the moving image on the display unit, the retina is recognized by the field image group constituting one frame or the field image group constituting two temporally consecutive frames.
  • the combined luminance distribution of the field image group above is maximum in the central part and the luminance decreases as going to the peripheral part, and the field image of multiple colors is spread so that the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical. It controls the display order of.
  • the observer when the moving image is displayed on the display unit, the observer can receive the field image group constituting one frame or the field image group constituting two temporally consecutive frames.
  • the composite luminance distribution of the field image group on the retina to be recognized becomes maximum in the central part and the luminance becomes lower as going to the peripheral part, and the spread of the composite luminance distribution becomes symmetrical.
  • the display order of field images of multiple colors is controlled.
  • the composite luminance distribution of the field image group on the retina recognized by the observer has the maximum luminance in the central portion. Since the display order of field images of multiple colors is controlled so that the luminance decreases as going to the periphery and the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical, the field of view of human vision It is possible to suppress the occurrence of color breakup in moving image tracking in the sequential method.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the configuration of a subfield image in one frame period displayed by the image display device according to the first embodiment, with the vertical axis as a display signal level.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the configuration of a subfield image in one frame period displayed by the image display device according to the first embodiment, with the vertical axis as a display luminance level. It is an explanatory view showing typically the display state of the picture by the image display device concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory view of a follow line of sight (following velocity line) in the case of following a moving object displayed on a display. It is explanatory drawing which shows the spatial frequency characteristic of the human eye with respect to chromaticity. It is explanatory drawing which shows the spatial frequency characteristic of the human eye with respect to the moving speed of a display object.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing the configuration of a subfield image in one frame period displayed by the image display device according to the second embodiment, with the vertical axis as a display signal level.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing the configuration of a subfield image in one frame period displayed by the image display device according to the second embodiment, with the vertical axis as a display luminance level.
  • FIG. 21 is an explanatory view schematically showing a combined luminance distribution of two frame periods on the retina in the display state shown in FIG. 19; It is explanatory drawing which shows typically the display condition of the image by the image display apparatus which concerns on 5th Embodiment, (A) is the description which shows the state which partially thinned out the red component from the display condition shown in FIG. FIG. 21 (B) is an explanatory view showing a state in which the red color component is partially thinned out from the display state shown in FIG. 19 and the display interval is further reduced. It is an explanatory view showing typically the display state of the picture by the image display device concerning a 6th embodiment.
  • FIG. 22 is explanatory drawing which shows typically the luminance distribution on the retina by the 1st flame
  • FIG. 22 (B) is an explanatory view schematically showing a luminance distribution on the retina by the second frame in the display state shown in FIG. (C) is explanatory drawing which shows typically the luminance distribution of the synthesis
  • (A) is explanatory drawing which shows typically the luminance distribution on the retina by the 1st flame
  • FIG. 24 (B) is an explanatory view schematically showing a luminance distribution on the retina by the second frame in the display state shown in FIG. 24.
  • (C) is explanatory drawing which shows typically the luminance distribution of the synthesis
  • the display state when a moving object is displayed by dividing an image of one frame into three color field images in order of R, G, B by the conventional field sequential method is schematically shown together with the luminance distribution on the retina FIG. It is explanatory drawing about the color break which arises by the conventional field sequential system. It is explanatory drawing which showed the luminance distribution on the retina in the display state shown in FIG. 28 more correctly.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an image display device according to a first embodiment of the present invention.
  • the image display apparatus includes a display control unit 1 to which a video signal including R, G and B color image signals representing an input image is input.
  • a display panel 2 and a backlight 3 which are controlled by the display control unit 1 and perform color image display by the field sequential method are also provided.
  • the display panel 2 performs image display in synchronization with the emission of each color light of the backlight 3.
  • the display panel 2 is configured to time-divisionally display a plurality of field images by the field sequential method in accordance with the display order based on the control of the display control unit 1.
  • the display panel 2 is made of, for example, a transmissive liquid crystal panel that displays an image by controlling passage of light emitted from the backlight 3 with liquid crystal molecules.
  • a plurality of display pixels are regularly arranged two-dimensionally.
  • the backlight 3 is a light source unit capable of emitting a plurality of types of color light necessary for color image display in a time division manner for each color light. Under the control of the display control unit 1, the backlight 3 is driven to emit light in accordance with the input video signal.
  • the backlight 3 is disposed, for example, on the back side of the display panel 2 so as to illuminate the display panel 2.
  • the backlight 3 can be configured using, for example, a light emitting diode (LED) as a light emitting element (light source).
  • the backlight 3 is configured to be able to emit light of a plurality of colors independently by planarly arranging a plurality of LEDs in a two-dimensional manner, for example.
  • the light emitting element is not limited to the LED.
  • the backlight 3 is constituted of, for example, at least a combination of a red LED emitting red light, a green LED emitting green light, and a blue LED emitting blue light. Then, under the control of the display control unit 1, the LEDs of each color emit light (lit) independently to emit primary colors, and achromatic color (black and white) emission and complementary colors are emitted by additive color mixture of each color light.
  • the achromatic color means black, gray, and white having only lightness among hue, lightness, and saturation which are three attributes of color.
  • the backlight 3 can emit, for example, yellow which is one of complementary colors by turning off the blue LED and emitting red and green LEDs.
  • light emission can be performed in any color other than the complementary color or the white color by adjusting the amount of light emission of each color LED and simultaneously emitting light with an appropriate color balance.
  • the display control unit 1 generates a field image of a plurality of colors for display according to the field sequential method using a color image included in the video signal as an input image, and variably controls the display order of the field images of the plurality of colors It is possible to
  • the display control unit 1 includes an image processing unit 11, a display order control unit 12, an output signal selection switcher 18, and a backlight color light selection switcher 19.
  • the display panel 2 and the backlight 3 correspond to one specific example of the “display unit” in the present invention.
  • the image processing unit 11 and the output signal selection switcher 18 correspond to a specific example of the “signal processing unit” in the present invention.
  • the display order control unit 12 corresponds to one specific example of the “display order control unit” in the present invention.
  • the image processing unit 11 divides an input image into a plurality of color component images required for color display in frame units, and generates field images of a plurality of colors for display according to the field sequential method. Specifically, the input image is decomposed into a plurality of color component images into primary color images of red component, green component and blue component, and field images of a plurality of colors are divided into red field image, green field image and blue field image. It is designed to generate field images.
  • the output signal selection switcher 18 selectively outputs the field images of a plurality of colors generated by the image processing unit 11 to the display panel 2 under the control of the display order control unit 12.
  • the backlight color light selection switcher 19 is configured to control the light emission color and the light emission timing of the backlight 3 under the control of the display order control unit 12.
  • the backlight color light selection switcher 19 controls the light emission of the backlight 3 in synchronization with the timing of the field image to be displayed and appropriately emits the color light required for the field image to be displayed.
  • the display order control unit 12 can change the display order of field images of a plurality of colors generated by the image processing unit 11 within one frame period on a frame basis via the output signal selection switcher 18 and the backlight color light selection switcher 19. It is to control.
  • the display order control unit 12 controls the output order of field images of a plurality of colors displayed on the display panel 2 through the output signal selection switcher 18.
  • the display order control unit 12 also controls the light emission order of the light emission color of the backlight 3 through the backlight color light selection switcher 19.
  • the display order control unit 12 determines that the synthetic luminance distribution of the field image group on the retina, which is recognized by the observer by the field image group constituting one frame, has a predetermined distribution.
  • the display order of field images of a plurality of colors is controlled to be a shape.
  • the predetermined distribution shape is in consideration of human visual characteristics described later, and the luminance is maximized at the central portion and becomes lower as it goes to the peripheral portion, and the spread of the synthetic luminance distribution is symmetrical. It has a shape that
  • FIG. 27 shows the concept of image display in the field sequential method.
  • an image of one frame is divided into a plurality of color component image (field image) groups.
  • FIG. 27 is a space-time diagram showing how an image of one frame group moves spatially to the right with the passage of time.
  • each frame image is displayed in the order of frames A, B, C, D.
  • Each frame image is divided into four color sub-fields.
  • the A frame is divided into color subfields A1, A2. It is configured as a group of frame units as divided into A3 and A4.
  • An arrow 22 indicates the passage of time
  • an arrow 23 indicates a space axis (image display position coordinate axis).
  • Arrow 24 indicates the center of observation (observation reference) by observer 25.
  • the spatial notation by this three-dimensional illustration is not general, and the display as a plan view like FIG. 28 of a viewpoint which looks like a bird's-eye view from the direction of upper arrow H is general.
  • description will be made using the display type of FIG.
  • FIG. 28 shows a state in which a frame unit image divided into three fields of R, G and B by the field sequential method moves in the right direction (upper part of the figure). Each field image is displayed in the display order of R, G, and B within one frame period.
  • the follow vision reference axis (following gaze) 20 is assumed to be at the center position of the G field image displayed at the center in one frame period.
  • FIG. 28 also shows an overlapping image (brightness distribution on the retina) in tracking viewing on the retina (lower part of the figure).
  • color shifts called apparent color break occur before and after the moving direction. That is, when the original image is white in the field configuration as shown in FIG. 28 and the original image is moved to the right, as shown in FIG. .
  • the luminance distribution on the retina shown in the lower part of FIG. 28 is incorrect. Therefore, the luminance distribution on the retina is more accurately shown in FIG.
  • the "retinal stimulation level" is used as the unit of the vertical axis, this retinal stimulation level may be approximately close to the luminance after visual sensitivity processing.
  • there are various conversion formulas according to various standards but in the present embodiment, simple ones are used to make the explanation easy to understand. This is a luminance conversion equation in which standard visual sensitivity characteristics are added to each of R, G, and B primary color signals.
  • Display method in the present embodiment The display method according to the present embodiment will be described based on the above-described display method according to the prior art. Considering human visual characteristics, when moving images are displayed, if the luminance energy becomes high in the middle in time within one frame period and the luminance distribution becomes a predetermined shape that is temporally symmetrical, color is displayed. It is believed that cracking can be suppressed. The present embodiment realizes such a display method.
  • FIG. 2 shows the configuration of the subfield image in one frame period displayed in the present embodiment, with the vertical axis as the display signal level.
  • the black level signal level is 0, and the white level signal level is 255.
  • Ts indicates the display interval of subfields.
  • one frame is divided into six subfields SF1 to SF6, and six subfield images are displayed.
  • the display order control unit 12 performs control such that the green color field image G1 is displayed continuously for two fields at a temporally central position within one frame period.
  • the display order control unit 12 also causes the red field image R1 and the blue field image B1 to be red and blue, respectively, as viewed from the temporal center position, before and after the green field image G1 of two fields in time.
  • the display sequence of the field image of each color is controlled so as to be displayed in order. That is, control is performed so as to be displayed in the order of B, R, G, G, R, and B.
  • FIG. 4 schematically shows the display state of the moving image in the present embodiment.
  • FIG. 4 shows how a frame image composed of the field image group shown in FIGS. 2 and 3 moves in the right direction.
