画像処理装置及びその制御方法
【課題】フラットパネルディスプレイにおいて、インターレース映像を元画像に忠実に表示でき、かつ、ラインフリッカーや面フリッカーなどのインターレース妨害を低減できる技術を提供する。
【解決手段】画像処理装置が、入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するフレーム生成手段と、前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成する中間画像生成手段と、前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力する出力手段と、を有する。
【解決手段】画像処理装置が、入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するフレーム生成手段と、前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成する中間画像生成手段と、前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力する出力手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイでインターレース映像を表示するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン受像機に代表される動画像の表示装置には、ＣＲＴが長年用いられてきたが、近年では液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が主流となりつつある。動画像のフレームレートが６０Ｈｚ又は５０Ｈｚである時、液晶ディスプレイは、６０分の１秒又は５０分の１秒の間、発光を持続する。そのため、液晶ディスプレイは「ホールド型」ディスプレイと呼ばれている。
このようなホールド型ディスプレイにインターレース映像が入力された場合には、インターレース映像をプログレッシブ映像に変換（以後、ＩＰ変換と記す）して表示することが一般的である。
【０００３】
また、ＣＲＴと同様な発光特性をもつデバイスとして、フィールドエミッションタイプの表示装置（Field Emission Display（ＦＥＤ）、Surface-conduction Electron-emitter Display（ＳＥＤ）など）の開発も進んでいる。このタイプの表示装置は、１フレーム
表示期間（６０分の１又は５０分の１秒）のうちの一瞬だけ発光するので、「インパルス型」ディスプレイと呼ばれている。
インパルス型ディスプレイは、原理的にはインターレース方式の表示が可能である。しかしながら、画素の一つ一つが単独で発光する画素孤立型表示装置であるＦＰＤでインターレース表示を行うと、インターレース妨害の一種であるラインフリッカーが強く現れるという問題がある。
【０００４】
図８Ａ〜図８Ｄは、インターレース表示におけるラインフリッカーの発生を説明するための図である。図８Ａと図８Ｂは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に白い矩形画像を表示した例を示し、図８Ｃと図８Ｄは、ＣＲＴに同じ画像を表示した例を示す。図中、１２１はＦＰＤの奇数フィールドにおける白表示部分のライン、１２２はＦＰＤの偶数フィールドにおける白表示部分のラインである。１２３はＣＲＴの奇数フィールドにおける白表示部分、１２４はＣＲＴの偶数フィールドにおける白表示部分のラインである。１２５はＦＰＤの奇数フィールドにおける偶数フィールドのライン、１２６はＣＲＴの奇数フィールドにおける偶数フィールドのラインである。
【０００５】
ＣＲＴにおいては、電子ビームの拡散により、１２３、１２４のように白画像部分のラインが広がって表示されるため、非発光ラインであるライン１２６も、真っ黒ではなく、ぼんやりと明るくなる。その結果、同じ位置のライン１２６、１２４におけるフィールド間の輝度変化が小さくなるため、ラインフリッカーはあまり目立たない。
これに対して、ＦＰＤにおいては、画素単位で発光が制御されるため、１２１、１２２のように白画像部分はくっきりと表示され、非発光ライン１２５もはっきりとした黒いラインとなる。したがって、フィールド間の輝度変化が顕著となり、強いラインフリッカーが現れる。このラインフリッカーにより、白い矩形中に水平方向の縞模様が見えたり（縞模様妨害）、矩形の上端や下端がちらついて見えたり、という妨害感が発生する。
【０００６】
したがって、インパルス型ディスプレイにおいては、インターレース表示が可能であるにもかかわらず、ラインフリッカーによる画質低下を避けるために、ＩＰ変換を行うことが一般的である。
【０００７】
ＩＰ変換の標準のアルゴリズムと言うものは無く、ＴＶやモニターのメーカーによって様々な方法が採用されている。例えば、上下のラインから補間画素を生成するフィールド内補間、前後のフィールドから補間画素を生成するフィールド間補間、動き推定によりフィールド内補間とフィールド間補間を適応的に組み合わせる方法などがある。このようにＩＰ変換は補間処理や推定処理を伴うため、どんな映像にも対応できると言うような完全な変換方式というものはなく、多かれ少なかれ変換ミスによる画像の乱れが発生する。そして、発生する画像の乱れは、ＩＰ変換のアルゴリズムによって（すなわちモニターの種類やメーカーによって）異なるものとなる。
【０００８】
放送局やコンテンツ制作会社においては、マスターモニターと呼ばれる基準のディスプレイを用いて映像品質の確認が行われる。従来のＣＲＴのマスターモニターではインターレース映像をそのまま表示し確認することが可能であったが、ＬＣＤマスターモニターでは、インターレース映像はＩＰ変換回路でプログレッシブ映像に変換した後に表示される。そうすると、ＬＣＤマスターモニターで画像の乱れが発見された場合に、それが入力映像信号（元画像）にもともと含まれていた問題なのか、マスターモニターにおけるＩＰ変換処理のミスによる画質劣化なのか判断がつかない虞があり、支障がある。
【０００９】
最近は、プログレッシブ表示モードとインターレース表示モードをもつＬＣＤマスターモニターが登場している。しかし、ＬＣＤも画素孤立型表示装置であるため、ＬＣＤマスターモニターにおけるインターレース表示は上述したＦＥＤやＳＥＤと同じくラインフリッカーが強く現れ、大変見づらい。そのため、インターレース表示モードは常用するモードではなく、ＩＰ変換ミスかどうかを確認するためにのみ使用されることが多い。したがって従来のＬＣＤマスターモニターでは、いちいち表示モードを切り替える手間が発生し、元画像の品質を常時監視するというマスターモニターの使い方において、支障がある。
【００１０】
インターレース表示におけるラインフリッカーを低減する方法は、従来からいくつか提案されている。特許文献１に開示された方法は、ノンインターレースの映像信号をインターレース方式で表示する場合に、選択的にラインフリッカー防止フィルターをかけるものである。特許文献２に開示された方法は、ラインフリッカーを防止するために、文字と判別したら、垂直方向にローパスフィルターをかけるものである。特許文献３に開示された方法は、ラインフリッカーを防止するために、動きが認識されたら、垂直解像度を減少させるものである。
【００１１】
しかしながら、これら従来例は、ラインフリッカーを防止するために文字判別や動き認識等を用いているので、画像によって妨害の出方が変わる虞がある。そのため、ＩＰ変換ミスの場合と同様、表示画像の乱れが元画像に含まれていた問題かモニターでの画像処理に起因する問題かを区別できない。したがって、これらの方法は、マスターモニターのように元画像に忠実な表示が要求されるディスプレイには適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−４６２９９号公報
【特許文献２】特開平９−２５２４３０号公報
【特許文献３】特開平６−２７６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、フラットパネルディスプレイにおいて、インターレース映像を元画像に忠実に表示でき、かつ、ラインフリッカーや面フリッカーなどのインターレース妨害を低減できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１態様は、入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するフレーム生成手段と、前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成する中間画像生成手段と、前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力する出力手段と、を有する画像処理装置を提供する。
