JP3518205B2 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP3518205B2
JP3518205B2 JP31454796A JP31454796A JP3518205B2 JP 3518205 B2 JP3518205 B2 JP 3518205B2 JP 31454796 A JP31454796 A JP 31454796A JP 31454796 A JP31454796 A JP 31454796A JP 3518205 B2 JP3518205 B2 JP 3518205B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像の逆ガンマ補
正を良好に行うと同時に、表示装置に不連続特性や著し
い非線形特性がある場合にこれを回避して良好な階調表
示を実現する画像表示装置、また、例えばプラズマディ
スプレイなど、サブフィールド駆動法を用いた画像表示
装置に用いることによって、特に動画像表示時に発生す
る中間調表示の階調乱れを改善する画像表示装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、テレビ信号などの画像信号は陰極
線管への表示を前提として、予めガンマ補正と呼ばれる
非線形処理を施されている。従って表示装置としてプラ
ズマディスプレイなどのように、入力信号に概略比例し
た発光輝度特性を有する表示装置にテレビ信号などを表
示する場合には、図10に示すように、逆ガンマ補正回
路100を設け、その特性を図11に示すような特性と
することにより、入力画像信号に対して指数関数的な補
正を行って画像信号を表示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図10に示すような従
来の画像表示装置においては、プラズマディスプレイ5
は発光回数によって階調の制御を行っており、発光輝度
は発光回数に概略比例する。通常、陰極線管を用いた画
像表示では、陰極線管に入力する画像信号の階調数は2
56階調で実用上十分とされている。なお、陰極線管を
用いた画像表示装置では、実際の発光輝度の最小値と最
大値との比率は、入力画像信号が8ビットすなわち25
6階調であっても、陰極線管の逆ガンマ特性のため、
1:256よりも大きなものとなっている。しかしなが
ら、図10のようなプラズマディスプレイを用いた表示
装置においては、プラズマディスプレイ5の表示可能階
調が直線的な256階調、すなわち8ビット幅しかない
と、逆ガンマ補正処理を行った後のディジタル信号は、
入力画像信号の低輝度部分では1以下または小数点以下
の差しかない信号となり、図12に示すように、入力画
像信号の値が変化しても発光しなかったり、発光輝度が
変化しない部分が存在する。また最小発光回数と最大発
光回数の比率が1/255と比較的小さいため、全く発
光しない場合(発光回数0の場合)に比べてわずかに発
光する場合(最小発光輝度の発光がなされる場合)の輝
度が高く感じられ、画像の暗い部分での微妙な階調表示
ができず、自然が画像表示ができないという課題を有し
ていた。
【0004】また通常のプラズマディスプレイ5は、い
わゆるサブフィールド駆動法と呼ばれる特徴的な方法で
表示されており、例えばランプ波形と呼ばれる単調増加
波形を表示した場合、画像の動きや画面を見る観測者の
視線の動きがある場合に図8に示すように特定の部分で
著しい階調表示乱れを生じることがあった。従来このよ
うな階調表示乱れを緩和する方法としては、特開平7−
271325号公報に示されているが、同公報に示され
ているような方法では、サブフィールド数に比較して表
示可能な中間調レベルの数が著しく減少してしまう。
【0005】またこのような階調表示特性の低下を補う
べく、例えば誤差拡散として知られている手法を用いて
表示可能な中間調レベルを疑似的に増加しようとする試
みが公知であるが、この方法ではノイズ感が付加され、
特に静止画部分ではざらざらしたノイズが現信号に付加
されたような印象を与え、画質に対する評価を低下させ
る大きな要因となっていた。
【0006】本発明は、入力信号の値にほぼ比例した発
光輝度特性を有する表示装置に前置して、画像の逆ガン
マ補正を良好に行うと同時に、表示装置に不連続特性や
著しい非線形特性がある場合にこれを回避して良好な階
調表示を実現する画像表示装置を提供することを目的と
する。
【0007】また画像の1フィールド分を、複数のサブ
フィールドの画像に分割して表示して多階調表示を行う
表示装置に前置して、例えばプラズマディスプレイな
ど、サブフィールド駆動法を用いた画像表示装置に用い
ることによって、特に動画像表示時に発生する中間調表
示の階調乱れを改善することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、入力画像信号と、前記入力画像信号を共通の入力と
する複数の非線形変換回路と、前記複数の非線形変換回
