JP4100122B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等、１フィールドの画像を複数のサブフィールド画像に分割して多階調表示を行う画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰやＤＭＤ等、発光あるいは非発光の２値制御を行う画像表示装置は、サブフィールド法を用いて中間調表示を行うことが多い。サブフィールド法は、発光回数あるいは発光量で重み付けされた複数のサブフィールドを用いて１フィールドを時間分割し、各サブフィールド毎に各画素の２値制御を行う。すなわち、各サブフィールドは所定の輝度重みを持ち、発光するサブフィールドの重みの合計によって階調表示を行う方法である。
【０００３】
図１４に従来のＰＤＰにおけるサブフィールドの構成の一例を示す。この例では、１フィールドが８つのサブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、・・・、ＳＦ８）に分割され、それぞれのサブフィールドは（１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８）の輝度重みを持っている。各サブフィールドは、予備放電を行うセットアップ期間Ｔ１と、画素毎に発光か非発光かのデータ書き込みを行う書き込み期間Ｔ２と、発光データの書き込まれた画素を一斉に発光させる維持期間Ｔ３とからなる。これらのサブフィールドを種々組み合わせて発光させることにより、「０」から「２５５」までの２５６段階の階調を表現できる。例えば、階調「７」は、輝度重み１、２、４を持つＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３を発光させることにより表現でき、階調「２１」は、輝度重み１、４、１６を持つＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５を発光させることにより表現できる。
【０００４】
このようなサブフィールド法を用いて多階調表示を行う表示装置においては、動画表示中に疑似輪郭（動画擬似輪郭）が現れ画質を劣化させることが知られている。以下に、この動画擬似輪郭について説明する。ここでも１フィールドは（１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８）と重み付けられた８つのサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ８）に分割されていると仮定する。図１５に示すように、画像パターンＸがＰＤＰ３３の画面上を水平方向に移動する場合を考える。画像パターンＸは、階調が「１２７」である領域Ｐ１と、階調が「１２８」である領域Ｐ２とからなる。図１６は、画像パターンＸをサブフィールドに展開した図であり、横軸はＰＤＰ３３の画面上の水平方向画面位置に対応し、縦軸は時間方向に対応する。また、図１６中のハッチングは発光しないサブフィールドを示している。
【０００５】
画像パターンＸが静止している場合、図１６に示すように、人間の視点も画面位置Ａに固定されるため画素本来の階調「１２７」と「１２８」が認識される。ところが、画像パターンＸが左方向に移動すると、視点も画面位置Ｂ−Ｂ’方向に移動するため、領域Ｐ２の非発光サブフィールドと領域Ｐ１の非発光サブフィールドとを見ることになり、その結果、階調「０」、すなわち暗線を認識する。逆に、画像パターンＸが右方向に移動すると、視点も画面位置Ｃ−Ｃ’と移動するため、領域Ｐ１の発光サブフィールドと領域Ｐ２の発光サブフィールドとを見ることとなって、階調「２５５」、すなわち明線を認識してしまう。いずれにしても、本来の階調（１２７または１２８）とは大幅に異なるため、これらが輪郭として認識される。このように擬似輪郭は、階調の変化はわずかであるにもかかわらず発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいところで発生する。例えば上記のような重み付けのサブフィールドを用いた場合、隣接する画素の輝度階調が「６３」と「６４」の場合、あるいは「１９１」と「１９２」等の場合にも顕著に観測される。このような擬似輪郭を疑似輪郭ノイズ（非特許文献１参照）と言い、画質を劣化させる原因となっている。
【０００６】
そこで動画疑似輪郭を抑制する方法として、例えば、動画擬似輪郭が発生しにくい「第１の階調」とその「中間の階調」に画像信号の階調を変換し、変換によって生じた誤差を周辺画素に拡散することで階調の飛びを補間する。次に、変換された階調が「中間の階調」である場合には、最も近い「第１の階調」へ切上げあるいは切下げを行う。ドット毎、ライン毎、フィールド毎に切上げと切下げとを交互に繰り返すことで、平均的に「中間の階調」を表現するという方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２７６１００号公報
【非特許文献１】
テレビジョン学会技術報告、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．２、ＩＤＹ９５−２１、ｐｐ．６１−６６：「パルス幅変調動画表示に見られる疑似輪郭ノイズ」
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、大きい動画疑似輪郭が発生する階調付近での階調数の減少が避けられない。つまり、動画疑似輪郭を抑制すると階調数が不足し視覚的にはざらついた感じの画像になり、逆に階調数を確保すると動画擬輪郭が発生するという課題があった。
【０００９】
本発明の目的は、十分な階調を確保しつつ、動画疑似輪郭を抑制することのできる画像表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明の画像表示装置は、画像信号に対応した階調に対して複数個の擾乱定数を出力する擾乱定数発生手段と、複数個の擾乱定数から１つを選択する擾乱定数選択手段と、選択された擾乱定数と画像信号とを加算する加算手段とを備え、各画像信号に対して擾乱を重畳印加することにより、動画擬似輪郭発生場所を分散させ視覚的に認知できなくすることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち本発明の請求項１に記載の発明は、１フィールドを複数のサブフィールドで構成し各サブフィールドを発光または非発光制御することにより多階調表示する画像表示装置であって、入力された画像信号により動画であるか否かを検出する動き検出回路と、前記画像信号により画面内で階調が傾斜を持つとともにそれが認識できるほどの画素にわたって連続している傾斜階調領域であるか否かを検出する傾斜検出回路と、前記画像信号に擾乱定数を加算した信号を出力する擾乱加算手段と、前記画像信号を動画擬似輪郭が発生しない階調に変換するとともに誤差拡散の処理を行う階調制限回路とを備え、前記擾乱加算手段は、前記画像信号の階調に応じた複数個の擾乱定数を発生する擾乱定数発生手段と、前記擾乱定数発生手段から発生する複数個の擾乱定数の中から１つを選択する擾乱定数選択手段と、前記擾乱定数選択手段で選択された擾乱定数と前記画像信号とを加算する加算手段とを有し、前記動き検出回路と傾斜検出回路とにより動きのある傾斜階調領域を検出した場合は前記擾乱定数が加算された画像信号を選択して出力し、動きのある傾斜階調領域以外の場合は前記階調制限回路からの画像信号を選択して出力するように構成したことを特徴とする画像表示装置である。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、前記擾乱定数発生手段が発生する複数個の擾乱定数の合計が０であることを特徴とする画像表示装置である。