JP5076309B2 - 誤差拡散処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｐビットの画像データをＬ（Ｐ＞Ｌ）ビットの画像信号に変換する際に、（Ｐ−Ｌ）ビットの誤差成分をＬビットの画像信号に拡散する誤差拡散処理方法に関し、特に、プラズマディスプレイパネル（以下、パネルという）を表示デバイスとして用いたプラズマディスプレイ装置に有用なものである。

プラズマディスプレイ装置に用いられるパネルは、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、プラズマディスプレイ装置の主流は、３電極構造の面放電型のものである。

この面放電型のプラズマディスプレイパネル構造は、少なくとも前面側が透明な一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を基板に配置し、かつ前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置するとともに放電により発光する赤色、緑色、青色に発光する蛍光体を設けて複数の放電セルを構成したもので、放電により発生する波長の短い真空紫外光によって蛍光体を励起し、赤色、緑色、青色の放電セルからそれぞれ赤色、緑色、青色の可視光を発することによりカラー表示を行っている。

このようなプラズマディスプレイ装置は、液晶パネルに比べて高速の表示が可能であり、視野角が広いこと、大型化が容易であること、自発光型であるため表示品質が高いことなどの理由から、フラットパネルディスプレイの中で最近特に注目を集めており、多くの人が集まる場所での表示装置や家庭で大画面の映像を楽しむための表示装置として各種の用途に使用されている。

このようなプラズマディスプレイ装置においては、ガラスが主材料のパネルをアルミニウムなどの金属製のシャーシ部材の前面側に保持させ、そのシャーシ部材の背面側にパネルを発光させるための駆動回路を構成する回路基板を配置することによりモジュールを構成している（特許文献１参照）。
特開２００３−１３１５８０号公報

ところで、プラズマディスプレイ装置をはじめとするディジタル方式の表示装置では、表示デバイスによっては実際に表示しうる階調数（ビット数）に制約が発生する場合がある。例えば表示デバイスで処理可能な画像信号のビット数よりも大きいビット数の画像信号が入力された場合、単に下位（ＬＳＢ側の）ビットを削除するだけでは、量子化ノイズが発生してしまう。そこで、誤差拡散処理などの擬似階調処理方式により入力画像データのビット数より少ないビット数で入力画像データのビット精度に近い階調を擬似的に表現し、画像表示を行っている。

本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、フレーム単位およびフレーム内において部分的に発生するフリッカを抑制しつつＳ／Ｎ比の良いＬビットの映像出力が可能な誤差拡散処理方法を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の誤差拡散処理方法は、Ｐビットの原画像データの着目画素におけるＱビットの誤差データの一部を同一フレーム内の周辺画素に拡散し、さらに前記誤差データの他の一部を、他のフレームの画素に拡散することによりＬビット（Ｐ＞Ｌ）で表される階調数以上の階調を擬似階調表示することのできる画像表示データを生成する誤差拡散処理方法であって、前記Ｑビットの誤差データは、前記Ｐビットの原画像データに着目画素のフレーム内周辺画素からの拡散誤差と他のフレームの前記着目画素と同じ位置の画素からの拡散誤差を加算したＰビットの誤差付加データの下位Ｑビットとし、前記Ｑビットの誤差データに対し判定閾値を設け、前記判定閾値を基に、前記Ｑビットの誤差データを前記同一フレーム内の周辺画素に拡散するフレーム内拡散誤差データと前記他のフレームの画像データに拡散するフレーム間拡散誤差データとに分割処理を行い、前記分割処理は、前記判定閾値と前記Ｑビットの誤差データとを比較し、前記Ｑビットの誤差データが前記判定閾値以上の場合、前記フレーム間拡散誤差データは、前記Ｑビットの誤差データから前記判定閾値を減じた値とし、前記フレーム内拡散誤差データは前記判定閾値とし、前記Ｑビットの誤差データが前記判定閾値未満の場合、前記フレーム間拡散誤差データを零とし、前記フレーム内拡散誤差データは前記Ｑビットの誤差データとするように決定することを特徴とする。

本発明によれば、プラズマディスプレイ装置をはじめとするディジタル方式の表示装置を提供する上で有用な誤差拡散処理方法を実現することができる。

以下、本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法について、図を用いて説明するが、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。

まず、プラズマディスプレイ装置におけるパネルの構造について図１を用いて説明する。図１に示すように、パネルは、ガラス製の前面基板１と背面基板２とを、その間に放電空間を形成するように対向配置することにより構成されている。前面基板１上には表示電極を構成する走査電極３と維持電極４とが互いに平行に対をなして複数形成されている。そして、走査電極３および維持電極４を覆うように誘電体層５が形成され、誘電体層５上には保護層６が形成されている。

また、背面基板２上には絶縁体層７で覆われた複数のデータ電極８が設けられ、その絶縁体層７上には井桁状の隔壁９が設けられている。また、絶縁体層７の表面および隔壁９の側面に蛍光体層１０が設けられている。そして、走査電極３および維持電極４とデータ電極８とが交差するように前面基板１と背面基板２とが対向配置されており、その間に形成される放電空間には、放電ガスとして、例えばネオンとキセノンの混合ガスが封入されている。なお、パネルの構造は上述したものに限られるわけではなく、例えばストライプ状の隔壁を備えたものであってもよい。

図２はこのパネルの電極配列図である。行方向にｎ本の走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ（図１の走査電極３）およびｎ本の維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ（図１の維持電極４）が配列され、列方向にｍ本のデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ（図１のデータ電極８）が配列されている。そして、１対の走査電極ＳＣｉおよび維持電極ＳＵｉ（ｉ＝１〜ｎ）と１つのデータ電極Ｄｊ（ｊ＝１〜ｍ）とが交差した部分に放電セルが形成され、放電セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。

