JPH11249617A - 階調表示方法、及び階調表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サブフィールド法で階調表示を行なう階調表
示装置において、動画を目で追従したときの偽輪郭の発
生を抑制すること。 【解決手段】 画像信号の動きを検出する動きベクトル
検出部４と、画像信号を再構築する画像データ演算変換
部３を備え、動き画素数、及び動き方向に応じたベクト
ル値から、表示画面上で移動画素に対して視線が追従し
たときに、各サブフィールド区間内での発光時間と画面
上の視線移動の経路から各網膜位置に入る光量の寄与率
とをリアルタイムで計算し、その出力データから新しい
サブフィールドデータを作成する構成とする。 【効果】 動画を目で追従したときの網膜画素が知覚す
る階調と本来の画像の階調データとが精度よく一致する
ようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，表示装置に表示さ
れる１フィールドの画像を、複数個のサブフィールドに
分割してディジタル信号で表した画像信号の各ビット
を、前記サブフィールドに対応させて階調表示を行なう
階調表示方法、及び階調表示装置において、画像が移動
する場合に発生する偽輪郭の発生の抑止を図ったものに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の表示装置の大型化要望に応えるも
のとして、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネ
ル），ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）表示素子，
蛍光表示管，液晶表示素子等の薄型のマトリックスパネ
ルが提供され始めた。かかる薄型の表示装置の中で、特
にＰＤＰは大画面で、発光源を直接見る、いわゆる直視
型の表示デバイスとしての期待が非常に大きい。

【０００３】ところで、ＰＤＰの中間調表示方法とし
て、フィールド内時間分割法がある。図２５の中間調表
示方法は、１フィールドを輝度の重みの異なるＮ枚の画
面（これらを以下サブフィールドと呼ぶ）で構成するも
のであり、輝度の重みの小さい側から、ＳＦ０，ＳＦ
１，ＳＦ２，…・・，ＳＦ（Ｎ−１）と呼ばれ、それら
サブフィールドの輝度の重みの比はそれぞれ、２⁰ ，２
¹ ，２² ，…・・，２^N-1である。また、図中、斜線で
示す部分が発光を行っている期間である。

【０００４】１フィールド内の中間輝度は、これらのサ
ブフィールドの発光の有無を選択することにより行わ
れ、人間の視覚特性（残光特性）により、人間の目に感
じる輝度は発光サブフィールドの各々の輝度の和で表せ
る。この中間調表示方法で表現できる中間調数は、１フ
ィールド内のサブフィールド数、すなわち２のＮ乗通り
である。

【０００５】図２５（ａ）に上記中間調表示方法を用い
た１フィールド内の表示シーケンスを示す。図に示すよ
うに、１フィールドは８枚（Ｎ＝８）の輝度の重みの異
なるサブフィールドで構成され、輝度の重みの大きい方
からＳＦ７，ＳＦ６，…・・，ＳＦ０と呼ばれている。
ここで、ＳＦ７を最上位ビット（ＭＳＢ）側、ＳＦ０を
最下位ビット（ＬＳＢ）側と呼んでいる。各々のサブフ
ィールドは１フィールドの中に、ＳＦ０，ＳＦ１，…・
・，ＳＦ７と輝度の重みの小さいものから順に並んで発
光を制御する場合が多く用いられている。すなわち、各
サブフィールドの発光回数の比は、ＳＦ０を" １" とす
ると、ＳＦ１は" ２" ，ＳＦ２は" ４”，…・・ＳＦ６
は” ６４" ，ＳＦ７は" １２８" である。このサブフ
ィールド数が８個のときは２５６階調まで表現できる。

【０００６】ここで、例えば、１２９階調の中間調表示
を行なう場合には、図２５（ｂ）に示すように、サブフ
ィールドＳＦ０とサブフィールドＳＦ７とを発光させる
ことにより、発光時間の異なる2 枚のサブフィールドを
重ねあわせて表示することで実現される。

【０００７】ところで、上述したサブフィールド法によ
る中間調表示方法は、１と０の２つの階調しか表現でき
ないＰＤＰのような２値表示デバイスでも多階調表現が
可能な技術として優れた方法であり、このサブフィール
ドを用いた表示方法により、ブラウン管方式のテレビ画
像とほぼ同様な画質がＰＤＰにおいても得られるように
なった。

【０００８】しかしながら、例えば、濃淡が緩やかに変
化している被写体で、動きのある映像が表示された場
合、ブラウン管方式のテレビ画像では見られない、ＰＤ
Ｐ画像に特有のいわゆる偽輪郭が発生する問題がある。
この偽輪郭発生現象は視覚の特性からくるもので、その
映像信号レベルが２５６階調表示のとき、上記の１２
８，６４，３２，１６などといった２のＮ乗の境界付近
に沿って、あたかも階調が失われたような状態で、さら
には、本来表示すべき色と違った色が縞状となって見ら
れる現象である。しかし、静止画像を表示した場合には
偽輪郭は感じられない。動きのある部分で、かつ、上記
信号レベルの周辺でのみ認知されるのが上記偽輪郭の特
徴である。

【０００９】図２６を用いて、サブフィールドによる階
調表示方法で偽輪郭が発生する原理について説明する。
図２６（ａ）では、１フィールド内のサブフィールド数
が８個で、その配列が輝度の重みの小さい方、すなわち
ＳＦ０，ＳＦ１，ＳＦ２，…・・，ＳＦ７の順に並ぶ場
合を示している。今、ある画素位置の信号レベルが１２
７から１２８に変化しているときに、この動画像が１フ
ィールドで３画素移動しているものとする。図２６
（ｂ）は、観測者が画面上でこの動画像を観測した結果
を、網膜での画素単位での光量積分値として示すもので
ある。

【００１０】このように、信号レベル１２７（ＳＦ０か
らＳＦ６までの発光）と信号レベル１２８（ＳＦ７のみ
が発光）が隣り合っている場合、その階調差は１ＬＳＢ
（１／２５６）であるが、人間の網膜上で感じる発光値
はこの発光時間の不均一性により、画像の移動した画素
分（３画素）だけ各々の信号レベルの発光が重なり合う
結果、空間的拡がりとなって網膜上には大きな値( 積分
値) として感じるようになる。すなわち、本来同じ画素
で発光しているべき各々のサブフィールドの発光が、動
画像部では異なった画素位置で発光していることにな
り、画素の中間調輝度が、単に各サブフィールドの和で
表現できなくなる。これが偽輪郭として感じられる理由
である。

【００１１】図２６に示したように、紙面において、動
画像が表示画面の左側から右側へスクロールすると、上
述の信号レベルの境界部は明るい線として感じられ、ま
た、反対に動画像が表示画面の右側から左側へスクロー
ルすると、上述の信号レベルの境界部はサブフィールド
の空間的分離として感じられ、暗い線として感じられる
ことになる。

【００１２】一方、サブフィールドの配列が輝度の重み
の大きい方、すなわち、サブフィールドＳＦ７、ＳＦ
６，ＳＦ５，…・・，ＳＦ０と順に並んでいる表示方法
においては、動画像が表示画面の左側から右側へスクロ
ールすると、信号レベルの境界部は暗い線として感じら
れ、反対に動画像が表示画面の右側から左側へスクロー
ルすると、信号レベルの境界部は明るい線として感じら
れることになる。つまり、表示画面の動画像の移動方向
によって、偽輪郭の見え方が異なることになる。

【００１３】さらに、この偽輪郭の発生は動画像の動き
速度にも依存し、動き速度が速い程、偽輪郭の及ぶ範囲
は大きい。例えば、１フィールド中に１０画素移動する
動画像では偽輪郭の及ぶ画素幅は１０画素にも及ぶこと
になる。

【００１４】従来より、この偽輪郭に対する対策として
各種の提案がされており、特開平８−２１１８４８号公
報では、動きベクトルをフィールド間の表示データによ
り画素ブロック毎に検出し、フィールド内の先頭サブフ
ィールドは、入力データのそれに対応するデータを表示
し、それに続く各サブフィールドは各々の先頭サブフィ
ールドからの遅れ時間をフィールド周期で割った値を動
きベクトルに掛け算した値を用いて表示データを移動さ
せ、画像を表示する技術内容が開示されている。

【００１５】図２７は、上記公報に記載された中間階調
表示方法及び中間階調表示装置による補正方法を示す図
であり、視点の移動に合わせてサブフィールドのデータ
をシフトさせ、網膜に積分される発光輝度を本来のデー
タに近づけようとするものである。同図２７は、説明を
簡単にするために、４ＳＦ（サブフィールド）で、か
つ、1 次元方向の移動の場合を例として示したものであ
る。

【００１６】以下、具体的な処理のアルゴリズムについ
て説明する。まず、フィールド内の先頭サブフィールド
（４ＳＦでの降順の場合は８の重みのＳＦを指す）は、
入力データのＭＳＢをそのまま表示し、第2 サブフィー
ルドの先頭サブフィールドからの遅れ時間を、第1 と第
2 のサブフィールドの発光の重心から求める。求めた遅
れ時間をフィールドの長さ（フィールド周期）で割った
値をベクトルに掛け、四捨五入で整数値に直して、その
分だけ視点の移動方向にシフトさせる。第３フィールド
以降も同様に、先頭サブフィールドからの遅れ時間を、
先頭サブフィールドの発光の重心とそれぞれのサブフィ
ールドの発光の重心から求める。求めた遅れ時間をフィ
ールドの周期の時間で割った値を動きベクトルに掛け、
四捨五入で整数値に直してその値の分だけ視点の移動方
向にシフトさせる。

【００１７】しかしながら、このようなサブフィールド
シフト型補正の場合、動きベクトルにおける移動画素数
の大きさによって補正効果に差が生じることが、種々の
評価画像データによる視覚シミュレーション実験で分か
った。

【００１８】図２８は、動きベクトルが8 画素／フィー
ルドのときのサブフィールドデータの実際のシフト位置
を、重みを含めて示したものであり、縦軸に時間をと
り、 横軸に網膜位置をとったものである。図で斜めの太
い実線の長さは、各サブフィールドの発光時間を表わ
し、ＳＦ１が重み１２８，ＳＦ８が重み１である。さら
に本図では、実パネルの８サブフィールドの発光タイミ
ング及び期間を忠実に再現していて、垂直方向に積分し
た値が網膜に受光される光量の総和になる。すなわち、
右から３番目の網膜位置に着目すると、 第Ｎフィールドの受光量総和＝表示座標（ｘ，ｙ）のＳＦ１の発光 ＋表示座標（ｘ＋２，ｙ）のＳＦ２の発光 ＋表示座標（ｘ＋３，ｙ）のＳＦ３の発光 ＋表示座標（ｘ＋４，ｙ）のＳＦ４の発光 ＋表示座標（ｘ＋５，ｙ）のＳＦ５の発光 ＋表示座標（ｘ＋５，ｙ）のＳＦ６の発光 ＋表示座標（ｘ＋６，ｙ）のＳＦ７の発光 ＋表示座標（ｘ＋７，ｙ）のＳＦ８の発光 となる。

