JP2004226681A - 文字表示方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルの視角に応じて、階調化されたＲＧＢ値を再設定することにより、コントラストの低い表示装置で高品質な文字表示を可能とすること。
【解決手段】ＲＧＢの矩形サブエレメントで構成されるプラットパネル型表示装置において、文字画像を入力し、表示装置のサブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に、所定の平滑化処理を施して階調化し、ピクセル単位座標を矩形ＲＧＢエレメント座標に変換する。そして、表示装置の１エレメントを見込む角度（視角）がある値以上のとき、コントラスト強調関数により、文字コントラストを強調し、文字本体に隣接するサブピクセルの輝度を最低輝度レベルに再設定する。これにより最低輝度レベルの面積が拡大し、文字コントラストの向上を図ることができる。また、コントラスト強調関数を用いる代わりに、再設定値で構成される再設定用テーブルによりサブピクセルの輝度を再設定してもよい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＧＢの矩形サブエレメントで構成されるフラットパネル型の表示装置に適用される文字表示方法および装置に関する。
上記の表示装置には、液晶表示器、プラズマディスプレイ等があり、概ね８０〜２００ｄｐｉの解像度を有する。これらは、携帯電話、ＰＤＡ，ＰＣなどで利用される。
ディスプレイで表示する内容は、大別して画像と文字である。ディスプレイの解像度が向上するにつれ、文字を主に用いるコンテンツをディスプレイで読む需要が増えつつある。文字コンテンツを表示する際に必要な要件は、文字のさまざまな書体（フォントデザイン）をこれら表示器上で表示することである。
しかしながら、さまざまな種類の書体を表示するためには、解像度は１００ｄｐｉ程度（標準視距離（３００ｍｍ程度））では不足する。本発明における表示方法および装置は、フラットパネル型表示器で、日本語の文字（漢字やルビ等）を高精細に表示するために利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示器で高精細な文字を表示する方法としては、本発明者らが先に出願した特許文献１に記載のものがある。また同様の技術が非特許文献１、非特許文献２に記載されている。
上記特許文献１では、以下の原理を利用した文字表示装置を提案した。
１）人間の目の解像限界における色の混色（例えば、ｋａｔｈｒｙｎ Ｔ．Ｓｐｏｅｈｒ，ＳｔｅｐｈｅｎＷ．Ｌｅｈｍｋｕｌｅ，芋坂直行他訳、「視覚の情報処理＜見ることのソフトウェア＞」、サイエンス社、１９８６、参照）
２）小視野における色知覚の特異性（例えば、日本色彩学会編、「新編 色彩科学ハンドブック第１版、東京大学出版会、参照）
一般に、５ポンイト程度の文字は、通常、表示器を見る距離（例えば３００ｍｍ）程度から観察した場合、約０．３度程度の視野角を有し、この視野角においては、ＲＧＢの画素を分離するには、空間周波数が１／０．３×７（ピクセル）×３＝７０（サイクル／度）程度の解像度を要する。
しかし、空間周波数が７０（サイクル／度）になるとコントラスト感受性が１０以下となり、人間の肉眼では、このレベルのコントラスト感受性のエレメントを解像するのは困難となる。この場合のＲＧＢの各色は、個別に認識されず、人間は混色を感知することになる。さらに、このレベルの視野角では、人間の色感受性が劣化する。特許文献１に記載の発明は、この原理に基づきＲＧＢの３エレメントにより、複数画素を表示することにより文字の階調化を行うものである。また、その他、ＲＧＢの３エレメントにより、複数画素を表示するものとしては、例えば非特許文献３，４，５に記載のものがある。
【０００３】
図１３は上記特許文献１に記載される本発明の従来例を説明する図である。
図１３において、まず、文字入力手段で文字情報（フォント＋テキスト）を入力する。これは、例えば、コンテンツビューワ等のアプリケーションＡＰＩで行われる。
次に、入力された文字情報（文字コード）から、必要なフォントサイズを計算する。ＲＧＢの３サブエレメントで１エレメントを構成する表示器であれば、必要文字サイズは表示文字の３倍のサイズとする。
計算されたサイズの文字画像をフォントメモリから呼び出し、画像メモリに展開する。
次に矩形エレメントの輝度値を計算する。
演算は、まず、ＲＧＢ配列に垂直な方向の３画素ずつを、平均化する。ある画素列の値を、（Ｐ_ｍｎ−１，Ｐ_ｍｎ，Ｐ_ｍｎ＋１）とすると、以下の（１）式で計算される。
Ｐ ’＝（Ｐ_ｍｎ−１＋Ｐ_ｍｎ＋Ｐ_ｍｎ＋１）／３…（１）
【０００４】
図１４に、文字座標と表示座標との間の座標変換を説明するための図を示す。図１４（ａ）は、文字画像座標、図１４（ｂ）は液晶の表示座標であり、ここでは、同図（ａ）の太線で示した部分をピクセル、太破線で示したサブピクセルといい、また、同図（ｂ）の太線で示した部分をエレメント、その内の一つの要素（Ｒ，Ｇ，Ｂの各要素）をサブエレメントということとする。
文字座標については、同図（ａ）に示すように、横方向をｍ，下方向をｎとして、着目ピクセルの中心の画素に（ｍ，ｎ）の座標を割り当て、各画素に（ｍ−１，ｎ−１）〜（ｍ＋１，ｎ＋１）の座標を割り当てている。また、表示座標については、横方向をｕ、下方向をｖとして、上記ピクセルに対応するエレメントのサブエレメントに（ｕ−１，ｖ），（ｕ，ｖ），（ｕ＋１，ｖ）の座標を割り当てている。
なお、前記Ｐ_ｍｎ−１，Ｐ_ｍｎ，Ｐ_ｍｎ＋１は、図１４（ａ）の（ｍ，ｎ−１），（ｍ，ｎ），（ｍ，ｎ＋１）の各画素の画素値である（この場合はＧに対応したサブピクセルの画素値）。