【００１５】
本発明の第２態様は、画像処理装置の制御方法であって、入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するステップと、前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成するステップと、前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力するステップと、を有する画像処理装置の制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フラットパネルディスプレイにおいて、インターレース映像を元画像に忠実に表示することができるとともに、ラインフリッカーや面フリッカーなどのインターレース妨害を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の画像処理装置の機能ブロック図
【図２】第１実施形態の画像処理装置による処理画像の変遷を示す図
【図３】各ラインの表示輝度の変化を説明する図
【図４】第２実施形態の画像処理装置の機能ブロック図
【図５】第２実施形態の画像処理装置による処理画像の変遷を示す図
【図６】第３実施形態の画像処理装置の中間画像作成回路の機能ブロック図
【図７】第３実施形態の画像処理装置による処理画像の変遷を示す図
【図８】インターレース表示におけるラインフリッカーの発生を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付する図面を参照して本発明の画像処理装置及びその制御方法の好適な実施形態を説明する。本発明の画像処理装置は、入力されるインターレース映像信号に対して画像処理を施し、処理後の画像信号をフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のパネルモジュールに出力する装置である。本発明は、ＴＶ受像機やモニターなどの表示装置に内蔵される画像処理回路に適用することもできるし、映像機器（チューナ、ビデオカメラ、ビデオレコーダーなど）やパーソナルコンピュータのように、表示装置に対して画像信号を出力する装置に適用することもできる。なお、ＦＰＤには、ＬＣＤ、ＦＥＤ、ＳＥＤ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどがあるが、本発明はいずれのＦＰＤにも好ましく適用できる。
【００１９】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態の画像処理装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。画像処理装置は、画質調整回路１１１、フレーム周波数変換回路１１、フレーム
メモリ１２、中間画像作成回路１３、遅延回路１４、減算回路１５、セレクタ１６を備える。図１Ｂは中間画像作成回路１３の詳細を示しており、本実施形態の中間画像作成回路１３は最小値フィルター１７と乗算器１８から構成されている。
【００２０】
図２を参照しながら、各ブロックの動作を説明する。図２は、黒い背景中を白い矩形物体が左から右に移動している映像の例を示している。なお、ここでは、１０８０ｉ６０（解像度１９２０×１０８０、フィールド周波数６０Ｈｚ（フレーム周波数３０Ｈｚ）のインターレース）フォーマットを例に挙げて説明する。ただし、本発明はこれに限らず、例えば４８０ｉ６０、４８０ｉ５０、７２０ｉ６０、７２０ｉ５０、１０８０ｉ６０、１０８０ｉ５０など、どのようなフォーマットのインターレース映像にも適用可能である。
【００２１】
入力画像として、奇数フィールドＦ１、偶数フィールドＦ２、奇数フィールドＦ３、・・・が順に入力される。各フィールドは、画質調整回路１１１において、コントラスト、階調性（ガンマ）、色味などの調整が行われた後、フレーム周波数変換回路１１に入力される。
【００２２】
フレーム周波数変換回路１１は、フィールド周波数６０Ｈｚで入力されるフィールドＦ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・から、第１のフレームＦ１１、Ｆ２１、Ｆ３１、・・・及び第２のフレームＦ１２、Ｆ２２、Ｆ３２を生成し、フレーム周波数１２０Ｈｚで出力する回路である。
【００２３】
偶数フィールドＦ２が入力された場合を例にして、フレーム生成手段としてのフレーム周波数変換回路１１の動作を詳しく説明する。フレーム周波数変換回路１１は、偶数フィールドＦ２を受け取ると、偶数フィールドＦ２のライン間にブランクラインを付加（挿入）することによって、第１のフレームＦ２１を生成する。ブランクラインとは、画像情報を含まない空のラインをいい、ダミーラインとも呼ばれる。ブランクラインとしては、画素値が０の黒ラインを用いることが好ましい。ただし、十分に暗いライン（例えば最大輝度の１００分の１程度の輝度のライン）でも同様の効果が得られる。さらに、フレーム周波数変換回路１１は、前ステップの処理で奇数フィールドＦ１から作成された第１のフレームＦ１１のデータをフレームメモリ１２から読み込み、２つの第１のフレームＦ１１、Ｆ２１の論理和（ＯＲ）をとり、第２のフレームＦ２２を生成する。そして、第１のフレームＦ２１は遅延回路１４に、第２のフレームＦ２２は中間画像作成回路１３にそれぞれ出力される。このとき第１のフレームＦ２１と第２のフレームＦ２２をそれぞれ２回ずつ出力することで、フレーム周波数を１２０Ｈｚに高める。（図２では、第１と第２のフレームが交互に出力されているように記載されているが、これは図示及び説明の便宜のためであり、実際は、第１と第２のフレームが同じタイミングで出力されている。）なお、第１のフレームＦ２１は、次ステップの処理のために、画像バッファであるフレームメモリ１２に格納される。
【００２４】
奇数フィールドが入力された場合も同様の処理が行われる。すなわち、奇数フィールドＦ３が入力された場合は、ブランクライン挿入による第１のフレームＦ３１と、第１のフレームＦ２１とＦ３１の論理和による第２のフレームＦ３２が生成され、それぞれ遅延回路１４と中間画像作成回路１３に出力される。
【００２５】
なお、奇数フィールド（Ｆ１、Ｆ３）にブランクラインを挿入することで生成される第１のフレーム（Ｆ１１、Ｆ３１）のことを、以下、「奇数フレーム」とも呼ぶ。また、偶数フィールド（Ｆ２）にブランクラインを挿入することで生成される第１のフレーム（Ｆ２１）のことを以下、「偶数フレーム」とも呼ぶ。この場合、第２のフレームは、時間的に連続する奇数フレームと偶数フレームの論理和画像、と呼ぶことができる。
【００２６】
中間画像作成回路１３は、第２のフレーム（すなわち奇数フレームと偶数フレームの両方の画像）を元にして、ラインフリッカーを低減するための中間画像を生成するための中間画像生成手段である。本実施形態の中間画像作成回路１３は、図１Ｂに示すように、最小値フィルター１７および乗算器１８からなる。最小値フィルター１７は、注目画素と近傍画素の中から最小の画素値を出力するフィルターであり、例えば、３×３や５×５のタップサイズのフィルターを好ましく利用できる。乗算器１８は、最小値フィルター１７から出力される画像の全画素に対してゲインを乗算することにより、中間画像の明るさを一律に低下させる回路である。
【００２７】
図２は、第２のフレームＦ１２、Ｆ２２、Ｆ３２に対して５×５の最小値フィルターをかけた後（Ｆ１３、Ｆ２３、Ｆ３３）、ゲイン０．３３を乗算することにより得られた中間画像Ｆ１４、Ｆ２４、Ｆ３４の例を示している。最小値フィルターの効果により、中間画像には、奇数フィールドと偶数フィールドに共通する画像部分だけが残っていることが分かる。またゲインをかけたことで、中間画像の輝度が元画像に比べて約１／３に低下している。ゲインの値は０．３３に限られないが、少なくとも０．５より小さい値（すなわち、中間画像が元の輝度の１／２よりも暗い画像になるように）に設定する。ゲインが０．５以上であると中間画像が目立ちすぎ、インターレース表示に見えなくなったり、別の妨害感が発生する可能性があるからである。一方、ゲインの値は０．２以上に設定することが好ましい。ゲインが０．２より小さいと中間画像が暗すぎてラインフリッカーの改善効果が十分でないからである。
