JP4075998B2 - 画像表示装置、画像表示方法 - Google Patents

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Description

本発明は、各色の色光を発するサブピクセルが、少なくとも所定の循環配列方向に、所定の表示画素ピッチ内で一巡するように循環的に配列された表示画面を有し、その表示画面上に画像を表示する画像表示装置に関する。
近年、高精細な画像を表示する表示媒体の1つとしてプラズマディスプレイパネル(PDP)が注目されている。PDPは、パネル自体の厚さは1cm程度であって超薄型化が可能であり、さらに大画面、高画質の画像を表示することができ、さらに、二次元的に配列された多数の表示画素について同時に駆動されるため明るい画像を表示することができる。
PDPは、典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光を発するサブピクセルが、所定の方向(ここではこの方向を「循環配列方向」と称する)に1表示画素ピッチ内で一巡するように循環的に配列されており、さらにそのような循環的な配列が循環配列方向に対し直交する方向に多数並び、全体としてそのようなサブピクセルの組からなる表示画素が二次元的に多数配列されており、それら多数の表示画素を構成する多数のサブピクセルの発光輝度を制御することにより、そのPDP上にカラー画像を表示する構成となっている。
ここで、従来より、1つの表示画素が循環配列方向に並ぶ複数のサブピクセルで構成されていることを利用し、その循環配列方向について、表示画素ピッチにより決定される解像度よりも高い解像度の画像を表示する技術が提案されている(非特許文献1参照)。
図1は、入力データの画素ピッチ(ここではこれを「データ画素ピッチ」と称する)が表示画素ピッチよりも細かい入力データ、すなわち表示画素ピッチにより決定される解像度よりも高い解像度を持つ入力データをPDP上に表示する手法の説明図である。
ここでは、1つの表示画素は、循環配列方向に並ぶR(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれの色光を発する3つのサブピクセルで構成されており、入力データは、それら3つのサブピクセルからなる表示画素のピッチ(表示画素ピッチ)の2/3の間隔を持つデータ画素ピッチを有するものとする。この入力データは、データ画素ピッチで配列された個々のデータ点それぞれにR(赤)、G(緑)、B(青)の3色分の色データが含まれている入力データである。
ここでは、データ画素ピッチは表示画素ピッチの2/3の間隔を有するので、各データ点が1つおきのサブピクセルに重なるように配置する。こうしておいて、入力データ点と重なったサブピクセル、例えば図示のサブピクセルSiについては、データ点Ijのデータを構成するR,G,Bの3つの色データのうちのそのサブピクセルSiの色光と合致した色データ(ここではGの色データ)をそのまま採用してそのサブピクセルのデータとし、隣接する2つの入力データ点の中間のサブピクセル、例えば、サブピクセルSi+1については、そのサブピクセルSi+1の両側のデータ点Ij,Ij+1それぞれに対応するR,G,Bの3つの色データのうちのそのサブピクセルSi+1の色光と合致した色データ(ここではBの色データ)を1/2ずつ重み付け加算してそのサブピクセルSi+1のデータとする。このような演算により、表示画素ピッチよりも細かいデータ画素ピッチのデータを各サブピクセルに当て嵌め、循環配列方向について、表示画素ピッチにより決定される解像度よりも高い解像度の画像を表示することができる。
Michiel A Klompenhouwer,Gerad de Haan and Rob A.Beuker "Subpixel Image Scaling for Color Matrix Displays",SID 2002 DIGEST,pp.176−179
図2は、図1を参照して説明した手法の問題点の説明図である。
ここでは、入力データは、図1の場合と同じく表示画素ピッチの2/3の間隔のデータ画素ピッチを持つデータであって、白(R,G,Bともに最高値(例えばデータ値255))と黒(R,G,Bともに最低値(例えばデータ値0))が交互に繰返しているものとする。
