JP3748786B2 - 表示装置および画像信号の処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置および画像信号の処理方法に関し、特に、所定の階調数からなる画像データによって表示を行う液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel, 以下、ＰＤＰと略記する）、エレクトロルミネッセンス（Electro-Luminescence, 以下、ＥＬと略記する）素子等の表示装置、および前記表示装置などに適用可能な画像信号の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な分野において液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display, 以下、ＬＣＤと略記する）等の表示装置が利用されている。カラー表示のＬＣＤは、一般にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色毎に６ビットもしくは８ビットのデジタルドライバを内蔵している。例えば、８ビットのデジタルドライバを有するＬＣＤによれば、各色で２５６階調の表示が可能であり、全体として約１６７０万色の表示が可能である。ところが、この程度のＬＣＤは、単なるＯＡ機器などの民生用の汎用モニターとしては充分な性能であっても、医療用、放送用などの産業用モニターとしては不充分な性能であり、更なる階調の増加が望まれている。
【０００３】
例えば、６ビットのデジタルドライバしか持たない旧来のＬＣＤに対してビデオ信号等で用いられる８ビットの画像データが入力された場合、すなわち表示装置の表示可能な階調ビット数が、その表示装置に入力される画像データが表現し得る階調ビット数よりも小さい場合、任意の１画素における画像データ中の表示できない成分（この場合、下位２ビット分）を同じ画面フレーム内の周囲に隣接する画素に拡散（フレーム内誤差拡散）させることによって、擬似的に表示装置の階調数を高める方法が採用されている。また、任意の画素を時間的に連続したフレーム毎に点滅させることによってその画素で中間階調を表現する、いわゆるフレームレートコントロール（Frame Rate Control, 以下、ＦＲＣと略記する）と呼ばれる技術も採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年は表示装置の表示可能な階調ビット数も向上しており、パソコン等に付属するＬＣＤも８ビットのデジタルドライバを搭載したものが標準的になっている。したがって、８ビットのデジタルドライバを持つＬＣＤに対して８ビットの画像データが入力されるのであれば、上記の疑似階調処理技術を用いることなく、表示を行うことができる。ところが、上述したように、医療用、放送用などの用途ではパソコンに入る前のもともとの画像データが１０ビットの場合もあり、そのような場合には、８ビット分の階調しか表示できないＬＣＤを用いたとしても擬似的に１０ビット相当の表示を行いたいという要求がある。
【０００５】
仮に、１走査線の画素数が１０２４であるＸＧＡ（Extended Graphics Array）方式のＬＣＤにおいて、ランプ波形の画像データを１走査線上に表示する場合を想定する。ランプ波形の場合、２５６階調を表現する８ビットの画像データは、走査線の一端側では階調数が０であり、一端側から他端側に向けて４画素毎に階調数が１ずつ増加していき、他端側で階調数が２５５となる。この種の表示を行った場合、民生用の用途ではほとんど問題とならないが、医療用、放送用などの用途では、このＬＣＤの最小分解能である階調数にして１の変化でもまだ階調変化の度合が大きく、輝度変化が最もなだらかなはずのランプ波形の画像データであっても画像の境目が視認される場合がある。
【０００６】
一般的に、表示装置の階調ビット数が画像データの階調ビット数と等しい場合に擬似的に階調ビット数を増加するには、フレーム内誤差拡散、ＦＲＣ等の上記疑似階調処理技術を用いることが考えられる。しかしながら、これらの技術はただ単に画像データの下位ビットを機械的に演算して擬似的に中間階調を生成するものであり、上記のように、なだらかな階調変化をよりなだらかにしたいという要求に対応できるものではない。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、入力される画像データの階調ビット数の制限を受けることなく、擬似的に中間階調を生成し、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現する表示装置および画像信号の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の表示装置は、複数のフィールドもしくはフレームによって表示部に一画面を表示し、画像データが有する階調ビット数と前記表示部が有する階調ビット数とが等しい場合にこれら階調ビット数よりも大きい階調ビット数の表示を前記表示部にて行う際に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に制御信号を発生する階調変化検出手段と、前記制御信号を受け入れて、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化前の画像データの階調数を前記階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化後の画像データの階調数を前記階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行う画像データ変換手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、「階調ビット数」とは、［従来の技術］で述べたように、表示部や画像データの階調を表す６（ビット）、８（ビット）等のビット数のことを言う。また、「階調数」とは、階調を表す６ビット、８ビット等からなるデータ列、例えば、８ビットで「１１１１１１１１」（１０進数では２５５階調）等のことを言う。
【００１０】
本発明の表示装置においては、階調変化検出手段が、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出し、この際に制御信号を発生する。「隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しい」というのは、例えば［発明が解決しようとする課題］の項で例示したランプ波形の一部のような画像データのことであり、階調が最もなだらかに変化している場合である。
【００１１】
そして、画像データ変換手段が、階調変化検出手段から出力された制御信号を受け入れて、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行う。すなわち、隣接するフィールドまたはフレーム間で階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の階調数に変化させるか、階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の階調数に変化させるかして、階調変化の箇所を隣接するフィールドまたはフレーム間で１データ分だけずらす。すると、人間の目には、階調数を変化させた箇所の画像データが１階調以下の中間階調として視認されることになる。このようにして、擬似的に中間階調が生成され、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現することができる。
【００１２】
前記画像データ変換手段において、階調変化前の１個または２個の画像データの階調数を変換する処理、もしくは階調変化後の１個または２個の画像データの階調数を変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことが望ましい。その理由は、例えば３個以上の画像データを変換しようとすると、処理回路が複雑になり、回路規模も急激に大きくなってしまうからである。
【００１３】
また、表示部内の隣接する２つの行の同じ列に位置する２つの画素の画像データの各々に対して階調変化検出手段から制御信号が発生された際には、画像データ変換手段が、前記２つの画素の画像データ間で階調変化前の画像データの階調数を変換するか、階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。
【００１４】
その理由は、仮に、画面を構成する複数の行（走査線）のうち、列（縦）方向に並ぶ画素で階調数を変換するタイミングが階調変化前、もしくは階調変化後のいずれか一方で揃っていたとすると、縦方向にちらつきが見えて好ましくない場合があるからである。したがって、このような場合には、上下の画素で一方は階調数を変換する箇所を階調変化前、他方は階調変化後とすれば、縦方向にちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００１５】
同様に、表示部内の隣接する２つの列の同じ行に位置する２つの画素の画像データの各々に対して階調変化検出手段から制御信号が発生された際には、画像データ変換手段が、前記２つの画素の画像データ間で階調変化前の画像データの階調数を変換するか、階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。
この構成とすれば、横方向にちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００１６】
また、本発明の画像信号の処理方法は、複数のフィールドもしくはフレームによって画像信号を形成する画像信号の処理方法であって、画像データが有する階調ビット数と画像データを受信処理する受信側が有する階調ビット数とが等しい場合にこれら階調ビット数よりも大きい階調ビット数の受信処理を受信側にて行う際に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に、検出結果に基づき、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を前記階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の画像信号の処理方法においては、まず、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出する。「隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しい」というのは、例えば［発明が解決しようとする課題］の項で例示したランプ波形の一部のような画像データのことであり、階調が最もなだらかに変化している場合である。
【００１８】
ついで、この検出結果に基づいて、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行う。