【００２８】
入力画像がカラー画像の場合、中間画像作成回路１３の処理は、ＲＧＢ信号に対して行っても良いし、輝度信号（Ｙ信号）に対して行うこともできる。例えば、ＲＧＢ各色の信号をそれぞれ最小値フィルターとゲインに通して各色の中間画像を別個に生成する、という方法は、カラーバランスが若干変わる可能性があるものの、簡単な回路で実現できるという利点がある。また、色信号とは別に輝度信号が得られるのであれば、輝度信号に対して最小値フィルターとゲインをかけた後、その変換後の輝度信号と色信号からＲＧＢ信号を求めることができる。この方法はカラーバランスが維持されるという利点がある。さらに、各画素のＲＧＢ値から求めた代表値（例えば最小値、平均値、所定の計算式を用いて求めた値）に対して最小値フィルターをかけ、代表値の最も小さい画素を採用する、という方法も、カラーバランスが維持されるので好ましい。
【００２９】
以上のようにして生成された中間画像Ｆ１４（Ｆ２４、Ｆ３４）は、セレクタ１６及び減算回路１５に出力される。
【００３０】
減算回路（減算手段）１５には、遅延回路１４でタイミング調整された第１のフレームＦ１１（Ｆ２１、Ｆ３１）が、対応する中間画像Ｆ１４（Ｆ２４、Ｆ３４）と同期して、入力される。そして、減算回路１５によって、第１のフレームＦ１１（Ｆ２１、Ｆ３１）から対応する中間画像Ｆ１４（Ｆ２４、Ｆ３４）を減算することで生成された合成フレームがセレクタ１６に出力される。以下、奇数フレーム（Ｆ１１、Ｆ３１）から生成される合成フレームを、輝度が調整された奇数フレーム、或いは単に、奇数フレームと呼ぶ。また、偶数フレーム（Ｆ２１）から生成される合成フレームを、輝度が調整された偶数フレーム、或いは単に、偶数フレームと呼ぶ。
【００３１】
セレクタ１６は、不図示のタイミング生成回路から入力されるフレームタイミングに従って、出力画像を交互に切り替える出力手段である。図２に示すように、まずは減算回路１５で輝度が調整された奇数フレームをメインフレームＭ１として出力し、次に、中間画像作成回路１３で生成された中間画像Ｆ１４をサブフレームＳ１として出力する。その後、メインフレームＭ２として輝度が調整された偶数フレーム、サブフレームＳ２として中間画像Ｆ２４、メインフレームＭ３として輝度が調整された奇数フレーム、サブフレーム
Ｓ３として中間画像Ｆ３４、・・・のように出力される。
【００３２】
従来のＦＰＤにおけるインターレース表示は、元フィールドと同じ輝度のフレーム（例えば図２のフレームＦ１１、Ｆ２１、Ｆ３１）をフレーム周波数６０Ｈｚで出力するものであった。これに対し、本実施形態による疑似インターレース表示では、低輝度のサブフレーム（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を間に挟みつつ、元フィールドよりもやや輝度の低い奇数フレーム（Ｍ１、Ｍ３）と偶数フレーム（Ｍ２）が交互に表示される。そのため、同一ラインのフレーム間の輝度変化が従来方法に比べて大きく減少する。よって従来、画素孤立型のＦＰＤで問題となっていた、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生が抑制される。
【００３３】
また、奇数フレームと偶数フレームの繰り返しの周期、すなわち疑似的なフィールド周波数は入力画像と同じ６０Ｈｚであるが、出力画像自体のフレーム周波数は２倍の１２０Ｈｚに高められている。したがって、この出力画像をホールド型ディスプレイに表示した場合には、ホールド型に特有の問題である動きボケ（残像感）を低減できるという効果もある。また、この出力画像をインパルス型ディスプレイに表示した場合には、インパルス型に特有の問題である面フリッカー（画面内の明るい部分がちらついて見える現象）を低減できるという効果もある。
【００３４】
図３は、各ラインの表示輝度の変化を説明する図である。図３Ａと図３Ｂは、元画像をそのまま６０Ｈｚのインターレースで表示した場合を示し、図３Ｃ〜図３Ｆは、本実施形態の疑似インターレース表示の例を示す。
【００３５】
図３Ａ及び図３Ｂにおいて、３１は元画像の奇数フィールドＦ１で光っている奇数ラインの輝度、３２は元画像の奇数フィールドＦ１で光っていない偶数ラインの輝度、３３は元画の偶数フィールドＦ２で光っている偶数ラインの輝度である。なお、光っていないラインの輝度は、黒輝度と呼ばれるもので、ＬＣＤにおける光漏れやＰＤＰにおける種火によって、ある程度の輝度が発生しているものである。
図３Ｃ〜図３Ｆにおいて、３４はメインフレームＭ１で光っていない偶数ラインの輝度、３５はサブフレームＳ１で光っている奇数ラインの輝度、３６はサブフレームＳ１で光っている偶数ラインの輝度、３７はメインフレームＭ２で光っている偶数ラインの輝度である。
【００３６】
図３Ａと図３Ｂから分かるように、従来の方法では、同一ラインの輝度３２、３３がフィールド間で大きく変わっている。画像中の明るい部分ほど、この輝度差は大きくなる。これにより、３０Ｈｚ周期のラインフリッカーが発生し、水平方向の縞模様妨害が現れる。
【００３７】
これに対し、本実施形態の方法では、図３Ｃ〜図３Ｆに示すように、同一ラインの輝度は３４、３６、３７のように段階的に変化する。輝度３６と３７の合計が元画像の輝度３３と等しくなるように輝度が配分されており、かつ、輝度３６：輝度３７＝１：２であるとすると、輝度３６は輝度３３の３分の１、輝度３７は輝度３３の３分の２である。眼の反応速度の限界のため、１２０Ｈｚのフレーム周波数の場合は、連続する２つのフレームの画像は目の中で完全に合成される。よって、この場合のフレーム間のラインの輝度差は、輝度３４と輝度３６の平均値と、輝度３６と輝度３７の平均値の差になり、従来の方法に比べて３分の１になる。これにより、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生が抑制される。
【００３８】
また本実施形態の方法では、元画像のフィールドＦ１、Ｆ２に対応するメインフレームＭ１、Ｍ２の輝度が、サブフレームＳ１、Ｓ２の輝度に比べて十分に大きい（本実施形態では２倍）であるため、ＣＲＴのインターレースに近い表示画像が得られる。しかも、補
間処理や推定処理のように画像に依存して精度が変わる処理を一切行っていないため、元画像に忠実な表示が可能である。したがって、マスターモニターのような高信頼が要求される表示装置にも、本実施形態の方法は好ましく適用することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
上記構成例は、一つの実施形態を示したものであり、本発明の原理および目的を同じくする様々な実施形態があるので、そのうちのいくつかを説明する。
【００４０】
図４Ａは、本発明の第２実施形態の画像処理装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。フレーム周波数変換回路５１と中間画像作成回路５２の機能が第１実施形態のものと異なるが、その他のブロックの機能は第１実施形態のものと同じである。図４Ｂは中間画像作成回路５２の詳細を示しており、本実施形態の中間画像作成回路５２は、最小値フィルターの代わりに、画像をぼかす処理を行うガウスフィルター５３を備えている。
【００４１】
図５を参照しながら、各ブロックの動作を説明する。なお入力画像は第１実施形態のもの（図２）と同じである。
入力画像として、奇数フィールドＦ１ａ、偶数フィールドＦ２ａ、奇数フィールドＦ３ａ、・・・が順に入力される。各フィールドは、画質調整回路１１１において、コントラスト、階調性（ガンマ）、色味などの調整が行われた後、フレーム周波数変換回路５１に入力される。
【００４２】
フレーム周波数変換回路５１は、奇数フィールドＦ１ａのライン間にブランクラインを付加（挿入）することによって奇数フレームを生成し、それを１２０Ｈｚのフレーム周波数で２回ずつ遅延回路１４と中間画像作成回路５２に出力する。図５中、Ｆ１１ａが遅延回路１４に出力される奇数フレーム、Ｆ１２ａが中間画像作成回路５２に出力される奇数フレームを示している。
【００４３】
