JP4186579B2 - 画像表示方法および画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、例えば、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）やデジタルミラーデバイス等の画像表示装置およびその画像表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等、二値的に発光を行う画像表示装置の画像表示方法において、それぞれ重み付けられた複数の二値画像を時間的に重ねることにより中間調を持つ動画像を表示する、いわゆるサブフィールド法が用いられる。
【０００３】
このサブフィールド法では、１フィールドが複数のサブフィールドに時間分割されており、各サブフィールドはそれぞれ輝度の重み付けがされている。サブフィールドの輝度重みは各サブフィールドを点灯させた時の発光量に対応する。すなわち、各サブフィールドは所定の発光回数を輝度重みとして有し、発光するサブフィールドの輝度重みの合計が表示する輝度の階調に対応する。
【０００４】
図１０に１フィールドにおける各サブフィールドの時間的関係を示す。この図に示す例では、１フィールドは、サブフィールド１からサブフィールド８までの８つのサブフィールドに分割され、それぞれ１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８の輝度重みを有している。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、画素毎に点灯か非点灯かを設定するための書き込み放電行う書き込み期間Ｔ２と、書き込み放電により点灯のデータが書き込まれた画素において一斉に維持放電を発生させて発光させる維持期間Ｔ３とにおいてそれぞれ所定の制御がなされる。サブフィールドの発光はサブフィールド１からサブフィールド８の順に起こる。
【０００５】
図１０に示す例では、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段階の階調レベルを表現できる。例えば、階調レベル７は、サブフィールド１からサブフィールド３を発光させることにより、１＋２＋４＝７で表現でき、階調レベル２１は、サブフィールド１、サブフィールド３およびサブフィールド５を発光させることにより、１＋４＋１６＝２１で表現できる。
【０００６】
以上のように、サブフィールド法では、１フィールドを時間分割した複数のサブフィールドの中から所望の階調を得るためのサブフィールドが選択され、この選択されたサブフィールドを発光させることにより中間調の階調表現が可能となる。
【０００７】
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が現れることが知られている。次に、この動画表示中に現れる疑似輪郭（動画疑似輪郭）について説明する。
【０００８】
今、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８と重み付けられたサブフィールドに分割された場合であって、図１１に示すように画像パターンＸが、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の画面３３上を１フィールドで２画素相当、水平方向に移動する場合を考える。画像パターンＸは、階調レベルが１２７である画素Ｐ１、Ｐ２と、これに隣接する階調レベルが１２８である画素Ｐ３、Ｐ４とからなる。図１２は、画像パターンＸをサブフィールドに展開した図である。
【０００９】
この図において、横方向はプラズマディスプレイパネル画面３３上の水平方向に対応し、縦方向は時間方向に対応する。また、図中、ハッチングは発光するサブフィールドを示している。
【００１０】
図１２において、画像パターンＸが静止している場合、人間の目はＡ−Ａ'方向に見るため画素本来の階調が見える。ところが、画像パターンＸが図１１に示すように水平方向に移動すると、それを見る人間の視線は、図１２のＢ−Ｂ'またはＣ−Ｃ'方向に移動する。視線がＢ−Ｂ'方向に移動した場合、人間の目は、画素Ｐ４のサブフィールド１〜サブフィールド５と、画素Ｐ３のサブフィールド６及びサブフィールド７と、画素Ｐ２のサブフィールド８とを見ることになり、その結果、これらのサブフィールドが時間積分され、階調レベル０が見えてしまう。また、視線がＣ−Ｃ'方向に移動した場合、人間の目は、画素Ｐ１のサブフィールド１〜サブフィールド５と、画素Ｐ２のサブフィールド６及びサブフィールド７と、画素Ｐ３のサブフィールド８とを見ることになり、その結果、階調レベル２５５が見えてしまう。いずれにしても、これらは本来の階調レベル（１２７または１２８）とは大幅に異なる階調となり、人間の目にはこれらは疑似輪郭線として現れる。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、１９１と１９２等の場合にもこの疑似輪郭は顕著に観測される。これは、これらの階調の画素が隣接した場合、階調の変化はわずかであるのに対して、発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいためである。動画の場合に限り現れるこのような輪郭線を疑似輪郭ノイズと言い、画質を劣化させる原因となる（例えば、非特許文献１参照）。
【００１１】
上記の動画疑似輪郭を抑制するために、例えば、まず、入力画像の階調を動画疑似輪郭が発生しにくい「所定の階調」またはその「中間の階調」に変換し、その変換した階調と変換前の階調との誤差をその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」であった場合には、最も近い「所定の階調」との階調差を「中間の階調」に加算または「中間の階調」から減算する。ドット毎、ライン毎、フィールド毎に加算と減算を交番することで、平均的に「中間の階調」を表現している。これにより動画疑似輪郭が発生しにくい「所定の階調」に加えて、空間および時間的に表現される「中間の階調」を用いることで階調数の減少を抑えながら動画疑似輪郭を抑制するという方法がある（例えば、特許文献１）。
【００１２】
【非特許文献１】
「パルス幅変調動画表示に見られる疑似輪郭ノイズ」：テレビジョン学会技術報告、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．２、ＩＤＹ９５−２１、ｐ６１−６６
【特許文献１】
特開２０００−２７６１００号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような例においては、階調値がある程度の傾斜を持ち、且つそれが十分目視で確認できるほどの画素にわたって連続している部分、例えば画像のうちの焦点が合っていない部分などが目で追いかけられる程度の速度で移動すると、非常に大きい動画疑似輪郭が観測されるという課題がある。
【００１４】
ここで、大きい動画疑似輪郭が発生する階調付近で、この動画疑似輪郭を抑制しようとすると階調数を減少させることが必要となる。すなわち、動画疑似輪郭を抑制するために階調数が確保できないという課題が生じてしまう。
【００１５】
上述の課題に対し、本発明者が数々の実験と検討を行った結果、１フィールド期間の点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうち、最大の輝度重みを有するサブフィールドである「中間非点灯サブフィールド」の存在が、画像の傾斜や画像の動きの特定の組合せに対して発生する動画疑似輪郭と大きな相関があることを解明した。
【００１６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、大きい動画疑似輪郭が発生する箇所であっても、可能な限りの階調性を維持しながら動画疑似輪郭を大幅に削減することができる画像表示方法および画像表示装置を実現することを目的とする。
【００１７】
【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方法は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示方法において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ前記表示可能な階調に変換して画像表示し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、表示可能な階調の中から点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値とし、この第１の階調値を、第１の階調値と、第１の階調値を作成するために用いた表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行って画像表示することを特徴とするものである。
【００１８】
また、以上の課題を解決するために本発明の画像表示装置は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示装置において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ前記表示可能な階調に変換し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、前記表示可能な階調の中から点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値に変換する階調変換手段と、前記階調変換手段から出力される前記第１の階調値を、前記第１の階調値と、前記第１の階調値を作成するために用いた前記表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に誤差拡散する第１の拡散手段とを有するものである。
【００１９】
【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、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示方法において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ前記表示可能な階調に変換して画像表示し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、表示可能な階調の中で点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを表示可能な階調の中から選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値とし、この第１の階調値を、第１の階調値と、第１の階調値を作成するために用いた表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行って画像表示する画像表示方法である。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ｎ個の表示可能な階調は、表示可能な階調から１つおきに選択したものであるというものである。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、階調値が単調に変化する表示領域は、水平方向または垂直方向に連続したｍ個（ｍは２以上の整数）以上の画素において、階調値が、単調増加か、または単調減少となっているものであるというものである。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、連続したｍ個が、画面上で、３ｍｍから１５ｍｍ程度となるような画素数であるというものである。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、連続したｍ個が、４２型の画面における画面の横幅の０．３％から１．５％程度となるような画素数であるというものである。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、画像の動きは、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分値の絶対値が所定の値より大きい場合に、画像に動きがあるものとするというものである。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、第１の拡散処理は、第１の階調値に変換した画像に対し、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数）のマトリクスを加算することであるというものである。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、マトリクスのｎ個の要素は、第１の階調値の作成に用いたｎ個の階調と第１の階調値との差分値であるというものである。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、画素の階調値を表示可能な階調値または第１の階調値に変換した後、変換前後での階調値の誤差を、画素の周辺画素に対して所定の比率で拡散する第２の拡散処理を行うというものである。
