JP4829802B2 - 画質改善装置および画質改善方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオプロジェクタに代表される画像表示装置の画質を改善する装置に関する。

テレビジョン受像機やビデオプロジェクタなどの画像表示装置では、フレアの発生により画質が低下することが知られている。フレアとは、投射管や受像管のレンズや照射面における光の反射や散乱のために、明るいところの光が暗いところへ漏れ込むことで、表示画像の輝度差の大きいエッジ部分（例えば白領域と黒領域の境界）がぼやける現象をいう（特許文献１参照）。

図８は、プロジェクタによって投射される画像の元画像の一例を示す模式図である。この元画像は、中央に矩形状の白領域ＷＴ、その周りに黒領域ＢＬを有し、その境界であるエッジ部ＥＤでは輝度差が大きくなっている。図８の下方には、その元画像の中央付近における水平方向の映像信号（輝度信号）を示してある。この元画像をプロジェクタでスクリーン上に投射した場合、白領域ＷＴの光が黒領域ＢＬへ漏れ込んでエッジ部ＥＤがぼやけて見える。このぼやけがフレアであり、これにより画質が低下してしまう。

上記のようなフレアをなくすために、一般には、プロジェクタに入力される映像信号にエッジのぼやけを補正するようなデジタル信号処理が行われる。図９はフレア補正の概念図で、（ａ）は元画像の映像信号を示す波形図、（ｂ）は（ａ）の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図、（ｃ）は（ａ）の映像信号のフレア補正後の信号の波形図、（ｄ）は（ｃ）のフレア補正後の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図である。ここで、図９（ａ）の映像信号は、図８に示した元画像の映像信号に対応する。

図９（ａ）の映像信号をプロジェクタにより投射して得られるスクリーン映像は、フレアの発生によって図９（ｂ）に示すようなエッジ部分がなまったものとなる。これを補正するには、図９（ｃ）に示すように、図９（ａ）の映像信号の立ち上がり、立ち下がりのそれぞれにおいて、図９（ｂ）に示したエッジ部分のなまりに応じた補正（逆補正）、すなわちエッジを際立たせるような補正を加えればよい。こうすることにより、図９（ｄ）に示すような、エッジ部分になまりのないスクリーン映像を得られる。

上記のようなフレア補正が可能な装置として、特許文献２に記載の画質改善装置がある。図１０に、その画質改善装置の構成を示す。

図１０を参照すると、画質改善装置は、遅延補償回路１４１、２次元ローパスフィルタ（ＬＰＦ）回路１４２、遅延補償回路１４３、減算回路１４４、増幅回路１４５および加算回路１４６からなる。輝度（Ｙ）信号が遅延補償回路１４１および２次元ＬＰＦ回路１４２に供給され、色差（Ｃ）信号が遅延補償回路１４３に供給されている。

遅延補償回路１４１は、２次元ＬＰＦ回路１４２の処理にかかる時間だけ入力Ｙ信号を遅延させる。遅延補償回路１４１の出力は、減算回路１４４の一方の入力および加算回路１４６の一方の入力にそれぞれ供給されている。２次元ＬＰＦ回路１４２は、入力Ｙ信号の高周波成分（エッジ成分）を除去するフィルタであって、その出力は、減算回路１４４の他方の入力に供給されている。２次元ＬＰＦ回路１４２の出力は、Ｙ信号のエッジ部分がなまったものとなる。

減算回路１４４は、遅延補償回路１４１から供給されるＹ信号から２次元ＬＰＦ回路１４２から供給されるＹ信号を差し引く。減算回路１４４の出力は、Ｙ信号の高周波成分（エッジ成分）を抽出したものとなる。減算回路１４４から出力されたエッジ成分信号は、増幅回路１４５を介して加算回路１４６の他方の入力に供給されている。増幅回路１４５は、減算回路１４４から供給されるエッジ成分信号を増幅する。加算回路１４６は、遅延補償回路１４１から供給されるＹ信号に増幅回路１４５で増幅されたエッジ成分信号を加算する。加算回路１４６の出力は、入力Ｙ信号のエッジを強調したものとなり、これは、図９（ｃ）の信号に相当する。

上記の画質改善装置において、２次元ＬＰＦ回路１４２を巡回型フィルタで構成することができる（特許文献２、３参照）。この場合は、２次元ＬＰＦの精度を上げるために、時間軸反転処理（フィールド反転処理）を行うことが多い。

また、最近の画像表示装置は、表示される画像のサイズ（縦横比または解像度）が異なる複数の映像信号に対応した表示処理が可能とされている。このような画像表示装置において、画像サイズの異なる入力映像信号のそれぞれに対応して、フレア補正処理回路を設けることは、回路規模の増大を招くため、あまり好ましくない。入力映像信号に対して、その表示画像サイズを表示デバイスに定められた一定の画像サイズに変更するためのスケーリング処理を施した後に、フレア補正処理を行うような構成とすることで、１つのフレア補正処理回路で、画像サイズの異なる入力映像信号のそれぞれに対応することができ、回路構成も簡単になる。

また、プロジェクタのような画像表示装置においては、画像を投射する角度により投射画像の形に歪みが生じる。そこで、映像信号に対して、その表示画像の形を逆の歪み方向に変形させる台形補正などの幾何学歪み補正を行う装置も提案されている。
特開２００２−２９０７７２号公報（段落［０００２］〜［０００５］、図１７） 特開２００６−１５７２２８号公報（図４参照） 特開昭６１−１８４０５９号公報（図１参照）

