JP6848720B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号を画素ずらし表示する装置におけるフレームコントロール処理に関する。

特許文献１には、映像信号を画素ずらし表示する装置において、互いに異なる位置に表示する２つの映像信号のそれぞれのデータにフレームコントロールテーブルにおけるフレーム番号を別々に割り当てることが記載されている。また、２つの映像信号に適用するフレームレートコントロールテーブルの順番を入れ替えても良いことや、２つの映像信号に異なる種類のパターンを割り当てても良いことが記載されている。

特開２０１５−１９４５９６号報

しかし、フレームレートコントロールテーブルのパターンによっては、パターン自体が目立つ可能性があり、更なる改善が望まれていた。

本発明は、フレームレートコントロールテーブルにおけるパターンが、より目立ちにくい映像表示装置を提供するものである。

本発明は、入力される映像信号を水平、垂直それぞれ半分に間引きし、垂直方向及び水平方向それぞれ所定画素ずれた画素で構成される信号A、信号Bを生成し、前記信号A、信号Bを時間的に交互に並べ替えられた信号に変換する信号処理部と、 前記信号A、信号Bのそれぞれのデータにフレームレートコントロールテーブルにおけるフレーム番号を別々に割り当てることによりフレームレートコントロールを行うフレームレートコントロール部を備える駆動装置と、前記駆動装置で駆動される液晶表示素子と、前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系と、前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズとを備え、前記フレームレートコントロールテーブルは、前記信号A、信号Bの下位２ビットが共に０１または１１の場合に、時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じフレームレートコントロールパターンが連続しないパターンとなることを特徴とする映像表示装置を提供する。

本発明によれば、フレームレートコントロールテーブルにおけるパターンが、より目立ちにくい映像表示装置を提供することができる。

映像表示装置を説明する図である。 反射型液晶表示素子を用いた液晶表示装置を示す概略構成図である。 映像信号に関する信号処理を説明するための図である。 駆動回路（駆動装置）を示すブロック図である。 階調表現を説明するための図である。 フレームレートコントロールフローを示す図である。 第１の実施形態における、フレームレートコントロールテーブルを示す図である。 入力映像フレーム番号とフレームレートコントロールにおけるフレーム番号の対応の一例を示した図である。 信号Aと信号Bに別々のフレームレートコントロールテーブルにおけるフレーム番号を割り当てた場合のフレームレートコントロールテーブルの一例を示した図である。 図９において、信号Aと信号Bでフレームレートコントロールのパターンの順番を入れ替えた場合の一例を示した図である。 第１の実施形態における入力映像フレーム番号とフレームレートコントロールにおけるフレーム番号の対応の一例を示した図である。 第１の実施形態における入力映像フレーム番号とフレームレートコントロールにおけるフレーム番号の対応の一例を示した図である。 第１の実施形態におけるフレームレートコントロールテーブルの一例を示した図である。 第２の実施形態におけるフレームレートコントロールテーブルの一例を示した図である。 第２の実施形態におけるフレームレートコントロールテーブルの一例を示した図である。

以下、本発明に係る映像表示装置について、添付図面を参照して説明する。以下では表示パネルとしてアクティブマトリクス型の反射型液晶表示素子６を備えた液晶表示装置１００を用いた映像表示装置を例にして説明する。

図１は、液晶表示装置１００を用いた映像表示装置による表示を説明するための図である。映像信号源１０４から映像信号が液晶表示装置１００に送られる。液晶表示装置１００では、映像信号を所定の回路により間引いた後、時間順次の信号Aと信号Bに変換後、信号Aと信号Bを交互に所定の距離だけずらしスクリーン１３上に投影する。

