JP2002165111A - デジタル信号処理回路、これを用いた表示装置および液晶プロジェクタ - Google Patents
デジタル信号処理回路、これを用いた表示装置および液晶プロジェクタInfo
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Abstract
出力ビット数Nをn+2以上とした従来技術では、グレ
ー領域の階調劣化については回避できるものの、ガンマ
補正カーブの傾きが大きい黒領域では精度の高い補正が
得られない。 【解決手段】 ガンマ補正LUTを用いて入力デジタル
映像信号に対してガンマ補正を行うLUT用メモリ13
を有するとともに、その前段にコントラスト調整などを
行う前段信号処理部12を有するデジタル信号処理回路
において、例えば8ビットのデジタル映像信号を入力す
るとしたとき、前段信号処理部12ではコントラスト調
整などの信号処理を行った後例えば11ビットのデジタ
ル映像信号として出力し、またLUT用メモリ13では
ガンマ補正を行った後入力ビット数よりも少なく、前段
信号処理部12の入力ビット数よりも多い10ビットの
デジタル映像信号として出力するように構成する。
Description
回路、これを用いた表示装置および液晶プロジェクタに
関し、特に非線型な光学応答特性を示す表示デバイスを
表示駆動するデジタル映像信号に対してガンマ補正をな
すデジタル信号処理回路、これを信号処理系に用いた表
示装置および液晶プロジェクタに関する。
気光学デバイスとして液晶セルを用いた液晶表示装置
は、入力電圧に対してデバイス固有の非線型な光学応答
を示す。その応答特性の一例として、例えばノーマリホ
ワイト透過型の液晶の印加電圧に対する透過率の特性
(V−T特性)を図5に示す。
示装置における表示輝度(透過率など)は、図6に示す
ように、入力信号レベルに対して指数関数の特性を有す
ることが望まれる。そして、両者の要請により、入力信
号レベルに対して液晶印加電圧は、図7に示すように、
非線型の関係となる。これが、入力デジタル映像信号に
対して行うガンマ補正カーブである。
もしくはデジタル回路を使用した数点の折れ点補正や、
ルックアップテーブル(LUT)による補正が一般的に
知られている。デジタル回路を使用したLUT方式の補
正は、他の方式に比べて回路規模が大きくなる問題があ
ったが、近年のIC集積度の向上に伴い、回路規模の増
大に対する制約が低減したことにより、補正精度が高い
という利点を持つことから主流になりつつある。
来技術としては、ガンマ補正LUTの入力ビット数nに
対して出力ビット数Nをn+2以上にする、即ちnビッ
トの入力デジタル映像信号を、LUTを用いてガンマ補
正しつつN(N≧n+2)ビットの出力デジタル映像信
号に変換するデジタルガンマ補正回路が知られている
(例えば、特開2000−20037号公報参照)。こ
の従来技術は、グレー領域における階調劣化の回避を目
的としてなされたものである。
らかなように、ガンマ補正の入出力応答は、黒側領域で
その傾きが大きく、グレー領域でその傾きが小さくな
る。このことは、入出力のビット数が同じ場合、グレー
領域における階調が入力の階調精度を保たないことを意
味する。このため、上記の従来技術では、ガンマ補正L
UTの入力ビット数nに対して出力ビット数Nをn+2
以上とすることで、グレー領域における階調劣化を回避
している。
従来技術では、入力ビット数の増加に伴って出力ビット
数が増加し、その結果、デジタルガンマ補正を行う信号
処理ICの出力ピンの本数が増加するという問題があっ
た。さらに、後段に配置されるD/Aコンバータの入力
端子の本数も増加し、各ICの回路規模の増大につなが
るとともに、消費電力の増加、不要輻射の増大を伴うと
いう問題もあった。しかも、上記の従来技術は、ガンマ
補正カーブの傾きの小さい、グレー部の階調劣化を解消
する技術に過ぎない。
であり、その目的とするところは、ガンマ補正LUTの
出力ビット数を増加させることなく、ガンマ補正カーブ
の傾きが大きい信号レベルで精度の高い補正が可能なデ
ジタル信号処理回路、これを用いた表示装置および液晶
プロジェクタを提供することにある。
に、本発明では、ガンマ補正テーブルを用いて入力デジ
タル映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部を