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながらその構成を動作とともに説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１において、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１はＲＧＢ信号（画像信号）のＡ／Ｄ変換を行う。逆ガンマ補正回路１３はＡ／Ｄ変換された画像信号に逆ガンマ補正を行う。動き検出回路１４は、例えばフィールド間差分によって、入力された画像信号により動画であるか否かを検出する。傾斜検出回路１５は、前記画像信号から隣接画素間の差分等を検出することにより、画面内で階調がある程度の傾斜を持ち、かつそれが認識できるほどの画素にわたって連続している部分（以下、傾斜階調領域と略記する）であるか否かを検出する。ＡＮＤ回路１６は動き検出回路１４と傾斜検出回路１５との出力の論理積をとることにより、動きのある傾斜階調領域を検出する。逆ガンマ補正された画像信号は、階調制限回路１７に送られるとともに、擾乱定数加算手段としての擾乱定数加算回路１９に送られる。階調制限回路１７は、送られてきた画像信号の階調を動画擬似輪郭が発生しない階調に変換するとともに、誤差拡散により擬似的に階調数を増加させる処理を行う。階調制限回路１７と擾乱定数加算回路１９については本発明の主要部分のひとつであるので後で詳細に説明する。選択回路２３は、ＡＮＤ回路１６の出力にもとづき、動きのある傾斜階調領域に対しては擾乱定数加算回路１９の出力を選択し、それ以外の画像に対しては階調制限回路１７の出力を選択する。これは、動きのある傾斜階調領域にのみ擾乱定数加算回路１９の処理を有効にするためである。画像信号−サブフィールド対応付け回路２５は、選択回路２３により選択された画像信号を、サブフィールドを発光させるか否かを示す複数のビットからなるフィールド情報に変換する。サブフィールド処理回路２７は、フィールド情報にもとづいて維持期間に出される維持パルスの数を決定する。走査・維持・消去駆動回路２９とデータ駆動回路３１は、サブフィールド処理回路２７からの出力にもとづき、各画素の発光量を制御して、ＰＤＰ３３上に所望の階調の画像を表示させる。タイミングパルス発生回路３５は、水平同期信号および垂直同期信号にもとづいて各種タイミング信号を発生し、表示装置内の各部へ供給する。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態で用いた、擬似輪郭が発生しない階調について説明する。なお、本発明の実施の形態では、図２〜図４に示すように、１フィールドを１０のサブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、・・・、ＳＦ１０）に分割し、各サブフィールドはそれぞれ（１、２、４、８、１６、２５、３４、４４、５５、６６）の輝度重みを持つものとする。なお、図２〜図４中、各サブフィールドの欄の「１」は対応するサブフィールドが発光することを示している。
【００１７】
前述したように、動画擬似輪郭が発生しやすいのは、隣接する画素間において、階調の変化はわずかであるにもかかわらず発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいところである。例えば、隣接する画素の階調が「１５」と「１６」等のような場合である。このとき図２〜図４のサブフィールド欄を参照して、発光するサブフィールドを１、非発光サブフィールドを０とおいてＳＦ１からＳＦ１０を順に並べると、階調「１５」は１１１１００００００、「１６」は００００１０００００となり、発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいことがわかる。
【００１８】
そこで、擬似輪郭の発生しない階調としては、
条件ａ：発光させるサブフィールドより小さい重みを持つ全てのサブフィールドが発光するような階調
が考えられる。この条件を満たす階調は、具体的には（０、１、３、７、１５、３１、５６、９０、１３４、１８９、２５５）の１１種類の階調となる。これらの階調は図２〜図４の中で「表示用階調ａ」の欄に「●」を記して示す。例えば階調「３１」は、ＳＦ５以下の重みを持つサブフィールドが全て発光しＳＦ６以上のサブフィールドが全て非発光であるため条件ａを満たしている。これらの階調は、階調の値が増加するにつれて発光させるサブフィールド数も単調に増加していくため、表示用階調の中で値の近い階調の画素が隣接する場合、発光するサブフィールドと非発光のサブフィールドの分布に大きな変化がなくなり、動画擬似輪郭も発生しない。
【００１９】
しかしながら、このように表示用階調を制限すると上述のようにわずか１１種類の階調のみを用いて画像表示せねばならず、階調表現能力が大幅に低下することになる。そこで本実施の形態においてはこの条件を少し緩め、
条件ｂ：発光させるサブフィールドより小さい重みを持つ全てのサブフィールドのうち、発光しないサブフィールドが０または１である階調
としている。これらの階調は図２〜図４の中で「表示用階調ｂ」の欄に「●」を記して示す。条件ｂを満たす階調の数は条件ａの階調に加えて、（２、５、６、１１、１３、１４、・・・、２５１、２５３、２５４）の階調が追加されて全部で５６種類となり、条件ａを満たす階調の数よりもはるかに多くなるため、より滑らかな階調表現が可能となる。さらに、条件ｂを満たす階調は、隣接する画素間において発光／非発光のサブフィールドの分布に大きな変化は発生しないので擬似輪郭が発生しにくい階調として用いることができる。
【００２０】
しかしながら、この階調を表示用階調として用いる場合、以下に示すある特定のパターンを持った画像領域に対しては大きい動画疑似輪郭が観測される可能性がある。例えば図５に示すように、階調がある程度の傾斜を持ちある程度の広さを持つパターンＹが移動する場合について考える。例えば、パターンＹが条件ｂを満たす階調を用いて階調「１８９」、「２００」、「２１１」、「２２１」、「２３０」、「２３９」である６つの領域で表現されたとする。図６は画像パターンＹをサブフィールドに展開した図であり、横方向はＰＤＰ３３の画面上の水平方向に対応し、縦方向は時間経過に対応する。また、図６中のハッチングは非発光サブフィールドを表わしている。画像パターンが静止している場合、人間の視線も画面位置Ａに固定されているため本来の階調が認識される。ところが、画像パターンＹが左方向に移動すると、視線も画面位置Ｂ−Ｂ’方向に移動するため６つの領域の中間非点灯サブフィールドを追う形になり、その結果、原画像に比較して非常に暗い暗線を認識することになる。
【００２１】
このように、画面内で階調がある程度の傾斜を持ち、かつ、それが認識できるほどの画素にわたって連続している部分、すなわち傾斜階調領域が目で追える程度の速度で移動した場合に非常に大きい動画擬似輪郭が認識される。従って、本実施の形態の画像表示装置では、傾斜階調領域と、それ以外の領域（非傾斜階調領域）について異なった画像処理を行う。
【００２２】
まず、非傾斜階調領域についての処理について説明する。なお、静止した傾斜階調領域についても非傾斜階調領域と同様の処理を行うものとする。
【００２３】
非傾斜階調領域については、上述したように、表示用階調として、
条件ｂ：発光させるサブフィールドより小さい重みを持つ全てのサブフィールドのうち、発光しないサブフィールドが０または１である階調
を満たす階調を用いる。
【００２４】
