JP2005062679A - 補正装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去する。
【解決手段】 補正装置１２は、映像の輝度を特定するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３２と、デジタル信号の値のいずれかを、映像の色に応じた一定値に補正するγ補正回路２２およびγ補正レジスタ４２を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、補正装置および表示装置に関し、特に、映像の輝度に関する値を補正する補正装置および表示装置に関する。

液晶表示装置（Liquid Crystal Display、以下「ＬＣＤ」と称する。）を初めとする表示装置において、画像の輪郭を鮮明に保つことは重要な要素となる。

たとえば、デジタル信号の値を補正することで画像の輪郭を鮮明化するなどの工夫が行なわれている。

具体的には、特許文献１には、逆γ補正をした信号列にエッジ部分の信号を付加した上で再びγ補正をする補正回路が開示されている。特許文献２には、サンプルクロックの位相を可変とする映像表示装置が開示されている。特許文献３には、ジッタを低減するジッタ補正回路が開示されている。特許文献４には、黒色レベルを調整することで、色付き現象の改善、γ補正の最適化、コントラストの改善を可能にするクランプ回路が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されているように、エッジ部分の信号を付加する場合には、次のことを前提としている。そのこととは、伝送経路上のノイズの存在が何ら影響を与えないことである。実際には、図６に示すような波形が入力されるはずであっても、ノイズの影響により、表示装置には図７に示すような波形が入力される。ノイズの影響を受けた波形にエッジを付しても、ノイズの影響は何ら改善されない。ノイズの影響が改善されないので、画像も改善されない。一方機構設計などにおいて使用するワイヤフレーム表示において、ワイヤフレームの線を移動させることは多々ある。特定のタイプのＬＣＤがそのような線を表示した場合、上述したノイズの影響により、チラツキが生じることになる。ここでいう特定のタイプのＬＣＤとは、図８に示すように、液晶に光を通す量をシャッタの開閉の度合で調整することによって階調表現を実現するタイプのＬＣＤのことである。このようなタイプのＬＣＤは、上述したノイズがあると、異なる色に遷移する際に、一瞬シャッタが開きすぎるという余分な動作を加えることになる。上述したノイズのうち、特に顕著な影響を与えるものは、リンギングと呼ばれる現象の影響を受けて発生するものである。リンギングとは、図６および図７における黒（値は「０」）から白（値は「２５５」）への遷移といった、値が急激に変化する場合に、値が一旦本来の値より少し高い値をとる現象である。この動作が原因となって、ＬＣＤ上で元々黒線が表示されていた部分の表示色は、図９に示すように黒→白（高輝度）→白（通常輝度）という変遷を辿ることになる。このように一瞬白（高輝度）が表示されることが、あたかも二重線が表示されているかのようなチラツキの原因となる。

特許文献２に開示されているような、サンプルクロックの位相を可変とする場合などにも、同様の問題がある。

特許文献３に開示されているような、ジッタを低減する場合にも、同様の問題がある。

特許文献４に開示されているような、黒色レベルを調整する場合にも、同様の問題がある。
特開平３−９３３６３号公報 特開平１０−１８７１０１号公報 特開平１０−２６０６６３号公報 特開２００１−１６４７９号公報

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去できる補正装置および表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、補正装置は、映像の輝度を特定するアナログ信号をデジタル信号に変換するための変換手段と、デジタル信号の値のいずれかを、映像の色に応じた一定値に補正するための補正手段とを含む。

すなわち、変換手段は、映像の輝度を特定するアナログ信号をデジタル信号に変換する。補正手段は、デジタル信号の値のいずれかを、映像の色に応じた一定値に補正する。これにより、アナログ信号にノイズの影響が含まれていても、デジタル信号の値は、そのような影響がなかった場合と同じ値に補正される。その結果、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去できる補正装置を提供することができる。

また、上述の補正手段は、予め定められた範囲に含まれたデジタル信号の値を、一定値に補正するための手段を含むことが望ましい。

すなわち、補正手段は、予め定められた範囲に含まれているデジタル信号の値を一定値に補正できる。これにより、その範囲に含まれたノイズの影響は除去される。その結果、予め定められた範囲の、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去できる補正装置を提供することができる。

もしくは、上述の予め定められた範囲の大きさは、アナログ信号に含まれたノイズの影響がおよぶ範囲以上の大きさであることが望ましい。

すなわち、補正手段は、デジタル信号の値が、アナログ信号に含まれたノイズの影響がおよぶ範囲以上の大きさの、予め定められた範囲に含まれている場合に、その範囲に含まれたデジタル信号の値を、一定値に補正できる。これにより、その範囲に含まれたノイズの影響は、確実に除去される。その結果、予め定められた範囲の、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を確実に除去できる補正装置を提供することができる。

