JP2008058346A - 動画像表示装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 動画像表示において、フリッカーと動画像視認性を両立させる技術を提供する。
【解決手段】 本発明は、動画像表示装置を提供する。この動画像表示装置は、映像表示状態と非表示状態との間の遷移を交互に繰り返すことによって動画像を表示するとともに、前記非表示状態から前記映像表示状態への中間的な輝度状態である第１の遷移状態の時間が前記映像表示状態から前記非表示状態への中間的な輝度状態である第２の遷移状態の時間よりも長くなるように構成された映像表示部を備える。映像表示状態は、入力された画像データに応じて画像を表示する状態である。非表示状態は、映像表示状態よりも輝度が低い画像を表示する表示状態である。
【選択図】図８

Description

本発明は、動画像表示技術に関する。

動画像表示装置には、画像が常時表示されているホールド型表示装置と、ＣＲＴのようなインパルス型表示装置とがある。ホールド型表示装置は、フリッカー（ちらつき感）がないという利点を有する一方で、ディスプレイや人間の目の残像に起因する動画像視認性の問題（動画像ボケ）があるという欠点を有していた。一方、インパルス型表示装置は、動画像視認性が良いという利点を有する一方で、フリッカー（ちらつき感）があるという欠点を有していた。従来は、このような両者の特性を考慮して、ホールド型表示装置は主として静止画像を表示するＰＣモニターに利用され、インパルス型表示装置は主として動画像を表示するテレビに利用されていた。

ところが、近年では、液晶テレビや液晶プロジェクタの普及に伴って、液晶のようなホールド型表示装置に動画像を表示することが要請されている。この要請に応えるため、動画像ボケを抑制するために、ホールド型表示装置において光源をオンオフさせてインパルス型の表示を行う技術が特許文献１〜３に提案されている。

特開平４−３０２２８９号公報 特開平１１−２０２２８５号公報 特開２０００−１２２５９６号公報

しかし、このようなインパルス型の表示は、フリッカー（ちらつき感）がないというホールド型表示装置の利点を失わせることになるという問題を生じさせていた。

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、動画像表示において、フリッカーと動画像視認性を両立させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、動画像表示装置を提供する、この動画像表示装置は、
映像表示状態と非表示状態との間の遷移を交互に繰り返すことによって動画像を表示するとともに、前記非表示状態から前記映像表示状態への中間的な輝度状態である第１の遷移状態の時間が前記映像表示状態から前記非表示状態への中間的な輝度状態である第２の遷移状態の時間よりも長くなるように構成された映像表示部を備え、
前記映像表示状態は、入力された画像データに応じて画像を表示する状態であり、
前記非表示状態は、前記映像表示状態よりも輝度が低い画像を表示する表示状態である。

本発明の動画像表示装置では、非表示状態から映像表示状態への中間的な輝度状態である第１の遷移状態の時間が、映像表示状態から非表示状態への中間的な輝度状態である第２の遷移状態の時間よりも長くなるように構成されているので、非表示状態から映像表示状態への輝度が高くなる際に無意識に行われる明順応に起因する不快感（フリッカー）を抑制しつつ動画像ボケを低減することができる。動画像ボケの低減は、映像表示状態よりも輝度が低い画像を表示を各映像表示の間に挟むことによって、人間の目の残像やディスプレイ上の残像を消すことによって実現される。

なお、第１の遷移状態の時間が第２の遷移状態の時間よりも長くなるように構成されているとは、第２の遷移状態が存在しない場合（すなわち時間がゼロ）を含む広い意味を有している。また、このような構成は、たとえば非表示状態から映像表示状態へ特性変化が緩やかで、映像表示状態から非表示状態への特性変化が比較的に急な表示デバイスを使用することによっても実現することができるし、あるいは後述するような表示制御を行うことによっても実現することができる。

上記動画像表示装置において、
前記映像表示部は、前記動画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスを制御する表示制御部とを備え、
前記表示制御部は、前記第１の遷移時間が前記第２の遷移時間よりも長くなるように前記表示デバイスを制御するようにしても良い。こうすれば、十分な反応速度を有するあらゆる表示装置に、本発明を適用することができる。

上記動画像表示装置において、
前記第１の遷移状態は、前記映像表示状態における画像の輝度を一様な比率で低下させた画像を表示する表示状態であるようにしても良い。こうすれば、フリッカーと動画像ボケの抑制を抑制しつつコントラストの低下も低減することができる。