上述した画質改善装置においては、映像信号に対して幾何学歪み補正を行う画像表示装置に適用した場合に、以下のような問題がある。

映像信号では、例えば、フィールド（またはフレーム）の表示期間は垂直同期信号で規定され、水平同期信号は、水平方向の走査線の切り替わりタイミングを規定する。水平同期信号の前後には、映像情報を含まないブランキング信号を含む。幾何学歪み補正を行わない場合は、表示デバイス上に、映像情報を含む映像信号により映像画面が表示され、その画面上では表示されない部分がブランキング期間（ブランキング信号に対応する）とされる。幾何学歪み補正が施されていない映像信号の場合は、映像信号により表示される領域（映像信号領域）は矩形形状（図８参照）となるが、幾何学歪み補正が施された映像信号の場合は、映像信号領域は矩形形状とはならない。

図１１は、幾何学歪み補正が施された映像信号に基づいて表示デバイス上に形成される画像の模式図である。幾何学歪み補正が施された映像信号の場合は、図１１に示すように、映像信号領域Ｓ１の形状は、矩形形状とは異なる形となる。映像信号領域Ｓ１の各辺に対応するエッジＥ１〜Ｅ４は、映像信号領域Ｓ１とブランキング領域Ｓ２の境界である。映像信号領域Ｓ１の外側の領域、すなわちブランキング領域Ｓ２における信号レベルは黒レベル（表示画面上で黒色を示すレベルであって、例えば「０」レベルである。）になっている。

フレア補正では、図９（ｂ）に示したように、エッジとその隣接領域に、エッジを際立たせるような補正が施される。このようなフレア補正を、図１１に示したような幾何学歪み補正が施された映像信号に施すと、例えば、エッジＥ１においては、エッジＥ１とその隣接領域にエッジを際立たせるような補正が施されることになる。この場合、映像信号領域Ｓ１内のエッジＥ１の隣接領域に、不要なフレア補正効果が付くことになり、その結果、表示映像の品質が低下する。このようなフレア補正による画質低下は、特に、フィールド反転処理が行われる装置において、顕著に現れる。

本発明の目的は、上記問題を解決し、ブランキング領域と映像信号領域の境界における不要なフレア補正を抑制して高品質な映像を提供することのできる画質改善装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の画質改善装置は、映像情報を含む信号と映像情報を含まないブランキング信号とを含む入力映像信号が入力され、該入力映像信号から低域周波数成分を抽出するローパスフィルタ回路と、前記入力映像信号から前記ローパスフィルタ回路で抽出した低域周波数成分を差し引いて高域周波数成分を取得する減算回路と、
前記減算回路で取得した高域周波数成分を補正信号として前記入力映像信号に加算する加算回路と、を有し、前記ローパスフィルタ回路は、前記入力映像信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことを検出する信号有無検出回路を有し、前記入力映像信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことが前記信号有無検出回路によって検出された時点から予め決められた単位時間だけ経過した後に、前記低域周波数成分の抽出を開始する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、ローパスフィルタ回路は、入力映像信号がブランキング信号から映像情報を含む信号に変化したタイミングＴより予め定められた単位時間だけ経過した後に、初めて低域周波数成分の抽出を開始する。この動作を、図１１に示した表示画像を例にして、以下に具体的に説明する。

水平方向の低域周波数成分を抽出する場合、タイミングＴにおけるエッジはエッジＥ１に対応する。ローパスフィルタ回路は、水平期間（水平ライン）において、エッジＥ１から予め決められた単位時間だけ経過した後に、低域周波数成分の抽出を開始する。ここで、単位時間を１ピクセル期間（表示画像を構成するピクセルの表示期間）とすると、エッジＥ１から１ピクセル期間を経過した後に、水平方向の低域周波数成分の抽出が開始されることとなる。この場合、フレア補正は、エッジＥ１に対しては作用せず、エッジＥ１から１ピクセル期間を経過した後の信号から作用することとなる。すなわち、フレア補正は、映像信号領域Ｓ１内に入ってから作用する。

また、垂直方向の低域周波数成分を抽出する場合は、単位時間は１水平期間とされ、タイミングＴにおけるエッジはエッジＥ３に対応する。ローパスフィルタ回路は、同じ水平位置で垂直方向に並ぶ信号列のそれぞれにおいて、エッジＥ３から予め決められた単位時間（１水平期間）だけ経過した後に、低域周波数成分の抽出を開始する。この場合、フレア補正は、垂直方向の信号列において、エッジＥ３に対しては作用せず、エッジＥ３から１水平期間を経過した後の信号から作用することとなる。すなわち、フレア補正は、映像信号領域Ｓ１内に入ってから作用する。

本発明によれば、ブランキング領域と映像信号領域の境界（エッジ）における不要なフレア補正を抑制することができるので、従来のものより、高品質な映像を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態である画質改善装置の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、本実施形態の画質改善装置は、遅延補償回路１、２次元ローパスフィルタ（ＬＰＦ）回路２、遅延補償回路３、減算回路４、増幅回路５および加算回路６からなる。輝度（Ｙ）信号が遅延補償回路１および２次元ＬＰＦ回路２に供給され、色差（Ｃ）信号が遅延補償回路３に供給されている。２次元ＬＰＦ回路２以外の構成は、図１０に示した画質改善装置のものと同じである。

図２に、２次元ＬＰＦ回路２の一構成例を示す。図２を参照すると、２次元ＬＰＦ回路２は、入力Ｙ信号が供給される巡回型フィルタ２１と、巡回型フィルタ回路２１の出力を入力とする時間軸反転回路２２と、時間軸反転回路２２の出力を入力とする巡回型フィルタ回路２３と、巡回型フィルタ回路２３の出力を入力とする時間軸反転回路２４とからなる。