また、上述の補正装置は、予め定められた範囲の指定を受付けるための受付手段と、予め定められた範囲の指定に基づいて、予め定められた範囲を設定するための設定手段とをさらに含むことが望ましい。

すなわち、受付手段は、予め定められた範囲の指定を受付けることができる。設定手段は、その指定に基づいて、予め定められた範囲を設定できる。これにより、予め定められた範囲の指定が可能になる。その結果、指定により予め定められた範囲の、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去できる補正装置を提供することができる。

また、上述の補正装置は、アナログ信号に含まれたノイズの大きさに応じて、デジタル信号の値の範囲を決定するための決定手段をさらに含むことが望ましい。併せて、補正手段は、決定手段によって決定された範囲に含まれているデジタル信号の値を、一定値に補正するための手段を含むことが望ましい。

すなわち、決定手段は、アナログ信号に含まれたノイズの大きさに応じて、デジタル信号の値の範囲を決定できる。補正手段は、決定手段によって決定された範囲に含まれているデジタル信号の値を、一定値に補正できる。これにより、デジタル信号の値は、ノイズの大きさに応じて補正される。その結果、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を、そのノイズの大きさに応じて除去できる補正装置を提供することができる。

もしくは、上述の決定手段は、計算によってデジタル信号の値の範囲を決定するための手段を含むことが望ましい。

すなわち、決定手段は、計算によってデジタル信号の値の範囲を決定できる。これにより、決定手段は、簡単な構成で、デジタル信号の値の範囲を決定できる。その結果、簡単な構成で、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去できる補正装置を提供することができる。

本発明の他の局面にしたがうと、表示装置は、映像の輝度を特定するアナログ信号をデジタル信号に変換するための変換手段と、デジタル信号の値のいずれかを、映像の色に応じた一定値に補正するための補正手段と、補正手段によって補正されたデジタル信号の値に基づいて、映像を表示するための表示手段とを含む。

すなわち、変換手段は、映像の輝度を特定するアナログ信号をデジタル信号に変換する。補正手段は、デジタル信号の値のいずれかを、映像の色に応じた一定値に補正する。これにより、アナログ信号にノイズの影響が含まれていても、デジタル信号の値は、そのような影響がなかった場合と同じ値に補正される。表示手段は、補正手段によって補正されたデジタル信号の値に基づいて、映像を表示する。その結果、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去できる表示装置を提供することができる。

本発明に係る補正装置および表示装置は、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を除去できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明を繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係るコンピュータシステムは、コンピュータ１０と液晶モニタ２０とを含む。コンピュータ１０は、液晶モニタ２０に表示する映像のデータを生成する。液晶モニタ２０は、映像を表示する。

コンピュータ１０は、グラフィックボード３４を含む。グラフィックボード３４は、コンピュータ１０内の図示しない演算回路が出力した値をアナログ信号に変換して液晶モニタ２０に出力する。

図２を参照して、液晶モニタ２０は、補正装置１２と、液晶パネル１４とを含む。補正装置１２は、デジタル信号の値を補正する。液晶パネル１４は、補正装置１２が補正したデジタル信号の値に基づき映像を表示する。

補正装置１２は、γ補正回路２２と、検出回路２４と、テーブルモジュール２６と、モード切換スイッチ２８と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）コンバータ３２とを含む。γ補正回路２２は、Ａ／Ｄコンバータ３２が変換したデジタル信号に、γ補正を施す回路である。一般に「γ補正」とは、入出力電圧の値を、入出力機器の画像の明るさの変化と入出力電圧との比（「γ値」と呼ばれる）に応じた最適の値に補正することをいう。しかし以下の説明においては、アナログ信号をデジタル信号に変換する際、ルックアップテーブルを用いてデジタル信号の値を補正することも「γ補正」に含む。「ルックアップテーブル」とは、輝度を特定するデータを任意の階調に補正するための、データの集合体をいう。γ補正回路２２は、ルックアップテーブル（本実施の形態におけるルックアップテーブルを「γ補正テーブル」と称する。γ補正テーブルの具体的な内容は、後述する記載の通りである。）にしたがってγ補正を施す。検出回路２４は、アナログ信号のノイズ幅を検出する。テーブルモジュール２６は、γ補正回路２２が、実際にデジタル信号の値を補正する際に用いるγ補正テーブルを設定する。たとえばアナログ信号に含まれたノイズがデジタル信号の値でいう「２５２〜２５５」の範囲に含まれている場合、テーブルモジュール２６は、「２５２〜２５５」の範囲に含まれるデジタル信号の値を「２５５」に補正するためのテーブルを設定する。あるいはそのノイズがデジタル信号の値でいう「２５０〜２５５」の範囲に含まれている場合、テーブルモジュール２６は、「２５０〜２５５」の範囲に含まれるデジタル信号の値を「２５５」に補正するためのテーブルを設定する。ちなみにこのような補正は、たとえば白地に黒線を表示させる（あるいは黒地に白線を表示させる）といった、輝度が急激に変化する表示を実施する場合に必要となる（ちなみに黒地に白線を表示させる場合、補正が必要な値は、デジタル信号の値でいう「０」付近の値である）。モード切換スイッチ２８は、テーブルモジュール２６が設定するγ補正テーブルの指定を受付ける。ＣＰＵ３０は、γ補正回路２２、検出回路２４、およびテーブルモジュール２６を含むモジュールを制御する。Ａ／Ｄコンバータ３２は、アナログ信号の値を読取り、デジタル信号の値に変換する。