このとき、黒のデータ点に対応するサブピクセルはそのサブピクセルがどの色光を発するサブピクセルであってもデータ値0であるため発光されず黒(K)が表現されるが、白のデータ点に対応するサブピクセルは、そのサブピクセルが発する色光に応じ、例えばGの色光を発するサブピクセルの場合はそのサブピクセルに対応するデータ点の白のデータ(R,G,Bともに例えばデータ値255)のうちのGのデータ(データ値255)が適用されてGで発光し、これと同様に、白のデータ点に対応するサブピクセルがR,Bの色光を発するサブピクセルであったときは、それぞれの白のうちのR、Bの各データが適用されてそれぞれR、Bで発光することになる。このため、本来は白と黒の繰り返しパターンであるにもかかわらず、表示された画像には色が表われ、しかもR,G,Bの色が循環的に繰り返されたパターンの画像が表示されることになることがわかった。
ここでは、分かり易い例として無彩色(白と黒)の繰り返しパターンについて説明したが、有彩色のパターンについても同様に表示画面上の色がデータ上の色と異なってしまう結果となることがわかった。
本発明は、上記事情に鑑み、表示画素ピッチから決定される解像度よりも高い解像度を持つ画像データに基づく画像を、その画像データにより表現される色からの色差を抑えた上で表示する画像表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の画像表示装置は、各色の色光を発するサブピクセルが、少なくとも所定の循環配列方向に、所定の表示画素ピッチ内で一巡するように循環的に配列された表示画面を有し、その表示画面上に画像を表示する画像表示装置において、
上記循環配列方向について表示画素ピッチよりも狭いデータ画素ピッチでデータ点を配列したときの各データ点に各画素データが対応づけられてなる画像データを各サブピクセルに対応する各サブピクセルデータに変換するデータ変換部と、
データ変換部で変換された後の各サブピクセルデータに基づいて、表示画面上に配列された各サブピクセルの色光を制御することにより、表示画面上に画像を表示させる表示制御部とを備え、
上記データ変換部が、表示画面上に、データ点の配列を、各データ点が表示画面上の各サブピクセルの中心とは循環配列方向にずれた位置に重ねた状態における、1つのサブピクセルの中心から循環配列方向両側に広がる所定領域内に存在する複数のデータ点に対応づけられた複数の画素データを構成する、1つのサブピクセルの色光に対応した複数の色データを、その1つのサブピクセルの中心と各データ点との間の距離に応じた重みを付して統合することにより、その1つのサブピクセルに対応するサブピクセルデータを生成する演算を、各サブピクセルそれぞれについて行なうものであることを特徴とする。
本発明の画像表示装置では、データ点の配列を、各データ点が各サブピクセルの中心とは重ならないようにずれた位置に重ねたことに相当する重み付け演算により各サブピクセルに対応するデータを算出するものであり、こうすることにより、表示画面上に、表示画素ピッチにより決定される解像度よりも高い解像度を持つ画像が、従来よりも画像データ上の色に近似した色で表示される。
ここで、上記本発明の画像表示装置において、上記所定領域が、1つのサブピクセルの中心から循環配列方向両側にそれぞれ1表示画素ピッチ分ずつ広がる領域であってもよい。
領域を広げ過ぎると高空間周波数成分が低減しかえって解像度が下がるおそれがあり、また、演算にも時間がかかる結果となり、上記のように、両側にそれぞれ1表示画素ピッチ分ずつ広がる領域を採用するのが好ましい。
また、上記本発明の画像表示装置において、循環配列方向について、表示画素ピッチをPo、1表示画素ピッチ内のサブピクセル数をn、データ画素ピッチをPdとしたとき、
d={(n−i)/n}・Po
但し、iは、1以上n未満の整数である。
であってもよい。
表示画素ピッチPoとデータ画素ピッチPdは、上記のような整理の比で表わされる関係を持つことによって、全てのサブピクセルの中心と全てのデータ点とが不一致となるようにずらして重ねたことに相当する演算を行なうことができる。