【００２８】
また、請求項１０に記載の発明は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示装置において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ表示可能な階調に変換し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、表示可能な階調の中で点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値に変換する階調変換手段と、この階調変換手段から出力される第１の階調値を、第１の階調値と、この第１の階調値を作成するために用いた表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に誤差拡散する第１の拡散手段とを有することを特徴とするものである。
【００２９】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、ｎ個の表示可能な階調は、表示可能な階調から１つおきに選択したものであるというものである。
【００３０】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、階調値が単調に変化する表示領域は、水平方向または垂直方向に連続したｍ個（ｍは２以上の整数）以上の画素において、階調値が、単調増加か、または単調減少となっているものであるというものである。
【００３１】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、連続したｍ個が、画面上で、３ｍｍから１５ｍｍ程度となるような画素数であるというものである。
【００３２】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、連続したｍ個が、４２型の画面における画面の横幅の０．３％から１．５％程度となるような画素数であるというものである。
【００３３】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、画像の動きは、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分値の絶対値が所定の値より大きい場合に、画像に動きがあるものとするというものである。
【００３４】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、第１の拡散処理は、前記第１の階調値に変換した画像に対し、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数）のマトリクスを加算することであるというものである。
【００３５】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、マトリクスのｎ個の要素は、第１の階調値の作成に用いたｎ個の階調と第１の階調値との差分値であるというものである。
【００４１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の簡単化のために１つの色について説明を行うが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を用いたカラー表示においても本発明は同様に適用できる。
【００４２】
図１は、本発明の一実施の形態による画像表示装置（以下表示装置と呼ぶ）の概略構成を示すブロック図である。表示装置は、Ａ／Ｄ変換器１１と、逆ガンマ補正器１３と、動き検出器１５と、傾斜検出器３７と、階調変換手段１７と、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路と、映像信号−サブフィールド対応付け器２５と、サブフィールド処理器２７と、走査・維持・消去駆動回路２９と、データ駆動回路３１と、プラズマディスプレイパネル（以下「ＰＤＰ」という。）３３と、タイミングパルス発生器３５とからなる。
【００４３】
ここで、ＰＤＰ３３は、サブフィールド法を用いて階調表示を行う画像表示装置であり、このような場合、放電の安定性の問題から、表示できる階調に制限を加える必要がある場合がある。すなわち、ＰＤＰの放電は各サブフィールドごとに完全に独立しているわけではなく、それ以前のサブフィールドの影響を受ける。例えば、あるサブフィールドにおける書き込み放電の発生しやすさは、その前のサブフィールドで維持放電を行ったかどうかに依存し、前サブフィールドで維持放電が行われている方が書き込み放電が発生しやすく、維持放電が行われていなければ書き込み放電は発生しにくい。これは、前のサブフィールドで維持放電が発生していれば、放電空間中に大量の荷電粒子が放出され、これが次サブフィールドでの書き込み放電の種になるためである。ここで、放電が発生しやすいということは、放電が起こらない確率が低いことであり、放電が発生しにくいということは、放電が起こらない確率が高いことである。あるサブフィールドにおいて、書き込み放電が起こらない確率が高くなるということは、発光すべきそのサブフィールドの維持期間において発光できない確率が高くなるということであるので、これが頻繁に発生すれば画質を大きく劣化させることになる。
【００４４】
例えば、図１３は輝度の重み付けとして、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８とした８つのサブフィールドで、２２〜３９の階調を表示する場合に点灯するサブフィールドを示したものである。「●」を示した部分は発光がなされるサブフィールドである。３２という階調では、１〜５サブフィールドまで維持放電がなく、６サブフィールドで初めて書き込みおよび維持放電を行うことになる。このような場合には、上記の理由から６サブフィールドにおいて書き込み放電が発生しにくくなる。そしてこのような現象は、コントラスト向上を狙い、黒表示時の輝度を下げるために予備放電期間を短縮または省略して駆動する場合に、特に顕著となる。これは、サブフィールド毎の独立性がさらに弱くなるためである。
【００４５】
ここで、上述のような書き込みの失敗を防ぐためには、使用する階調を例えば図２に示すものに限定するということが考えられる。図２は、１フィールド期間を、輝度重みがそれぞれ１、２、４、８、１６、２５、３４、４４、５５、６６である１０個のサブフィールドで分割して２５５階調表示を行おうとする場合の、サブフィールドの、表示階調とそれに対するサブフィールド毎の発光の組み合わせ符号化方法を示したものである。図中、「●」を示した部分は発光がなされるサブフィールドである。この場合、全ての階調の１フィールド期間においては、あるサブフィールドで維持放電がなくとも、その前のサブフィールドでは必ず維持放電を行っている、すなわち非点灯のサブフィールドが２つ以上連続する箇所がないため、書き込み放電に失敗する確率を低く抑えることができる。
【００４６】
そこで、本実施の形態においては、「表示可能な階調」は、図２に示すような、放電の確実性を考慮した階調である。
【００４７】
図１において、ＰＤＰ３３は、電極がマトリクス状に配置され、オンまたはオフの二値的に発光を行う表示装置である。本実施形態では、従来技術で説明したように、ＰＤＰ３３においてそれぞれ重み付けられた複数のサブフィールドによる多階調表示を行う。
【００４８】
タイミングパルス発生器３５は、水平同期信号（ＨＤ）及び垂直同期信号（ＶＤ）に基づいてタイミング信号（動作クロック）を発生し、表示装置内の各部に供給する。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換器１１はＲＧＢ信号を受けてＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換を行う。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号は、逆ガンマ補正器１３により逆ガンマ補正がなされる。すなわち、ＲＧＢ信号はＣＲＴ表示装置上での表示を前提としたガンマ特性で送られてきているため逆ガンマ補正し、この特性を元に戻す処理を行う。
【００５１】
Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号は、動き検出器１５にも入力され、動き検出器１５にて処理中の画素が動画部分に含まれるか否かを検出する。動きがあると認識された場合には出力として「１」が、そうでない場合には「０」が出力される。ここで、動きの有無の認識は、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分を求め、この差分値の絶対値が所定の値以上になった場合に、その画素には動画部分があると認識される。上記での所定の値は、全サブフィールドの重みの合計が２５５の場合、１０〜３０程度が適当である。
【００５２】
また、Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号は、傾斜検出器３７にも入力され、傾斜検出器３７にて処理中の画素が傾斜部分に含まれるか否かを検出する。傾斜部分があると認識される場合には出力として「１」が、そうでない場合には「０」が出力される。ここで傾斜部分とは、水平方向または垂直方向に連続したｍ個以上の画素において階調値が単調増加または単調減少となっていると認識される画像部分を指す。ここでのｍの値は、画面上で３〜１５ｍｍ程度となるように設定され、これは４２型ＰＤＰにおいて画面横幅の０．３％〜１．５％に相当する。ｍの値をあまりに小さい範囲に設定すると、動画疑似輪郭が観測されないような微小な領域まで検出されてしまい、あまりに大きい範囲に設定すると、動画疑似輪郭が発生する領域まで検出されなくなるためである。
【００５３】
動き検出器１５と傾斜検出器３７の出力は、階調変換手段１７に出力される。
【００５４】