上記動画像表示装置において、
前記第１の遷移状態の時間は、２ｍ秒以上あるいは画像表示の更新周期である１フレーム期間のの８分の１以上の時間であれば顕著な効果が得られることが本願発明者の実験によって確認された。

なお、本発明は、動画像表示装置や動画像表示装置制御装置、それらの方法または装置の機能をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムやファームウェア、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、記憶装置を備える消耗品容器等の種々の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．液晶プロジェクタの基本的構成：
Ｂ．本発明の比較例における表示処理：
Ｃ．本発明の第１実施例における表示処理：
Ｄ．本発明の第２実施例における表示処理：
Ｅ．本発明の第３実施例における表示処理：
Ｆ．変形例：

Ａ．液晶プロジェクタの基本的構成：
図１は、本発明の一実施例としての液晶プロジェクタ１０の構成を示すブロック図である。液晶プロジェクタ１０は、スクリーンＳＣ上に画像を投写するための光学系１００と、投写光を制御する制御系２００とを備えている。光学系１００は、照明光学系１１０と、ＬＣＤパネル１２０と、投写光学系１３０と備えている。制御系２００は、コントローラ２１０と、画像処理部２２０と、ＬＣＤドライバ２３０と、を備えている。

コントローラ２１０は、図示しないＣＰＵやメモリを備えている。コントローラ２１０は、画像処理部２２０と、ＬＣＤドライバ２３０と、を制御する。画像処理部２２０は、外部から与えられた入力画像信号を処理してＬＣＤドライバ２３０への入力信号を生成する。入力画像信号の処理には、画質調整処理等の種々の画像処理が含まれている。画質調整処理には、たとえば輝度調整や色温度補正といった処理がある。

ＬＣＤドライバ２３０は、画像処理部２２０から入力された画像データに基づいて、液晶パネル１２０を駆動するための駆動信号を生成する。この駆動信号は、液晶パネル１２０に供給されて、液晶パネル１２０が有する各画素の透過光量の制御に使用される。液晶パネル１２０を透過した光は、投写光学系１３０に照射される。投写光学系１３０は、液晶パネル１２０から照射された光をスクリーンＳＣ上に投写する。

図２は、本発明の実施例におけるＬＣＤパネル１２０の内部構成を示す説明図である。ＬＣＤパネル１２０は、液晶セル３４２の２次元配列として構成されるセルアレイ３４０と、行駆動回路１２５と、列駆動回路１２６と、を備えている。セルアレイ３４０は、水平方向に並列に配列されたｎ本のワード線ＹＶ１〜ＹＶｎと、垂直方向に並列に配列されたｍ本のデータ線ＸＨ１〜ＸＨｍと、によって液晶セル３４２の各々を制御可能に構成されている。ｎ本のワード線ＹＶ１〜ＹＶｎの電位は、行駆動回路１２５によって制御される。ｍ本のデータ線ＸＨ１〜ＸＨｍの電位は、列駆動回路１２６によって制御される。

各液晶セル３４２は、本実施例では薄膜トランジスタ３４３を介してワード線とデータ線とに接続されている。各液晶セル３４２は、ＬＣＤパネル１２０の各表示画素（図示せず）に対応し、その輝度を制御する。

ＬＣＤドライバ２３０は、各画素の輝度状態を表す映像信号と、水平同期信号を列駆動回路１２６に供給するとともに、垂直同期信号を行駆動回路１２５に供給することによってＬＣＤパネル１２０によって表示される映像を制御する。列駆動回路１２６は、水平同期信号に基づいて各走査線中の各画素の表示制御を行う。行駆動回路１２５は、垂直同期信号に基づいて各走査線の表示制御を行う。

このような構成によって、映像表示は、映像を構成する各走査線を上部から下部に向かって順に表示することによって行われる。各走査線を構成する画素は、左側の画素から右側の画素に向かって順に表示制御される。

Ｂ．本発明の比較例における表示処理：
図３は、比較例における各走査線の表示状態を示すタイムチャートである。図中のフレームは、フレーム周期を示しており、たとえば約６０fpsに相当する周期となる。各フレーム中には、非表示（黒書き込み）状態と映像表示状態とが含まれている。このような非表示状態は、液晶のようなホールド型表示装置において動画ボケを抑制するために設けられたものである。映像表示状態とは、入力された映像信号に応じて表示された映像表示状態である。