路の出力の一つを選択する選択手段と、前記選択手段を
制御する選択制御手段と、前記選択手段の出力信号の値
に概略比例した輝度の発光を行う表示手段を備え、前記
複数の非線形変換手段の出力を所定の重み付けにて時間
的または空間的に平均した特性がほぼ指数関数であるよ
うにしたことを特徴とする。
【0009】本発明によれば、入力に対する発光輝度特
性がほぼ線形である表示装置を用いて画像表示を行う際
に、表示装置の表示可能階調数を増大させることなく低
輝度部分での良好な画像表示を行うことが可能である。
また複数の非線形手段の出力の選択を表示信号の画素位
置、フィールドおよび画像の動きによって決められる所
定の方法にて制御しているために、前記非線形手段の出
力選択が視覚的に違和感なく行うことができる。
【0010】また、本発明によれば、入力画像信号に含
まれるパターンの空間的または時間的特徴に応じて非線
形手段の選択方法を変えているので、特殊なパターンで
フリッカ現象が発生したりする等の不具合を回避するこ
とができる。
【0011】また、本発明によれば、表示装置の入力信
号値xに対する発光輝度特性が不連続部分または著しい
非直線特性を有する部分では、表示装置への入力信号値
をxとせず、これを前記複数の非線形手段の出力の空間
的または時間的平均値がxとなるような複数の出力に置
き換えて入力信号値としているために、表示装置の有す
る不連続または著しい非線形特性を回避して良好な画像
表示を行うことができる。このため表示装置として、例
えばプラズマディスプレイのように、入力画像信号の1
フィールドを複数のサブフィールドに分割して表示を行
う表示装置を用いた場合には、サブフィールドに分割し
て駆動した場合の動画像部分で発生しやすい階調表示乱
れを目立たなくすることが可能である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の画像表示装置は、入力画
像信号を共通の入力とする複数の非線形変換回路と、前
記複数の非線形変換回路の出力の一つを選択する選択手
段と、前記選択手段を制御する選択制御手段と、前記選
択手段の出力信号の値に概略比例した輝度の発光を行う
表示手段を備え、前記複数の非線形変換手段の出力を所
定の重み付けにて時間的または空間的に平均した特性が
ほぼ指数関数であるようにしたことを特徴とする。
【0013】たとえば前記複数の非線形変換手段を2個
設け、これらの非線形変換手段への入力信号レベルが低
い部分においては、一方の非線形変換手段の特性を従来
の非線形変換手段の2倍の利得をもつ非線形特性とし、
他方の非線形手段の出力を0としてこれらを平均して切
換えて選択することにより、時間的または空間的な平均
発光輝度特性を従来の指数関数とほぼ同様に保ちなが
ら、一方の非線形変換手段の利得を2倍としていること
によりディジタル信号でこの非線形変換手段の出力を表
現した場合、低輝度部分では切り捨てまたは切り上げら
れていた1ビット分が正しく表現できることになり、低
輝度部分での表示可能階調数が増える。
【0014】このように、入力信号の値に概略比例した
輝度の発光を行う表示手段の前段に複数の複数の非線形
変換手段を設け、この複数の非線形手段の出力を所定の
重み付けにて時間的または空間的に平均した特性がほぼ
指数関数となるようにしているため、表示装置自体の表
示可能階調数を増加させることなく、表示可能となる平
均階調数を増加させることができ、特に低輝度部分での
階調性を向上することができる。
【0015】また本発明の画像表示装置における切換制
御手段は、画素位置、フィールドまたは動きによって前
記選択制御手段を制御することを特徴とする。
【0016】このように、表示信号の画素位置、フィー
ルドおよび画像の動きによって決められる所定の方法に
て非線形手段を切り換えているので、前記非線形手段の
出力選択を視覚的に違和感なく、または目立たなく行う
ことができる。
【0017】また本発明の画像表示装置は、非線形手段
の切換制御手段における制御を、前記入力画像信号に含
まれるパターンの空間的または時間的特徴に応じて変え
ていることを特徴としている。このため、入力画像信号
に含まれるパターンの空間的または時間的特徴によって
発生するフリッカ現象等の発生を回避することができ
る。
【0018】本発明の画像表示装置は、表示装置の入力
信号値xに対する発光輝度特性が不連続部分または著し
い非直線特性を有する部分では、前記表示装置への入力
信号値を直接xとせず、これを前記複数の非線形手段の
出力の空間的または時間的平均値がxとなるような複数
の出力を切り換えて入力することで代用したことを特徴
とする。
【0019】このように表示装置の有する不連続または
著しい非線形特性による悪影響の発生しやすい部分では
表示装置への入力信号を他の入力信号値列で代用するこ
とによって、前記不具合を回避して滑らかな画像表示を
行うことができる。
【0020】本発明の画像表示装置は、表示装置として
入力画像信号の1フィールドを複数のサブフィールドに
分割して表示を行う表示装置を用いたことを特徴とする