中間画像作成回路５２は、奇数フレームＦ１２ａをガウスフィルター５３に通すことにより、画素値が平滑化された画像Ｆ１３ａを得る。ここでは、係数の合計が１になるようにガウス分布にしたがって係数が設定された、５×５サイズの既知のソフトフィルターを用いている。なお、本実施形態ではガウスフィルターを用いたが、ローパスフィルターや平均値フィルターなど他のソフトフィルター（平滑化フィルター）を用いても同様の効果が得られる。次に、乗算器１８が、画像Ｆ１３ａの全画素に対してゲイン（例えば０．３３）を乗算することにより、中間画像Ｆ１４ａを作成する。この中間画像Ｆ１４ａは減算回路１５とセレクタ１６に出力される。
【００４４】
減算回路１５には、遅延回路１４でタイミング調整された奇数フレーム１１ａが、対応する中間画像Ｆ１４ａと同期して、入力される。そして、減算回路１５によって、奇数フレーム１１ａから中間画像Ｆ１４ａを減算することで輝度が調整された合成フレームがセレクタ１６に出力される。
【００４５】
偶数フィールドＦ２ａに対しても上記と同様の処理が行われる。すなわち、ブランクライン挿入により偶数フレームＦ２１ａ、Ｆ２２ａを生成し、中間画像作成回路５２にて平滑化（Ｆ２３ａ）した後ゲインをかけて中間画像Ｆ２４ａを生成する。そして、偶数フレームＦ２１ａから中間画像Ｆ２４ａを減算して、輝度が調整された合成フレームを得る。次の奇数フィールドＦ３ａに対しても同様であり、ブランクライン挿入により奇数フレームＦ３１ａ、Ｆ３２ａを生成し、中間画像作成回路５２にて平滑化（Ｆ３３ａ）した後ゲインをかけて中間画像Ｆ３４ａを生成する。そして、奇数フレームＦ３１ａから中間画像Ｆ３４ａを減算して、輝度が調整された合成フレームを得る。
【００４６】
セレクタ１６は、フレームタイミングに従って出力画像を切り替える。図５に示すように、まずは輝度が調整された奇数フレームをメインフレームＭ１ａとして出力し、次に、中間画像Ｆ１４ａをサブフレームＳ１ａとして出力する。その後、メインフレームＭ２ａとして輝度が調整された偶数フレーム、サブフレームＳ２ａとして中間画像Ｆ２４ａ、メインフレームＭ３ａとして輝度が調整された奇数フレーム、サブフレームＳ３ａとして中間画像Ｆ３４ａ、・・・のように出力される。
【００４７】
以上述べた方法によれば、第１実施形態と同様、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生を抑制できると共に、ＣＲＴのインターレースに近い、元画像に忠実な表示が可能である。加えて、本実施形態の方法では、明るい物体の上端と下端がちらついて見える妨害感も低減される。また、第１実施形態では時間的に連続する２つのフレームの論理和をとる必要があったのに対し、第２実施形態ではそのような処理が無いので、フレームメモリ１２は小容量の帯域が狭いもので良い、という利点もある。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態として、第１実施形態で作成した最小値フィルター画像に対して、さらにガウスフィルターをかける構成をあげる。
【００４９】
図６は、本発明の第３実施形態の画像処理装置における中間画像作成回路のブロック図である。第３実施形態では、第１実施形態と同じように作成した最小値フィルター画像に対してガウスフィルターをかける構成を用いる。なお、図６の最小値フィルター１７は第１実施形態のものと同じであり、ガウスフィルター５３は第２実施形態のものと同じである。また、中間画像作成回路以外の構成は、第１実施形態のものと同じであるため、以下図１Ａの符号を用いて説明を行う。
【００５０】
図７は、第３実施形態の画像処理装置における処理画像の一例である。フレーム周波数変換回路１１は、第１実施形態と同様、入力された奇数フィールドＦ１ｂから第１のフレームＦ１１ｂ、第２のフレームＦ１２ｂを生成し、第１のフレームＦ１１ｂを遅延回路１４へ、第２のフレームＦ１２ｂを中間画像作成回路へ１２０Ｈｚで出力する。
【００５１】
中間画像作成回路では、第２のフレームＦ１２ｂに対して５×５の最小値フィルター１７をかけた後（Ｆ１３ｂ）、ガウスフィルター５３により平滑化し（Ｆ１４ｂ）、その後乗算器１８によりゲイン（例えば０．３３）を乗算して、中間画像Ｆ１５ｂが生成される。その後の処理は第１実施形態と同様であり、第１のフレームＦ１１ｂから中間画像Ｆ１５ｂを減算した画像をメインフレームＭ１ｂ、中間画像Ｆ１５ｂをサブフレームＳ１ｂとする、フレーム周波数１２０Ｈｚの出力画像がセレクタ１６から出力される。なお、途中の処理は省略したが、図７に示すように、偶数フィールドＦ２ｂからも同様にメインフレームＭ２ｂ、サブフレームＳ２ｂが生成される。
【００５２】
以上の本実施形態の方法によれば、第１実施形態と同様、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生を抑制できると共に、ＣＲＴのインターレースに近い、元画像に忠実な表示が可能である。また、第２実施形態と同様、明るい物体の上端と下端がちらついて見える妨害感も低減される。加えて、本実施形態の方法によれば、サブフレームＳ１ｂ中の画像領域がメインフレームＭ１ｂ中の画像領域よりも小さくなるため、第２実施形態よりも良好な画質が得られる。また、サブフレームＳ１ｂがガウスフィルターによりボケているので、動いている物体を表示する時に若干出来る影が第１実施形態よりも目立ちにくくなる。
【００５３】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、奇数フレーム及び偶数フレームから中間画像の輝度を減算した画像
をメインフレームに用いているが、輝度が調整されていない奇数フレーム及び偶数フレームをそのままメインフレームとして用いてもよい。この場合、元画像よりもやや明るい表示となるが、ラインフリッカーの低減と元画像に忠実な表示という目的は達成できる。
なお、人間の眼の感応輝度はフレーム周波数によって異なるため、まったく同じ画像を６０Ｈｚと１２０Ｈｚで表示しても、６０Ｈｚの表示画像のほうが１２０Ｈｚの表示画像に比べて１．０８倍程度明るく見える。そのため、メインフレームとサブフレームの合計輝度が元画像の輝度の１．０８倍になるような補正を行うと良い。これにより、元画像と同じ明るさに見えるインターレース表示が可能となる。
【符号の説明】
【００５４】
１１，５１：フレーム周波数変換回路、１３，５２：中間画像作成回路、１５：減算回路、１６：セレクタ、１８：乗算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイでインターレース映像を表示するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン受像機に代表される動画像の表示装置には、ＣＲＴが長年用いられてきたが、近年では液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が主流となりつつある。動画像のフレームレートが６０Ｈｚ又は５０Ｈｚである時、液晶ディスプレイは、６０分の１秒又は５０分の１秒の間、発光を持続する。そのため、液晶ディスプレイは「ホールド型」ディスプレイと呼ばれている。
このようなホールド型ディスプレイにインターレース映像が入力された場合には、インターレース映像をプログレッシブ映像に変換（以後、ＩＰ変換と記す）して表示することが一般的である。
【０００３】
また、ＣＲＴと同様な発光特性をもつデバイスとして、フィールドエミッションタイプの表示装置（Field Emission Display（ＦＥＤ）、Surface-conduction Electron-emitter Display（ＳＥＤ）など）の開発も進んでいる。このタイプの表示装置は、１フレーム
表示期間（６０分の１又は５０分の１秒）のうちの一瞬だけ発光するので、「インパルス型」ディスプレイと呼ばれている。
インパルス型ディスプレイは、原理的にはインターレース方式の表示が可能である。しかしながら、画素の一つ一つが単独で発光する画素孤立型表示装置であるＦＰＤでインターレース表示を行うと、インターレース妨害の一種であるラインフリッカーが強く現れるという問題がある。
【０００４】