図４は、比較例における動画像の表示状態を示す説明図である。動画像ｍｐ１は、人間の視覚系に認識される動画像を示している。静画像ｓｐ１、ｓｐ２は、表示装置におけるある瞬間における状態を示す。静画像ｓｐ１、ｓｐ２は、黒色の帯（黒書き込み）の部分を有している。黒色の帯の部分は、この部分を構成する主走査線が図３における非表示（黒書き込み）の状態であることを示している。一方、映像が表示された部分は、この部分を構成する主走査線が図３における映像表示の状態であることを示している。

静画像ｓｐ２は、静画像ｓｐ１を表示した瞬間から一定時間経過後の表示状態を示している。静画像ｓｐ２の黒書き込み部分は、静画像ｓｐ１の黒書き込み部分よりも下側に存在する。これは、前述のように、映像を構成する各走査線を上部から下部に向かって順に表示される（あるいは走査される）ことによって行われているからである。この黒書き込み部分は、人間の目やディスプレイに残る残像を消して動画ボケを抑制するためのものである。

このようにして、比較例では、ホールド型表示装置において映像表示をオンオフさせてインパルス型の表示を行わせることによって動画像の視認性を良くしている。しかし、比較例では、インパルス型の表示を行わせることによってフリッカー（ちらつき感）がないというホールド型表示装置の利点を失わせることになるという問題が生じていた。このような問題は、従来は、インパルス型の表示を行う限りにおいて避けられないものとされていた。

しかし、本願発明者は、人間の視覚系におけるフリッカー（ちらつき感）の問題についてディスプレイの表示制御という観点ではなく、敢えて生理学的な観点から調査を行った。この調査の結果、次のような有用な文献が発見された。「Visual adaptation in relation to brief conditioning stimuli. Proceedings of the Royal Society of London, Series B, 128, 283-302, 1947、B.H.Crawford著」。

この文献の調査の結果、フリッカーによる不快感は、単純に明暗の変動に起因して生じるのではなく、人間の視覚系における無意識下の明順応と暗順応とに起因していることが分かった。さらに、明順応と暗順応とを比較すると、順応速度が速い明順応は、順応速度が遅い暗順応よりも大きな不快感を生じさせることを突き止めた。この明順応は、映像の明滅が知覚できない周期である場合でも無意識に実行され、暗順応よりも顕著に視覚系に負担を与えていることが分かった。本願発明者は、このような生理学的な知見に基づいて以下のような新規な技術的思想の創作を行った。

Ｃ．本発明の第１実施例における表示処理：
図５は、本発明の第１実施例における各走査線の表示状態を示すタイムチャートである。第１実施例のタイムチャートは、遷移表示（グレー書き込み）状態を有する点で比較例のタイムチャート（図３）と相違する。遷移表示状態は、映像状態よりも輝度が低く、非表示状態よりも輝度が高いグレー表示を行う表示状態である。

図６は、本発明の第１実施例における動画像の表示状態を示す説明図である。静画像ｓｐ１ａ、ｓｐ２ａは、遷移書き込みと黒書き込みの部分を有している。走査は、上部から下部に向かって実行されるので、各走査ラインに着目すると、非表示（黒書き込み）、遷移状態（遷移書き込み）、映像表示の順に表示状態が変化することが分かる。

遷移表示状態は、非表示状態と映像表示状態との間の中間的な輝度状態として、非表示状態の最も低い輝度の状態から、映像表示状態の輝度の状態への輝度の変化を緩やかにするという効果を奏する。このように表示状態の変化を工夫することによって、明順応に関する人間の視覚系に対する刺激を抑制し、これによりフリッカーの不快感を小さくすることができることが発明者によって確認された。

このように、第１実施例では、映像状態よりも平均輝度が低く、非表示状態よりも輝度が高いグレー表示を行う遷移表示を映像表示状態の前に行うことによって、フリッカーの抑制と動画像の視認性の向上の両立を実現している。なお、遷移表示状態は、非表示状態と映像表示状態との間の中間的な輝度状態であればよいが、映像表示状態の平均輝度の変動に応じて輝度を変動させることが好ましい。たとえば映像表示状態の平均輝度の半分程度とするように構成しても良い。なお、本願発明者による実験では、非表示状態の時間と遷移表示状態の時間の和が５ｍ秒以上とすると、顕著にフリッカーの不快感を低減できることが実証された。