次に、液晶表示装置１００および反射型液晶表示素子６の概略構成について説明する。図２は、反射型液晶表示素子を用いた液晶表示装置１００を示す概略構成図である。液晶表示装置１００は、概略、反射型液晶表示素子６、偏光ビームスプリッタ５（以下、ＰＢＳという）、投射レンズ１１を含んで構成される。反射型液晶表示素子６は、対向電極（透明電極ともいう）１０と、画素電極８との間に液晶９が封止された構造を有する。

照明光学系１から射出したＳ偏光３とＰ偏光４を含む光２はＰＢＳ５に入射する。ＰＢＳ５にて偏光分離される。Ｓ偏光３はＰＢＳ５の偏光分離面で反射され、反射型液晶表示素子６側に進行する。Ｐ偏光はＰＢＳの偏光分離面を透過する。反射型液晶表示素子６の液晶９は、画素回路７によって画素電極８と対向電極１０の間に印加される電圧に応じて入射したＳ偏光を変調する。対向電極１０に入射したＳ偏光は、画素電極８で反射して対向電極１０から射出するまでの過程で変調を受け、Ｐ偏光とＳ偏光からなる光として対向電極１０から射出される。対向電極１０から射出された光は変調された光であるＰ偏光成分のみがＰＢＳ５を通過し、Ｓ偏光成分はＰＢＳ５で反射される。ＰＢＳ５を通過したＰ偏光は投射レンズ１１によって射出され、射出光１２はスクリーン１３上に投射されて画像が表示される。

図３は映像信号に関する信号処理の流れを示す図である。映像信号源１０４から送出される映像信号は信号処理部としての信号処理回路１０１へ入力される。図３では例として、映像信号が画素数３８４０×２１６０、同期信号周波数６０Ｈｚの場合を示している。信号処理部としての信号処理回路１０１では、入力された映像信号は、水平、垂直それぞれ半分に間引かれた画素からなる信号Aと信号Bとに分離される。ここで信号Aを構成する画素と信号Bを構成する画素は、入力された映像信号上では水平、垂直それぞれ1画素ずれた画素から構成される。分離された信号Aと信号Bは時間的に交互に並べ替えられ、表示速度が２倍に変換される。このようにデコードされた映像信号は駆動回路１０２に入力する。駆動回路１０２はデコードされた映像信号に基づいて反射型液晶表示素子６を駆動する。

図３では映像信号が６０Ｈｚで入力される様子を示したが、６０Hzに限定されず他の周波数（例えば５０Ｈｚや２４Ｈｚなど）でもよい。また信号処理回路１０１は映像信号を２倍の周波数の信号に変換するが、周波数の変換は２倍に限定されず、これ以上でもよい。また、１倍（等倍）でもよい。画面解像度も、画素数３８４０×２１６０以外であってもよい。

図４は駆動回路（駆動装置）１０２を示すブロック図である。図５は階調表現を説明するための図である。図５は入力された映像信号データのビット数を８ビットとした場合における各プロセス部における階調表現の例を示している。

図４において、Ｎビットの入力された映像信号データは、ルックアップテーブル部２１にて、Ｎより大きい（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットのデータに変換される。ここで、Ｍはサブフレーム数を２進数で表したときのビット数、Ｄは誤差拡散処理部２３により補間されるビット数、Ｆはフレームレートコントロール部２４により補間されるビット数を表している。なおＮ、Ｍ、Ｆ、Ｄは整数である。

図５の例では、入力された映像信号データのビット数は８ビット（Ｎ＝８）、誤差拡散処理部２３にて補間されるビット数は４ビット（Ｄ＝４）、フレームレートコントロール部２４にて補間されるビット数は２ビット（Ｆ＝２）としている。サブフレーム数を２進数で表した場合のビット数は４ビット（Ｍ＝４）、駆動階調は１２個（黒を含まない）としている。

図４に戻り、ルックアップテーブル部２１にて（Ｍ＋Ｆ＋Ｄ）ビットに変換された映像信号データは、誤差拡散部２３により下位Ｄビットの情報を周辺画素に拡散することによって、（Ｍ＋Ｆ）ビットのデータに変換される。図５の例では、変換された１０ビットのデータは、誤差拡散部２３にて、下位４ビットの情報を周辺画素に拡散し上位６ビットのデータに量子化して出力される。