逆ガンマ補正後のＲＧＢ信号は、階調変換手段１７に送られる。階調変換手段１７とマトリクス加算回路１９は、動画疑似輪郭の発生を抑制したり、放電の安定性のために不連続とした階調間を補完するための所定の処理を行う。
【００５５】
具体的には、階調変換手段１７は、送られてきた映像信号に対して、その映像信号が示す画素の階調値が、ある所定の値よりも大きく、且つ画面内での変化がある、すなわち傾斜部分で、且つ画像に動きがある、すなわち動画部分であると認識された画素を対象画素とし、この場合には、対象画素の階調値を、表示可能な階調のうちから選択された例えば４つの階調の平均である第１の階調値に変換する。また対象画素以外の、非対象画素に対しては、その画素の階調値を表示可能な階調に変換する。以上については、詳細は後述する。
【００５６】
第１の拡散手段１９は、階調変換手段１７から出力された第１の階調値を、先ほどの４つの階調を用いて、空間的および／または時間的に平均する、第１の拡散処理を行うものである。これについても詳細は後述する。
【００５７】
第１の拡散手段１９から出力された映像信号は、映像信号−サブフィールド対応付け器２５に送られる。映像信号−サブフィールド対応付け器２５は、映像信号をサブフィールドに対応した複数のビットからなるフィールド情報に変換する。すなわち、フィールド情報はサブフィールドを発光（点灯）させるか否かを示すビットからなる。
【００５８】
サブフィールド処理器２７は、映像信号−サブフィールド対応付け器２５からのフィールド情報に基づいて維持期間に出される維持パルスの数を決定する。
【００５９】
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器２７からの出力に基づきＰＤＰ３３の電極を制御し、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。
【００６０】
上述の様子を、サブフィールドの組み合わせを示す図２を用いて説明する。図２は、前に述べたように、輝度重みがそれぞれ１、２、４、８、１６、２５、３４、４４、５５、６６である１０個のサブフィールドを用いて２５５階調表示を行おうとするサブフィールドの、表示階調とそれに対するサブフィールド毎の発光の組み合わせ符号化方法を示したものである。図中、「●」を示した部分は発光がなされるサブフィールドである。この一部を切り出したものが図３である。
【００６１】
図３に点線矢印で示す経路は、図４に示す傾斜動画領域が、矢印で示す動き方向に移動する場合、これを目で追ったときに観測される動画疑似輪郭を説明するための矢印である。図４の矢印のような画像の動きを観測した場合、例えば階調値が約「３１」〜「５５」の範囲（図３）では、画像の動きに応じて発生場所と程度は変化するものの、動画疑似輪郭が観測されることを示している。すなわち、１フィールドの期間中、図４に示すような動き速度、すなわち階調値が「３１」から「５５」の「２４」階調増加する間に、第１サブフィールドから第６サブフィールドが経過するような速度で画像が動くのを追従すると、図３に示すように、１フィールドの期間中、ほとんど発光を観測する機会を失ってしまい、本来の輝度「３１」から「５５」の値に比較して非常に暗い発光がノイズとして観測されることになる。別の表現をすると、視線が動くことにより、網膜上には、それぞれのサブフィールドで表示される二値画像が少しずつズレて重なったような像が形成されるが、この時、図３に示すように、１フィールド期間の中での点灯するサブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯のサブフィールドのうち、最大の輝度重みを有するサブフィールドである「中間非点灯サブフィールド」が、隣接してしまうために、周囲と比べて極端に暗い部分が発生するのである。
【００６２】
このように、動画疑似輪郭の発生は、画像の階調値の傾斜と画像の動きにより決まる特定の領域で、隣接したサブフィールドを「中間非点灯サブフィールド」として持つような階調が集中して存在することが原因である。例えば、図３のように「４０」という階調は５サブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持ち、「４８」という階調は４サブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つ。つまり「４０」と「４８」は、隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調である。同様に「４０」「４８」「５２」「５４」「５５」は、隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つ階調である。傾斜部分では、これらの階調が単調現象または単調増加で並んでいることが多いが、移動している傾斜部分を視線が追従すると、網膜上には中間非点灯サブフィールドが重なった像が形成されるので動画疑似輪郭が観測される。このように、傾斜部分で、且つ動いているような領域において、互いに隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調が並ばないような処理を施すことにより、動画疑似輪郭を低減できることが期待できる。
【００６３】
そこで、本発明では、画素のうちの対象画素の階調を表示する際に、表示可能な階調値の中から「中間非点灯サブフィールド」が隣接しない階調値をｎ個（ｎは２以上の整数）選択して平均した、第１の階調値に変換し、その第１の階調値を、前記ｎ個の階調値を用いて、時間的・空間的に平均する第１の拡散処理により、疑似的にその階調が表現されるようにする。これにより、互いに隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調が並ばないようになるので動画疑似輪郭は目立たなくなる。
【００６４】
なお、映像信号のうち、階調値が低い部分においては、動画疑似輪郭は目立ちにくいので、前述の中間非点灯サブフィールドを拡散する処理は行わずに階調を表示する。
【００６５】
階調変換手段１７は、ルックアップテーブル（以降ＬＵＴ）を有しており、このＬＵＴを用いて、入力した逆ガンマ補正後の映像信号に基づく画素の階調を変換する。階調変換手段１７は、動き検出器１５と傾斜検出器３７との出力と入力信号の階調値によって、使用するＬＵＴを切り替える。動画でかつ傾斜でかつ入力信号が所定の階調値よりも高い階調であるような部分の、対象画素の階調表示に対しては、図５に示す第１のＬＵＴにより、表示可能な階調のうちから選択された４つの階調を平均して得られる階調（第１の階調）に変換する。また、それ以外の部分の非対象画素の階調表示に対しては、図６に示す第２のＬＵＴにより、表示可能な階調値に変換する。ここで、所定の階調値とは、１フィールドを１０サブフィールドに分割し、全サブフィールドの重みの合計が２５５の場合には５０以下が望ましいが、動画疑似輪郭の大きさはサブフィールド数や、重み付けによって異なるので、最適な値は異なる。
【００６６】
第１の拡散手段１９は、例えばマトリクス加算回路であり、階調変換手段１７から出力された階調に対し、図５、図６に示すように設定された加算量に基づいた所定の拡散処理（第１の拡散処理）を行う。これについては詳細は後述する。
【００６７】
ここで、図５に第１のＬＵＴとして示す第１の階調値は、図６に第２のＬＵＴとして示す表示可能な階調値から１つおきに選択した４つの階調を平均することにより作成した。例えば、図５に示す第１の階調のうちの「１０」という階調は、図６に示す表示可能な階調である「５」、「７」、「１３」、「１５」を平均したものである。表示可能な階調を１つおきに選択したのは、できるだけ中間非点灯サブフィールドが隣接しない階調を使用するためである。このように選択することにより、後述する第１の拡散処理において、隣接するサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調が並ばなくなるので、動画疑似輪郭を抑制することが可能となる。
【００６８】
図７に階調変換手段１７の構成を示す。階調変換手段１７は、動き検出器１５からの出力（動き部で１）と傾斜検出器３７からの出力（傾斜部で１）との論理積の結果により動作を規定する論理積ゲート５０と、第１のＬＵＴと第２のＬＵＴとを備えたＬＵＴ５３とを備えるものであり、さらに、第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路と、加算器５１とを備えても良い。このことにより、元の画像の階調値と、それを第１の階調値もしくは表示可能な階調値に変換した際、階調数が減少してしまうが、そのような場合にも、階調の不連続感のない滑らかな画像とすることができる。この場合の、画像表示装置の概略構成を示すブロック図は図８のようになる。以上のように構成される階調変換手段１７の動作は次のようになる。
【００６９】
論理積ゲート５０により、動き検出器１５の出力（動き部で１）と傾斜検出器３７の出力（傾斜部で１）との論理積が１となった場合、すなわち対象画素の場合、ＬＵＴ５３は第１のＬＵＴを使用し、０の場合、すなわち非対象画素の場合、第２のＬＵＴを使用するように切り替える。そして、逆ガンマ補正器１３から画素の階調情報を含む映像信号が階調変換手段１７に送られると、ＬＵＴ５３が論理積ゲート５０の結果に基づき選択した、第１のＬＵＴで示す第１の階調値、または第２のＬＵＴで示す表示可能な階調値の中から、画素の階調情報に最も近いものを選択して出力する。すなわち、画素の階調値は、非対象画素の場合には表示可能な階調値に、対象画素の場合には第１の階調値に変換される。
【００７０】
そして、さらに第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路を設けた構成の場合、ＬＵＴ５３から出力された階調値は、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路に入力される前に、誤差拡散処理回路６０に出力される。このような構成の場合の動作は以下のとおりである。
【００７１】
逆ガンマ補正器１３から画素の階調情報を含む映像信号が加算器５１に入力されると、その映像信号に基づく画素の本来の階調と、その画素より前に処理された画素から拡散された誤差ｅとが加算され、ＬＵＴ５３および第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路に出力される。
【００７２】
第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路は、ＬＵＴ５３により変換された後の階調と変換前の階調との差、すなわち誤差を処理中の画素の周辺の画素に拡散させる第２の拡散処理を行う。この第２の拡散処理を画面全体に施すことにより、画面全体において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画素の輝度が表示されているように見える。これにより画像のざらつきがない、質の高い画像が表現できる。
【００７３】
第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路は、図７に示すように減算器６１と、遅延器６３、６５、６７、６９と、乗算器７１、７３、７５、７７と、加算器７９とからなる。誤差拡散処理回路６０において、減算器６１により、本来の画素の階調に拡散誤差ｅが加算された階調から、ＬＵＴ５３から出力された階調が減算され、それらの差分すなわち誤差ｅ'が求められる。誤差ｅ'は遅延器６３および遅延器６９に入力される。
【００７４】