  • the vertical axis is a time axis (sec)
  • the horizontal axis is a space axis.
  • the unit of the space axis is arbitrary, such as deg, mm, or pix (pixel unit).
  • an image (brightness distribution on the retina) overlapping in tracking vision on the retina is simply illustrated for each frame.
  • the follow line of sight 30 is represented by a line connecting the luminance gravity centers 31 of the respective frames.
  • the luminance gravity center 31 is assumed to be at the center position of the green field image G1 displayed at the center in one frame period.
  • FIG. 5 schematically shows the luminance distribution on the retina in one frame period in the display state shown in FIG. 4 for each color component.
  • FIG. 6 further schematically shows the combined luminance distribution of each color on the retina.
  • P1 to P11 indicate regions on the retina.
  • the ratio of the luminance of each color in each area is indicated by a numerical value.
  • the ratio of each color in each area is indicated by the numerical value of the signal level.
  • the synthetic luminance of the field image group on the retina is recognized by the observer by the field image group constituting one frame.
  • the distribution is maximum at the central portion (region P6 in FIGS. 5 and 6).
  • the luminance decreases as going to the peripheral portion, and the spread of the combined luminance distribution is symmetrical.
  • FIGS. 5 and 6 an example is shown in which white is displayed, so colors are mainly determined by the red component and the blue component in the peripheral portion (near areas P1, 2 or P10, 11) on the retina. There is a gap.
  • the color shift of the peripheral portion is hardly recognized.
  • human visual characteristics it is easy to recognize the brightness of the brightness in the order of green, red and blue.
  • the frequency resolution (spatial resolution) of the human eye is high in the order of green, red and blue. That is, there is a characteristic that it is easy to recognize a color shift for green, and it is relatively difficult to recognize a color shift for blue. According to such a visual characteristic, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of color breakup in moving image tracking vision.
  • FIG. 7 schematically shows the movement of the eyeball 61 in the case where the moving body 52 displayed on the display 51 is followed.
  • FIG. 8 shows the follow line of sight (following velocity line) in the case where the moving object is viewed.
  • the moving object 52 is intermittently displayed on the display 51 at time t0, t1 and t2 across the non-display interval t0 to t1 and t1 to t2.
  • the light from the displayed moving body 52 forms an image on the retina 62 through the lens 63 of the eyeball 61.
  • the image observer moves the eyeball 61 at a constant angular velocity ⁇ close to the moving speed to capture the display image while moving It is known to follow the body.
  • the eyeball 61 moves in a predictive manner at a speed corresponding to the space-time at which the image appears and is displayed next even while the image disappears (non-display section). continue.
  • the follow-up average velocity is temporarily assumed to be A (deg / sec).
  • A deg / sec
  • the exact mechanism of the action of the cerebrum's visual nervous system has not been clarified so that the velocity A is determined to be equal to ⁇ , the data obtained from previous experiments and experimental facts have not become clear. It is possible to guess.
  • the color-based perception time it is known that there is a difference in the color-based perception speed depending on the approximate color order of R> G> B when the luminance is the same or the luminance is the same.
  • FIG. 11 (A) shows the relationship between the presentation time of light stimulation and the apparent brightness.
  • FIG. 11 (B) shows the sensory intensity change of the apparent brightness due to the difference in color.
  • FIG. 11A there are visual characteristics in which the luminance is brighter and the display time can be felt brighter when the presentation time is short.
  • FIG. 11B there is an order by color at the time when the brightness of the apparent light peaks. In this way, temporal sensitivities are in the order of red and green, but the visual sensitivity of luminance is 3 times for red and 6 for green, and there are double differences. Therefore, it is surmised that the green sensitivity is generally high when the field sequential image of the RGB three-color system is followed, and it greatly contributes to the configuration of the moving velocity line (following line of sight).
  • the tracking average velocity A is not determined depending only on the visual characteristics, but also depends on the function of the visual nerve center in the brain.
  • image information from the eye is visually processed by the brain.
  • the eye movement muscle is controlled by the brain to follow the image.
  • the brain makes the "more visible image” ⁇ " high-brightness, clear image "the approximate observation center. Make a judgment.
  • the follow-up viewing speed is substantially servo-controlled by the brain at a speed at which a good image can be obtained. Therefore, it is considered that the observation center to be followed up is a portion serving as the luminance gravity center in the synthetic luminance distribution on the retina.
  • the color with the high luminance level is approximately green. Therefore, the green field image G is considered as the luminance center of gravity of the combined field image group, and the average velocity line focusing on the moving velocity of this is taken as GV.
  • the composite follow-up view in which the other colors overlap does not necessarily coincide with the GV, and as a whole, the high-brightness part becomes the follow-up view as a result of the image in which the colors are superimposed.
  • the movement speed ⁇ of the viewpoint performed by the eyeball at this time is represented by a solid line as the follow line of sight 30 in the space-time view (FIG. 4) of the present embodiment.
  • the inclination of the follow line of sight 30 represents the velocity ⁇ .
  • the fields of the respective colors are displayed in such a display order that the spatial deviation of the composite image is minimized when substantially following the moving speed ⁇ of the luminance centroid 31 of the composite image of the field image group. Make up the image. As a result, it is possible to reduce color breakup as shown in FIGS. 29 and 30 which is perceived when displayed in the conventional RGB display system.
  • FIG. 9 shows the spatial frequency characteristics of the human eye with respect to the chromaticity.
  • FIG. 9 shows characteristics in the case of a sine wave pattern at the time of still image observation, which is not completely equivalent to Landolt's ring visual acuity, but as relative contrast sensitivity, in the order of green>red> blue, at an image frequency of 500 KHz or more , Indicates that there is a mutual difference of about 6 dB (times).
  • red and blue have the meaning that the same luminance is obtained at about 200 KHz for blue, 1.3 MHz for red, and 2.6 MHz for green if the peaks that feel the same contrast are the same.
  • Knowledge is used in band compression techniques for color signals such as NTSC television.
  • FIG. 10 shows the spatial frequency characteristics of the human eye with respect to the movement speed of the display object.
  • the moving speed at a peripheral position (12.degree. ECC) and a characteristic at a moving speed of 2 deg / sec and 0.25 deg / sec observed at the fovea on the retina (0.degree. ECC) The characteristic at the time of observing 20 deg / sec and 2 deg / sec is shown.
  • FIG. 10 there is a decrease in visual acuity under the condition of displaying moving images in luminance stimulation. Journal of the Television Society Vol. 40, no. 1 (1986), pp. 46-53 or Vol. 40, no.
  • the visual angular velocity which can follow the movement speed is It is said that 0 ⁇ ⁇ ⁇ 24 deg / s.
  • the resolution decreases to 1/3 or less at a tracking speed of 20 deg / sec. From this, the allowable limit at the time of a still picture of the degree of deviation of each color of the synthetic image on the retina according to the display time position from the follow-up gaze depends on the moving speed.
  • the follow-up line of sight 30 is determined depending on the luminance distribution on the retina obtained as a result of the space-time diagram (FIG. 4), and the spatial spread of the image is Become bigger or smaller.
  • the shift allowance shown in FIG. 12 is a diagram in which the frequency resolution is regarded as a shift allowance. Blue is considered to be difficult to distinguish easily, even if there is a spatial spread of 7 times the red (14 times the green). Since the spatial resolution of red is equal to or less than half of that of green according to FIG. 9 at the time of still image observation, in FIG. 12, red is drawn to be twice as wide as green with respect to green. In practice, a high brightness image will tend to have a reduced shift allowance and a low brightness image will be mitigated. Taken together, the tolerance of the shift becomes a ratio that is slightly larger than the reciprocal of the luminance ratio, and according to the moving speed, the perception ability declines and the condition is further relaxed.
  • the inter-frame image movement amount depends on the movement speed.
  • Amount of shift (spread) amount of image movement between frames / number of fields in one frame (1)
  • FIG. 13 shows the configuration of the subfield image in one frame period displayed in the present embodiment, with the vertical axis as the display signal level.
  • the signal level of the black level is 0, the signal level of the white level is 255, and the display of a white image (image of the white level) is performed.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing the configuration of the subfield image of FIG. 13 with the vertical axis as the display luminance level.
  • one frame is divided into five subfields SF1 to SF5, and five subfield images are displayed.
  • the image processing unit 11 (FIG. 1) generates an image in which the signal level is doubled with respect to the signal level of the green component in the input image for the green field image.
  • the display order control unit 12 performs control such that a green field image G1 whose signal level is doubled is displayed at a temporally central position within one frame period.
  • the display order control unit 12 also displays the red field image R1 and the blue field image B1 in order of red and blue as viewed from the temporal center position respectively before and after the green field image G1.
  • Control the display sequence of the field image of each color That is, control is performed so as to be displayed in the order of B, R, G (double luminance), R, and B.
  • the luminance of the green field image is displayed twice, specifically, the light emission amount of the backlight 3 is controlled.
  • FIG. 15 schematically shows the display state of the moving image in the present embodiment, similarly to the space-time diagram of FIG. 4.
  • an image (brightness distribution on the retina) overlapping in tracking vision on the retina is simply illustrated for each frame.
  • the follow line of sight 30 is represented by a line connecting the luminance gravity centers 31 of the respective frames.
  • the luminance gravity center 31 is at the center position of the green field image G1 displayed at the center in one frame period.
  • FIG. 16 schematically shows, for each color component, the luminance distribution on the retina in one frame period in the display state shown in FIG.
  • the synthetic luminance distribution of the field image group on the retina which is recognized by the observer by the field image group constituting one frame, is The luminance is maximum at the central portion (region P5 in FIG. 16).
  • the luminance decreases as going to the peripheral portion, and the spread of the combined luminance distribution is symmetrical. Therefore, also in the present embodiment, in consideration of the human visual characteristics, the color shift of the peripheral portion is hardly recognized, and the occurrence of the color breakup in the moving image tracking can be suppressed.
  • FIG. 17 shows the display state of the two frame period displayed in the second embodiment, with the vertical axis as the display luminance level.
  • FIG. 18 shows the display state of the two frame period displayed in the present embodiment, with the vertical axis as the display luminance level.
  • Gp1 indicates the field image group according to the first frame F1
  • Gp2 indicates the entire mass of the field image group according to the second frame F2.
  • field images blue field images
  • FIG. 17 shows the display state of the two frame period displayed in the second embodiment, with the vertical axis as the display luminance level.
  • Gp1 indicates the field image group according to the first frame F1
  • Gp2 indicates the entire mass of the field image group according to the second frame F2.
  • field images blue field images
  • the image processing unit 11 (FIG. 1) generates an image in which the signal level is doubled with respect to the signal level of the green component in the input image for the green field image. Also, a first combined blue field image is generated by combining two blue field images (B0 + B1) between the immediately preceding frame F0 and the current frame F1. Furthermore, a second composite blue field image is generated by combining the two blue field images (B1 + B2) between the current frame F1 and the temporally subsequent frame F2.