図７（ａ）は、本発明の実施の形態における階調制限回路１７の回路ブロック図である。階調制限回路１７は、階調制限テーブル５３を用いて画像信号出力を条件ｂを満たす階調に制限するとともに、入力画像信号と階調制限された信号の差を表示誤差として誤差拡散処理を行う。図７内のＴと記したブロック６５、６７、６９は１画素遅延回路、Ｈ−Ｔと記したブロック６３は１ラインマイナス１画素遅延回路を表わす。図７（ｂ）に示すように、いま、ある１つの画素Ｐ０に注目し、対応する画像信号を入力したとする。このとき画素Ｐ０の１ライン前の画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３および直前画素Ｐ４の表示誤差それぞれに乗算器７７、７５、７３、７１を用いてｋ３、ｋ２、ｋ１、ｋ０の重み係数をかけ、加算器７９、５１を用いて画素Ｐ０の入力信号に加算する。そしてこの加算した信号と階調制限テーブル５３の数値とを比較し、加算した信号に最も近い数値を画像信号として出力する。それとともに、上記加算した信号と出力した信号との差を減算器６１を用いて求め、その結果を表示誤差として、画素Ｐ０の次の画素Ｐ５と１ライン後の画素Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８にそれぞれ重み係数ｋ０、ｋ１、ｋ２、ｋ３をかけて拡散する。ここで、各重み係数はｋ０＋ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＝１となる値に設定されている。
【００２５】
この誤差拡散処理を画面全体に施すことにより、表示すべき階調量が保存され、画面全体を見たときに人間の目にはあたかも本来の輝度が表示されているように見える。従って、ざらつき感のない、あるいは滑らかな画像を表示することができる。
【００２６】
次に階調傾斜領域での処理方法について説明する。
【００２７】
動きのある階調傾斜領域については、上述したように条件ｂを満たす階調に階調制限する方法が使えない。その代わり、動画擬似輪郭が発生しても、その発生場所を階調傾斜領域内で分散させることによって視覚的に認知できないようにする。すなわち、各画像信号に対して所定の擾乱を重畳印加し、その結果、動画擬似輪郭発生場所を分散させる処理を行う。この処理は以下の手順で行う。まず、図８（ａ）に示すように２画素×２ラインの仮想的なマトリクスを考え、これを画面全体に敷き詰める（図８（ｂ））。一方、各階調に対し４個の擾乱定数ｄ１〜ｄ４を準備する。その上で、各画素に対し、対応するマトリクスの指定する擾乱定数を選択し画像信号に加算する。本実施の形態における画像表示装置は上述のマトリクスを２種類持ち、フィールド毎に切替えて使用している。
【００２８】
図９は本発明の実施の形態におけるこれらの処理を行う擾乱定数加算回路１９の回路図である。擾乱定数加算回路１９は、擾乱定数発生手段としての擾乱定数テーブル１００、擾乱定数選択手段としての擾乱定数選択回路２００、加算手段としての加算器３００から構成される。擾乱定数テーブル１００は、入力した画像信号の階調に応じた擾乱定数ｄ１〜ｄ４を発生する。擾乱定数選択回路２００は、４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４の中からマトリクスに対応する擾乱定数をひとつ選択し加算器３００に出力する。加算器３００は選択された擾乱定数を画像信号に加算する。
【００２９】
図１０は、本発明の実施の形態における擾乱定数選択回路２００の構成例を示す。図１０に示す２つの擾乱定数セレクタ２０１、２０２は、画素毎に反転する画素反転信号とライン毎に反転するライン反転信号によって４つの擾乱定数を適宜切替える。このとき擾乱定数セレクタ２０１は、２画素×２ラインのマトリクスの配列が、例えば図８（ａ）に示す並びになるように切替える。また、擾乱定数セレクタ２０２はマトリクスの配列が、例えば図８（ｃ）に示す並びになるよう切替える。次にセレクタ２０８は、フィールド毎に反転するフィールド反転信号を用いてフィールド毎に図８（ａ）か図８（ｃ）のマトリクスを交互に選択して出力する。その結果、擾乱定数選択回路２００は、最初のフィールドでは図８（ａ）のマトリクスを選択して図８（ｂ）のように画面全体に敷き詰め、各画素に対応する擾乱定数を出力する。また、これに続くフィールドでは図８（ｃ）のマトリクスを選択して図８（ｄ）のように画面全体に敷き詰め、各画素に対応する擾乱定数を出力する。
【００３０】
図１１に実施の形態１で用いる擾乱定数テーブルの一部を示す。画像信号の各階調に対して擾乱定数ｄ１〜ｄ４の欄に示すような擾乱定数を設定している。
【００３１】
次に、擾乱定数の決め方について説明する。本実施の形態では２画素×２ラインのマトリクスを用いているので、各々の階調に対し４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４を決定する必要がある。擾乱定数を加算する目的は傾斜階調領域の動画擬似輪郭を分散させることが目的であるから、傾斜階調領域の非発光サブフィールドを分散させる必要がある。そのため擾乱定数はサブフィールド構成に大きく依存することになる。本実施の形態におけるサブフィールド構成は、例えば階調２０５に注目すると第８サブフィールドが非点灯となっている。このとき階調２０１〜２１１は全て第８サブフィールドが非点灯であるため、非発光サブフィールドを分散させるためには、４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４のうち少なくともひとつは２１１−２０５＝６を超えなければならず、少なくともひとつは２０１−２０５＝−４より小さく設定する必要がある。さらに、擾乱定数加算後の階調の平均値を元の階調に合わせるために４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４の合計を０となるように設定することが望ましい。ここでは、これらの擾乱定数は以下のように算出した（端数は四捨五入）。
【００３２】
ｄ４＝（元の階調）×０．２
ｄ３＝（元の階調）×０．１
ｄ２＝−ｄ３
ｄ１＝−ｄ４
しかし、もちろんこれにかぎらず上述の条件を満たす範囲であれば、擾乱定数は自由に設定することができる。
【００３３】
以上説明してきたように、特に動画疑似輪郭が発生しやすい傾斜階調領域では、「中間非点灯サブフィールド」を空間的に分散することにより動画疑似輪郭を抑制することができる。加えて、マトリクス内のｄ１〜ｄ４の位置をフィールド毎に変化させることにより時間的にも分散されるのでさらに効果的に動画疑似輪郭を抑制することができる。一方、非傾斜階調領域では表示用階調として条件ｂを満たす階調を用いるため、十分な階調性を保つことができ、全体としては階調性を有効に保ったまま、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
本実施の形態は、傾斜階調領域に対する画像信号処理が実施の形態１と異なっている。実施の形態１における傾斜階調領域に対する画像信号処理は、画像信号に対し階調制限を行わず、全階調に対して擾乱定数を加算する処理を行ったが、本実施の形態における傾斜階調領域に対する画像信号処理は、傾斜階調領域の動画擬似輪郭をさらに広い範囲へ分散させるために一旦階調制限、誤差拡散処理を行い、その後擾乱定数加算処理を行う。
【００３５】
図１２は実施の形態２における画像表示装置の回路ブロック図である。Ａ／Ｄ変換回路１１、逆ガンマ補正回路１３、動き検出回路１４、傾斜検出回路１５、ＡＮＤ回路１６、階調制限回路１７、選択回路２３については実施の形態１と同様である。本実施の形態においては、逆ガンマ補正された画像信号が階調制限手段としての第２の階調制限回路１８を経由して擾乱定数加算手段としての擾乱定数加算回路１９に入力されているところが実施の形態１との相違点である。画像信号−サブフィールド対応付け回路２５以降も実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
