JP2013174760A - 画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置 - Google Patents

画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置 Download PDF

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Abstract

【課題】階調の不連続性を軽減することができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】階調変換装置は、Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する。
【選択図】 図２

Description

本開示は液晶表示パネル等の表示装置に画像を表示する画像表示装置に関する。また、本開示は、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置に関する。
例えば、携帯電話機や携帯情報端末といった携帯電子機器の表示装置、あるいは、パーソナルコンピュータやテレビジョン受像機等の表示装置には、モノクロ表示やカラー表示の液晶表示パネル、無機材料若しくは有機材料のエレクトロルミネッセンスを用いたエレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネル等が用いられている。
表示装置の画素の階調表示能力が低い場合、言い換えれば、画素の階調数が少ない場合には、画像に等高線状の輪郭が生じ、画質が低下する。このような場合に、誤差拡散法を用いることによって画質が向上することが知られている。
誤差拡散法は、多値画像データを例えば２値画像データに変換する際に生じた誤差（即ち、多値画像データと２値画像データとの差）を、隣接する複数の画素へ重み係数を加えて「拡散」するものである（参考文献（非特許文献１））。例えば、誤差拡散法において代表的なFloyd-Steinberg法では、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、直後の画素と１ライン下の３画素に誤差を拡散する。誤差拡散法によれば、多値のオリジナル画像と例えば２値化されたハーフトーン画像の間に生じた誤差を平均的に最小にすることができ、優れた画質を持つハーフトーン画像を生成することができる。
R. W. Floyd and L. Steinberg, An adaptive algorithm for spatial grayscale, Journal of the Society for Information Display vol.17, no.2 pp75-77, 1976
誤差拡散法は、計算の負荷が軽く実用的な手法である。しかしながら、例えば、グラデーションがある画像にあっては、階調の不連続性が目立ち、表示品質が悪化する場合がある。
従って、本開示の目的は、階調の不連続性を軽減することができる画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置を提供することを目的とする。
本開示に係る画像表示装置は、
入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置、及び、
階調変換装置からの出力データに応じて動作し、２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示装置、
を備えており、
階調変換装置は、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する画像表示装置である。
また、本開示に係る画像表示装置の駆動方法は、
入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置、及び、
階調変換装置からの出力データに応じて動作し、２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示装置、
を備えた画像表示装置を用いた駆動方法であって、
階調変換装置は、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する画像表示装置の駆動方法である。
また、本開示に係る階調変換プログラムは、
入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置において実行されることにより、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する階調変換プログラムである。
また、本開示に係る階調変換装置は、