  • the display order control unit 12 performs display control such that the first composite blue field image is shared and displayed at the same time between the immediately preceding frame F0 and the current frame F1. In addition, display control is performed such that the second composite blue field image is displayed in common at the same time between the current frame and the one frame later in time.
  • the display order control unit 12 causes the green field image G1 whose signal level is doubled to be displayed at the temporally central position between the first combined blue field image and the second combined blue field image. Make it And, between the first composite blue field image and the green field image G1, and between the green field image G1 and the second composite blue field image, a red field image R1 is displayed, respectively. Control the display sequence of field images.
  • the first composite blue field image (B0 + B1) to the second composite blue field image (B1 + B2) are considered as a field image group constituting one frame, the field on the retina
  • the composite luminance distribution of the image group has the maximum luminance at the center.
  • the luminance decreases as going to the peripheral portion, and the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical. Therefore, also in the present embodiment, in consideration of the human visual characteristics, the color shift of the peripheral portion is hardly recognized, and the occurrence of the color breakup in the moving image tracking can be suppressed.
  • FIG. 19 schematically shows the display state of the moving image in the present embodiment, similarly to the space-time diagram of FIG. 4.
  • FIG. 19 simply shows an image (brightness distribution on the retina) overlapping for follow-up on the retina for each frame
  • the retina on the display state shown in FIG. 19 is further shown in FIG.
  • the synthetic luminance distribution of the field image group on the retina which is recognized by the observer by the field image group constituting one frame, is predetermined.
  • the display order of field images of a plurality of colors was controlled so as to have a distribution shape.
  • the retina is recognized by the display order control unit 12 not by the field image group constituting one frame but by the field image group constituting two temporally consecutive frames.
  • the display order of the field images of a plurality of colors is controlled so that the composite luminance distribution above has a predetermined distribution shape.
  • the display order control unit 12 controls the display order of the field images of a plurality of colors in the first frame F1 and the second frame F2 which are temporally continuous to be different. Then, as shown in FIG. 20, the synthetic luminance distribution of the field image group on the retina is recognized by the observer by the field image group for two frames, and the luminance becomes maximum at the central portion and goes to the peripheral portion. Make the brightness lower. And the display order of the field image of a plurality of colors is controlled so that the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical.
  • the image processing unit 11 (FIG. 1) generates an image in which the signal level is doubled with respect to the signal level of the green component and the blue component in the input image for the green field image and the blue field image, respectively. Do. Within the display period of the first frame, the display order control unit 12 generates a blue field image B1 whose signal level is doubled, a red field image R1, a green field image G1 whose signal level is doubled, and a red color The display sequence of the field images of each color is controlled so as to be displayed in the order of the field images R1.
  • the red field image R2, the green field image G2 in which the signal level is doubled, the red field image R2 and the blue field image B2 in which the signal level is doubled are displayed in this order Control the display sequence of the field image of each color.
  • the display order of the colors of the field image group in the second frame F2 is reversed with respect to the first frame F1.
  • the follow line of sight 30 is represented by a line connecting the luminance gravity centers 31 in a state where two frames are synthesized.
  • the luminance gravity center 31 does not coincide with the center position 31G of the green field image.
  • the composite luminance distribution of the field image group on the retina which is recognized by the observer by the field images of two frames, has the maximum luminance at the central portion.
  • the luminance decreases as going to the peripheral portion, and the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical. Therefore, also in the present embodiment, in consideration of the human visual characteristics, the color shift of the peripheral portion is hardly recognized, and the occurrence of the color breakup in the moving image tracking can be suppressed.
  • FIG. 21B schematically shows the display state of the moving image in the present embodiment, similarly to the space-time diagram of FIG. 4.
  • FIG. 21A shows a state in which the red component is partially thinned out from the display state shown in FIG.
  • display order control unit 12 partially thins out the red component from the display state shown in FIG. Display control is performed.
  • the composite luminance distribution of the field image group on the retina which is recognized by the observer by the field images of two frames, has the maximum luminance at the central portion.
  • the luminance decreases as going to the peripheral portion, and the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical. Therefore, also in the present embodiment, in consideration of the human visual characteristics, the color shift of the peripheral portion is hardly recognized, and the occurrence of the color breakup in the moving image tracking can be suppressed.
  • FIG. 22 schematically shows the display state of the moving image in the present embodiment, similarly to the space-time diagram of FIG. Although an image (brightness distribution on the retina) overlapping in follow-up vision on the retina is simply illustrated in FIG. 22 for each frame, the display state shown in FIG. 7 schematically shows a combined luminance distribution of two frame periods on the retina in FIG.
  • FIG. 23A schematically shows the luminance distribution on the retina by the field image group of the first frame F1 in the display state shown in FIG.
  • FIG. 23B schematically shows the luminance distribution on the retina by the field image group of the second frame F2 in the display state shown in FIG.
  • FIG. 23C schematically shows a state in which the luminance distributions shown in FIGS. 23A and 23B are synthesized.
  • the composite luminance distribution on the retina has a predetermined distribution shape in which the display order control unit 12 recognizes the observer by the field image group constituting two temporally consecutive frames. Control the display order of field images of multiple colors.
  • the display order control unit 12 controls the display order of the field images of a plurality of colors in the first frame F1 and the second frame F2 which are temporally continuous to be different.
  • the synthetic luminance distribution of the field image group on the retina is recognized by the observer by the field image group for two frames, and the luminance becomes maximum at the central portion and goes to the peripheral portion Make the brightness lower.
  • the display order of the field image of a plurality of colors is controlled so that the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical.
  • the image processing unit 11 (FIG. 1) generates three-color field images of a red field image, a green field image, and a blue field image as field images of a plurality of colors.
  • the display order control unit 12 controls the display sequence of the field images of each color so that the blue field image B1, the red field image R1, and the green field image G1 are displayed in order in the display period of the first frame F1. .
  • the display sequence of the field images of each color is controlled so that the green field image G2, the red field image R2 and the blue field image B2 are displayed in order.
  • the display order of the colors of the field image group in the second frame F2 is reversed with respect to the first frame F1.
  • the display order control unit 12 inserts the non-display section K for one field period between the display period of the first frame F1 and the display period of the second frame F2. Display control.
  • FIG. 22 shows an example in which the non-display section K is placed at the beginning of the second frame F2, the non-display section K may be provided at the end of the first frame F1 instead. It is substantially the same.
  • the follow-up line of sight 30 is represented by a line connecting the luminance gravity centers 31 in a state in which two frames are synthesized.
  • the luminance gravity center 31 does not coincide with the center position 31G of the green field image or the center position 31R of the red field image.
  • the composite luminance distribution of the field image group on the retina which is recognized by the observer by the field images of two frames, has the maximum luminance at the central portion.
  • the luminance decreases as going to the peripheral portion, and the spread of the combined luminance distribution becomes symmetrical. Therefore, also in the present embodiment, in consideration of the human visual characteristics, the color shift of the peripheral portion is hardly recognized, and the occurrence of the color breakup in the moving image tracking can be suppressed.
  • FIG. 24 schematically shows a display state of an image according to a comparative example to the sixth embodiment (FIG. 22).
  • FIG. 24 an image (brightness distribution on the retina) overlapping for follow-up on the retina is simply illustrated for each frame, but the display state shown in FIG. 24 is further shown in FIG. 7 schematically shows a combined luminance distribution of two frame periods on the retina in FIG.
  • FIG. 25A schematically shows the luminance distribution on the retina by the field image group of the first frame F1 in the display state shown in FIG.
  • FIG. 25B schematically shows the luminance distribution on the retina by the field image group of the second frame F2 in the display state shown in FIG.
  • FIG. 25C schematically shows a state in which the luminance distributions shown in FIGS. 25A and 25B are synthesized.
  • the display order of field images of each color in each frame is the same as in the display method of FIG.
  • the non-display section K is not provided between the adjacent frames.
  • the synthetic luminance distribution of the field image group on the retina is recognized by the observer by the field image group for two frames, as shown in FIG. Is far from the predetermined distribution shape for not being recognized. That is, in the luminance distribution on the retina by the first frame F1 (FIG. 25 (A)) and the luminance distribution on the retina by the second frame F2 (FIG. 25 (B)) And are not separated sufficiently on the retina. For this reason, it looks like a double image spatially.
  • FIG. 26 shows an example of the configuration of a display device that performs such backlight control.
  • the backlight 33 is capable of independent light emission control for each partial light emission area 36 in accordance with an input video signal.
  • the light source is configured by combining LEDs of each color of red LED 3R that emits red light, green LED 3G that emits green light, and blue LED 3B that emits blue light, and emits a plurality of color lights by additively mixing each color light It is supposed to At least one such light source is disposed in the partial light emitting area 36.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
  • the case is shown in which field images of three primary colors of red, green and blue are generated as time-division display as field images of multiple colors, but colors different from these three primary colors are used Color display may be performed.
  • pure three primary colors may be used to perform color display with other three colors having slightly different hues.
  • field images of complementary colors of three colors such as yellow (Ye), cyan (Cy), and magenta (Mg) may be generated as field images of a plurality of colors and displayed in a time division manner.
  • Ye is a composite color of R and G
  • Cy is a composite color of G and B
  • Mg is a composite color of R and B.
  • the order of height of frequency resolution and width of band sensitivity by human eyes is in the order of Ye>Cy> Mg.