すなわち、隣接するフィールドまたはフレーム間で階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の階調数に変化させるか、階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の階調数に変化させるかして、階調変化の箇所を隣接するフィールドまたはフレーム間で１データ分だけずらす。すると、人間の目には、階調数を変化させた箇所の画像データが１階調以下の中間階調として視認されることになる。このようにして、擬似的に中間階調が生成され、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現することができる。
【００１９】
そして、画像データの変換処理を行う際、階調変化前の１個または２個の画像データの階調数を変換処理する処理、もしくは階調変化後の１個または２個の画像データの階調数を変換処理する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことが望ましい。
その理由は、例えば３個以上の画像データを変換しようとすると、処理回路が複雑になり、それを実現する回路規模も急激に大きくなってしまうからである。
【００２０】
時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことが検出された時、前記受信側にて隣接する２つの行の同じ列に位置する２つの画素の画像データの各々に対して階調変化検出手段から制御信号が発生された際に、画像データ変換手段が前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。
【００２１】
その理由は、仮に、画面を構成する複数の行（走査線）のうち、列（縦）方向に並ぶ画素で階調数を変換するタイミングが階調変化前、もしくは階調変化後のいずれか一方で揃っていたとすると、縦方向にちらつきが見えて好ましくない場合があるからである。したがって、このような場合には、上下の画素で一方は階調数を変換する箇所を階調変化前、他方は階調変化後とすれば、縦方向にちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００２２】
同様に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことが階調変化検出手段により検出されたときに、画像データ変換手段が受信側にて隣接する２つの列の同じ行に位置する２つの画素の画像データの各々に対して、前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。この方法によれば、横方向のちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の表示装置の第１の実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。
図１は本実施の形態の表示装置の全体構成を示すブロック図、図２は検出回路の構成を示すブロック図、図３は検出回路の動作を説明するためのフローチャート、図４は画像データおよび各種信号の状態を表わす図である。
【００２４】
本実施の形態の表示装置１は、図１に示すように、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬ、ＣＲＴ等からなる画像出力部２（表示部）と、検出回路３（階調変化検出手段）と、変換回路４（画像データ変換手段）とを有している。この表示装置１は、例えば入力される画像データの階調ビット数が８ビット、画像出力部２が表示可能な階調ビット数が８ビットの場合に擬似的に９ビット相当の階調表示を実現し得るものである。
【００２５】
本実施の形態の場合、検出回路３は、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化前に入力された２個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化後に入力された２個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に制御信号を発生するものである。
【００２６】
さらに検出回路３は、図２に示すように、演算回路５と、保持回路６と、判別回路７とを有している。検出回路３の動作は、まず演算回路５が、入力される画像データの階調数を算出（一次微分値を算出）する。次に、保持回路６では演算回路５から送られてきた階調数の演算結果を記憶し、判別回路７に送る。次に、判別回路７内で保持回路６から送られてきた演算結果について判別を行う。そして、判別結果に基づいて保持回路６に対してデータ送信、記憶の制御命令を送るようになっている。具体的な動作については後述する。
【００２７】
また変換回路４は、検出回路３からの制御信号を受け入れて、時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、もしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うものである。本実施の形態では、フレーム間で画像データの階調数を変換する構成を例示するが、隣接するフィールド間で画像データの階調数を変換する構成としてもよい。
【００２８】
以下、上記構成の表示装置１の動作、特に検出回路３の動作について図３を用いて説明する。
（ステップＳ０）：Ｎ１，Ｎ２の値をそれぞれ零にセットして、動作を開始する。
【００２９】
（ステップＳ１）：順次入力される複数の画像データが連続して同一のデータ値（内容的には階調数を意味し、この場合のデータ値をＫとする）であるか否かを判別する。このステップＳ１の条件を満たす場合（少なくとも１回連続する場合）は、ステップＳ２に移行し、条件を満たさない場合（１回も連続しない場合）は、ステップＳ０に戻る。
【００３０】
（ステップＳ２）：ステップＳ１で連続する同一のデータ値Ｋの連続する個数Ｎ１をカウントする。そして、同一のデータ値Ｋの連続する個数Ｎ１が閾値のＮ１th個以上か否かを判別する。ここで、Ｎ１thは外部から設定する任意の値であり、本実施の形態ではＮ１th＝２とする。このステップＳ２の条件を満たす場合（２回連続する場合）は、ステップＳ３に移行し、条件を満たさない場合（２回連続しない場合）は、Ｎ１の値を保持したまま、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
（ステップＳ３）：連続して入力された画像データのデータ値が異なる場合（データ値がＫでない場合、この場合のデータ値をＬとする）、これまで連続して同一であったデータ値Ｋと異なったデータ値Ｌの差（＝Ｋ−Ｌ）を演算し、その差が入力データの最小値（この最小値とは零ではなく、１（階調数）のこと）である場合は、ステップＳ４に移行する。その差が最小値でない場合（２以上の場合）は、ステップＳ０に戻る。
【００３２】
（ステップＳ４）：ステップＳ１と同様、順次入力される複数の画像データが連続して同一のデータ値であるか否か（この時点ではデータ値はＬになっているので、Ｌと同一か否か）を判別する。このステップＳ４の条件を満たす場合は、ステップＳ５に移行し、条件を満たさない場合は、ステップＳ０に戻る。
【００３３】
（ステップＳ５）：ステップＳ２と同様、ステップＳ４で連続する同一のデータ値Ｌの連続する個数Ｎ２をカウントする。そして、同一のデータ値Ｌの連続する個数Ｎ２が閾値のＮ２th個以上か否かを判別する。Ｎ２thもＮ１thと同様、外部から設定する任意の値であり、本実施の形態ではＮ２th＝２とする。このステップＳ５の条件を満たす場合（２回連続する場合）は、ステップＳ６に移行し、条件を満たさない場合（２回連続しない場合）は、ステップＳ０に戻る。
【００３４】
（ステップＳ６）：データ値がＫからＬに変化する箇所に対してデータ変換を行うような制御信号を判別回路７で生成し、変換回路４に向けて出力する。そして、Ｎ２の値をＮ１に代入し、ステップＳ１に移行する。
【００３５】
すなわち、本実施の形態の表示装置１では、ある程度一定の階調が続く（階調変化の前後で少なくとも３データずつ一定となる）中で最小分解能の階調変化（１階調分の変化）があった場合にのみデータ変換による疑似階調を生成するのであって、階調変化があったとしてもそれが２階調以上の階調変化であれば、データ変換は行わない。その結果、なだらかな輝度変化があった場合にその輝度変化がよりなだらかになるという効果が得られ、２階調以上の階調変化があるような元々のデータの波形を壊すことはない。
【００３６】
図４は、図３に示したシーケンスによる階調変化検出に基づく画像データ変換の動作を説明するためのデータ波形を示す図である。符号３０１〜３０６は入力信号内の時系列的に（３０１から３０６に向けて）入力される各画像データであり、３０１，３０２，３０３が同一のデータ値（値自体は任意でよい）の組、３０４，３０５，３０６が同一のデータ値の組である。また、これら２組のデータ値の差は、入力データの最小値（１階調数）であるものとする。なお、３０１以前のデータ値は３０１のデータ値と異なるものとし、外部で設定するＮ１th、Ｎ２thはともに２とする。
【００３７】
入力信号の各画像データについて順を追って見ると、３０１のデータ値が入力された時点では、図３の動作シーケンスはステップＳ１の状態のままである。
【００３８】
３０２のデータ値が入力された時点で３０２と３０１のデータ値が等しいことから、ステップＳ１の条件を満足するため、ステップＳ２に移行する。この時、Ｎ１＝１に設定される。
【００３９】
３０３のデータ値が入力された時点で３０３と３０２のデータ値が等しいことから、ステップＳ２の状態が保持される。この時、Ｎ１＝２になることから、ステップＳ２の条件を満足するため、ステップＳ３に移行する。
【００４０】
３０４のデータ値が入力された時点で３０４と３０３のデータ値が異なり、しかも、これら３０４と３０３のデータ値の差が最小値の１であることから、ステップＳ３の条件を満足するため、ステップＳ４に移行する。
【００４１】
３０５のデータ値が入力された時点で３０５と３０４のデータ値が等しいことから、ステップＳ４の条件を満足するため、ステップＳ５に移行する。この時、Ｎ２＝１に設定される。
【００４２】
３０６のデータ値が入力された時点で３０６と３０５のデータ値が等しいことから、ステップＳ５の状態が保持される。この時、Ｎ２＝２になることから、ステップＳ５の条件を満足するため、ステップＳ６に移行する。
【００４３】
ステップＳ６において、データ値が変化した後（階調変化後）の３０４のデータ値に対して、変化前のデータ値に変換する処理を行うように検出回路３から変換回路４に対して制御信号が出力される。
【００４４】
変換回路４において、データ変化後の３０４のデータ値に対して変換処理が行われる。この変換処理では、３０１〜３０６の入力信号に対して、入力信号と同一波形である３１１〜３１６の出力信号１（Ａフレームの出力信号）と、データ変化後の３０４のデータ値を変化前のデータ値に変換した波形である３２１〜３２６の出力信号２（Ｂフレームの出力信号）とを生成し、これらをフレーム単位で交互に出力する。あるいは、３１１〜３１６の出力信号１と３２１〜３２６の出力信号２をフィールド単位で交互に出力してもよい。