テーブルモジュール２６は、変換テーブル４０と、γ補正レジスタ４２とを含む。変換テーブル４０は、上述したγ補正テーブルを記憶する。図１下部および図３に示すグラフは、変換テーブル４０が記憶するγ補正テーブルの内容を表わすものである。本実施の形態における変換テーブル４０は、γ補正テーブルとして、これらのグラフで表わされるデータの集合体を記憶する。これらのグラフにおいて、「入力階調」とはＡ／Ｄコンバータ３２から入力されるデジタル信号の値を表わす。「出力階調」とはγ補正回路２２が補正したデジタル信号の値を表わす。いずれのテーブルにおいても入力階調の値が「０」近傍または「２５５」近傍にあるときは、出力階調の値はそれぞれ一定の値となるように設定されている。テーブルがこのように設定されていることでデジタル信号の値を一定値に補正することが可能となる。γ補正テーブルは、ノイズの電圧幅（ノイズが含まれる場合とそうでない場合とのアナログ信号の値の差。本実施の形態の場合、アナログ信号の値を電圧で表わすので、「電圧幅」と称する。具体例は後述する。）に応じて定められている。たとえばノイズの電圧幅がデジタル信号の値でいう「６」に該当する場合、対応するγ補正テーブルは、図３（Ａ）に示すグラフで表わされる。γ補正レジスタ４２は、変換テーブル４０に記憶されたγ補正テーブルのうち、γ補正回路２２が実際に使用するテーブルをコピーして一時的に記憶する。すなわち、γ補正回路２２がしたがうγ補正テーブルは、γ補正レジスタ４２にセットされている。

図４を参照して、液晶モニタ２０の補正装置１２で実行されるプログラムは、デジタル信号の値の補正に関し、以下のような制御構造を有する。

ステップ１００（以下、ステップをＳと略す。）にて、検出回路２４は、デジタル信号のノイズの電圧幅を検出する。Ｓ１０２にて、ＣＰＵ３０は、検出回路２４が検出したノイズの電圧幅に応じたγ補正テーブルを選択する。このとき、ＣＰＵ３０は、デジタル信号の値のうち一定値に補正される範囲の大きさが、ノイズの電圧幅以上の大きさ（すなわちアナログ信号に含まれたノイズの影響がおよぶ範囲以上の大きさ）となるようにγ補正テーブルを選択する。たとえば本実施の形態の場合、ノイズの電圧幅がデジタル信号の値でいう「６」、すなわちデジタル信号の値の範囲が「２５０〜２５５」であれば図３（Ａ）のグラフに相当するγ補正テーブルを選択する。同様に、ノイズの電圧幅の範囲がデジタル信号の値の範囲でいう「２５２〜２５５」であれば図３（Ｂ）のグラフに相当するγ補正テーブルを選択する。これにより、アナログ信号に含まれたノイズの大きさに応じた、デジタル信号の値の範囲が決定されることになる。ただし、モード切換スイッチ２８がγ補正テーブルの指定を受付けていた場合、ＣＰＵ３０は、その指定に基づいて、γ補正テーブルを選択する。これにより、γ補正テーブルの指定に基づいて、デジタル信号の値の範囲が設定されることになる。Ｓ１０４にて、ＣＰＵ３０は、選択したγ補正テーブルをγ補正レジスタ４２にセット（すなわち複写）する。