図８Ａ〜図８Ｄは、インターレース表示におけるラインフリッカーの発生を説明するための図である。図８Ａと図８Ｂは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に白い矩形画像を表示した例を示し、図８Ｃと図８Ｄは、ＣＲＴに同じ画像を表示した例を示す。図中、１２１はＦＰＤの奇数フィールドにおける白表示部分のライン、１２２はＦＰＤの偶数フィールドにおける白表示部分のラインである。１２３はＣＲＴの奇数フィールドにおける白表示部分、１２４はＣＲＴの偶数フィールドにおける白表示部分のラインである。１２５はＦＰＤの奇数フィールドにおける偶数フィールドのライン、１２６はＣＲＴの奇数フィールドにおける偶数フィールドのラインである。
【０００５】
ＣＲＴにおいては、電子ビームの拡散により、１２３、１２４のように白画像部分のラインが広がって表示されるため、非発光ラインであるライン１２６も、真っ黒ではなく、ぼんやりと明るくなる。その結果、同じ位置のライン１２６、１２４におけるフィールド間の輝度変化が小さくなるため、ラインフリッカーはあまり目立たない。
これに対して、ＦＰＤにおいては、画素単位で発光が制御されるため、１２１、１２２のように白画像部分はくっきりと表示され、非発光ライン１２５もはっきりとした黒いラインとなる。したがって、フィールド間の輝度変化が顕著となり、強いラインフリッカーが現れる。このラインフリッカーにより、白い矩形中に水平方向の縞模様が見えたり（縞模様妨害）、矩形の上端や下端がちらついて見えたり、という妨害感が発生する。
【０００６】
したがって、インパルス型ディスプレイにおいては、インターレース表示が可能であるにもかかわらず、ラインフリッカーによる画質低下を避けるために、ＩＰ変換を行うことが一般的である。
【０００７】
ＩＰ変換の標準のアルゴリズムと言うものは無く、ＴＶやモニターのメーカーによって様々な方法が採用されている。例えば、上下のラインから補間画素を生成するフィールド内補間、前後のフィールドから補間画素を生成するフィールド間補間、動き推定によりフィールド内補間とフィールド間補間を適応的に組み合わせる方法などがある。このようにＩＰ変換は補間処理や推定処理を伴うため、どんな映像にも対応できると言うような完全な変換方式というものはなく、多かれ少なかれ変換ミスによる画像の乱れが発生する。そして、発生する画像の乱れは、ＩＰ変換のアルゴリズムによって（すなわちモニターの種類やメーカーによって）異なるものとなる。
【０００８】
放送局やコンテンツ制作会社においては、マスターモニターと呼ばれる基準のディスプレイを用いて映像品質の確認が行われる。従来のＣＲＴのマスターモニターではインターレース映像をそのまま表示し確認することが可能であったが、ＬＣＤマスターモニターでは、インターレース映像はＩＰ変換回路でプログレッシブ映像に変換した後に表示される。そうすると、ＬＣＤマスターモニターで画像の乱れが発見された場合に、それが入力映像信号（元画像）にもともと含まれていた問題なのか、マスターモニターにおけるＩＰ変換処理のミスによる画質劣化なのか判断がつかない虞があり、支障がある。
【０００９】
最近は、プログレッシブ表示モードとインターレース表示モードをもつＬＣＤマスターモニターが登場している。しかし、ＬＣＤも画素孤立型表示装置であるため、ＬＣＤマスターモニターにおけるインターレース表示は上述したＦＥＤやＳＥＤと同じくラインフリッカーが強く現れ、大変見づらい。そのため、インターレース表示モードは常用するモードではなく、ＩＰ変換ミスかどうかを確認するためにのみ使用されることが多い。したがって従来のＬＣＤマスターモニターでは、いちいち表示モードを切り替える手間が発生し、元画像の品質を常時監視するというマスターモニターの使い方において、支障がある。
【００１０】
インターレース表示におけるラインフリッカーを低減する方法は、従来からいくつか提案されている。特許文献１に開示された方法は、ノンインターレースの映像信号をインターレース方式で表示する場合に、選択的にラインフリッカー防止フィルターをかけるものである。特許文献２に開示された方法は、ラインフリッカーを防止するために、文字と判別したら、垂直方向にローパスフィルターをかけるものである。特許文献３に開示された方法は、ラインフリッカーを防止するために、動きが認識されたら、垂直解像度を減少させるものである。
【００１１】
しかしながら、これら従来例は、ラインフリッカーを防止するために文字判別や動き認識等を用いているので、画像によって妨害の出方が変わる虞がある。そのため、ＩＰ変換ミスの場合と同様、表示画像の乱れが元画像に含まれていた問題かモニターでの画像処理に起因する問題かを区別できない。したがって、これらの方法は、マスターモニターのように元画像に忠実な表示が要求されるディスプレイには適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−４６２９９号公報
【特許文献２】特開平９−２５２４３０号公報
【特許文献３】特開平６−２７６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、フラットパネルディスプレイにおいて、インターレース映像を元画像に忠実に表示でき、かつ、ラインフリッカーや面フリッカーなどのインターレース妨害を低減できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１態様は、入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するフレーム生成手段と、前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成する中間画像生成手段と、前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力する出力手段と、を有する画像処理装置を提供する。
【００１５】
本発明の第２態様は、画像処理装置の制御方法であって、入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するステップと、前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成するステップと、前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力するステップと、を有する画像処理装置の制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フラットパネルディスプレイにおいて、インターレース映像を元画像に忠実に表示することができるとともに、ラインフリッカーや面フリッカーなどのインターレース妨害を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の画像処理装置の機能ブロック図
【図２】第１実施形態の画像処理装置による処理画像の変遷を示す図
【図３】各ラインの表示輝度の変化を説明する図
【図４】第２実施形態の画像処理装置の機能ブロック図
【図５】第２実施形態の画像処理装置による処理画像の変遷を示す図
【図６】第３実施形態の画像処理装置の中間画像作成回路の機能ブロック図
【図７】第３実施形態の画像処理装置による処理画像の変遷を示す図
【図８】インターレース表示におけるラインフリッカーの発生を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付する図面を参照して本発明の画像処理装置及びその制御方法の好適な実施形態を説明する。本発明の画像処理装置は、入力されるインターレース映像信号に対して画像処理を施し、処理後の画像信号をフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のパネルモジュールに出力する装置である。本発明は、ＴＶ受像機やモニターなどの表示装置に内蔵される画像処理回路に適用することもできるし、映像機器（チューナ、ビデオカメラ、ビデオレコーダーなど）やパーソナルコンピュータのように、表示装置に対して画像信号を出力する装置に適用することもできる。なお、ＦＰＤには、ＬＣＤ、ＦＥＤ、ＳＥＤ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどがあるが、本発明はいずれのＦＰＤにも好ましく適用できる。
【００１９】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態の画像処理装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。画像処理装置は、画質調整回路１１１、フレーム周波数変換回路１１、フレーム