【０００５】
上記のようにＲＧＢ配列に垂直な方向の３画素の平均が得られたら、得られた値を矩形のＲＧＢサブエレメントで表示する座標に変換する。
計算された値が、たとえばＰ’であれば、表示するサブエレメントにしたがって、サブピクセルのＲＧＢに対応する画素値をそれぞれＰ’_Ｒ ，Ｐ’_Ｇ ，Ｐ’_Ｂ とする。たとえば、（ｕ，ｖ）の座標のＧサブエレメントの座標値の輝度値Ｑは、以下の（２）式で計算される。
Ｑ_Ｇ （ｕ，ｖ）＝Ｆ_Ｇ （Ｐ’_Ｇ ） （ｕ＝ｍ，ｖ＝（ｎ＋２）％３）…（２）
ここで、％は商の整数部分、Ｆは変換のための関数である。たとえば、Ｆ（ｘ）＝αｘ＋βであらわされる（βはオフセット、αは、増幅率を示す）。
Ｒ、Ｂサブピクセルの画素値も同様に、以下の（３）（４）式で計算される。
Ｑ_Ｒ （ｕ，ｖ）＝Ｆ_Ｒ （Ｐ’_Ｒ ） （ｕ＝ｍ，ｖ＝（ｎ＋２）％３）…（３）
Ｑ_Ｂ （ｕ，ｖ）＝Ｆ_Ｂ （Ｐ’_Ｂ ） （ｕ＝ｍ，ｖ＝（ｎ＋２）％３）…（４）
図１５に上記のように変換した場合の表示例を、（ａ）ひらがな、（ｂ）アルファベットの場合について示す。左側がフォント画像（文字画像）、右側が表示画像である。なお、同図では、モノクロで表示しているため、表示画像が不鮮明であるが、カラー表示すれば、もう少し鮮明に表示される。
【０００６】
各ＲＧＢエレメントに展開された輝度値を、エレメントの色に応じて、明るさが一定の階調に変換する。図１６に、明るさによる階調表示の例を示す。
各ＲＧＢエレメント毎に、階調ステップに比例した明るさを示す。同じ階調におけるＲＧＢ各エレメントの明るさは、一定となる。
変換後の輝度値をＬ，ＹをＸＹＺ表色系のＹ刺激値、Ｒ’Ｇ’Ｂ’をモニタ上での３刺激値とすると、以下の（５）〜（１０）式が成立する。なお、ａ〜ｄは一定値である。
Ｌ^＊ ＝１１６×（Ｙ／Ｙ０）^１／３ −１６…（５）
Ｙ＝ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ …（６）
Ｙ０＝１．０ …（７）
Ｒ＝（ｃ×（Ｒ’＋ｄ））^２．４ …（８）
Ｇ＝（ｃ×（Ｇ’＋ｄ））^２．４ …（９）
Ｂ＝（ｃ×（Ｂ’＋ｄ））^２．４ …（１０）
今、ａとｂとｃを、国際規格ＩＥＣ６１９６６−２−１（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｓｔｏｋｅｓ，Ｍａｔｔｈｅｗ Ａｎｄｅｒｓｏｎ 他、”Ａ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆａｕｌｔ Ｃｏｌｏｒ Ｓｐａｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ −ｓＲＧＢ”，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ５，１９９６、インターネットＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗ３．ｏｒｇ／Ｇｒａｐｈｉｃｓ／Ｃｏｌｏｒ／ｓＲＧＢ．ｈｔｍｌ参照）に基づいて以下の（１１）式とすると、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’の比は以下の（１２）式となる。
ａ：ｂ：ｃ＝０．２１２６：０．７１５２：０．０７２２…（１１）
Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’＝ ０．６０：０．３８４：１：０００ …（１２）
すなわち、明るさを一定とする場合、Ｂのレンジに対し、Ｇ，Ｒの輝度はそれぞれ、０．６，０．３８４のレンジを使用することに相応しい。前記図１６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度（同図中に表記されている数字）を上記の比としたときのＲ，Ｇ，Ｂの明度を表したものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２８５５９２号公報
【非特許文献１】
２００１．０８ ”Ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｆｉｎｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｆｏｒ ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ”，ＳＰＩＥＩＴＣｏｍｍｏｎ２００１ 予稿集，＃４５２０−０２
【非特許文献２】
２００２．９「フラットパネルディスプレイ用高精度文字表示技術」印刷学会２００２年秋季セミナ講演集
【非特許文献３】
Ｃｌａｕｄｅ Ｂｅｔｒｉｓｅｙ ｅｔ ａｌ． ”Ｄｉｓｐａｌｃｅｄ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ” Ｐｒｏｃ． Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ， ｐｐ． ２９６−２９９， （２０００）
【非特許文献４】
Ｊｏｈｎ Ｃ． Ｐｌａｔｔ， ”Ｏｐｔｉｍａｌ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ”， ＩＥＥＥ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ７， ７， ｐｐ． １７９−１８０， （２０００）
【非特許文献５】