ただし、遷移表示として「グレー書き込み」が実行されるので、この中間的な表示によってコントラストが若干低下することも発明者によって見いだされた。しかし、発明者は、この問題を解決するための手段をも創作した。

Ｄ．本発明の第２実施例における表示処理：
図７は、本発明の第２実施例における各走査線の表示状態を示すタイムチャートである。第２実施例のタイムチャートは、遷移表示状態がグレー書き込みではなくて、低輝度の映像表示状態である点で第１実施例のタイムチャートと異なる。第２実施例は、第１実施例におけるコントラストの低下が、映像中の輝度分布に拘わらず一様の輝度のグレー表示の使用に起因している点に着目して創作されたものである。

図８は、本発明の第２実施例における動画像の表示状態を示す説明図である。静画像ｓｐ１ｂ、ｓｐ２ｂは、遷移書き込みの部分が低輝度の映像表示である点で静画像ｓｐ１ａ、ｓｐ２ａと相違し、他の点は共通する。

低輝度の映像表示状態は、映像表示状態における画像の輝度を一様な比率で低下させた画像を表示する表示状態、たとえば階調値を映像表示状態の半分とすることによって実現することができる。ただし、処理負担を軽減するために、複数の画素をまとめて処理するようにしても良い。たとえば９×９の画素について、中心位置の階調値の半分を９×９の画素の階調値とするように構成しても良い。

このように、第２実施例では、低輝度の映像表示状態である遷移表示を映像表示状態の前に行うことによって、コントラストの低下も抑制することができるという利点がある。なお、本願発明者による実験では、非表示状態の時間と遷移表示状態の時間の和が５ｍ秒以上とすると、顕著にフリッカーの不快感を低減できることが実証された。

Ｅ．本発明の第３実施例における表示処理：
図９は、本発明の第３実施例における直視型液晶ディスプレイ１４０（ＬＣＤディスプレイ）の構成を示す説明図である。直視型液晶ディスプレイ１４０は、液晶ライトバルブ１４０Ｌと、液晶ライトバルブ１４０Ｌに光を投射する第１から第４までの４個のバックライト１４１〜１４４と、これらのバックライト１４１〜１４４の光量を制御するバックライト駆動回路１４０Ｄとを備えている。バックライト駆動回路１４０Ｄは、４本の電力供給線ＢＶ１〜ＢＶ４によって４個のバックライト１４１〜１４４の各々に接続されている。

図１０は、第１から第４までの４個のバックライト１４１〜１４４の各々の発光タイミングを示すタイムチャートである。第１ＢＬは、第１バックライト１４１の発光タイミングを示しており、また、第２ＢＬ、第３ＢＬ、および第４１ＢＬは、それぞれ第２バックライト１４２、第３バックライト１４３、第４バックライト１４４の発光タイミングをしめしている。図１０に示されるように、各バックライトのタイミングがずれているのでは、映像表示が上側の走査線から下側の走査線に走査がおこなわれるからである。

この構成は、直視型液晶ディスプレイ１４０において、４個に分割されたバックライトを所定のタイミングのズレをもって調光することによって、第２実施例と同様の映像表示を実現している。このように、本願発明は、直視型液晶ディスプレイ１４０にも適用することができる。

Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、たとえば次のような変形も可能である。

Ｆ−１．上述の各実施例では、非表示状態から映像表示状態への変化に伴う輝度変化を緩やかにするための中間的なステップ状態を設けているが、たとえば変形例（図１１）に示されるように輝度変化を緩やかに変化させるような遷移状態を設けるようにしても良い。本発明は、一般に、非表示状態から映像表示状態への中間的な輝度状態である遷移状態が設けられていれば良い。

Ｆ−２．上述の各実施例では、非表示状態から映像表示状態への変化時に遷移状態を設けているが、映像表示状態から非表示状態への変化時に遷移状態を設けるようにしても良い。ただし、遷移状態の存在は映像輝度の低下につながるので、視覚系への刺激が顕著な非表示状態から映像表示状態への変化時の遷移状態の時間を、映像表示状態から非表示状態への変化時の遷移状態の時間よりも長くすることが好ましい。

Ｆ−３．上述の各実施例では、本発明は液晶プロジェクタ１０として構成されているが、たとえばＤＬＰ（登録商標）方式や三管方式といった他の方式のプロジェクタとして構成することもできる。さらに、上述の実施例では、本発明はフロント方式のプロジェクタとして構成されているが、たとえばリア方式のプロジェクタにも適用することができる。加えて、プラズマディスプレイのようなインパルス型の表示装置にも適用することができる。