遅延器６３は入力信号を（１ライン−１画素）分遅延して出力する。遅延器６５、６７、６９はそれぞれ入力信号を１画素分遅延して出力する。したがって、遅延器６３は現在処理中の画素の１ライン前の画素の直後の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。遅延器６５は現在処理中の画素の１ライン前の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。遅延器６７は現在処理中の画素の１ライン前の画素の直前の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。遅延器６９は現在処理中の画素の直前の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。
【００７５】
各遅延器６９、６３、６５、６７から出力された誤差は乗算器７１、７３、７５、７７にて所定の係数ｋ０、ｋ１、ｋ２、ｋ３が乗算される。このとき、各係数ｋ０、ｋ１、ｋ２、ｋ３はｋ０＋ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＝１の関係を満たす適当な値に設定される。その後、加算器７９にて各乗算器７１、７３、７５、７７からの出力が合算され、その結果が画素に対する拡散誤差ｅとして出力される。すなわち、第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路では、画素本来の階調に拡散誤差ｅが加算された階調とＬＵＴ５３で変換された後の階調との誤差ｅ'を、図７の（ｃ）に示すように、その画素の周辺の画素に所定の比率ｋ０〜ｋ３で拡散する。また、ある画素に対する拡散誤差ｅは、図７の（ｂ）に示すように、その画素の周辺の画素から拡散された誤差を合算することにより得られる。
【００７６】
ＬＵＴ５３からは、図５の第１のＬＵＴまたは図６の第２のＬＵＴに示す、それぞれの階調値に応じた４つの値である加算量も出力される（第２のＬＵＴから出力された階調に対する加算量は全て０である）。
【００７７】
以上のように、階調変換手段１７は、ある画素の階調を受けると、その階調に拡散誤差を加算し、加算後の階調を表現するのに適した階調を選択し出力する。さらに、その階調に対する４つの加算量も出力する。階調変換手段１７からの映像信号と加算量とは、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路に出力される。
【００７８】
次に、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路を説明する。マトリクス加算回路は、階調変換手段１７により変換された第１の階調を、所定の加算量だけ拡散することで空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行うものである。
【００７９】
具体的には次の様にして第１の階調を表現する。
【００８０】
まず図９（ａ）のように、第１の階調とともにＬＵＴ５３から出力された４つの加算量ｄ１〜ｄ４を要素として持つ２画素×２ライン（一般的には、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数））のマトリクスを考え、これを図９（ｃ）のように敷き詰める。次に第２の拡散処理後の各画素のデータに対し、対応する位置にある加算量を加算する。
【００８１】
ここで、ｄ１〜ｄ４は、第１の階調と、これを作成するのに用いた表示可能な階調との差分となっている。したがって、第１の階調に加算ｄ１〜ｄ４を加算した結果は表示可能な階調となっている。また、空間的平均により第１の階調は保存されている。また、フィールドごとにｄ１〜ｄ４の位置を変化させることにより、時間的にも平均され、第１の階調は保存される。すなわち、入力階調は第１の階調により表現されているので、結果として入力階調は保存される。
【００８２】
このようにして得られた画像データは、傾斜部分であっても隣接サブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つ階調が並ぶことはないので、視線が追従しても、網膜上で中間非点灯サブフィールドが重なることはなく、大きな動画疑似輪郭は観測されない。例えば、第１の階調の中で「８１」という階調は、表示可能な階調である「６５」、「８２」、「８８」、「９０」の４つの階調の平均で作成されている。「６５」の中間非点灯サブフィールドは第６サブフィールドで、「８２」の中間非点灯サブフィールドは第４サブフィールドで、「８８」の中間非点灯サブフィールドは第２サブフィールドで、「９０」には中間非点灯サブフィールドはない。すなわちこれら４つの階調において、中間非点灯サブフィールドが隣接していない。第１の階調である「８１」は第１の拡散処理によりこれら４つの階調に拡散されるが、中間非点灯サブフィールドが隣接しないために、傾斜領域においても大きな動画疑似輪郭が発生しない。もし本発明の処理を施さなければ、「８１」付近の階調は表示可能な階調である「７４」か「８２」のいずれかで表現されるが、中間非点灯サブフィールドが隣接するために、傾斜領域では大きな動画疑似輪郭が発生することになる。
【００８３】
以上のように、本実施の形態では、隣接したサブフィールドを「中間非点灯サブフィールドとして持つ階調が傾斜領域で並んで存在することによる大きな動画疑似輪郭の発生を抑えることが可能である。
【００８４】
ただし、本実施の形態では第１の階調が０の場合には加算量を全て０とした。また、表示する階調を１つおきに選択して第１の階調を作成したが、使用する表示可能な階調は最小で０、最大で２５５であるので、第１の階調の低階調部と高階調部を作成する際にはこの規則からは外れることになる。
【００８５】
なお、本実施の形態ではサブフィールド数を１０としたが、任意のサブフィールド数の表示装置に対して本発明と同様に「中間非点灯サブフィールド」の集中を抑制する補正を行うことで、動画疑似輪郭抑制効果を奏することができることは言うまでもない。
【００８６】
また、本実施の形態では、全サブフィールドの重みの合計が２５５である場合について説明したが、任意の重みをもつ表示装置に対して本発明と同様に「中間非点灯サブフィールド」の集中を抑制する補正を行うことで、動画疑似輪郭抑制効果を奏することができることは言うまでもない。
【００８７】
また、本実施の形態では第１の階調を作成するために表示可能な階調から４つの階調を選択して用いたが、「４つ」に限定する必要はなく、任意の数の階調を用いることができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、「表示可能な階調」として図２（ｂ）に示す階調を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力された階調を、一旦、表示可能な階調から作成された第１の階調に変換した後、表示可能な階調変換することにより、「中間非点灯サブフィールド」の集中が抑制でき、動画疑似輪郭抑制の効果を奏することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大きい動画疑似輪郭が発生する箇所であっても、可能な限りの階調性を維持しながら動画疑似輪郭を大幅に削減することができる画像表示方法および画像表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による画像表示装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態での表示可能な階調の一例と、その際のサブフィールドの発光パターンを示す図
【図３】大きな動画疑似輪郭が発生する原因を説明するための図
【図４】大きな動画疑似輪郭が発生する表示パターンを説明するための図
【図５】本発明の一実施の形態における第１の階調の一例と、それに対応する加算量を示す図
【図６】本発明の一実施の形態における表示可能な階調の一例と、それに対応する加算量を示す図
【図７】本発明の一実施の形態による画像表示装置の、階調変換手段と第２の拡散手段との概略構成を示すブロック図
【図８】本発明の他の実施の形態による画像表示装置の概略構成を示すブロック図
【図９】本発明の一実施の形態による画像表示装置の、第１の拡散処理でのディザ処理を説明するための図
【図１０】１フィールドを構成する複数のサブフィールドを説明するための図
【図１１】動画疑似輪郭の発生を説明するための図
【図１２】動画疑似輪郭の発生原因を説明するための図
【図１３】放電の安定性のための階調制限を説明するための図
【符号の説明】
１１ Ａ／Ｄ変換器
１３ 逆ガンマ補正器
１５ 動き検出器
１７ 階調変換手段
１９ 第１の拡散手段
２５ 映像信号−サブフィールド対応付け器
２７ サブフィールド処理器
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
３５ タイミングパルス発生器
３７ 傾斜検出器
５０ 論理積ゲート
５１ 加算器
５３ ルックアップテーブル
６０ 第２の拡散手段
６１ 減算器
６３、６５、６７、６９ 遅延器
７１、７３、７５、７７ 乗算器
７９ 加算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、例えば、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）やデジタルミラーデバイス等の画像表示装置およびその画像表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等、二値的に発光を行う画像表示装置の画像表示方法において、それぞれ重み付けられた複数の二値画像を時間的に重ねることにより中間調を持つ動画像を表示する、いわゆるサブフィールド法が用いられる。
【０００３】
このサブフィールド法では、１フィールドが複数のサブフィールドに時間分割されており、各サブフィールドはそれぞれ輝度の重み付けがされている。サブフィールドの輝度重みは各サブフィールドを点灯させた時の発光量に対応する。すなわち、各サブフィールドは所定の発光回数を輝度重みとして有し、発光するサブフィールドの輝度重みの合計が表示する輝度の階調に対応する。
【０００４】
図１０に１フィールドにおける各サブフィールドの時間的関係を示す。この図に示す例では、１フィールドは、サブフィールド１からサブフィールド８までの８つのサブフィールドに分割され、それぞれ１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８の輝度重みを有している。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、画素毎に点灯か非点灯かを設定するための書き込み放電行う書き込み期間Ｔ２と、書き込み放電により点灯のデータが書き込まれた画素において一斉に維持放電を発生させて発光させる維持期間Ｔ３とにおいてそれぞれ所定の制御がなされる。サブフィールドの発光はサブフィールド１からサブフィールド８の順に起こる。
【０００５】
図１０に示す例では、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段階の階調レベルを表現できる。例えば、階調レベル７は、サブフィールド１からサブフィールド３を発光させることにより、１＋２＋４＝７で表現でき、階調レベル２１は、サブフィールド１、サブフィールド３およびサブフィールド５を発光させることにより、１＋４＋１６＝２１で表現できる。
【０００６】