Ｓａｔｏｓｈｉ Ｏｋａｄａ ｅｔ ａｌ． ”Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｅｎｈａｎｃｅｄ， ｓｍｏｏｔｈ ＦＯＮＴ ｆｏｒ Ｃｏｌｏｒ ＬＣＤ”ＬＣＦＯＮＴ．Ｃ” Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２００２．
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術を、ＰＤＡ、モバイルフォン等に適用した場合、液晶の使用状況に起因する文字画像コントラストの劣化が生じることがあった。
携帯機器に搭載される液晶パネルの場合、その視認距離（眼から対象パネルまでの距離）は、デスクトップ用などと比べ、一般に短い。
すなわち、パネルのピクセルサイズが一定でも、観察者にとっては、解像度が粗くなることと等価な現象が生じる。
図１７に表示パネルの視距離、解像度と視野角の関係の例を示し、図１８に視野角（以下では視角ともいう）を示す。
図１７の横軸はパネルの解像度（ｄｐｉ）、縦軸は視距離（ｍｍ）であり、同図の斜線で示した領域は、１ピクセルを見るときの視野角が６分より大きくなる領域である。
ＰＣ用モニタの平均的な視認距離は、３００ｍｍ〜５００ｍｍであり、同図に示すように、解像度が概ね１００ｄｐｉ以上であれば、１ピクセルに対する視野角は６分以下となる。一方、上腕で保持をする携帯電話や、ＰＤＡ等のモバイル型の機器においては、視認距離はおおよそ二の腕の長さ程度で、１５０ｍｍ〜２００ｍｍであり、ＰＣと同様の解像度の表示パネルを使用した場合でも、視野角は約２倍となるため解像度が粗く感じられる。
【０００９】
前記特許文献１に記載の表示装置により、文字を表示した場合の例を図１９に示す。
図１９（ａ）は、表示パネルのピクセル（エレメント）を見込む視野角が狭い場合であり、同図（ｂ）は視野角が広い場合である。
例えば、ＰＣモニタ等で文字を観察した場合が図１９（ａ）、ＰＤＡ等視認距離が短い表示装置で文字を観察した場合の例が図１９（ｂ）である。このとき、文字サイズは、距離に比例して変化する。
図１９の上図は表示輝度を、下図はその際に観察される文字ストローク幅を示している。視認距離が近く、視野角が広い場合、文字の分解点数は少なくなる。
一般に、携帯機器の表示パネルでは、黒色を表示する（暗状態）際でも、輝度を有することが多い。そのため、表示パネルのパネルコントラストが小さくなる。コントラストの低い液晶パネルに適用した場合、ＲＧＢ各サブピクセルで表示できる最低輝度が高く、文字画像のコントラストが劣化する。
液晶パネルのコントラストは、パネルの明状態の輝度と暗状態の輝度の比である。明状態の輝度をＬ１、暗状態の輝度をＬ２とするとパネルのコントラストＣｐは、以下の（１３）式となる。
Ｃｐ＝Ｌ１／Ｌ２…（１３）
【００１０】
図２０は前記特許文献１に記載の従来方法の問題点を説明する図である。
図２０（ａ）は、２値の文字画像のストロークの１部の輝度分布を示す。２値画像の場合、文字は、黒レベルと白レベルの２値で表現され、文字本体は、黒レベルで表示される。
２値の場合、精細な文字を表示器で表示しようとすると、文字縁辺部において、文字画像平面上で、画素が滑らかに接続しないため、ジャギーが生じる。
図２０（ｂ）は、サブピクセル階調を用いた文字表示の例であり視野角が狭い場合である。各サブピクセルの輝度を階調化することにより、ジャギーを軽減することができる。また、図２０（ｃ）は、視野角が広い場合のサブピクセル階調を用いた表示輝度の例である。
図２０（ｄ）は、視野角が狭く、かつ、コントラストが低いパネルで文字表示を行った場合の表示輝度であり、図２０（ｅ）は、視野角が広く、かつ、コントラストが低いパネルで文字表示を行った場合の表示輝度である。
図２０（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ、コントラストの低い液晶パネルを用いた場合の表示輝度を示しており、表示パネルの最低輝度が十分に暗くないため、理想的な黒レベルを表示パネルで表示することができない（同図の斜線部分の輝度が充分に暗くならない）。
そのため、計算したデジタル値が黒レベル（輝度値０）であっても、明るさを感じる。従来方法を視野角が広い場合に適用した場合、図のように、黒レベルに隣接する部分の黒味（黒部分の面積）が少なくなり、文字コントラストが低下して観察される。
【００１１】
図２１は、従来方法を、視野角が広い表示パネルに適用した例である。図では、実際の表示を拡大している。同図の右側の図は階調化なし、左側の図は階調化した従来例を示しており、同図に示すように文字コントラストが低下している。従来方法では、階調化のために平滑化関数を用いていた。平滑化関数は、字体を保存しながらジャギー軽減を行うものであり、文字形状と表示パネルの解像度により一意に決まった。
しかしながら、液晶の用途が多岐にわたるようになり、用途に応じて、使用状況、パネルの製品特性により、文字の表示品質の評価点の変化（字体、コントラスト等）するようになった。これに伴い、平滑化を再調整する必要がでてきたが、従来方法は、このような要望に答えることはできなかった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、表示パネルの視野角に応じて、階調化されたＲＧＢ値を再設定することにより、コントラストの低いフラットパネルディスプレイ上で、高品質な文字表示を可能とすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、サブピクセル単位で階調化を行った後、視角に応じてＲＧＢ毎に輝度レベルを変更し、文字コントラストの向上を図る。
すなわち、表示パネルの１エレメントを見込む角（視角）がある値以上の場合、黒レベルの輝度をもつ画素の隣接画素を黒レベルとなるように、階調化されたＲＧＢ値を再設定する。こうすることで、文字の形状を変化することなしに、黒レベルの面積を増やす。