図３はこのパネルを用いたプラズマディスプレイ装置の回路ブロック図である。このプラズマディスプレイ装置は、パネル１１、画像信号処理回路１２、データ電極駆動回路１３、走査電極駆動回路１４、維持電極駆動回路１５、タイミング発生回路１６および電源回路（図示せず）を備えている。

画像信号処理回路１２は、画像信号ｓｉｇをサブフィールド毎の画像データに変換する。データ電極駆動回路１３はサブフィールド毎の画像データを各データ電極Ｄ１〜Ｄｍに対応する信号に変換し、各データ電極Ｄ１〜Ｄｍを駆動する。タイミング発生回路１６は水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖをもとにして各種のタイミング信号を発生し、各駆動回路ブロックに供給している。走査電極駆動回路１４はタイミング信号にもとづいて走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに駆動電圧波形を供給し、維持電極駆動回路１５はタイミング信号にもとづいて維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎに駆動電圧波形を供給する。ここで、前記走査電極駆動回路１４および維持電極駆動回路１５は、維持パルス発生部１７を備えている。

次に、パネルを駆動するための駆動電圧波形とその動作について図４を用いて説明する。図４はパネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す図である。

本実施の形態によるプラズマディスプレイ装置においては、１フィールドを複数のサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドは初期化期間、書込み期間、維持期間を有している。

第１サブフィールドの初期化期間では、データ電極Ｄ１〜Ｄｍおよび維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを０（Ｖ）に保持し、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに対して放電開始電圧以下となる電圧Ｖｉ１（Ｖ）から放電開始電圧を超える電圧Ｖｉ２（Ｖ）に向かって緩やかに上昇するランプ電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて１回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上に負の壁電圧が蓄えられるとともに維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上およびデータ電極Ｄ１〜Ｄｍ上に正の壁電圧が蓄えられる。ここで、電極上の壁電圧とは電極を覆う誘電体層や蛍光体層上等に蓄積した壁電荷により生じる電圧を指す。

その後、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎを正の電圧Ｖｈ（Ｖ）に保ち、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎに電圧Ｖｉ３（Ｖ）から電圧Ｖｉ４（Ｖ）に向かって緩やかに下降するランプ電圧を印加する。すると、すべての放電セルにおいて２回目の微弱な初期化放電を起こし、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎ上と維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎ上との間の壁電圧が弱められ、データ電極Ｄ１〜Ｄｍ上の壁電圧も書込み動作に適した値に調整される。

続く書込み期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎを一旦Ｖｒ（Ｖ）に保持する。次に、１行目の走査電極ＳＣ１に負の走査パルス電圧Ｖａ（Ｖ）を印加するとともに、データ電極Ｄ１〜Ｄｍのうち１行目に表示すべき放電セルのデータ電極Ｄｋ（ｋ＝１〜ｍ）に正の書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加する。このときデータ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は、外部印加電圧（Ｖｄ−Ｖａ）（Ｖ）にデータ電極Ｄｋ上の壁電圧と走査電極ＳＣ１上の壁電圧とが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。そして、データ電極Ｄｋと走査電極ＳＣ１との間および維持電極ＳＵ１と走査電極ＳＣ１との間に書込み放電が起こり、この放電セルの走査電極ＳＣ１上に正の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵ１上に負の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｋ上にも負の壁電圧が蓄積される。

このようにして、１行目に表示すべき放電セルで書込み放電を起こして各電極上に壁電圧を蓄積する書込み動作が行われる。一方、書込みパルス電圧Ｖｄ（Ｖ）を印加しなかったデータ電極Ｄ１〜Ｄｍと走査電極ＳＣ１との交差部の電圧は放電開始電圧を超えないので、書込み放電は発生しない。以上の書込み動作をｎ行目の放電セルに至るまで順次行い、書込み期間が終了する。

続く維持期間では、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第１の電圧として正の維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第２の電圧として接地電位、すなわち０（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき書込み放電を起こした放電セルにおいては、走査電極ＳＣｉ上と維持電極ＳＵｉ上との間の電圧は維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）に走査電極ＳＣｉ上の壁電圧と維持電極ＳＵｉ上の壁電圧とが加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。そして、走査電極ＳＣｉと維持電極ＳＵｉとの間に維持放電が起こり、このとき発生した紫外線により蛍光体層が発光する。そして走査電極ＳＣｉ上に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵｉ上に正の壁電圧が蓄積される。このときデータ電極Ｄｋ上にも正の壁電圧が蓄積される。

書込み期間において書込み放電が起きなかった放電セルでは、維持放電は発生せず、初期化期間の終了時における壁電圧が保持される。続いて、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎには第２の電圧である０（Ｖ）を、維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎには第１の電圧である維持パルス電圧Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。すると、維持放電を起こした放電セルでは、維持電極ＳＵｉ上と走査電極ＳＣｉ上との間の電圧が放電開始電圧を超えるので、再び維持電極ＳＵｉと走査電極ＳＣｉとの間に維持放電が起こり、維持電極ＳＵｉ上に負の壁電圧が蓄積され走査電極ＳＣｉ上に正の壁電圧が蓄積される。

以降同様に、走査電極ＳＣ１〜ＳＣｎと維持電極ＳＵ１〜ＳＵｎとに交互に輝度重みに応じた数の維持パルスを印加することにより、書込み期間において書込み放電を起こした放電セルで維持放電が継続して行われる。こうして維持期間における維持動作が終了する。