誤差拡散部２３にて（Ｍ＋Ｆ）ビットに変換された映像信号データは、フレームレートコントロール部２４に入力される。ここで、フレームレートコントロールとは、表示素子の１画素の表示に対してｍ（ｍ：ｍ≧２、自然数）フレームを１周期として、その周期のｎ（ｎ：ｎ＞０、ｍ＞ｎ、自然数）フレームではオン表示を行ない、残りの（ｍ−ｎ）フレームではオフ表示を行うことにより疑似的に階調を表示させる技術である。言い換えると、フレームレートコントロールとは、画面の書き換えと網膜の残像効果を利用して中間階調を擬似的に作り出す技術である。たとえばあるピクセルを1フレームごとに０階調と１階調に交互に書き換えることにより、人間の眼には０階調と１階調の中間の階調に見えることになる。そして、たとえば４フレームについてのこのような０階調と１階調の交互の書き換えを１セットとして制御することによって、０階調と１階調の間に３段階の階調を擬似的に表現できるようになる。

図６はフレームレートコントロールフローを示す図である。図７はフレームレートコントロールテーブルを示す図である。図４に示すフレームレートコントロール部２４はフレームレートコントロールテーブルを備えている。フレームレートコントロール部２４では、下位Ｆビットの値と、画素の位置情報及びフレームのカウント情報から、フレームレートコントロールテーブル内の位置を特定し、その値（１または０の値、以下０／１と記載する。）が上位Ｍビットに加えられ、Ｍビットのデータに変換される。

図５の例では、誤差拡散部２３により出力された６ビットのデータは、フレームレートコントロール部２４に入力される。フレームレートコントロール部２４は、下位２ビットの情報と、表示エリアでの位置情報およびフレームカウンタ情報より、フレームレートコントロールテーブルから０／１の値を導き、入力された６ビットから分離された上位４ビットの値に加算する。

フレームレートコントロール部２４から出力された４ビットデータは図４で示されているリミッタ部２５にて駆動階調の最大値である１２に制限された後、サブフレームデータ作成部２６にて、反射型液晶表示素子６へ転送されるべき１２ビットのデータに変換される。１２ビットのデータへの変換は駆動階調テーブル２７を使用する。

サブフレームデータ作成部２６から出力された１２ビットのデータは、メモリ制御部２８にて、サブフレーム毎に分割されたフレームバッファ２９に格納される。フレームバッファ２９はダブルバッファの構造になっており、フレームバッファ０にデータを格納中は、フレームバッファ１のデータがデータ転送部を経由して反射型液晶表示素子６に転送されることになり、次のフレームでは、前フレーム期間中に格納されたフレームバッファ０のデータがデータ転送部３０を経由して液晶表示素子６に転送され、フレームバッファ１には入力された映像信号データのサブフレームデータ作成部２６からの出力データが格納される。

駆動制御部３１は、サブフレーム毎の処理のタイミング等を制御しており、データ転送部３０への転送指示およびゲートドライバ３４の制御を行う。データ転送部３０は、駆動制御部３１からの指示に従い、メモリ制御部２８に指示を行ない、指定したサブフレームのデータをメモリ制御部２８から受け取りソースドライバ３３へと転送する。ソースドライバ３３は、１ライン分のデータをデータ転送部３０より受け取る毎に、反射型液晶表示素子６の対応する画素回路７へ列データ線Ｄ０−Ｄｎを用いて同時に転送する。この時、ゲートドライバ３４では、駆動制御部３１からの垂直スタート信号（ＶＳＴ）／垂直シフトクロック信号（ＶＣＫ）により指定された行の行選択線Ｗｙをアクティブにし、指定された行ｙの全ての列の画素へとデータが転送される。