ここで、上記の式であらわされる関係のうち、サブピクセル数nがn=3、整数iがi=1であって、データ画素ピッチPdが、
d=(2/3)・Po
であってもよい。
表示画素は、通常R,G,Bの各色光を発する3つのサブピクセルで構成されており、この場合、本発明は、2つのサブピクセル分の長さであるデータ画素ピッチPd(Pd=(2/3)Po)を持つ画像データを表示するのに好適である。
また、上記本発明の画像表示装置は、上記データ変換部に代わり、
循環配列方向について表示画素ピッチよりも狭いデータ画素ピッチでデータ点を配列したときの各データ点に各画素データが対応づけられてなる画像データを各サブピクセルに対応する各サブピクセルデータに変換するデータ変換部であって、
表示画面上に、データ点の配列を、各データ点が表示画面上の各サブピクセルの中心とは循環配列方向にずれた位置に重ねた状態における、1つのサブピクセルの中心から循環配列方向両側に広がる所定領域内に存在する複数のデータ点に対応づけられた複数の画素データを、その1つのサブピクセルの中心と各データ点との間の距離に応じた重みを付して統合することにより、その1つのサブピクセルに対応する1つの仮想画素に対応する仮想画素データを生成する演算を各サブピクセルに対応する各仮想画素それぞれについて行なうとともに、その1つのサブピクセルに対応する仮想画素を含むその仮想画素周辺の仮想画素に対応する複数の仮想画素データを構成する、その1つのサブピクセルの色光に対応した複数の色データを統合することにより、その1つのサブピクセルに対応するサブピクセルデータを生成する演算を各サブピクセルそれぞれについて行なうデータ変換部を備えたものであってもよい。
この場合、上記の、ずらして重ねたことに相当する演算に加え、周囲の複数のデータ点の平均化演算が行なわれ、表示画素ピッチにより決定される解像度よりも高い解像度を持つ画像を、データ上の色に一層近似した色で表示することができる。
また、上記目的を達成する本発明の画像表示方法は、各色の色光を発するサブピクセルが、少なくとも所定の循環配列方向に、所定の表示画素ピッチ内で一巡するように循環的に配列された表示画面を有し、その表示画面上に画像を表示する画像表示方法において、
上記循環配列方向について表示画素ピッチよりも狭いデータ画素ピッチでデータ点を配列したときの各データ点の配列を、各データ点が表示画面上の各サブピクセルの中心とは循環配列方向にずれた位置に重ねた状態における、1つのサブピクセルの中心から循環配列方向両側に広がる所定領域内に存在する複数のデータ点に対応づけられた複数の画素データを構成する、1つのサブピクセルの色光に対応した複数の色データを、その1つのサブピクセルの中心と各データ点との間の距離に応じた重みを付して統合することにより、その1つのサブピクセルに対応するサブピクセルデータを生成する演算を、各サブピクセルそれぞれについて行ない、
上記演算により生成された各サブピクセルデータに基づいて、表示画面上に配列された各サブピクセルの色光を制御することにより、表示画面上に画像を表示させることを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、循環配列方向について、従来よりもデータ上の色との色差の少ない、表示画素ピッチから定まる解像度よりも高い解像度の画像を表示することができる。
「データ画素ピッチ」が表示画素ピッチよりも細かい入力データ、すなわち表示画素ピッチにより決定される解像度よりも高い解像度を持つ入力データをPDP上に表示する手法の説明図である。 図1を参照して説明した手法の問題点の説明図である。 本発明の画像表示装置の一実施形態を示すブロック図である。 PDP上のサブピクセルの配列とデータ点の配列を示す図である。 ずらし量に対する白色からのずれ量の実測結果を示した図である。 第2実施形態におけるデータ変換アルゴリズムの説明図である。 第2実施形態のデータ変換アルゴリズムを採用した場合の、ずらし量に対する白色からのずれ量の実測結果を示した図である。
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図3は、本発明の画像表示装置の一実施形態を示すブロック図である。