図１３は、第２の階調制限回路１８で制限された階調と、その各々の階調に対する擾乱定数を示す図である。
【００３７】
本実施の形態においては、制限階調として階調（１、３、７、１５、３１、５６、９０、１３４、１８９、２５５）の間を４等分した３６種類の階調を用いたが、これ以外の階調を用いてもよい。ただし、制限する階調数が少なすぎるとざらつき感が発生し、逆に多すぎると動画擬似輪郭の分散範囲が狭くなるので、実験等により適切に設定する必要がある。また、暗い画像に対しては階調変化に対する視感度が大きいので、低階調部分では階調間隔を小さく、逆に高階調部分では階調間隔を大きく取ることが望ましい。
【００３８】
次に、擾乱定数の決め方について説明する。本実施の形態においても２画素×２ラインのマトリクスを用いているので、制限された各々の階調に対し４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４を決定する。擾乱定数を加算する目的は傾斜階調領域の動画擬似輪郭を分散させることが目的であるから、傾斜階調領域の非発光サブフィールドを分散させる大きさの擾乱定数である必要がある。さらに、擾乱定数加算後の階調の平均値を元の階調に合わせるために４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４の合計を０となるように設定することが望ましい。
【００３９】
ここで、これらの擾乱定数は以下のように算出した。
【００４０】
ｄ４＝（制限された階調のうち元の階調より２つ大きい階調）−（元の階調）
ｄ３＝（制限された階調のうち元の階調より１つ大きい階調）−（元の階調）
ｄ２＝−ｄ３
ｄ１＝−ｄ４
しかし、もちろんこれにかぎらず上述の条件を満たす範囲であれば、擾乱定数は自由に設定することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、図１２の階調制限回路１７と第２の階調制限回路１８を独立な２つの回路として構成したが、これらを１つの階調制限回路で共用し、ＡＮＤ回路１６の出力により階調テーブルの内容を書きかえる構成としてもよい。この場合は、非傾斜階調領域に対してはＡＮＤ回路１６の出力を用いて擾乱定数加算回路を無効にする制御を追加する必要がある。
【００４２】
以上説明してきたように、特に動画疑似輪郭が発生しやすい傾斜階調領域では、階調制限と誤差拡散を追加することにより「中間非点灯サブフィールド」を空間的により広い範囲に分散することができ、動画疑似輪郭を抑制することができる。一方、非傾斜階調領域では表示用階調として条件ｂを満たす階調を用いるため、十分な階調性を保つことができ、全体としては階調性を有効に保ったまま、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【００４３】
なお、実施の形態１および２においては、マトリクスの大きさを２画素×２ラインとしたが、ｎ画素×ｍラインの任意の大きさのマトリクスを用いてもよく、この場合は各々の階調に対しｎ×ｍ個の擾乱定数を設定すればよい。
【００４４】
また、動きのある傾斜階調領域であっても、輝度が低い場合は動画擬似輪郭が認識されにくいので、動きがある傾斜階調領域であり、かつ、ある程度明るい階調の領域に対して擾乱定数加算処理を行うようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、非傾斜階調領域では表示用階調として条件ｂを満たす階調を用いるため、十分な階調性を保つことができ、一方、動画疑似輪郭が発生しやすい傾斜階調領域では、動画擬輪郭を空間的に広い範囲に分散することができるため、階調数を確保しながら動画擬輪郭を抑制することができる。そのため、全体としては階調性を有効に保ったまま、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【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回路ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置で使用したサブフィールド構成と表示用階調（０〜１１９）を示す図
【図３】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置で使用したサブフィールド構成と表示用階調（１２０〜２３９）を示す図
【図４】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置で使用したサブフィールド構成と表示用階調（２４０〜２５５）を示す図
【図５】動画疑似輪郭が発生する表示パターンを説明する図
【図６】動画疑似輪郭が発生する原因を説明する図
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の階調制限回路の回路ブロック図
（ｂ）は本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の階調制限回路の動作を説明する図
【図８】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の擾乱定数加算回路の動作を説明する図
【図９】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の擾乱定数加算回路の回路図
【図１０】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の擾乱定数選択回路の構成例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態１で使用した各階調に対応する擾乱定数を示す図
【図１２】本発明の実施の形態２における画像表示装置の回路ブロック図
【図１３】本発明の実施の形態２で使用した第２の階調制限回路で制限された階調と、制限された階調に対応する擾乱定数を示す図
【図１４】従来のＰＤＰにおけるサブフィールドの構成の一例を示す図
【図１５】動画疑似輪郭の発生する表示パターンを説明する図
【図１６】動画疑似輪郭の発生する原因を説明する図
【符号の説明】
１１ Ａ／Ｄ変換回路
１３ 逆ガンマ補正回路
１４ 動き検出回路
１５ 傾斜検出回路
１６ ＡＮＤ回路
１７ 階調制限回路
１８ 第２の階調制限回路
１９ 擾乱定数加算回路
２３ 選択回路
２５ 映像信号−サブフィールド対応付け回路
２７ サブフィールド処理回路
２９ 走査・維持・消去駆動回路
３１ データ駆動回路
３３ プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
３５ タイミングパルス発生回路
１００ 擾乱定数テーブル
２００ 擾乱定数選択回路
２０１，２０２ 擾乱定数セレクタ
２０８ セレクタ
３００ 加算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）やデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等、１フィールドの画像を複数のサブフィールド画像に分割して多階調表示を行う画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰやＤＭＤ等、発光あるいは非発光の２値制御を行う画像表示装置は、サブフィールド法を用いて中間調表示を行うことが多い。サブフィールド法は、発光回数あるいは発光量で重み付けされた複数のサブフィールドを用いて１フィールドを時間分割し、各サブフィールド毎に各画素の２値制御を行う。すなわち、各サブフィールドは所定の輝度重みを持ち、発光するサブフィールドの重みの合計によって階調表示を行う方法である。