【００４５】
以下、変換回路４の動作について図４および図８を用いて説明する。
（ステップＳＡ０）：検出回路３からの制御信号を確認して動作を開始する。（ステップＳＡ１）：処理対象の画像データがＡフレームであるか、Ｂフレームであるかを判断する。（動作開始直後の処理フレームをＡフレームとする。
【００４６】
（ステップＳＡ２ーＡ）：Ａフレームである場合は、入力信号のデータ値３０１ないし３０６に対して変換処理を行うことなく、出力信号１のデータ値３１１ないし３１６として出力する。
（ステップＳＡ２ーＢ）：Ｂフレームである場合は、入力信号のデータ値３０１ないし３０６の中のデータ値３０４のみをデータ値３２４に変換し、出力信号２のデータ値３２１ないし３２６として出力する。
【００４７】
（ステップＳＡ３）：処理対象フレームについての処理が終了したか否か判断する。処理対象フレームについての処理が終了していない場合、ステップＳＡ０に移り、処理対象フレームについての処理が終了するまで同じプロセスを繰り返す。処理対象フレームについて変換が終了したら、ステップＳＡ４のプロセスに進む。
【００４８】
（ステップＳＡ４）：フレーム番号を次のフレーム番号に切替える。そして、ステップＳＡ０に移る。（処理フレームがＡフレームであった場合、次のフレーム番号をＢフレームとし、処理フレームがＢフレームであった場合、次のフレーム番号をＡフレームとする。）
【００４９】
これら出力信号１、出力信号２が画像出力部２に送られた場合、表示（視認される特性）は３３１〜３３６の出力信号Ａのようになる。すなわち、３０４の入力信号に対応する３１４の出力信号１と３２４の出力信号２とにより、１階調分高いデータと低いデータとがフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示されることになる。したがって、入力画像データおよび画像出力部２が表示可能な最小分解能の階調よりもさらに小さいレベル、つまり３３１〜３３３の階調レベルと３３５〜３３６の階調レベルの中間にある３３４の階調レベルで視認されるようになる。そのため、３０１〜３０６の入力信号がそのまま表示された時の階調変化に比べて、よりなだらかな階調変化を持つ表示を得ることができる。
【００５０】
図９（ａ）ないし図９（ｃ）は、表示装置１における画像出力部２の表示画像を説明するための図であり、図９（ａ）は、出力信号１（Ａフレームの出力信号）３１１ないし３１６を表示させた場合の表示画像であり、３１１Ａないし３１６Ａは、出力信号３１１ないし３１６に対応する画像である。図９（ｂ）は、出力信号２（Ｂフレームの出力信号）３２１ないし３２６を表示させた場合の表示画像であり、３２１Ｂないし３２６Ｂは、出力信号３２１ないし３２６に対応する画像である。
【００５１】
なお、図９（ｃ）は、入力信号３０１ないし３０６をそのまま表示させた場合の比較のための表示画像であり、３０１Ｎないし３０６Ｎは、出力信号３０１ないし３０６に対応する画像である。
このように、ＡフレームとＢフレームの表示画像を交互に表示すると、図９（ｃ）のような階調変化をさせないものに比べて、よりなだらかな階調変化を持つ表示として視認することができる。
【００５２】
もしくは、上記のようにデータ変化後の３０４のデータ値に対して変換処理を行うことに代えて、データ変化前の３０３の入力信号のデータ値に対して変換処理を行うようにしてもよい。すなわち、データ変化前（階調変化前）の３０３の入力信号のデータ値をデータ変化後のデータ値に変換する処理を行うと、３４１〜３４６の出力信号３（Ｂフレームの出力信号）が得られる。そして、上記の出力信号１、出力信号３の組み合わせでフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示すると、視認特性は３５１〜３５６の出力信号Ｂのようになり、出力信号Ａの場合と同様、よりなだらかな階調変化が視認される表示を得ることができる。
【００５３】
もしくは、上記のようにデータ変化前の３０３のデータ値、データ変化後の３０４のデータ値のいずれか一方のみに対して変換処理を行うことに代えて、前後双方に対して変換処理を行うようにしてもよい。すなわち、一方のフレーム（Ａフレーム）側では、データ変化前（階調変化前）の３０３のデータ値をデータ変化後のデータ値に変換する処理を行うと３６１〜３６６の出力信号４が得られ、他方のフレーム（Ｂフレーム）側では、データ変化後（階調変化後）の３０４のデータ値をデータ変化前のデータ値に変換する処理を行うと３７１〜３７６の出力信号５が得られる。そして、これら出力信号４、出力信号５の組み合わせでフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示すると、視認特性は３８１〜３８６の出力信号Ｃのようになり、出力信号Ａ、出力信号Ｂの場合に比べて、さらになだらかな階調変化が視認される表示を得ることができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の表示装置の第２の実施の形態を図５ないし図７を参照して説明する。
本実施の形態の表示装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であって、第１の実施の形態と異なる点は、表示部内の隣接する上下２本の行の同じ列に位置する２つの画素で同一の階調変化があった場合に特有のデータ変換方法を例示した点のみである。したがって、以下では表示装置の全体構成、検出回路の構成等の詳細な説明は省略し、画像データおよび各種信号の状態を表わす図５を用いて動作のシーケンスのみを説明する。
【００５５】
本実施の形態では、図５に示す符号４０１〜４０６の同一の入力信号が、画像出力部２内の隣接する上下２本の走査ライン（ここでは、ｎライン（偶数ライン）とｎ＋１ライン（奇数ライン）とする）に入力されたものとする。検出回路３の機能として、第１の実施の形態と同様に図３に示すシーケンスに基づいて個々の走査ラインで最小分解能の階調変化の検出が行われ、そのような階調変化があった場合に固有の制御信号を変換回路４に出力する。
【００５６】
本実施の形態の場合、階調変化の前、後のどちらで階調数を変化させるかをライン単位で切り替える構成となっている。例えば、ｎラインでは階調変化の前、ｎ＋１ラインでは階調変化の後に切り替えることにする。これは、より具体的には、図１に記載した変換回路４を、図６に示すように外部から同期信号を入力する構成にすることで実現できる。
【００５７】
すなわち、図６の変換回路４は、データ変換回路８と変換位置調整回路９とを有しており、画像信号がデータ変換回路８に入力されるとともに、同期信号が変換位置調整回路９に入力される。同期信号が変換位置調整回路９に入力されることにより画像信号が入力されるラインがｎラインであるかｎ＋１ラインであるかに応じた制御信号がデータ変換回路８に向けて出力され、データ変換回路８内でｎラインであれば階調変化の前、ｎ＋１ラインであれば階調変化の後に階調数を変化させる。このような構成とすれば、たまたま隣接する２本の走査ライン上の同一列で同じ１階調の階調変化があったとしても、ｎラインとｎ＋１ラインとで階調数を変化させる箇所が１データ分ずれることになる。
【００５８】
以下、図６の検出回路４の動作について図５および図１０を用いて説明する。
（ステップＳＢ０）：検出回路３からの制御信号を確認して動作を開始する。
（ステップＳＢ１）：処理対象の画像データがＡフレームであるか、Ｂフレームであるかを判断する。（動作開始直後の処理フレームをＡフレームとする。）
【００５９】
（ステップＳＢ２ーＡ）：Ａフレームである場合、続いて処理対象ラインがｎラインであるか、ｎ＋１ラインであるかの判定を行う。
（ステップＳＢ３ーＡ）：処理対象ラインがｎラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６に対して変換処理を行うことなく、出力信号１のデータ値４１１ないし４１６として出力する。
（ステップＳＢ３ーＢ）：処理対象ラインがｎ＋１ラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６の中のデータ値４０３のみをデータ値４４３に変換し、出力信号３のデータ値４４１ないし４４６として出力する。
【００６０】
（ステップＳＢ２ーＢ）：Ｂフレームである場合、続いて処理対象ラインがｎラインであるか、ｎ＋１ラインであるかの判定を行う。
（ステップＳＢ３ーＣ）：処理対象ラインがｎラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６中のデータ値４０４のみをデータ値４２４に変換し、出力信号２のデータ値４２１ないし４２６として出力する。
（ステップＳＢ３ーＤ）：処理対象ラインがｎ＋１ラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６に変換処理を行うことなく、出力信号４のデータ値４５１ないし４５６として出力する。
【００６１】
（ステップＳＢ４）：（ステップＳＢ３ーＡ）ないし（ステップＳＢ３ーＤ）のいずれかのステップを終了したら処理対象のラインについての変換を終了したか否か判断する。
処理対象のラインについての変換が終了していない場合、ステップＳＢ０に移り、処理対象のラインについての変換が終了するまで同じプロセスを繰り返す。処理対象のラインについて変換が終了したら、ステップＳＢ５に進む。
【００６２】
（ステップＳＢ５）：処理対象のラインについて変換が終了したら、ライン番号を次のライン番号に切替える。
（ステップＳＢ６）：処理対象フレームについての処理が終了したか否か判断する。
処理対象フレームについての処理が終了していない場合、ステップＳＢ０に移り、処理対象フレームについての処理が終了するまで同じプロセスを繰り返す。処理対象フレームについて処理が終了したら、ステップＳＢ７のプロセスに進む。
【００６３】
（ステップＳＢ７）：フレーム番号を次のフレーム番号に切替える。そして、ステップＳＢ０に移る。（処理フレームがＡフレームであった場合、次のフレーム番号をＢフレームとし、処理フレームがＢフレームであった場合、次のフレーム番号をＡフレームとする。）
【００６４】
もしくは、変換回路４の外部から同期信号を入力させることに代えて、図７に示すように、内部で一定の期間（１水平期間）で階調数の変化の位置を切り替えような制御信号を発生するタイマ（カウンタ）１０を設けてもよい。この構成でも、上記と同様な作用を得ることができる。
【００６５】
このように、階調数を変化させる位置をライン単位で切り替える仕組みを設けることにより、本実施の形態の表示装置をラインデータを記憶することなく、実現することができる。
【００６６】
これに対して、敢えてラインデータを記憶する機構をライン毎に設けてライン間でデータを比較しながら各ラインでの階調変化を検出し、それに基づいて階調数を変化させる位置を制御することも可能である。
【００６７】