巡回型フィルタ回路２１、２３は、同じ構成のものである。図３に、巡回型フィルタ回路２１、２３に適用される巡回型フィルタ回路の構成を示す。図３を参照すると、巡回型フィルタ回路２００は、映像信号の水平方向に関して高周波成分（エッジ成分）を除去するためのフィルタ処理を行う水平巡回型フィルタ回路２０１と、映像信号の垂直方向に関して高周波成分（エッジ成分）を除去するためのフィルタ処理を行う垂直巡回型フィルタ回路２０２とを直列に接続した回路である。図３に示す例では、水平巡回型フィルタ回路２０１の出力が垂直巡回型フィルタ回路２０２の入力に供給されているが、これとは反対に、垂直巡回型フィルタ回路２０２の出力が水平巡回型フィルタ回路２０１の入力に供給されてもよい。すなわち、水平巡回型フィルタ回路２０１と垂直巡回型フィルタ回路２０２を接続する順番は特に制限されるものではない。

水平巡回型フィルタ回路２０１および垂直巡回型フィルタ回路２０２は、入力信号がブランキング信号（黒レベル信号）から白レベルの方向に初めて変化した時点より予め定められた単位時間だけ経過した後に、初めて巡回型フィルタが機能するように構成されている。水平巡回型フィルタ回路２０１における単位時間は１ピクセル期間であり、垂直巡回型フィルタ回路２０２における単位時間は１水平期間である。

図４に、水平巡回型フィルタ回路２０１の構成を示す。図４を参照すると、水平巡回型フィルタ回路２０１は、増幅器３１、３４、加算器３２、１ピクセル期間遅延回路３３、３６、セレクタ回路３５および信号有無検出回路３７からなる。入力信号Ｓは、セレクタ回路３５の一方の入力に供給されるとともに、増幅器３１、加算器３２および１ピクセル期間遅延回路３３を介してセレクタ回路３５の他方の入力に供給されている。また、入力信号Ｓは、信号有無検出回路３７にも供給されている。

増幅器３１は、入力信号Ｓを増幅する。加算器３２の一方の入力には、増幅器３１の出力が供給され、他方の入力には増幅器３４の出力が供給されている。加算器３２は、増幅器３１の出力に増幅器３４の出力を加算する。増幅器３４は、セレクタ回路３５の出力を増幅する。１ピクセル期間遅延回路３３は、加算器３２の出力に対して１ピクセル期間に対応する時間だけ遅延を与える。これら増幅器３１、加算器３２、１ピクセル期間遅延回路３３および増幅器３４により巡回型フィルタが構成されている。

信号有無検出回路３７は、入力信号Ｓの水平期間毎に、当該期間の開始から初めて黒レベルではない映像信号が入力されるタイミング、すなわち、入力信号Ｓのレベルがブランキング信号レベル（黒レベル）から白レベルの方向に初めて変化したタイミングを検出する。信号有無検出回路３７は、水平期間の開始から黒レベルから白レベルの方向への最初の変化を検出するまでの期間は、第１のレベルの制御信号を出力し、黒レベルから白レベルの方向への最初の変化を検出した後は、第１のレベルとは異なる第２のレベルの制御信号を出力する。水平期間の開始を規定する信号がリセット信号である。リセット信号としては、水平同期信号が用いられる。信号有無検出回路３７は、リセット信号が入力されると、制御信号を第１のレベルで保持する。信号有無検出回路３７から出力された制御信号は、１ピクセル期間遅延回路３６を介してセレクタ回路３５に供給される。

１ピクセル期間遅延回路３６は、信号有無検出回路３７から供給される制御信号に対して１ピクセル期間に対応する時間分だけ遅延を与える。この１ピクセル期間遅延回路３６が与える遅延時間は、１ピクセル期間遅延回路３３が与える遅延時間に等しい。

セレクタ回路３５は、入力された制御信号が第１のレベルである期間は、一方の入力に供給された入力信号Ｓを選択する。この場合、巡回型フィルタによる高周波成分（エッジ成分）の除去は行われない。この結果、水平巡回型フィルタ回路２０１からは、入力信号Ｓがそのまま出力される。一方、セレクタ回路３５は、入力された制御信号が第２のレベルである期間は、１ピクセル期間遅延回路３３の出力を選択する。この場合は、巡回型フィルタによって入力信号Ｓの水平方向に関する高周波成分（エッジ成分）が除去される。この結果、水平巡回型フィルタ回路２０１からは、入力信号Ｓの低域成分が出力される。

図４に示した水平巡回型フィルタ回路２０１では、信号有無検出回路３７から出力された制御信号は、１ピクセル期間遅延回路３６により１ピクセル期間の時間だけ遅延を受けた後にセレクタ回路３５に供給される。このため、水平期間の開始（リセット信号の入力）から１つめの黒レベルではない映像信号が加算器３２に供給された時点（時刻ｔ１）において、信号有無検出回路３７は、第２のレベルの制御信号を出力するが、その第２のレベルの制御信号がセレクタ回路３５に供給されるタイミングは、時刻ｔ１から１ピクセル期間後である。すなわち、この時刻ｔ１の時点では、セレクタ回路３５に供給されている制御信号のレベルは未だ第１のレベルであるので、セレクタ回路３５は入力信号Ｓを選択する。この場合、巡回型フィルタによる高周波成分の除去は行われないので、水平巡回型フィルタ回路２０１からは、入力信号Ｓがそのまま出力される。

時刻ｔ１から１ピクセル期間の時間を経過した時点（時刻ｔ２）で、セレクタ回路３５に入力される制御信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルに遷移する。したがって、時刻ｔ２以降は、セレクタ回路３５は、１ピクセル期間遅延回路３３の出力を選択することとなり、巡回型フィルタによって入力信号Ｓの水平方向に関する高周波成分が除去される。