続くサブフィールドにおける初期化期間、書込み期間、維持期間の動作も第１サブフィールドにおける動作とほぼ同様のため、説明を省略する。

図５に上記で説明した構造のパネルを組み込んだプラズマディスプレイ装置の全体構成の一例を示し、図６に背面側から見た駆動回路ブロックの配置の一例を示している。

アルミニウムなどの金属製の放熱板を兼ねた保持板としてのシャーシ部材２１の前面側には、パネル１１がシャーシ部材２１との間に放熱シート（図５には図示せず）を介在させて接着材などにより接着することにより、保持されている。また、シャーシ部材２１の背面側には、図６に示すように、パネル１１を表示駆動させるための複数の駆動回路ブロックが配置され、これによりモジュールが構成されている。

ここで、前記放熱シートは、パネル１１をシャーシ部材２１の前面側に接着して保持し、パネル１１で発生した熱をシャーシ部材２１に効率よく伝え、放熱を行うためのものであり、厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。この放熱シートとしては、アクリルやウレタン、シリコン樹脂やゴムなどの合成樹脂材料に熱伝導性を高めるフィラーを含有させた絶縁性の放熱シートや、グラファイトシート、金属シートなどを用いることができる。また、放熱シート自体に接着力を持たせ、パネル１１をシャーシ部材２１に放熱シートのみで接着して保持する構成や、放熱シートには接着力がなく、別途、両面接着テープを用いてパネル１１をシャーシ部材２１に接着する構成などを用いることができる。

また、パネル１１の両側縁部には、走査電極３および維持電極４の電極引出部に接続された表示電極用配線部材としてのフレキシブル配線板２２が設けられ、シャーシ部材２１の外周部を通して背面側に引き回され、走査電極駆動回路１４の駆動回路ブロック２３および維持電極駆動回路１５の駆動回路ブロック２４にコネクタを介して接続されている。

一方、パネル１１の下部および上部縁部には、データ電極８の電極引出部に接続されたデータ電極用配線部材としての複数のフレキシブル配線板２５が設けられ、そしてそのフレキシブル配線板２５は、データ電極駆動回路１３の複数のデータドライバ２６それぞれに電気的に接続されるとともに、シャーシ部材２１の外周部を通して背面側に引き回され、前記シャーシ部材２１の背面側の下部および上部位置に配置されたデータ電極駆動回路１３の駆動回路ブロック２７に電気的に接続されている。

制御回路ブロック２８は、テレビジョンチューナ等の外部機器に接続するための接続ケーブルが着脱可能に接続される入力端子部を備えた入力信号回路ブロック２９から送られる映像信号に基づき、画像データをパネル１１の画素数に応じた画像データ信号に変換してデータ電極駆動回路の駆動回路ブロック２７に供給すると共に、放電制御タイミング信号を発生し、各々走査電極駆動回路１４の駆動回路ブロック２３および維持電極駆動回路１５の駆動回路ブロック２４に供給し、階調制御等の表示駆動制御を行うもので、シャーシ部材２１のほぼ中央部に配置されている。

電源ブロック３０は、前記各回路ブロックに電圧を供給するもので、前記制御回路ブロック２８と同様、シャーシ部材２１のほぼ中央部に配置され、電源ケーブル（図示せず）が装着されるコネクタを通して商用電源電圧が供給される。これらの駆動回路ブロック２３、２４、２７や制御回路ブロック２８や入力信号回路ブロック２９や電源ブロック３０は、前記シャーシ部材２１の背面側に設けられたボス部にビスなどにより固定されている。

また、前記駆動回路ブロック２３、２４の近傍には、冷却ファン３１がアングル３２に保持されて配置されており、この冷却ファン３１から送られる風により駆動回路ブロック２３、２４が冷却されるように構成されている。さらに、シャーシ部材２１の上部位置には、上部位置に配置したデータ電極駆動回路１３の駆動回路ブロック２７を冷却するとともに、シャーシ部材２１の背面側において、装置全体の内部に下部から上部に向かって空気流を起こすことにより、装置内部を冷却する３個の冷却ファン３３が配置されている。

さらに、前記シャーシ部材２１には、補強用のアングル３４、３５が水平方向および垂直方向に配置して固定され、水平方向に配置したアングル３４には、装置を立てた状態で保持するためのスタンドポール３６がビスなどにより固定されている。

以上のような構造のモジュールは、前記パネル１１の前面側に配置される前面保護カバー３７と、前記シャーシ部材２１の背面側に配置される金属製のバックカバー３８とを有する筐体内に収容され、これによりプラズマディスプレイ装置が完成する。ここで、前記前面保護カバー３７は、パネル１１の前面側の画像表示領域が表出する開口部３９ａを有する樹脂や金属からなる前面枠３９と、この前面枠３９の開口部３９ａに取付けられかつ光学フィルターや電磁波の不要輻射を抑制するための不要輻射抑制膜が設けられたガラスなどからなる保護板４０とを備えた構成であり、前記保護板４０は、保護板４０の周辺部を前面枠３９の開口部３９ａの周縁部と保護板押え金具（図示せず）とで挟むことにより、前面枠３９に取り付けられている。さらに、前記バックカバー３８には、モジュールで発生した熱を外部に放出するための複数の通気孔（図示せず）が設けられている。

なお、図５において、４１はバックカバー３８をシャーシ部材２１に取付けるためのビス、４２はバックカバー３８にビスなどで取付けた把持部である。

ここで、前述したように、プラズマディスプレイ装置をはじめとするディジタル方式の表示装置では、表示デバイスによっては実際に表示しうる階調数（ビット数）に制約が発生する場合がある。例えば表示デバイスで処理可能な画像信号のビット数よりも大きいビット数の画像信号が入力された場合、単に下位（ＬＳＢ側の）ビットを削除するだけでは、量子化ノイズが発生してしまう。そこで、誤差拡散処理などの擬似階調処理方式により入力画像データのビット数より少ないビット数で入力画像データのビット精度に近い階調を擬似的に表現し、画像表示を行っている。