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Abstract

 フィールドシーケンシャル方式における動画追従視での色割れの発生を抑制することができるようにした画像表示装置および方法を提供する。表示部(表示パネル2およびバックライト3)は、表示順序制御部12の制御に基づく表示順序に従って、フィールドシーケンシャル方式により複数色のフィールド画像を時分割表示する。表示部において移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群または時間的に連続する2フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、複数色のフィールド画像の表示順序を制御する。

Description

画像表示装置および方法
 本発明は、フィールドシーケンシャル方式によってカラー画像表示を行う画像表示装置および方法に関する
 カラー画像の表示方式には、加法混色の方法により大別して2つの方式がある。1つ目の方式は、空間混色原理に基づく加法混色である。より具体的には、R(赤)G(緑)B(青)の光の3原色の個々の副画素を平面内に細かく配置し、人間の眼の空間分解能を利用して各色光を弁別不能にし、同一画面内で混色してカラー画像を得る。この1つ目の方式には、現在市販されている、ブラウン管方式、PDP(プラズマディスプレイ)方式、液晶方式など、ほとんどのものが該当する。この1つ目の方式を用いて、光源(バックライト)からの光を変調して画像表示を行う形式の表示装置、例えば液晶素子を代表とする、それ自身が発光しない素子を変調素子として用いる表示装置を構成した場合には次のような問題が生ずる。すなわち、同一画面内に、副画素を駆動する駆動回路がRGB各色に対応して3系統必要になる。また、RGBのカラーフィルタが必要である。さらに、カラーフィルタが存在するので、光源からの光がカラーフィルタで吸収されることによって光の利用率が1/3に低下する。
 2つ目の方式は、時間混色による加法混色である。より具体的には、RGBの光の3原色を時間軸で分割し、それぞれの原色の平面画像を順次時間の経過とともに表示する(時順次)。そして、人間の眼の時間分解能を利用してそれぞれの画面をそれと認識できない速さで切り替えることにより、眼の時間方向の積分効果による時間混色によって各色光を弁別不能にして、時間混色によってカラー画像を表示させる。この方式は、一般にフィールドシーケンシャル方式と呼ばれる。
 この2つ目の方式を用いて、例えば液晶素子を代表とする、それ自身が発光しない素子を変調素子として用いる表示装置を構成した場合には次のような利点がある。すなわち、同一時刻に同一画面は単色という状態が得られるため、面内を画素単位で色弁別する空間的なカラーフィルタが不要になる。また、白黒の表示画面に対して光源光を単色に切り替えるとともに、それぞれの画面をそれと認識できない速さで切り替える。そして、眼の時間方向の積分効果による背面光を例えばRGB各単色に切り替えるのと連動して、表示画像をRの信号、Gの信号、Bの信号と切り替えれば良いので、駆動回路は1系統で済む。
 さらに、色選別は時間切り替えであり、先に述べたようにカラーフィルタが不要であるために、光量の通過損失の低減効果をもたらす。従って、2つ目の方式は、現在では主として、光量低下が致命的な熱損失を生じる傾向にある、プロジェクター(投射表示方式)などの高輝度高熱光源の変調方式に利用されている。また、2つ目の方式は、光の利用効率が高いメリットがあるので種々検討されている。
 しかし、2つ目の方式には、視覚上、重大な欠点がある。具体的には、2つ目の方式では、人間の眼の時間分解能を利用してそれぞれの画面をそれと認識できない速さで切り替えることを表示の基本原理としている。しかしながら、時間の経過順に順次表示されるRGBの画像が、眼球の視神経上の制約、および人間の脳の画像認識の感覚などの複雑な要因でうまく混ざり合わない。その結果、時に、白などの色純度の低い画像表示時や、その表示体の画面内の移動表示を追随視する場合などに、各原色の画像が残像等として視認され、著しい不快感を観察者に与える色割れ(カラーブレーキング)という表示現象を発生させる。
 この2つ目の方式の欠点に対する解決策が従来種々提案されている。例えば、カラーフィルタを削除して色順次駆動を行い、色割れを防止するために白色表示のフレームを挿入し、網膜上の分光エネルギー刺激を連続にするように努めて、色割れを削減させる駆動方式等がある。
 この従来技術として、例えば、RGBフィールドシーケンシャルの各フィールドに、白色光成分期間を混ぜ合わせるフィールドを設けることにより、色割れの低減化を図る技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。他の従来技術として、白色成分を抽出し、それを新たにRGBRGB・・・の順次の間にWフィールドを設けて挿入し、RGBWRGBW・・・とする4シーケンシャルにして色割れを防止する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、画像情報を抽出して、処理すべき原色(基本色)自体の色原点座標を変動させることによって色割れを防止する技術も知られている(例えば、特許文献3参照)。その他、フィールドシーケンシャル方式での表示を改善する案が種々提案されている(特許文献4ないし7参照)。
特開2008-020758号公報 特許第3912999号公報 特許第3878030号公報 特開2008-310286号公報 特開2007-264211号公報 特表2008-510347号公報 特許第3977675号公報
 特許文献1に記載の従来技術では、表示画面内に色純度の高い表示画像部位があると、白い光の混入により、表示部位の色純度の悪化を来たし、正しい色が再生されなくなるという欠点がある。また、色純度を維持しつつ色割れを削減しようとすれば、例えば、各サブフィールド間の周波数を180Hz以上に上げる必要があると推定される。すなわち、色割れを検知限界以下にするためにはかなり早いフィールド周波数にしてフィールド数を増加しなければならない。少なくとも、現状の液晶パネルの応答実力においては、高速液晶を用いて360Hzという駆動周波数を実現したとしても、白色挿入によりRGBWの4フィールドサイクルとなるため、各同色相互間が1/4の90Hzとなる。この周波数では、色割れを十分に低減できない。360Hzという周波数は、液晶方式以外の投射型プロジェクターにてDMD等を用いて実績があるが、色割れについてはこの周波数では検知限界以下に除去できない。
 特許文献2に記載の従来技術では、W-W間の周波数がフィールド周波数の1/4になるため、色割れの防止効果が薄い。一方、特許文献1記載の従来技術のように、フィールド内で同時点灯を実施すると色純度が悪化してしまう。
 特許文献3に記載の従来技術では、原色のように飽和度が高い画像部分が画面内に部分的に存在した場合を例に挙げて考えると、その部分の色純度を維持するためには、基本色は元通りである必要がある。従って、画面内の他の部分である白黒の部分については、RGBが時間軸に分割されているので色割れを生じてしまう。このため、画面内の部分的色純度の確保と色割れの除去は両立しない。
 特許文献4に記載の従来技術は、画像内に飽和色の色純度の高い部分が存在しない場合をマイルド画像と定義し、その場合において、白色成分をバックライトで混色全面点灯することで、色割れを防止するものである。この従来技術では、マイルド画ではない飽和度の高い被着色画像部分が同一画像面内に点在するものである。このため、画面内に飽和度の高い部位の存在は、混色全面点灯することで彩度が低下してしまうため、画面内の部分的色純度の確保と色割れの除去は両立しない。
 他にも、カラーフィルタを除去しつつ色割れを防止するために、空間内で変調が不可能なことから、時間軸上のさまざまな処理によって、色割れを低減する技術が種々検討されている。しかしながら、RGBに完全に分離されてしまった面順次画像群は、相互にカラーとしてフィールド間相関がまったく無いために、色割れが発生してしまうのが現状である。従って、色割れの防止策として有効なのは、色純度を犠牲にして白を混ぜる方法と、フィールド周波数を上げて白フレームを介在させるなど、フレーム間相関の少なさをフィールド周波数の増加で補うという方法しかなかった。
 さらに特許文献5には、各種時空図と網膜図を用い、網膜上の輝度についての記載がある。また、Kを黒画面として、RGBKKKなどの構成により、色割れが減少するとの説明がある。この特許文献5に記載されている網膜上の輝度分布を示す図は、対象画像がRGBという輝度の異なる画像の積算に分解されているにもかかわらず、中心対称の台形で記載されている。しかしながら、合成の対象である輝度成分が一様な白黒画像ではない原色画像であることから、網膜上の視線追従基準の左右の輝度は、実際には図のような中心対称になってはいない。すなわち、図としては厳密さを欠いており、実際には、後述する本願の図30に示すように、輝度バランスを欠いたものとなっているはずである。このため、特許文献5に記載の技術では、視覚上は画像移動方向の前方と後方とに生じる色差と輝度差分とがずれとして知覚され、本願で提案する後述の表示方法に比べて対策効果は薄い。
 特許文献6に記載の従来技術は、動画追従視で生じる網膜上の像のずれを補正矯正することを目的として、映像信号の動き部分を検出し、表示映像側を始めから移動方向にずらして表示することにより、対策をする案である。この方法では、当該部分を追従視している間は効果的であるが、追従視するかしないかというのは、観測者側の主観の問題である。このため、固定視をされる、あるいは、移動方向が異なる物体が同時表示されるなどにより、もともとずれのなかった映像にずれを加えているという処理が災いし、より、色割れを悪化させて知覚されるという重大な欠点があるので、実用に供せない。
 特許文献7には、6倍速でRGBYeMgCyを配分するという案が記載されている。この案では、視線追従に対する輝度中心という概念が無く、実際には色割れ対策が本願で提案する後述の表示方法に比べて効果がでないことが本願発明者の実験で確認されている。
 以上のように従来から、色割れを抑制するための種々の提案がなされているが、いずれの提案も、網膜上での輝度の結像バランスについては十分に考慮されていない。このため、動画追従視を行った場合に網膜上での輝度分布に非対称性が生じ、色割れを十分に抑制することができない。
 本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、フィールドシーケンシャル方式における動画追従視での色割れの発生を抑制することができるようにした画像表示装置および方法を提供することにある。
 本発明の一実施の形態による画像表示装置は、入力画像をフレーム単位でカラー表示に必要とされる複数の色成分画像に分解し、フィールドシーケンシャル方式による表示用の複数色のフィールド画像を生成する信号処理部と、複数色のフィールド画像の1フレーム期間内での表示順序をフレーム単位で可変制御する表示順序制御部と、表示順序制御部の制御に基づく表示順序に従って、フィールドシーケンシャル方式により複数色のフィールド画像を時分割表示する表示部とを備えたものである。そして、表示順序制御部が、表示部において移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群または時間的に連続する2フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、複数色のフィールド画像の表示順序を制御するようにしたものである。
 本発明の一実施の形態による画像表示装置では、表示部において移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群または時間的に連続する2フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、複数色のフィールド画像の表示順序が制御される。
 本発明の一実施の形態による画像表示装置または方法によれば、移動画像を表示したときに、観察者に認識される網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、複数色のフィールド画像の表示順序を制御するようにしたので、人間の視覚特性により、フィールドシーケンシャル方式における動画追従視での色割れの発生を抑制することができる。