その後、リセットが入力されるタイミング（水平期間の開始）で、信号有無検出回路３７から出力される制御信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルに遷移し、上記動作が繰り返される。

このように、水平巡回型フィルタ回路２０１によれば、水平期間の開始から１つめの黒レベルではない映像信号が加算器３２に供給された時点においては、巡回型フィルタは機能せず、それ以降の映像信号に対して、巡回型フィルタを機能させることができる。

図５に、垂直巡回型フィルタ回路２０２の構成を示す。図５を参照すると、垂直巡回型フィルタ回路２０２は、増幅器４１、４４、加算器４２、１水平期間遅延回路４３、４６、セレクタ回路４５および信号有無検出回路４７からなる。入力信号Ｓは、セレクタ回路４５の一方の入力に供給されるとともに、増幅器４１、加算器４２および１水平期間期間遅延回路４３を介してセレクタ回路４５の他方の入力に供給されている。また、入力信号Ｓは、信号有無検出回路４７にも供給されている。

増幅器４１は、入力信号Ｓを増幅する。加算器４２の一方の入力には、増幅器４１の出力が供給され、他方の入力には増幅器４４の出力が供給されている。加算器４２は、増幅器４１の出力に増幅器４４の出力を加算する。増幅器４４は、セレクタ回路４５の出力を増幅する。１水平期間遅延回路４３は、加算器４２の出力に対して１水平期間に対応する時間だけ遅延を与える。これら増幅器４１、加算器４２、１水平期間遅延回路４３および増幅器４４により巡回型フィルタが構成されている。この巡回型フィルタでは、１水平期間遅延回路４３が１水平期間の映像信号をすべて保持し、加算器４２が、増幅器４１から供給される入力信号と１水平期間遅延回路４３から増幅器４４を介して供給される入力信号との同じ水平位置にある映像信号同士を加算する。これにより、入力信号Ｓの垂直方向について、高周波成分を除去することができる。ここで、同じ水平位置にある映像信号同士の加算とは、例えば、図１１に示した表示画像のｎ番目の水平ラインの映像信号列を１水平期間だけ遅延させた映像信号列と、ｎ＋１番目の水平ラインの映像信号列との、水平ライン上の同じ位置にある映像信号同士を加算することをいう。

信号有無検出回路４７は、垂直期間において、同じ水平位置で垂直方向に並ぶ信号列（垂直方向信号列）のそれぞれについて、当該垂直期間の開始から初めて黒レベルではない映像信号が入力されるタイミングを検出する。ここで、垂直方向信号列は、例えば、図１１に示した表示画像の垂直方向に並ぶ信号列である。信号有無検出回路４７は、図６に示すように、検出結果保持回路４８を備えている。検出結果保持回路４８には、各水平位置（各垂直方向信号列）について、ブランキング信号の入力の後に初めて黒レベルではない映像信号が入力されたか否かを示す結果（「信号あり」および「信号なし」）が記憶される。すなわち、検出結果保持回路４８には、状態情報を格納するための記憶領域（記憶回路）が水平期間の各位置に対応して設けられており、垂直方向信号列のそれぞれについて、垂直期間の開始から最初の映像信号が入力されるまでの期間は、「信号なし」を示す第１の状態情報が対応する記憶領域に保持され、最初の映像信号の入力が検出されると、「信号あり」を示す第２の状態情報が対応する記憶領域に保持される。

検出結果保持回路４８の各記憶領域は、リセット信号が入力されると、すべてリセット状態（ここでは、「信号なし」を示す第１の状態情報）とされる。リセット信号は、垂直期間の開始を規定する信号であり、ここでは、リセット信号として垂直同期信号が用いられる。また、検出結果保持回路４８の各記憶領域は、一度、第２の状態情報が保持された後は、リセット信号が入力されるまでその第２の状態情報が維持される。

図７に、検出結果保持回路４８における状態情報の保持動作を模式的に示す。図７において、Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、入力映像信号の、垂直同期信号から数えて最初の水平期間（１番目の水平ライン）の信号列、２番目の水平期間（２番目の水平ライン）の信号列に対応する。信号列Ｌ１、Ｌ２は、それぞれｎ個のピクセルＰ１〜Ｐｎに対応する信号からなる。ピクセルＰ１〜Ｐｎは、それぞれ水平ラインの各水平位置に対応する。信号列Ｌ１、Ｌ２において、白抜きの部分はブランキング信号であり、斜線部は映像情報を含む映像信号である。

検出結果保持回路４８は、ピクセルＰ１〜Ｐｎのそれぞれに対応する記憶領域Ａ１〜Ａｎを備える。図７に示した例では、垂直同期信号が入力された時点では、記憶領域Ａ１〜Ａｎのそれぞれに第１の状態情報として「０」値が格納される（状態Ｓ０）。

垂直同期信号の入力後、信号列Ｌ１が入力されると、ピクセルＰ３〜Ｐ（ｎ−３）のそれぞれの位置において、ブランキング信号から映像信号に遷移する。その結果、記憶領域Ａ３〜Ａ（ｎ−３）のそれぞれに第２の状態情報として「１」値が格納される（状態Ｓ１）。この状態Ｓ１では、ピクセルＰ１、Ｐ２、Ｐ（ｎ−２）〜Ｐｎのそれぞれの位置における信号はブランキング信号のままであるので、記憶領域Ａ１、Ａ２、Ａ（ｎ−２）〜Ａｎには、第１の状態情報である「０」値が保持される。なお、記憶領域Ａ３〜Ａ（ｎ−３）は、第２の状態情報である「１」値を一度格納すると、リセット信号が入力されるまでは、その「１」値が書き込まれた状態を保持する。