【０００３】
図１４に従来のＰＤＰにおけるサブフィールドの構成の一例を示す。この例では、１フィールドが８つのサブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、・・・、ＳＦ８）に分割され、それぞれのサブフィールドは（１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８）の輝度重みを持っている。各サブフィールドは、予備放電を行うセットアップ期間Ｔ１と、画素毎に発光か非発光かのデータ書き込みを行う書き込み期間Ｔ２と、発光データの書き込まれた画素を一斉に発光させる維持期間Ｔ３とからなる。これらのサブフィールドを種々組み合わせて発光させることにより、「０」から「２５５」までの２５６段階の階調を表現できる。例えば、階調「７」は、輝度重み１、２、４を持つＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３を発光させることにより表現でき、階調「２１」は、輝度重み１、４、１６を持つＳＦ１、ＳＦ３、ＳＦ５を発光させることにより表現できる。
【０００４】
このようなサブフィールド法を用いて多階調表示を行う表示装置においては、動画表示中に疑似輪郭（動画擬似輪郭）が現れ画質を劣化させることが知られている。以下に、この動画擬似輪郭について説明する。ここでも１フィールドは（１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８）と重み付けられた８つのサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ８）に分割されていると仮定する。図１５に示すように、画像パターンＸがＰＤＰ３３の画面上を水平方向に移動する場合を考える。画像パターンＸは、階調が「１２７」である領域Ｐ１と、階調が「１２８」である領域Ｐ２とからなる。図１６は、画像パターンＸをサブフィールドに展開した図であり、横軸はＰＤＰ３３の画面上の水平方向画面位置に対応し、縦軸は時間方向に対応する。また、図１６中のハッチングは発光しないサブフィールドを示している。
【０００５】
画像パターンＸが静止している場合、図１６に示すように、人間の視点も画面位置Ａに固定されるため画素本来の階調「１２７」と「１２８」が認識される。ところが、画像パターンＸが左方向に移動すると、視点も画面位置Ｂ−Ｂ’方向に移動するため、領域Ｐ２の非発光サブフィールドと領域Ｐ１の非発光サブフィールドとを見ることになり、その結果、階調「０」、すなわち暗線を認識する。逆に、画像パターンＸが右方向に移動すると、視点も画面位置Ｃ−Ｃ’と移動するため、領域Ｐ１の発光サブフィールドと領域Ｐ２の発光サブフィールドとを見ることとなって、階調「２５５」、すなわち明線を認識してしまう。いずれにしても、本来の階調（１２７または１２８）とは大幅に異なるため、これらが輪郭として認識される。このように擬似輪郭は、階調の変化はわずかであるにもかかわらず発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいところで発生する。例えば上記のような重み付けのサブフィールドを用いた場合、隣接する画素の輝度階調が「６３」と「６４」の場合、あるいは「１９１」と「１９２」等の場合にも顕著に観測される。このような擬似輪郭を疑似輪郭ノイズ（非特許文献１参照）と言い、画質を劣化させる原因となっている。
【０００６】
そこで動画疑似輪郭を抑制する方法として、例えば、動画擬似輪郭が発生しにくい「第１の階調」とその「中間の階調」に画像信号の階調を変換し、変換によって生じた誤差を周辺画素に拡散することで階調の飛びを補間する。次に、変換された階調が「中間の階調」である場合には、最も近い「第１の階調」へ切上げあるいは切下げを行う。ドット毎、ライン毎、フィールド毎に切上げと切下げとを交互に繰り返すことで、平均的に「中間の階調」を表現するという方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２７６１００号公報
【非特許文献１】
テレビジョン学会技術報告、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．２、ＩＤＹ９５−２１、ｐｐ．６１−６６：「パルス幅変調動画表示に見られる疑似輪郭ノイズ」
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、大きい動画疑似輪郭が発生する階調付近での階調数の減少が避けられない。つまり、動画疑似輪郭を抑制すると階調数が不足し視覚的にはざらついた感じの画像になり、逆に階調数を確保すると動画擬輪郭が発生するという課題があった。
【０００９】
本発明の目的は、十分な階調を確保しつつ、動画疑似輪郭を抑制することのできる画像表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明の画像表示装置は、画像信号に対応した階調に対して複数個の擾乱定数を出力する擾乱定数発生手段と、複数個の擾乱定数から１つを選択する擾乱定数選択手段と、選択された擾乱定数と画像信号とを加算する加算手段とを備え、各画像信号に対して擾乱を重畳印加することにより、動画擬似輪郭発生場所を分散させ視覚的に認知できなくすることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち本発明の請求項１に記載の発明は、１フィールドを複数のサブフィールドで構成し各サブフィールドを発光または非発光制御することにより多階調表示する画像表示装置であって、入力された画像信号により動画であるか否かを検出する動き検出回路と、前記画像信号により画面内で階調が傾斜を持つとともにそれが認識できるほどの画素にわたって連続している傾斜階調領域であるか否かを検出する傾斜検出回路と、前記画像信号に擾乱定数を加算した信号を出力する擾乱加算手段と、前記画像信号を動画擬似輪郭が発生しない階調に変換するとともに誤差拡散の処理を行う階調制限回路とを備え、前記擾乱加算手段は、前記画像信号の階調に応じた複数個の擾乱定数を発生する擾乱定数発生手段と、前記擾乱定数発生手段から発生する複数個の擾乱定数の中から１つを選択する擾乱定数選択手段と、前記擾乱定数選択手段で選択された擾乱定数と前記画像信号とを加算する加算手段とを有し、前記動き検出回路と傾斜検出回路とにより動きのある傾斜階調領域を検出した場合は前記擾乱定数が加算された画像信号を選択して出力し、動きのある傾斜階調領域以外の場合は前記階調制限回路からの画像信号を選択して出力するように構成したことを特徴とする画像表示装置である。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、前記擾乱定数発生手段が発生する複数個の擾乱定数の合計が０であることを特徴とする画像表示装置である。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながらその構成を動作とともに説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１において、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１はＲＧＢ信号（画像信号）のＡ／Ｄ変換を行う。逆ガンマ補正回路１３はＡ／Ｄ変換された画像信号に逆ガンマ補正を行う。