本発明の第1の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を示すブロック図である。 第1の実施の形態に係る画像表示装置で表示する1フレーム期間内のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示信号レベルとして示した説明図である。 第1の実施の形態に係る画像表示装置で表示する1フレーム期間内のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示輝度レベルとして示した説明図である。 第1の実施の形態に係る画像表示装置による画像の表示状態を模式的に示す説明図である。 図4に示した表示状態における1フレーム期間内の網膜上での輝度分布を、各色成分ごとに模式的に示す説明図である。 図4に示した表示状態における網膜上での各色の合成の輝度分布を模式的に示す説明図である。 ディスプレイ上に表示された移動体を追従視する場合の眼球の動きを模式的に示す説明図である。 ディスプレイ上に表示された移動体を追従視する場合の追従視線(追従視速度線)についての説明図である。 色度に対する人間の眼の空間周波数特性を示す説明図である。 表示物体の移動速度に対する人間の眼の空間周波数特性を示す説明図である。 人間の視覚特性を示すものであり、(A)は光刺激の呈示時間と見掛けの明るさとの関係を示す説明図であり、(B)は色の違いによる見掛けの明るさの感覚的な強度変化を示す説明図である。 人間の視覚特性に基づいた空間的な色ずれの許容量を模式的に示す説明図である。 第2の実施の形態に係る画像表示装置で表示する1フレーム期間内のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示信号レベルとして示した説明図である。 第2の実施の形態に係る画像表示装置で表示する1フレーム期間内のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示輝度レベルとして示した説明図である。 第2の実施の形態に係る画像表示装置による画像の表示状態を模式的に示す説明図である。 図15に示した表示状態における1フレーム期間内の網膜上での輝度分布を、各色成分ごとに模式的に示す説明図である。 第2の実施の形態に係る画像表示装置で表示する2フレーム期間の表示状態を縦軸を表示輝度レベルとして示した説明図である。 第3の実施の形態に係る画像表示装置で表示する2フレーム期間の表示状態を縦軸を表示輝度レベルとして示した説明図である。 第4の実施の形態に係る画像表示装置による画像の表示状態を模式的に示す説明図である。 図19に示した表示状態における網膜上での2フレーム期間の合成の輝度分布を模式的に示す説明図である。 第5の実施の形態に係る画像表示装置による画像の表示状態を模式的に示す説明図であり、(A)は図19に示した表示状態から赤色成分を部分的に間引いた状態を示す説明図である。(B)は図19に示した表示状態から赤色成分を部分的に間引いてさらに表示間隔を詰めた状態を示す説明図である。 第6の実施の形態に係る画像表示装置による画像の表示状態を模式的に示す説明図である。 (A)は図22に示した表示状態における第1のフレームによる網膜上での輝度分布を模式的に示す説明図である。(B)は図22に示した表示状態における第2のフレームによる網膜上での輝度分布を模式的に示す説明図である。(C)は図22に示した表示状態における網膜上での2フレーム期間の合成の輝度分布を模式的に示す説明図である。 第6の実施の形態に対する比較例による画像の表示状態を模式的に示す説明図である。 (A)は図24に示した表示状態における第1のフレームによる網膜上での輝度分布を模式的に示す説明図である。(B)は図24に示した表示状態における第2のフレームによる網膜上での輝度分布を模式的に示す説明図である。(C)は図24に示した表示状態における網膜上での2フレーム期間の合成の輝度分布を模式的に示す説明図である。 第7の実施の形態に係る画像表示装置の概略を示す構成図である。 従来のフィールドシーケンシャル方式での画像表示を模式的に示す説明図である。 従来のフィールドシーケンシャル方式によって1フレームの画像をR,G,Bの順で3色のフィールド画像に分解して移動物体を表示した場合の表示状態を、網膜上での輝度分布と共に模式的に示す説明図である。 従来のフィールドシーケンシャル方式で生ずる色割れについての説明図である。 図28に示した表示状態における網膜上での輝度分布をより正確に示した説明図である。
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施の形態>
[画像表示装置の全体構成]
 図1は、本発明の第1の実施の形態に係る画像表示装置の構成例を示している。この画像表示装置は、入力画像を表すR,G,Bのカラー画像信号が含まれた映像信号が入力される表示制御部1を備えている。また、表示制御部1によって制御され、フィールドシーケンシャル方式によってカラー画像表示を行う表示パネル2およびバックライト3を備えている。
 表示パネル2は、バックライト3の各色光の発光に同期して画像表示を行うものである。表示パネル2は、表示制御部1の制御に基づく表示順序に従って、フィールドシーケンシャル方式により複数のフィールド画像を時分割表示するようになっている。表示パネル2は、例えばバックライト3から照射された光の通過を液晶分子によってコントロールすることによって画像表示を行う透過型の液晶パネルからなる。表示パネル2の表示面には、規則的に複数の表示画素が2次元配列されている。
 バックライト3は、カラー画像表示に必要な複数種類の色光を各色光ごとに時分割で発光させることが可能な光源部となっている。バックライト3は、表示制御部1による制御の下に、入力される映像信号に応じて発光駆動が行われる。バックライト3は、例えば表示パネル2の背面側に配置されて表示パネル2を照射するようになっている。バックライト3は、発光素子(光源)として例えばLED(Light Emitting Diode;発光ダイオード)を用いて構成することができる。バックライト3は、例えば複数のLEDを2次元的に平面配置することによって複数色を独立して面状発光可能に構成されている。ただし、発光素子としてはLEDに限られるものではない。バックライト3は、例えば少なくとも、赤色光を発する赤色LED、緑色光を発する緑色LEDおよび青色光を発する青色LEDの組み合わせによって構成されている。そして、表示制御部1による制御の下に、各色のLEDが独立して発光(点灯)することによって原色発光するとともに、各色光の加法混色によって無彩色(白黒)発光や補色発光する。ここに、無彩色とは、色の三属性である色相・明度・彩度のうち明度だけをもつ黒・灰・白をいう。バックライト3は、例えば青色LEDを消灯し、赤色LEDと緑色LEDとを発光することによって補色の1つである黄色の発光を行うことができる。また、各色のLEDの発光量を適宜調節して適切な色バランスで同時発光することによって補色や白色以外の任意の色での発光を行うこともできる。
[表示制御部の回路構成]
 表示制御部1は、映像信号に含まれるカラー画像を入力画像として、フィールドシーケンシャル方式による表示用の複数色のフィールド画像を生成すると共に、それら複数色のフィールド画像の表示順序をフレーム単位で可変制御することが可能となっている。表示制御部1は、画像処理部11と、表示順序制御部12と、出力信号選択スイッチャ18と、バックライト色光選択スイッチャ19とを有している。
 本実施の形態において、表示パネル2およびバックライト3が、本発明における「表示部」の一具体例に対応する。画像処理部11、および出力信号選択スイッチャ18が、本発明における「信号処理部」の一具体例に対応する。表示順序制御部12が、本発明における「表示順序制御部」の一具体例に対応する。
 画像処理部11は、入力画像をフレーム単位でカラー表示に必要とされる複数の色成分画像に分解し、フィールドシーケンシャル方式による表示用の複数色のフィールド画像を生成するものである。具体的には、複数の色成分画像として入力画像を赤色成分、緑色成分および青色成分の原色画像に分解し、複数色のフィールド画像として赤色フィールド画像、緑色フィールド画像および青色フィールド画像の3色のフィールド画像を生成するようになっている。
 出力信号選択スイッチャ18は、画像処理部11で生成された複数色のフィールド画像を、表示順序制御部12の制御の下で、表示パネル2に選択的に出力するようになっている。
 バックライト色光選択スイッチャ19は、表示順序制御部12の制御の下で、バックライト3における発光色と発光タイミングとを制御するようになっている。バックライト色光選択スイッチャ19は、表示するフィールド画像のタイミングに同期し、かつ表示するフィールド画像に必要とされる色光で適切に発光するよう、バックライト3の発光制御を行うようになっている。
 表示順序制御部12は、画像処理部11で生成された複数色のフィールド画像の1フレーム期間内での表示順序を、出力信号選択スイッチャ18およびバックライト色光選択スイッチャ19を介してフレーム単位で可変制御するものである。表示順序制御部12は、出力信号選択スイッチャ18を介して表示パネル2に表示する複数色のフィールド画像の出力順序を制御するようになっている。表示順序制御部12はまた、バックライト色光選択スイッチャ19を介してバックライト3の発光色の発光順序を制御する。
 表示順序制御部12は、表示パネル2において移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が所定の分布形状となるように複数色のフィールド画像の表示順序を制御する。所定の分布形状とは、後述する人間の視覚特性を考慮したものであり、中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となるような形状である。
[従来手法による表示方法]
 この画像表示装置の動作(表示方法)について説明する前に、まず、従来技術との比較を行うために、従来技術によるフィールドシーケンシャル方式の表示手法およびその問題点について説明する。なお、以下の説明においては、特別な場合を除き、色覚特性と視聴環境は標準的なモデルを想定して説明する。標準的なモデルとして、観察者は正常色覚者であり、明所視の環境で画像を表示するものとする。
 図27は、フィールドシーケンシャル方式での画像表示の概念を示している。この表示例では、1フレームの画像が複数の色成分画像(フィールド画像)群に分解されている。図27は、1フレーム群の画像が、時間経過と共に、右方向に空間的に移動していく様子を示した時空図となっている。図27では、A,B,C,D・・・のフレーム順に各フレーム画像が表示されている。各フレーム画像は、4つの色のサブフィールドに分割されている。例えばAフレームは、色のサブフィールドA1,A2.A3,A4に分割されたような一群のフレーム単位として構成されている。矢印22は時間経過を示し、矢印23は、空間軸(画表示位置座標軸)を示す。矢印24は、観測者25による観測の中心(視線追従基準)を示すものとする。ところで、この立体的図示による空間的表記は一般的では無く、上方矢印H方向から鳥瞰したような視点の図28のような平面図としての表示が一般的である。以降、図28の表示型式を使用して述べる。
 図28は、フィールドシーケンシャル方式によってR,G,Bの3フィールドに分解されたフレーム単位の画像が右方向に移動する様子を示している(図の上段)。各フィールド画像は、1フレームの期間内でR,G,Bの表示順で表示されている。追従視基準軸(追従視線)20は、1フレーム期間内の中央に表示されるGフィールド画像の中心位置にあるものとする。図28にはまた、網膜上で追従視時に重なり合うイメージ(網膜上での輝度分布)を図示してある(図の下段)。図28のような場合、明らかな色割れといわれる色ずれが、移動方向の前後に生じる。すなわち、図28のようなフィールド構成で原画像が白色である画像を右方向に移動させると、図29に示したように、実際に見える画像は左右端部で色が分離して見えてしまう。
 ところで、図28の下段に示した網膜上での輝度分布の表記は不正確である。そこで、図30に網膜上での輝度分布をより正確に示す。縦軸の単位として“網膜刺激レベル”としてあるが、この網膜刺激レベルは、ほぼ、視感度処理後の輝度に近いとしてよい。
例えばSDTVでは、輝度成分Yは、
Y=0.299*R+0.587*G+0.114*B
で表される(*は乗算記号)。なお、厳密には各種規格による種々の変換式があるが、本実施の形態では説明を分かりやすくするため、平易なものを使用する。これは、R,G,Bの各原色信号に、標準的な視感度特性を加味した輝度変換式となっている。標準的な視感度特性を加味した場合、R,G,Bの各原色信号は輝度比率がおおよそ、
R:G:B=0.3:0.6:0.1となるように変換される。
 このため、図28では、網膜上で全体的に平坦な輝度分布とされているが、視感度特性を考慮すると正確には図30に示したように、左右端部の輝度レベルの分布が異なっている。すなわち、図30に示したように、黄色成分Yeおよび赤色成分Rのずれが知覚される右側の部分32と、青色成分Bおよびシアン成分Cyのずれが知覚される左側の部分33とでは輝度分布が異なる。つまり、輝度のエネルギー分布が網膜合成画像上で不揃いになり、左右非対称で、いびつになる。
 図28および図30において、追従視基準軸(追従視線)20を視感度特性を考慮した場合の最も輝度の高い緑色成分Gの画像箇所に引いてあることには意味がある。視感度特性を考慮した場合、他の赤色成分Rと青色成分Bの輝度が相対的に低い。眼は無意識に最も明るい画像を追いかけるため、追従視基準軸20は輝度が相対的に高い緑色成分Gの箇所に引いてある。
[本実施の形態における表示方法]
 以上の従来技術による表示手法を踏まえて、本実施の形態における表示方法について説明する。人間の視覚特性を考慮すると、移動画像を表示したときに、1フレーム期間内で、時間的に中央で輝度エネルギーが高くなり、かつ時間的に対称的な所定形状の輝度分布になれば、色割れを抑制できると考えられる。本実施の形態は、そのような表示手法を実現したものである。