メモリ１２、中間画像作成回路１３、遅延回路１４、減算回路１５、セレクタ１６を備える。図１Ｂは中間画像作成回路１３の詳細を示しており、本実施形態の中間画像作成回路１３は最小値フィルター１７と乗算器１８から構成されている。
【００２０】
図２を参照しながら、各ブロックの動作を説明する。図２は、黒い背景中を白い矩形物体が左から右に移動している映像の例を示している。なお、ここでは、１０８０ｉ６０（解像度１９２０×１０８０、フィールド周波数６０Ｈｚ（フレーム周波数３０Ｈｚ）のインターレース）フォーマットを例に挙げて説明する。ただし、本発明はこれに限らず、例えば４８０ｉ６０、４８０ｉ５０、７２０ｉ６０、７２０ｉ５０、１０８０ｉ６０、１０８０ｉ５０など、どのようなフォーマットのインターレース映像にも適用可能である。
【００２１】
入力画像として、奇数フィールドＦ１、偶数フィールドＦ２、奇数フィールドＦ３、・・・が順に入力される。各フィールドは、画質調整回路１１１において、コントラスト、階調性（ガンマ）、色味などの調整が行われた後、フレーム周波数変換回路１１に入力される。
【００２２】
フレーム周波数変換回路１１は、フィールド周波数６０Ｈｚで入力されるフィールドＦ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・から、第１のフレームＦ１１、Ｆ２１、Ｆ３１、・・・及び第２のフレームＦ１２、Ｆ２２、Ｆ３２を生成し、フレーム周波数１２０Ｈｚで出力する回路である。
【００２３】
偶数フィールドＦ２が入力された場合を例にして、フレーム生成手段としてのフレーム周波数変換回路１１の動作を詳しく説明する。フレーム周波数変換回路１１は、偶数フィールドＦ２を受け取ると、偶数フィールドＦ２のライン間にブランクラインを付加（挿入）することによって、第１のフレームＦ２１を生成する。ブランクラインとは、画像情報を含まない空のラインをいい、ダミーラインとも呼ばれる。ブランクラインとしては、画素値が０の黒ラインを用いることが好ましい。ただし、十分に暗いライン（例えば最大輝度の１００分の１程度の輝度のライン）でも同様の効果が得られる。さらに、フレーム周波数変換回路１１は、前ステップの処理で奇数フィールドＦ１から作成された第１のフレームＦ１１のデータをフレームメモリ１２から読み込み、２つの第１のフレームＦ１１、Ｆ２１の論理和（ＯＲ）をとり、第２のフレームＦ２２を生成する。そして、第１のフレームＦ２１は遅延回路１４に、第２のフレームＦ２２は中間画像作成回路１３にそれぞれ出力される。このとき第１のフレームＦ２１と第２のフレームＦ２２をそれぞれ２回ずつ出力することで、フレーム周波数を１２０Ｈｚに高める。（図２では、第１と第２のフレームが交互に出力されているように記載されているが、これは図示及び説明の便宜のためであり、実際は、第１と第２のフレームが同じタイミングで出力されている。）なお、第１のフレームＦ２１は、次ステップの処理のために、画像バッファであるフレームメモリ１２に格納される。
【００２４】
奇数フィールドが入力された場合も同様の処理が行われる。すなわち、奇数フィールドＦ３が入力された場合は、ブランクライン挿入による第１のフレームＦ３１と、第１のフレームＦ２１とＦ３１の論理和による第２のフレームＦ３２が生成され、それぞれ遅延回路１４と中間画像作成回路１３に出力される。
【００２５】
なお、奇数フィールド（Ｆ１、Ｆ３）にブランクラインを挿入することで生成される第１のフレーム（Ｆ１１、Ｆ３１）のことを、以下、「奇数フレーム」とも呼ぶ。また、偶数フィールド（Ｆ２）にブランクラインを挿入することで生成される第１のフレーム（Ｆ２１）のことを以下、「偶数フレーム」とも呼ぶ。この場合、第２のフレームは、時間的に連続する奇数フレームと偶数フレームの論理和画像、と呼ぶことができる。
【００２６】
中間画像作成回路１３は、第２のフレーム（すなわち奇数フレームと偶数フレームの両方の画像）を元にして、ラインフリッカーを低減するための中間画像を生成するための中間画像生成手段である。本実施形態の中間画像作成回路１３は、図１Ｂに示すように、最小値フィルター１７および乗算器１８からなる。最小値フィルター１７は、注目画素と近傍画素の中から最小の画素値を出力するフィルターであり、例えば、３×３や５×５のタップサイズのフィルターを好ましく利用できる。乗算器１８は、最小値フィルター１７から出力される画像の全画素に対してゲインを乗算することにより、中間画像の明るさを一律に低下させる回路である。
【００２７】
図２は、第２のフレームＦ１２、Ｆ２２、Ｆ３２に対して５×５の最小値フィルターをかけた後（Ｆ１３、Ｆ２３、Ｆ３３）、ゲイン０．３３を乗算することにより得られた中間画像Ｆ１４、Ｆ２４、Ｆ３４の例を示している。最小値フィルターの効果により、中間画像には、奇数フィールドと偶数フィールドに共通する画像部分だけが残っていることが分かる。またゲインをかけたことで、中間画像の輝度が元画像に比べて約１／３に低下している。ゲインの値は０．３３に限られないが、少なくとも０．５より小さい値（すなわち、中間画像が元の輝度の１／２よりも暗い画像になるように）に設定する。ゲインが０．５以上であると中間画像が目立ちすぎ、インターレース表示に見えなくなったり、別の妨害感が発生する可能性があるからである。一方、ゲインの値は０．２以上に設定することが好ましい。ゲインが０．２より小さいと中間画像が暗すぎてラインフリッカーの改善効果が十分でないからである。
【００２８】
入力画像がカラー画像の場合、中間画像作成回路１３の処理は、ＲＧＢ信号に対して行っても良いし、輝度信号（Ｙ信号）に対して行うこともできる。例えば、ＲＧＢ各色の信号をそれぞれ最小値フィルターとゲインに通して各色の中間画像を別個に生成する、という方法は、カラーバランスが若干変わる可能性があるものの、簡単な回路で実現できるという利点がある。また、色信号とは別に輝度信号が得られるのであれば、輝度信号に対して最小値フィルターとゲインをかけた後、その変換後の輝度信号と色信号からＲＧＢ信号を求めることができる。この方法はカラーバランスが維持されるという利点がある。さらに、各画素のＲＧＢ値から求めた代表値（例えば最小値、平均値、所定の計算式を用いて求めた値）に対して最小値フィルターをかけ、代表値の最も小さい画素を採用する、という方法も、カラーバランスが維持されるので好ましい。
【００２９】
以上のようにして生成された中間画像Ｆ１４（Ｆ２４、Ｆ３４）は、セレクタ１６及び減算回路１５に出力される。
【００３０】
減算回路（減算手段）１５には、遅延回路１４でタイミング調整された第１のフレームＦ１１（Ｆ２１、Ｆ３１）が、対応する中間画像Ｆ１４（Ｆ２４、Ｆ３４）と同期して、入力される。そして、減算回路１５によって、第１のフレームＦ１１（Ｆ２１、Ｆ３１）から対応する中間画像Ｆ１４（Ｆ２４、Ｆ３４）を減算することで生成された合成フレームがセレクタ１６に出力される。以下、奇数フレーム（Ｆ１１、Ｆ３１）から生成される合成フレームを、輝度が調整された奇数フレーム、或いは単に、奇数フレームと呼ぶ。また、偶数フレーム（Ｆ２１）から生成される合成フレームを、輝度が調整された偶数フレーム、或いは単に、偶数フレームと呼ぶ。
【００３１】
セレクタ１６は、不図示のタイミング生成回路から入力されるフレームタイミングに従って、出力画像を交互に切り替える出力手段である。図２に示すように、まずは減算回路１５で輝度が調整された奇数フレームをメインフレームＭ１として出力し、次に、中間画像作成回路１３で生成された中間画像Ｆ１４をサブフレームＳ１として出力する。その後、メインフレームＭ２として輝度が調整された偶数フレーム、サブフレームＳ２として中間画像Ｆ２４、メインフレームＭ３として輝度が調整された奇数フレーム、サブフレーム
Ｓ３として中間画像Ｆ３４、・・・のように出力される。
【００３２】
従来のＦＰＤにおけるインターレース表示は、元フィールドと同じ輝度のフレーム（例えば図２のフレームＦ１１、Ｆ２１、Ｆ３１）をフレーム周波数６０Ｈｚで出力するものであった。これに対し、本実施形態による疑似インターレース表示では、低輝度のサブフレーム（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を間に挟みつつ、元フィールドよりもやや輝度の低い奇数フレーム（Ｍ１、Ｍ３）と偶数フレーム（Ｍ２）が交互に表示される。そのため、同一ラインのフレーム間の輝度変化が従来方法に比べて大きく減少する。よって従来、画素孤立型のＦＰＤで問題となっていた、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生が抑制される。