【００１９】この図２８から、動きベクトルが6 画素／
フィールドのときのサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ４ま
で）は、ほぼ網膜の中心線に揃っていて、対応する画素
にサブフィールドデータをシフトすれば偽輪郭を削除で
きることがわかる。

【００２０】一方、これに対して、図２９は、動きベク
トル６画素／フィールドのときのサブフィールドデータ
の実際のシフト量を示したものであり、重みの大きなＳ
Ｆ２，ＳＦ３が網膜の中心線から離れていて、サブフィ
ールドデータをシフトさせても隣接画素のデータの影響
を受けてしまうことがわかる。すなわち、単純なサブフ
ィールドデータのシフトだけでは、偽輪郭を完全になく
すことは理論的に困難であることが分かった。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】従来の階調表示方法及
び階調表示装置は以上のように構成されており、偽輪郭
を抑制するために、サブフィールドデータを移動させる
ようにしていたが、画像の動き量に応じてサブフィール
ドの発光パターンを移動させたり、表示データを変える
だけでは、視覚光量とのマッチングが完全に対応できな
い場合が発生し、単に動き量によるフィールドデータの
移動だけでは偽輪郭の発生を防止できないことが視覚実
験により判明した。

【００２２】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたもので、サブフィールド法で階調表示を行なう際
に、動画を目で追従したときの偽輪郭の発生を大幅に抑
制することができる階調表示方法、及び階調表示装置を
提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にか
かる階調表示方法は、表示装置に表示される１フィール
ドの画像を、異なる階調度を有する複数個のサブフィー
ルドを用い、これらサブフィールドから、表示に必要な
ものを選択して画像を表示する階調表示方法において、
当該画像の動きベクトルを検出し、表示すべき画像が該
検出した動きベクトルの移動方向に沿って移動する際
に、該画像と隣接する周囲の画素に与える影響を寄与度
として画素単位で数値化し、上記寄与度に応じて、表示
すべき画像データの階調データを、複数のサブフィール
ドに分布するように分配配置し、上記寄与度、及び動き
ベクトルに基づいて、所定の階調度を有するサブフィー
ルドを選択する組み合わせを変化させることにより画像
データを表示するようにしたものである。

【００２４】また、この発明の請求項２にかかる階調表
示方法は、上記請求項1 記載の階調表示方法において、
前記画像データの分配は、サブフィールド毎に順次に行
なうようにしたものである。

【００２５】また、この発明の請求項３にかかる階調表
示方法は、上記請求項１記載の階調表示方法において、
上記画像データの分配配置を、最上位のサブィールドに
おいて所定の画像データを分配配置して当該サブフィー
ルドの点灯、もしくは不点灯画素を決定し、順次、上位
のサブフィールドの点灯、もしくは不点灯の結果に基づ
いて、下位のサブフィールドにおいて分配配置する画像
データを決定することで行なうようにしたものである。

【００２６】また、この発明の請求項４にかかる階調表
示方法は、上記請求項３記載の階調表示方法において、
上記サブフィールドの点灯、もしくは不点灯の決定を、
分配配置された画像データと、当該サブフィールドの重
みに応じてあらかじめ定めらた閾値とを比較することに
より行なうようにしたものである。

【００２７】また、この発明の請求項５にかかる階調表
示方法は、上記請求項３記載の階調表示方法において、
上記下位のサブフィールドにおいて分配配置する画像デ
ータを、上記上位サブフィールドにおいてデータを分配
配置した結果、不点灯となった画素からは分配配置した
同じ値を再度取り込み、点灯となった画素からは定めら
れた減衰率を乗じた値を取り込んで得るようにしたもの
である。

【００２８】また、この発明の請求項６にかかる階調表
示方法は、上記請求項１記載の階調表示方法において、
上記画像データを分配配置する位置と割合を、上記検出
した動きベクトルの移動方向、及び移動量に基づいて算
出するようにしたものである。

【００２９】また、この発明の請求項７にかかる階調表
示方法は、上記請求項６記載の階調表示方法において、
上記画像データを分配配置する位置と割合を、動きベク
トルに沿って移動した画像領域を視線が追随した場合
に、網膜上の視点領域に影響を与える画素位置と割合に
相当するものとしたものである。

【００３０】また、この発明の請求項８にかかる階調表
示方法は、上記請求項６記載の階調表示方法において、
上記画像データを分配配置する位置を、上記検出した動
きベクトルの始点から終点に沿って、あらかじめ定めら
れた面積の領域を移動させた場合に、上記領域に全体ま
たは一部が重なる画素となるようにしたものである。

【００３１】また、本発明の請求項９にかかる階調表示
方法は、上記請求項6 記載の階調表示方法において、上
記画像データを分配配置する割合を、上記検出した動き
ベクトルの始点から終点に沿って、あらかじめ定められ
た面積の領域を移動させた場合に、上記領域と画素とが
重なる面積を、各サブフィールドが発光する時間で積分
した値となるようにしたものである。

【００３２】また、この発明の請求項１０にかかる階調
表示方法は、上記請求項１記載の階調表示方法におい
て、上記検出した当該画像の動きベクトルを基に、画素
毎の４隅の移動方向、ならびに移動量を示す四隅動きベ
クトルを検出し、該動きベクトルを基に得られた４隅動
きベクトルを用い、該４隅動きベクトル、及び寄与度に
基づいて、所定の階調度を有するサブフィールドを選択
する組み合わせを変化させることにより画像データを表
示するようにしたものである。

【００３３】また、この発明の請求項１１にかかる階調
表示方法は、上記請求項１０記載の階調表示方法におい
て、上記画像データを分配配置する位置と割合を、上記
検出した４隅動きベクトルの移動方向、及び移動量に基
づいて算出するようにしたものである。

【００３４】また、この発明の請求項１２にかかる階調
表示方法は、上記請求項１１記載の階調表示方法におい
て、上記画像データを分配配置する位置を、上記検出し
た４隅動きベクトルの始点から終点までを４隅とする、
定められた領域を移動させた場合に、上記領域に全体、
または一部が重なる画素としたものである。

【００３５】また、この発明の請求項１３にかかる階調
表示方法は、上記請求項１１記載の階調表示方法におい
て、上記画像データを分配配置する割合を、上記検出し
た４隅動きベクトルの始点から終点までを４隅とする、
定められた領域を移動させた場合に、上記領域と画素と
が重なる面積を、各サブフィールドが発光する時間で積
分した値となるようにしたものである。

【００３６】また、この発明の請求項１４にかかる階調
表示装置は、表示装置に表示される１フィールドの画像
を、異なる階調度を有する複数個のサブフィールドを用
い、こららサブフィールドから、表示に必要なものを選
択して画像を表示する階調表示装置において、入力され
た画像信号のデータから、隣接するフィールド間で画像
の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、上
記検出した動きベクトルに基づいて、各サブフィールド
毎に当該サブフィールドの発光開始位置と発光終了位置
を算出する中間座標抽出部と、前記中間座標抽出部から
出力される座標値に基づいてサブフィールドの点灯、ま
たは不点灯を制御する２値データを出力し、かつ、下位
サブフィールドに与える画像データを出力するビットマ
ップ出力部と、該ビットマップ出力部からの２値データ
を全サブフィールドにわたって合成して、上記サブフィ
ールドを構成するためのサブフィールド駆動データを出
力する合成部とからなる画像データ演算変換手段とを備
えたものである。

【００３７】また、この発明の請求項１５にかかる階調
表示装置は、上記請求項１４記載の階調表示装置におい
て、上記中間座標抽出部とビットマップ出力部を、１フ
ィールドの画像を構成するサブフィールドの個数分と同
個数設けられたものとしたものである。

【００３８】また、この発明の請求項１６にかかる階調
表示装置は、上記請求項１４記載の階調表示装置におい
て、上記ビットマップ出力部を、上記中間座標抽出部よ
り出力される座標値に基づいて、画像データを所定のサ
ブフィールド平面に分配配置する割合を算出する寄与率
演算部と、入力した画像データに上記寄与率を乗ずる複
数の乗算器と、上記寄与率を乗じて分配したデータ値に
基づいて当該サブフィールドの点灯、もしくは不点灯を
制御する２値データを出力し、かつ、上記分配配置した
画像データを取り込んで、下位サブフィールドに与える
画像データを生成する際の減衰率を算出する減衰率演算
部と、上記減衰率を上記分配配置した画像データに乗ず
る複数の乗算器と、上記減衰率を乗じた画像データを取
り込んで下位サブフィールドのための画像データを生成
する新画像データ収納部とを備えたものとしたものであ
る。

【００３９】また、この発明の請求項１７にかかる階調
表示装置は、上記請求項１４記載の階調表示装置におい
て、上記ビットマップ出力手段部を、上記寄与率の値
を、あらかじめ演算してＲＯＭテーブルとして値を保持
し、上記中間座標抽出部よりの座標値に基づいて、画像
データを所定のサブフィールド平面に分配配置する割合
を上記ＲＯＭテーブルより出力する寄与率出力部と、入
力した画像データに上記寄与率を乗ずる複数の乗算器
と、上記寄与率を乗じて分配したデータ値に基づいて当
該サブフィールドの点灯、もしくは不点灯を制御する２
値データを出力し、かつ、上記分配配置した画像データ
を取り込んで下位サブフィールドに与える画像データを
生成する際の減衰率を算出する減衰率演算部と、上記減
衰率を上記分配した画像データに乗ずる複数の乗算器
と、上記減衰率を乗じた画像データを取り込んで下位サ
ブフィールドのための画像データを生成する新画像デー
タ収納部とを備えたものとしたものである。

【００４０】また、この発明の請求項１８にかかる階調
表示装置は、上記表示装置に表示される１フィールドの
画像を、異なる階調度を有する複数個のサブフィールド
を用い、これらサブフィールドから、表示に必要なもの
を選択して画像を表示する画像表示装置において、入力
された画像信号のデータから、隣接するフィールド間で
画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段
と、上記検出した動きベクトルに基づいて、各画素毎の
４隅の移動方向、ならびに移動量を示す４隅動きベクト
ルを算出する４隅動きベクトル演算部と、上記算出した
４隅動きベクトルに基づいて、各サブフィールド毎に当
該サブフィールドの発光開始位置と発光終了位置を算出
する中間座標抽出部と、上記出力される座標値に基づい
てサブフィールドの点灯、または不点灯を制御する２値
データを出力し、かつ、下位サブフィールドに与える画
像データを出力するビットマップ出力部と、該ビットマ
ップ出力部からの２値データを全サブフィールドにわた
合成して上記サブフィールドを構成するためのサブフィ
ールド駆動データを出力する合成部とからなる画像デー
タ演算変換手段とを備えたものである。

【００４１】また、この発明の請求項１９にかかる階調
表示装置は、上記請求項１８記載の階調表示装置におい
て、上記中間座標抽出部とビットマップ出力部を、１フ
ィールドの画像を構成するサブフィールドの個数分と同
個数設けられたものとしたものである。