この図3に示す画像表示装置10には、データ変換回路11、ドライバ制御回路12、アドレス電極ドライバ13、共通電極ドライバ14、スキャン電極ドライバ15、およびプラズマディスプレイパネル(PDP)16の各ブロックが示されている。ここで、データ変換回路11が本発明にいうデータ変換部の一例に相当し、ドライバ制御回路12、アドレス電極ドライバ13、共通電極ドライバ14、およびスキャン電極ドライバ17の複合が本発明にいう表示制御部の一例に相当し、PDP16が本発明にいう表示画面の一例に相当する。
データ変換回路11は、入力データを表示用のデータに変換する役割りを担っており、そのデータ変換回路11により得られた表示用のデータはドライバ制御回路12に入力される。ドライバ制御回路は、3つのドライバ(アドレス電極ドライバ13、共通電極ドライバ14、およびスキャン電極ドライバ17)を制御してPDP18上に画像を表示させる役割りを担っている。PDP16は、横方向(本発明にいう循環配列方向の一例)にR,G,Bの各サブピクセルが循環的に配列されるとともに、縦方向にその配列からなるラインが多数本配列されており、その二次元的に配列された多数の表示画素(R,G,Bの3つのサブピクセルにより1つの表示画素が構成されている)からなる表示画面上にカラー画像を表示する。
尚、ドライバ制御回路12により3つのドライバ(アドレス電極ドライバ13、共通電極ドライバ14、およびスキャン電極ドライバ15)を制御してPDP16上に画像を表示する構成は従来から知られている技術であり、ここでの主題でもないので、その点に関するこれ以上の説明は省略し、以下では、データ変換回路11におけるデータ変換アルゴリズムの詳細について説明する。
図4は、PDP上のサブピクセルの配列とデータ点の配列を示す図である。
この図4には、R,G,Bの各色光を発するサブピクセルが横方向に循環的に配列された1ラインの一部分のサブピクセルの配列が示されている。図3に示すPDP16上には横方向についてこの図4に示すようなR,G,Bの各サブピクセルの繰り返しが並び、縦方向には、その横方向の1ラインと同じ構成のサブピクセル配列が多数ラインにわたって配列されている。1つの表示画素は、R,G,Bの3つのサブピクセルから構成されており、データ画素ピッチPdは表示画素ピッチPoの(2/3)の長さを有している。
この図4は、従来例について説明した図1に対応する図であり、図1との相違点は、入力データ点がサブピクセルの中心から横方向にずれている点である。
入力データとサブピクセルに設定するデータとの関係を次に示す。以下に記号の定義を並べる。
i:注目しているサブピクセルに設定するデータ
j:注目しているサブピクセルに最も近いデータ点のデータ
i:注目しているサブピクセルの中心を基準とした場合の、そのサブピクセルに最も近い入力データ点の位置
o:表示画素ピッチ
d:データ画素ピッチ
i:注目しているサブピクセルのデータ計算に使用するデータ点のインデックス下限
i:注目しているサブピクセルのデータ計算に使用するデータ点のインデックス上限
サブピクセルに設定するデータの計算のための、入力データを足し合わせる際の重み関数を以下で定義する。
Figure 0004075998
ここで、xは注目しているサブピクセルの中心を基準としたときのデータ点の座標である。また、計算に使用する入力データ点は、注目するサブピクセルよりも、表示画素ピッチ以上は離れない範囲のものとする。
この重み関数を使用して、サブピクセルのデータを以下のように設定する。
Figure 0004075998
ここで、各入力データ点には、R,G,Bの3色の色データが存在するが、サブピクセルに設定するデータを求めるにあたってはその注目しているサブピクセルが発する色光と同一の色のデータを使用する。
ここで、上記(2)式を図4に当て嵌めると以下のとおりとなる。
Figure 0004075998
図5は、ずらし量に対する表示色の白色からのずれ量の実測結果を示した図である。
ここでは、図4のケース(Pd=(2/3)Po,(3)式)であって、各データ点には図2に示すように交互に白と黒のデータが割り当てられているものとする。
横軸の「ずらし量」は、1つのサブピクセルの横方向の寸法((1/3)・Po)に対する図4に示すずらし量diの比率(di/((1/3)・Po)=3di/Po)であり、縦軸の「白色からのずれ量」はΔuv単位での数値を1000倍したものである。横軸のずらし量0のときが、図1,図2を参照して説明した従来例に相当する。