ここで、擬似階調表示方式の一つである誤差拡散処理で、誤差成分をフレーム内の画素に拡散するフレーム内誤差拡散処理の代表的な処理方法として、Ｒ．Ｗ．Ｆｌｏｙｄ，Ｌ．Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇによる誤差拡散処理方法が提案されている（Ｒ．Ｗ．Ｆｌｏｙｄ， Ｌ．Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ， “Ａｄａｐｔｉｖｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｓｐａｔｉａｌ ｇｒｅｙ ｓｃａｌｅ”， ＳＩＤ Ｉｎｔ． Ｓｙｍ． Ｄｉｇ． Ｔｅｃｈ． Ｐａｐｅｒｓ， １９７５）。図７はこの方式の誤差の拡散処理の様子を示すもので、Ｒ．Ｗ．Ｆｌｏｙｄ，Ｌ．Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇによる誤差拡散処理とは、以下に述べるようなフレーム内擬似階調処理である。すなわち、Ｐビットの原画像データからＬ（Ｐ＞Ｌ）ビットの画像データを生成する場合に、ある画素に対応する画像データの下位（Ｐ−Ｌ）ビットを誤差データとし、図７に示すように、着目画素における誤差データＥ（ｍ、ｎ）にそれぞれ係数を乗じて、隣接する４つの周辺画素に対応する画像データに加算する。この処理を画像中全画素に対して行い、最終的にはＰビットの入力映像信号に対し誤差を加算したＰビット映像信号の上位Ｌビットを出力とするというものである。

また、時間方向に相関性を持たせることで、連続する複数フレームを用いて擬似的に階調表示を行う方法として、誤差データをフレーム内だけでなくフレーム間に拡散する誤差拡散処理方法が提案されている。たとえば、特許第２８０４６８６号公報に示されているような、Ｐビットの原画像データからＬ（Ｐ＞Ｌ）ビットの画像表示データを生成する場合に、ある画素に対応する画像データの下位（Ｐ−Ｌ）ビットを誤差データとして、その一部を同一フレーム内の周辺画素に対応する画像データに加算することによりフレーム内擬似階調処理を行うとともに、誤差データの他の一部を同一画素に対応する他のフレームの画像データに加算することによりフレーム間擬似階調処理を行うという画像情報処理方法である。

また、上述した画像情報処理方法では、着目画素における誤差データの内、フレーム内誤差データが零で誤差データすべてを他のフレームに拡散する場合が存在し、フレーム単位でフリッカが発生する場合があり、このような課題に対するものとして、たとえば特開２００５−１０６８８８号公報に示されるように、画素単位で誤差データをフレーム内拡散誤差データとフレーム間拡散誤差データとに分割した複数の分割パターンを用意し、画素単位でランダムに選択する手段を設け、ランダムに複数の分割パターンから選択し、拡散誤差成分を決定することで、フレーム単位でのフリッカを抑制するという誤差拡散処理方法がある。

しかしながら以上説明した誤差拡散処理方法には、それぞれ、欠点を有する。

例えば、Ｒ．Ｗ．Ｆｌｏｙｄ，Ｌ．Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇによる誤差拡散処理方法によるフレーム内誤差拡散処理では、誤差拡散処理特有の模様（誤差拡散パターン）が発生する。以降、誤差拡散パターンと称す。この誤差拡散パターンは、特にノイズの無いディジタル映像信号に対する処理結果にて顕著に目立ち、また、特に表示デバイスで表現できる最下位ビットのみで擬似的に階調表示を行う暗部において、フレーム内誤差拡散処理特有の誤差拡散パターンは顕著に目立ち、暗部におけるＳ／Ｎ比に課題があった。

また、特許第２８０４６８６号公報において示されるような、Ｐビットの原画像データからＬ（Ｐ＞Ｌ）ビットの画像表示データを生成する場合に、ある画素に対応する画像データの下位（Ｐ−Ｌ）ビットを誤差データとして、その一部を同一フレーム内の周辺画素に対応する画像データに加算することによりフレーム内擬似階調処理を行うとともに、誤差データの他の一部を同一画素に対応する他のフレームの画像データに加算することによりフレーム間擬似階調処理を行う、という画像情報処理方法では、フレーム単位で、フレーム内処理で拡散される誤差がなくかつフレーム間処理で拡散される誤差はある条件が存在し、この場合フレームごとに映像の輝度が周期的に変化することとなる。その結果、表示される映像にフリッカが発生してしまう。

また、特開２００５−１０６８８８号公報に示されるような、画素単位で誤差データをフレーム内拡散誤差データとフレーム間拡散誤差データとに分割した複数の分割パターンを用意し、画素単位でランダムに選択する手段を設けることで、フレーム単位でのフリッカを抑制する、という方法では、画素単位でランダムにフレーム内拡散誤差データとフレーム間拡散誤差データを決定してはいるものの、例えば、着目画素の誤差データの内、誤差データの割り振りがフレーム内拡散誤差データが零で、誤差データすべてがフレーム間拡散誤差データとなるような場合に、フレーム内において部分的にフリッカが発生してしまう。そして、この部分的なフリッカにより、画像のＳ／Ｎ比が悪化してしまうという課題があった。

そこで本発明は、Ｐビットの原画像データの着目画素におけるＱビットの誤差データの一部を同一フレーム内の周辺画素に拡散し、さらに前記誤差データの他の一部を、他のフレームの画素に拡散することによりＬビット（Ｐ＞Ｌ）で表される階調数以上の階調を擬似階調表示することのできる画像表示データを生成し画像表示する際に、Ｐビットの原画像データに周辺画素からの拡散誤差と他のフレームからの拡散誤差を加算したＰビットの誤差付加データの下位Ｑビットを誤差データとし、Ｐビットの原画像データの下位Ｍビットで表現できる全値に対応した零以外の複数個の判定閾値を設け、着目画素毎にＰビットの原画像データの下位Ｍビットの値に応じて決定する判定閾値とＱビットの誤差データとを比較し、フレーム内拡散誤差データの値をＡとし、フレーム間拡散誤差データの値をＢとした場合、Ａ≧Ｂの関係を満たすように、同一フレーム内の周辺画素に拡散するフレーム内拡散誤差データと他のフレームの画像データに拡散するフレーム間拡散誤差データの拡散誤差決定を行うことにより、フレーム単位およびフレーム内において部分的に発生するフリッカを抑制しつつＳ／Ｎ比の良いＬビットの映像出力が可能な誤差拡散処理方法を実現するものである。