入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置を備えており、
階調変換装置は、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する階調変換装置である。
本開示に係る画像表示装置によれば、入力データについての階調変換処理は、第１の誤差拡散処理を行ったデータについての第２の誤差拡散処理の結果と第３の誤差拡散処理の結果とを組み合わせて行われる。換言すれば、条件を変えた誤差拡散処理を複数回行うことによって階調変換処理が行われる。これによって、なだらかなグラデーションがある画像を処理する際の階調の不連続性が軽減される。
図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。 図２は、階調変換装置における処理を説明するためのフローチャートである。 図３は、図２に示すステップ［Ｓ１００］における入力データの値を説明するための表である。 図４の（Ａ）は、誤差拡散における係数を説明するための模式的な平面図である。図４の（Ｂ）は、Floyd Steinberg型の場合の重み係数の値を示す図である。図４の（Ｃ）は、Sierra Filter lite型の場合の重み係数の値を示す図である。図４の（Ｄ）は、誤差拡散の動作を説明するための模式的な平面図である。 図５は、図２に示すステップ［Ｓ１１０］における階調変換されたデータの値を説明するための表である。 図６は、図２に示すステップ［Ｓ１２０Ａ］において抽出された低階調データの値を説明するための表である。 図７は、図２に示すステップ［Ｓ１３０Ａ］における階調変換されたデータの値を説明するための表である。 図８は、図２に示すステップ［Ｓ１２０Ｂ］において抽出された高階調データの値を説明するための表である。 図９は、図２に示すステップ［Ｓ１３０Ｂ］における階調変換されたデータの値を説明するための表である。 図１０は、図２に示すステップ［Ｓ１４０］において生成された出力データの値を説明するための表である。 図１１の（Ａ）は、０〜２５５の２５６階調のグレースケール画像の例を示す。図１１の（Ｂ）は、図１１の（Ａ）に示す画像を通常の誤差拡散法によって例えば０，１５５，２１２，２５５の４階調化した画像を示す。図１１の（Ｃ）は、階調値が１５５付近または２１２付近であるデータの処理に際して、階調が不連続に見えるといった現象を説明するための模式的な平面図である。 図１２の（Ａ）は、１６×１６の２５６階調のグレースケール画像を通常の誤差拡散法によって４階調化したときの画像を示す。図１２の（Ｂ）は、１６×１６の２５６階調のグレースケール画像を第１の実施形態によって４階調化したときの画像を示す。 図１３の（Ａ）乃至（Ｃ）は、誤差拡散の他の重み係数例を示す図である。 図１４は、表示装置をカラー表示とした場合の画像表示装置の概念図である。
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置、全般に関する説明
２．第１の実施形態（その他）
［本開示に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置、全般に関する説明］
本開示に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置において、Ｎ0乃至Ｎ4階調の値は、画像表示装置等の設計や仕様等に応じて適宜設定すればよい。後述の説明では、Ｎ0＝２５６、Ｎ1＝１０、Ｎ2＝２、Ｎ3＝３、Ｎ4＝４として説明するが、これらは例示に過ぎない。また、第２の誤差拡散処理と第３の誤差拡散処理との対象となるデータを抽出する規準となる「所定の階調」の値も、画像表示装置等の設計や仕様等に応じて適宜設定すればよい。
本開示に係る画像表示装置において、画像を表示する表示装置の構成や方式は特に限定するものではない。例えば、液晶表示パネル、エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネルといった周知の表示装置を表示装置として用いることができるし、電気的に書き換え可能な電子ペーパーといった表示媒体を表示装置として用いることもできる。表示装置は、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。
本開示に係る画像表示装置を構成する階調変換装置、本開示の階調変換装置、あるいは又、本開示に係る画像表示プログラムが実行される階調変換装置（以下、これらを単に、本開示の階調変換装置と呼ぶ場合がある）は、例えば、演算回路や記憶装置から構成することができる。これらは、周知の回路素子等を用いて構成することができる。