図5から分かるように、データ点とサブピクセルの中心点とをずらして重み付け演算を行なうことにより、色ずれが改善される。
次に本発明の画像表示装置の第2実施形態について説明する。
この第2実施形態においても、画像表示装置の構成は、第1実施形態における図3のブロック図に示す構成と同一であって、図3に示すデータ変換回路11におけるデータ変換アルゴリズムのみが異なる。そこで、以下ではこの第2実施形態におけるデータ変換アルゴリズムについて説明する。
図6は、第2実施形態におけるデータ変換アルゴリズムの説明図である。
ここでは、各サブピクセルに対し1対1に対応した仮想画素を想定する。
入力データのデータ点のピッチ(データ画素ピッチ)は、表示画素のピッチの(2/3)倍(すなわち、サブピクセルのピッチおよび仮想画素のピッチの2倍)である。
入力データのデータ点は、仮想画素の中心に対しずらし量diだけずれた位置に配置される。
仮想画素に当て嵌められるデータの演算にあたっては、上述の(2),(3)式と同一の演算が採用される。ただし、第1実施形態の場合は、(2),(3)式の演算にあたり、注目しているサブピクセルが発する色光に対応する色データのみその演算を行なう旨説明したが、ここでは、R,G,Bの3色の色データの全てについて(2),(3)式に従う演算を行なう。このようにして各仮想画素に対応するデータ…Pi-1,Pi,Pi+1,…を求め、注目しているサブピクセルのデータの演算にあたっては、サブピクセルに対応する仮想画素を含む周囲の仮想画素(ここでは前後1つずつの仮想画素を含む合計3つの仮想画素)の平均値
i=(Pi-1+Pi+Pi+1)/3 ……(4)
が求められる。尚、この(4)式の演算にあたっては、その注目しているサブピクセルの色に対応する色データのみ、(4)式に従う演算が行なわれる。
尚、ここでは、演算アルゴリズムの説明のために仮想画素の概念を導入したが、実際の演算にあたっては、例えば(3)式に従う演算と(4)式とに従う演算とを分ける必要はなく、それら(3)式と(4)式とを組合せた演算を行なってもよい。
図7は、図6を参照して説明した第2実施形態のデータ変換アルゴリズムを採用した場合の、ずらし量に対する白色からのずれ量の実測結果を示した図である。
ここでも、図5の場合と同様、各データ点には、図2に示すように、交互に白と黒のデータが割り当てられているものとする。
横軸の「ずらし量」は、1つのサブピクセルの横方向の寸法((1/3)・Po)に対する図6に示すずらし量diの比率(di((1/3)・Po)=3di/Po)であり、縦軸の白色からのずれ量はΔuv単位での数値を1000倍したものである。
図7から分かるように、データ点とサブピクセルの中心点とをずらして重み付け演算を行なうと共に、さらに複数の仮想画素の平均演算を行なうことにより、色ずれが一層改善される。
尚、ここでは、PDPを取り上げて説明したが、本発明はPDPに限らず、液晶ディスプレイやCRTディスプレイ等にも広く適用することができる。

Claims (6)

  1. 異なる色の色光を発する第1、第2および第3のサブピクセルが、少なくとも所定の循環配列方向に、所定の表示画素ピッチ内で3色が一巡するように循環的に配列された表示画面を有し、該表示画面上に画像を表示する画像表示装置において、
    前記循環配列方向について前記表示画素ピッチよりも狭いデータ画素ピッチでデータ点を配列したときの各データ点に各画素データが対応づけられてなる画像データを各サブピクセルに対応する各サブピクセルデータに変換するデータ変換部と、
    前記データ変換部で変換された後の各サブピクセルデータに基づいて、前記表示画面上に配列された各サブピクセルの色光を制御することにより、該表示画面上に画像を表示させる表示制御部とを備え、