フレームレートコントロール部２４の動作を図６で具体的に説明する。入力された６ビットのデータは、上位の４ビットと下位の２ビットに分割される。入力された６ビットデータの下位２ビットと、画素の表示エリアでの位置情報（すなわち、座標データであるＸ座標の下位２ビットおよびＹ座標の下位２ビット）と、フレームカウンタの下位２ビットとの合計８ビットの値を用いて、図７のフレームレートコントロールテーブルで示される“０”か“１”の値を特定する。特定された“０”か“１”の値は上位４ビットのデータに加算して、４ビットデータとして出力される。

信号A、信号Bそれぞれ想定する階調表示を行うために、図８のように信号Aと信号Bにフレームレートコントロールテーブルにおける、別々のフレーム番号を割り当てる。映像信号は、信号A、信号Bの交互の繰り返し信号を考える。図９は、このときのフレームレートコントロールテーブルを示した図である。図９以降では、上述の図７における「Ｘ座標下位２ビットの０、１、２、３」という表記を、「Ｈscan１、Ｈscan２、Ｈscan３、Ｈscan４」と表記するものとする。また、「Ｙ座標下位２ビットの０、１、２、３」という表記を「Ｖscan１、Ｖscan２、Ｖscan３、Ｖscan４」と表記するものとする。

図９に示すように下位２ビット信号が００、０１、１０、１１の全ての場合に対してそれぞれ、０、０．２５、０．５、０．７５という正常な値が得られる。すなわち、上記により信号Aと信号Bに対して別々にフレームレートコントロールを適用するため、正しい階調を表示することができる。

信号Aと信号Bの表示位置のずれ量は、０．５画素と近接している。このため、図９の下位ビット０１、１０、１１の、Ｆｒａｍｅ０とＦｒａｍｅ１のように、時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンとなった場合、そのパターンが２回連続することになり、表示する画像によっては、パターン自体が目立つ可能性がある。

図１０は、信号Aと信号Bとでフレームレートコントロールのパターンの順番を入れ替えた場合の図である。図１０のテーブルでは、図９のテーブルと比較して、時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンとなる場合が少ない。しかし、例えば下位２ビットが０１の場合のＦｒａｍｅ７のB画像とＦｒａｍｅ０のA画像のパターンは同じパターンになっている。このテーブルにおいて、Ｆｒａｍｅ７の次はＦｒａｍｅ０になるので、時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンが連続することになり、パターンが目立つ可能性がある。

時間的に連続する信号Aと信号Bとで、同じパターンとならないようにすることが望ましい。
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態では、フレームレートコントロール処理において、極力時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンとならないようにするため、図７のフレームコントロールテーブルにおいて、図１１または図１２のように信号Aと信号Bにフレームコントロールテーブルにおけるフレーム番号を割り当てる。図１３は図１１に示す順番で信号Aと信号Bにフレーム番号を割り当てた場合のフレームコントロールテーブルを示した図である。第１の実施形態によれば、下位２ビットが０１の場合と１１の場合において、時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンになることない。図１２に示す順番としても同様である。

第１の実施形態のフレームレートコントロールテーブルによれば、下位２ビットが０１と１１の場合において時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンにならないため、フレームレートコントロールのパターンが目立ちにくい。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、第１の実施形態に対し、下位２ビットが１０の場合のフレームレートコントロールテーブルのパターンを変更する。

第１の実施形態のフレームコントロールテーブルでは、下位２ビットが１０の場合、２種類のパターンの繰り返しになるので、信号Aと信号Bとで同じフレームレートコントロールテーブルのパターンとした場合、フレーム番号の割り振りの順番をずらしても、時間的に連続する信号Aと信号Bとで必ず同じパターンになる場合があり、パターンが目立つ可能性がある。第２の実施形態では、下位２ビットが１０の場合におけるフレームレートコントロールテーブルのパターンを信号Aと信号Bとで異なるパターンとする。