有するデジタル信号処理回路において、ガンマ補正部の
入力ビット数を出力ビット数よりも多く設定した構成を
採っている。そして、このデジタル信号処理回路は、液
晶セル、有機エレクトロルミネセンス(EL)素子ある
いは陰極線管などの電気光学デバイスを表示デバイスと
して用いた表示装置の信号処理系に、さらには液晶プロ
ジェクタの信号処理系に用いられる。
信号処理系に用いた表示装置あるいは液晶プロジェクタ
において、ガンマ補正テーブルを用いたガンマ補正部の
入出力ビット数に関して、入力ビット数を出力ビット数
よりも多く設定することで、ガンマ補正カーブの傾きが
大きい黒側領域の信号レベルで精度の高い補正が可能と
なる。
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態に係る表示装置の信号処理系の構成例を示すブ
ロック図である。
には、例えば8ビットのデジタル映像信号が入力され
る。このデジタル映像信号は先ず、前段信号処理部12
に与えられる。この前段信号処理部12は、デジタル映
像信号に対してブライト調整やコントラスト調整などの
信号処理を行うとともに、入力ビット数よりも多い例え
ば11ビットのデジタル映像信号に変換して次段のLU
T用メモリ13に対して出力する。
り、例えば図7に示すガンマ補正カーブに基づくガンマ
補正データをテーブル(LUT)として格納しており、
このLUTを用いてデジタル映像信号に対してガンマ補
正を行う。このLUP用メモリ13では、その入出力ビ
ット数に関して、一例として、入力ビット数を11ビッ
ト、出力ビット数を10ビットとする。LUT用メモリ
13でガンマ補正された後のデジタル映像信号は、後段
信号処理部14に供給される。後段信号処理部14は、
ガンマ補正後のデジタル映像信号に対してその補正の微
調整や色むら補正などの信号処理を行う。
号は、D/Aコンバータ15でデジタル信号からアナロ
グ信号に変換されてドライバ16に供給される。ドライ
バ16は、D/Aコンバータ15から出力されたアナロ
グ映像信号に対して画像表示に必要な所定の信号処理を
行った後表示デバイス17に供給する。ここでは、表示
デバイス17として、例えば、ノーマリホワイト透過型
液晶セル(図示せず)が電気光学デバイスとして画素単
位でマトリクス状に配置されてなる液晶ディスプレイを
用いるものとする。
トラスト調整部の構成例を示すブロック図である。な
お、前段信号処理部12において、コントラスト調整は
信号処理上乗算処理となる。因みに、ブライト調整は信
号処理上加算処理となる。図2から明らかなように、本
例に係るコントラスト調整部は、乗算器21、係数設定
部22および丸め部23を有する構成となっている。
る対象のデジタル映像信号と、係数設定部22で設定さ
れた係数データとが入力される。乗算器21は、デジタ
ル映像信号に対して係数データの乗算を行うことによっ
て任意のゲインを与える。ここでは、一例として、デジ
タル映像信号が10ビット、係数データが8ビットの場
合を例に採って説明する。この場合、乗算の結果は18
ビットとなる。
映像信号をそのまま後段の回路に与えることは、後段回
路の回路規模の増大を招くことになる。そこで、丸め部
23において、四捨五入等の信号の丸め処理を行い、所
定のビット数のデジタル映像信号にして出力する。ここ
では、18ビットのデジタル映像信号を、先述したLU
T用メモリ13の入力ビット数に対応して例えば11ビ
ットのデジタル映像信号として出力するものとする。
上の入出力ビット数に関して、図3を用いて考察する。
図3は、LUTのデータを模式的に表したLUTデータ
模式図である。
024)の出力デジタル映像信号を導出する場合を考え
たとき、入力デジタル映像信号も10ビットであるとす
ると、データとして取り得る値は、図3の白丸(図中、
○)となる。今、補正カーブの傾きの大きい例として、
ガンマ補正テーブルが格子点a,bの値を取っている場
合を考える。
11ビット表現(211 =2048)で(2X+1)/
2048であるとすると、LUT用メモリ13の入力ビ
ット数が10ビットの場合は、四捨五入によって入力デ
ータは(X+1)/1024となり、出力データは(Y
+4)/1024となる。これに対して、LUT用メモ
リ13の入力ビット数が11ビットの場合は、入出力デ
ータは白丸に加えて黒丸(図中、●)の格子点の値を取