日本語等の精細な文字をサブピクセル階調を用いて表示する際、ジャギー軽減に寄与する文字縁辺部階調エリアは狭小である。例えば、前記特許文献１に記載の方法によれば、文字縁辺部において階調を構成する部分の幅は、図２２に示すように、液晶画面の１ピクセル以内である。液晶表示装置の解像度が１００ｄｐｉの場合、２００ｍｍから液晶を観察すると、１画素は４．３分、色表示を行うサブピクセルを見込む視角は１．４分程度である。
【００１３】
一般に、「視角数分以下の場合、人間の眼は色相の区別をすることが難しい」ことが知られている（前記、日本色彩学会編、「新編 色彩科学ハンドブック第１版、東京大学出版会、参照）。
精細なＲＧＢ素子を個別に観察する場合、眼の色覚域は狭小化する。すなわち、上記の場合でもサブピクセル単位の階調化によって色見えの現象は生じない。したがって、文字本体に隣接するサブピクセルの輝度を最低輝度レベルまで下げた場合でも、ジャギー軽減に寄与する階調部分は、面積が減少するため色見えが生じない。
また、輝度制御を隣接するサブピクセルのみとすることで、文字幅拡張もピクセルサイズ（３サブピクセルで１ピクセル）の範囲内となるため、文字拡幅の影響もない。
上記により、文字形状の劣化、ストロークの拡大を防ぎながら、文字画像のコントラスト向上を行うことが可能になる。
図１は本発明による輝度の再設定処理の一例を示す図であり、視角に応じて閾値処理を行うものである。
すなわち、視角がある値以上の場合、同図（ａ）に示すコントラスト強調関数により、文字コントラストを強調し（閾値処理）、同図（ｂ）に示すように文字本体に隣接するサブピクセルの輝度を最低輝度レベルに再設定する。これにより最低輝度レベルの面積が拡大し、文字コントラストの向上を図ることができる。
【００１４】
以上に基づき、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施すことで階調化し、上記表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定する。
（２）上記（１）において、表示装置の１エレメントを見込む視野角が４分以上の場合に、予め設定された強調関数を用いて階調値を再設定する。
（３）上記強調関数により、階調値が、所定の閾値より黒いとき、該閾値より黒い階調値を最適輝度レベルになるように再設定する。
（４）上記強調関数の閾値Ｔを後述する（１７）式で定める。
（５）後述する（１９）式を満たすようなコントラスト強調関数σを設定する。
（６）上記コントラスト強調関数σを指数関数とする。
（７）上記（１）において、予め各ＲＧＢサブピクセル毎に階調値と再設定値の対応表を作成しておき、階調化計算後に計算された階調値を、上記対応表に基づいて再設定する。
（８）フィルタを用いて、上記平滑化処理およびコントラスト強調のための調整を同時に行い、上記フィルタを構成するマトリックスの要素の値を、表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて切り換える。
本発明においては、上記（１）〜（８）のように構成したので、文字の形状を崩さずに、文字画像の表示コントラストを向上させることが可能となる。
また、上記（５）〜（７）のように構成することにより、階調の連続性を持続させることができ、ＲＧＢバランスを向上させることができる。またコントラスト強調関数として指数関数を用いれば、中間調がなくなるため文字のコントラストが向上する。
さらに、上記（７）（８）のように構成することにより、処理時間を短縮することができ、また、表示パネルに応じて、複数の対応表を用意しておけば、種々の液晶パネルへの対応が容易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の実施例の文字表示装置の構成例を示す図である。
本実施例の文字表示装置は、同図に示すように入力手段１１、記憶装置１２、計算手段１３、表示器１４で構成される。
入力手段１１は、文字コード情報を記憶した文書ファイルの入力、キーボード等による文字コードの入力等によって行われる。記憶装置１２は、フォントメモリ１２ａ、画像メモリ１２ｂ等で構成される。フォントメモリ１２ａは、文字画像情報を記憶する。画像メモリ１２ｂは、文字コードから変換された文字画像の一時記憶、生成した文字の一時記憶などを行う。計算手段１３は、フォント選択、文字画像作成、階調化等を行う。表示器１４は、ＲＧＢの矩形サブエレメントで構成され、カラー画像表示が可能なフラットパネル型の表示器である。
【００１６】
図３は、本発明の第１の実施例の説明図である。
以下、図３により本発明の第１の実施例について説明する。
まず、表示パネル情報として、表示パネルのピクセルを見込む角（視角）αを入力して記憶装置１２に記憶する。
なお、視角は、観察距離Ｌと表示パネルの解像度Δを入力し、下記の（１４）式で見込む角αを計算するようにしてもよい。
α＝ｔａｎ^−１（ Δ／Ｌ）…（１４）
次に、文字画像入力を行う。
文字画像入力は、下記のいずれかで行われる。
（１） 入力手段１１で文字コードを入力し、入力された文字コードに対し、文字データ（アウトラインフォント）をフォントメモリ１２ａから呼び出す。呼び出されたアウトラインデータをラスタライズして文字画像を生成する。
（２） 入力手段１１で文字コードを入力し、入力された文字コードに対し、文字データ（ドットフォント）をフォントメモリ１２ａから呼び出す。呼び出された画像が文字画像である。
作成された文字画像は、一時記憶の画像メモリ１２ｂに展開される。アウトラインフォントの場合は、ラスタライズの際に所望の出力サイズの３倍として文字画像を生成する。