Ｓ１０６にて、γ補正回路２２は、デジタル信号の値を、γ補正レジスタ４２に記憶された値に基づき補正する。γ補正回路２２が補正するデジタル信号の値は、Ａ／Ｄコンバータ３２がグラフィックボード３４から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換したものである。本実施の形態の場合、予め定められた範囲のデジタル信号の値が、すべて一定値に補正されるようにγ補正テーブルの値が定められている。これにより、γ補正回路２２は、デジタル信号の値の値に関わらず、同一の処理によって値を補正できる。すなわち、γ補正回路２２およびγ補正レジスタ４２からなる回路の組合せは、予め定められた範囲に含まれたデジタル信号の値を、一定値に補正する。そのデジタル信号の値は、映像の輝度を特定するアナログ信号から得られた値である。その一定値は、映像の色に応じた値である。ここでいう「映像の色」は、値が補正されたデジタル信号が表わす映像の色（そのように見なし得る色を含む）であればよい。本実施の形態において、上述の回路の組合せは、γ補正レジスタ４２にγ補正テーブルが設定された段階の映像の色を、ここでいう映像の色とみなす。これにより、グラフィックボード３４が出力した、映像の輝度を特定するアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ３２によりデジタル信号に変換される。そのデジタル信号の値のいずれかは、γ補正回路２２およびγ補正レジスタ４２からなる回路の組合せにより、映像の色に応じた一定値に補正される。

Ｓ１０８にて、γ補正回路２２は、補正された値を液晶パネル１４に出力する。これにより、γ補正テーブルに基づいて平滑化された表示が液晶パネル１４上に出力される。平滑化された表示が出力されるので、液晶モニタ２０は、チラツキを防止することができる。

Ｓ１１０にて、ＣＰＵ３０は、変換テーブル４０を更新するか否かを判断する。γ補正テーブルを更新すると判断した場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１００へと移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１０６へと移される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、液晶モニタ２０の動作について説明する。

図５を参照して、液晶パネル１４に表示される図形の例を示す。図５（Ａ）は、黒地に白線が表示される場合の液晶パネル１４の表示面とその際のデジタル信号の波形を示す図である。図５（Ｂ）は、白地に黒線が表示される場合の、液晶パネル１４の表示面とその際のデジタル信号の波形を示す図である。本実施の形態において、液晶モニタ２０は、図５（Ｂ）に示す映像を表示しているものとする。

検出回路２４は、デジタル信号のノイズの電圧幅を検出する（Ｓ１００）。図５（Ｂ）のデジタル信号の波形に示したピークの高さの差Ｄがその電圧幅である。電圧幅が検出されると、ＣＰＵ３０は、検出回路２４が検出したノイズの電圧幅に応じたγ補正テーブルを選択する（Ｓ１０２）。γ補正テーブルが選択されると、ＣＰＵ３０は、選択したγ補正テーブルをγ補正レジスタ４２にセットする（Ｓ１０４）。γ補正テーブルがセットされると、γ補正回路２２は、Ａ／Ｄコンバータ３２が読取ったデジタル信号の値をγ補正レジスタ４２に記憶されたテーブルに基づき補正する（Ｓ１０６）。デジタル信号の値が補正されると、γ補正回路２２は、補正された値を液晶パネル１４に出力する（Ｓ１０８）。値が出力されると、ＣＰＵ３０は、γ補正テーブルを更新するか否かを判断する（Ｓ１１０）。通常の場合γ補正テーブルは更新されないので（Ｓ１１０にてＮＯ）、Ｓ１０６〜Ｓ１１０の処理が繰返される。しかし一定周期ごとに、γ補正テーブルは更新されるので（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、検出回路２４は、再びデジタル信号のノイズの電圧幅を検出する（Ｓ１００）。

以上のようにして、本実施の形態に係る液晶モニタ２０の補正装置１２は、上述したノイズを含む値を、映像の色に応じた一定値に補正できる。そのような補正により、ノイズの影響を受けた値は、平滑化される。その値が平滑化されるので、チラツキ表示が防止される。本実施の形態に係る補正装置１２は、変換テーブル４０に予め記憶されたγ補正テーブルを用いて値を補正する。そのようなγ補正テーブルを用いるので、補正装置１２は速く値を補正できる。用いられるγ補正テーブルは、検出回路が検出したノイズの影響がおよぶ範囲以上の大きさである。その結果、チラツキ表示が防止されるように、ノイズの影響や指定に基づいて予め定められた範囲の、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を、速くかつ確実に除去できる補正装置を提供することができる。