    前記データ変換部が、前記表示画面前記データ点の配列を各データ点が各サブピクセルの中心と前記循環配列方向にずれるように重ねた状態における、1つのサブピクセルの中心から前記循環配列方向両側に広がる所定領域内に存在する複数のデータ点に対応づけられた複数の画素データのうちの該1つのサブピクセルの色光に対応した複数の色データを、該1つのサブピクセルの中心と各データ点との間の距離に応じた重みを付して統合することにより、該1つのサブピクセルに対応するサブピクセルデータを生成する演算を、各サブピクセルそれぞれについて行なうものであることを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記所定領域が、1つのサブピクセルの中心から前記循環配列方向両側にそれぞれ1表示画素ピッチ分ずつ広がる領域であることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
  3. 前記循環配列方向について、前記表示画素ピッチをPo、1表示画素ピッチ内のサブピクセル数をn、前記データ画素ピッチをPdとしたとき、
    d={(n−i)/n}・Po
    但し、iは、1以上n未満の整数
    であることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
  4. 前記サブピクセル数nがn=3、前記整数iがi=1であって、前記データ画素ピッチPdが、
    d=(2/3)・Po
    であることを特徴とする請求項3記載の画像表示装置。
  5. 異なる色の色光を発する第1、第2および第3のサブピクセルが、少なくとも所定の循環配列方向に、所定の表示画素ピッチ内で3色が一巡するように循環的に配列された表示画面を有し、該表示画面上に画像を表示する画像表示装置において、
    前記循環配列方向について前記表示画素ピッチよりも狭いデータ画素ピッチでデータ点を配列したときの各データ点に各画素データが対応づけられてなる画像データを各サブピクセルに対応する各サブピクセルデータに変換するデータ変換部
    前記データ変換部で変換された後の各サブピクセルデータに基づいて、前記表示画面上に配列された各サブピクセルの色光を制御することにより、該表示画面上に画像を表示させる表示制御部とを備え、
    前記データ変換部が、前記表示画面前記データ点の配列を各データ点が各サブピクセルの中心と前記循環配列方向にずれるように重ねた状態における、1つのサブピクセルの中心から前記循環配列方向両側に広がる所定領域内に存在する複数のデータ点に対応づけられた複数の画素データを、該1つのサブピクセルの中心と各データ点との間の距離に応じた重みを付して統合することにより、該1つのサブピクセルに対応する1つの仮想画素に対応する仮想画素データを生成する演算を各サブピクセルに対応する各仮想画素それぞれについて行なうとともに、該1つのサブピクセルに対応する仮想画素を含む該仮想画素周辺の仮想画素に対応する複数の仮想画素データのうちの該1つのサブピクセルの色光に対応した複数の色データを統合することにより、該1つのサブピクセルに対応するサブピクセルデータを生成する演算を各サブピクセルそれぞれについて行なうものであることを特徴とする画像表示装置。
  6. 異なる色の色光を発する第1、第2および第3のサブピクセルが、少なくとも所定の循環配列方向に、所定の表示画素ピッチ内で3色が一巡するように循環的に配列された表示画面上に画像を表示する画像表示方法において、
    前記循環配列方向について前記表示画素ピッチよりも狭いデータ画素ピッチでデータ点を配列したときのデータ点の配列を、各データ点が各サブピクセルの中心と前記循環配列方向にずれるように前記表示画面に重ねた状態における、1つのサブピクセルの中心から前記循環配列方向両側に広がる所定領域内に存在する複数のデータ点に対応づけられた複数の画素データのうちの該1つのサブピクセルの色光に対応した複数の色データを、該1つのサブピクセルの中心と各データ点との間の距離に応じた重みを付して統合することにより、該1つのサブピクセルに対応するサブピクセルデータを生成する演算を、各サブピクセルそれぞれについて行ない、
    前記演算により生成された各サブピクセルデータに基づいて、前記表示画面上に配列された各サブピクセルの色光を制御することにより、該表示画面上に画像を表示させることを特徴とする画像表示方法。
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