動き検出回路１４は、例えばフィールド間差分によって、入力された画像信号により動画であるか否かを検出する。傾斜検出回路１５は、前記画像信号から隣接画素間の差分等を検出することにより、画面内で階調がある程度の傾斜を持ち、かつそれが認識できるほどの画素にわたって連続している部分（以下、傾斜階調領域と略記する）であるか否かを検出する。ＡＮＤ回路１６は動き検出回路１４と傾斜検出回路１５との出力の論理積をとることにより、動きのある傾斜階調領域を検出する。逆ガンマ補正された画像信号は、階調制限回路１７に送られるとともに、擾乱定数加算手段としての擾乱定数加算回路１９に送られる。階調制限回路１７は、送られてきた画像信号の階調を動画擬似輪郭が発生しない階調に変換するとともに、誤差拡散により擬似的に階調数を増加させる処理を行う。階調制限回路１７と擾乱定数加算回路１９については本発明の主要部分のひとつであるので後で詳細に説明する。選択回路２３は、ＡＮＤ回路１６の出力にもとづき、動きのある傾斜階調領域に対しては擾乱定数加算回路１９の出力を選択し、それ以外の画像に対しては階調制限回路１７の出力を選択する。これは、動きのある傾斜階調領域にのみ擾乱定数加算回路１９の処理を有効にするためである。画像信号−サブフィールド対応付け回路２５は、選択回路２３により選択された画像信号を、サブフィールドを発光させるか否かを示す複数のビットからなるフィールド情報に変換する。サブフィールド処理回路２７は、フィールド情報にもとづいて維持期間に出される維持パルスの数を決定する。走査・維持・消去駆動回路２９とデータ駆動回路３１は、サブフィールド処理回路２７からの出力にもとづき、各画素の発光量を制御して、ＰＤＰ３３上に所望の階調の画像を表示させる。タイミングパルス発生回路３５は、水平同期信号および垂直同期信号にもとづいて各種タイミング信号を発生し、表示装置内の各部へ供給する。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態で用いた、擬似輪郭が発生しない階調について説明する。なお、本発明の実施の形態では、図２〜図４に示すように、１フィールドを１０のサブフィールド（ＳＦ１、ＳＦ２、・・・、ＳＦ１０）に分割し、各サブフィールドはそれぞれ（１、２、４、８、１６、２５、３４、４４、５５、６６）の輝度重みを持つものとする。なお、図２〜図４中、各サブフィールドの欄の「１」は対応するサブフィールドが発光することを示している。
【００１７】
前述したように、動画擬似輪郭が発生しやすいのは、隣接する画素間において、階調の変化はわずかであるにもかかわらず発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいところである。例えば、隣接する画素の階調が「１５」と「１６」等のような場合である。このとき図２〜図４のサブフィールド欄を参照して、発光するサブフィールドを１、非発光サブフィールドを０とおいてＳＦ１からＳＦ１０を順に並べると、階調「１５」は１１１１００００００、「１６」は００００１０００００となり、発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいことがわかる。
【００１８】
そこで、擬似輪郭の発生しない階調としては、
条件ａ：発光させるサブフィールドより小さい重みを持つ全てのサブフィールドが発光するような階調
が考えられる。この条件を満たす階調は、具体的には（０、１、３、７、１５、３１、５６、９０、１３４、１８９、２５５）の１１種類の階調となる。これらの階調は図２〜図４の中で「表示用階調ａ」の欄に「●」を記して示す。例えば階調「３１」は、ＳＦ５以下の重みを持つサブフィールドが全て発光しＳＦ６以上のサブフィールドが全て非発光であるため条件ａを満たしている。これらの階調は、階調の値が増加するにつれて発光させるサブフィールド数も単調に増加していくため、表示用階調の中で値の近い階調の画素が隣接する場合、発光するサブフィールドと非発光のサブフィールドの分布に大きな変化がなくなり、動画擬似輪郭も発生しない。
【００１９】
しかしながら、このように表示用階調を制限すると上述のようにわずか１１種類の階調のみを用いて画像表示せねばならず、階調表現能力が大幅に低下することになる。そこで本実施の形態においてはこの条件を少し緩め、
条件ｂ：発光させるサブフィールドより小さい重みを持つ全てのサブフィールドのうち、発光しないサブフィールドが０または１である階調
としている。これらの階調は図２〜図４の中で「表示用階調ｂ」の欄に「●」を記して示す。条件ｂを満たす階調の数は条件ａの階調に加えて、（２、５、６、１１、１３、１４、・・・、２５１、２５３、２５４）の階調が追加されて全部で５６種類となり、条件ａを満たす階調の数よりもはるかに多くなるため、より滑らかな階調表現が可能となる。さらに、条件ｂを満たす階調は、隣接する画素間において発光／非発光のサブフィールドの分布に大きな変化は発生しないので擬似輪郭が発生しにくい階調として用いることができる。
【００２０】
しかしながら、この階調を表示用階調として用いる場合、以下に示すある特定のパターンを持った画像領域に対しては大きい動画疑似輪郭が観測される可能性がある。例えば図５に示すように、階調がある程度の傾斜を持ちある程度の広さを持つパターンＹが移動する場合について考える。例えば、パターンＹが条件ｂを満たす階調を用いて階調「１８９」、「２００」、「２１１」、「２２１」、「２３０」、「２３９」である６つの領域で表現されたとする。図６は画像パターンＹをサブフィールドに展開した図であり、横方向はＰＤＰ３３の画面上の水平方向に対応し、縦方向は時間経過に対応する。また、図６中のハッチングは非発光サブフィールドを表わしている。画像パターンが静止している場合、人間の視線も画面位置Ａに固定されているため本来の階調が認識される。ところが、画像パターンＹが左方向に移動すると、視線も画面位置Ｂ−Ｂ’方向に移動するため６つの領域の中間非点灯サブフィールドを追う形になり、その結果、原画像に比較して非常に暗い暗線を認識することになる。
【００２１】
このように、画面内で階調がある程度の傾斜を持ち、かつ、それが認識できるほどの画素にわたって連続している部分、すなわち傾斜階調領域が目で追える程度の速度で移動した場合に非常に大きい動画擬似輪郭が認識される。従って、本実施の形態の画像表示装置では、傾斜階調領域と、それ以外の領域（非傾斜階調領域）について異なった画像処理を行う。
【００２２】
まず、非傾斜階調領域についての処理について説明する。なお、静止した傾斜階調領域についても非傾斜階調領域と同様の処理を行うものとする。
【００２３】
非傾斜階調領域については、上述したように、表示用階調として、
条件ｂ：発光させるサブフィールドより小さい重みを持つ全てのサブフィールドのうち、発光しないサブフィールドが０または１である階調
を満たす階調を用いる。
【００２４】
図７（ａ）は、本発明の実施の形態における階調制限回路１７の回路ブロック図である。階調制限回路１７は、階調制限テーブル５３を用いて画像信号出力を条件ｂを満たす階調に制限するとともに、入力画像信号と階調制限された信号の差を表示誤差として誤差拡散処理を行う。図７内のＴと記したブロック６５、６７、６９は１画素遅延回路、Ｈ−Ｔと記したブロック６３は１ラインマイナス１画素遅延回路を表わす。図７（ｂ）に示すように、いま、ある１つの画素Ｐ０に注目し、対応する画像信号を入力したとする。このとき画素Ｐ０の１ライン前の画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３および直前画素Ｐ４の表示誤差それぞれに乗算器７７、７５、７３、７１を用いてｋ３、ｋ２、ｋ１、ｋ０の重み係数をかけ、加算器７９、５１を用いて画素Ｐ０の入力信号に加算する。そしてこの加算した信号と階調制限テーブル５３の数値とを比較し、加算した信号に最も近い数値を画像信号として出力する。それとともに、上記加算した信号と出力した信号との差を減算器６１を用いて求め、その結果を表示誤差として、画素Ｐ０の次の画素Ｐ５と１ライン後の画素Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８にそれぞれ重み係数ｋ０、ｋ１、ｋ２、ｋ３をかけて拡散する。ここで、各重み係数はｋ０＋ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＝１となる値に設定されている。