なお、補正装置１２は、デジタル信号の値が「０」または「２５５」でない場合に、その値を補正してもよい。リンギングは特にアナログ信号が急激に変化する際に生じる現象である。このことは、表示色が黒と白との間で変化する場合に限られない、多種多様な場合に、リンギングが発生し得ることを表わす。リンギングが発生し得ることは、信号の波形上にノイズが表われることを示す。このことは、映像の輝度を特定するアナログ信号から得られたデジタル信号のいずれかについて、その値を映像の色に応じた一定値に補正すると、その値に応じた色を表示する際、ＬＣＤの表示のチラツキは抑制されることを表わす。チラツキが抑制される直接の理由は、値が補正されることにより、映像用アナログ信号におけるノイズの影響が除去される点にある。

また、上述したチラツキは、主として表示させようとするデータの大きさが映像を表示するＬＣＤの仕様に比べて過大な場合に発生する現象である。ＣＡＤ（Computer Aided Design）などワイヤフレーム表示を用いる場合において、その現象の発生は特に促進される。したがって、上述の補正装置はＣＡＤなどワイヤフレーム表示を用いるシステムの一部として用いられる場合に特に顕著な効果を発揮する。

さらに、上述した補正装置は、一般的なコンピュータハードウェアとそのハードウェア上で実行されるソフトウェアとが協調することにより実現可能である。その場合、その補正装置に係る発明の本質的な部分はソフトウェアにある。ここでいうソフトウェアとは、そのような補正装置を実現するプログラムのことである。

その他、γ補正テーブルは、予め記憶されていなくてもよい。たとえば、ＣＰＵ３０が、Ａ／Ｄコンバータ３２が変換した値を液晶パネル１４に出力するための換算式を作成してもよい。その際、ＣＰＵ３０は、たとえば上述したノイズの電圧幅に係数を乗じて、一定値に換算される値の範囲を決定してもよい。その場合、γ補正回路２２は、ＣＰＵ３０によって決定された範囲に含まれているデジタル信号の値を、一定値に補正する。その結果、簡単な構成で、映像用アナログ信号におけるノイズの影響を、そのノイズの大きさに応じて除去できる補正装置を提供することができる。

これらの他、上述した補正装置を含む表示装置は、上述した原因によりチラツキが発生する装置であれば、液晶を用いる表示装置に限定されない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係るコンピュータシステムの制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る液晶モニタの制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係るγ補正テーブルを表わす概念図である。 本発明の実施の形態に係るデジタル信号の値の補正処理の制御の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る液晶パネルに表示された映像の例を示す概念図である。 出力当初の信号波形を示す概念図である。 ノイズの影響を受けた信号波形を示す概念図である。 一般的なＬＣＤのシャッタの開閉を示す概念図である。 従来のＬＣＤにおいて生じた画像のチラツキを説明する図である。

符号の説明

１０ コンピュータ、１２ 補正装置、１４ 液晶パネル、２０ 液晶モニタ、２２ γ補正回路、２４ 検出回路、２６ テーブルモジュール、２８ モード切換スイッチ、３０ ＣＰＵ、３２ Ａ／Ｄコンバータ、３４ グラフィックボード、４０ 変換テーブル、４２ γ補正レジスタ。

Claims (7)

1. 映像の輝度を特定するアナログ信号をデジタル信号に変換するための変換手段と、
   前記デジタル信号の値のいずれかを、前記映像の色に応じた一定値に補正するための補正手段とを含む、補正装置。
2. 前記補正手段は、予め定められた範囲に含まれたデジタル信号の値を、前記一定値に補正するための手段を含む、請求項１に記載の補正装置。
3. 前記予め定められた範囲の大きさは、前記アナログ信号に含まれたノイズの影響がおよぶ範囲以上の大きさである、請求項２に記載の補正装置。
4. 前記補正装置は、
   前記予め定められた範囲の指定を受付けるための受付手段と、
   前記予め定められた範囲の指定に基づいて、前記予め定められた範囲を設定するための設定手段とをさらに含む、請求項２または３に記載の補正装置。
5. 前記補正装置は、前記アナログ信号に含まれたノイズの大きさに応じて、デジタル信号の値の範囲を決定するための決定手段をさらに含み、
   前記補正手段は、前記決定手段によって決定された範囲に含まれているデジタル信号の値を、前記一定値に補正するための手段を含む、請求項１に記載の補正装置。
6. 前記決定手段は、計算によって前記デジタル信号の値の範囲を決定するための手段を含む、請求項５に記載の補正装置。
7. 映像の輝度を特定するアナログ信号をデジタル信号に変換するための変換手段と、
   前記デジタル信号の値のいずれかを、前記映像の色に応じた一定値に補正するための補正手段と、
   前記補正手段によって補正されたデジタル信号の値に基づいて、前記映像を表示するための表示手段とを含む、表示装置。

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