以上のように、サブフィールド法では、１フィールドを時間分割した複数のサブフィールドの中から所望の階調を得るためのサブフィールドが選択され、この選択されたサブフィールドを発光させることにより中間調の階調表現が可能となる。
【０００７】
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が現れることが知られている。次に、この動画表示中に現れる疑似輪郭（動画疑似輪郭）について説明する。
【０００８】
今、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８と重み付けられたサブフィールドに分割された場合であって、図１１に示すように画像パターンＸが、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の画面３３上を１フィールドで２画素相当、水平方向に移動する場合を考える。画像パターンＸは、階調レベルが１２７である画素Ｐ１、Ｐ２と、これに隣接する階調レベルが１２８である画素Ｐ３、Ｐ４とからなる。図１２は、画像パターンＸをサブフィールドに展開した図である。
【０００９】
この図において、横方向はプラズマディスプレイパネル画面３３上の水平方向に対応し、縦方向は時間方向に対応する。また、図中、ハッチングは発光するサブフィールドを示している。
【００１０】
図１２において、画像パターンＸが静止している場合、人間の目はＡ−Ａ'方向に見るため画素本来の階調が見える。ところが、画像パターンＸが図１１に示すように水平方向に移動すると、それを見る人間の視線は、図１２のＢ−Ｂ'またはＣ−Ｃ'方向に移動する。視線がＢ−Ｂ'方向に移動した場合、人間の目は、画素Ｐ４のサブフィールド１〜サブフィールド５と、画素Ｐ３のサブフィールド６及びサブフィールド７と、画素Ｐ２のサブフィールド８とを見ることになり、その結果、これらのサブフィールドが時間積分され、階調レベル０が見えてしまう。また、視線がＣ−Ｃ'方向に移動した場合、人間の目は、画素Ｐ１のサブフィールド１〜サブフィールド５と、画素Ｐ２のサブフィールド６及びサブフィールド７と、画素Ｐ３のサブフィールド８とを見ることになり、その結果、階調レベル２５５が見えてしまう。いずれにしても、これらは本来の階調レベル（１２７または１２８）とは大幅に異なる階調となり、人間の目にはこれらは疑似輪郭線として現れる。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、１９１と１９２等の場合にもこの疑似輪郭は顕著に観測される。これは、これらの階調の画素が隣接した場合、階調の変化はわずかであるのに対して、発光するサブフィールドのパターンの変化が大きいためである。動画の場合に限り現れるこのような輪郭線を疑似輪郭ノイズと言い、画質を劣化させる原因となる（例えば、非特許文献１参照）。
【００１１】
上記の動画疑似輪郭を抑制するために、例えば、まず、入力画像の階調を動画疑似輪郭が発生しにくい「所定の階調」またはその「中間の階調」に変換し、その変換した階調と変換前の階調との誤差をその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」であった場合には、最も近い「所定の階調」との階調差を「中間の階調」に加算または「中間の階調」から減算する。ドット毎、ライン毎、フィールド毎に加算と減算を交番することで、平均的に「中間の階調」を表現している。これにより動画疑似輪郭が発生しにくい「所定の階調」に加えて、空間および時間的に表現される「中間の階調」を用いることで階調数の減少を抑えながら動画疑似輪郭を抑制するという方法がある（例えば、特許文献１）。
【００１２】
【非特許文献１】
「パルス幅変調動画表示に見られる疑似輪郭ノイズ」：テレビジョン学会技術報告、Ｖｏｌ．１９、Ｎｏ．２、ＩＤＹ９５−２１、ｐ６１−６６
【特許文献１】
特開２０００−２７６１００号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような例においては、階調値がある程度の傾斜を持ち、且つそれが十分目視で確認できるほどの画素にわたって連続している部分、例えば画像のうちの焦点が合っていない部分などが目で追いかけられる程度の速度で移動すると、非常に大きい動画疑似輪郭が観測されるという課題がある。
【００１４】
ここで、大きい動画疑似輪郭が発生する階調付近で、この動画疑似輪郭を抑制しようとすると階調数を減少させることが必要となる。すなわち、動画疑似輪郭を抑制するために階調数が確保できないという課題が生じてしまう。
【００１５】
上述の課題に対し、本発明者が数々の実験と検討を行った結果、１フィールド期間の点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうち、最大の輝度重みを有するサブフィールドである「中間非点灯サブフィールド」の存在が、画像の傾斜や画像の動きの特定の組合せに対して発生する動画疑似輪郭と大きな相関があることを解明した。
【００１６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、大きい動画疑似輪郭が発生する箇所であっても、可能な限りの階調性を維持しながら動画疑似輪郭を大幅に削減することができる画像表示方法および画像表示装置を実現することを目的とする。
【００１７】
【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方法は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示方法において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ前記表示可能な階調に変換して画像表示し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、表示可能な階調の中から点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値とし、この第１の階調値を、第１の階調値と、第１の階調値を作成するために用いた表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行って画像表示することを特徴とするものである。
【００１８】
また、以上の課題を解決するために本発明の画像表示装置は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示装置において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ前記表示可能な階調に変換し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、前記表示可能な階調の中から点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値に変換する階調変換手段と、前記階調変換手段から出力される前記第１の階調値を、前記第１の階調値と、前記第１の階調値を作成するために用いた前記表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に誤差拡散する第１の拡散手段とを有するものである。
【００１９】
【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、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示方法において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ前記表示可能な階調に変換して画像表示し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、表示可能な階調の中で点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを表示可能な階調の中から選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値とし、この第１の階調値を、第１の階調値と、第１の階調値を作成するために用いた表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行って画像表示する画像表示方法である。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ｎ個の表示可能な階調は、表示可能な階調から１つおきに選択したものであるというものである。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、階調値が単調に変化する表示領域は、水平方向または垂直方向に連続したｍ個（ｍは２以上の整数）以上の画素において、階調値が、単調増加か、または単調減少となっているものであるというものである。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、連続したｍ個が、画面上で、３ｍｍから１５ｍｍ程度となるような画素数であるというものである。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、連続したｍ個が、４２型の画面における画面の横幅の０．３％から１．５％程度となるような画素数であるというものである。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、画像の動きは、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分値の絶対値が所定の値より大きい場合に、画像に動きがあるものとするというものである。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、第１の拡散処理は、第１の階調値に変換した画像に対し、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数）のマトリクスを加算することであるというものである。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、マトリクスのｎ個の要素は、第１の階調値の作成に用いたｎ個の階調と第１の階調値との差分値であるというものである。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、画素の階調値を表示可能な階調値または第１の階調値に変換した後、変換前後での階調値の誤差を、画素の周辺画素に対して所定の比率で拡散する第２の拡散処理を行うというものである。
【００２８】
また、請求項１０に記載の発明は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示装置において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ表示可能な階調に変換し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、表示可能な階調の中で点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値に変換する階調変換手段と、この階調変換手段から出力される第１の階調値を、第１の階調値と、この第１の階調値を作成するために用いた表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に誤差拡散する第１の拡散手段とを有することを特徴とするものである。