ものである。
【0021】1フィールドを複数のサブフィールドに分
割して駆動した場合、特に従来の駆動方法では発生しや
すかった動画像部分での階調表示乱れについては、階調
表示乱れの発生しやすい部分では、表示装置への入力信
号を、階調表示乱れの発生しにくいレベルの信号を順次
組み合わせた信号列で代用して表示装置に入力すること
により、動画像部分での階調表示乱れを目立たなくする
ことが可能である。
【0022】(実施の形態1) 以下に本発明の一実施の形態について図面を用いて説明
する。図1において、1は入力画像信号、2は第1の非
線形変換手段、3は第2の非線形変換手段、4は選択手
段、5は入力信号の値dに対してほぼ比例する発光輝度
eを有する表示装置であるプラズマディスプレイ、6は
表示画素位置および表示フィールドの偶奇によって1ま
たは0の選択信号cを発生する選択制御手段である。
【0023】以上のように構成された本実施の形態に於
いては、第1の非線形手段および第2の非線形手段の入
出力特性は、例えば図2のそれぞれ(a)または(b)
のような特性となる。選択制御手段6は画素の水平位置
またはライン位置、またはフィールド毎に反転する出力
(図1のc)を出力する。図3にこの様子を示す。
【0024】選択手段4は、図1(c)の値に応じて図
1(a)または図1(b)を選択する。選択された出
力、図2(a)と図2(b)を平均した値をプロットす
ると、図2(c)のような指数関数となり、この特性は
入力画像信号を逆ガンマ補正する特性と等価になるため
に、プラズマディスプレイ5での発光輝度eは、平均的
には入力画像信号1を逆ガンマ補正した場合と等価な発
光が得られる。
【0025】なお、入力画像信号の値が図2に示すx0
以下の部分では、図2(a)のカーブは図2(c)のカ
ーブを振幅方向に2倍したものであり、特に低輝度部分
においては指数関数の値が切り捨てられることなく表現
できるため、画像の暗い部分での階調性表現性能を改善
することができる。
【0026】図4〜図6はこの様子を示したもので、従
来のように逆ガンマ補正を行う目的で非線形手段を1個
だけ用いた場合、入力画像信号に対する発光輝度特性は
図4のようになる。なお、特性がy=xαの曲線ではな
く階段状になっているのは信号がディジタル表示されて
いるためである。
【0027】これに対して本実施の形態では、指数関数
y=xαを低輝度部分に於いては2倍した後ディジタル
表現したもの(図5)と0の平均が発光輝度の平均(図
6)とすることができるため、低輝度部分については、
平均輝度をきめ細かく表示できることになる。このた
め、画像の暗い部分などでの階調表現能力を向上させる
ことができる。
【0028】(実施の形態2) 以下に本発明の一実施の形態について図面を用いて説明
する。
【0029】図7は入力画像信号のパターンの例を示す
図で、図7のようなパターンが画像信号として入力され
た場合、実施の形態1で述べたような非線形手段の切換
を図3の制御信号で行うと、切り換えパターンと入力画
像との周期が近く、フリッカが発生したり、パターンが
消失したりする可能性がある。
【0030】このようなパターンが検出された場合に
は、図2の(c)と同一の非線形特性を設けて選択する
ことにより、前述のフリッカの発生やパターンの消失を
防ぐことができる。
【0031】(実施の形態3) 以下に本発明の一実施の形態について図面を用いて説明
する。
【0032】図8は本実施の形態に用いられる表示装置
の入力に対する発光輝度の概念図であり、入力の値が1
28付近で著しい不連続特性をもっているものとする。
図9は2つある非線形手段の入出力特性をそれぞれ図示
したもので、図2と同様の特性のものである。本実施の
形態の画像表示装置は入力レベルが128付近で著しい
不連続特性を有しているので、図11に示す従来の駆動
を行うと、明らかに表示画像に著しい直線性ひずみが現
れ、画質を大きく低下させる。
【0033】しかしながら、本実施の形態における画像
表示装置では、表示装置へのレベル128の入力の代わ
りにレベル255とレベル0が交互に入力されるため
(図9のaとb)、従来見られたような不連続特性に基
づく画質低下を防止することができる。なお、入力レベ
ル128は(図9のc)でも用いられているが、表示装
置への入力は(図9のdと図9のc)とが交互に入力さ
れるため、発生する不具合は緩和される。
【0034】なお、前記表示装置の入力信号値に対する
発光輝度特性が不連続部分または著しい非直線特性を有
する表示装置として、例えば1フィールドを複数のサブ
フィールドに分割して駆動するプラズマディスプレイな
どとすることができ、動画像表示に見られる疑似輪郭の
発生は、前記表示装置の入力信号値に対する発光輝度特
性が不連続部分または著しい非線形特性と同様の現象で
あるために、動画像表示に見られる疑似輪郭の発生を軽
減することができる。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明の画像表示装置によ