【００２５】
この誤差拡散処理を画面全体に施すことにより、表示すべき階調量が保存され、画面全体を見たときに人間の目にはあたかも本来の輝度が表示されているように見える。従って、ざらつき感のない、あるいは滑らかな画像を表示することができる。
【００２６】
次に階調傾斜領域での処理方法について説明する。
【００２７】
動きのある階調傾斜領域については、上述したように条件ｂを満たす階調に階調制限する方法が使えない。その代わり、動画擬似輪郭が発生しても、その発生場所を階調傾斜領域内で分散させることによって視覚的に認知できないようにする。すなわち、各画像信号に対して所定の擾乱を重畳印加し、その結果、動画擬似輪郭発生場所を分散させる処理を行う。この処理は以下の手順で行う。まず、図８（ａ）に示すように２画素×２ラインの仮想的なマトリクスを考え、これを画面全体に敷き詰める（図８（ｂ））。一方、各階調に対し４個の擾乱定数ｄ１〜ｄ４を準備する。その上で、各画素に対し、対応するマトリクスの指定する擾乱定数を選択し画像信号に加算する。本実施の形態における画像表示装置は上述のマトリクスを２種類持ち、フィールド毎に切替えて使用している。
【００２８】
図９は本発明の実施の形態におけるこれらの処理を行う擾乱定数加算回路１９の回路図である。擾乱定数加算回路１９は、擾乱定数発生手段としての擾乱定数テーブル１００、擾乱定数選択手段としての擾乱定数選択回路２００、加算手段としての加算器３００から構成される。擾乱定数テーブル１００は、入力した画像信号の階調に応じた擾乱定数ｄ１〜ｄ４を発生する。擾乱定数選択回路２００は、４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４の中からマトリクスに対応する擾乱定数をひとつ選択し加算器３００に出力する。加算器３００は選択された擾乱定数を画像信号に加算する。
【００２９】
図１０は、本発明の実施の形態における擾乱定数選択回路２００の構成例を示す。図１０に示す２つの擾乱定数セレクタ２０１、２０２は、画素毎に反転する画素反転信号とライン毎に反転するライン反転信号によって４つの擾乱定数を適宜切替える。このとき擾乱定数セレクタ２０１は、２画素×２ラインのマトリクスの配列が、例えば図８（ａ）に示す並びになるように切替える。また、擾乱定数セレクタ２０２はマトリクスの配列が、例えば図８（ｃ）に示す並びになるよう切替える。次にセレクタ２０８は、フィールド毎に反転するフィールド反転信号を用いてフィールド毎に図８（ａ）か図８（ｃ）のマトリクスを交互に選択して出力する。その結果、擾乱定数選択回路２００は、最初のフィールドでは図８（ａ）のマトリクスを選択して図８（ｂ）のように画面全体に敷き詰め、各画素に対応する擾乱定数を出力する。また、これに続くフィールドでは図８（ｃ）のマトリクスを選択して図８（ｄ）のように画面全体に敷き詰め、各画素に対応する擾乱定数を出力する。
【００３０】
図１１に実施の形態１で用いる擾乱定数テーブルの一部を示す。画像信号の各階調に対して擾乱定数ｄ１〜ｄ４の欄に示すような擾乱定数を設定している。
【００３１】
次に、擾乱定数の決め方について説明する。本実施の形態では２画素×２ラインのマトリクスを用いているので、各々の階調に対し４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４を決定する必要がある。擾乱定数を加算する目的は傾斜階調領域の動画擬似輪郭を分散させることが目的であるから、傾斜階調領域の非発光サブフィールドを分散させる必要がある。そのため擾乱定数はサブフィールド構成に大きく依存することになる。本実施の形態におけるサブフィールド構成は、例えば階調２０５に注目すると第８サブフィールドが非点灯となっている。このとき階調２０１〜２１１は全て第８サブフィールドが非点灯であるため、非発光サブフィールドを分散させるためには、４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４のうち少なくともひとつは２１１−２０５＝６を超えなければならず、少なくともひとつは２０１−２０５＝−４より小さく設定する必要がある。さらに、擾乱定数加算後の階調の平均値を元の階調に合わせるために４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４の合計を０となるように設定することが望ましい。ここでは、これらの擾乱定数は以下のように算出した（端数は四捨五入）。
【００３２】
ｄ４＝（元の階調）×０．２
ｄ３＝（元の階調）×０．１
ｄ２＝−ｄ３
ｄ１＝−ｄ４
しかし、もちろんこれにかぎらず上述の条件を満たす範囲であれば、擾乱定数は自由に設定することができる。
【００３３】
以上説明してきたように、特に動画疑似輪郭が発生しやすい傾斜階調領域では、「中間非点灯サブフィールド」を空間的に分散することにより動画疑似輪郭を抑制することができる。加えて、マトリクス内のｄ１〜ｄ４の位置をフィールド毎に変化させることにより時間的にも分散されるのでさらに効果的に動画疑似輪郭を抑制することができる。一方、非傾斜階調領域では表示用階調として条件ｂを満たす階調を用いるため、十分な階調性を保つことができ、全体としては階調性を有効に保ったまま、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
本実施の形態は、傾斜階調領域に対する画像信号処理が実施の形態１と異なっている。実施の形態１における傾斜階調領域に対する画像信号処理は、画像信号に対し階調制限を行わず、全階調に対して擾乱定数を加算する処理を行ったが、本実施の形態における傾斜階調領域に対する画像信号処理は、傾斜階調領域の動画擬似輪郭をさらに広い範囲へ分散させるために一旦階調制限、誤差拡散処理を行い、その後擾乱定数加算処理を行う。
【００３５】
図１２は実施の形態２における画像表示装置の回路ブロック図である。Ａ／Ｄ変換回路１１、逆ガンマ補正回路１３、動き検出回路１４、傾斜検出回路１５、ＡＮＤ回路１６、階調制限回路１７、選択回路２３については実施の形態１と同様である。本実施の形態においては、逆ガンマ補正された画像信号が階調制限手段としての第２の階調制限回路１８を経由して擾乱定数加算手段としての擾乱定数加算回路１９に入力されているところが実施の形態１との相違点である。画像信号−サブフィールド対応付け回路２５以降も実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
図１３は、第２の階調制限回路１８で制限された階調と、その各々の階調に対する擾乱定数を示す図である。
【００３７】
本実施の形態においては、制限階調として階調（１、３、７、１５、３１、５６、９０、１３４、１８９、２５５）の間を４等分した３６種類の階調を用いたが、これ以外の階調を用いてもよい。ただし、制限する階調数が少なすぎるとざらつき感が発生し、逆に多すぎると動画擬似輪郭の分散範囲が狭くなるので、実験等により適切に設定する必要がある。また、暗い画像に対しては階調変化に対する視感度が大きいので、低階調部分では階調間隔を小さく、逆に高階調部分では階調間隔を大きく取ることが望ましい。