階調変換は、例えば２５６階調の入力データを４階調の出力データに変換するといった、多値画像をより階調数の少ない多値画像に変換する処理であってもよい。場合によっては、例えば２５６階調の入力データを２階調の出力データに変換するといった、多値画像を２値画像に変換する処理であってもよい。
本開示に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置にあっては、１つの入力データに低階調側データと高階調側データの双方が対応する場合に、高階調側データを選択して出力データを生成する構成とすることができる。
上述した好ましい構成を含む本開示に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置にあっては、階調変換装置が、複数の原色の表示に対応した複数の種類の入力データのそれぞれに対して階調変換された出力データを生成する構成とすることができる。この構成によれば、カラー表示においても良好な階調変換処理を行うことができる。
画素（ピクセル）の値として、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（１２８０，９６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
本開示に係る階調変換プログラムは、階調変換装置において実行されることにより、入力データに対して階調変換処理を行わせる。例えば、半導体メモリ・磁気ディスク・光ディスク等といった記憶手段にこの階調変換プログラムが格納され、階調変換装置において上述した処理が実行されるといった構成とすることができる。
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本開示に係る画像表示装置、画像表示装置の駆動方法および階調変換プログラム、並びに、階調変換装置に関する。
図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置の概念図である。
第１の実施形態の画像表示装置１は、入力データｖＤに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データＶＤを出力する階調変換装置１２０、及び、階調変換装置１２０からの出力データＶＤに応じて動作し、２次元マトリクス状に配列された画素１１２によって画像を表示する表示装置１１０を備えている。
表示装置１１０は、モノクロ表示の液晶表示パネルから構成されている。表示装置１１０の表示領域１１１には、水平方向（以下、行方向と呼ぶ場合がある）にＸ個、垂直方向（以下、列方向と呼ぶ場合がある）にＹ個、合計Ｘ×Ｙ個の画素１１２が、２次元マトリクス状に配列されている。透過型の表示パネルの場合には、出力データＶＤの値に基づいて画素１１２の光透過率を制御することによって、図示せぬ光源装置からの光の透過量が制御され、表示装置１１０に画像が表示される。反射型の表示パネルの場合には、出力データＶＤの値に基づいて画素１１２の光反射率を制御することによって、外光の反射量が制御され、表示装置１１０に画像が表示される。
階調変換装置１２０は、誤差拡散法により階調処理を行う誤差拡散処理部１２１を含んでいる。階調変換装置１２０には、各画素１１２に対応して入力データｖＤが入力される。誤差拡散処理部１２１によって階調変換が行われ、出力データＶＤが出力される。
階調変換装置１２０は、図示せぬ記憶手段に格納されている階調変換プログラムに基づいて動作する。階調変換装置１２０は、Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行う。次いで、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行う。その後、低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する。動作の詳細については、後ほど図２乃至図１０を参照して詳しく説明する。
第ｘ列（但し、ｘ＝１，２・・・，Ｘ）、第ｙ行目（但し、ｙ＝１，２・・・，Ｙ）に位置する画素１１２を、第（ｘ，ｙ）番目の画素１１２、あるいは画素１１２（ｘ，ｙ）と表す。画素１１２（ｘ，ｙ）に対応する入力データｖＤと出力データＶＤとを、それぞれ、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）、出力データＶＤ（ｘ，ｙ）と表す。
階調変換装置１２０には、各表示フレーム毎に、入力データｖＤ（１，１）乃至ｖＤ（Ｘ，Ｙ）が供給される。階調変換装置１２０は、図示せぬバッファに１表示フレーム分の入力データｖＤ（１，１）乃至ｖＤ（Ｘ，Ｙ）を格納した後、階調変換処理を行い、出力データＶＤを出力する。以下、階調変換処理について説明する。ここでは、２５６階調の入力データを４階調の出力データに変換するとして動作を説明する。