【００４２】また、この発明の請求項２０にかかる階調
表示装置は、上記請求項１８記載の階調表示装置におい
て、上記ビットマップ出力部を、上記中間座標抽出部よ
り出力される４隅ベクトルの中間座標値を４隅とする、
定められた領域の面積を定められた期間積分する画素面
積演算部と、上記４隅ベクトルの中間座標値にも基づい
て、画像データを所定のサブフィールド平面に分配配置
する割合を算出する寄与率演算部と、入力した画像デー
タに上記寄与率を乗ずる複数の乗算器と、上記寄与率を
乗じて分配したデータ値に基づいて当該サブフィールド
の点灯、もしくは不点灯を制御する２値データを出力
し、かつ、上記分配配置した画像データを取り込んで下
位サブフィールドに与える画像データを生成する際の減
衰率を算出する減衰率演算部と、上記減衰率を上記分配
配置した画像データに乗ずる複数の乗算器と、上記減衰
率を乗じた画像データを上記画素面積演算部で算出した
成分値で除算する複数の除算器と、上記除算された画像
データを取り込んで下位サブフィールドのための画像デ
ータを生成する新画像データ収納部とを備えたものとし
たものである。

【００４３】また、この発明の請求項２１にかかる階調
表示装置は、上記請求項１８記載の階調表示装置におい
て、上記ビットマップ出力部を、上記中間座標抽出部よ
り出力される４隅ベクトルの中間座標値を４隅とする、
定められた領域の面積を定められた期間積分する画素面
積演算部と、寄与率の値をあらかじめ演算してＲＯＭテ
ーブルとして値を保持し、上記４隅ベクトルの中間座標
値にも基づいて、画像データを所定のサブフィールド平
面に分配配置する割合を上記ＲＯＭテーブルより出力す
る寄与率演算部と、入力した画像データに上記寄与率を
乗ずる複数の乗算器と、上記寄与率を乗じて分配配置し
たデータ値に基づいて当該サブフィールドの点灯、もし
くは不点灯を制御する２値データを出力し、かつ、上記
分配配置した画像データを取り込んで下位サブフィール
ドに与える画像データを生成する際の減衰率を算出する
減衰率演算部と、上記減衰率を上記分配配置した画像デ
ータに乗ずる複数の乗算器と、上記減衰率を乗じた画像
データを上記画素面積演算部で算出した成分値で除算す
る複数の除算器と、上記除算された画像データを取り込
んで下位サブフィールドのための画像データを生成する
新画像データ収納部とを備えたものとしたものである。

【００４４】また、この発明の請求項２２にかかる階調
表示装置は、上記請求項１８記載の階調表示装置におい
て、上記ビットマップ出力部を、画素面積の値をあらか
じめ演算してＲＯＭテーブルとして値を保持し、上記中
間座標抽出部より出力される４隅ベクトルの中間座標値
を４隅とする、定められた領域の面積を上記ＲＯＭテー
ブルより出力する画素面積演算部と、上記４隅ベクトル
の中間座標値にも基づいて、画像データを所定のサブフ
ィールド平面に分配配置する割合を算出する寄与率演算
部と、入力した画像データに上記寄与率を乗ずる複数の
乗算器と、上記寄与率を乗じて分配配置したデータ値に
基づいて当該サブフィールドの点灯、もしくは不点灯を
制御する２値データを出力し、かつ、上記分配配置した
画像データを取り込んで下位サブフィールドに与える画
像データを生成する際の減衰率を算出する減衰率演算手
段と、前記減衰率を前記分配配置した画像データに乗ず
る複数の乗算器と、上記減衰率を乗じた画像データを上
記画素面積演算部で算出した成分値で除算する複数の除
算器と、該記除算された画像データを取り込んで下位サ
ブフィールドのための画像データを生成する新画像デー
タ収納部とを備えたものとしたものである。

【００４５】また、この発明の請求項２３にかかる階調
表示装置は、上記請求項１８記載の階調表示装置におい
て、上記ビットマップ出力部を、画素面積の値をあらか
じめ演算してＲＯＭテーブルとして値を保持し、上記中
間座標抽出部より出力される４隅ベクトルの中間座標値
を４隅とする、定められた領域の面積を上記ＲＯＭテー
ブルより出力する画素面積演算部と、上記４隅ベクトル
の中間座標値にも基づいて、画像データを所定のサブフ
ィールド平面に分配配置する割合を上記ＲＯＭテーブル
より出力する寄与率演算部と、入力した画像データに上
記寄与率を乗ずる複数の乗算器と、上記寄与率を乗じて
分配配置したデータ値に基づいて当該サブフィールドの
点灯、もしくは不点灯を制御する２値データを出力し、
かつ、上記分配配置した画像データを取り込んで下位サ
ブフィールドに与える画像データを生成する際の減衰率
を算出する減衰率演算部と、上記減衰率を上記分配配置
した画像データに乗ずる複数の乗算器と、上記減衰率を
乗じた画像データを上記画素面積演算部で算出した成分
値で除算する複数の除算器と、上記除算された画像デー
タを取り込んで下位サブフィールドのための画像データ
を生成する新画像データ収納部とを備えたものとしたも
のである。

【００４６】また、この発明の請求項２４にかかる階調
表示方法は、上記請求項３または５に記載の階調表示方
法において、上記上位のサブフィールドを、より発光期
間の長いサブフィールドとし、上記下位のサブフィール
ドを、発光期間のより短いサブフィールドとなるように
したものである。

【００４７】また、この発明の請求項２５にかかる階調
表示装置は、上記請求項１４または１８に記載の階調表
示装置において、上記上位のサブフィールドを、より発
光期間の長いサブフィールドとし、上記下位のサブフィ
ールドを、発光期間のより短いサブフィールドとなるよ
うにしたものである。

【００４８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１による階調表示方法、及び階調表示装置につ
いて、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態
１の階調表示装置の全体構成を示している。図１におい
て、入力端子により入力された映像信号１は、ＡＤ変換
器２でデジタルデータに変換され、動きベクトル検出部
４と画像データ演算変換部３に入力する。動きベクトル
検出部４では、多階層２値化処理，ブロックマッチング
処理，統合判定処理などを実施して入力画像の動き画素
数、及び移動方向を検出し出力する。動きベクトル検出
部４で検出した動き画素数，移動方向、及び検出ブロッ
ク情報を画像データ処理部３へ入力し、動き画素数、及
び移動方向の結果に基づいて入力画素位置データのサブ
フィールドパターンの組み合わせ演算を行ない、視覚光
量に適したデータの再構成を行なう。これにより、偽輪
郭の発生する画素の階調データ補正を行なう。この出力
データは、サブフィールド変換部５へ入力する。サブフ
ィールド変換部５は、各画素の階調データを電圧印可時
間幅に対応したパルス数に変換し、Ｘスキャンドライバ
ー６、及びＹスキャンドライバー７に与えることで、画
像表示部８に中間調表示を行っている。同期分離部９に
おいて映像信号１から同期信号を分離し、入力映像信号
に同期したタイミング信号をタイミング発生部１０で作
成して各部に与えている。

【００４９】次から画像データ演算変換部３の実施例１
を説明する。図１６は、図１における画像データ演算変
換部３の構成を示すものである。動きベクトルデータ３
２は、１画素毎のベクトル値を入力する。画素４隅動き
ベクトル演算部２０は、動きベクトルデータ３２を入力
し各画素毎に４隅の動きベクトルを演算出力する。画素
の４隅の動きベクトルを演算する理由は、画素の動きに
伴ってその形状が歪むためで、その頂点位置の動きベク
トルを正確に捉えておく必要があるためである。第１サ
ブフィールド中間座標抽出演算部２１から第ｎサブフィ
ールド中間座標抽出演算部２５は、４隅の動きベクトル
を入力し各サブフィールドで発光しているそれぞれの期
間の視線の始点と終点の中間位置を求め出力する。第１
サブフィールドビットマップ演算部２６から第ｎサブフ
ィールドビットマップ演算部３０は、画像データを視線
の始点と終点の中間座標を使い、各サブフィールドで画
素単位に発光するか否かを合成部に出力しかつ次のサブ
フィールドビットマップ演算部で必要な新画像データを
出力する。このサブフィールド中間座標抽出演算部２１
〜２５とサブフィールドビットマップ演算部２６〜３０
とは対をなしており、例えば、サブフィールド数が８個
あればこの組み合わせは８対必要である。合成部３１で
は、各ビットマップ演算部２６〜３０で出力されたデー
タの遅延を調整してサブフィールドパターンのビット毎
の組み合わせを行ない、新しい画像データの合成を行な
う。

【００５０】次に画素４隅動きベクトル演算部２０の詳
細を、図１７、数式１７を用いて説明する。図１７は、
画像データのある位置を示す。ある座標（ｍ、ｎ）の画
素の動きベクトル値を(Vx(m,n),Vy(m,n)) とする。ある
座標（ｍ、ｎ）とは、２次元の画像データ上の位置のこ
とである。座標（ｍ、ｎ）の画素の４隅をそれぞれＡ，
Ｂ、Ｃ、Ｄ点とする。例えば、Ａ点に注目すると、Ａ点
は、位置（ｍ、ｎ）、（ｍ−1 、ｎ）、（ｍ、ｎ−
１）、（ｍ−１、ｎ−１）のそれぞれの画素に囲まれて
いる。Ａ点の動きベクトルを求めるには、位置（ｍ、
ｎ）、（ｍ−1 、ｎ）、（ｍ、ｎ−１）、（ｍ−１、ｎ
−１）の画素の動きベクトル値を用いて演算する。Ａ点
の動きベクトルを求める演算の一例として、周りの画素
位置４点の動きベクトルの平均をとることが考えられ
る。従って、Ａ点の動きベクトル(VAx,VAy) は、数式１
７で求めることができる。他の３点も同様の式で求める
ことができる。

【００５１】

【数１７】

【００５２】次に図１６における、第１サブフィールド
中間座標抽出演算部２１から第ｎサブフィールド中間座
標抽出演算部２５の動作を、図２、及び図１８を用いて
説明する。図１８は画像データがディスプレイ上の位置
を移動している様子を示している。ある画素の４隅の
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点の動きベクトルは、（点(6,4.3),(5.
9,4),(6,3.8),(6.2,4) の１例を示している。網膜画素
は、時刻ｔ０の時８０で、時刻ｔ１の時８１で、時刻ｔ
２のときは８２で、ｔ３のときは８３で、ｔ４のときは
８４でｔ５のときは８５で、ｔ６のときは８６の位置に
あることを示し、破線は、発光期間中の網膜画素の４隅
を示している。サブフィールド中間座標抽出演算部は、
それぞれのサブフィールドの発光期間の始点位置と終点
位置を演算し出力する。