以下、本実施の形態による誤差拡散処理方法および誤差拡散処理装置の特徴部分について、詳細に説明する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図８は本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法を説明するための回路ブロック図である。図に示すように、本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法を実現するための回路構成としては、例えば、誤差加算器１１０、閾値選択器１２０、誤差算出器１３０、フレーム内遅延器１４０、フレーム間遅延器１５０から構成されている。

フレーム内遅延器１４０は、誤差拡散処理で用いるフレーム内拡散誤差データＥ２を蓄積する遅延器で、蓄積したフレーム内拡散誤差データＥ２は、誤差加算器１１０に出力される。また、フレーム間遅延器１５０は、誤差拡散処理で用いるフレーム間拡散誤差データＥ１を蓄積する遅延器で、蓄積した誤差データは、誤差加算器１１０に出力される。ここで、フレーム間拡散誤差データＥ１とは、現フレームより後のフレームに時間的に拡散される誤差データであり、フレーム内誤差データＥ２とは、現フレーム内で空間的に拡散される誤差データを示す。

誤差加算器１１０は、Ｐビットの原画像データと、フレーム内遅延器１４０の出力であるフレーム内拡散誤差データＥ２とフレーム間遅延器１５０の出力であるフレーム間拡散誤差データＥ１とを加算し、Ｐビットの誤差付加データＶＤ１を出力する。Ｐビットの誤差付加データＶＤ１の下位（ＬＳＢ側）Ｑビットを着目画素における誤差データＥとして、誤差算出器１３０に出力する。また、Ｐビットの誤差付加データＶＤ１の上位（ＭＳＢ側）Ｌビットを本発明の実施の形態１における誤差拡散処理装置のＬビット出力画像データＶＶとする。またこのとき入力である原画像のビット数Ｐ、誤差データのビット数Ｑと出力画像のビット数Ｌの関係はＱ＝Ｐ−Ｌとなっている。

閾値選択器１２０は、Ｐビットの原画像データの下位（ＬＳＢ側）Ｍビットのデータである閾値選択信号Ｓが入力され、あらかじめ設定しておいたＰビットの原画像データの下位（ＬＳＢ側）Ｍビットで表現できる全値それぞれに対応する閾値から、着目画素におけるＭビットの閾値選択信号Ｓの値の大きさに応じて閾値が選択され、拡散誤差算出に用いる閾値信号ＴＨとして誤差算出器１３０に出力する。誤差算出器１３０は、誤差加算器１１０からの出力である着目画素におけるＱビットの誤差データＥと閾値選択器１２０からの出力である閾値信号ＴＨとから、閾値信号ＴＨを基準にフレーム内の周辺画素に拡散するフレーム内拡散誤差データＥ２と他のフレームに拡散するフレーム間拡散誤差データＥ１を算出し、それぞれフレーム内拡散誤差データＥ２はフレーム内遅延器１４０にて蓄積され、他の画素に拡散される。また、フレーム間拡散誤差データＥ１はフレーム間遅延器１５０にて蓄積され、他のフレームの画素に拡散される。

図９を用いて本発明の実施の形態１における誤差拡散処理装置の誤差加算器１１０、フレーム内遅延器１４０、フレーム間遅延器１５０の構成および動作について説明する。ここでは、フレーム間拡散誤差データＥ１およびフレーム内拡散誤差データＥ２の算出処理については、それぞれフレーム間遅延器１５０とフレーム内遅延器１４０に蓄積されていることを前提に説明する。具体的な算出方法については後述する。図９は図８の誤差加算器１１０、フレーム内遅延器１４０およびフレーム間遅延器１５０それぞれの構成を示している。図９に示すように、誤差加算器１１０は、加算器１１１、加算器１１２および乗算器１１３〜１１６を含んでいる。また、フレーム内遅延器１４０は、遅延器１４１〜１４４を含んでいる。

フレーム間遅延器１５０に入力されたフレーム間誤差データＥ１は、フレーム間遅延器１５０にて、フレーム間誤差データＥ１を１フレームの期間（１Ｖ）遅延させて加算器１１２へ出力する。

また、フレーム内誤差データＥ２は、フレーム内遅延器１４０内の遅延器１４１〜１４４にそれぞれ入力される。遅延器１４１は、フレーム内誤差データＥ２を１画素の期間（１Ｔ）だけ遅延させて乗算器１１３へ出力する。遅延器１４２は、フレーム内誤差データＥ２を１ラインよりも１画素長い期間（１Ｈ＋１Ｔ）だけ遅延させて乗算器１１４へ出力する。また、遅延器１４３は、フレーム内誤差データＥ２を１ラインの期間（１Ｈ）だけ遅延させて乗算器１１５へ出力する。遅延器１４４は、フレーム内誤差データＥ２を１ラインよりも１画素短い期間（１Ｈ−１Ｔ）だけ遅延させて乗算器１１６へ出力する。