 図2は、本実施の形態で表示する1フレーム期間内のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示信号レベルとして示している。黒レベルの信号レベルは0、白レベルの信号レベルは255としている。ここでは、白色画像(白レベルの画像)の表示を行うものとし、各色のサブフィールド画像の信号レベルが255となっている。Tsはサブフィールドの表示間隔を示す。図3は、図2のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示輝度レベルとして示した説明図である。上述した輝度成分Yの変換式により、R,G,Bの各原色信号の輝度比率は一般的に、
R:G:B=3:6:1で表される。
 図2,図3に示したように、本実施の形態では、1フレームを6つのサブフィールドSF1~SF6に分割し、6つのサブフィールド画像を表示する。表示順序制御部12は、1フレーム期間内で時間的な中心位置に緑色フィールド画像G1が2フィールド分、時間的に連続して表示されるような制御を行う。表示順序制御部12はまた、2フィールドの緑色フィールド画像G1に対して時間的に前と後とにそれぞれ、赤色フィールド画像R1および青色フィールド画像B1が時間的な中心位置から見て赤色、青色の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する。すなわち、B,R,G,G,R,Bの色順に表示されるように制御する。
 図4は、本実施の形態における移動画像の表示状態を模式的に示している。図4では、図2,図3で示したフィールド画像群で構成されたフレーム画像が右方向に移動する様子を示している。FNは、時間的にN(N=1,2,3,…)番目のフレームを示す。縦軸は時間軸(sec)、横軸は空間軸となっている。空間軸の単位は例えばdeg、mm、またはpix(画素単位)など、任意である。図4にはまた、網膜上で追従視時に重なり合うイメージ(網膜上での輝度分布)を各フレームごとに簡易的に図示してある。追従視線30は、各フレームの輝度重心31を結んだ線で表している。ここでは、輝度重心31は、1フレーム期間内の中央に表示される緑色フィールド画像G1の中心位置にあるものとしている。
 図5は、図4に示した表示状態における1フレーム期間内の網膜上での輝度分布を、各色成分ごとに模式的に示している。図6はさらに、網膜上での各色の合成の輝度分布を模式的に示している。P1~P11は網膜上での領域を示している。図5では、各領域での各色の輝度の割合を数値で示している。図6では、各領域での各色の割合を信号レベルの数値で示している。
 図5,図6から分かるように、本実施の形態では、移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部(図5,図6の領域P6)で輝度が最大となっている。また、周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となっている。
 図5,図6の例では、白色を表示する例を示しているので、網膜上の周辺部(領域P1,2や領域P10,11付近)では、主に赤色成分と青色成分とによって、色ずれが生じていることになる。しかしながら、人間の視覚特性を考慮すると、本実施の形態の表示方法によれば、周辺部の色ずれはほとんど認識されない。人間の視覚特性では、緑色、赤色、青色の順に輝度の明るさを認識しやすい。また、人間の眼の周波数分解能(空間分解能)は、緑色、赤色、青色の順に高い。すなわち、緑色については色ずれを認識しやすく、青色については相対的に色ずれが認識されにくい特性がある。このような視覚特性により、本実施の形態によれば、動画追従視での色割れの発生を抑制することができる。
[人間の視覚特性と色ずれの認識との関係]
 次に、人間の視覚特性についてより具体的に説明する。また、色ずれの認識との関係について説明する。
 図7は、ディスプレイ51上に表示された移動体52を追従視する場合の眼球61の動きを模式的に示している。図8は、移動体を追従視する場合の追従視線(追従視速度線)について示している。図7では、非表示区間t0~t1,t1~t2を挟んで、時刻t0,t1,t2に移動体52がディスプレイ51上に間欠表示されている。表示された移動体52からの光は眼球61の水晶体63を介して網膜62上に結像する。このように時順次で連続して表示される画像で、かつ、それが移動画像の場合、画像観察者が移動中の表示画像を捉えるために眼球61を移動速度に近いある等角速度ωで移動体を追従することが知られている。視線速度は以下のように角速度(deg/sec)で表すことが多い。
 ω=(Δθ/Δt)
 図7のような表示の場合、眼球61は、画像が消えている間(非表示区間)にも、次に画像が出現して表示される時空間に対応する速度で、予測的に移動を継続する。その追従視平均速度を仮にA(deg/sec)とする。速度Aがωと等しく決定されるための、大脳の視覚神経系の作用に関する厳密なメカニズムが全て明らかになっているわけではないが、先人らの諸実験により得られたデータや実験事実から推察は可能である。色別の知覚時間に関しては、輝度が明るく、あるいは輝度が同じ場合は、R>G>Bの略色順によって、色別の知覚速度の差があることなどが知られている。
 図11(A)は光刺激の呈示時間と見掛けの明るさとの関係を示している。図11(B)は色の違いによる見掛けの明るさの感覚的な強度変化を示している。図11(A)のように、輝度がより明るく、呈示時間が短いとより明るく感じられる視覚特性がある。図11(B)のように、見掛けの光の明るさがピークになる時間に色による順序がある。このように時間的な感度は赤、緑の順であるが、輝度の視感度は赤が3、緑が6で倍の開きがある。このため、RGBの3色系のフィールド順次画像の追従視時には緑の感度が総じて高くなり、移動速度線(追従視線)の構成に大きく寄与すると推察される。
 正確には追従視平均速度Aは、視覚特性のみに依存して決まるものではなく、脳内の視覚神経中枢の働きにも依存する。図8に示したように、眼からの映像情報が脳で視覚処理される。画像の移動に応じて、脳によって眼球運動筋肉が制御されて画像を追従視する。色分解された複数枚のフィールド画像が時順次で眼に到来し、網膜上で合成されるとき、「より見やすい画像」≒「輝度が高く明瞭な画像」が略観察中心となるように脳が判断をする。そして、良好な画像が得られる速度で追従視速度が脳によって略サーボコントロールされると考えられる。従って、追従視する観察中心としては、網膜上の合成輝度分布で輝度重心となる部分と考えられる。
 RGBに分解された複数枚のフィールド画像群が時順次で眼に到来し合成される場合を考えるとき、一連の色画像の中で、輝度レベルの高い色は概ね緑色である。従って、緑色のフィールド画像Gを、合成されたフィールド画像群の輝度重心と考え、これの移動速度に着目する平均速度線をGVとする。他の色が重なり合った合成の追従視線は必ずしもGVに一致せず、全体として、色の重ね合わせを行った画像の結果として、輝度の高い部分が追従視線になる。このように追従すると、視覚負担が自然に減少して、以後、脳はその部分を追従視するように眼球運動を制御する。このときの眼球により行われる視点の移動速度ωを、本実施の形態の時空図(図4)では追従視線30として実線で表している。追従視線30の傾きが速度ωを表す。
 本実施の形態の表示方法では、フィールド画像群の合成画像の輝度重心31の移動速度ωに略追従するときに、合成画像の空間的なずれが最小となるような表示順序で、各色のフィールド画像を構成している。これにより、従来のRGB表示方式で表示した際に知覚される、図29、図30で示したような色割れを低減できる。
 図9は、色度に対する人間の眼の空間周波数特性を示している。図9は、静止画観測時の正弦波パターンの場合の特性であり、ランドルト環視力と完全に等価なものではないが、相対コントラスト感度として、緑>赤>青の順に、映像周波数500KHz以上で、概ね6dB(倍)程度の相互差があることを示している。また、赤と青では、同一コントラストに感じるピークが同じ場合、青が200KHz、赤が1.3MHz、緑が2.6MHz程度で同じ輝度になるという意味合いを持つ。NTSCテレビなどの色信号の帯域圧縮技術などに知見が活用されている。周波数分解能を寸法に置き換えれば、青は、赤に対して7倍の位置ずれや空間的広がりがあっても、刺激的には容易に識別できにくいだろうことが考えられる。また赤の周波数分解能は緑の半分近くになっている。従って、青は、緑に対して約14倍の位置ずれや空間的広がりがあっても、刺激的には容易に識別できにくいだろうことが考えられる。従って、位置ずれや空間的広がりの相対的な許容量は、
 G=1として、R<2,B<14のような関係が成り立つ。
 図12は、このような人間の視覚特性に基づいた空間的な色ずれの許容量を模式的に示している。
 図10は、表示物体の移動速度に対する人間の眼の空間周波数特性を示している。図10では、網膜上の中心窩(0°ECC)で移動速度2deg/sec、0.25deg/secを観測した場合の特性と、中心窩よりも12°周辺位置(12°ECC)で移動速度20deg/sec、2deg/secを観測した場合の特性とを示している。図10に示したように、輝度刺激的には動画の表示状態下では視力低下がある。テレビジョン学会誌Vol.40,No.1(1986),P46-53あるいは同誌Vol.40,No.4(1986),P266-273より、動き速度の追従可能な視角速度は、
0≦ω≦24deg/s程度といわれている。一方で、図10に示したように、20deg/secの追従速度で、1/3以下の解像力に低下する特徴がある。このことから、追従視線からの表示時間位置による網膜上の合成イメージの各色の逸脱度合いの静止画時の許容量限度は、移動速度に依存する。本実施の形態の表示方法では、時空図(図4)の結果として求めた網膜上の輝度分布に依存して、追従視線30が決まると共に、移動速度に依存して、像の空間的広がりが大きくなったり小さくなったりする。広がりの範囲を静止画状態で限定すれば、動画時にはさらに悪くなり1/3の識別しかできないようになると考えられる。図12に示したずれ許容量は、周波数分解能をずれ許容量と見立てた図である。青は、赤に対して7倍のずれ(緑に対して14倍)の空間的広がりがあっても、容易に識別できにくいだろうことが考えられる。静止画観測時には図9より、赤の空間分解能が緑の半分以下であるので、図12では、緑に対して赤は2倍の空間的広がりが許容できるものとして描いている。実際には、輝度の高い画像は、ずれ許容量が減少し、輝度の低い画像は緩和される方向になる。総合すると、ずれの許容量は輝度比の逆数よりやや差の大きい比率になるとともに移動速度に応じて、知覚能力が衰えるのでさらに条件は緩和される。
 図4に示したように、追従視線30が、フィールド画像群を合成した画像の輝度重心31上にあるとき以下が成立する。フレーム間画像移動量は、移動速度に依存する。
 ずれ(広がり)量=フレーム間画像移動量/1フレーム内フィールド枚数 …(1)
 色ずれが認識されない条件をまとめると、以下のようになる。本実施の形態では、以下の条件を満たすようにフィールド画像群の構成、表示順序が制御されている。また、後述する第2~第6の実施の形態においても、以下の条件を満たすような制御がなされている。
1. 図12に示したように、G=1として、R<2,B<14以下の帯域空間コントラスト視覚特性比(図9)を満たすずれにあること。
2. 動画時には移動速度に応じて、変化する帯域減衰の量以下に(1)式が収まっていること。
3. 追従視線を中心として、輝度分布の広がりが左右対称になっていること。
<第2の実施の形態>
 次に、本発明の第2の実施の形態に係る画像表示装置について説明する。なお、上記第1の実施の形態に係る画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
 図13は、本実施の形態で表示する1フレーム期間内のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示信号レベルとして示している。図13では、図2と同様に黒レベルの信号レベルは0、白レベルの信号レベルは255とし、白色画像(白レベルの画像)の表示を行うものとしている。図14は、図13のサブフィールド画像の構成を、縦軸を表示輝度レベルとして示した説明図である。図14では、図3と同様にR,G,Bの各原色信号の輝度比率をR:G:B=3:6:1で表している。
 図13,図14に示したように、本実施の形態では、1フレームを5つのサブフィールドSF1~SF5に分割し、5つのサブフィールド画像を表示する。本実施の形態では、画像処理部11(図1)は、緑色フィールド画像については、入力画像における緑色成分の信号レベルに対して信号レベルを2倍にした画像を生成する。表示順序制御部12は、1フレーム期間内で時間的な中心位置に、信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像G1が表示されるような制御を行う。表示順序制御部12はまた、緑色フィールド画像G1に対して時間的に前と後とにそれぞれ、赤色フィールド画像R1および青色フィールド画像B1が時間的な中心位置から見て赤色、青色の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する。すなわち、B,R,G(輝度2倍),R,Bの色順に表示されるように制御する。なお、本実施の形態では、緑色フィールド画像の輝度を2倍で表示する場合、具体的にはバックライト3の発光量を制御する。