【００５３】計算方法は、 Ｘ＝（ｔ−ｔ０）／ｔ×Ｖｘ（ｍ、ｎ）＋ｘ０±０．５ Ｙ＝（ｔ−ｔ０）／ｔ×Ｖｙ（ｍ、ｎ）＋ｙ０±０．５ Ｖｘ（ｍ、ｎ），Ｖｙ（ｍ、ｎ）は動きベクトル値 例えば、点８７の位置は、 Ｘ＝（４ー２）／１０×５．９＋ｘ０＋０．５＝１．６
８＋ｘ０ Ｙ＝（４ー２）／１０×４ ＋ｙ０−０．５＝０．３
０＋ｙ０ また、点８８の位置は、 Ｘ＝（８ー２）／１０×６ ＋ｘ０＋０．５＝４．１
０＋ｘ０ Ｙ＝（８ー２）／１０×３．８＋ｙ０＋０．５＝２．７
８＋ｙ０ である。

【００５４】中間座標抽出演算部２１〜２５は、サブフ
ィールドの数だけ必要で、第１サブフィールド中間座標
抽出演算部２１では、第１サブフィールドの発光期間の
始点位置と終点位置を演算し、第１サブフィールドビッ
トマップ演算部２６に出力し、第２サブフィールド中間
座標抽出演算部２２では、第２サブフィールドの発光期
間の始点位置と終点位置を演算し、第２サブフィールド
ビットマップ演算部２７に出力し、第ｎサブフィールド
中間座標抽出演算部２５では、第ｎサブフィールドの発
光期間の始点位置と終点位置を演算し、第ｎサブフィー
ルドビットマップ演算部３０に出力する。

【００５５】次に、第１サブフィールドビットマップ演
算部２６から第ｎサブフィールドビットマップ演算部３
０の詳細について図１９を用いて説明する。図１９は、
中間座標抽出演算部からの中間座標データ７３と画像デ
ータ７４から、新画像データ７５と２値のビットマップ
７６を出力するまでの構成を示した図である。処理の概
念を、数式１８、及び図２０を用いて説明する。数式１
８は、図１９の新画像データ７５を求めるための式であ
る。

【００５６】

【数１８】

【００５７】Ｄａｔａ（ｍ、ｎ）は、図１９のある位置
（ｍ、ｎ）の画像データ７４である。ＮｅｗＤａｔａ
（ｍ、ｎ）は、図１９のある位置（ｍ、ｎ）の新画像デ
ータ７５である。Ｋａ（ｘ、ｙ）は、図１９の減衰率演
算部５９の出力である。Ｅ（ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）は、図１
９の寄与率演算部５４の出力である。図２０は、ディス
プレイ上のある位置（ｘ、ｙ）に対して、図１９の画像
データ７４が配列されたレジスタ５５から新画像データ
７５が配列されている新画像データ収納部７２までの流
れを視覚的に示した図である。図２０の複数の画像デー
タ１００に保持するのが図１９のレジスタ５５である。
複数の画像データ（ｘ、ｙ）に対応するそれぞれの寄与
率を掛ける１０１に対応するのが図１９の複数の乗算器
５６、５７、５８である。乗算されたデータを合計する
図２０のＰ（ｘ、ｙ）１０２に対応するのが図１９の加
算器６０である。図２０の“一様に減衰率を掛ける" １
０３に対応するのが図１９の複数の乗算器６６、６７、
６８である。

【００５８】図２０の“それぞれの画素面積で割る" １
０４に対応するのが図１９の複数の除算器６９，７０，
７１である。図２０の複数の新画像データ１０５に対応
するのが図１９の新画像データ収納部７２である。図２
０の“＋" １０６は、図１９の加算器７６に対応する。
図１９のビットマップ出力７６のデータは、ディスプレ
イ上の位置（ｘ、ｙ）に対応しており、出力データが
“１" のときは、当該サブフィールドを発光させ、
“０" のときは、発光させない。図２０の信号の流れ１
０７の画像データ上の出発位置（ｍ、ｎ）と新画像デー
タ上の終着位置（ｍ、ｎ）は等しい。 ディスプレイ上
のある位置（ｘ、ｙ）に対して寄与率が０になるような
ある位置（ｍ、ｎ）の画像データは演算する必要はな
い。数式１８において、Ｅ（ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）＝０であ
ることから明らかである。

【００５９】次に各部の説明をする。画素面積演算部５
１は、中間座標データ７３を用いて各画素の面積を演算
するところである。レジスタ５２は、画素面積演算部５
１より出力されたデータを保管しその複数のデータを出
力する。レジスタ５３は、動きベクトルデータ７３を保
管し、その複数の動きベクトルデータを出力できる。寄
与率演算部５４は、複数の中間座標データを用いて、複
数の寄与率を演算し、出力する。レジスタ５５は、画像
データ７４を保管し、その複数の画像データを出力す
る。

【００６０】次に、減衰率演算部５９について説明す
る。減衰率演算部５９は、入力されるデータをすべて加
算し、その合計値と閾値作成部６３の出力データとで大
小比較した、“０" または“１" の結果を２値のビット
マップとして出力する。また、その結果より、合計値が
閾値より小さければ１．０を出力し合計値が閾値以上な
ら（合計値−閾値）÷（合計値）を出力する。その減衰
率演算部５９の概念を図２１及び数式１９，２０を用い
て説明する。

【００６１】

【数１９】

【００６２】

【数２０】

【００６３】図２１は、加算器６０の出力と減算器６１
の出力を表したものである。数式１９は、加算器６０の
出力が閾値以上のときの減衰率演算部出力５９の出力と
ビットマップ出力を表わす式である。数式２０は、加算
器６０の出力が閾値未満のときの減衰率演算部出力５９
の出力とビットマップ出力を表わす式である。Ｐ（ｘ，
ｙ）は、ディスプレイ上の位置ｘ、ｙのときの加算器６
０の出力値である。ｔｈは閾値の値である。ｋａ（ｘ、
ｙ）は、ディスプレイ上の位置ｘ、ｙのときの減衰率演
算部出力５９の出力値である。Ｈ（ｘ，ｙ）は、ディス
プレイ上の位置ｘ、ｙに対応するビット出力である。こ
れで減衰率演算部５９は、入力されるデータをすべて加
算し、その合計値と閾値作成部６３の出力データとで大
小比較した、“０" または“１" の結果を２値のビット
マップとして出力するし、その結果より、合計値が閾値
より小さければ１．０を出力し合計値が閾値以上なら
（合計値−閾値）÷（合計値）を出力することがわか
る。

【００６４】新画像データ収納部７２は、減衰率演算部
と寄与率演算部と画像データ７４が複数収納してあるレ
ジスタ５５を掛けた値から、画素面積演算部の結果が収
納してあるレジスタ５２の値を割った値を、一時加算保
持し、次のサブフィールドビットマップ演算部に出力す
るデータを出力する。

【００６５】図１６に示した合成部３１は、次のサブフ
ィールド変換部５の形式にあったデータを合成するとこ
ろである。各ビットマップ演算部からの出力は、第１サ
ブフィールド、次に第２、次に第３、第４という具合に
サブフィールド順に遅延して出力される。この遅延を調
整して次のサブフィールド変換５に出力する。

【００６６】以下、上記構成を有する階調表示装置を用
いた表示方法について説明する。まず階調表示方法につ
いて述べる。なお、ここでは説明を簡単にするために、
一定方向の動きベクトル（６、４）のスクロール画像デ
ータと、図２に示すサブフィールドの発光シーケンスを
用いて説明するものとする。

【００６７】最初にサブフィールドの構成を説明する。
図２に示すように、サブフィールドの構成は、３つのサ
ブフィールドからなり、それぞれのサブフィールドによ
る発光パターン比が｛ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３｝＝
｛４：２：１｝の重み付けで構成された発光シーケンス
とする。この場合の発光シーケンスの周期はＴであり、
斜線部分が発光期間を表している。この図２で、第１サ
ブフィールドの発光期間の開始はｔ１であり、終わりは
ｔ２であり、また、第２サブフィールドの発光期間はｔ
３であり、終わりはｔ４であり、さらに、第３サブフィ
ールドの発光期間の開始はｔ５であり、終わりはｔ６を
である。

【００６８】また、 ｔ７＝ｔ１＋Ｔ ｔ０＝（ｔ１＋ｔ２）÷２ （ｔ２−ｔ１）：（ｔ４−ｔ３）：（ｔ６−ｔ５）：Ｔ
＝４：２：１：１０ （ｔ３−ｔ２）：（ｔ５−ｔ４）：（ｔ７−ｔ６）：Ｔ
＝１：１：１：１０ の関係があるものとする。

【００６９】次に視点の動きと１単位の網膜画素面積の
関係について説明する。ここでいう網膜画素とは、ディ
スプレイ上の像が網膜に映った、網膜の受容域のことを
定義したもので、その受容域の重心位置が視点となる。
図３（ａ）は、視点がディスプレイ上を右上方向に動く
ことを想定している概念図である。

【００７０】一定方向の動きベクトル（６、４）のスク
ロール画像であるから、視点は、ディスプレイ上の位置
（ｘ０、ｙ０）から位置（ｘ０＋６、ｙ０＋４）を時間
Ｔで通過する。また１単位の網膜画素面積とは、その受
容域の１単位面積のことである。

【００７１】次に１単位の網膜画素がディスプレイ上の
各画素からどれだけ影響を受けるかを説明する。図４
は、各サブフィールドで、１単位の網膜画素がディスプ
レイ上の各画素からどれだけ影響を受けるかを小数３桁
までの数字で表した図であり、ここでは、この数字を寄
与率という呼び方で定義するものとする。寄与率の説明
と求め方の詳細については後述する。図４（ａ）は、時
刻ｔ１からｔ２までの間で、図４（ｂ）は、時刻ｔ３か
らｔ４までの間で、図４（ｃ）は、時刻ｔ５からｔ６ま
での間に、網膜画素がディスプレイ上の各画素からどれ
だけ影響を受けたかを寄与率で示した図である。

【００７２】網膜画素１６０は、時刻ｔ０のとき網膜画
素の位置で、網膜画素１６１は、時刻ｔ１のとき網膜画
素の位置で、網膜画素１６２は、時刻ｔ２のとき網膜画
素の位置で、網膜画素１６３は、時刻ｔ３のとき網膜画
素の位置で、網膜画素１６４は、時刻ｔ４のとき網膜画
素の位置で、網膜画素１６５は、時刻ｔ５のとき網膜画
素の位置で、網膜画素１６６は、時刻ｔ６のとき網膜画
素の位置である。例えば、時刻ｔ１からｔ２までに１単
位の網膜画素は、ディスプレイ上の位置（ｘ０、ｙ０）
に対して寄与率は０．３２４であり、ディスプレイ上の
位置（ｘ０＋５、ｙ０＋３）に対して寄与率は０である
ことが図からわかる。

【００７３】次に、網膜画素がディスプレイより受けて
いる階調の求め方について説明する。ディスプレイ上を
移動したときの網膜画素に入ってくる階調は、それぞれ
のディスプレイ上の画素から受ける光量の和である。例
えば、上記したサブフィールドの発光シーケンスで、時
刻ｔ１からｔ７までの時間に網膜画素がどれだけの階調
を得たかを上記した寄与率をもって求める。そして、得
た階調をＭで、ディスプレイ上の位置（ｘ、ｙ）でｎサ
ブフィールド期間において、発光したか否かをＨ（ｘ，
ｙ、ｎ）とする。Ｈ（ｘ，ｙ）の値は、発光すればＨ
（ｘ，ｙ、ｎ）＝１で、発光しなければＨ（ｘ、ｙ、
ｎ）＝０である。