Ｆ−４．上述の各実施例では、遷移表示は、ＬＣＤパネル１２０の透過光量を調整することによって、あるいはバックライトの調光によって実現しているが、たとえば投射光を制限するための追加のＬＣＤパネルを、ＬＣＤパネル１２０やバックライトに装備することによっても実現しても良い。

Ｆ−５．上述の各実施例では、表示装置の制御によって遷移状態を設定しているが、たとえば非表示状態から映像表示状態へ特性変化が緩やかで、映像表示状態から非表示状態への特性変化が比較的に急な表示デバイスを使用することによっても実現することができる。たとえば黒から白への変化は、２〜１２ｍ秒を要し、白から黒への変化は、２ｍ秒以下のデバイスである。

本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。

本発明の一実施例としての液晶プロジェクタ１０の構成を示すブロック図。 本発明の実施例におけるＬＣＤパネル１２０の内部構成を示す説明図。 比較例における各走査線の表示状態を示すタイムチャート。 比較例における動画像の表示状態を示す説明図。 本発明の第１実施例における各走査線の表示状態を示すタイムチャート。 本発明の第１実施例における動画像の表示状態を示す説明図。 本発明の第２実施例における各走査線の表示状態を示すタイムチャート。 本発明の第２実施例における動画像の表示状態を示す説明図。 本発明の第３実施例における直視型液晶ディスプレイの構成を示す説明図。 バックライト１４１〜１４４の発光タイミングを示すタイムチャート。 本発明の変形例における各走査線の表示状態を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…液晶プロジェクタ
１００…光学系
１１０…照明光学系
１２０…液晶パネル
３４０…セルアレイ
１２５…行駆動回路
１２６…列駆動回路
３４２…液晶セル
３４３…薄膜トランジスタ
１３０…投写光学系
１４０…直視型液晶ディスプレイ
１４０Ｄ…バックライト駆動回路
１４０Ｌ…液晶ライトバルブ
１４１…第１バックライト
１４２…第２バックライト
１４３…第３バックライト
１４４…第４バックライト
２００…制御系
２１０…コントローラ
２２０…画像処理部

Claims (6)

1. 動画像表示装置であって、
   映像表示状態と非表示状態との間の遷移を交互に繰り返すことによって動画像を表示するとともに、前記非表示状態から前記映像表示状態への中間的な輝度状態である第１の遷移状態の時間が前記映像表示状態から前記非表示状態への中間的な輝度状態である第２の遷移状態の時間よりも長くなるように構成された映像表示部を備え、
   前記映像表示状態は、入力された画像データに応じて画像を表示する状態であり、
   前記非表示状態は、前記映像表示状態よりも輝度が低い画像を表示する表示状態である動画像表示装置。
2. 請求項１記載の動画像表示装置であって、
   前記映像表示部は、前記動画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスを制御する表示制御部とを備え、
   前記表示制御部は、前記第１の遷移時間が前記第２の遷移時間よりも長くなるように前記表示デバイスを制御する動画像表示装置。
3. 請求項１または２に記載の動画像表示装置であって、
   前記第１の遷移状態は、前記映像表示状態における画像の輝度を一様な比率で低下させた画像を表示する表示状態である動画像表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の動画像表示装置であって、
   前記第１の遷移状態の時間は、２ｍ秒以上である動画像表示装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の動画像表示装置であって、
   前記第１の遷移状態の時間は、画像表示の更新周期である１フレーム期間の８分の１以上の時間である動画像表示装置。
6. 動画像表示方法であって、
   動画像を表示する表示デバイスを準備する準備工程と、
   映像表示状態と非表示状態との間の遷移を交互に繰り返すことによって前記表示デバイスに動画像を表示する動画像表示工程と、
   を備え、
   前記動画像表示工程は、前記非表示状態から前記映像表示状態への中間的な輝度状態である第１の遷移状態の時間が前記映像表示状態から前記非表示状態への中間的な輝度状態である第２の遷移状態の時間よりも長くなるようにする工程を含み、
   前記映像表示状態は、入力された画像データに応じて画像を表示する状態であり、
   前記非表示状態は、前記映像表示状態よりも輝度が低い画像を表示する表示状態である動画像表示方法。

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