 図15は、図4の時空図と同様にして、本実施の形態における移動画像の表示状態を模式的に示したものである。図15には、網膜上で追従視時に重なり合うイメージ(網膜上での輝度分布)を各フレームごとに簡易的に図示してある。追従視線30は、各フレームの輝度重心31を結んだ線で表している。本実施の形態においても、輝度重心31は、1フレーム期間内の中央に表示される緑色フィールド画像G1の中心位置にある。
 図16は、図15に示した表示状態における1フレーム期間内の網膜上での輝度分布を、図5と同様にして、各色成分ごとに模式的に示したものである。図16から分かるように、本実施の形態においても、移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部(図16の領域P5)で輝度が最大となっている。また、周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となっている。従って、本実施の形態においても、人間の視覚特性を考慮すると、周辺部の色ずれはほとんど認識されず、動画追従視での色割れの発生を抑制することができる。
<第3の実施の形態>
 次に、本発明の第3の実施の形態に係る画像表示装置について説明する。なお、上記第1または第2の実施の形態に係る画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
 図17は、上記第2の実施の形態で表示する2フレーム期間の表示状態を縦軸を表示輝度レベルとして示している。図18は、本実施の形態で表示する2フレーム期間の表示状態を縦軸を表示輝度レベルとして示している。Gp1は第1のフレームF1によるフィールド画像群、Gp2は第2のフレームF2によるフィールド画像群の全体の塊を示している。本実施の形態は、図17の表示方法に対して、隣接する2つのフレーム間で、時間的に最も周辺のフィールド画像(青色フィールド画像)を1つにまとめて合成表示したものである。
 本実施の形態では、画像処理部11(図1)は、緑色フィールド画像については、入力画像における緑色成分の信号レベルに対して信号レベルを2倍にした画像を生成する。また、時間的に1つ前のフレームF0と現在のフレームF1との間で2つの青色フィールド画像(B0+B1)を合成した第1の合成青色フィールド画像を生成する。さらに、現在のフレームF1と時間的に1つ後のフレームF2との間で2つの青色フィールド画像(B1+B2)を合成した第2の合成青色フィールド画像を生成する。
 表示順序制御部12は、時間的に1つ前のフレームF0と現在のフレームF1との間で第1の合成青色フィールド画像が同一の時間に共通化して表示されるような表示制御を行う。また、現在のフレームと時間的に1つ後のフレームとの間で第2の合成青色フィールド画像が同一の時間に共通化して表示されるような表示制御を行う。表示順序制御部12は、第1の合成青色フィールド画像と第2の合成青色フィールド画像との間の時間的な中心位置に、信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像G1が表示されるようにする。かつ、第1の合成青色フィールド画像と緑色フィールド画像G1との間、および緑色フィールド画像G1と第2の合成青色フィールド画像との間にそれぞれ、赤色フィールド画像R1が表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する。
 このような表示方法であっても、第1の合成青色フィールド画像(B0+B1)から第2の合成青色フィールド画像(B1+B2)までを1フレームを構成するフィールド画像群と考えると、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となる。また、周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となる。従って、本実施の形態においても、人間の視覚特性を考慮すると、周辺部の色ずれはほとんど認識されず、動画追従視での色割れの発生を抑制することができる。
<第4の実施の形態>
 次に、本発明の第4の実施の形態に係る画像表示装置について説明する。なお、上記第1ないし第3の実施の形態に係る画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
 図19は、図4の時空図と同様にして、本実施の形態における移動画像の表示状態を模式的に示したものである。図19には、網膜上で追従視時に重なり合うイメージ(網膜上での輝度分布)を各フレームごとに簡易的に図示してあるが、図20にさらに、図19に示した表示状態における網膜上での2フレーム期間の合成の輝度分布を模式的に示す。
 上記第1ないし第3の実施の形態では、移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が所定の分布形状となるように複数色のフィールド画像の表示順序を制御した。これに対し、本実施の形態では、表示順序制御部12が、1フレームを構成するフィールド画像群ではなく、時間的に連続する2フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上での合成輝度分布が所定の分布形状となるように複数色のフィールド画像の表示順序を制御する。
 表示順序制御部12は、時間的に連続する第1のフレームF1と第2のフレームF2とにおける複数色のフィールド画像の表示順序を異ならせるように制御する。そして図20に示したように、2フレーム分のフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなるようにする。かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、複数色のフィールド画像の表示順序を制御する。
 本実施の形態では、画像処理部11(図1)は、緑色フィールド画像および青色フィールド画像についてそれぞれ、入力画像における緑色成分および青色成分の信号レベルに対して信号レベルを2倍にした画像を生成する。表示順序制御部12は、第1のフレームの表示期間内では、信号レベルが2倍にされた青色フィールド画像B1、赤色フィールド画像R1、信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像G1、および赤色フィールド画像R1の順に表示されるように各色のフィールド画像の表示順次を制御する。第2のフレームの表示期間内では、赤色フィールド画像R2、信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像G2、赤色フィールド画像R2、および信号レベルが2倍にされた青色フィールド画像B2の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する。このように本実施の形態では、第1のフレームF1に対し、第2のフレームF2におけるフィールド画像群の各色の表示順序が逆になっている。
 図19では、追従視線30を、2フレームを合成した状態での輝度重心31を結んだ線で表している。本実施の形態では、輝度重心31は、緑色フィールド画像の中心位置31Gとは一致していない。このような表示方法であっても、2フレーム分のフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となる。また、周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となる。従って、本実施の形態においても、人間の視覚特性を考慮すると、周辺部の色ずれはほとんど認識されず、動画追従視での色割れの発生を抑制することができる。
<第5の実施の形態>
 次に、本発明の第5の実施の形態に係る画像表示装置について説明する。なお、上記第1ないし第4の実施の形態に係る画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
 図21(B)は、図4の時空図と同様にして、本実施の形態における移動画像の表示状態を模式的に示したものである。図21(A)は、図19に示した表示状態から赤色成分を部分的に間引いた状態を示している。本実施の形態では、表示順序制御部12は、図21(B)に示したように、図19に示した表示状態から赤色成分を部分的に間引いて、さらにその間引いてできる表示間隔を詰めて表示させるような表示制御を行う。
 このような表示方法であっても、2フレーム分のフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となる。また、周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となる。従って、本実施の形態においても、人間の視覚特性を考慮すると、周辺部の色ずれはほとんど認識されず、動画追従視での色割れの発生を抑制することができる。
<第6の実施の形態>
 次に、本発明の第6の実施の形態に係る画像表示装置について説明する。なお、上記第1ないし第5の実施の形態に係る画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
 図22は、図4の時空図と同様にして、本実施の形態における移動画像の表示状態を模式的に示したものである。図22には、網膜上で追従視時に重なり合うイメージ(網膜上での輝度分布)を各フレームごとに簡易的に図示してあるが、図23(C)にさらに、図22に示した表示状態における網膜上での2フレーム期間の合成の輝度分布を模式的に示す。図23(A)は、図22に示した表示状態における第1のフレームF1のフィールド画像群による網膜上での輝度分布を模式的に示している。図23(B)は図22に示した表示状態における第2のフレームF2のフィールド画像群による網膜上での輝度分布を模式的に示している。図23(C)には、図23(A)と図23(B)とに示した輝度分布を合成した状態を模式的に示している。
 本実施の形態では、表示順序制御部12が、時間的に連続する2フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上での合成輝度分布が所定の分布形状となるように複数色のフィールド画像の表示順序を制御する。表示順序制御部12は、時間的に連続する第1のフレームF1と第2のフレームF2とにおける複数色のフィールド画像の表示順序を異ならせるように制御する。そして図23(C)に示したように、2フレーム分のフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなるようにする。かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、複数色のフィールド画像の表示順序を制御する。
 本実施の形態では、画像処理部11(図1)は、複数色のフィールド画像として赤色フィールド画像、緑色フィールド画像、および青色フィールド画像の3色のフィールド画像を生成する。表示順序制御部12は、第1のフレームF1の表示期間内では、青色フィールド画像B1、赤色フィールド画像R1、および緑色フィールド画像G1の順に表示されるように各色のフィールド画像の表示順次を制御する。第2のフレームの表示期間内では、緑色フィールド画像G2、赤色フィールド画像R2、および青色フィールド画像B2の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する。このように本実施の形態では、第1のフレームF1に対し、第2のフレームF2におけるフィールド画像群の各色の表示順序が逆になっている。さらに、本実施の形態では、表示順序制御部12が、第1のフレームF1の表示期間と第2のフレームF2の表示期間との間に1フィールド期間分の非表示区間Kが挿入されるような表示制御を行う。なお、図22では、非表示区間Kを第2のフレームF2の先頭にあるようにした例を示しているが、これに代えて第1のフレームF1の最後に非表示区間Kを設けても実質的に同じである。
 図22では、追従視線30を、2フレームを合成した状態での輝度重心31を結んだ線で表している。本実施の形態では、輝度重心31は、緑色フィールド画像の中心位置31Gや赤色フィールド画像の中心位置31Rとは一致していない。このような表示方法であっても、2フレーム分のフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となる。また、周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ合成輝度分布の広がりが左右対称的となる。従って、本実施の形態においても、人間の視覚特性を考慮すると、周辺部の色ずれはほとんど認識されず、動画追従視での色割れの発生を抑制することができる。
[第6の実施の形態の比較例]
 図24は、第6の実施の形態(図22)に対する比較例による画像の表示状態を模式的に示している。図24には、網膜上で追従視時に重なり合うイメージ(網膜上での輝度分布)を各フレームごとに簡易的に図示してあるが、図25(C)にさらに、図24に示した表示状態における網膜上での2フレーム期間の合成の輝度分布を模式的に示す。図25(A)は、図24に示した表示状態における第1のフレームF1のフィールド画像群による網膜上での輝度分布を模式的に示している。図25(B)は図24に示した表示状態における第2のフレームF2のフィールド画像群による網膜上での輝度分布を模式的に示している。図25(C)には、図25(A)と図25(B)とに示した輝度分布を合成した状態を模式的に示している。