【００１７】
次に、サブピクセル階調化を行う。
サブピクセル階調化は、まず、前記したように、パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度を平均化する。次に、平滑化演算、階調化を行った後、文字画像のピクセル単位座標を、表示器のＲＧＢエレメント画像に写像する。
上記パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度の平均化および表示器のＲＧＢエレメント画像への写像は、前記従来例で説明したのと同様に行われる。
すなわち、前記（１）式でＲＧＢ配列に垂直な方向の３画素ずつを平均化する。そして、平滑化演算、階調化を行ったのち、矩形のＲＧＢサブエレメントで表示する座標に変換する。なお、ＲＧＢサブエレメントの輝度値Ｑ_Ｇ 、Ｑ_Ｒ 、Ｑ_Ｂ は、前記（２）〜（４）式で計算される。
【００１８】
上記平滑化演算、階調化について、さらに具体的に説明する。
上記平滑化演算を行うため平滑化関数ｓ（ｘ，ｙ）を用いる。平滑化関数ｓ（ｘ，ｙ）としては、例えば、図４に示すようにｘ＝０，ｙ＝０に対して線対称な関数を用いる。なお、ｘはＲＧＢサブピクセルの配列方向、ｙはＲＧＢ配列方向に対して垂直な方向である。例えば、ｙ＝０のとき、ｓ（ｘ，０）は，ガウジアン関数を用いる。関数は、ｘｙ平面に分布するが、図４は，関数の一部を実線で示している。
さらに、本発明では、表示輝度を階調化するため上記平滑化関数をデジタイズする。このデジタイズした「階調化するための関数」を以後、階調化フィルタＳということとする。階調化フィルタＳ（Ｘ，Ｙ）は、ｎ×ｎの正方マトリクスで構成する。
【００１９】
図５（ａ）に階調化フィルタＳ（Ｘ，Ｙ）の代表例を示す。マトリクス外の関数値はすべて０とする。同図は３×３の正方マトリックスのフィルタの例であり、Ｘ＝０，Ｙ＝０に対して線対称であり、階調化フィルタの各要素の合計値は１、すなわち、ａ＋２ｂ＋２ｃ＋４ｄ＝１である。
図５（ａ）では、３×３の正方マトリックスのフィルタを示したが、一般には図５（ｂ）に示すようにｎ×ｎの正方マトリックスの階調化フィルタを使用することができる。
この正方マトリックスの階調化フィルタは、中心の要素の座標を（０，０）ととし、横方向の座標をＸ〔Ｘ＝０，±１，±２，…，±（ｎ−１）／２〕、縦方向の座標をＹ〔Ｙ＝０，±１，±２，…，±（ｎ−１）／２〕とすると、Ｘ＝０，Ｙ＝０に対して線対称であり、上記マトリックスの各要素をＳ（Ｘ，Ｙ）とすると、Ｓ（ｊ，ｋ）＝Ｓ（ｊ，−ｋ）、Ｓ（ｊ，ｋ）＝Ｓ（−ｊ，ｋ）〔ｊ，ｋ＝１〜（ｎ−１）／２〕である。また、前記したように、マトリックスの各要素の合計値は１である。
【００２０】
上記階調化フィルタは、文字部分に対して作用する。実際には、文字画像を反転し（例えば、文字部分を最大階調値２５５、白背景部分を０にする）、フィルタ演算を行う。
平滑化処理は、図６（ａ）に示すように、各表示エレメントを、長手方向に連続する３個のエレメントとみなし、図６（ｂ）に示す上記階調化フィルタを用いて各エレメントに対して輝度値の平滑化・階調化を行う。
図７により上記階調化フィルタによる平滑化について説明する。なお、図７は図５（ａ）に示した３×３の階調化フィルタを用いて平滑化を行う場合を示しており、前記のように計算された各サブエレメントの輝度値Ｑ_Ｒ 、Ｑ_Ｇ 、Ｑ_Ｂ をそれぞれＲｉｊ，Ｇｉｊ，Ｂｉｊで表している。
図７の斜線を付した部分の輝度値を算出する場合、まず、図７（ａ）に示すように、各サブエレメントの輝度値に階調化フィルタを適用して、同図に示すようにＱ１を計算する。
次に、図７（ｂ）に示すように階調化フィルタを適用して、Ｑ２を計算する。さらに、図７（ｃ）に示すように階調化フィルタを適用して、Ｑ３を計算する。そして、図７（ｄ）に示すように上記Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を加算して、そのサブエレメントの輝度値を計算する。同様に、各サブエレメントに階調化フィルタを適用することにより、各サブエレメントの輝度値を求めることができる。
【００２１】
次いで視角が予め設定された設定値（例えば４分）以上のとき、輝度の再設定を行う。
まず、前記図３に示すように、ピクセルの見込み角が設定値以上であるかを調べ、ピクセルの見込み角が設定値以内のときは、輝度の再設定を行わず、階調化され矩形ＲＧＢエレメント座標に変換されたデータをメモリに展開し表示する。
また、ピクセルの見込み角が設定値以上のときは、閾値Ｔの計算を行う。
見込み角４分は、ＰＤＡ等の観察距離２００ｍｍから，１００ｄｐｉの表示パネルを観察した場合のピクセル見込み角である。また、サブピクセルレベルで狭小エリアでの色知覚が適用できるおおよその範囲である。図８に観察距離と見込み角の関係を示す。同図の横軸はパネル解像度（ｄｐｉ）、縦軸は視角（分）であり、同図に示すように、観察距離２００ｍｍ、解像度が１００ｄｐｉのときの視角は、概ね４分である。
【００２２】
閾値は、前記階調化するための関数（階調化フィルタ）から計算する。例えば、図９に示すように、上記階調化フィルタが文字輪郭隣接部分に作用した場合の階調値として設定し、本実施例では、一番暗い階調に対して、一つ明るい階調値を閾値に設定する。
すなわち、階調化フィルタが前記図５（ａ）に示したように３×３の正方マトリックスの場合、正方マトリックスの各要素の値をＳ（Ｘ，Ｙ）、中心の要素の値をＳ（０，０）とすると、中央の要素Ｓ（０，ｋ）〔ｋ＝−１，０，＋１〕に隣接する要素の値（隣接値）は以下の（１５）式で表される。ここで、階調値をＵ（２４ビットカラーで２５５）とする。