【００７４】従って、 M= 4*( 0.046*H(x0,y0+1,1)+0.147*H(x0+1,y0+1,1)+0.006*H(x0+2,y0+1,1) +0.002*H(x0-2,y0,1)+0.136*H(x0-1,y0,1)+0.324*H(x0,y0,1) +0.136*H(x0+1,y0,1)+0.002*H(x0+2,y0,1) +0.006*H(x0-2,y0-1,1) + 0.147*H(x0-1,y0-1,1) + 0.046*H(x0,y0-1,1) ) +2*( 0.004*H(x0+1,y0+2,2)+0.272*H(x0+2,y0+2,2)+0.324*H(x0+3,y0+2,2) +0.013*H(x0+1,y0+1,2)+0.295*H(x0+2,y0+1,2)+0.093*H(x0+3,y0+1,2) ) +1*( 0.065*H(x0+3,y0+3,3)+0.510*H(x0+4,y0+3,3)+0.025*H(x0+5,y0+3,3) +0.068*H(x0+3,y0+2,3)+0.324*H(x0+4,y0+2,3)+0.008*H(x0+5,y0+2,3) ) で求めることができる。

【００７５】上記Ｈ（ｘ、ｙ、ｎ）の配列要素を適切に
決定することによって、この網膜画素が知覚する階調Ｍ
が、元来の画像の階調データと限りなく等しくなると偽
輪郭の発生を抑えられる。

【００７６】次にどのようにしてＨ（ｘ、ｙ、ｎ）を求
めるかを、説明を簡単にするために、２画素が動きベク
トル（６、４）で移動した場合の例を取り上げて説明す
る。図３（ｂ）は、２画素の画像データが移動し、それ
に伴い網膜画素が移動している様を示している。２つの
網膜画素が、動きベクトル（６、４）で移動しているこ
とがわかる。例として、画像データは、位置（ｍ、ｎ）
には７を、位置（ｍ＋１、ｎ）には３とする。それを表
しているのが図５（ａ）と図６（ａ）であり、画像デー
タを２次元的に示している。図６，図７，図８は、これ
から説明する処理を示したものであり、それぞれの図の
（ａ）図は、分配配置するデータを示し、図の（ｂ）図
は、位置（ｍ、ｎ）のデータを分配した結果を示し、図
の（ｃ）図は、位置（ｍ＋１、ｎ）のデータを分配した
結果を示し、図の（ｄ）図は、分配したそれぞれの位置
合計を示し、図の（ｅ）図は、ある閾値で比較した結果
を示し、図の（ｆ）図は、次の処理で使用する画像デー
タを示す。

【００７７】これからＨ（ｘ，ｙ，ｎ）を求める過程を
説明する。演算の過程としては概略次のようになる。ま
ず、第１サブフィールドの発光するか否かのデータであ
るＨ（ｘ、ｙ、１）を求め、それからＨ（ｘ、ｙ、１）
の結果と画像データからＨ（ｘ、ｙ、２）を求めるため
の新しい画像データＡを演算し出力する。その出力され
た新しい画像データＡをもとに、第２サブフィールドの
発光するか否かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、２）を求
め、それからＨ（ｘ、ｙ、２）の結果と画像データＡか
らＨ（ｘ、ｙ、３）を求めるための新しい画像データＢ
を演算し出力する。最後に、その出力されたＨ（ｘ、
ｙ、３）を求めるための新しい画像データＢをもとに、
第３サブフィールドの発光するか否かのデータであるＨ
（ｘ、ｙ、３）を求める。

【００７８】それでは最初に、第１サブフィールドの発
光するか否かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、１）と、第２
サブフィールドの発光するか否かのデータであるＨ
（ｘ、ｙ、２）を求めるために、新しい画像データＡを
出力する過程について説明する。はじめに、位置（ｍ、
ｎ）の画像データである７を、図４（ａ）に示す寄与率
を用いてディスプレイ上に分配配置する。分配配置する
方法は、図４（ａ）に示す位置（ｘ、ｙ）の寄与率と画
像データを掛け合わせた値を、図６（ｂ）に示す位置
（ｘ、ｙ）に代入する。例えば、図６（ｂ）に示す位置
（ｘ０、ｙ０）に代入される値は、０．３２４×７＝
２．２６８で、位置（ｘ０＋１、ｙ０）に代入される値
は、０．１３６×７＝０．９５２である。同様に図６
（ｂ）の他の位置に代入される値も演算する。また位置
（ｍ＋１、ｎ）の画像データである３を分配配置する方
法は、上記のように寄与率と掛け合わせるが、ｘ位置が
先ほどより＋１大きいので、代入する位置をｘ位置を＋
１シフトして書き入れる。すなわち、図６（ｃ）に示す
位置（ｘ０＋１、ｙ０）に代入される値は、０．３２４
×３＝０．９７２で、位置（ｘ０＋２、ｙ０）に代入さ
れる値は、０．１３６×３＝０．４０８である。同様に
図６（ｃ）の他の位置に代入される値も演算する。

【００７９】次に図６（ｂ）と図６（ｃ）に示してある
値を座標位置を一致させて加算する。例えば、図６
（ｂ）の位置（ｘ０、ｙ０）の値である２．２６８と、
図６（ｃ）の位置（ｘ０、ｙ０）の値である０．４０８
を加算した値２．６７６を、図６（ｄ）の位置（ｘ０、
ｙ０）に代入する。同様に、図６（ｄ）の他の位置に代
入される値も演算する。そしてＨ（ｘ、ｙ、１）は、図
６（ｄ）の代入された値と閾値を比較して求める。図６
（ｄ）の値と比較する閾値は、４である。なお、ここで
いう閾値の詳細については後述するものとする。Ｈ
（ｘ、ｙ、１）は、図６（ｄ）の値が閾値の４以上なら
１、４未満なら０である。例えば、位置（ｘ０、ｙ０）
の値は２．６７６で、４未満なので、Ｈ（ｘ０、ｙ０、
１）は０である。同様に比較して代入していくと図６
（ｅ）が完成する。今回の例では、図６（ｅ）のすべて
の位置の値は、０であった。すなわち、第１サブフィー
ルド区間で発光する画素はないことがわかる。

【００８０】次に、第２サブフィールドの発光するか否
かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、２）を求めるための新し
い画像データＡを出力する過程について説明する。概念
は、分配配置する画像データを回収（フィードバック）
して、新画像データＡを求めることである。新画像デー
タＡの値は、寄与率に応じて分配した画像データに対
し、Ｈ（ｘ、ｙ、１）の結果によって決まる減衰率を掛
けて、画素面積で割り、元の座標位置にすべて回収する
ことにより算出する。なお、ここでいう画素面積の説明
は後述するものとする。

【００８１】減衰率ｋａ（ｘ、ｙ）の求め方は、Ｈ
（ｘ、ｙ、１）＝１のとき、ｋａ（ｘ、ｙ）＝（位置
（ｘ、ｙ）に分配した値の合計値−閾値）÷（位置
（ｘ、ｙ）に分配した値の合計値） Ｈ（ｘ、ｙ、１）＝０のとき、ｋａ（ｘ、ｙ）＝１であ
る。

【００８２】回収する１例をあげると、画像データの位
置（ｍ、ｎ）からディスプレイ上の位置（ｘ０、ｙ０）
に分配した値は、上記の結果より２．２６８であった。
またＨ（ｘ０、ｙ０、１）の結果は、０であった。画像
データの位置（ｍ、ｎ）がディスプレイ上の位置（ｘ
０、ｙ０）に対して回収する値は、２．２６８×１で
２．２６８である。同じようにして、画像データの位置
（ｍ、ｎ）がディスプレイ上の位置（ｘ０＋１、ｙ０）
に対して回収する値は、０．９５２×１で０．９５２で
ある。従って、画像データの位置（ｍ、ｎ）がディスプ
レイ上のすべての位置に対して回収する値は、 0.322*1+1.029*1+0.042*1+0.014*1+0.952*1+2.268*1+0.
952*1+0.014*1+0.042*1+1.029*1+0.322*1 で、６．９８６である。

【００８３】今回の例では、いかなるｘ、ｙに対してＨ
（ｘ、ｙ、１）は、０であったので、分配した値はすべ
て回収することになる。すなわち、分配したデータ
“７" は、そのまま回収される。上記の値が６．９８６
となっているのは、小数３桁で丸めた誤差が含まれるた
めである。

【００８４】次に、この値を画素面積で割る。画素面積
は、この例では１である。すなわち、割った値は、７÷
１で７となる。同様に画像データの位置（ｍ＋１、ｎ）
がディスプレイ上のすべての位置に対して回収する値は
３である。ここでも画素面積は、１である。割った値
は、３÷１で３である。これを図６（ｆ）に示してお
く。この図６（ｆ）の値が次の第２サブフィールドの発
光するか否かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、２）を求める
ための新しい画像データＡである。以上が第１サブフィ
ールドの発光するか否かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、
１）を求め、それからＨ（ｘ、ｙ、１）の結果と画像デ
ータからＨ（ｘ、ｙ、２）を求めるための新しい画像デ
ータＡを演算し出力する方法である。

【００８５】次に、第２サブフィールドが発光するか否
かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、２）を求め、それからＨ
（ｘ、ｙ、２）の結果と画像データＡからＨ（ｘ、ｙ、
３）を求めるための新しい画像データＢを演算し出力す
る方法を説明する。図７（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）は、上記と同様な演算を行なえばよい。

【００８６】すると、図７（ｄ）と比較する閾値は、２
である。図７（ｄ）で閾値である２以上の値をもつ位置
は、（ｘ０＋２、ｙ０＋１）と（ｘ０＋３、ｙ０＋２）
の２個所あり、それぞれの減衰率は、位置（ｘ０＋２、
ｙ０＋１）のとき、 （２．１０４−２）÷（２．１０４）＝０．０４９、 位置（ｘ０＋３、ｙ０＋２）のとき、 （３．０８４−２）÷（３．０８４）＝０．３５１ である。従って、新画像データＢの位置（ｍ、ｎ）の値
は、 0.028*1+1.904*1+2.268*0.351+0.091*1+2.065*0.049+0.
651*1 で３．５７１となり、位置（ｍ＋１、ｎ）の値は、 0.012*1+0.816*0.351+0.972*1+0.039*0.049+0.885*1+0.
279*1 で２．４３６である。画素面積は、１である。割った値
を図７（ｆ）に示しておく。この図７（ｆ）の値が次の
第２サブフィールドの発光するか否かのデータであるＨ
（ｘ、ｙ、３）を求めるための新しい画像データＢであ
る。