次に、データ波形を示す図５を用いて、画像データ変換の動作を説明する。
上記検出回路からの制御信号が入力された場合、変換回路４においては、まず、ｎラインに対して、４０１〜４０６の入力信号に対して、入力信号と同一波形である４１１〜４１６の出力信号１（Ａフレームの出力信号）と、データ変化後の４０４のデータ値を変化前のデータ値に変換した波形である４２１〜４２６の出力信号２（Ｂフレームの出力信号）とを生成し、これらをフレーム単位で交互に出力する。あるいは、４１１〜４１６の出力信号１と４２１〜４２６の出力信号２をフィールド単位で交互に出力してもよい。
【００６８】
これら出力信号１、出力信号２が画像出力部２に送られた場合、表示（視認される特性）は４３１〜４３６の出力信号Ａのようになる。すなわち、４０４の入力信号に対応する４１４の出力信号１と４２４の出力信号２とにより、１階調分高いデータと低いデータとがフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示されることになる。したがって、入力画像データおよび画像出力部２が表示可能な最小分解能の階調よりもさらに小さいレベル、つまり４３１〜４３３の階調レベルと４３５〜４３６の階調レベルの中間にある４３４の階調レベルで視認されるようになる。
【００６９】
一方、ｎ＋１ラインに対して、４０１〜４０６の入力信号に対して、データ変化前の４０３のデータ値を変化後のデータ値に変換した波形である４４１〜４４６の出力信号３（Ａフレームの出力信号）と、入力信号と同一波形である４５１〜４５６の出力信号４（Ｂフレームの出力信号）とを生成し、これらをフレーム単位で交互に出力する。あるいは、４４１〜４４６の出力信号３と４５１〜４５６の出力信号４をフィールド単位で交互に出力してもよい。
【００７０】
これら出力信号３、出力信号４が画像出力部２に送られた場合、表示（視認される特性）は４６１〜４６６の出力信号Ｂのようになる。すなわち、４０３の入力信号に対応する４４３の出力信号３と４５３の出力信号４とにより、１階調分高いデータと低いデータとがフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示されることになる。したがって、入力画像データおよび画像出力部が表示可能な最小分解能の階調よりもさらに小さいレベル、つまり４６１〜４６２の階調レベルと４６４〜４６６の階調レベルの中間にある４６３の階調レベルで視認されるようになる。
【００７１】
その結果、ｎラインにおける画像出力部で視認される特性は４３１〜４３６の出力信号Ａ、ｎ＋１ラインにおける画像出力部で視認される特性は４６１〜４６６の出力信号Ｂのようになる。つまり、元々の入力信号の段階では、同一の階調変化があった箇所が同じ列に位置していた（縦方向に並んでいた）ものが、出力信号Ａ，Ｂのところを見ると、中間階調レベルで視認される箇所が１データ分横にずれている。
【００７２】
このように、隣接する上下２本の走査ライン上の縦に並ぶ２つの画素において同一の１階調分の階調変化があった場合、中間階調レベルで視認される箇所も縦に並んでしまうと、この部分の画像にちらつきが生じることがある。しかしながら、本実施の形態の場合、中間階調レベルで視認される箇所が走査ラインによって横にずれているので、上記のちらつきが生じるのを防止することができる。
【００７３】
本実施の形態では、ｎラインにおいてはＡフレームの出力信号１を入力信号と同一波形とし、Ｂフレームの出力信号２を入力信号から変換する一方、ｎ＋１ラインにおいてはＢフレームの出力信号４を入力信号と同一波形とし、Ａフレームの出力信号３を入力信号から変換するというように、ｎラインとｎ＋１ラインとで出力信号を入力信号と同一波形とするフレーム、出力信号を入力信号から変換するフレームをそれぞれ異ならせたが、この構成に代えて、ｎラインとｎ＋１ラインとで出力信号を入力信号と同一波形とするフレーム、出力信号を入力信号から変換するフレームをそれぞれ同一としてもよい。
【００７４】
また、本実施の形態では、画像出力部２内の隣接する上下２本の走査ラインの同じ列に位置する２つの画素において同一の１階調分の階調変化があった場合に、中間階調レベルで視認される箇所をラインによって横にずらす例を説明したが、これと同じことが縦横を９０°回転させた方向についても言える。すなわち、画像出力部２内の縦方向に延びる隣接する２本の信号ラインの同じ行（走査ライン）に位置する２つの画素において同一の１階調分の階調変化があった場合に、中間階調レベルで視認される箇所を信号ラインによって縦方向にずらすようにするとよい。このようにすると、上記と同様、横方向のちらつきが生じるのを防止することができる。
【００７５】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の画像信号の処理方法の実施の形態を図１１を参照して説明する。
この画像信号の処理方法の実施の形態は、図４の入力信号と同じである入力された画像データ１０１の隣接する画像データ、例えば図４の入力信号の隣接する画像データ３０２と３０３間の変化および階調数を検出する検出プロセス１０２と、検出プロセス１０２の検出結果に基づいて画像データ１０１の階調数を変換し、図４の出力信号１、２と同じである処理画像データ１０４を出力する画像データ変換プロセス１０３とからなる。
【００７６】
これら検出プロセス１０２および画像データ変換プロセス１０３は、図１に示した表示装置１に適用されているプロセスである。検出プロセス１０２は、検出回路３において行われ、その具体的な内容が図３のフローチャートで示したものと同じプロセスである。また、画像データ変換プロセス１０３は、変換回路４において行われ、その具体的な内容が図８のフローチャートで示したものと同じプロセスである。従って、ここでは、これら検出プロセス１０２および画像データ変換プロセス１０３の詳細な説明を省略する。
【００７７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態においては階調変化前の１個の画像データの階調数を変換する処理、もしくは階調変化後の１個の画像データの階調数を変換する処理を行う例を示したが、階調変化前の２個の画像データの階調数を変換したり、階調変化後の２個の画像データの階調数を変換したりする構成としてもよい。また、階調変化前後で一定の階調数が続くデータの数は、上記実施の形態の３個以外でもよく、適宜設定することができる。さらに、本発明の論理を実現するための検出回路、変換回路等の内部の具体的な構成は適宜設計し得る事項である。
【００７８】
さらに、本発明の画像信号の処理方法は、表示装置に適用可能であるとともに、コンピューターによる画像処理システムや画像データ中継装置などにも適用できる。
【００７９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の表示装置においては、ある程度一定の階調が続く中で最小分解能の階調変化（１階調分の変化）があった場合に、階調変化があった箇所の近傍の画像データをフィールドもしくはフレームによって変換するので、変換箇所が擬似的に１階調以下の中間階調として視認され、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】 同、表示装置の検出回路の構成を示すブロック図である。
【図３】 同、検出回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 同、表示装置における画像データおよび各種信号の状態を表わす図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態の表示装置における画像データおよび各種信号の状態を表わす図である。
【図６】 同、表示装置の検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】 同、検出回路の他の例を示すブロック図である。
【図８】 変換回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】 本発明の第１の実施の形態の表示装置における表示画像を説明するための図である。
【図１０】 本発明の第２の実施の形態の表示装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態の画像信号の処理方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 表示装置
２ 画像出力部（表示部）
３ 検出回路（階調変化検出手段）
４ 変換回路（画像データ変換手段）
５ 演算回路
６ 保持回路
７ 判別回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置および画像信号の処理方法に関し、特に、所定の階調数からなる画像データによって表示を行う液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel, 以下、ＰＤＰと略記する）、エレクトロルミネッセンス（Electro-Luminescence, 以下、ＥＬと略記する）素子等の表示装置、および前記表示装置などに適用可能な画像信号の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、様々な分野において液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display, 以下、ＬＣＤと略記する）等の表示装置が利用されている。カラー表示のＬＣＤは、一般にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色毎に６ビットもしくは８ビットのデジタルドライバを内蔵している。例えば、８ビットのデジタルドライバを有するＬＣＤによれば、各色で２５６階調の表示が可能であり、全体として約１６７０万色の表示が可能である。ところが、この程度のＬＣＤは、単なるＯＡ機器などの民生用の汎用モニターとしては充分な性能であっても、医療用、放送用などの産業用モニターとしては不充分な性能であり、更なる階調の増加が望まれている。
【０００３】
例えば、６ビットのデジタルドライバしか持たない旧来のＬＣＤに対してビデオ信号等で用いられる８ビットの画像データが入力された場合、すなわち表示装置の表示可能な階調ビット数が、その表示装置に入力される画像データが表現し得る階調ビット数よりも小さい場合、任意の１画素における画像データ中の表示できない成分（この場合、下位２ビット分）を同じ画面フレーム内の周囲に隣接する画素に拡散（フレーム内誤差拡散）させることによって、擬似的に表示装置の階調数を高める方法が採用されている。また、任意の画素を時間的に連続したフレーム毎に点滅させることによってその画素で中間階調を表現する、いわゆるフレームレートコントロール（Frame Rate Control, 以下、ＦＲＣと略記する）と呼ばれる技術も採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年は表示装置の表示可能な階調ビット数も向上しており、パソコン等に付属するＬＣＤも８ビットのデジタルドライバを搭載したものが標準的になっている。したがって、８ビットのデジタルドライバを持つＬＣＤに対して８ビットの画像データが入力されるのであれば、上記の疑似階調処理技術を用いることなく、表示を行うことができる。ところが、上述したように、医療用、放送用などの用途ではパソコンに入る前のもともとの画像データが１０ビットの場合もあり、そのような場合には、８ビット分の階調しか表示できないＬＣＤを用いたとしても擬似的に１０ビット相当の表示を行いたいという要求がある。