隣接値＝Ｕ−Ｕ×〔Ｓ（＋１，−１）＋Ｓ（＋１，＋１）＋Ｓ（＋１，０〕〕…（１５ ）
閾値Ｔ＝最高階調（Ｕ）−隣接値、とすればよいから、閾値Ｔは以下の（１６）式となる。なお、ｄ＝Ｓ（＋１，−１）＝Ｓ（＋１，−１）、ｂ＝Ｓ（＋１，０）である。
閾値Ｔ＝Ｕ−隣接値＝Ｕ×〔Ｓ（＋１，−１）＋Ｓ（＋１，＋１）＋Ｓ（＋１，０〕〕＝Ｕ×（ｂ＋２ｄ）…（１６）
【００２３】
階調化フィルタが前記図５（ｂ）に示したｎ×ｎの正方マトリックスの場合、同様に、閾値Ｔは以下の（１７）式で設定される。
ここで、階調化フィルタはＸ＝０，Ｙ＝０に対して線対称であるので、Ｓ（＋１，ｋ）＝Ｓ（−１，ｋ）〔ｋ＝１〜（ｎ−１）／２〕であり、Ｓ（１，ｋ）＝Ｓ（＋１，ｋ）ｏｒＳ（−１，ｋ）とする。
【００２４】
【数１】

【００２５】
上記のように、閾値が計算されたら、この閾値Ｔに基づき、図３のＡに示すようにコントラスト強調関数を定め、階調計算後に、コントラスト強調関数に基づき計算された階調値が、設定された閾値Ｔより暗い場合、図３のＢに示すように黒レベルにするように輝度を再設定する。そして、再設定後のデータをメモリに展開し表示する。
なお、上記では、図３のＡに示すコントラスト強調関数を用いているが、閾値より輝度が高い値の場合には、輝度値を変更しなくてもよい。
また、図３の強調関数に示すように、最大輝度から閾値までの階調レンジを最大レンジ幅に拡大する場合には、以下のように輝度値Ｌｔを求める。
求める輝度値をＬｔ（１〜Ｕ） 、階調化により計算された輝度をＬｏ（１〜Ｕ） 、閾値をＴとすると、以下の（１８）式で輝度値Ｌｔを求める。
Ｌｔ＝Ｌｏ ×（Ｕ−Ｔ）／Ｕ…（１８）
【００２６】
図１０は、本発明の第２の実施例の説明図であり、本実施例は、前記第１の実施例において、コントラスト強調関数として、同図のＡに示すコントラスト強調関数を用いたものであり、その他は前記第１の実施例と同じである。
図１０において、まず、表示パネル情報として、表示パネルのピクセルを見込む角（視角）αと、表示パネルのコントラスト値Ｎを入力する。
ここで、表示パネルのコントラスト値Ｎは、以下のように前記（１３）式のコントラストＣｐの階調値である。
Ｎ＝ＩＮＴ（Ｃｐ）
例えば、Ｃｐ＝１００．３３３のときコントラストＮは１００とれることとなる（ＩＮＴ（ｘ）はｘの整数部分を返す関数）。
次に、第１の実施例と同様、文字画像を入力する。そして、表示パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度を平均化し、平滑化演算、階調化を行った後、文字画像のピクセル単位座標を、表示器のＲＧＢエレメント画像に写像する。
次いで、視角が予め設定された設定値（例えば４分）以上のとき、輝度の再設定を行う。また、ピクセルの見込み角が設定値以内のときは、輝度の再設定を行わず、階調化され矩形ＲＧＢエレメント座標に変換されたデータをメモリに展開し表示する。
【００２７】
視角が設定値以上のとき、輝度の再設定のために、まずコントラスト強調関数を定める。
本実施例におけるコントラスト強調関数の一例は、階調化フィルタが文字隣接部分に作用した場合の階調値が、表示パネルの最低輝度階調値以下になるような関数を選択するものである。表示パネルの最低輝度階調以下に階調値を再設定することで、最低輝度レベルの面積を拡大することができる。
すなわち、以下の（１９）式を満たすようにコントラスト強調関数σを選択する。
【００２８】
【数２】

【００２９】
ここで、階調値をＵ（２４ビットカラーで２５５）とし、表示パネルのコントラストをＮとする。また、Ｔは前記（１６）式あるいは（１７）式で示される閾値である。
図１０のＡは上記コントラスト強調関数の一例を示す図であり、Ｕを２５５として、σ（Ｔ）＜２５５／Ｎとなる関数σを選択した例である。
上記コントラスト強調関数σの例としては、例えば、指数関数がある。上記コントラスト強調関数を用いて、図１０のＢに示すように階調輝度の再設定を行う。そして、再設定後のデータをメモリに展開し表示する。
上記のようにコントラスト強調関数を選択することにより、前記第１の実施例と比べ、階調の連続性を持続させることができ、ＲＧＢバランスを向上させることができる。
【００３０】
図１１は本発明の第３の実施例の説明図である。
本実施例では、コントラスト強調関数を用いずに、再設定用テーブルを使用して、階調輝度の再設定を行う。それ以外は、前記実施例と同様である。
図１１において、まず、表示パネル情報として、表示パネルのピクセルを見込む角（視角）αと、表示パネルのコントラスト値Ｎを入力する。
次に、前記したように、文字画像を入力する。そして、表示パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度を平均化し、平滑化演算、階調化を行った後、文字画像のピクセル単位座標を、表示器のＲＧＢエレメント画像に写像する。
次いで、視角が予め定められた設定値（例えば４分）以上のとき、輝度の再設定を行う。また、ピクセルの見込み角が設定値以内のときは、輝度の再設定を行わず、階調化され矩形ＲＧＢエレメント座標に変換されたデータをメモリに展開し表示する。
【００３１】
視角が設定値以上のときに輝度の再設定を行うため、本実施例においては、再設定用テーブルを用意する。
再設定用テーブルは、階調化後のデジタル値に対する再設定値で構成され、ＲＧＢの各色分布に合わせて、また、表示パネルの用途や解像度等に応じて複数用意され、表示パネルに応じて対応する再設定用テーブルを選択し、輝度の再設定を行う。なお、再設定用テーブルの設定値は、前記コントラスト強調関数を用いて、予め計算を行い設定する。