尚、ここでは、表示装置のガンマ特性等の非線形性を考慮し、４階調の出力データの値を、０，１５５，２１２，２５５の４値に設定するが、これらの値例示に過ぎない。表示装置が線形な特性を有する場合には、基本的には等間隔の４値を設定すればよい。
図２は、階調変換装置における処理を説明するためのフローチャートである。
先ず、図示せぬ第１のバッファに、Ｎ0（＝２５６）階調の入力データｖＤ（１，１）乃至ｖＤ（Ｘ，Ｙ）を格納する（ステップ［Ｓ１００］）。
図３は、図２に示すステップ［Ｓ１００］における入力データの値を説明するための表である。図示の都合上、Ｘ，Ｙの値はそれぞれ１６であるとして示した。尚、図示の値は例示に過ぎない。後述する図５乃至図１０においても同様である。
次いで、階調変換装置１２０は、Ｎ0（＝２５６）階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行う（ステップ［Ｓ１１０］）。以下、Ｎ1＝１０であり、１０階調のデータの値は、０，２０，６０，８３，１２３，１５０，１６８，１７６，２０２，２５５であるとして説明する。尚、これらの値は例示に過ぎない。実際には、実験等によって、好ましい値を選択して設定すればよい。
ここで、図４の（Ａ）乃至（Ｄ）を参照して、第１の誤差拡散処理の動作について説明する。
図４の（Ａ）は、誤差拡散における係数を説明するための模式的な平面図である。図４の（Ｂ）は、Floyd Steinberg型の場合の重み係数の値を示す図である。図４の（Ｃ）は、Sierra Filter lite型の場合の重み係数の値を示す図である。図４の（Ｄ）は、誤差拡散の動作を説明するための模式的な平面図である。
図４の（Ａ）に示すように、第１の誤差拡散処理をするにあたり、入力データｖＤ（ｘ，ｙ）についての誤差を、原則として、右側の画素に対応する入力データｖＤ（ｘ＋１，ｙ）と、１ライン下の３画素に対応する入力データｖＤ（ｘ−１，ｙ＋１），ｖＤ（ｘ，ｙ＋１），ｖＤ（ｘ＋１，ｙ＋１）に拡散する。
例えば、ｖＤ（ｘ，ｙ）＝２２４であるとしたとき、２０２≦ｖＤ（ｘ，ｙ）＜２５５であるので、階調変換後のデータを２０２とする。そして、誤差ＥＲを、ｖＤ（ｘ，ｙ）から階調変換後のデータを減じて算出する。上述した例では、誤差ＥＲ＝２２４−２０２＝２２となる。
そして、右側の画素１１２に対応する入力データｖＤ（ｘ＋１，ｙ）には、誤差ＥＲに重み係数「ｄ」を掛けた値が加算される。具体的には、「ｖＤ（ｘ＋１，ｙ）＋＝ｄ・ＥＲ」といった処理が行われる。尚、『＋＝』は代入演算子であり、例えば「ｖＤ＋＝１」は「ｖＤ←ｖＤ＋１」といった意である。尚、ｘ＝Ｘといった場合には右側の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。
同様に、右下の画素１１２に対応する入力データｖＤ（ｘ＋１，ｙ＋１）には、誤差ＥＲに重み係数「ａ」を掛けた値が加算される。具体的には、「ｖＤ（ｘ＋１，ｙ＋１）＋＝ａ・ＥＲ」といった処理が行われる。尚、ｘ＝Ｘ若しくはｙ＝Ｙといった場合には右下の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。
同様に、直下の画素１１２（ｘ，ｙ＋１）に対応する入力データｖＤ（ｘ，ｙ＋１）には、誤差ＥＲに重み係数「ｂ」を掛けた値が加算される。具体的には、「ｖＤ（ｘ，ｙ＋１）＋＝ｂ・ＥＲ」といった処理が行われる。尚、ｙ＝Ｙといった場合には直下の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。
同様に、左下の画素１１２（ｘ−１，ｙ＋１）に対応する入力データｖＤ（ｘ−１，ｙ＋１）には、誤差ＥＲに重み係数「ｃ」を掛けた値が加算される。具体的には、「ｖＤ（ｘ−１，ｙ＋１）＋＝ｃ・ＥＲ」といった処理が行われる。尚、ｘ＝１若しくはｙ＝Ｙといった場合には左下の画素１１２は存在しないので上述した処理は行わない。
以下の説明にあっては、重み係数「ａ，ｂ，ｃ，ｄ」の値は、図４の（Ｂ）のように設定されているとする。
図４の（Ｄ）に示すように、誤差拡散処理は、先ず、左上端に位置する画素１１２（１，１）に対応する入力データｖＤ（１，１）について行われ、その後、順次左側に位置する画素１１２に対応する入力データｖＤについて階調変換が行われる。そして、画素１１２（１，Ｘ）に対応する入力データｖＤ（１，Ｘ）についての階調変換が終了すると、一行下の画素１１２（１，２）乃至１１２（Ｘ，２）に対応する入力データｖＤ（１，２）乃至１１２（Ｘ，２）について、順次階調変換処理が行われる。以下、同様の処理が行われ、Ｎ0（＝２５６）階調の入力データｖＤが、Ｎ1（＝１０）階調のデータに変換される。
図５は、図２に示すステップ［Ｓ１１０］における階調変換されたデータの値を説明するための表である。