信号列Ｌ２が入力されると、ピクセルＰ（ｎ−２）、Ｐ（ｎ−１）のそれぞれの位置において、ブランキング信号から映像信号に遷移する。その結果、記憶領域Ａ（ｎ−２）、Ａ（ｎ−１）のそれぞれに第２の状態情報として「１」値が格納される（状態Ｓ２）。この状態Ｓ２では、ピクセルＰ１、Ｐ２、Ｐｎのそれぞれの位置における信号はブランキング信号のままであるので、記憶領域Ａ１、Ａ２、Ａｎには、第１の状態情報である「０」値が保持される。なお、記憶領域Ａ（ｎ−２）、Ａ（ｎ−１）は、第２の状態情報である「１」値を一度格納すると、リセット信号が入力されるまでは、その「１」値が書き込まれた状態を保持する。したがって、状態Ｓ２においては、記憶領域Ａ３〜Ａ（ｎ−１）に第２の状態情報である「１」値が格納されていることとなる。

信号有無検出回路４７は、垂直期間の開始から、水平期間毎に、各水平位置（ピクセルＰ１〜Ｐｎ）のそれぞれについて、入力信号が黒レベルから白レベル方向へ変化したか否かを調べる。入力信号が黒レベルから白レベル方向へ変化した場合は、信号有無検出回路４７は、その変化のあった水平位置に対応する記憶領域に現在格納されている状態情報を調べ、その状態情報が第１の状態情報である場合にのみ、巡回型フィルタを構成する旨の制御信号（第２のレベル）を出力する。その後、信号有無検出回路４７は、変化のあった水平位置に対応する記憶領域に第２の状態情報を格納する。この制御信号の出力動作を、図７に示した例を参照して以下に簡単に説明する。

垂直同期信号の入力後、信号列Ｌ１が入力される。信号列Ｌ１では、ピクセルＰ３〜Ｐ（ｎ−３）の各水平位置において、入力信号が黒レベルから白レベル方向へ変化する。この時点では、記憶領域Ａ３〜Ａ（ｎ−３）には、第１の状態情報である「０」値が格納されているので、信号有無検出回路４７は、ピクセルＰ３〜Ｐ（ｎ−３）の各水平位置について、巡回型フィルタを構成する旨の制御信号（第２のレベル）を出力する。この後、ピクセルＰ３〜Ｐ（ｎ−３）の各水平位置についての制御信号は、リセット信号が入力されるまで、第２のレベルに保持される。リセット信号の入力後、ピクセルＰ３〜Ｐ（ｎ−３）の各水平位置についての制御信号は、第１のレベルとされる。

信号列Ｌ１に続いて、信号列Ｌ２が入力される。信号列Ｌ２では、ピクセルＰ（ｎ−２）、Ｐ（ｎ−１）の各水平位置において、入力信号が黒レベルから白レベル方向へ変化する。この時点では、記憶領域Ａ（ｎ−２）、Ａ（ｎ−１）には、第１の状態情報である「０」値が格納されているので、信号有無検出回路４７は、ピクセルＰ（ｎ−２）、Ｐ（ｎ−１）の各水平位置について、巡回型フィルタを構成する旨の制御信号（第２のレベル）を出力する。この後、ピクセルＰ（ｎ−２）、Ｐ（ｎ−１）の各水平位置についての制御信号は、リセット信号が入力されるまで、第２のレベルに保持される。リセット信号の入力後、ピクセルＰ（ｎ−２）、Ｐ（ｎ−１）の各水平位置についての制御信号は、第１のレベルとされる。

上記の制御信号の出力動作によれば、垂直方向信号列毎に、垂直期間の開始から、初めて黒レベルではない映像信号が入力されるタイミングで、制御信号が第１のレベルから第２のレベルへ変化する。各垂直方向信号列について、制御信号のレベルが第１のレベルの期間は、セレクタ回路４５は、一方の入力に供給された入力信号をそのまま増幅回路３４へ供給するので、巡回型フィルタによる高周波成分の除去は行われない。この結果、垂直巡回型フィルタ回路からは、入力信号Ｓがそのまま出力される。一方、各垂直方向信号列について、制御信号のレベルが第２のレベルの期間は、セレクタ回路４５は、単位遅延回路４３の出力を増幅回路４４へ供給するので、巡回型フィルタによって、入力信号Ｓの各垂直方向信号列に関する高周波成分が除去される。この結果、垂直巡回型フィルタ回路２０２からは、各垂直方向信号列について低域成分のみが出力される。

信号有無検出回路４７からの制御信号は、１水平期間遅延回路４６により１水平期間だけ遅延を受けた後にセレクタ回路４５に供給される。また、増幅器４１、加算器４２、１水平期間遅延回路４３および増幅器４４で構成される巡回型フィルタでは、帰還ラインにおいて、加算器４２の出力は、１水平期間遅延回路４３により１水平期間だけ遅延を受けた後にセレクタ回路４５に供給される。すなわち、巡回型フィルタでは、加算器４２は、垂直方向信号列のそれぞれについて、帰還ラインを通じて供給される入力信号と、その入力信号よりも１水平期間だけ後の入力信号とを加算する。この構成によれば、各垂直方向信号列について、垂直期間の開始から１つめの黒レベルではない映像信号が加算器４２に供給された時点においては、巡回型フィルタは機能せず、それ以降の映像信号に対して、巡回型フィルタを機能させることができる。したがって、垂直巡回型フィルタ回路２０２では、各垂直方向信号列について、垂直期間の開始から初めて黒レベルではない映像信号が入力された後、１水平期間を経過するまでは、巡回型フィルタが機能せず、入力信号がそのまま出力される。１水平期間が経過した後は、巡回型フィルタが機能するので、入力信号の低域成分のみが垂直巡回型フィルタ回路２０２から出力される。