乗算器１１３は、遅延器１４１から出力されたフレーム内誤差データＥ２に所定の係数Ｋ１を乗算して加算器１１２へ出力する。乗算器１１４は、遅延器１４２から出力されたフレーム内誤差データＥ２に所定の係数Ｋ２を乗算して加算器１１２へ出力する。乗算器１１５は、遅延器１５３から出力されたフレーム内誤差データＥ２に所定の係数Ｋ３を乗算して加算器１１２へ出力する。乗算器１１６は、遅延器１４４から出力されたフレーム内誤差データＥ２に所定の係数Ｋ４を乗算して加算器１１２へ出力する。

ここで、各係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４はＫ１＋Ｋ２＋Ｋ３＋Ｋ４＝１の関係を満たす適当な値に設定される。例えば、係数Ｋ１〜Ｋ４としては、それぞれ７／１６、１／１６、５／１６および３／１６が用いられる。

加算器１１２はフレーム間遅延器１５０の出力および乗算器１１３〜１１６の出力を加算し、その加算結果を最終誤差成分として加算器１１１へ出力する。

加算器１１１は、入力であるＰビットの原画像データと加算器１１２から出力される最終誤差成分とを加算し、その加算結果をＰビットの誤差付加データＶＤ１として出力する。また、図９に示すように、誤差加算器１１０の出力であるＰビットの誤差付加データＶＤ１の下位Ｑビットを誤差データＥとする。

なお、本発明の実施の形態１においては、誤差加算器１１０における係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は、それぞれ７／１６、１／１６、５／１６および３／１６とすることを前提に説明を行うが、これに限定するものではなく、Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＋Ｋ４＝１の関係を満たす値で、本発明の効果を維持できるものであれば、いかなる組み合わせでも良い。

また、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４は、画素単位またはフレーム単位で、それぞれ設定する値を切り替えて誤差拡散処理を行っても良い。

また、図１０（ａ）は図９の誤差加算器１１０およびフレーム内遅延器１４０によるフレーム内誤差データＥ２の空間的な拡散を示しており、図１０（ｂ）は誤差加算器１１０およびフレーム間遅延器１５０によるフレーム間誤差データＥ１の時間的な拡散を示している。

本発明の実施の形態１における着目画素のフレーム内拡散誤差データＥ２は、着目画素に隣接する４つの画素に係数を乗じて拡散する。また、現フレームをＮフレームとし、次フレームをＮ＋１フレーム（Ｎは自然数）とすることを前提に説明する。具体的には図１０（ａ）に示すように、同一フレーム内の注目画素Ｐｘ０の同ラインの右側に隣接する画素Ｐｘ１、下のラインにおいて右斜め下方の画素Ｐｘ２、注目画素Ｐｘ０の下方に隣接する画素Ｐｘ３および左斜め下方の画素Ｐｘ４の４画素に空間的に拡散される。また、画素Ｐｘ１へは、フレーム内誤差データＥ２に係数Ｋ１を乗算した値が拡散され、画素Ｐｘ２へは、フレーム内誤差データＥ２に係数Ｋ２を乗算した値が拡散され、画素Ｐｘ３へは、フィールド内誤差データＥ２に係数Ｋ３を乗算した値が拡散され、画素Ｐｘ４へは、フレーム内誤差Ｅ２に係数Ｋ４を乗算した値が拡散される。

また、本発明の実施の形態１においては、現フレームにて着目画素における誤差付加データＥから算出されたフレーム間拡散誤差データＥ１は、次フレームの同じ画素位置に拡散する。図１０（ｂ）は現フレームの着目画素Ｐｘ０に対して、次フレームの画素Ｐｘ０にフレーム間誤差データＥ２が拡散される様子を示している。

図１０（ｂ）に示すように、注目画素Ｐｘ０のフレーム間誤差データＥ１が次フレームにおいて、注目画素Ｐｘ０と同一座標の画素Ｐｘ６に時間的に拡散される。

なお、図１０（ａ）に示すように、本発明の実施の形態１におけるフレーム内拡散誤差データＥ２に係数を乗じて加算する画素を、着目画素に隣接する４つの画素とした構成を例に説明したがこれに限定するものではなく、本発明の効果を十分維持できる構成であれば、上記の例である着目画素の周囲４つの場合を除く、その他複数の画素にフレーム内拡散誤差データを拡散する構成としても良い。

図１１を用いて図８に示す閾値選択器１２０、誤差算出器１３０の構成およびそれぞれの動作説明と、フレーム間拡散誤差データＥ１とフレーム内拡散誤差データＥ２の拡散誤差量決定方法について説明する。図１１は、図８の閾値選択器１２０、誤差算出器１３０の構成を示している。また、本発明の実施の形態１においては、閾値の設定は個々にＩＩＣなどの制御により任意の値を設定できる構造であることを前提とし、また着目画素Ｐビットの下位ＭビットをＭ＝３ビット、Ｑビットの誤差データＥのビット数をＱ＝３ビットとし、Ｍ＝Ｑ＝３ビットの関係を前提に説明する。

まず、閾値選択器１２０の動作について説明する。図１１に示すように閾値選択器１２０はセレクタ１２１で構成されており、閾値選択器１２０では、Ｐビット原画像データの下位Ｍ（＝３）ビットで表現できる全値それぞれに対応する閾値をあらかじめ設定し、着目画素におけるＰビットの下位Ｍ（＝３）ビットの閾値選択信号Ｓの値に対応する閾値が選択され閾値信号ＴＨとして出力する。Ｍ＝３ビットの場合、Ｍ＝３ビットは０〜７の値を表現しうるため、ｔｈ０〜ｔｈ７の全８パターンの３ビットの閾値をあらかじめ設定することになる。このとき本発明においては、ｔｈ０〜ｔｈ７に設定する値は零以外の値とし、誤差データＱが取りうる値で零を除く値を設定する。また、ｔｈ０〜ｔｈ７に設定する値は、例えばｔｈ０＝ｔｈ１となる関係、すなわち同じ値を設定してもよい。図１２はＭ＝３ビットにおける閾値選択信号Ｓに対する設定閾値の一例を示している。図１２に示すように例えば着目画素におけるＭ（＝３）ビットで表現できる閾値選択信号Ｓの値が２であった場合、セレクタ２１により閾値ｔｈ２が選択され閾値信号ＴＨ（３ビット）＝５が出力される。値が決定した閾値信号ＴＨ（３ビット）は、誤差算出器１３０に入力される。このように、Ｐビットの原画像データの着目画素における下位Ｍ（＝３）ビットの値に応じてフレーム間拡散誤差データＥ１とフレーム内拡散誤差データＥ２を算出するための閾値信号ＴＨ（３ビット）が決定される。