次いで、階調変換装置１２０は、Ｎ1（＝１０）階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行う。具体的には、図２に示すステップ［Ｓ１２０Ａ］，［Ｓ１３０Ａ］、及び、ステップ［Ｓ１２０Ｂ］，［Ｓ１３０Ｂ］を行う。
尚、表示の都合上、図２においては、ステップ［Ｓ１２０Ａ］，［Ｓ１３０Ａ］、及び、ステップ［Ｓ１２０Ｂ］，［Ｓ１３０Ｂ］を並列に示したが、これは例示に過ぎない。階調変換装置１２０の仕様にもよるが、ステップ［Ｓ１２０Ａ］，［Ｓ１３０Ａ］を行った後にステップ［Ｓ１２０Ｂ］，［Ｓ１３０Ｂ］を行う構成とすることができるし、あるいは又、ステップ［Ｓ１２０Ａ］，［Ｓ１３０Ａ］と並行してステップ［Ｓ１２０Ｂ］，［Ｓ１３０Ｂ］を行う構成とすることもできる。
先ず、Ｎ1（＝１０）階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象とする第２の誤差拡散処理について説明する。ここでは、或る所定の階調は１５０であるとして説明する。
階調変換装置１２０は、図示せぬ第２のバッファに、階調変換されたデータのうち値が１５０以下であるものを抽出して格納する（ステップ［Ｓ１２０Ａ］）。その際、階調変換されたデータのうち値が１５０を超える部分には、第２の誤差拡散処理の対象外であることを示す特定の値を格納する。
図６は、図２に示すステップ［Ｓ１２０Ａ］において抽出された低階調データの値を説明するための表である。図に示す「Ｎ／Ａ」は、第２の誤差拡散処理の対象外であることを示す特定の値が格納されていることを示す。
階調変換装置１２０は、抽出された低階調データを、Ｎ2階調の低階調側データに変換する。ここでは、Ｎ2＝２であるとし、低階調側データは、０，１５５の２値であるとする。
階調変換装置１２０は、基本的には、図４を参照して説明したと同様の動作を行う（ステップ［Ｓ１３０Ａ］）。但し、図６において符号「Ｎ／Ａ」で示す部分は、第２の誤差拡散処理の対象外であるので、階調変換も行わないし誤差拡散も行わない。
図７は、図２に示すステップ［Ｓ１３０Ａ］における階調変換されたデータの値を説明するための表である。
次いで、Ｎ1（＝１０）階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象とする第３の誤差拡散処理について説明する。
階調変換装置１２０は、図示せぬ第３のバッファに、階調変換されたデータのうち値が１５０以上であるものを抽出して格納する（ステップ［Ｓ１２０Ｂ］）。その際、階調変換されたデータのうち値が１５０未満である部分には、第３の誤差拡散処理の対象外であることを示す特定の値を格納する。
図８は、図２に示すステップ［Ｓ１２０Ｂ］において抽出された高階調データの値を説明するための表である。図に示す「Ｎ／Ａ」は、第３の誤差拡散処理の対象外であることを示す特定の値が格納されていることを示す。
階調変換装置１２０は、抽出された高階調データを、Ｎ3階調の高階調側データに変換する。ここでは、Ｎ3＝３であるとし、高階調側データは、１５５，２１２，２５５の３値であるとする。
階調変換装置１２０は、基本的には、図４を参照して説明したと同様の動作を行う（ステップ［Ｓ１３０Ｂ］）。但し、図８において符号「Ｎ／Ａ」で示す部分は、第３の誤差拡散処理の対象外であるので、階調変換も行わないし誤差拡散も行わない。
図９は、図２に示すステップ［Ｓ１３０Ｂ］における階調変換されたデータの値を説明するための表である。
以上、第２の誤差拡散処理と第３の誤差拡散処理について説明した。階調変換装置１２０は、低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4（＝４）階調の出力データを生成する。
具体的には、図７に示す低階調側データのうち「Ｎ／Ａ」で示す部分以外のデータと、図９に示す高階調側データのうち「Ｎ／Ａ」で示す部分以外のデータとを組み合わせて、４階調の出力データを生成する。尚、１つの入力データに低階調側データと高階調側データの双方が対応する場合には、当該画素について高階調側データを選択して出力データを生成する。
図１０は、図２に示すステップ［Ｓ１４０］において生成された出力データの値を説明するための表である。
以上説明したように、入力データについての階調変換処理は、第１の誤差拡散処理を行ったデータについての第２の誤差拡散処理の結果と第３の誤差拡散処理の結果とを組み合わせて行われる。換言すれば、条件を変えた誤差拡散処理を複数回行うことによって階調変換処理が行われる。これによって、なだらかなグラデーションがある画像を処理する際の階調の不連続性が軽減される。