図１４に、下位２ビットが１０の場合の、フレームコントロールテーブルの一例を示す。フレームレートコントロールテーブルのパターンを信号Aと信号Bとで異なるパターンとすることにより、時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンが連続することは無い。図１５は、下位２ビットが１０の場合の、フレームコントロールテーブルの他の例である。

下位２ビットが１０の場合のフレームレートコントロールテーブルのパターンは図１４、図１５の例に限定せず種々設定可能であるが、A画像用パターンとB画像用パターンそれぞれで時間的に隣接するパターン同士で同一画素データが白黒反転するパターンとなっていることが望ましい。時間的に隣接するパターン同士で同一画素データが白黒反転するパターンとすることで、連続する２フレーム内で０．５の階調表示することができ、より、ちらつきをより目立ちにくくすることができる。

第２の実施形態のフレームレートコントロールテーブルによれば、下位２ビットが０１、１０、１１の場合において時間的に連続する信号Aと信号Bとで同じパターンにならないため、フレームレートコントロールのパターンが目立ちにくい。

第１、第２の実施形態において、入力された映像信号データのビット数をＮ、表示素子の駆動可能な階調数を２進数で表したときのビット数をＭ、誤差拡散処理により誤差として拡散されるビット数をＤ、フレームレートコントロールにより擬似的な階調として表現されるビット数をＦとしたとき、Ｎ＝８、Ｍ＝４、Ｄ＝４、Ｆ＝２である場合について説明した。しかし、Ｎ、Ｍ、Ｄ、Ｆの値は上記の値に限定されず、種々の値を用いて実施することができる。そのなかでも、Ｎ＝８〜１２、Ｍ＝４〜６、Ｄ＝４〜８、Ｆ＝２〜３であることがより好ましい。

１ 照明光学系、６ 反射型液晶表示素子、９ 液晶、１１ 投射レンズ、
１３ スクリーン、２１ ルックアップテーブル部、２２信号変換部、
２３ 誤差拡散部、２４ フレームレートコントロール部、
１００ 投射型液晶表示装置、１０１ 信号処理回路（信号処理部）、
１０２、１０２０ 駆動回路（駆動装置）、１０４ 映像信号源

Claims (3)

1. 入力される映像信号を水平、垂直それぞれ半分に間引きし、垂直方向及び水平方向それぞれ所定画素ずれた画素で構成される諧調を表現する所定ビット数のデジタルの信号A、信号Bを生成し、前記信号A、信号Bを時間的に交互に並べ替えられた信号に変換する信号処理部と、
   前記信号A、信号Bのそれぞれのデータにフレームレートコントロールテーブルにおけるフレーム番号を別々に割り当てることによりフレームレートコントロールを行うフレームレートコントロール部を備える駆動装置と、
   前記駆動装置で駆動される液晶表示素子と、
   前記液晶表示素子に照明光を入射させる照明光学系と、
   前記液晶表示素子から射出された変調光を投射する投射レンズとを備え
   前記フレームレートコントロールテーブルは、前記信号A、信号Bの諧調値０から１の間の階調値を示す下位２ビットが共に０１または１１の場合に、時間的に連続する信号Aと信号Bとで異なるフレームレートコントロールパターンである ことを特徴とする映像表示装置。
2. 前記フレームレートコントロールテーブルは、前記信号A、信号Bの下位２ビットが共に１０の場合、信号Aと信号Bとで異なるフレームレートコントロールパターンである ことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
3. 前記フレームレートコントロールテーブルは、前記信号A、信号Bの下位２ビットが共に１０の場合、信号Aと信号Bそれぞれにおいて時間的に隣接する信号に適用するパターン同士で同一画素データが白黒反転するパターンである
   ことを特徴とする請求項２記載の映像表示装置。
   
   
   

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