【００３３】
また、奇数フレームと偶数フレームの繰り返しの周期、すなわち疑似的なフィールド周波数は入力画像と同じ６０Ｈｚであるが、出力画像自体のフレーム周波数は２倍の１２０Ｈｚに高められている。したがって、この出力画像をホールド型ディスプレイに表示した場合には、ホールド型に特有の問題である動きボケ（残像感）を低減できるという効果もある。また、この出力画像をインパルス型ディスプレイに表示した場合には、インパルス型に特有の問題である面フリッカー（画面内の明るい部分がちらついて見える現象）を低減できるという効果もある。
【００３４】
図３は、各ラインの表示輝度の変化を説明する図である。図３Ａと図３Ｂは、元画像をそのまま６０Ｈｚのインターレースで表示した場合を示し、図３Ｃ〜図３Ｆは、本実施形態の疑似インターレース表示の例を示す。
【００３５】
図３Ａ及び図３Ｂにおいて、３１は元画像の奇数フィールドＦ１で光っている奇数ラインの輝度、３２は元画像の奇数フィールドＦ１で光っていない偶数ラインの輝度、３３は元画の偶数フィールドＦ２で光っている偶数ラインの輝度である。なお、光っていないラインの輝度は、黒輝度と呼ばれるもので、ＬＣＤにおける光漏れやＰＤＰにおける種火によって、ある程度の輝度が発生しているものである。
図３Ｃ〜図３Ｆにおいて、３４はメインフレームＭ１で光っていない偶数ラインの輝度、３５はサブフレームＳ１で光っている奇数ラインの輝度、３６はサブフレームＳ１で光っている偶数ラインの輝度、３７はメインフレームＭ２で光っている偶数ラインの輝度である。
【００３６】
図３Ａと図３Ｂから分かるように、従来の方法では、同一ラインの輝度３２、３３がフィールド間で大きく変わっている。画像中の明るい部分ほど、この輝度差は大きくなる。これにより、３０Ｈｚ周期のラインフリッカーが発生し、水平方向の縞模様妨害が現れる。
【００３７】
これに対し、本実施形態の方法では、図３Ｃ〜図３Ｆに示すように、同一ラインの輝度は３４、３６、３７のように段階的に変化する。輝度３６と３７の合計が元画像の輝度３３と等しくなるように輝度が配分されており、かつ、輝度３６：輝度３７＝１：２であるとすると、輝度３６は輝度３３の３分の１、輝度３７は輝度３３の３分の２である。眼の反応速度の限界のため、１２０Ｈｚのフレーム周波数の場合は、連続する２つのフレームの画像は目の中で完全に合成される。よって、この場合のフレーム間のラインの輝度差は、輝度３４と輝度３６の平均値と、輝度３６と輝度３７の平均値の差になり、従来の方法に比べて３分の１になる。これにより、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生が抑制される。
【００３８】
また本実施形態の方法では、元画像のフィールドＦ１、Ｆ２に対応するメインフレームＭ１、Ｍ２の輝度が、サブフレームＳ１、Ｓ２の輝度に比べて十分に大きい（本実施形態では２倍）であるため、ＣＲＴのインターレースに近い表示画像が得られる。しかも、補
間処理や推定処理のように画像に依存して精度が変わる処理を一切行っていないため、元画像に忠実な表示が可能である。したがって、マスターモニターのような高信頼が要求される表示装置にも、本実施形態の方法は好ましく適用することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
上記構成例は、一つの実施形態を示したものであり、本発明の原理および目的を同じくする様々な実施形態があるので、そのうちのいくつかを説明する。
【００４０】
図４Ａは、本発明の第２実施形態の画像処理装置の機能構成を模式的に示すブロック図である。フレーム周波数変換回路５１と中間画像作成回路５２の機能が第１実施形態のものと異なるが、その他のブロックの機能は第１実施形態のものと同じである。図４Ｂは中間画像作成回路５２の詳細を示しており、本実施形態の中間画像作成回路５２は、最小値フィルターの代わりに、画像をぼかす処理を行うガウスフィルター５３を備えている。
【００４１】
図５を参照しながら、各ブロックの動作を説明する。なお入力画像は第１実施形態のもの（図２）と同じである。
入力画像として、奇数フィールドＦ１ａ、偶数フィールドＦ２ａ、奇数フィールドＦ３ａ、・・・が順に入力される。各フィールドは、画質調整回路１１１において、コントラスト、階調性（ガンマ）、色味などの調整が行われた後、フレーム周波数変換回路５１に入力される。
【００４２】
フレーム周波数変換回路５１は、奇数フィールドＦ１ａのライン間にブランクラインを付加（挿入）することによって奇数フレームを生成し、それを１２０Ｈｚのフレーム周波数で２回ずつ遅延回路１４と中間画像作成回路５２に出力する。図５中、Ｆ１１ａが遅延回路１４に出力される奇数フレーム、Ｆ１２ａが中間画像作成回路５２に出力される奇数フレームを示している。
【００４３】
中間画像作成回路５２は、奇数フレームＦ１２ａをガウスフィルター５３に通すことにより、画素値が平滑化された画像Ｆ１３ａを得る。ここでは、係数の合計が１になるようにガウス分布にしたがって係数が設定された、５×５サイズの既知のソフトフィルターを用いている。なお、本実施形態ではガウスフィルターを用いたが、ローパスフィルターや平均値フィルターなど他のソフトフィルター（平滑化フィルター）を用いても同様の効果が得られる。次に、乗算器１８が、画像Ｆ１３ａの全画素に対してゲイン（例えば０．３３）を乗算することにより、中間画像Ｆ１４ａを作成する。この中間画像Ｆ１４ａは減算回路１５とセレクタ１６に出力される。
【００４４】
減算回路１５には、遅延回路１４でタイミング調整された奇数フレーム１１ａが、対応する中間画像Ｆ１４ａと同期して、入力される。そして、減算回路１５によって、奇数フレーム１１ａから中間画像Ｆ１４ａを減算することで輝度が調整された合成フレームがセレクタ１６に出力される。
【００４５】
偶数フィールドＦ２ａに対しても上記と同様の処理が行われる。すなわち、ブランクライン挿入により偶数フレームＦ２１ａ、Ｆ２２ａを生成し、中間画像作成回路５２にて平滑化（Ｆ２３ａ）した後ゲインをかけて中間画像Ｆ２４ａを生成する。そして、偶数フレームＦ２１ａから中間画像Ｆ２４ａを減算して、輝度が調整された合成フレームを得る。次の奇数フィールドＦ３ａに対しても同様であり、ブランクライン挿入により奇数フレームＦ３１ａ、Ｆ３２ａを生成し、中間画像作成回路５２にて平滑化（Ｆ３３ａ）した後ゲインをかけて中間画像Ｆ３４ａを生成する。そして、奇数フレームＦ３１ａから中間画像Ｆ３４ａを減算して、輝度が調整された合成フレームを得る。
【００４６】
セレクタ１６は、フレームタイミングに従って出力画像を切り替える。図５に示すように、まずは輝度が調整された奇数フレームをメインフレームＭ１ａとして出力し、次に、中間画像Ｆ１４ａをサブフレームＳ１ａとして出力する。その後、メインフレームＭ２ａとして輝度が調整された偶数フレーム、サブフレームＳ２ａとして中間画像Ｆ２４ａ、メインフレームＭ３ａとして輝度が調整された奇数フレーム、サブフレームＳ３ａとして中間画像Ｆ３４ａ、・・・のように出力される。
【００４７】
以上述べた方法によれば、第１実施形態と同様、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生を抑制できると共に、ＣＲＴのインターレースに近い、元画像に忠実な表示が可能である。加えて、本実施形態の方法では、明るい物体の上端と下端がちらついて見える妨害感も低減される。また、第１実施形態では時間的に連続する２つのフレームの論理和をとる必要があったのに対し、第２実施形態ではそのような処理が無いので、フレームメモリ１２は小容量の帯域が狭いもので良い、という利点もある。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態として、第１実施形態で作成した最小値フィルター画像に対して、さらにガウスフィルターをかける構成をあげる。
【００４９】
図６は、本発明の第３実施形態の画像処理装置における中間画像作成回路のブロック図である。第３実施形態では、第１実施形態と同じように作成した最小値フィルター画像に対してガウスフィルターをかける構成を用いる。なお、図６の最小値フィルター１７は第１実施形態のものと同じであり、ガウスフィルター５３は第２実施形態のものと同じである。また、中間画像作成回路以外の構成は、第１実施形態のものと同じであるため、以下図１Ａの符号を用いて説明を行う。