ることが可能となり、出力データは格子点c、即ち(Y
+2)/1024となる。
用メモリ13におけるLUT上の入出力ビット数に関し
て、出力ビット数については10ビットのまま増加させ
ず、入力ビット数のみを11ビットへ増加させることに
より、図7に示すガンマ補正カーブにおいて、その傾き
が大きい黒側領域の信号レベルで精度の高い補正が可能
となる。
り、本デジタル信号処理回路をIC化した際に、その信
号処理ICの出力ピン(出力端子)数、さらには後段に
配置されるD/Aコンバータ15の入力端子数の増加を
抑制することができるとともに、消費電力の増加や不要
輻射の増大についても抑制することができる。
処理部12を含むデジタル信号処理回路について全体的
に考えた場合、8ビットの入力デジタル映像信号に対し
て出力デジタル映像信号のビット数が10ビットと2ビ
ット増加している。したがって、ガンマ補正カーブの傾
きの小さいグレー領域に割り当てられるデジタル映像信
号のビット数を確保できるため、グレー部の階調劣化に
ついても防止できることになる。
ビット数を8ビット、LUTの入力ビット数を11ビッ
ト、LUTの出力ビット数、即ちシステムの出力ビット
数を10ビットとした場合を例に採って説明したが、本
発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本
発明は、各ビット数の値を規定するものではなく、相互
のビット数の大小関係を規定するものである。
して、ノーマリホワイト透過型液晶ディスプレイを用い
た表示装置におけるデジタルガンマ補正に適用した場合
を例に採って説明したが、ノーマリブラック液晶ディス
プレイや反射型液晶ディスプレイを用いた表示装置にお
けるデジタルガンマ補正にも同様に適用可能である。さ
らに、液晶表示装置におけるデジタルガンマ補正に限ら
ず、有機EL素子や陰極線管など、非線型な応答特性を
持つ電気光学デバイスを表示デバイスとして用いた表示
装置全般におけるデジタルガンマ補正にも同様に適用可
能である。
処理回路は、液晶プロジェクタのデジタル信号処理回路
として用いることも可能である。図4に、液晶プロジェ
クタの構成の概略を示す。
色光は、第1のビームスプリッタ32で特定の色成分、
例えば一番波長の短いB(青)の光成分のみが透過し、
残りの色の光成分は反射される。第1のビームスプリッ
タ32を透過したBの光成分は、ミラー33で光路が変
更され、レンズ34を通してBのLCDパネル35Bに
照射される。
光成分については、第2のビームスプリッタ36で例え
ばG(緑)の光成分が反射され、R(赤)の光成分が透
過する。第2のビームスプリッタ36で反射されたGの
光成分は、レンズ37を通してGのLCDパネル35G
に照射される。第2のビームスプリッタ36を透過した
Rの光成分は、ミラー38,39で光路が変更され、レ
ンズ40を通してRのLCDパネル35Rに照射され
る。
々、複数の画素がマトリクス状に配置されてなる第1の
基板と、この第1の基板に対して所定の間隔をもって対
向配置された第2の基板と、これら基板間に保持された
液晶層と、各色に対応したフィルタ層とを有する構成と
なっている。これらLCDパネル35R,35G,35
Bを経たR,G,Bの各光は、クロスプリズム41で光
合成される。そして、このクロスプリズム41から出射
される合成光は、投射プリズム42によってスクリーン
43に投射される。
CDパネル35R,35G,35Bには、図1に示すデ
ジタル信号処理回路でR,G,B毎にデジタル的に信号
処理され、しかる後D/Aコンバータ(図1のD/Aコ
ンバータ15に相当)でアナログ化された映像信号が供
給される。これらデジタル信号処理回路では、先述した
ように、ガンマ補正カーブの傾きが大きい信号レベルで
精度の高い補正が可能となるため、黒側の階調を重視し
た画像表示を実現できる。
プとフロントタイプとがあり、一般的に、リアタイプの
液晶プロジェクタは動画用のプロジェクションTVとし
て、フロントタイプの液晶プロジェクタはデータプロジ
ェクタとして用いられる。近年、プロジェクションTV
では、黒の階調を重視する傾向にあることから、先述し
た実施形態に係るデジタル信号処理回路は、特にプロジ
ェクションTVの信号処理系に用いて好適なものとな
る。
イプの液晶プロジェクタの信号処理系への適用に限られ