【０００５】
仮に、１走査線の画素数が１０２４であるＸＧＡ（Extended Graphics Array）方式のＬＣＤにおいて、ランプ波形の画像データを１走査線上に表示する場合を想定する。ランプ波形の場合、２５６階調を表現する８ビットの画像データは、走査線の一端側では階調数が０であり、一端側から他端側に向けて４画素毎に階調数が１ずつ増加していき、他端側で階調数が２５５となる。この種の表示を行った場合、民生用の用途ではほとんど問題とならないが、医療用、放送用などの用途では、このＬＣＤの最小分解能である階調数にして１の変化でもまだ階調変化の度合が大きく、輝度変化が最もなだらかなはずのランプ波形の画像データであっても画像の境目が視認される場合がある。
【０００６】
一般的に、表示装置の階調ビット数が画像データの階調ビット数と等しい場合に擬似的に階調ビット数を増加するには、フレーム内誤差拡散、ＦＲＣ等の上記疑似階調処理技術を用いることが考えられる。しかしながら、これらの技術はただ単に画像データの下位ビットを機械的に演算して擬似的に中間階調を生成するものであり、上記のように、なだらかな階調変化をよりなだらかにしたいという要求に対応できるものではない。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、入力される画像データの階調ビット数の制限を受けることなく、擬似的に中間階調を生成し、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現する表示装置および画像信号の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の表示装置は、複数のフィールドもしくはフレームによって表示部に一画面を表示し、画像データが有する階調ビット数と前記表示部が有する階調ビット数とが等しい場合にこれら階調ビット数よりも大きい階調ビット数の表示を前記表示部にて行う際に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に制御信号を発生する階調変化検出手段と、前記制御信号を受け入れて、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化前の画像データの階調数を前記階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化後の画像データの階調数を前記階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行う画像データ変換手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、「階調ビット数」とは、［従来の技術］で述べたように、表示部や画像データの階調を表す６（ビット）、８（ビット）等のビット数のことを言う。また、「階調数」とは、階調を表す６ビット、８ビット等からなるデータ列、例えば、８ビットで「１１１１１１１１」（１０進数では２５５階調）等のことを言う。
【００１０】
本発明の表示装置においては、階調変化検出手段が、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出し、この際に制御信号を発生する。「隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しい」というのは、例えば［発明が解決しようとする課題］の項で例示したランプ波形の一部のような画像データのことであり、階調が最もなだらかに変化している場合である。
【００１１】
そして、画像データ変換手段が、階調変化検出手段から出力された制御信号を受け入れて、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行う。すなわち、隣接するフィールドまたはフレーム間で階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の階調数に変化させるか、階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の階調数に変化させるかして、階調変化の箇所を隣接するフィールドまたはフレーム間で１データ分だけずらす。すると、人間の目には、階調数を変化させた箇所の画像データが１階調以下の中間階調として視認されることになる。このようにして、擬似的に中間階調が生成され、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現することができる。
【００１２】
前記画像データ変換手段において、階調変化前の１個または２個の画像データの階調数を変換する処理、もしくは階調変化後の１個または２個の画像データの階調数を変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことが望ましい。その理由は、例えば３個以上の画像データを変換しようとすると、処理回路が複雑になり、回路規模も急激に大きくなってしまうからである。
【００１３】
また、表示部内の隣接する２つの行の同じ列に位置する２つの画素の画像データの各々に対して階調変化検出手段から制御信号が発生された際には、画像データ変換手段が、前記２つの画素の画像データ間で階調変化前の画像データの階調数を変換するか、階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。
【００１４】
その理由は、仮に、画面を構成する複数の行（走査線）のうち、列（縦）方向に並ぶ画素で階調数を変換するタイミングが階調変化前、もしくは階調変化後のいずれか一方で揃っていたとすると、縦方向にちらつきが見えて好ましくない場合があるからである。したがって、このような場合には、上下の画素で一方は階調数を変換する箇所を階調変化前、他方は階調変化後とすれば、縦方向にちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００１５】
同様に、表示部内の隣接する２つの列の同じ行に位置する２つの画素の画像データの各々に対して階調変化検出手段から制御信号が発生された際には、画像データ変換手段が、前記２つの画素の画像データ間で階調変化前の画像データの階調数を変換するか、階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。
この構成とすれば、横方向にちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００１６】
また、本発明の画像信号の処理方法は、複数のフィールドもしくはフレームによって画像信号を形成する画像信号の処理方法であって、画像データが有する階調ビット数と画像データを受信処理する受信側が有する階調ビット数とが等しい場合にこれら階調ビット数よりも大きい階調ビット数の受信処理を受信側にて行う際に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に、検出結果に基づき、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を前記階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の画像信号の処理方法においては、まず、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出する。「隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しい」というのは、例えば［発明が解決しようとする課題］の項で例示したランプ波形の一部のような画像データのことであり、階調が最もなだらかに変化している場合である。
【００１８】
ついで、この検出結果に基づいて、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行う。
すなわち、隣接するフィールドまたはフレーム間で階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の階調数に変化させるか、階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の階調数に変化させるかして、階調変化の箇所を隣接するフィールドまたはフレーム間で１データ分だけずらす。すると、人間の目には、階調数を変化させた箇所の画像データが１階調以下の中間階調として視認されることになる。このようにして、擬似的に中間階調が生成され、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現することができる。
【００１９】
そして、画像データの変換処理を行う際、階調変化前の１個または２個の画像データの階調数を変換処理する処理、もしくは階調変化後の１個または２個の画像データの階調数を変換処理する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことが望ましい。
その理由は、例えば３個以上の画像データを変換しようとすると、処理回路が複雑になり、それを実現する回路規模も急激に大きくなってしまうからである。
【００２０】
時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことが検出された時、前記受信側にて隣接する２つの行の同じ列に位置する２つの画素の画像データの各々に対して階調変化検出手段から制御信号が発生された際に、画像データ変換手段が前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。
【００２１】
その理由は、仮に、画面を構成する複数の行（走査線）のうち、列（縦）方向に並ぶ画素で階調数を変換するタイミングが階調変化前、もしくは階調変化後のいずれか一方で揃っていたとすると、縦方向にちらつきが見えて好ましくない場合があるからである。したがって、このような場合には、上下の画素で一方は階調数を変換する箇所を階調変化前、他方は階調変化後とすれば、縦方向にちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００２２】