【００２９】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、ｎ個の表示可能な階調は、表示可能な階調から１つおきに選択したものであるというものである。
【００３０】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、階調値が単調に変化する表示領域は、水平方向または垂直方向に連続したｍ個（ｍは２以上の整数）以上の画素において、階調値が、単調増加か、または単調減少となっているものであるというものである。
【００３１】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、連続したｍ個が、画面上で、３ｍｍから１５ｍｍ程度となるような画素数であるというものである。
【００３２】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、連続したｍ個が、４２型の画面における画面の横幅の０．３％から１．５％程度となるような画素数であるというものである。
【００３３】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、画像の動きは、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分値の絶対値が所定の値より大きい場合に、画像に動きがあるものとするというものである。
【００３４】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の発明において、第１の拡散処理は、前記第１の階調値に変換した画像に対し、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数）のマトリクスを加算することであるというものである。
【００３５】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、マトリクスのｎ個の要素は、第１の階調値の作成に用いたｎ個の階調と第１の階調値との差分値であるというものである。
【００４１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、説明の簡単化のために１つの色について説明を行うが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を用いたカラー表示においても本発明は同様に適用できる。
【００４２】
図１は、本発明の一実施の形態による画像表示装置（以下表示装置と呼ぶ）の概略構成を示すブロック図である。表示装置は、Ａ／Ｄ変換器１１と、逆ガンマ補正器１３と、動き検出器１５と、傾斜検出器３７と、階調変換手段１７と、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路と、映像信号−サブフィールド対応付け器２５と、サブフィールド処理器２７と、走査・維持・消去駆動回路２９と、データ駆動回路３１と、プラズマディスプレイパネル（以下「ＰＤＰ」という。）３３と、タイミングパルス発生器３５とからなる。
【００４３】
ここで、ＰＤＰ３３は、サブフィールド法を用いて階調表示を行う画像表示装置であり、このような場合、放電の安定性の問題から、表示できる階調に制限を加える必要がある場合がある。すなわち、ＰＤＰの放電は各サブフィールドごとに完全に独立しているわけではなく、それ以前のサブフィールドの影響を受ける。例えば、あるサブフィールドにおける書き込み放電の発生しやすさは、その前のサブフィールドで維持放電を行ったかどうかに依存し、前サブフィールドで維持放電が行われている方が書き込み放電が発生しやすく、維持放電が行われていなければ書き込み放電は発生しにくい。これは、前のサブフィールドで維持放電が発生していれば、放電空間中に大量の荷電粒子が放出され、これが次サブフィールドでの書き込み放電の種になるためである。ここで、放電が発生しやすいということは、放電が起こらない確率が低いことであり、放電が発生しにくいということは、放電が起こらない確率が高いことである。あるサブフィールドにおいて、書き込み放電が起こらない確率が高くなるということは、発光すべきそのサブフィールドの維持期間において発光できない確率が高くなるということであるので、これが頻繁に発生すれば画質を大きく劣化させることになる。
【００４４】
例えば、図１３は輝度の重み付けとして、１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８とした８つのサブフィールドで、２２〜３９の階調を表示する場合に点灯するサブフィールドを示したものである。「●」を示した部分は発光がなされるサブフィールドである。３２という階調では、１〜５サブフィールドまで維持放電がなく、６サブフィールドで初めて書き込みおよび維持放電を行うことになる。このような場合には、上記の理由から６サブフィールドにおいて書き込み放電が発生しにくくなる。そしてこのような現象は、コントラスト向上を狙い、黒表示時の輝度を下げるために予備放電期間を短縮または省略して駆動する場合に、特に顕著となる。これは、サブフィールド毎の独立性がさらに弱くなるためである。
【００４５】
ここで、上述のような書き込みの失敗を防ぐためには、使用する階調を例えば図２に示すものに限定するということが考えられる。図２は、１フィールド期間を、輝度重みがそれぞれ１、２、４、８、１６、２５、３４、４４、５５、６６である１０個のサブフィールドで分割して２５５階調表示を行おうとする場合の、サブフィールドの、表示階調とそれに対するサブフィールド毎の発光の組み合わせ符号化方法を示したものである。図中、「●」を示した部分は発光がなされるサブフィールドである。この場合、全ての階調の１フィールド期間においては、あるサブフィールドで維持放電がなくとも、その前のサブフィールドでは必ず維持放電を行っている、すなわち非点灯のサブフィールドが２つ以上連続する箇所がないため、書き込み放電に失敗する確率を低く抑えることができる。
【００４６】
そこで、本実施の形態においては、「表示可能な階調」は、図２に示すような、放電の確実性を考慮した階調である。
【００４７】
図１において、ＰＤＰ３３は、電極がマトリクス状に配置され、オンまたはオフの二値的に発光を行う表示装置である。本実施形態では、従来技術で説明したように、ＰＤＰ３３においてそれぞれ重み付けられた複数のサブフィールドによる多階調表示を行う。
【００４８】
タイミングパルス発生器３５は、水平同期信号（ＨＤ）及び垂直同期信号（ＶＤ）に基づいてタイミング信号（動作クロック）を発生し、表示装置内の各部に供給する。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換器１１はＲＧＢ信号を受けてＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換を行う。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号は、逆ガンマ補正器１３により逆ガンマ補正がなされる。すなわち、ＲＧＢ信号はＣＲＴ表示装置上での表示を前提としたガンマ特性で送られてきているため逆ガンマ補正し、この特性を元に戻す処理を行う。
【００５１】
Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号は、動き検出器１５にも入力され、動き検出器１５にて処理中の画素が動画部分に含まれるか否かを検出する。動きがあると認識された場合には出力として「１」が、そうでない場合には「０」が出力される。ここで、動きの有無の認識は、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分を求め、この差分値の絶対値が所定の値以上になった場合に、その画素には動画部分があると認識される。上記での所定の値は、全サブフィールドの重みの合計が２５５の場合、１０〜３０程度が適当である。
【００５２】
また、Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号は、傾斜検出器３７にも入力され、傾斜検出器３７にて処理中の画素が傾斜部分に含まれるか否かを検出する。傾斜部分があると認識される場合には出力として「１」が、そうでない場合には「０」が出力される。ここで傾斜部分とは、水平方向または垂直方向に連続したｍ個以上の画素において階調値が単調増加または単調減少となっていると認識される画像部分を指す。ここでのｍの値は、画面上で３〜１５ｍｍ程度となるように設定され、これは４２型ＰＤＰにおいて画面横幅の０．３％〜１．５％に相当する。ｍの値をあまりに小さい範囲に設定すると、動画疑似輪郭が観測されないような微小な領域まで検出されてしまい、あまりに大きい範囲に設定すると、動画疑似輪郭が発生する領域まで検出されなくなるためである。
【００５３】
動き検出器１５と傾斜検出器３７の出力は、階調変換手段１７に出力される。
【００５４】
逆ガンマ補正後のＲＧＢ信号は、階調変換手段１７に送られる。階調変換手段１７とマトリクス加算回路１９は、動画疑似輪郭の発生を抑制したり、放電の安定性のために不連続とした階調間を補完するための所定の処理を行う。
【００５５】
具体的には、階調変換手段１７は、送られてきた映像信号に対して、その映像信号が示す画素の階調値が、ある所定の値よりも大きく、且つ画面内での変化がある、すなわち傾斜部分で、且つ画像に動きがある、すなわち動画部分であると認識された画素を対象画素とし、この場合には、対象画素の階調値を、表示可能な階調のうちから選択された例えば４つの階調の平均である第１の階調値に変換する。また対象画素以外の、非対象画素に対しては、その画素の階調値を表示可能な階調に変換する。以上については、詳細は後述する。
【００５６】
第１の拡散手段１９は、階調変換手段１７から出力された第１の階調値を、先ほどの４つの階調を用いて、空間的および／または時間的に平均する、第１の拡散処理を行うものである。これについても詳細は後述する。
【００５７】
第１の拡散手段１９から出力された映像信号は、映像信号−サブフィールド対応付け器２５に送られる。映像信号−サブフィールド対応付け器２５は、映像信号をサブフィールドに対応した複数のビットからなるフィールド情報に変換する。すなわち、フィールド情報はサブフィールドを発光（点灯）させるか否かを示すビットからなる。
【００５８】
サブフィールド処理器２７は、映像信号−サブフィールド対応付け器２５からのフィールド情報に基づいて維持期間に出される維持パルスの数を決定する。
【００５９】
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器２７からの出力に基づきＰＤＰ３３の電極を制御し、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。
【００６０】
上述の様子を、サブフィールドの組み合わせを示す図２を用いて説明する。図２は、前に述べたように、輝度重みがそれぞれ１、２、４、８、１６、２５、３４、４４、５５、６６である１０個のサブフィールドを用いて２５５階調表示を行おうとするサブフィールドの、表示階調とそれに対するサブフィールド毎の発光の組み合わせ符号化方法を示したものである。図中、「●」を示した部分は発光がなされるサブフィールドである。この一部を切り出したものが図３である。
【００６１】