【００５０】
図７は、第３実施形態の画像処理装置における処理画像の一例である。フレーム周波数変換回路１１は、第１実施形態と同様、入力された奇数フィールドＦ１ｂから第１のフレームＦ１１ｂ、第２のフレームＦ１２ｂを生成し、第１のフレームＦ１１ｂを遅延回路１４へ、第２のフレームＦ１２ｂを中間画像作成回路へ１２０Ｈｚで出力する。
【００５１】
中間画像作成回路では、第２のフレームＦ１２ｂに対して５×５の最小値フィルター１７をかけた後（Ｆ１３ｂ）、ガウスフィルター５３により平滑化し（Ｆ１４ｂ）、その後乗算器１８によりゲイン（例えば０．３３）を乗算して、中間画像Ｆ１５ｂが生成される。その後の処理は第１実施形態と同様であり、第１のフレームＦ１１ｂから中間画像Ｆ１５ｂを減算した画像をメインフレームＭ１ｂ、中間画像Ｆ１５ｂをサブフレームＳ１ｂとする、フレーム周波数１２０Ｈｚの出力画像がセレクタ１６から出力される。なお、途中の処理は省略したが、図７に示すように、偶数フィールドＦ２ｂからも同様にメインフレームＭ２ｂ、サブフレームＳ２ｂが生成される。
【００５２】
以上の本実施形態の方法によれば、第１実施形態と同様、ラインフリッカーによる縞模様妨害の発生を抑制できると共に、ＣＲＴのインターレースに近い、元画像に忠実な表示が可能である。また、第２実施形態と同様、明るい物体の上端と下端がちらついて見える妨害感も低減される。加えて、本実施形態の方法によれば、サブフレームＳ１ｂ中の画像領域がメインフレームＭ１ｂ中の画像領域よりも小さくなるため、第２実施形態よりも良好な画質が得られる。また、サブフレームＳ１ｂがガウスフィルターによりボケているので、動いている物体を表示する時に若干出来る影が第１実施形態よりも目立ちにくくなる。
【００５３】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、奇数フレーム及び偶数フレームから中間画像の輝度を減算した画像
をメインフレームに用いているが、輝度が調整されていない奇数フレーム及び偶数フレームをそのままメインフレームとして用いてもよい。この場合、元画像よりもやや明るい表示となるが、ラインフリッカーの低減と元画像に忠実な表示という目的は達成できる。
なお、人間の眼の感応輝度はフレーム周波数によって異なるため、まったく同じ画像を６０Ｈｚと１２０Ｈｚで表示しても、６０Ｈｚの表示画像のほうが１２０Ｈｚの表示画像に比べて１．０８倍程度明るく見える。そのため、メインフレームとサブフレームの合計輝度が元画像の輝度の１．０８倍になるような補正を行うと良い。これにより、元画像と同じ明るさに見えるインターレース表示が可能となる。
【符号の説明】
【００５４】
１１，５１：フレーム周波数変換回路、１３，５２：中間画像作成回路、１５：減算回路、１６：セレクタ、１８：乗算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するフレーム生成手段と、
前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成する中間画像生成手段と、
前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力する出力手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記フレーム生成手段により生成された奇数フレーム及び偶数フレームから、前記中間画像を減算する減算手段をさらに有し、
前記出力手段は、前記減算手段により前記中間画像が減算された奇数フレーム及び偶数フレームを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記中間画像生成手段は、時間的に連続する奇数フレームと偶数フレームの論理和画像に対して最小値フィルターをかけると共に、輝度を１／２より低下させることにより、前記中間画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記中間画像生成手段は、奇数フレーム又は偶数フレームに対して平滑化フィルターをかけると共に、輝度を１／２より低下させることにより、前記中間画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記中間画像生成手段は、時間的に連続する奇数フレームと偶数フレームの論理和画像に対して最小値フィルターをかけた後に平滑化フィルターをかけると共に、輝度を１／２より低下させることにより、前記中間画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
画像処理装置の制御方法であって、
入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するステップと、
前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成するステップと、
前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力するステップと、
を有することを特徴とする画像処理装置の制御方法。
【請求項１】
入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するフレーム生成手段と、
前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成する中間画像生成手段と、
前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力する出力手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記フレーム生成手段により生成された奇数フレーム及び偶数フレームから、前記中間画像を減算する減算手段をさらに有し、
前記出力手段は、前記減算手段により前記中間画像が減算された奇数フレーム及び偶数フレームを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記中間画像生成手段は、時間的に連続する奇数フレームと偶数フレームの論理和画像に対して最小値フィルターをかけると共に、輝度を１／２より低下させることにより、前記中間画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記中間画像生成手段は、奇数フレーム又は偶数フレームに対して平滑化フィルターをかけると共に、輝度を１／２より低下させることにより、前記中間画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記中間画像生成手段は、時間的に連続する奇数フレームと偶数フレームの論理和画像に対して最小値フィルターをかけた後に平滑化フィルターをかけると共に、輝度を１／２より低下させることにより、前記中間画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
画像処理装置の制御方法であって、
入力されたインターレース映像信号の奇数フィールドのライン間に、画像情報を含まないラインであるブランクラインを挿入することにより奇数フレームを生成すると共に、偶数フィールドのライン間にブランクラインを挿入することにより偶数フレームを生成するステップと、
前記奇数フレームと偶数フレームのいずれかの画像又はその両方の画像を元にして、元の輝度の１／２よりも暗い中間画像を生成するステップと、
前記インターレース映像信号のフィールド周波数の２倍のフレーム周波数で、前記中間画像のフレームを間に挟みながら、奇数フレームと偶数フレームを交互に出力するステップと、
を有することを特徴とする画像処理装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９５０３５（Ｐ２０１２−９５０３５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９７２７（Ｐ２０１０−２３９７２７）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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