上述した水平巡回型フィルタ回路２０１および垂直巡回型フィルタ回路２０２を用いて、図１に示した２次元ＬＰＦ回路２を構成することで、以下のような動作を実現することができる。なお、本実施形態の画質改善装置において、２次元ＬＰＦ回路２は、図２に示したようなフィールド反転処理が可能な構成として説明しているが、フィールド反転処理なしに、入力映像信号の水平および垂直の各方向における高周波成分（エッジ成分）を除去するような構成であってもよい。以下の動作は、そのような２次元ＬＰＦ回路２を用いた場合の動作である。

水平巡回型フィルタ回路２０１を用いたフレア補正（水平方向に関するフレア補正）においては、例えば、図１１に示したような幾何学歪み補正が施された映像信号が入力された場合、ブランキング信号（黒レベル）から映像信号へ変化する時点でのエッジ（ここでは、水平方向の処理であるので、エッジＥ１）に対してはフレア補正が作用せず、映像信号領域Ｓ１内に入ってからフレア補正が作用することになる。このように、映像信号領域Ｓ１内に不要なフレア補正が施されることがないので、映像信号領域Ｓ１に対する正確なフレア補正を実現することができる。

なお、映像信号領域Ｓ１から再度ブランキング領域Ｓ２へ変化する時点のエッジ（ここでは、水平方向の処理であるので、エッジＥ２、Ｅ３、Ｅ４）に対しては、フレア補正が行われる。しかし、巡回型フィルタの性質上、エッジＥ２、Ｅ３、Ｅ４におけるフレア補正が、それらエッジの前の信号（映像信号領域Ｓ１内のエッジ隣接領域）に対して作用することはない。すなわち、このエッジＥ２、Ｅ３、Ｅ４におけるフレア補正は、ブランキング領域Ｓ２内のエッジ隣接領域にのみ作用する。このようなブランキング領域Ｓ２内のエッジ隣接領域に対するフレア補正の作用は、ブランキング領域Ｓ２の黒レベル信号をさらに黒くする作用（信号レベルがマイナス値となる）であるので、これが映像信号の品質に影響することはない。通常、信号レベルがマイナスの値を持つ場合、その信号は０にクリップされる。

垂直巡回型フィルタ回路２０２を用いたフレア補正（垂直方向に関するフレア補正）においては、例えば、図１１に示したような幾何学歪み補正が施された映像信号が入力された場合、ブランキング信号（黒レベル信号）から映像信号領域Ｓ１へ変化する時点でのエッジ（ここでは、垂直方向の処理であるので、エッジＥ１、Ｅ２、Ｅ３）に対してはフレア補正が作用せず、映像信号領域Ｓ１内に入ってからフレア補正が作用することになる。このように、映像信号領域Ｓ１内に不要なフレア補正が施されることがないので、映像信号領域Ｓ１に対する正確なフレア補正を実現することができる。

なお、映像信号領域Ｓ１から再度ブランキング領域Ｓ２へ変化する時点のエッジ（ここでは、垂直方向の処理であるので、エッジＥ４）に対しては、フレア補正が行われる。しかし、巡回型フィルタの性質上、エッジＥ４におけるフレア補正が、そのエッジの前の信号（映像信号領域Ｓ１内のエッジ隣接領域）に対して作用することはない。すなわち、このエッジＥ４におけるフレア補正は、ブランキング領域Ｓ２内のエッジ隣接領域にのみ作用する。このようなブランキング領域Ｓ２内のエッジ隣接領域に対するフレア補正の作用は、ブランキング領域Ｓ２の黒レベル信号をさらに黒くする作用（信号レベルがマイナス値となる）であるので、これが映像信号の品質に影響することはない。通常、信号レベルがマイナスの値を持つ場合、その信号は０にクリップされる。

次に、水平巡回型フィルタ回路２０１および垂直巡回型フィルタ回路２０２を用いて、図２に示した巡回型フィルタ回路２１、２３を構成した場合の動作について説明する。

巡回型フィルタ回路２１による水平および垂直の各方向におけるフレア補正は、上述したとおりである。時間軸反転回２２による時間軸反転の後、巡回型フィルタ回路２３には、水平および垂直の両方向ともに、巡回型フィルタ回路２１に供給された入力信号の順番とは逆の順番で信号が入力される。具体的には、図１１に示した映像信号について、巡回型フィルタ回路２１には、図面上の左上から右下に向かって水平方向に沿って順次信号が入力されるが、巡回型フィルタ回路２３には、図面上の右下から左上に向かって水平方向に沿って順次信号が入力される。このため、巡回型フィルタ回路２１では、図１１に示した表示画像に対して、左から右へ向かって水平方向におけるフレア補正が施され、上から下へ向かって垂直方向におけるフレア補正が施されるが、巡回型フィルタ回路２３では、図１１に示した表示画像に対して、右から左へ向かって水平方向におけるフレア補正が施され、下から上へ向かって垂直方向におけるフレア補正が施されることになる。

巡回型フィルタ回路２３に関するフレア補正の場合も、巡回型フィルタ回路２１に関するフレア補正の場合と同様、水平方向においては、ブランキング信号（黒レベル信号）から映像信号へ変化する時点でのエッジ（ここでは、時間軸が反転されているので、エッジＥ２、Ｅ３、Ｅ４）に対してはフレア補正が作用せず、垂直方向においては、ブランキング信号（黒レベル信号）から映像信号へ変化する時点でのエッジ（ここでは、時間軸が反転されているので、エッジＥ４）に対してはフレア補正が作用しない。このように、映像信号領域Ｓ１内に不要なフレア補正が施されることがないので、映像信号領域Ｓ１に対する正確なフレア補正を実現することができる。