図３に点線矢印で示す経路は、図４に示す傾斜動画領域が、矢印で示す動き方向に移動する場合、これを目で追ったときに観測される動画疑似輪郭を説明するための矢印である。図４の矢印のような画像の動きを観測した場合、例えば階調値が約「３１」〜「５５」の範囲（図３）では、画像の動きに応じて発生場所と程度は変化するものの、動画疑似輪郭が観測されることを示している。すなわち、１フィールドの期間中、図４に示すような動き速度、すなわち階調値が「３１」から「５５」の「２４」階調増加する間に、第１サブフィールドから第６サブフィールドが経過するような速度で画像が動くのを追従すると、図３に示すように、１フィールドの期間中、ほとんど発光を観測する機会を失ってしまい、本来の輝度「３１」から「５５」の値に比較して非常に暗い発光がノイズとして観測されることになる。別の表現をすると、視線が動くことにより、網膜上には、それぞれのサブフィールドで表示される二値画像が少しずつズレて重なったような像が形成されるが、この時、図３に示すように、１フィールド期間の中での点灯するサブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯のサブフィールドのうち、最大の輝度重みを有するサブフィールドである「中間非点灯サブフィールド」が、隣接してしまうために、周囲と比べて極端に暗い部分が発生するのである。
【００６２】
このように、動画疑似輪郭の発生は、画像の階調値の傾斜と画像の動きにより決まる特定の領域で、隣接したサブフィールドを「中間非点灯サブフィールド」として持つような階調が集中して存在することが原因である。例えば、図３のように「４０」という階調は５サブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持ち、「４８」という階調は４サブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つ。つまり「４０」と「４８」は、隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調である。同様に「４０」「４８」「５２」「５４」「５５」は、隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つ階調である。傾斜部分では、これらの階調が単調現象または単調増加で並んでいることが多いが、移動している傾斜部分を視線が追従すると、網膜上には中間非点灯サブフィールドが重なった像が形成されるので動画疑似輪郭が観測される。このように、傾斜部分で、且つ動いているような領域において、互いに隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調が並ばないような処理を施すことにより、動画疑似輪郭を低減できることが期待できる。
【００６３】
そこで、本発明では、画素のうちの対象画素の階調を表示する際に、表示可能な階調値の中から「中間非点灯サブフィールド」が隣接しない階調値をｎ個（ｎは２以上の整数）選択して平均した、第１の階調値に変換し、その第１の階調値を、前記ｎ個の階調値を用いて、時間的・空間的に平均する第１の拡散処理により、疑似的にその階調が表現されるようにする。これにより、互いに隣接したサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調が並ばないようになるので動画疑似輪郭は目立たなくなる。
【００６４】
なお、映像信号のうち、階調値が低い部分においては、動画疑似輪郭は目立ちにくいので、前述の中間非点灯サブフィールドを拡散する処理は行わずに階調を表示する。
【００６５】
階調変換手段１７は、ルックアップテーブル（以降ＬＵＴ）を有しており、このＬＵＴを用いて、入力した逆ガンマ補正後の映像信号に基づく画素の階調を変換する。階調変換手段１７は、動き検出器１５と傾斜検出器３７との出力と入力信号の階調値によって、使用するＬＵＴを切り替える。動画でかつ傾斜でかつ入力信号が所定の階調値よりも高い階調であるような部分の、対象画素の階調表示に対しては、図５に示す第１のＬＵＴにより、表示可能な階調のうちから選択された４つの階調を平均して得られる階調（第１の階調）に変換する。また、それ以外の部分の非対象画素の階調表示に対しては、図６に示す第２のＬＵＴにより、表示可能な階調値に変換する。ここで、所定の階調値とは、１フィールドを１０サブフィールドに分割し、全サブフィールドの重みの合計が２５５の場合には５０以下が望ましいが、動画疑似輪郭の大きさはサブフィールド数や、重み付けによって異なるので、最適な値は異なる。
【００６６】
第１の拡散手段１９は、例えばマトリクス加算回路であり、階調変換手段１７から出力された階調に対し、図５、図６に示すように設定された加算量に基づいた所定の拡散処理（第１の拡散処理）を行う。これについては詳細は後述する。
【００６７】
ここで、図５に第１のＬＵＴとして示す第１の階調値は、図６に第２のＬＵＴとして示す表示可能な階調値から１つおきに選択した４つの階調を平均することにより作成した。例えば、図５に示す第１の階調のうちの「１０」という階調は、図６に示す表示可能な階調である「５」、「７」、「１３」、「１５」を平均したものである。表示可能な階調を１つおきに選択したのは、できるだけ中間非点灯サブフィールドが隣接しない階調を使用するためである。このように選択することにより、後述する第１の拡散処理において、隣接するサブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つような階調が並ばなくなるので、動画疑似輪郭を抑制することが可能となる。
【００６８】
図７に階調変換手段１７の構成を示す。階調変換手段１７は、動き検出器１５からの出力（動き部で１）と傾斜検出器３７からの出力（傾斜部で１）との論理積の結果により動作を規定する論理積ゲート５０と、第１のＬＵＴと第２のＬＵＴとを備えたＬＵＴ５３とを備えるものであり、さらに、第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路と、加算器５１とを備えても良い。このことにより、元の画像の階調値と、それを第１の階調値もしくは表示可能な階調値に変換した際、階調数が減少してしまうが、そのような場合にも、階調の不連続感のない滑らかな画像とすることができる。この場合の、画像表示装置の概略構成を示すブロック図は図８のようになる。以上のように構成される階調変換手段１７の動作は次のようになる。
【００６９】
論理積ゲート５０により、動き検出器１５の出力（動き部で１）と傾斜検出器３７の出力（傾斜部で１）との論理積が１となった場合、すなわち対象画素の場合、ＬＵＴ５３は第１のＬＵＴを使用し、０の場合、すなわち非対象画素の場合、第２のＬＵＴを使用するように切り替える。そして、逆ガンマ補正器１３から画素の階調情報を含む映像信号が階調変換手段１７に送られると、ＬＵＴ５３が論理積ゲート５０の結果に基づき選択した、第１のＬＵＴで示す第１の階調値、または第２のＬＵＴで示す表示可能な階調値の中から、画素の階調情報に最も近いものを選択して出力する。すなわち、画素の階調値は、非対象画素の場合には表示可能な階調値に、対象画素の場合には第１の階調値に変換される。
【００７０】
そして、さらに第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路を設けた構成の場合、ＬＵＴ５３から出力された階調値は、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路に入力される前に、誤差拡散処理回路６０に出力される。このような構成の場合の動作は以下のとおりである。
【００７１】
逆ガンマ補正器１３から画素の階調情報を含む映像信号が加算器５１に入力されると、その映像信号に基づく画素の本来の階調と、その画素より前に処理された画素から拡散された誤差ｅとが加算され、ＬＵＴ５３および第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路に出力される。
【００７２】
第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路は、ＬＵＴ５３により変換された後の階調と変換前の階調との差、すなわち誤差を処理中の画素の周辺の画素に拡散させる第２の拡散処理を行う。この第２の拡散処理を画面全体に施すことにより、画面全体において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画素の輝度が表示されているように見える。これにより画像のざらつきがない、質の高い画像が表現できる。
【００７３】
第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路は、図７に示すように減算器６１と、遅延器６３、６５、６７、６９と、乗算器７１、７３、７５、７７と、加算器７９とからなる。誤差拡散処理回路６０において、減算器６１により、本来の画素の階調に拡散誤差ｅが加算された階調から、ＬＵＴ５３から出力された階調が減算され、それらの差分すなわち誤差ｅ'が求められる。誤差ｅ'は遅延器６３および遅延器６９に入力される。
【００７４】
遅延器６３は入力信号を（１ライン−１画素）分遅延して出力する。遅延器６５、６７、６９はそれぞれ入力信号を１画素分遅延して出力する。したがって、遅延器６３は現在処理中の画素の１ライン前の画素の直後の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。遅延器６５は現在処理中の画素の１ライン前の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。遅延器６７は現在処理中の画素の１ライン前の画素の直前の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。遅延器６９は現在処理中の画素の直前の画素について求められた誤差ｅ'を出力する。
【００７５】
各遅延器６９、６３、６５、６７から出力された誤差は乗算器７１、７３、７５、７７にて所定の係数ｋ０、ｋ１、ｋ２、ｋ３が乗算される。このとき、各係数ｋ０、ｋ１、ｋ２、ｋ３はｋ０＋ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＝１の関係を満たす適当な値に設定される。その後、加算器７９にて各乗算器７１、７３、７５、７７からの出力が合算され、その結果が画素に対する拡散誤差ｅとして出力される。すなわち、第２の拡散手段６０である誤差拡散処理回路では、画素本来の階調に拡散誤差ｅが加算された階調とＬＵＴ５３で変換された後の階調との誤差ｅ'を、図７の（ｃ）に示すように、その画素の周辺の画素に所定の比率ｋ０〜ｋ３で拡散する。また、ある画素に対する拡散誤差ｅは、図７の（ｂ）に示すように、その画素の周辺の画素から拡散された誤差を合算することにより得られる。
【００７６】
ＬＵＴ５３からは、図５の第１のＬＵＴまたは図６の第２のＬＵＴに示す、それぞれの階調値に応じた４つの値である加算量も出力される（第２のＬＵＴから出力された階調に対する加算量は全て０である）。
【００７７】
以上のように、階調変換手段１７は、ある画素の階調を受けると、その階調に拡散誤差を加算し、加算後の階調を表現するのに適した階調を選択し出力する。さらに、その階調に対する４つの加算量も出力する。階調変換手段１７からの映像信号と加算量とは、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路に出力される。
【００７８】
次に、第１の拡散手段１９であるマトリクス加算回路を説明する。マトリクス加算回路は、階調変換手段１７により変換された第１の階調を、所定の加算量だけ拡散することで空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行うものである。
【００７９】
具体的には次の様にして第１の階調を表現する。