 図24に示した比較例の表示方法では、図22の表示方法に対して各フレーム内での各色のフィールド画像の表示順序は同じである。しかしながら、隣接するフレーム間に非表示区間Kを設けていない。このような表示方法であった場合、2フレーム分のフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上でのフィールド画像群の合成輝度分布が図25(C)に示したように、色ずれが認識されないための所定の分布形状からかけ離れたものとなる。すなわち、第1のフレームF1による網膜上での輝度分布(図25(A))と第2のフレームF2による網膜上での輝度分布(図25(B))とにおける輝度の最大部分が中央部で十分に合成されずに、網膜上で離れた状態となる。このため、空間的に2重像となるように見えてしまう。
<第7の実施の形態>
 次に、本発明の第7の実施の形態に係る画像表示装置について説明する。なお、上記第1ないし第6の実施の形態に係る画像表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
 上記第1ないし第6の実施の形態で説明した表示方法はそれぞれ、いわゆる部分駆動方式のバックライト制御を行う表示装置に適用可能である。図26は、そのようなバックライト制御を行う表示装置の構成例を示している。
 図26において、バックライト3は、互いに独立して制御可能であると共に複数の色光を個別に射出可能であるように構成された複数の部分発光領域36を有している。すなわち、このバックライト3は、部分駆動方式のバックライトで構成されている。具体的には、バックライト3は、複数の光源が2次元的に配列されることにより複数の部分発光領域36を有している。これにより、光源部3は、面内方向に発光領域が縦n×横m=K個(n,m=2以上の整数)に分割されている。なお、この分割数は、表示画素よりも低解像度のものとなっている。また、表示パネル2には、各部分発光領域36に対応する複数の部分照射領域26が形成されるようになっている。表示パネル2は、部分発光領域36単位で射出された色光を、画像信号に基づいて変調する。
 バックライト33は、入力映像信号に応じて、部分発光領域36ごとに独立した発光制御が可能とされている。ここでは、光源は、赤色光を発する赤色LED3R、緑色光を発する緑色LED3G、および青色光を発する青色LED3Bの各色のLEDを組み合わせて構成され、各色光を加法混色することで複数の色光を発光するようになっている。部分発光領域36には、このような光源が少なくとも1つ配置されている。
<その他の実施の形態>
 本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。
 以上の各実施の形態の説明では、複数色のフィールド画像として、赤色、緑色および青色の3原色のフィールド画像を生成して時分割表示する場合を例にしたが、これら3原色とは異なる色でカラー表示を行うものであっても良い。例えば純粋な3原色とは色相がわずかに異なる他の3色でカラー表示を行うものであっても良い。
 また、複数色のフィールド画像として、黄色(Ye)、シアン(Cy)、マゼンタ(Mg)などの補色3色のフィールド画像を生成して時分割表示するようにしても良い。YeはRとGの合成色であり、CyはGとBの合成色であり、MgはRとBの合成色である。人間の眼における視感度の高い輝度順は、
Ye(=R+G)>Cy(=G+B)>Mg(=R+B)の順である。また、人間の眼による周波数分解能の高さと帯域感度の広さの順も、Ye>Cy>Mgの順である。従って、これら補色3色のフィールド画像群による時分割表示では、位置ずれや空間的広がりの相対的な許容量は、Yeが最も小さくMgが最も大きくなり、Ye>Cy>Mgの順に色ずれを認識しやすいと考えられる。従って、上記各実施の形態における、RGBの各色を、G→Ye,R→Cy,B→Mgと置き換えるような組み合わせで表示すれば、同様の色割れ低減効果が得られる。例えば上記第1の実施の形態における「B,R,G,G,R,B」の表示順に代えて、1フレーム期間内で「Mg,Cy,Ye,Ye,Cy,Mg」の表示順で表示する方法であっても良い。

Claims (11)

  1.  入力画像をフレーム単位でカラー表示に必要とされる複数の色成分画像に分解し、フィールドシーケンシャル方式による表示用の複数色のフィールド画像を生成する信号処理部と、
     前記複数色のフィールド画像の1フレーム期間内での表示順序をフレーム単位で可変制御する表示順序制御部と、
     前記表示順序制御部の制御に基づく表示順序に従って、フィールドシーケンシャル方式により前記複数色のフィールド画像を時分割表示する表示部と
     を備え、
     前記表示順序制御部は、
     前記表示部において移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群または時間的に連続する2フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上での前記フィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ前記合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、前記複数色のフィールド画像の表示順序を制御する
     ようになされている画像表示装置。
  2.  前記信号処理部は、前記複数の色成分画像として前記入力画像を赤色成分、緑色成分、および青色成分の原色画像に分解し、前記複数色のフィールド画像として赤色フィールド画像、緑色フィールド画像、および青色フィールド画像の3色のフィールド画像を生成する
     ようになされている請求項1に記載の画像表示装置。
  3.  前記表示順序制御部は、
     1フレーム期間内で時間的な中心位置に前記緑色フィールド画像が表示され、かつ前記緑色フィールド画像に対して時間的に前と後とにそれぞれ、前記赤色フィールド画像および前記青色フィールド画像が前記時間的な中心位置から見て赤色、青色の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する
     ようになされている請求項2に記載の画像表示装置。
  4.  前記表示順序制御部は、
     1フレーム期間内で時間的な中心位置に前記緑色フィールド画像が2フィールド分、時間的に連続して表示され、かつ前記2フィールドの緑色フィールド画像に対して時間的に前と後とにそれぞれ、前記赤色フィールド画像および前記青色フィールド画像が前記時間的な中心位置から見て赤色、青色の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する
     ようになされている請求項3に記載の画像表示装置。
  5.  前記信号処理部は、前記緑色フィールド画像については、前記入力画像における緑色成分の信号レベルに対して信号レベルを2倍にした画像を生成するようになされ、
     前記表示順序制御部は、
     1フレーム期間内で時間的な中心位置に、前記信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像が表示され、かつ前記緑色フィールド画像に対して時間的に前と後とにそれぞれ、前記赤色フィールド画像および前記青色フィールド画像が前記時間的な中心位置から見て赤色、青色の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する
     ようになされている請求項3に記載の画像表示装置。
  6.  前記信号処理部は、前記緑色フィールド画像については、前記入力画像における緑色成分の信号レベルに対して信号レベルを2倍にした画像を生成するようになされ、かつ、時間的に1つ前のフレームと現在のフレームとの間で2つの青色フィールド画像を合成した第1の合成青色フィールド画像を生成すると共に、現在のフレームと時間的に1つ後のフレームとの間で2つの青色フィールド画像を合成した第2の合成青色フィールド画像を生成するようになされ、
     前記表示順序制御部は、
     時間的に1つ前のフレームと現在のフレームとの間で前記第1の合成青色フィールド画像が同一の時間に共通化して表示され、現在のフレームと時間的に1つ後のフレームとの間で前記第2の合成青色フィールド画像が同一の時間に共通化して表示されるように制御すると共に、前記第1の合成青色フィールド画像と前記第2の合成青色フィールド画像との間の時間的な中心位置に、前記信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像が表示され、かつ、前記第1の合成青色フィールド画像と前記緑色フィールド画像との間、および前記緑色フィールド画像と前記第2の合成青色フィールド画像との間にそれぞれ、前記赤色フィールド画像が表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する
     ようになされている請求項2に記載の画像表示装置。
  7.  前記表示順序制御部は、
     時間的に連続する第1のフレームと第2のフレームとにおける前記複数色のフィールド画像の表示順序を異ならせるように制御すると共に、前記第1のフレームと前記第2のフレームとを構成する2フレーム分のフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上での前記フィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ前記合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、前記複数色のフィールド画像の表示順序を制御する
     ようになされている請求項1または2に記載の画像表示装置。
  8.  前記信号処理部は、前記複数色のフィールド画像として赤色フィールド画像、緑色フィールド画像、および青色フィールド画像の3色のフィールド画像を生成するようになされ、かつ、前記緑色フィールド画像および前記青色フィールド画像についてそれぞれ、前記入力画像における緑色成分および青色成分の信号レベルに対して信号レベルを2倍にした画像を生成するようになされ、
     前記表示順序制御部は、
     前記第1のフレームの表示期間内では、信号レベルが2倍にされた青色フィールド画像、赤色フィールド画像、信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像、および赤色フィールド画像の順に表示され、
     前記第2のフレームの表示期間内では、赤色フィールド画像、信号レベルが2倍にされた緑色フィールド画像、赤色フィールド画像、および信号レベルが2倍にされた青色フィールド画像の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御する
     ようになされている請求項7に記載の画像表示装置。
  9.  前記信号処理部は、前記複数色のフィールド画像として赤色フィールド画像、緑色フィールド画像、および青色フィールド画像の3色のフィールド画像を生成するようになされ、
     前記表示順序制御部は、
     前記第1のフレームの表示期間内では、青色フィールド画像、赤色フィールド画像、および緑色フィールド画像の順に表示され、
    前記第2のフレームの表示期間内では、緑色フィールド画像、赤色フィールド画像、および青色フィールド画像の順に表示されるように、各色のフィールド画像の表示順次を制御すると共に、
     前記第1のフレームの表示期間と前記第2のフレームの表示期間との間に1フィールド期間分の非表示区間が挿入されるような表示制御を行う
     ようになされている請求項7に記載の画像表示装置。
  10.  前記表示部は、
     互いに独立して制御可能であると共に複数の色光を個別に射出可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、
     前記光源部から前記部分発光部単位で射出された色光を画像信号に基づいて変調する表示パネルとを有する
     ものである請求項1または2に記載の画像表示装置。
  11.  信号処理部において、入力画像をフレーム単位でカラー表示に必要とされる複数の色成分画像に分解し、フィールドシーケンシャル方式による表示用の複数色のフィールド画像を生成するステップと、
     前記複数色のフィールド画像の1フレーム期間内での表示順序を、表示順序制御部によってフレーム単位で可変制御するステップと、
     前記表示順序制御部の制御に基づく表示順序に従って、フィールドシーケンシャル方式により前記複数色のフィールド画像を表示部に時分割表示するステップと
     を含み、
     前記表示順序制御部が、
     前記表示部において移動画像を表示したときに、1フレームを構成するフィールド画像群または時間的に連続する2フレームを構成するフィールド画像群によって観察者に認識される、網膜上での前記フィールド画像群の合成輝度分布が中央部で輝度が最大となり周辺部に行くに連れて輝度が低くなり、かつ前記合成輝度分布の広がりが左右対称的となるように、前記複数色のフィールド画像の表示順序を制御する
     ようになされている画像表示方法。
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