輝度の再設定は、上記再設定用テーブルを参照し、計算された階調輝度に対応した、Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル値を読み出すことにより行われる。そして、再設定後のデータをメモリに展開し表示する。
本実施例においては、再設定用テーブルを用いて、輝度を再設定しているので、前記第１、第２の実施例のように、再設定値を計算する必要がなく、処理時間を短縮することができる。また、予め複数の再設定用テーブルを用意しておけば、種々の表示パネルへの対応が容易になる。
【００３２】
図１２は本発明の第４の実施例の説明図である。本実施例は、階調化フィルタを、視角が設定値（例えば４分）以内の場合と該設定値以上の場合とに対応させてそれぞれ用意し、視角に応じて、階調化フィルタを選択的に使用するようにしたものであり、その他の構成は、前記した実施例と同様である。
図１２において、まず、表示パネル情報として、表示パネルのピクセルを見込む角（視角）αと、表示パネルのコントラスト値Ｎを入力する。
次に、前記したように、文字画像を入力し、視角が予め定められた設定値（例えば４分）以上であるかを調べる。視角が設定値以上でなければ、予め作成された、各要素の値が前記ａ〜ｄの階調化フィルタを選択する。予め作成された階調化フィルタは、フィルタの各要素の配分率が１になるように予め設定されている。
また、視覚が予め設定された設定値以上の場合は、階調化フィルタの要素値を再計算する。すなわち、文字画像のコントラスト強調を行うため、階調フィルタをＳ（Ｘ，Ｙ）とすると、例えばＳ（±１，±１）、Ｓ（±１，０）のフィルタ要素の値を増分し、黒レベル強調を行うように階調化フィルタの要素値を再計算する。例えば、Ｓ（＋１，０）＋Ｓ（＋１，−１）＋Ｓ（＋１，＋１）＝１となるようなフィルタを用いる。なお、再計算した階調化フィルタを予め用意しておき、視角が設定値以上の場合、この階調化フィルタを選択するようにしてもよい。
【００３３】
次いで、前記したように、表示パネルのサブエレメント配列方向に垂直な３画素の表示輝度を平均化し、上記視角にの応じた階調化フィルタを用いて、平滑化演算、階調化を行った後、文字画像のピクセル単位座標を、表示器のＲＧＢエレメント画像に写像する。
そして、階調化され矩形ＲＧＢエレメント座標に変換されたデータをメモリに展開し表示する。
本実施例においては、上記のように視角に応じて階調化フィルタを選択して、サブピクセルの階調化を行っているので、視角が設定値以上のとき、前記第１〜３の実施例のように輝度の再設定処理を行う必要がない。このため、処理時間を短縮することができる。
【００３４】
（付記１）複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示方法であって、
入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施すことで階調化し、上記表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定する
ことを特徴とする文字表示方法。
（付記２） 複数のサブエレメントで１画素を構成しカラー表示を行う表示手段と、表示制御手段とを具備し、
上記表示制御手段は、入力された文字画像を、上記表示手段のサブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施して階調化し、
表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定する
ことを特徴とする文字表示装置。
（付記３） 表示装置の１エレメントを見込む視野角が４分以上の場合、
サブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施して階調化し、予め設定された強調関数を用いて階調値を再設定する
ことを特徴とする付記２の文字表示装置。
（付記４） 上記強調関数により、階調値が、所定の閾値より黒いとき、該閾値より黒い階調値を最適輝度レベルになるように再設定する
ことを特徴とする付記３の文字表示装置
（付記５） １画素を構成する１ピクセルを３×３の正方マトリックスと考え、該マトリックスの各要素に対応した要素を持つｎ×ｎの正方フィルタを用いて、上記平滑化および階調化処理を行い、
上記正方マトリックスは、中心の要素の値をＳ（０，０）、各要素の値をＳ（Ｘ，Ｙ）としたとき、Ｘ＝０，Ｙ＝０に対して線対称であり、
Ｓ（１，ｋ）＝Ｓ（＋１，ｋ）ｏｒＳ（−１，ｋ）〔ｋ＝１〜（ｎ−１）／２〕としたとき、
上記閾値Ｔを以下の（１７）式で定める
ことを特徴とする付記４の文字表示装置。
【００３５】
【数３】

【００３６】
（付記６） １画素を構成する１ピクセルを３×３の正方マトリックスと考え、該マトリックスの各要素に対応した要素を持つｎ×ｎの正方フィルタを用いて、上記平滑化および階調化処理を行い、
上記正方マトリックスは、中心の要素の値をＳ（０，０）、各要素の値をＳ（Ｘ，Ｙ）としたとき、Ｘ＝０，Ｙ＝０に対して線対称であり、
Ｓ（１，ｋ）＝Ｓ（＋１，ｋ）ｏｒＳ（−１，ｋ）〔ｋ＝１〜（ｎ−１）／２〕とし、表示コントラストの階調数をＮ、サブピクセルの階調数をＵとしたとき、以下の（１９）式となるようにコントラスト強調関数σを設定し、該設定された強調関数σに基づき輝度を再設定することを特徴とする付記３の文字表示装置。
【００３７】
【数４】

【００３８】
（付記６） 上記コントラスト強調関数σを指数関数とする
ことを特徴とする付記５の文字表示装置。
（付記７） 予め各サブピクセル毎に階調値と再設定値の対応表を作成しておき、
階調化計算後に計算された階調値を、上記対応表に基づいて再設定する
ことを特徴とする付記２の文字表示装置。