れば、次のような効果を奏することができる。
【0036】本発明の画像表示装置によれば、入力に対
する発光輝度特性がほぼ線形である表示装置を用いて画
像表示を行う際に、表示装置の表示可能階調数を増大さ
せることなく低輝度部分での良好な画像表示を行うこと
が可能である。
【0037】本発明の画像表示装置によれば、複数の非
線形手段の出力の選択を表示信号の画素位置、フィール
ドおよび画像の動きによって決められる所定の方法にて
制御しているために、前記非線形手段の出力選択が視覚
的に違和感なく行うことができる。
【0038】本発明の画像表示装置によれば、入力画像
信号に含まれるパターンの空間的または時間的特徴に応
じて非線形手段の選択方法を変えているので、特殊なパ
ターンでフリッカ現象が発生したり、画像が消失したり
する等の不具合を回避することができる。
【0039】本発明の画像表示装置によれば、表示装置
の入力信号値に対する発光輝度特性が不連続部分または
著しい非直線特性を有する部分では、表示装置への入力
信号値を複数の他の信号値列で代用することにより、表
示装置の有する不連続または著しい非線形特性を回避し
て良好な画像表示を行うことができる。
【0040】本発明の画像表示装置によれば、表示装置
として、例えばプラズマディスプレイのように、入力画
像信号の1フィールドを複数のサブフィールドに分割し
て表示を行う表示装置を用いた場合であっても、サブフ
ィールドに分割して駆動した場合の動画像部分で発生し
やすい階調表示乱れを目立たなくすることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における画像表示装置の
構成図
【図2】本発明の実施の形態1における非線形手段の特
性の例を示す図
【図3】本発明の実施の形態1における選択制御信号の
例を示す図
【図4】従来の画像表示装置における低輝度部分の発光
特性を示す図
【図5】本発明の実施の形態1における非線形手段2の
特性の例を示す図
【図6】本発明の実施の形態1における低輝度部分の等
価的な発光特性を示す図
【図7】本発明の実施の形態2における空間的特徴を有
するパターンの例を示す図
【図8】本発明の実施の形態3における表示装置の特性
図の例を示す図
【図9】本発明の実施の形態3における非線形手段の特
性の例を示す図
【図10】従来のプラズマディスプレイの構成図
【図11】従来のプラズマディスプレイにおける逆ガン
マ補正の特性例を示す図
【図12】従来のプラズマディスプレイにおける逆ガン
マ補正特性の低輝度部分の拡大図
【符号の説明】
1 入力画像信号 2 第1の非線形変換手段 3 第2の非線形変換手段 4 選択手段 5 プラズマディスプレイ 6 選択制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04N 5/202 H04N 5/66 A 5/66 101Z 101 G09G 3/28 K (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09G 3/20 641 G09G 3/20 611 G09G 3/28 H04N 5/202 H04N 5/66 H04N 5/66 101

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像信号を共通の入力とする複数の
    非線形変換手段と、前記複数の非線形変換手段の出力の
    一つを選択する選択手段と、前記選択手段を制御する選
    択制御手段と、前記選択手段の出力を入力とする表示装
    置とを備え、前記複数の非線形変換手段の出力を所定の
    重み付けにて時間的または空間的に平均した特性が指
    関数である画像表示装置であって前記表示装置が、前記表示装置の入力信号値xに対する
    発光輝度特性が不連続部分または非直線特性を有する部
    分において、前記表示装置への入力信号値xを、前記複
    数の非線形変換手段の出力の空間的または時間的平均値
    がxとなるよう、前記複数の非線形変換手段の出力を選
    択した信号で置き換えて前記表示装置への入力信号値と
    したことを特徴とする画像表示装置
  2. 【請求項2】 選択制御手段は、前期選択手段が前記複
    数の非線形変換手段の出力の一つを選択する方法を、表
    信号の画素位置によって異ならせることを特徴とする
    請求項1記載の画像表示装置。
  3. 【請求項3】 選択制御手段は、前期選択手段が前記複
    数の非線形変換手段の出力の一つを選択する方法を、
    ィールド毎に反転して切り換えることを特徴とする請求
    項1記載の画像表示装置。
  4. 【請求項4】 前記表示装置は、入力画像信号の1フィ
    ールドを複数のサブフィールドに分割して表示を行う表
    示装置であることを特徴とする請求項1記載の画像表示
    装置。
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