なお、巡回型フィルタ回路２３においても、水平および垂直の各方向におけるフレア補正において、映像信号領域Ｓ１から再度ブランキング領域Ｓ２へ変化する時点のエッジ（水平方向の場合はＥ１、垂直方向の場合はＥ１、Ｅ２、Ｅ３）に対しては、フレア補正が行われる。しかし、巡回型フィルタの性質上、そのエッジにおけるフレア補正が、そのエッジの前の信号（映像信号領域Ｓ１内のエッジ隣接領域）に対して作用することはない。すなわち、エッジにおけるフレア補正は、ブランキング領域Ｓ２内のエッジ隣接領域にのみ作用する。このようなブランキング領域Ｓ２内のエッジ隣接領域に対するフレア補正の作用は、ブランキング領域Ｓ２の黒レベル信号をさらに黒くする作用（信号レベルがマイナス値となる）であるので、これが映像信号の品質に影響することはない。通常、信号レベルがマイナスの値を持つ場合、その信号は０にクリップされる。

以上のように、本実施形態の画質改善装置によれば、幾何学歪み補正によって変形した映像信号に対して、ブランキング領域と映像信号領域の境界（エッジ）における不要なフレア補正を抑制することができるので、高画質化を図ることができる。

本発明の画質改善装置は、プロジェクタなどに代表される画像表示装置、特に、映像信号に対して幾何学歪み補正が施される画像表示装置に適用することができる。

本発明の一実施形態である画質改善装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す２次元ＬＰＦ回路の一例を示すブロック図である。 図２に示す巡回型フィルタ回路の一例を示すブロック図である。 図３に示す水平巡回型フィルタ回路の一例を示すブロック図である。 図３に示す垂直巡回型フィルタ回路の一例を示すブロック図である。 図５に示す信号有無検出回路の一例を示すブロック図である。 図６に示す検出結果保持回路における状態情報の保持動作を説明するための模式図である。 プロジェクタによって投射される画像の元画像の一例を示す模式図である。 フレア補正の概念図であって、（ａ）は元画像の映像信号を示す波形図、（ｂ）は（ａ）の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図、（ｃ）は（ａ）の映像信号のフレア補正後の信号の波形図、（ｄ）は（ｃ）のフレア補正後の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図である。 フレア補正が可能な画質改善装置の一例を示すブロック図である。 幾何学歪み補正が施された映像信号に基づいて表示デバイス上に形成される画像の一例を示す模式図である。

符号の説明

１ 遅延補償回路
２ ２次元ローパスフィルタ回路
３ 遅延補償回路
４ 減算回路
５ 増幅回路
６ 加算回路

Claims (7)