同様に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことが階調変化検出手段により検出されたときに、画像データ変換手段が受信側にて隣接する２つの列の同じ行に位置する２つの画素の画像データの各々に対して、前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることが望ましい。この方法によれば、横方向のちらつきが見えるという不具合が解消される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の表示装置の第１の実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。
図１は本実施の形態の表示装置の全体構成を示すブロック図、図２は検出回路の構成を示すブロック図、図３は検出回路の動作を説明するためのフローチャート、図４は画像データおよび各種信号の状態を表わす図である。
【００２４】
本実施の形態の表示装置１は、図１に示すように、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬ、ＣＲＴ等からなる画像出力部２（表示部）と、検出回路３（階調変化検出手段）と、変換回路４（画像データ変換手段）とを有している。この表示装置１は、例えば入力される画像データの階調ビット数が８ビット、画像出力部２が表示可能な階調ビット数が８ビットの場合に擬似的に９ビット相当の階調表示を実現し得るものである。
【００２５】
本実施の形態の場合、検出回路３は、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化前に入力された２個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化後に入力された２個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に制御信号を発生するものである。
【００２６】
さらに検出回路３は、図２に示すように、演算回路５と、保持回路６と、判別回路７とを有している。検出回路３の動作は、まず演算回路５が、入力される画像データの階調数を算出（一次微分値を算出）する。次に、保持回路６では演算回路５から送られてきた階調数の演算結果を記憶し、判別回路７に送る。次に、判別回路７内で保持回路６から送られてきた演算結果について判別を行う。そして、判別結果に基づいて保持回路６に対してデータ送信、記憶の制御命令を送るようになっている。具体的な動作については後述する。
【００２７】
また変換回路４は、検出回路３からの制御信号を受け入れて、時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化前の画像データの階調数を階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、もしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで階調変化後の画像データの階調数を階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うものである。本実施の形態では、フレーム間で画像データの階調数を変換する構成を例示するが、隣接するフィールド間で画像データの階調数を変換する構成としてもよい。
【００２８】
以下、上記構成の表示装置１の動作、特に検出回路３の動作について図３を用いて説明する。
（ステップＳ０）：Ｎ１，Ｎ２の値をそれぞれ零にセットして、動作を開始する。
【００２９】
（ステップＳ１）：順次入力される複数の画像データが連続して同一のデータ値（内容的には階調数を意味し、この場合のデータ値をＫとする）であるか否かを判別する。このステップＳ１の条件を満たす場合（少なくとも１回連続する場合）は、ステップＳ２に移行し、条件を満たさない場合（１回も連続しない場合）は、ステップＳ０に戻る。
【００３０】
（ステップＳ２）：ステップＳ１で連続する同一のデータ値Ｋの連続する個数Ｎ１をカウントする。そして、同一のデータ値Ｋの連続する個数Ｎ１が閾値のＮ１th個以上か否かを判別する。ここで、Ｎ１thは外部から設定する任意の値であり、本実施の形態ではＮ１th＝２とする。このステップＳ２の条件を満たす場合（２回連続する場合）は、ステップＳ３に移行し、条件を満たさない場合（２回連続しない場合）は、Ｎ１の値を保持したまま、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
（ステップＳ３）：連続して入力された画像データのデータ値が異なる場合（データ値がＫでない場合、この場合のデータ値をＬとする）、これまで連続して同一であったデータ値Ｋと異なったデータ値Ｌの差（＝Ｋ−Ｌ）を演算し、その差が入力データの最小値（この最小値とは零ではなく、１（階調数）のこと）である場合は、ステップＳ４に移行する。その差が最小値でない場合（２以上の場合）は、ステップＳ０に戻る。
【００３２】
（ステップＳ４）：ステップＳ１と同様、順次入力される複数の画像データが連続して同一のデータ値であるか否か（この時点ではデータ値はＬになっているので、Ｌと同一か否か）を判別する。このステップＳ４の条件を満たす場合は、ステップＳ５に移行し、条件を満たさない場合は、ステップＳ０に戻る。
【００３３】
（ステップＳ５）：ステップＳ２と同様、ステップＳ４で連続する同一のデータ値Ｌの連続する個数Ｎ２をカウントする。そして、同一のデータ値Ｌの連続する個数Ｎ２が閾値のＮ２th個以上か否かを判別する。Ｎ２thもＮ１thと同様、外部から設定する任意の値であり、本実施の形態ではＮ２th＝２とする。このステップＳ５の条件を満たす場合（２回連続する場合）は、ステップＳ６に移行し、条件を満たさない場合（２回連続しない場合）は、ステップＳ０に戻る。
【００３４】
（ステップＳ６）：データ値がＫからＬに変化する箇所に対してデータ変換を行うような制御信号を判別回路７で生成し、変換回路４に向けて出力する。そして、Ｎ２の値をＮ１に代入し、ステップＳ１に移行する。
【００３５】
すなわち、本実施の形態の表示装置１では、ある程度一定の階調が続く（階調変化の前後で少なくとも３データずつ一定となる）中で最小分解能の階調変化（１階調分の変化）があった場合にのみデータ変換による疑似階調を生成するのであって、階調変化があったとしてもそれが２階調以上の階調変化であれば、データ変換は行わない。その結果、なだらかな輝度変化があった場合にその輝度変化がよりなだらかになるという効果が得られ、２階調以上の階調変化があるような元々のデータの波形を壊すことはない。
【００３６】
図４は、図３に示したシーケンスによる階調変化検出に基づく画像データ変換の動作を説明するためのデータ波形を示す図である。符号３０１〜３０６は入力信号内の時系列的に（３０１から３０６に向けて）入力される各画像データであり、３０１，３０２，３０３が同一のデータ値（値自体は任意でよい）の組、３０４，３０５，３０６が同一のデータ値の組である。また、これら２組のデータ値の差は、入力データの最小値（１階調数）であるものとする。なお、３０１以前のデータ値は３０１のデータ値と異なるものとし、外部で設定するＮ１th、Ｎ２thはともに２とする。
【００３７】
入力信号の各画像データについて順を追って見ると、３０１のデータ値が入力された時点では、図３の動作シーケンスはステップＳ１の状態のままである。
【００３８】
３０２のデータ値が入力された時点で３０２と３０１のデータ値が等しいことから、ステップＳ１の条件を満足するため、ステップＳ２に移行する。この時、Ｎ１＝１に設定される。
【００３９】
３０３のデータ値が入力された時点で３０３と３０２のデータ値が等しいことから、ステップＳ２の状態が保持される。この時、Ｎ１＝２になることから、ステップＳ２の条件を満足するため、ステップＳ３に移行する。
【００４０】
３０４のデータ値が入力された時点で３０４と３０３のデータ値が異なり、しかも、これら３０４と３０３のデータ値の差が最小値の１であることから、ステップＳ３の条件を満足するため、ステップＳ４に移行する。
【００４１】
３０５のデータ値が入力された時点で３０５と３０４のデータ値が等しいことから、ステップＳ４の条件を満足するため、ステップＳ５に移行する。この時、Ｎ２＝１に設定される。
【００４２】
３０６のデータ値が入力された時点で３０６と３０５のデータ値が等しいことから、ステップＳ５の状態が保持される。この時、Ｎ２＝２になることから、ステップＳ５の条件を満足するため、ステップＳ６に移行する。
【００４３】
ステップＳ６において、データ値が変化した後（階調変化後）の３０４のデータ値に対して、変化前のデータ値に変換する処理を行うように検出回路３から変換回路４に対して制御信号が出力される。
【００４４】
変換回路４において、データ変化後の３０４のデータ値に対して変換処理が行われる。この変換処理では、３０１〜３０６の入力信号に対して、入力信号と同一波形である３１１〜３１６の出力信号１（Ａフレームの出力信号）と、データ変化後の３０４のデータ値を変化前のデータ値に変換した波形である３２１〜３２６の出力信号２（Ｂフレームの出力信号）とを生成し、これらをフレーム単位で交互に出力する。あるいは、３１１〜３１６の出力信号１と３２１〜３２６の出力信号２をフィールド単位で交互に出力してもよい。
【００４５】
以下、変換回路４の動作について図４および図８を用いて説明する。
（ステップＳＡ０）：検出回路３からの制御信号を確認して動作を開始する。（ステップＳＡ１）：処理対象の画像データがＡフレームであるか、Ｂフレームであるかを判断する。（動作開始直後の処理フレームをＡフレームとする。
【００４６】
（ステップＳＡ２ーＡ）：Ａフレームである場合は、入力信号のデータ値３０１ないし３０６に対して変換処理を行うことなく、出力信号１のデータ値３１１ないし３１６として出力する。
（ステップＳＡ２ーＢ）：Ｂフレームである場合は、入力信号のデータ値３０１ないし３０６の中のデータ値３０４のみをデータ値３２４に変換し、出力信号２のデータ値３２１ないし３２６として出力する。
【００４７】
（ステップＳＡ３）：処理対象フレームについての処理が終了したか否か判断する。処理対象フレームについての処理が終了していない場合、ステップＳＡ０に移り、処理対象フレームについての処理が終了するまで同じプロセスを繰り返す。処理対象フレームについて変換が終了したら、ステップＳＡ４のプロセスに進む。
【００４８】
（ステップＳＡ４）：フレーム番号を次のフレーム番号に切替える。そして、ステップＳＡ０に移る。（処理フレームがＡフレームであった場合、次のフレーム番号をＢフレームとし、処理フレームがＢフレームであった場合、次のフレーム番号をＡフレームとする。）
【００４９】
これら出力信号１、出力信号２が画像出力部２に送られた場合、表示（視認される特性）は３３１〜３３６の出力信号Ａのようになる。すなわち、３０４の入力信号に対応する３１４の出力信号１と３２４の出力信号２とにより、１階調分高いデータと低いデータとがフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示されることになる。したがって、入力画像データおよび画像出力部２が表示可能な最小分解能の階調よりもさらに小さいレベル、つまり３３１〜３３３の階調レベルと３３５〜３３６の階調レベルの中間にある３３４の階調レベルで視認されるようになる。そのため、３０１〜３０６の入力信号がそのまま表示された時の階調変化に比べて、よりなだらかな階調変化を持つ表示を得ることができる。