図１１の（Ａ）に、０〜２５５の２５６階調のグレースケール画像の例を示す。また、参考例として、図１１の（Ｂ）に、図１１の（Ａ）に示す画像を誤差拡散法によって例えば０，１５５，２１２，２５５の４階調化した画像を示す。
図１１の（Ａ）のようになだらかなグラデーションがある画像を処理する場合には、階調値が１５５付近または２１２付近であるデータの処理に際して、近傍の画素に拡散する誤差が相対的に小さくなる。従って、これらの階調付近の画像については、誤差拡散によるグラデーション表現が充分に行われず、図１１の（Ｃ）に示すように、階調が不連続に見えるといった現象が起こる。
図１２の（Ａ）は、１６×１６の２５６階調のグレースケール画像を通常の誤差拡散法によって４階調化したときの画像を示す。図１２の（Ｂ）は、１６×１６の２５６階調のグレースケール画像を第１の実施形態によって４階調化したときの画像を示す。
これらの図からも明らかなように、第１の実施形態によれば、なだらかなグラデーションがある画像を処理する際の階調の不連続性が軽減される。
上述の例では、誤差拡散の際に直後の画素１１２と１ライン下の３画素の計４画素に誤差を拡散するとして説明したが、誤差の拡散はこれに限るものではない。例えば、図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、直後の２画素と１ライン下の５画素と２ライン下の５画素といった計１２画素に誤差を拡散するといった構成であってもよい。あるいは又、図１３の（Ｃ）に示すように直後の２画素と１ライン下の５画素の計７画素に誤差を拡散するといった構成であってもよい。尚、図１３の（Ａ）乃至（Ｃ）に示す重み係数の値は例示であり、画像表示装置の設計に応じて適宜重み係数を設定することができる。
また、以上の説明においては表示装置１１０はモノクロ表示としたが、カラー表示とすることもできる。この場合には、階調変換装置は、複数の原色の表示に対応した複数の種類の入力データのそれぞれに対して階調変換された出力データを生成する。
図１４は、表示装置をカラー表示とした場合の画像表示装置の概念図である。
この画像表示装置１’は、第１階調変換装置１２０Ａ、第２階調変換装置１２０Ｂおよび第３階調変換装置１２０Ｃを備えている。これらは、図１に示す階調変換装置１２０と同様の構成である。表示装置１１０’を構成する画素１１２’は、赤色発光副画素１１２Ｒ、緑色発光副画素１１２Ｇ、青色発光副画素１１２Ｂの組から構成されている。表示領域１１１’には、画素１１２’が２次元マトリクス状に配列されている。第１階調変換装置１２０Ａは赤色表示用入力データｖＤＲ（ｘ，ｙ）について上述した説明と同様の動作を行う。第２階調変換装置１２０Ｂは緑色表示用入力データｖＤＧ（ｘ，ｙ）について上述した説明と同様の動作を行う。第３階調変換装置１２０Ｃは青色表示用入力データｖＤＢ（ｘ，ｙ）について上述した説明と同様の動作を行う。そして、階調変換された出力データＶＤＲ（ｘ，ｙ），ＶＤＧ（ｘ，ｙ），ＶＤＢ（ｘ，ｙ）に基づいて表示装置１１０’に階調変換された画像が表示される。尚、画素が３色の副画素の組から成る構成について説明したが、これは例示に過ぎない。画素が更に他の発光色の副画素を含む構成とすることもできる。
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
なお、本開示の技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置、及び、
階調変換装置からの出力データに応じて動作し、２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示装置、
を備えており、
階調変換装置は、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する画像表示装置。
（２）１つの入力データに低階調側データと高階調側データの双方が対応する場合に、高階調側データを選択して出力データを生成する上記（１）に記載の画像表示装置。
（３）階調変換装置は、複数の原色の表示に対応した複数の種類の入力データのそれぞれに対して階調変換された出力データを生成する上記（１）又は（２）に記載の画像表示装置。
（４）入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置、及び、
階調変換装置からの出力データに応じて動作し、２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示装置、
を備えた画像表示装置を用いた駆動方法であって、
階調変換装置は、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する画像表示装置の駆動方法。