【００８７】以上が第２サブフィールドの発光するか否
かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、２）を求め、それからＨ
（ｘ、ｙ、１）の結果と画像データＡから、Ｈ（ｘ、
ｙ、３）を求めるための新しい画像データＢを演算し出
力する方法を説明した。第３サブフィールドの発光する
か否かのデータであるＨ（ｘ、ｙ、３）を求める方法も
同様に演算すればよい。補足をすると、この場合、図８
（ｄ）の値と比較する閾値は、１となる。最後に出力結
果を図５（ｂ）に示した。この図５（ｂ）は、座標位置
を一致させて、図６（ｅ）の値に４を掛けた値と、図７
（ｅ）に２を掛けた値と、図８（ｅ）加算した結果を示
したものである。図５（ａ）は入力画像データであり、
これまで説明した画像データ変換処理を施した結果が図
５（ｂ）になる。図５（ｂ）では、視点の移動と共に各
サブフィールド区間で発光している様子がわかる。

【００８８】次に寄与率と画素面積の概念と、求め方の
詳細な説明を行なう。上述のように、寄与率とは、画像
データ上の画素がディスプレイ上の画素に与える影響を
数値化したものである。今までの寄与率の説明は、１単
位の網膜画素がディスプレイ上の各画素からどれだけ影
響を受けるかを数値化したものであったが、画像データ
上の画素と１単位の網膜画素を等価にすることで本発明
の目的である偽輪郭をなくすことができる。

【００８９】例えば、静止画像の場合の寄与率は、画像
データ上の位置（ｍ、ｎ）の階調をディスプレイ上の位
置（ｘ、ｙ）に表示するだけでよいので、画像データ上
の位置（ｍ、ｎ）の画素に対するディスプレイ上の位置
（ｘ、ｙ）画素の寄与率は、１（１００％）である。ま
た、動画像の場合、画像データの位置（ｍ、ｎ）の画素
は、ディスプレイ上の位置（ｘ、ｙ）画素のみではな
く、例えば、（ｘ＋１、ｙ）や（ｘ、ｙ−１）などに影
響を与えるので、画像データ上の位置（ｍ、ｎ）の画素
に対するディスプレイ上の位置（ｘ、ｙ）画素の寄与率
は、１未満である。また、画像データ上の画素とは、物
理的に存在しているわけではなく、画を縦横に区切った
１単位の領域を意味している。画自体の領域である。

【００９０】また、画像データ上の画素の面積のこと
を、画素面積という。また、画像データ上の画素は、変
形することがある。これまで説明した一定方向に動くス
クロール画像などは正方格子で変形することはないが、
動きの違う画素と画素では、画素が伸縮したり膨張した
りして変形する。また変形するということは、面積も変
わることがある。

【００９１】以降、画素面積と寄与率の求め方について
説明する。図９は、ある画像データの画素が時刻ｔ１か
らｔ２の間に移動したこと示す図である。四角形Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは画素を示し、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは四角形の４
隅に相当し、四角形Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓは画素を示し、Ｐ，
Ｑ，Ｒ，Ｓは四角形の４隅に相当する。

【００９２】今、ある時刻ｔ１のときの画素Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄから、時刻ｔ２のときの画素Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓに動
いたとする。Ｋは、時刻ｔのおける移動途中の網膜画素
の位置である。図９からは、画素が変形している様子
や、ディスプレイ上の位置（ｘ、ｙ）を通過している様
子がわかる。図１０は、ディスプレイ上の位置（ｘ、
ｙ）の付近を拡大した図である。ディスプレイ上の画素
間の距離は、１で正規化をする。従ってディスプレイ上
の１画素の面積は、１である。ディスプレイの構造上３
原色で１画素であるが、本発明の説明では、１原色で１
画素で、同一位置にある。斜線部分は、画素Ｋとディス
プレイ上の位置（ｘ、ｙ）の重なっている部分で、画像
データ（ｍ、ｎ）とディスプレイ上の位置（ｘ、ｙ）と
の関係であるので、面積をＳｐ（ｔ、ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）
とし、また画素Ｋの面積を、Ｓｋ（ｔ、ｍ、ｎ）とす
る。それぞれを時間的平均をとることで寄与率と画素面
積を定義する。数式１が寄与率Ｅ（ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）
で、式２（ｂ）が画素面積Ｓ（ｍ、ｎ）を求める式であ
る。

【００９３】

【数１】

【００９４】

【数２】

【００９５】次に面積Ｓｐ（ｔ、ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）と面
積Ｓｋ（ｔ、ｍ、ｎ）の求めかたの概念を説明する。図
１１（ａ），（ｂ）は、あるディスプレイ上の位置に網
膜画素が重なっている図であり、数式３，数式４は、そ
の重なっている面積を求める式である。なお、数式３，
４において、丸付き数字は、図１１（ａ），（ｂ）に相
当する各３角の領域の面積を示している。

【００９６】

【数３】

【００９７】

【数４】

【００９８】重なっている面積は、単位正方形の面積１
より、重なっていない面積を減算することで求まる。重
なっていない面積を求めるには、重なっていない領域を
補助線を引くことで幾つかの３角形をつくり、それらの
３角形の面積を加算すればよい。それぞれ計算された面
積Ｓが、面積Ｓｐ（ｔ、ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）である。

【００９９】また図式１２（ａ），（ｂ）は、網膜画素
とその網膜画素をすべてを囲む長方形とその長方形の最
大最小の座標を示し、数式５，６は網膜画素の面積を求
める式である。なお、数式５，６の丸付き数字は、図１
２（ａ），（ｂ）に相当する各３角または４角の領域の
面積を示している。

【０１００】

【数５】

【０１０１】

【数６】

【０１０２】重なっている面積は、網膜画素をすべてを
囲む長方形の面積である（ＭａｘＸ−ＭｉｎＸ）×（Ｍ
ａｘＹ−ＭｉｎＹ）より、重なっていない面積を引くこ
とで求まる。ここで、ＭａｘＸ，ＭａｘＹは、画素面積
の座標ｘ、ｙの最大値を示し、ＭｉｎＸ，ＭｉｎＹは、
画素面積の座標ｘ、ｙの最小値を示している。一方、重
なっていない面積を求めるには、重なっていない領域に
補助線を引くことで幾つかの３角形と長方形をつくり、
それらの３角形や長方形の面積を加算すればよい。それ
ぞれの計算された面積Ｓが、面積Ｓｋ（ｔ、ｍ、ｎ）で
ある。以上、面積Ｓｐ（ｔ、ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）と面積Ｓ
ｋ（ｔ、ｍ、ｎ）の求めかたの概念を説明したが、面積
は、直接求めるのではなく、面積を演算する回路が容易
にできるように３角形か長方形を組み合わせて求める。

【０１０３】次に寄与率演算部の概念と実際の数値を用
いて詳細な説明をする。一例として、図４（ａ）の位置
（ｘ０、ｙ０）の寄与率０．３２４の求め方を、図１
３、数式７〜１６、図１４、図１５を用いて説明する。

【０１０４】

【数７】

【０１０５】

【数８】

【０１０６】

【数９】

【０１０７】

【数１０】

【０１０８】

【数１１】

【０１０９】

【数１２】

【０１１０】

【数１３】

【０１１１】

【数１４】

【０１１２】

【数１５】

【０１１３】

【数１６】

【０１１４】図１３は、概念を、図１４は、図４（ａ）
の拡大図、及びいろいろな時刻の網膜画素の位置を、図
１５は、ある時刻におけるディスプレイ上の位置（ｘ、
ｙ）と網膜画素との関わり合いを、数式１１〜１６は、
寄与率の計算式を示すものである。まず、最初に、図１
３、及び数式７〜１４を用いて概念を述べる。図１３
（ａ）は、２つの単位面積１の正方形（基本、移動）が
重なっている図であり、数式７はその正方形が重なって
いる面積を求める式を示す。図１３（ａ）の黒丸の点
は、正方形の重心を示しており、基本正方形は座標
（０、０）の位置に、移動正方形は、（ｘ、ｙ）にあ
る。斜線の面積は、条件付きで（１−｜ｘ｜）（１−｜
ｙ｜）であることがわかる。次に図１３（ｂ）は、移動
正方形の重心が（ｘ０、ｙ０）から（ｘ１、ｙ１）に移
動したときの図を示し、数式８は間接変数ｋを使用し移
動中の移動正方形の重心（ｘ、ｙ）を示した式である。
数式９は、移動正方形が移動中に重なった面積の総和を
求める式と結果を示す。その総和を、Ｅｅ（ｘ０、ｙ
０、ｘ１、ｙ１）の関数とする。Ｅｅは、数式８を数式
７に代入し、ｋの関数で表した面積をｋで積分すること
になる。最後に図１３（ｃ）は、ある例を示して、Ｅ
（寄与率）を求める方法を示すために、移動正方形が、
重心（ｘ０、ｙ０）から（ｘ３、ｙ３）を移動している
図を示し、数式１０は象限の境目の座標位置を求める式
と寄与率を求める式を示す。異象限を通過するために、
Ｅｅの計算は、象限毎に分ける必要がある。（ｘ１、ｙ
１）は、第２象限と第３象限の境目の座標を、（ｘ２、
ｙ２）は、第１象限と第２象限の境目の座標である。寄
与率Ｅは、各象限の移動正方形が移動中の重なった面積
の総和Ｅｅに、各象限を通過した割合を掛けた総和であ
る。また、同一象限内でも、重心位置が±１を通過する
ところでもＥｅの演算は分ける必要がある。図１４は、
図４（ａ）の拡大図、及びいろいろな時刻の網膜画素の
位置を示しているが、時刻ｔ０のときに網膜画素は１７
２の位置に、時刻ｔ１のときに網膜画素は１７０の位置
に、時刻ｔ２のときに網膜画素は１７４の位置にあるこ
とは、上記よりわかる。網膜画素１７１、１７３は、デ
ィスプレイ上の位置（ｘ０、ｙ０）の画素に重なる直前
と直後の位置である。そのときの時刻は、ｔ１１、ｔ１
３である。次に図１５は、ある時刻における網膜画素と
ディスプレイ上の位置（ｘ、ｙ）との重なりを示してい
る。上記したように、斜線部分は、時刻ｔのときの網膜
画素Ｋとディスプレイ上の位置（ｘ、ｙ）の重なってい
る部分で、画像データ（ｍ、ｎ）とディスプレイ上の位
置（ｘ、ｙ）との関係があるので、面積をＳｐ（ｔ、
ｍ、ｎ、ｘ、ｙ）とし、また画素Ｋの面積を、Ｓｋ
（ｔ、ｍ、ｎ）とする。これは、上記数式７と同様な関
係がある。

【０１１５】以上概念を説明したが、次から画素面積と
寄与率の実際の数値を用いて述べる。数式１１は、画素
面積を求めている式である。網膜画素は、時間的に変形
しないので結果１となる。数式１２は、寄与率を求める
式である。時刻ｔ１からｔ２までの平均の重なり合って
いる面積を求めていることがわかる。数式７〜１０と対
比させると、寄与率Ｅの結果は、(k2-k1)Ee(x1,y1,x2,y
2)+(k3-k2)Ee(x2,y2,x3,y3)となる。