【００５０】
図９（ａ）ないし図９（ｃ）は、表示装置１における画像出力部２の表示画像を説明するための図であり、図９（ａ）は、出力信号１（Ａフレームの出力信号）３１１ないし３１６を表示させた場合の表示画像であり、３１１Ａないし３１６Ａは、出力信号３１１ないし３１６に対応する画像である。図９（ｂ）は、出力信号２（Ｂフレームの出力信号）３２１ないし３２６を表示させた場合の表示画像であり、３２１Ｂないし３２６Ｂは、出力信号３２１ないし３２６に対応する画像である。
【００５１】
なお、図９（ｃ）は、入力信号３０１ないし３０６をそのまま表示させた場合の比較のための表示画像であり、３０１Ｎないし３０６Ｎは、出力信号３０１ないし３０６に対応する画像である。
このように、ＡフレームとＢフレームの表示画像を交互に表示すると、図９（ｃ）のような階調変化をさせないものに比べて、よりなだらかな階調変化を持つ表示として視認することができる。
【００５２】
もしくは、上記のようにデータ変化後の３０４のデータ値に対して変換処理を行うことに代えて、データ変化前の３０３の入力信号のデータ値に対して変換処理を行うようにしてもよい。すなわち、データ変化前（階調変化前）の３０３の入力信号のデータ値をデータ変化後のデータ値に変換する処理を行うと、３４１〜３４６の出力信号３（Ｂフレームの出力信号）が得られる。そして、上記の出力信号１、出力信号３の組み合わせでフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示すると、視認特性は３５１〜３５６の出力信号Ｂのようになり、出力信号Ａの場合と同様、よりなだらかな階調変化が視認される表示を得ることができる。
【００５３】
もしくは、上記のようにデータ変化前の３０３のデータ値、データ変化後の３０４のデータ値のいずれか一方のみに対して変換処理を行うことに代えて、前後双方に対して変換処理を行うようにしてもよい。すなわち、一方のフレーム（Ａフレーム）側では、データ変化前（階調変化前）の３０３のデータ値をデータ変化後のデータ値に変換する処理を行うと３６１〜３６６の出力信号４が得られ、他方のフレーム（Ｂフレーム）側では、データ変化後（階調変化後）の３０４のデータ値をデータ変化前のデータ値に変換する処理を行うと３７１〜３７６の出力信号５が得られる。そして、これら出力信号４、出力信号５の組み合わせでフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示すると、視認特性は３８１〜３８６の出力信号Ｃのようになり、出力信号Ａ、出力信号Ｂの場合に比べて、さらになだらかな階調変化が視認される表示を得ることができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の表示装置の第２の実施の形態を図５ないし図７を参照して説明する。
本実施の形態の表示装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であって、第１の実施の形態と異なる点は、表示部内の隣接する上下２本の行の同じ列に位置する２つの画素で同一の階調変化があった場合に特有のデータ変換方法を例示した点のみである。したがって、以下では表示装置の全体構成、検出回路の構成等の詳細な説明は省略し、画像データおよび各種信号の状態を表わす図５を用いて動作のシーケンスのみを説明する。
【００５５】
本実施の形態では、図５に示す符号４０１〜４０６の同一の入力信号が、画像出力部２内の隣接する上下２本の走査ライン（ここでは、ｎライン（偶数ライン）とｎ＋１ライン（奇数ライン）とする）に入力されたものとする。検出回路３の機能として、第１の実施の形態と同様に図３に示すシーケンスに基づいて個々の走査ラインで最小分解能の階調変化の検出が行われ、そのような階調変化があった場合に固有の制御信号を変換回路４に出力する。
【００５６】
本実施の形態の場合、階調変化の前、後のどちらで階調数を変化させるかをライン単位で切り替える構成となっている。例えば、ｎラインでは階調変化の前、ｎ＋１ラインでは階調変化の後に切り替えることにする。これは、より具体的には、図１に記載した変換回路４を、図６に示すように外部から同期信号を入力する構成にすることで実現できる。
【００５７】
すなわち、図６の変換回路４は、データ変換回路８と変換位置調整回路９とを有しており、画像信号がデータ変換回路８に入力されるとともに、同期信号が変換位置調整回路９に入力される。同期信号が変換位置調整回路９に入力されることにより画像信号が入力されるラインがｎラインであるかｎ＋１ラインであるかに応じた制御信号がデータ変換回路８に向けて出力され、データ変換回路８内でｎラインであれば階調変化の前、ｎ＋１ラインであれば階調変化の後に階調数を変化させる。このような構成とすれば、たまたま隣接する２本の走査ライン上の同一列で同じ１階調の階調変化があったとしても、ｎラインとｎ＋１ラインとで階調数を変化させる箇所が１データ分ずれることになる。
【００５８】
以下、図６の検出回路４の動作について図５および図１０を用いて説明する。
（ステップＳＢ０）：検出回路３からの制御信号を確認して動作を開始する。
（ステップＳＢ１）：処理対象の画像データがＡフレームであるか、Ｂフレームであるかを判断する。（動作開始直後の処理フレームをＡフレームとする。）
【００５９】
（ステップＳＢ２ーＡ）：Ａフレームである場合、続いて処理対象ラインがｎラインであるか、ｎ＋１ラインであるかの判定を行う。
（ステップＳＢ３ーＡ）：処理対象ラインがｎラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６に対して変換処理を行うことなく、出力信号１のデータ値４１１ないし４１６として出力する。
（ステップＳＢ３ーＢ）：処理対象ラインがｎ＋１ラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６の中のデータ値４０３のみをデータ値４４３に変換し、出力信号３のデータ値４４１ないし４４６として出力する。
【００６０】
（ステップＳＢ２ーＢ）：Ｂフレームである場合、続いて処理対象ラインがｎラインであるか、ｎ＋１ラインであるかの判定を行う。
（ステップＳＢ３ーＣ）：処理対象ラインがｎラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６中のデータ値４０４のみをデータ値４２４に変換し、出力信号２のデータ値４２１ないし４２６として出力する。
（ステップＳＢ３ーＤ）：処理対象ラインがｎ＋１ラインである場合、入力信号のデータ値４０１ないし４０６に変換処理を行うことなく、出力信号４のデータ値４５１ないし４５６として出力する。
【００６１】
（ステップＳＢ４）：（ステップＳＢ３ーＡ）ないし（ステップＳＢ３ーＤ）のいずれかのステップを終了したら処理対象のラインについての変換を終了したか否か判断する。
処理対象のラインについての変換が終了していない場合、ステップＳＢ０に移り、処理対象のラインについての変換が終了するまで同じプロセスを繰り返す。処理対象のラインについて変換が終了したら、ステップＳＢ５に進む。
【００６２】
（ステップＳＢ５）：処理対象のラインについて変換が終了したら、ライン番号を次のライン番号に切替える。
（ステップＳＢ６）：処理対象フレームについての処理が終了したか否か判断する。
処理対象フレームについての処理が終了していない場合、ステップＳＢ０に移り、処理対象フレームについての処理が終了するまで同じプロセスを繰り返す。処理対象フレームについて処理が終了したら、ステップＳＢ７のプロセスに進む。
【００６３】
（ステップＳＢ７）：フレーム番号を次のフレーム番号に切替える。そして、ステップＳＢ０に移る。（処理フレームがＡフレームであった場合、次のフレーム番号をＢフレームとし、処理フレームがＢフレームであった場合、次のフレーム番号をＡフレームとする。）
【００６４】
もしくは、変換回路４の外部から同期信号を入力させることに代えて、図７に示すように、内部で一定の期間（１水平期間）で階調数の変化の位置を切り替えような制御信号を発生するタイマ（カウンタ）１０を設けてもよい。この構成でも、上記と同様な作用を得ることができる。
【００６５】
このように、階調数を変化させる位置をライン単位で切り替える仕組みを設けることにより、本実施の形態の表示装置をラインデータを記憶することなく、実現することができる。
【００６６】
これに対して、敢えてラインデータを記憶する機構をライン毎に設けてライン間でデータを比較しながら各ラインでの階調変化を検出し、それに基づいて階調数を変化させる位置を制御することも可能である。
【００６７】
次に、データ波形を示す図５を用いて、画像データ変換の動作を説明する。
上記検出回路からの制御信号が入力された場合、変換回路４においては、まず、ｎラインに対して、４０１〜４０６の入力信号に対して、入力信号と同一波形である４１１〜４１６の出力信号１（Ａフレームの出力信号）と、データ変化後の４０４のデータ値を変化前のデータ値に変換した波形である４２１〜４２６の出力信号２（Ｂフレームの出力信号）とを生成し、これらをフレーム単位で交互に出力する。あるいは、４１１〜４１６の出力信号１と４２１〜４２６の出力信号２をフィールド単位で交互に出力してもよい。
【００６８】
これら出力信号１、出力信号２が画像出力部２に送られた場合、表示（視認される特性）は４３１〜４３６の出力信号Ａのようになる。すなわち、４０４の入力信号に対応する４１４の出力信号１と４２４の出力信号２とにより、１階調分高いデータと低いデータとがフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示されることになる。したがって、入力画像データおよび画像出力部２が表示可能な最小分解能の階調よりもさらに小さいレベル、つまり４３１〜４３３の階調レベルと４３５〜４３６の階調レベルの中間にある４３４の階調レベルで視認されるようになる。
【００６９】
一方、ｎ＋１ラインに対して、４０１〜４０６の入力信号に対して、データ変化前の４０３のデータ値を変化後のデータ値に変換した波形である４４１〜４４６の出力信号３（Ａフレームの出力信号）と、入力信号と同一波形である４５１〜４５６の出力信号４（Ｂフレームの出力信号）とを生成し、これらをフレーム単位で交互に出力する。あるいは、４４１〜４４６の出力信号３と４５１〜４５６の出力信号４をフィールド単位で交互に出力してもよい。
【００７０】
これら出力信号３、出力信号４が画像出力部２に送られた場合、表示（視認される特性）は４６１〜４６６の出力信号Ｂのようになる。すなわち、４０３の入力信号に対応する４４３の出力信号３と４５３の出力信号４とにより、１階調分高いデータと低いデータとがフレーム単位あるいはフィールド単位で交互に表示されることになる。したがって、入力画像データおよび画像出力部が表示可能な最小分解能の階調よりもさらに小さいレベル、つまり４６１〜４６２の階調レベルと４６４〜４６６の階調レベルの中間にある４６３の階調レベルで視認されるようになる。