（５）入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置において実行されることにより、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する階調変換プログラム。
（６）入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置を備えており、
階調変換装置は、
Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する階調変換装置。
１，１’・・・画像表示装置、１１０，１１０’・・・表示装置、１１１，１１１’・・・表示領域、１１２，１１２’・・・画素、１１２Ｒ・・・赤色発光副画素、１１２Ｇ・・・緑色発光副画素、１１２Ｂ・・・青色発光副画素、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ・・・階調変換装置、１２１・・・誤差拡散処理部、ｖＤ，ｖＤＲ，ｖＤＧ，ｖＤＢ・・・入力データ、ＶＤ，ＶＤＲ，ＶＤＧ，ＶＤＢ・・・出力データ

Claims (6)

  1. 入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置、及び、
    階調変換装置からの出力データに応じて動作し、２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示装置、
    を備えており、
    階調変換装置は、
    Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
    Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
    低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する画像表示装置。
  2. １つの入力データに低階調側データと高階調側データの双方が対応する場合に、高階調側データを選択して出力データを生成する請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 階調変換装置は、複数の原色の表示に対応した複数の種類の入力データのそれぞれに対して階調変換された出力データを生成する請求項１に記載の画像表示装置。
  4. 入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置、及び、
    階調変換装置からの出力データに応じて動作し、２次元マトリクス状に配列された画素によって画像を表示する表示装置、
    を備えた画像表示装置を用いた駆動方法であって、
    階調変換装置は、
    Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
    Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
    低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する画像表示装置の駆動方法。
  5. 入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置において実行されることにより、
    Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
    Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
    低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する階調変換プログラム。
  6. 入力データに対して階調変換処理を行い、階調変換された出力データを出力する階調変換装置を備えており、
    階調変換装置は、
    Ｎ0階調の入力データをＮ1階調（但し、Ｎ0，Ｎ1は、２＜Ｎ1＜Ｎ0を満たす整数）のデータに変換する第１の誤差拡散処理を行い、次いで、
    Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以下のデータを対象としてＮ2階調（但し、Ｎ2は、１＜Ｎ2＜Ｎ1を満たす整数）の低階調側データに変換する第２の誤差拡散処理、及び、Ｎ1階調のデータのうち或る所定の階調以上のデータを対象としてＮ3階調（但し、Ｎ3は、１＜Ｎ3＜Ｎ1を満たす整数）の高階調側データに変換する第３の誤差拡散処理を行い、その後、
    低階調側データと高階調側データとを組み合わせてＮ4階調（但し、Ｎ4は、１＜Ｎ4＜Ｎ1を満たす整数）の出力データを生成する階調変換装置。
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