【０１１６】次に数式１３では、移動正方形の重心の始
点（ｘ０、ｙ０）と終点（ｘ４、ｙ４）の位置を、数式
１４では、同一象限内の重心位置が±１を通過する位置
を、数式１５では、移動正方形が移動中の重なった面積
の総和Ｅｅを、数式１６では、上記数式１４，数式１５
の結果を、数式１２に代入して寄与率を、それぞれ求め
ている。以上の結果、寄与率０．３２４が求まることに
なる。この例では、異象限を通過するのは、時刻ｔ０の
ときの１回である。また同一象限内の重心位置が±１を
通過するのは、時刻ｔ１１とｔ１３で２回ある。それぞ
れ分けて計算することがこの例からわかる。

【０１１７】次に閾値の詳細な説明をする。閾値は、全
サブフィールド発光期間の長さに対するあるサブフィー
ルド発光期間の長さの比を画像データの最大値を掛けあ
わせたものである。一例を挙げて説明すると、画像デー
タが０、１、２、３、４、５、６、７の８階調で図２の
発光シーケンスをとるときを例にとると、 全サブフィールド発光期間の長さ ＝（＝１＋２＋４） 第１サブフィールド発光期間の長さ＝４ 画像データの最大値 ＝７ 閾値＝（第１サブフィールド発光期間の長さ）／（全サ
ブフィールド発光期間の長さ）×（画像データの最大
値）＝４／７×７＝４ 従って、第１サブフィールドビットマップ演算部２６の
閾値は４である。同じように第２サブフィールドビット
マップ演算部２７の閾値は２である。同じように第３サ
ブフィールドビットマップ演算部２８の閾値は１であ
る。簡単な例ではあったが、２５６階調を１０サブフィ
ールドで表示する様なディスプレイの場合も、同様に上
記の式を使用して求める。

【０１１８】第１サブフィールドから第ｎサブフィール
ドビットマップ演算部の閾値は、大きい閾値から順に小
さい閾値に設定する。すなわち第１サブフィールドのビ
ットマップ演算部の閾値は、最大で、第ｎサブフィール
ドのビットマップ演算部の閾値は、最小である。またこ
の構成をとれば、動きベクトル検出に少々の誤差が生じ
ても、画像破綻が生じない。

【０１１９】このように本実施の形態によれば、動き画
素数、及び動き方向に応じたベクトル値から、表示画面
上で移動画素に対して視線が追従したときに、各サブフ
ィールド区間内での発光時間と画面上の視線移動の経路
から各網膜位置に入る光量の寄与率とをリアルタイムで
計算し、その出力データから新しいサブフィールドデー
タを作成する構成としたので、動画を目で追従したとき
の網膜画素が知覚する階調と本来の画像の階調データと
精度よく一致するようになり、網膜には本来の画像に対
応した階調に相当する光量が蓄積されるようになり、画
面偽輪郭の発生を大幅に抑制することができ、偽輪郭の
ない表示画像を提供することができる。

【０１２０】なお、ここでは、概念を簡単に説明するた
めに、図２に示す３サブフィールド発光シーケンスを用
いて説明してきたが、３サブフィールド以上の発光シー
ケンス、例えば、８サブフィールドでも、画像データの
演算変換は可能であり、また、網膜画素を正方形で説明
したが、面積が１基本単位の円に置き換えて説明しても
よいこはいうまでもない。

【０１２１】さらに、時刻ｔ０は（ｔ１＋ｔ２）÷２と
して説明をしたが、ｔ０＝ｔ１でも、ｔ０＝任意でもよ
いことはいうまでもない。また、説明を簡単にするため
に、映像を２画素を用いて説明を行ったが、画素数が多
い場合に顕著な効果が得られる。

【０１２２】実施の形態２．次に本発明の実施の形態２
による階調表示装置について説明する。本実施の形態２
による階調表示装置の概略的な構成は図１の実施の形態
１に示したものとほぼ同じであるが、画像データ演算変
換部３の構成だけが異なるものである。本実施の形態２
では、１画面すべてがある一定の方向に一定の速さで動
く、スクロール画像と呼ばれる画像を処理することに的
を絞ったものである。

【０１２３】図２２は、図１における画像データ演算変
換部３の本実施の形態２による詳細な構成を示すブロッ
ク図である。動きベクトルデータ３２は、１フィールド
毎にベクトル値を入力する。第１サブフィールド中間座
標抽出演算部１１１から第ｎサブフィールド中間座標抽
出演算部１１５は、動きベクトルを入力し各サブフィー
ルドで発光している、それぞれの期間の視線の始点と終
点の中間位置を求め出力する。第１サブフィールドビッ
トマップ演算部１１６から第ｎサブフィールドビットマ
ップ演算部１２０は、画像データを視線の始点と終点の
中間座標を使い、各サブフィールドで画素単位に発光す
るか否かを合成部に出力し、かつ、次のサブフィールド
ビットマップ演算部で必要な新画像データを出力する。
このサブフィールド中間座標抽出演算部１１１〜１１５
と、サブフィールドビットマップ演算部１１６〜１２０
とは対をなしており、例えば、サブフィールド数が８個
あればこの組み合わせは８対必要となるものである。合
成部１２１では、各ビットマップ演算部１１６〜１２０
で出力されたデータの遅延を調整して、サブフィールド
パターンのビット毎の組み合わせを行ない、新しい画像
データの合成を行なう。

【０１２４】次に第１サブフィールド中間座標抽出演算
部１１１から第ｎサブフィールド中間座標抽出演算部１
１５は、図２、図２３を用いて説明する。図２３は画像
データがディスプレイ上の位置を移動している様子を示
している。ある画素の動きベクトル( ６，４) の１例を
示している。網膜画素は、時刻ｔ０の時１８０で、時刻
ｔ１の時１８１で、時刻ｔ２のときは１８２で、ｔ３の
ときは１８３で、ｔ４のときは１８４でｔ５のときは１
８５で、ｔ６のときは１８６の位置にあることを示し、
破線は、発光期間中の網膜画素の重心を示している。サ
ブフィールド中間座標袖出演算部１１１〜１１５は、そ
れぞれのサブフィールドの発光期間の網膜画素の重心の
始点位置と終点位置を演算し出力する。

【０１２５】計算方法は、 Ｘ＝（ｔ−ｔ０）／ｔ×Ｖｘ（ｍ、ｎ）＋ｘ０ Ｙ＝（ｔ−ｔ０）／ｔ×Ｖｙ（ｍ、ｎ）＋ｙ０ Ｖｘ（ｍ、ｎ），Ｖｙ（ｍ、ｎ）は動きベクトル値 例えば、点１８７の位置は、 Ｘ＝（５−２）／１０×６＋ｘ０＝１．８＋ｘ０ Ｙ＝（５−２）／１０×４＋ｙ０＝１．２＋ｙ０ また、点１８８の位置は、 Ｘ＝（９−２）／１０×６＋ｘ０＝４．２＋ｘ０ Ｙ＝（９−２）／１０×４＋ｙ０＝２．８＋ｙ０ である。

【０１２６】上述したように、中間座標抽出演算部１１
１〜１１５は、サブフィールドの数だけ必要で、第１サ
ブフィールド中間座標抽出演算部１１１では、第１サブ
フィールドの発光期間の網膜画素の重心の始点位置と終
点位置を演算し、第１サブフィールドビットマップ演算
部１１６に出力し、第２サブフィールド中間座標抽出演
算部１１２では、第２サブフィールドの発光期間の網膜
画素の重心の始点位置と終点位置を演算し、第２サブフ
ィールドビットマップ演算部１１７に出力し、第ｎサブ
フィールド中間座標抽出演算部１１５では、第ｎサブフ
ィールドの発光期間の網膜画素の重心の始点位置と終点
位置を演算し、第ｎサブフィールドビットマップ演算部
１２０に出力する。

【０１２７】次に、第１サブフィールドビットマップ演
算部１１６から第ｎサブフィールドビットマップ演算部
１２０を図２４を用いて説明する。図２４は、中間座標
抽出演算部１１１〜１１５からの中間座標データ１５３
と画像データ１５４から、新画像データ１５５と２値の
ビットマップ１５６を出力するまでの構成を示した図で
ある。上記実施の形態１で処理の概念については既に説
明したが、本実施の形態２では、スクロール画像限定の
機能を有するものとなっている。すなわち、本実施の形
態２では、画素面積は一定であることを前提とし、その
画素面積演算をする関係部所は必要ないものとしたもの
である。図２４は、図１９から画素面積演算の関係部所
を除いた図で、レジスタ１３０と寄与率演算部１３１と
レジスタ１３５と減衰率演算部１３９と新画像データ収
納部１４９と合成部１２１に関しては上記実施の形態１
で説明したのと同じである。

【０１２８】このように本実施の形態２では、画素面積
は一定であることを前提とし、その画素面積演算をする
関係部所を削除したので、その分、装置を簡略化するこ
とができる。なお、寄与率演算部と画素面積演算部は、
回路規模の削減のため、あらかじめ演算しておいた寄与
率や、画素面積をＲＯＭテーブルに書き込んでおくこと
で使用可能である。

【０１２９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、表示
装置に表示される１フィールドの画像を複数個のサブフ
ィールドにより構成する画像表示方法において、画像の
動きベクトルを検出し、該検出した動きベクトルの移動
方向に沿って、表示すべき画像データを分配配置してサ
ブフィールド駆動データを構成するようにしたので、動
き画素数、及び動き方向に応じたベクトル値から、表示
画面上で移動画素に対し視線が追従したときに、各サブ
フィールド区間内での発光時間と画面上の視線移動の経
路から各網膜位置に入る光量の寄与率がリアルタイムで
計算され、その出力データから新しいサブフィールドデ
ータが作成されるので、動きの検出された正確な画素の
移動画素数、及び移動方向に応じて画像データが変換さ
れ、偽輪郭の発生を防止することができるという効果が
ある。

【０１３０】また、上記画像データの分配配置を、サブ
フィールド毎に順次に行なうようにしたので、サブフィ
ールド処理を大幅に削減することができ、演算速度の高
速化を図ることができるという効果がある。

【０１３１】また、上記画像データを分配配置する位置
と割合を、前記検出した動きベクトルの移動方向及び移
動量に基づいて算出するようにしたので、網膜に入る光
量を正確に求めることができるという効果がある。

【０１３２】また、画像の動きベクトルを検出し、該検
出した動きベクトルを基に、画素毎の４隅の移動方向な
らびに移動量を示す四隅動きベクトルを検出し、検出し
た４隅動きベクトルに沿って、表示すべき画像データを
分配配置してサブフィールドを構成するようにしたの
で、画素の動きに伴ってその形状が歪む場合において
も、正確に形状を把握しておくことが可能となり、正確
な画素面積と寄与率を求めることが可能となるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかる階調表示装置
の全体を示す構成図である。