【００３８】
次に、擾乱定数の決め方について説明する。本実施の形態においても２画素×２ラインのマトリクスを用いているので、制限された各々の階調に対し４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４を決定する。擾乱定数を加算する目的は傾斜階調領域の動画擬似輪郭を分散させることが目的であるから、傾斜階調領域の非発光サブフィールドを分散させる大きさの擾乱定数である必要がある。さらに、擾乱定数加算後の階調の平均値を元の階調に合わせるために４つの擾乱定数ｄ１〜ｄ４の合計を０となるように設定することが望ましい。
【００３９】
ここで、これらの擾乱定数は以下のように算出した。
【００４０】
ｄ４＝（制限された階調のうち元の階調より２つ大きい階調）−（元の階調）
ｄ３＝（制限された階調のうち元の階調より１つ大きい階調）−（元の階調）
ｄ２＝−ｄ３
ｄ１＝−ｄ４
しかし、もちろんこれにかぎらず上述の条件を満たす範囲であれば、擾乱定数は自由に設定することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、図１２の階調制限回路１７と第２の階調制限回路１８を独立な２つの回路として構成したが、これらを１つの階調制限回路で共用し、ＡＮＤ回路１６の出力により階調テーブルの内容を書きかえる構成としてもよい。この場合は、非傾斜階調領域に対してはＡＮＤ回路１６の出力を用いて擾乱定数加算回路を無効にする制御を追加する必要がある。
【００４２】
以上説明してきたように、特に動画疑似輪郭が発生しやすい傾斜階調領域では、階調制限と誤差拡散を追加することにより「中間非点灯サブフィールド」を空間的により広い範囲に分散することができ、動画疑似輪郭を抑制することができる。一方、非傾斜階調領域では表示用階調として条件ｂを満たす階調を用いるため、十分な階調性を保つことができ、全体としては階調性を有効に保ったまま、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【００４３】
なお、実施の形態１および２においては、マトリクスの大きさを２画素×２ラインとしたが、ｎ画素×ｍラインの任意の大きさのマトリクスを用いてもよく、この場合は各々の階調に対しｎ×ｍ個の擾乱定数を設定すればよい。
【００４４】
また、動きのある傾斜階調領域であっても、輝度が低い場合は動画擬似輪郭が認識されにくいので、動きがある傾斜階調領域であり、かつ、ある程度明るい階調の領域に対して擾乱定数加算処理を行うようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、非傾斜階調領域では表示用階調として条件ｂを満たす階調を用いるため、十分な階調性を保つことができ、一方、動画疑似輪郭が発生しやすい傾斜階調領域では、動画擬輪郭を空間的に広い範囲に分散することができるため、階調数を確保しながら動画擬輪郭を抑制することができる。そのため、全体としては階調性を有効に保ったまま、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【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回路ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置で使用したサブフィールド構成と表示用階調（０〜１１９）を示す図
【図３】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置で使用したサブフィールド構成と表示用階調（１２０〜２３９）を示す図
【図４】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置で使用したサブフィールド構成と表示用階調（２４０〜２５５）を示す図
【図５】動画疑似輪郭が発生する表示パターンを説明する図
【図６】動画疑似輪郭が発生する原因を説明する図
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の階調制限回路の回路ブロック図
（ｂ）は本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の階調制限回路の動作を説明する図
【図８】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の擾乱定数加算回路の動作を説明する図
【図９】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の擾乱定数加算回路の回路図
【図１０】本発明の実施の形態１および２における画像表示装置の擾乱定数選択回路の構成例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態１で使用した各階調に対応する擾乱定数を示す図
【図１２】本発明の実施の形態２における画像表示装置の回路ブロック図
【図１３】本発明の実施の形態２で使用した第２の階調制限回路で制限された階調と、制限された階調に対応する擾乱定数を示す図
【図１４】従来のＰＤＰにおけるサブフィールドの構成の一例を示す図
【図１５】動画疑似輪郭の発生する表示パターンを説明する図
【図１６】動画疑似輪郭の発生する原因を説明する図
【符号の説明】
１１ Ａ／Ｄ変換回路
１３ 逆ガンマ補正回路
１４ 動き検出回路
１５ 傾斜検出回路
１６ ＡＮＤ回路
１７ 階調制限回路
１８ 第２の階調制限回路
１９ 擾乱定数加算回路
２３ 選択回路
２５ 映像信号−サブフィールド対応付け回路
２７ サブフィールド処理回路
２９ 走査・維持・消去駆動回路
３１ データ駆動回路
３３ プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
３５ タイミングパルス発生回路
１００ 擾乱定数テーブル
２００ 擾乱定数選択回路
２０１，２０２ 擾乱定数セレクタ
２０８ セレクタ
３００ 加算器
Claims (2)
- １フィールドを複数のサブフィールドで構成し各サブフィールドを発光または非発光制御することにより多階調表示する画像表示装置であって、入力された画像信号により動画であるか否かを検出する動き検出回路と、前記画像信号により画面内で階調が傾斜を持つとともにそれが認識できるほどの画素にわたって連続している傾斜階調領域であるか否かを検出する傾斜検出回路と、前記画像信号に擾乱定数を加算した信号を出力する擾乱加算手段と、前記画像信号を動画擬似輪郭が発生しない階調に変換するとともに誤差拡散の処理を行う階調制限回路とを備え、前記擾乱加算手段は、前記画像信号の階調に応じた複数個の擾乱定数を発生する擾乱定数発生手段と、前記擾乱定数発生手段から発生する複数個の擾乱定数の中から１つを選択する擾乱定数選択手段と、前記擾乱定数選択手段で選択された擾乱定数と前記画像信号とを加算する加算手段とを有し、前記動き検出回路と傾斜検出回路とにより動きのある傾斜階調領域を検出した場合は前記擾乱定数が加算された画像信号を選択して出力し、動きのある傾斜階調領域以外の場合は前記階調制限回路からの画像信号を選択して出力するように構成したことを特徴とする画像表示装置。
- 前記擾乱定数発生手段が発生する複数個の擾乱定数の合計が０であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
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