なお、本発明の実施の形態１においては、Ｍ＝Ｑ＝３ビットとしたがこれに限定するものではなく、Ｍに関してはＭ≦Ｑの関係を満たすようにＭの値を決定し、Ｍで表現しうる値のそれぞれに対応した、誤差データＱビットで表現しうる範囲内で、零を除く任意の値を設定しても良い。また、Ｑに関しては出力画像のビット幅Ｌに応じた、零を省く任意の値を設定しても良い。

また、判定閾値は、図１２に示すようにＭ＝３ビットとした場合の例を基に、動作説明を行ったがこれに限定するものではなく、本発明の効果を維持できる範囲であれば、任意のＭビットで表現しうる全値に対し、誤差データＱビットで表現しうる範囲内で、零を除く値を設定しても良い。

次に誤差算出器１３０について説明する。図１１に示すように、誤差算出器１３０は、比較器１３１、減算器１３２、セレクタ１３３、セレクタ１３４から構成される。誤差算出器１３０には、閾値選択器１２０からの閾値信号ＴＨとＰビットの誤差付加データの下位Ｑビットの誤差データＥが入力される。入力された誤差データＥと閾値信号ＴＨは比較器１３１にて比較され閾値信号ＴＨよりも誤差データＥが大きい場合、比較器１３１は値「１」を出力し、誤差データＥは閾値信号ＴＨ以下の場合、比較器１３１は値「０」を出力する。減算器１３２は、誤差データＥから閾値信号ＴＨを減ずる減算処理を行っており、セレクタ１３３は、誤差データＥから閾値信号ＴＨを減じた演算結果と値「０」が入力され、比較器１３１の出力に従いフレーム間拡散誤差データＥ１を決定する。セレクタ１３４は、誤差データＥと閾値信号ＴＨが入力され、比較器１３１の出力に従いフレーム内拡散誤差データＥ２を決定している。

例えば、比較器１３１の出力が「１」の場合、すなわち誤差データＥが閾値信号ＴＨを超える場合は、セレクタ１３３は減算器１３２からの出力を選択し、フレーム間拡散誤差Ｅ１として出力し、セレクタ１３４は閾値信号ＴＨを選択し、フレーム内拡散誤差Ｅ２として出力する。また、比較器１３１の出力が「０」の場合、すなわち誤差データＥが閾値信号ＴＨ以下の場合、セレクタ１３３は値「０」を選択し、フレーム間拡散誤差Ｅ１として出力し、セレクタ１３４は、誤差データＥを選択し、フレーム内拡散誤差Ｅ２として出力する。

図１３は、ＴＨ＝４である場合における誤差データＥとＴＨを比較し、フレーム内拡散誤差データＥ２とフレーム間拡散誤差データＥ１とを算出した結果の一例を示している。着目画素において誤差データＥが、図１３に示すように、０〜７の値を持って誤差算出器１３０に入力された場合、閾値選択器１２０からの閾値信号ＴＨが「４」だったとすると、誤差データＥが「５」以上の場合、誤差データＥから閾値信号ＴＨを減じた結果をフレーム間拡散データＥ１として出力し、閾値信号ＴＨの値をフレーム内拡散誤差データＥ２として、この場合４を出力する。誤差データＥが「４」未満であった場合は、「０」をフレーム間拡散誤差データＥ１として出力し、誤差データＥをフレーム内拡散誤差Ｅ２として出力する。

以上のように、本発明における実施の形態１においては、Ｑビットの誤差データＥに対して設定する判定閾値に零以外の値を設定することにより、フレーム間拡散誤差データＥ１とフレーム内拡散誤差データＥ２との取りうる値において、Ｅ１≠０かつＥ２＝０の組み合わせをなくすことができ、フレーム単位でのフリッカおよびフレーム内の部分的なフリッカの発生を抑制することができる。

また、本発明における実施の形態１においては、あらかじめ設定する判定閾値の値を決定するにあたり、フレーム間拡散誤差データＥ１とフレーム内拡散誤差データＥ２との関係を、常にＥ２≧Ｅ１となるように決定することで、誤差データをフレーム内だけでなくフレーム間に拡散する誤差拡散処理後の出力画像上において、さらにフリッカの発生を抑制し、誤差拡散特有の模様の視認性を抑制しＳ／Ｎ比を改善することができる。

なお、本発明における実施の形態１は、誤差データをフレーム内だけでなくフレーム間に拡散する誤差拡散処理方法に関するものであり、判定閾値をＱビット誤差データＥの取りうる最大値に設定した場合、フレーム間拡散誤差データＥ１は、常に零で誤差データＥのすべてはフレーム内拡散誤差データＥ２となり、単なるフレーム内に誤差拡散する誤差拡散処理となってしまうため、判定閾値の値をＱビット誤差データＥのとりうる最大値に設定はしない。