るものではなく、本発明は、データプロジェクタ、即ち
フロントタイプの液晶プロジェクタの信号処理系にも同
様に適用可能である。また、ここでは、カラーの液晶プ
ロジェクタに適用した場合を例に採って説明したが、モ
ノクロの液晶プロジェクタにも同様に適用可能である。
ガンマ補正テーブルを用いて入力デジタル映像信号に対
してガンマ補正を行うガンマ補正部を有するデジタル信
号処理回路、これを信号処理系に用いた表示装置および
液晶プロジェクタにおいて、ガンマ補正部の入出力ビッ
ト数に関して、入力ビット数を出力ビット数よりも多く
設定したことにより、ガンマ補正カーブの傾きが大きい
黒側領域の信号レベルで精度の高い補正が可能となる。
また、出力ビット数が増加しないため、IC化した際の
出力端子数増加の抑制、消費電力の増大の抑制、不要輻
射の増大の抑制、後段ICの入力端子数増加の抑制が可
能となる。
系の構成例を示すブロック図である。
構成の一例を示すブロック図である。
模式図である。
る。
する透過率の特性を示すV−T特性図である。
ある。
後段信号処理部、15…D/Aコンバータ、17…表示
デバイス、21…乗算器、22…係数設定部
Claims (12)
- 【請求項1】 ガンマ補正テーブルを用いて入力デジタ
ル映像信号に対してガンマ補正を行うガンマ補正部を有
するデジタル信号処理回路において、 前記ガンマ補正部の入力ビット数が出力ビット数よりも
多く設定されていることを特徴とするデジタル信号処理
回路。 - 【請求項2】 前記ガンマ補正部の前段に、前記入力デ
ジタル映像信号に対して任意のゲインを与える信号処理
部を有し、 前記ガンマ補正部の出力ビット数が前記信号処理部の入
力ビット数よりも多く設定されていることを特徴とする
請求項1記載のデジタル信号処理回路。 - 【請求項3】 非線型な応答特性を持つ電気光学デバイ
スを用いた表示手段と、 ガンマ補正テーブルを用いて入力デジタル映像信号に対
してガンマ補正を行うとともに、入力ビット数が出力ビ
ット数よりも多く設定されたガンマ補正部を有するデジ
タル信号処理回路と、 前記デジタル信号処理回路で信号処理されたデジタル映
像信号をアナログ化して前記表示手段に供給するD/A
変換手段とを備えたことを特徴とする表示装置。 - 【請求項4】 前記電気光学デバイスが液晶セルである
ことを特徴とする請求項3記載の表示装置。 - 【請求項5】 前記電気光学デバイスが有機エレクトロ
ルミネセンス素子であることを特徴とする請求項3記載
の表示装置。 - 【請求項6】 前記電気光学デバイスが陰極線管である
ことを特徴とする請求項3記載の表示装置。 - 【請求項7】 前記デジタル信号処理回路は、前記ガン
マ補正部の前段に前記入力デジタル映像信号に対して任
意のゲインを与える信号処理部を有し、 前記ガンマ補正部の出力ビット数が前記信号処理部の入
力ビット数よりも多く設定されていることを特徴とする
請求項3記載の表示装置。 - 【請求項8】 前記電気光学デバイスが液晶セルである
ことを特徴とする請求項7記載の表示装置。 - 【請求項9】 前記電気光学デバイスが有機エレクトロ
ルミネセンス素子であることを特徴とする請求項7記載
の表示装置。 - 【請求項10】 前記電気光学デバイスが陰極線管であ
ることを特徴とする請求項7記載の表示装置。 - 【請求項11】 液晶セルが画素単位でマトリックス状
に配置されてなるLCDパネルと、 前記LCDパネルに光を照射する照射手段と、 前記LCDパネルを経た光をスクリーン上に投影する投
影手段と、 ガンマ補正テーブルを用いて入力デジタル映像信号に対
してガンマ補正を行うとともに、入力ビット数が出力ビ
ット数よりも多く設定されたガンマ補正部を有するデジ
タル信号処理回路と、 前記デジタル信号処理回路で信号処理されたデジタル映
像信号をアナログ化して前記LCDパネルに供給するD
/A変換手段とを備えたことを特徴とする液晶プロジェ
クタ。 - 【請求項12】 前記デジタル信号処理回路は、前記ガ
ンマ補正部の前段に前記入力デジタル映像信号に対して
任意のゲインを与える信号処理部を有し、 前記ガンマ補正部の出力ビット数が前記信号処理部の入
力ビット数よりも多く設定されていることを特徴とする
請求項11記載の液晶プロジェクタ。
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