1. 映像情報を含む信号と映像情報を含まないブランキング信号とを含む入力映像信号が入力され、該入力映像信号から低域周波数成分を抽出するローパスフィルタ回路と、
   前記入力映像信号から前記ローパスフィルタ回路で抽出した低域周波数成分を差し引いて高域周波数成分を取得する減算回路と、
   前記減算回路で取得した高域周波数成分を補正信号として前記入力映像信号に加算する加算回路と、を有し、
   前記ローパスフィルタ回路は、前記入力映像信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことを検出する信号有無検出回路を有し、前記入力映像信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことが前記信号有無検出回路によって検出された時点から予め決められた単位時間だけ経過した後に、前記低域周波数成分の抽出を開始する、ことを特徴とする画質改善装置。
2. 前記ローパスフィルタ回路は、前記入力映像信号と、該入力映像信号に前記単位時間だけ遅延を与えた遅延信号とを加算して、前記入力映像信号の低周波成分を抽出する巡回型フィルタを備え、前記入力映像信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことが前記信号有無検出回路によって検出された時点から前記単位時間だけ経過した後に、前記巡回型フィルタが動作する、請求項１に記載の画質改善装置。
3. 前記ローパスフィルタ回路は、
   前記入力映像信号により表示される画像のフィールドまたはフレームの表示期間である垂直期間を規定する垂直同期信号と、前記画像を構成する水平方向の複数のラインのそれぞれの表示期間である水平期間を規定する水平同期信号とに基づいて、前記垂直期間毎に、前記入力映像信号の垂直方向の低域周波数成分を抽出する垂直巡回型フィルタ回路と、
   前記水平同期信号に基づいて、前記水平期間毎に、前記入力映像信号の水平方向の低域周波数成分を抽出する水平巡回型フィルタ回路と、を有し、
   前記水平巡回型フィルタ回路および垂直巡回型フィルタ回路のそれぞれは前記信号有無検出回路を備え、
   前記水平巡回型フィルタ回路は、前記水平期間において、当該水平期間に入力される水平方向の信号列が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことが前記信号有無検出回路によって検出された時点から前記画像を構成するピクセルの単位表示期間である第１の単位時間だけ経過した後に、該水平方向の信号列の低域周波数成分の抽出を開始し、
   前記垂直巡回型フィルタ回路は、前記垂直期間において、前記複数のラインの、同じ水平位置で垂直方向に並ぶ信号列のそれぞれについて、当該信号列が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことが前記信号有無検出回路によって検出された時点から前記水平期間に対応する第２の単位時間だけ経過した後に、当該信号列の前記垂直方向の低域周波数成分の抽出を開始する、請求項１に記載の画質改善装置。
4. 前記ローパスフィルタ回路は、
   前記入力映像信号の低域周波数成分を抽出する第１の巡回型フィルタ回路と、
   前記第１の巡回型フィルタ回路で低域周波数成分が抽出された映像信号の時間軸を反転する第１のフレーム反転器と、
   前記第１のフレーム反転器で時間軸の反転が行われた映像信号の低域周波数成分を抽出する第２の巡回型フィルタ回路と、
   前記第２の巡回型フィルタ回路で低域周波数成分が抽出された映像信号の時間軸を反転する第２のフレーム反転器と、を有し、
   前記第１および第２の巡回型フィルタ回路のそれぞれは、
   前記入力映像信号により表示される画像のフィールドまたはフレームの表示期間である垂直期間を規定する垂直同期信号と、前記画像を構成する水平方向の複数のラインのそれぞれの表示期間である水平期間を規定する水平同期信号とに基づいて、前記垂直期間毎に、前記入力映像信号の垂直方向の低域周波数成分を抽出する垂直巡回型フィルタ回路と、
   前記水平同期信号に基づいて、前記水平期間毎に、前記入力映像信号の水平方向の低域周波数成分を抽出する水平巡回型フィルタ回路と、を有し、
   前記水平巡回型フィルタ回路および垂直巡回型フィルタ回路のそれぞれは前記信号有無検出回路を備え、
   前記水平巡回型フィルタ回路は、前記水平期間において、当該水平期間に入力される水平方向の信号列が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことが前記信号有無検出回路によって検出された時点から前記画像を構成するピクセルの単位表示期間である第１の単位時間だけ経過した後に、該水平方向の信号列の低域周波数成分の抽出を開始し、
   前記垂直巡回型フィルタ回路は、前記垂直期間において、前記複数のラインの、同じ水平位置で垂直方向に並ぶ信号列のそれぞれについて、当該垂直方向の信号列が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことが前記信号有無検出回路によって検出された時点から前記水平期間に対応する第２の単位時間だけ経過した後に、当該垂直方向の信号列の前記垂直方向の低域周波数成分の抽出を開始する、請求項１に記載の画質改善装置。
5. 前記水平巡回型フィルタ回路は、
   入力信号が一方の入力とされ、該一方の入力に他方の入力が加算されて出力されるとともに、該出力が帰還ラインを通じて前記他方の入力に供給される加算器と、
   前記帰還ラインに設けられ、前記加算器の出力に前記第１の単位時間だけ遅延を与える第１の遅延回路と、
   前記入力信号が第１の入力とされ、前記第１の遅延回路の出力が第２の入力とされ、これら入力のいずれかを選択して前記加算器の他方の入力に供給する選択回路と、
   入力された制御信号に前記第１の単位時間だけ遅延を与える第２の遅延回路と、をさらに有し、
   前記信号有無検出回路は、前記入力信号が入力とされ、前記水平期間毎に、該入力信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号へ変化したタイミングを検出し、該検出したタイミングで巡回型フィルタを構成する旨の信号を前記制御信号として前記第２の遅延回路に出力し、
   前記選択回路は、前記信号有無検出回路から出力された制御信号が前記第２の遅延回路を介して供給されており、前記水平期間において、当該水平期間の開始から前記制御信号を受信するまでの間は、前記第１の入力を選択し、前記制御信号の受信後は、前記第２の入力を選択する、請求項３または４に記載の画質改善装置。
6. 前記垂直巡回型フィルタ回路は、
   入力信号が一方の入力とされ、該一方の入力に他方の入力が加算されて出力されるとともに、該出力が帰還ラインを通じて前記他方の入力に供給される加算器と、
   前記帰還ラインに設けられ、前記加算器の出力が入力とされ、前記水平期間毎に、当該水平期間に入力される水平方向の信号列を前記第２の単位時間にわたって保持する第１の遅延回路と、
   前記入力信号が第１の入力とされ、前記第１の遅延回路の出力が第２の入力とされ、これら入力のいずれかを選択して前記加算器の他方の入力に供給する選択回路と、
   前記垂直方向の信号列毎に入力された制御信号に前記第２の単位時間だけ遅延を与える第２の遅延回路と、をさらに有し、
   前記信号有無検出回路は、前記入力信号が入力とされ、前記垂直期間において、当該垂直期間に入力される前記垂直方向の信号列のそれぞれについて、当該垂直方向の信号列が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号へ変化したタイミングを検出し、該検出したタイミングで、当該垂直方向の信号列について巡回型フィルタを構成する旨の信号を前記制御信号として前記第２の遅延回路に出力し、
   前記選択回路は、前記信号有無検出回路から出力された前記垂直方向の信号列毎の前記制御信号が前記第２の遅延回路を介して供給されており、前記垂直期間において、前記垂直方向の信号列毎に、当該垂直期間の開始から対応する前記制御信号を受信するまでの間は、前記第１の入力を選択し、対応する前記制御信号の受信後は、前記第２の入力を選択する、請求項３または４に記載の画質改善装置。
7. 映像情報を含む信号と映像情報を含まないブランキング信号とを含む入力映像信号が入力され、該入力映像信号から低域周波数成分を抽出する第１のステップと、
   前記入力映像信号から前記第１のステップで抽出した低域周波数成分を差し引いて高域周波数成分を取得する第２のステップと、
   前記第２のステップで取得した高域周波数成分を補正信号として前記入力映像信号に加算する第３のステップと、を有し、
   前記第１のステップは、前記入力映像信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことを検出するステップと、前記入力映像信号が前記ブランキング信号から前記映像情報を含む信号に変化したことを検出した時点から予め決められた単位時間だけ経過した後に、前記低域周波数成分の抽出を開始するステップを含む、画質改善方法。

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