【００７１】
その結果、ｎラインにおける画像出力部で視認される特性は４３１〜４３６の出力信号Ａ、ｎ＋１ラインにおける画像出力部で視認される特性は４６１〜４６６の出力信号Ｂのようになる。つまり、元々の入力信号の段階では、同一の階調変化があった箇所が同じ列に位置していた（縦方向に並んでいた）ものが、出力信号Ａ，Ｂのところを見ると、中間階調レベルで視認される箇所が１データ分横にずれている。
【００７２】
このように、隣接する上下２本の走査ライン上の縦に並ぶ２つの画素において同一の１階調分の階調変化があった場合、中間階調レベルで視認される箇所も縦に並んでしまうと、この部分の画像にちらつきが生じることがある。しかしながら、本実施の形態の場合、中間階調レベルで視認される箇所が走査ラインによって横にずれているので、上記のちらつきが生じるのを防止することができる。
【００７３】
本実施の形態では、ｎラインにおいてはＡフレームの出力信号１を入力信号と同一波形とし、Ｂフレームの出力信号２を入力信号から変換する一方、ｎ＋１ラインにおいてはＢフレームの出力信号４を入力信号と同一波形とし、Ａフレームの出力信号３を入力信号から変換するというように、ｎラインとｎ＋１ラインとで出力信号を入力信号と同一波形とするフレーム、出力信号を入力信号から変換するフレームをそれぞれ異ならせたが、この構成に代えて、ｎラインとｎ＋１ラインとで出力信号を入力信号と同一波形とするフレーム、出力信号を入力信号から変換するフレームをそれぞれ同一としてもよい。
【００７４】
また、本実施の形態では、画像出力部２内の隣接する上下２本の走査ラインの同じ列に位置する２つの画素において同一の１階調分の階調変化があった場合に、中間階調レベルで視認される箇所をラインによって横にずらす例を説明したが、これと同じことが縦横を９０°回転させた方向についても言える。すなわち、画像出力部２内の縦方向に延びる隣接する２本の信号ラインの同じ行（走査ライン）に位置する２つの画素において同一の１階調分の階調変化があった場合に、中間階調レベルで視認される箇所を信号ラインによって縦方向にずらすようにするとよい。このようにすると、上記と同様、横方向のちらつきが生じるのを防止することができる。
【００７５】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の画像信号の処理方法の実施の形態を図１１を参照して説明する。
この画像信号の処理方法の実施の形態は、図４の入力信号と同じである入力された画像データ１０１の隣接する画像データ、例えば図４の入力信号の隣接する画像データ３０２と３０３間の変化および階調数を検出する検出プロセス１０２と、検出プロセス１０２の検出結果に基づいて画像データ１０１の階調数を変換し、図４の出力信号１、２と同じである処理画像データ１０４を出力する画像データ変換プロセス１０３とからなる。
【００７６】
これら検出プロセス１０２および画像データ変換プロセス１０３は、図１に示した表示装置１に適用されているプロセスである。検出プロセス１０２は、検出回路３において行われ、その具体的な内容が図３のフローチャートで示したものと同じプロセスである。また、画像データ変換プロセス１０３は、変換回路４において行われ、その具体的な内容が図８のフローチャートで示したものと同じプロセスである。従って、ここでは、これら検出プロセス１０２および画像データ変換プロセス１０３の詳細な説明を省略する。
【００７７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態においては階調変化前の１個の画像データの階調数を変換する処理、もしくは階調変化後の１個の画像データの階調数を変換する処理を行う例を示したが、階調変化前の２個の画像データの階調数を変換したり、階調変化後の２個の画像データの階調数を変換したりする構成としてもよい。また、階調変化前後で一定の階調数が続くデータの数は、上記実施の形態の３個以外でもよく、適宜設定することができる。さらに、本発明の論理を実現するための検出回路、変換回路等の内部の具体的な構成は適宜設計し得る事項である。
【００７８】
さらに、本発明の画像信号の処理方法は、表示装置に適用可能であるとともに、コンピューターによる画像処理システムや画像データ中継装置などにも適用できる。
【００７９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の表示装置においては、ある程度一定の階調が続く中で最小分解能の階調変化（１階調分の変化）があった場合に、階調変化があった箇所の近傍の画像データをフィールドもしくはフレームによって変換するので、変換箇所が擬似的に１階調以下の中間階調として視認され、より自然な輝度変化を持つ画像表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】 同、表示装置の検出回路の構成を示すブロック図である。
【図３】 同、検出回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】 同、表示装置における画像データおよび各種信号の状態を表わす図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態の表示装置における画像データおよび各種信号の状態を表わす図である。
【図６】 同、表示装置の検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】 同、検出回路の他の例を示すブロック図である。
【図８】 変換回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】 本発明の第１の実施の形態の表示装置における表示画像を説明するための図である。
【図１０】 本発明の第２の実施の形態の表示装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】 本発明の第３の実施の形態の画像信号の処理方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 表示装置
２ 画像出力部（表示部）
３ 検出回路（階調変化検出手段）
４ 変換回路（画像データ変換手段）
５ 演算回路
６ 保持回路
７ 判別回路
Claims (8)
- 複数のフィールドもしくはフレームによって表示部に一画面を表示し、画像データが有する階調ビット数と前記表示部が有する階調ビット数とが等しい場合にこれら階調ビット数よりも大きい階調ビット数の表示を前記表示部にて行う際に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に制御信号を発生する階調変化検出手段と、前記制御信号を受け入れて、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化前の画像データの階調数を前記階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化後の画像データの階調数を前記階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行う画像データ変換手段とを有することを特徴とする表示装置。
- 前記画像データ変換手段において、前記階調変化前の１個または２個の画像データの階調数を変換する処理、もしくは前記階調変化後の１個または２個の画像データの階調数を変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記表示部内の隣接する２つの行の同じ列に位置する２つの画素の画像データの各々に対して前記階調変化検出手段から制御信号が発生された際に、前記画像データ変換手段が、前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 前記表示部内の隣接する２つの列の同じ行に位置する２つの画素の画像データの各々に対して前記階調変化検出手段から制御信号が発生された際に、前記画像データ変換手段が、前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
- 複数のフィールドもしくはフレームによって画像信号を形成する画像信号の処理方法であって、画像データが有する階調ビット数と該画像データを受信処理する受信側が有する階調ビット数とが等しい場合にこれら階調ビット数よりも大きい階調ビット数の受信処理を前記受信側にて行う際に、時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことを検出した時に、該検出結果に基づき、時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化前の画像データの階調数を前記階調変化後の画像データの階調数に変換する処理、または時間的に隣接する２つのフィールドのいずれかもしくは時間的に隣接する２つのフレームのいずれかで前記階調変化後の画像データの階調数を前記階調変化前の画像データの階調数に変換する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことを特徴とする画像信号の処理方法。
- 前記画像データの変換処理を行う際、前記階調変化前の１個または２個の画像データの階調数を変換処理する処理、もしくは前記階調変化後の１個または２個の画像データの階調数を変換処理する処理の少なくともいずれか一方の処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像信号の処理方法。
- 時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことが検出された時、前記受信側にて隣接する２つの行の同じ列に位置する２つの画素の画像データの各々に対して階調変化検出手段から制御信号が発生された際に、画像データ変換手段が前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることを特徴とする請求項５に記載の画像信号の処理方法。
- 時間的に連続して入力される複数の画像データのうち、隣接する画像データ間で１階調数分の階調変化があり、かつ、この階調変化の前に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しく、この階調変化の後に入力された複数個の画像データの階調数が互いに等しいことが階調変化検出手段により検出されたときに、画像データ変換手段が前記受信側にて隣接する２つの列の同じ行に位置する２つの画素の画像データの各々に対して、前記２つの画素の画像データ間で前記階調変化前の画像データの階調数を変換するか、前記階調変化後の画像データの階調数を変換するかを変えることを特徴とする請求項５に記載の画像信号の処理方法。
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