【００８０】
まず図９（ａ）のように、第１の階調とともにＬＵＴ５３から出力された４つの加算量ｄ１〜ｄ４を要素として持つ２画素×２ライン（一般的には、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数））のマトリクスを考え、これを図９（ｃ）のように敷き詰める。次に第２の拡散処理後の各画素のデータに対し、対応する位置にある加算量を加算する。
【００８１】
ここで、ｄ１〜ｄ４は、第１の階調と、これを作成するのに用いた表示可能な階調との差分となっている。したがって、第１の階調に加算ｄ１〜ｄ４を加算した結果は表示可能な階調となっている。また、空間的平均により第１の階調は保存されている。また、フィールドごとにｄ１〜ｄ４の位置を変化させることにより、時間的にも平均され、第１の階調は保存される。すなわち、入力階調は第１の階調により表現されているので、結果として入力階調は保存される。
【００８２】
このようにして得られた画像データは、傾斜部分であっても隣接サブフィールドを中間非点灯サブフィールドとして持つ階調が並ぶことはないので、視線が追従しても、網膜上で中間非点灯サブフィールドが重なることはなく、大きな動画疑似輪郭は観測されない。例えば、第１の階調の中で「８１」という階調は、表示可能な階調である「６５」、「８２」、「８８」、「９０」の４つの階調の平均で作成されている。「６５」の中間非点灯サブフィールドは第６サブフィールドで、「８２」の中間非点灯サブフィールドは第４サブフィールドで、「８８」の中間非点灯サブフィールドは第２サブフィールドで、「９０」には中間非点灯サブフィールドはない。すなわちこれら４つの階調において、中間非点灯サブフィールドが隣接していない。第１の階調である「８１」は第１の拡散処理によりこれら４つの階調に拡散されるが、中間非点灯サブフィールドが隣接しないために、傾斜領域においても大きな動画疑似輪郭が発生しない。もし本発明の処理を施さなければ、「８１」付近の階調は表示可能な階調である「７４」か「８２」のいずれかで表現されるが、中間非点灯サブフィールドが隣接するために、傾斜領域では大きな動画疑似輪郭が発生することになる。
【００８３】
以上のように、本実施の形態では、隣接したサブフィールドを「中間非点灯サブフィールドとして持つ階調が傾斜領域で並んで存在することによる大きな動画疑似輪郭の発生を抑えることが可能である。
【００８４】
ただし、本実施の形態では第１の階調が０の場合には加算量を全て０とした。また、表示する階調を１つおきに選択して第１の階調を作成したが、使用する表示可能な階調は最小で０、最大で２５５であるので、第１の階調の低階調部と高階調部を作成する際にはこの規則からは外れることになる。
【００８５】
なお、本実施の形態ではサブフィールド数を１０としたが、任意のサブフィールド数の表示装置に対して本発明と同様に「中間非点灯サブフィールド」の集中を抑制する補正を行うことで、動画疑似輪郭抑制効果を奏することができることは言うまでもない。
【００８６】
また、本実施の形態では、全サブフィールドの重みの合計が２５５である場合について説明したが、任意の重みをもつ表示装置に対して本発明と同様に「中間非点灯サブフィールド」の集中を抑制する補正を行うことで、動画疑似輪郭抑制効果を奏することができることは言うまでもない。
【００８７】
また、本実施の形態では第１の階調を作成するために表示可能な階調から４つの階調を選択して用いたが、「４つ」に限定する必要はなく、任意の数の階調を用いることができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、「表示可能な階調」として図２（ｂ）に示す階調を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力された階調を、一旦、表示可能な階調から作成された第１の階調に変換した後、表示可能な階調変換することにより、「中間非点灯サブフィールド」の集中が抑制でき、動画疑似輪郭抑制の効果を奏することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大きい動画疑似輪郭が発生する箇所であっても、可能な限りの階調性を維持しながら動画疑似輪郭を大幅に削減することができる画像表示方法および画像表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による画像表示装置の概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態での表示可能な階調の一例と、その際のサブフィールドの発光パターンを示す図
【図３】大きな動画疑似輪郭が発生する原因を説明するための図
【図４】大きな動画疑似輪郭が発生する表示パターンを説明するための図
【図５】本発明の一実施の形態における第１の階調の一例と、それに対応する加算量を示す図
【図６】本発明の一実施の形態における表示可能な階調の一例と、それに対応する加算量を示す図
【図７】本発明の一実施の形態による画像表示装置の、階調変換手段と第２の拡散手段との概略構成を示すブロック図
【図８】本発明の他の実施の形態による画像表示装置の概略構成を示すブロック図
【図９】本発明の一実施の形態による画像表示装置の、第１の拡散処理でのディザ処理を説明するための図
【図１０】１フィールドを構成する複数のサブフィールドを説明するための図
【図１１】動画疑似輪郭の発生を説明するための図
【図１２】動画疑似輪郭の発生原因を説明するための図
【図１３】放電の安定性のための階調制限を説明するための図
【符号の説明】
１１ Ａ／Ｄ変換器
１３ 逆ガンマ補正器
１５ 動き検出器
１７ 階調変換手段
１９ 第１の拡散手段
２５ 映像信号−サブフィールド対応付け器
２７ サブフィールド処理器
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
３５ タイミングパルス発生器
３７ 傾斜検出器
５０ 論理積ゲート
５１ 加算器
５３ ルックアップテーブル
６０ 第２の拡散手段
６１ 減算器
６３、６５、６７、６９ 遅延器
７１、７３、７５、７７ 乗算器
７９ 加算器
Claims (18)
- サブフィールド法により階調表示を行う画像表示方法において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ前記表示可能な階調に変換して画像表示し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、前記表示可能な階調の中から点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値とし、前記第１の階調値を、前記第１の階調値と、前記第１の階調値を作成するために用いた前記表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行って画像表示する画像表示方法。
- 前記ｎ個の表示可能な階調は、前記表示可能な階調から１つおきに選択したものである請求項１に記載の画像表示方法。
- 前記階調値が単調に変化する表示領域は、水平方向または垂直方向に連続したｍ個（ｍは２以上の整数）以上の画素において、階調値が、単調増加か、または単調減少となっているものである請求項１または２に記載の画像表示方法。
- 前記連続したｍ個が、画面上で、３ｍｍから１５ｍｍ程度となるような画素数である請求項３に記載の画像表示方法。
- 前記連続したｍ個が、４２型の画面における画面の横幅の０．３％から１．５％程度となるような画素数である請求項３に記載の画像表示方法。
- 前記画像の動きは、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分値の絶対値が所定の値より大きい場合に、画像に動きがあるものとする請求項１または２に記載の画像表示方法。
- 前記第１の拡散処理は、前記第１の階調値に変換した画像に対し、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数）のマトリクスを加算することである請求項１または２に記載の画像表示方法。
- 前記マトリクスのｎ個の要素は、前記第１の階調値の作成に用いた前記ｎ個の階調と前記第１の階調値との差分値である請求項７に記載の画像表示方法。
- 前記画素の階調値を表示可能な階調値または第１の階調値に変換した後、変換前後での階調値の誤差を、前記画素の周辺画素に対して所定の比率で拡散する第２の拡散処理を行う請求項１または２に記載の画像表示方法。
- サブフィールド法により階調表示を行う画像表示装置において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが１フィールド期間において２個以上連続しない階調を表示可能な階調とし、画像中の動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域である非対象画素に対しては、表示すべき階調をその表示すべき階調に最も近い階調値を持つ表示可能な階調に変換し、画像中の階調値が所定の値より大きく、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域である対象画素に対しては、表示すべき階調を、前記表示可能な階調の中から点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうちの最大の輝度重みを有する非点灯フィールドが隣接しないものを選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の表示可能な階調の平均である第１の階調値に変換する階調変換手段と、この階調変換手段から出力される第１の階調値を、第１の階調値と、この第１の階調値を作成するために用いた表示可能な階調との差分値を用いて空間的および／または時間的に誤差拡散する第１の拡散手段とを有することを特徴とする画像表示装置。
- 前記ｎ個の表示可能な階調は、前記表示可能な階調から１つおきに選択したものである請求項１０に記載の画像表示装置。
- 前記階調値が単調に変化する表示領域は、水平方向または垂直方向に 連続したｍ個（ｍは２以上の整数）以上の画素において、階調値が、単調増加か、または単調減少となっているものである請求項１０または１１に記載の画像表示装置。
- 前記連続したｍ個が、画面上で、３ｍｍから１５ｍｍ程度となるような画素数である請求項１２に記載の画像表示装置。
- 前記連続したｍ個が、４２型の画面における画面の横幅の０．３％から１．５％程度となるような画素数である請求項１２に記載の画像表示装置。
- 前記画像の動きは、連続した２フィールド間で対応する画素の階調値の差分値の絶対値が所定の値より大きい場合に、画像に動きがあるものとする請求項１０または１１に記載の画像表示装置。
- 前記第１の拡散処理は、前記第１の階調値に変換した画像に対し、ｋ画素×ｊライン（ｋ、ｊはｋ×ｊ＝ｎとなる正の整数）のマトリクスを加算することである請求項１０または１１に記載の画像表示装置。
- 前記マトリクスのｎ個の要素は、前記第１の階調値の作成に用いた前記ｎ個の階調と前記第１の階調値との差分値である請求項１６に記載の画像表示装置。
- 前記階調変換手段は、前記画素の階調値を表示可能な階調値または第１の階調値に変換した後、変換前後での階調値の誤差を、前記画素の周辺画素に対して所定の比率で拡散する第２の拡散処理である誤差拡散手段を有する請求項１０または１１に記載の画像表示装置。
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