なお、本発明の実施の形態１においては、図１３に示すように閾値選択信号Ｓのビット幅Ｍ＝３、誤差データＥのビット幅Ｑ＝３、判定閾値ＴＨ＝４の条件を例に、判定閾値を基に誤差データＥからフレーム間拡散誤差データＥ１とフレーム内拡散誤差データＥ２の算出した結果を例に拡散誤差量決定方法について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、Ｑは表示デバイスの表示能力に応じて決定され、Ｍは誤差データＱビットのデータに対して設定する閾値数に依存し、Ｍ≦Ｑの関係を満たす範囲で設定し、また、Ｍビットで表現できる値ごとに設定する閾値は、Ｑビットの誤差データがとりうる範囲内で、本発明の目的であるフリッカ低減効果が最大となる範囲内であればいかなる値を設定しても良い。

また、本発明の実施の形態１の閾値選択器１２０は、ＩＩＣなど外部制御にて閾値の値を設定することを前提に説明したが、これに限定するものではなく、例えば、閾値選択器１２０をメモリに置き換え、Ｍビットで表現できる各値に対応した閾値を選択出力できるようなテーブルを作成し、閾値選択信号Ｓに応じて閾値信号ＴＨを出力する構成でも本発明による効果を十分に得ることができる。

以上のように、本実施の形態における誤差拡散処理装置は、いかなる入力画像においても、表示される映像において誤差拡散処理によるフレーム単位での周期的なフリッカおよびフレーム内で部分的なフリッカの発生と誤差拡散特有の模様の視認性を抑制することができる。

以上のように本発明は、プラズマディスプレイ装置をはじめとするディジタル方式の表示装置を提供する上で有用な発明である。

本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法を適用したプラズマディスプレイ装置に用いるパネルの要部を示す斜視図 同パネルの電極配列図 同プラズマディスプレイ装置の回路ブロック図 パネルの各電極に印加する駆動電圧波形を示す波形図 同プラズマディスプレイ装置の全体構成を示す分解斜視図 同プラズマディスプレイ装置を背面側から見た配置の一例を示す平面図 誤差の拡散の一例を示す図 本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法を説明するための回路ブロック図 本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法を説明するための回路ブロック図 本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法におけるフレーム内およびフレーム間への誤差拡散画素を示す図 本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法を説明するための回路ブロック図 本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法における閾値選択信号の値に対する判定閾値の設定例を示す図 本発明の一実施の形態による誤差拡散処理方法におけるフレーム内拡散誤差データとフレーム間拡散誤差データの算出結果の一例を示す図

符号の説明

１１ パネル
２１ シャーシ部材
２２、２５ フレキシブル配線板
２３、２４、２７ 駆動回路ブロック
２６ データドライバ
４３ ベース板
４４、４５ 金属板
４５ａ 突出部
１１０ 誤差加算器
１１１ 加算器
１１２ 加算器
１１３ 乗算器
１１４ 乗算器
１１５ 乗算器
１１６ 乗算器
１２０ 閾値選択器
１２１ セレクタ
１３０ 誤差算出器
１３１ 比較器
１３２ 減算器
１３３ セレクタ
１３４ セレクタ
１４０ フレーム内遅延器
１４１ 遅延器
１４２ 遅延器
１４３ 遅延器
１４４ 遅延器
１５０ フレーム間遅延器

Claims (6)

1. Ｐビットの原画像データの着目画素におけるＱビットの誤差データの一部を同一フレーム内の周辺画素に拡散し、さらに前記誤差データの他の一部を、他のフレームの画素に拡散することによりＬビット（Ｐ＞Ｌ）で表される階調数以上の階調を擬似階調表示することのできる画像表示データを生成する誤差拡散処理方法であって、
   前記Ｑビットの誤差データは、前記Ｐビットの原画像データに着目画素のフレーム内周辺画素からの拡散誤差と他のフレームの前記着目画素と同じ位置の画素からの拡散誤差を加算したＰビットの誤差付加データの下位Ｑビットとし、前記Ｑビットの誤差データに対し判定閾値を設け、前記判定閾値を基に、前記Ｑビットの誤差データを前記同一フレーム内の周辺画素に拡散するフレーム内拡散誤差データと前記他のフレームの画像データに拡散するフレーム間拡散誤差データとに分割処理を行い、前記分割処理は、前記判定閾値と前記Ｑビットの誤差データとを比較し、前記Ｑビットの誤差データが前記判定閾値以上の場合、前記フレーム間拡散誤差データは、前記Ｑビットの誤差データから前記判定閾値を減じた値とし、前記フレーム内拡散誤差データは前記判定閾値とし、前記Ｑビットの誤差データが前記判定閾値未満の場合、前記フレーム間拡散誤差データを零とし、前記フレーム内拡散誤差データは前記Ｑビットの誤差データとするように決定することを特徴とする誤差拡散処理方法。
2. 前記判定閾値は、前記Ｐビットの原画像データの下位Ｍビットで表現できる全値に対応した複数個の判定閾値を設け、前記下位Ｍビットと前記Ｑビットの誤差データとの関係はＭ≦Ｑであることを特徴とする請求項１に記載の誤差拡散処理方法。
3. 前記判定閾値は、零を除く前記Ｑビットの誤差データがとりうる範囲内の値を設定することを特徴とする請求項２に記載の誤差拡散処理方法。
4. 前記同一フレーム内の周辺画素は、着目画素に隣接する周辺画素であることを特徴とする請求項１に記載の誤差拡散処理方法。
5. 前記他のフレームの画素は、前記Ｐビットの原画像データの属する現フレームをＮフレーム（Ｎは２以上の自然数）とすると、Ｎ＋１フレームの同じ位置にある画素であることを特徴とする請求項１に記載の誤差拡散処理方法。
6. 前記分割処理は、
   前記フレーム内拡散誤差データの値をＡとし、前記フレーム間拡散誤差データの値をＢとした場合、ＡとＢの関係は、Ａ≧Ｂを満たすように決定することを特徴とする請求項１に記載の誤差拡散処理方法。

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