（付記８） 複数のサブエレメントで１画素を構成しカラー表示を行う表示手段と、表示制御手段とを具備し、
上記表示制御手段は、１画素を構成する各サブピクセルに対応した中心の要素に対して左右、上下の値が対称な正方マトリックスのフィルタを用いて、上記平滑化処理およびコントラスト強調のための調整を同時に行い、
上記フィルタを構成するマトリックスの要素の値を、表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて切り換えて文字部分の黒レベル面積を増やす
ことを特徴とする文字表示装置。
（付記９） 複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示プログラムであって、
入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に一定の平滑化処理を施して階調化する処理と、上記表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定する処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする文字表示プログラム。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、サブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施すことで階調化し、上記表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定するようにしたので、コントラストの低いフラットパネルディスプレイ上で高精度な文字表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による輝度の再設定処理の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例の文字表示装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例の説明図である。
【図４】平滑化関数ｓ（ｘ，ｙ）の例を示す図である。
【図５】階調化フィルタＳ（Ｘ，Ｙ）の代表例を示す図である。
【図６】平滑化処理の概要を説明する図である。
【図７】平滑化処理を説明する図である。
【図８】観察距離と見込み角の関係を示す図である。
【図９】階調化フィルタの作用位置を説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施例の説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施例の説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施例の説明図である。
【図１３】従来例を説明する図である。
【図１４】文字座標と表示座標との間の座標変換を説明する図である。
【図１５】従来例による表示例を示す図である。
【図１６】明るさによる階調表示の例を示す図である。
【図１７】表示パネルの視距離、解像度と視野角の関係の例を示す図である。
【図１８】視野角を説明する図である。
【図１９】表示パネルによる文字表示例を示す図である。
【図２０】従来方法の問題点を説明する図である。
【図２１】従来方法を視野角が広い表示パネルに適用した場合の表示例を示す図である。
【図２２】文字画像の階調範囲を示す図である。
【符号の説明】
１１ 入力手段
１２ 記憶装置
１２ａ フォントメモリ
１２ｂ 画像メモリ
１３ 計算手段
１４ 表示器

Claims (5)

1. 複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示方法であって、
   入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施すことで階調化し、上記表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定する
   ことを特徴とする文字表示方法。
2. 複数のサブエレメントで１画素を構成しカラー表示を行う表示手段と、表示制御手段とを具備し、
   上記表示制御手段は、入力された文字画像を、上記表示手段のサブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施して階調化し、
   表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定する
   ことを特徴とする文字表示装置。
3. 表示装置の１エレメントを見込む視野角が４分以上の場合、
   サブピクセルの階調値に所定の平滑化処理を施して階調化し、予め設定された強調関数を用いて階調値を再設定する
   ことを特徴とする請求項２の文字表示装置。
4. 予め各サブピクセル毎に階調値と再設定値の対応表を作成しておき、
   階調化計算後に計算された階調値を、上記対応表に基づいて再設定する
   ことを特徴とする請求項２の文字表示装置。
5. 複数のサブエレメントで１画素を構成し、表示手段にカラー表示を行う文字表示プログラムであって、
   入力された文字画像を、サブエレメントに対応するサブピクセルの階調値に一定の平滑化処理を施して階調化する処理と、上記表示手段の１エレメントを見込む角度に応じて、文字部分の黒レベル面積を増やすように階調値を再設定する処理をコンピュータに実行させる
   ことを特徴とする文字表示プログラム。

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