【図２】 本実施の形態１による階調表示装置のサブフ
ィールドの発光シーケンスを示す図である。

【図３】 視点がディスプレイ上を動く様を表している
図（ａ）、２画素の画像データが移動し、それに伴い網
膜画素が移動している様を示している図（ｂ）である。

【図４】 各サブフィールドで１単位の網膜画素がディ
スプレイ上の各画素からどれだけ影響を受けるかを小数
３桁までの数字で表した図である。

【図５】 画像処理をする前のデータ（ａ）と処理の結
果（ｂ）を示す図である。

【図６】 第１サブフィールド区間内での処理を示す図
である。

【図７】 第２サブフィールド区間内での処理を示す図
である。

【図８】 第３サブフィールド区間内での処理を示す図
である。

【図９】 ある画像データの画素が時刻ｔ１からｔ２の
間に移動したこと示す図である。

【図１０】 ディスプレイ上の位置（ｘ０、ｙ０）の付
近を拡大した図である。

【図１１】 あるディスプレイ上の位置に網膜画素が重
なっている図である。

【図１２】 網膜画素とその網膜画素をすべてを囲む長
方形とその長方形の最大最小の座標を示す図である。

【図１３】 寄与率の求めかたを説明するための図であ
る。

【図１４】 いろいろな時刻の網膜画素の位置を示す図
である。

【図１５】 ある時刻における網膜画素とディスプレイ
上の位置（ｘ、ｙ）との重なりとを示している図であ
る。

【図１６】 画像データ演算変換部の詳細な構成を示す
図である。

【図１７】 ある位置の動きベクトルを示す図である。

【図１８】 画像データがディスプレイ上の位置を移動
を示している図である。

【図１９】 中間座標抽出演算部からの動きベクトルデ
ータと画像データとから、新画像データと２値のビット
マップとを出力するまでの構成を示す図である。

【図２０】 ディスプレイ上のある位置（ｘ、ｙ）に対
して、画像データが配列されたレジスタから、新画像デ
ータが配列されている新画像データ収納部までの流れを
視覚的に示した概念図である。

【図２１】 加算器６０の出力と減算器６１の出力を視
覚的に示した図である。

【図２２】 画像データ演算変換部の詳細な構成を示す
図である。

【図２３】 画像データがディスプレイ上の位置を移動
している様子を示している図である。

【図２４】 中間座標抽出演算部からの動きベクトルデ
ータと画像データとから、新画像データと２値のビット
マップとを出力するまで構成を示す図である。

【図２５】 従来の中間調表示方法を用いた１フィール
ド内の表示シーケンス、及び複数フィールドによる階調
表示方法を説明するための図である。

【図２６】 従来のサブフィールドによる階調表示方法
で、偽輪郭が発生する原理を説明するための図である。

【図２７】 従来の、視点の移動に合わせてサブフィー
ルドのデータをシフトさせる補正方法において、４ＳＦ
で、かつ１次元方向の移動を例に挙げて処理アルゴリズ
ムを説明するための図である。

【図２８】 従来のサブフィールドによる階調表示方法
で、動きベクトルが8 画素／フィールドのときのサブフ
ィールドデータの実際のシフト位置を重みを考慮して示
した図である。

【図２９】 従来のサブフィールドによる階調表示方法
で、動きベクトルが６画素／フィールドのときのサブフ
ィールドデータの実際のシフト位置を重みを考慮して示
した図である。

【符号の説明】

１ 映像信号 ２ Ａ／Ｄ変換部 ３ 画像データ演算変換部 ４ 動きベクトル検出部 ５ サブフィールド変換部 ６ Ｘスキャンドライバー ７ Ｙスキャンドライバー ８ 画像表示部 ９ 同期分離部 １０ タイミング発生部 ２０ 画素４隅動きベクトル演算部 ２１〜２５，１１１〜１１５ 中間座標演算部 ２６〜３０，１１６〜１２０ ビットマップ演算部 ３１，１２１ 合成部 ５１ 画素面積演算部 ５４，１３１ 寄与率演算部 ５９，１３９ 減衰率演算部 ７２，１４９ 新画像データ収納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 秀彦 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示装置に表示される１フィールドの画
   像を、異なる階調度を有する複数個のサブフィールドを
   用い、これらサブフィールドから、表示に必要なものを
   選択して画像を表示する階調表示方法において、 当該画像の動きベクトルを検出し、表示すべき画像が該
   検出した動きベクトルの移動方向に沿って移動する際
   に、該画像と隣接する周囲の画素に与える影響を寄与度
   として画素単位で数値化し、 上記寄与度に応じて、表示すべき画像データの階調デー
   タを、複数のサブフィールドに分布するように分配配置
   し、 上記寄与度、及び動きベクトルに基づいて、所定の階調
   度を有するサブフィールドを選択する組み合わせを変化
   させることにより画像データを表示することを特徴とす
   る階調表示方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の階調表示方法において、 前記画像データの分配は、サブフィールド毎に順次に行
   なうことを特徴とする階調表示方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の階調表示方法において、 上記画像データの分配配置は、最上位のサブフィールド
   において所定の画像データを分配配置して当該サブフィ
   ールドの点灯、もしくは不点灯画素を決定し、順次、上
   位のサブフィールドの点灯、もしくは不点灯の結果に基
   づいて、下位のサブフィールドにおいて分配配置する画
   像データを決定することを特徴とする階調表示方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の階調表示方法において、 上記サブフィールドの点灯、もしくは不点灯の決定は、
   分配配置された画像データと、当該サブフィールドの重
   みに応じてあらかじめ定めらた閾値とを比較することに
   より行なうことを特徴とする階調表示方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の階調表示方法において、 上記下位のサブフィールドにおいて分配配置する画像デ
   ータは、上記上位サブフィールドにおいてデータを分配
   配置した結果、不点灯となった画素からは分配配置した
   同じ値を再度取り込み、点灯となった画素からは定めら
   れた減衰率を乗じた値を取り込んで得られるものである
   ことを特徴とする階調表示方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載の階調表示方法において、 上記画像データを分配配置する位置と割合を、上記検出
   した動きベクトルの移動方向、及び移動量に基づいて算
   出することを特徴とする階調表示方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の階調表示方法において、 上記画像データを分配配置する位置と割合は、動きベク
   トルに沿って移動した画像領域を視線が追随した場合
   に、網膜上の視点領域に影響を与える画素位置と割合に
   相当するものであることを特徴とする階調表示方法。
8. 【請求項８】 請求項６記載の階調表示方法において、 上記画像データを分配配置する位置は、上記検出した動
   きベクトルの始点から終点に沿って、あらかじめ定めら
   れた面積の領域を移動させた場合に、上記領域に全体ま
   たは一部が重なる画素であることを特徴とする階調表示
   方法。
9. 【請求項９】 請求項６記載の階調表示方法において、 上記画像データを分配配置する割合は、上記検出した動
   きベクトルの始点から終点に沿って、あらかじめ定めら
   れた面積の領域を移動させた場合に、上記領域と画素と
   が重なる面積を、各サブフィールドが発光する時間で積
   分した値であることを特徴とする階調表示方法。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の階調表示方法におい
    て、 上記検出した当該画像の動きベクトルを基に、画素毎の
    ４隅の移動方向、ならびに移動量を示す四隅動きベクト
    ルを検出し、該動きベクトルを基に得られた４隅動きベ
    クトルを用い、該４隅動きベクトル、及び寄与度に基づ
    いて、所定の階調度を有するサブフィールドを選択する
    組み合わせを変化させることにより画像データを表示す
    ることを特徴とする階調表示方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の階調表示方法におい
    て、 上記画像データを分配配置する位置と割合を、上記検出
    した４隅動きベクトルの移動方向、及び移動量に基づい
    て算出することを特徴とする階調表示方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の階調表示方法におい
    て、 上記画像データを分配配置する位置は、上記検出した４
    隅動きベクトルの始点か ら終点までを４隅とする、定
    められた領域を移動させた場合に、上記領域に全体、ま
    たは一部が重なる画素であることを特徴とする階調表示
    方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の階調表示方法におい
    て、 上記画像データを分配配置する割合は、上記検出した４
    隅動きベクトルの始点から終点までを４隅とする、定め
    られた領域を移動させた場合に、上記領域と画素とが重
    なる面積を、各サブフィールドが発光する時間で積分し
    た値であることを特徴とする階調表示方法。
14. 【請求項１４】 表示装置に表示される１フィールドの
    画像を、異なる階調度を有する複数個のサブフィールド
    を用い、これらサブフィールドから、表示に必要なもの
    を選択して画像を表示する階調表示装置において、 入力された画像信号のデータから、隣接するフィールド
    間で画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手
    段と、 上記検出した動きベクトルに基づいて、各サブフィール
    ド毎に当該サブフィールドの発光開始位置と発光終了位
    置を算出する中間座標抽出部と、前記中間座標抽出部か
    ら出力される座標値に基づいてサブフィールドの点灯、
    または不点灯を制御する２値データを出力し、かつ、下
    位サブフィールドに与える画像データを出力するビット
    マップ出力部と、該ビットマップ出力部からの２値デー
    タを全サブフィールドにわたって合成して、上記サブフ
    ィールドを構成するためのサブフィールド駆動データを
    出力する合成部とからなる画像データ演算変換手段とを
    備えたことを特徴とする階調表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の階調表示装置におい
    て、 上記中間座標抽出部とビットマップ出力部は、１フィー
    ルドの画像を構成するサブフィールドの個数分と同個数
    設けられていることを特徴とする階調表示装置。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載の階調表示装置におい
    て、 上記ビットマップ出力部は、上記中間座標抽出部より出
    力される座標値に基づいて、画像データを所定のサブフ
    ィールド平面に分配配置する割合を算出する寄与率演算
    部と、入力した画像データに上記寄与率を乗ずる複数の
    乗算器と、上記寄与率を乗じて分配したデータ値に基づ
    いて当該サブフィールドの点灯、もしくは不点灯を制御
    する２値データを出力し、かつ、上記分配配置した画像
    データを取り込んで、下位サブフィールドに与える画像
    データを生成する際の減衰率を算出する減衰率演算部
    と、上記減衰率を上記分配配置した画像データに乗ずる
    複数の乗算器と、上記減衰率を乗じた画像データを取り
    込んで下位サブフィールドのための画像データを生成す
    る新画像データ収納部とを備えていることを特徴とする
    階調表示装置。
17. 【請求項１７】 請求項１４記載の階調表示装置におい
    て、 上記ビットマップ出力手段部は、上記寄与率の値を、あ
    らかじめ演算してＲＯＭテーブルとして値を保持し、上
    記中間座標抽出部よりの座標値に基づいて、画像データ
    を所定のサブフィールド平面に分配配置する割合を上記
    ＲＯＭテーブルより出力する寄与率出力部と、入力した
    画像データに上記寄与率を乗ずる複数の乗算器と、上記
    寄与率を乗じて分配したデータ値に基づいて当該サブフ
    ィールドの点灯、もしくは不点灯を制御する２値データ
    を出力し、かつ、上記分配配置した画像データを取り込
    んで下位サブフィールドに与える画像データを生成する
    際の減衰率を算出する減衰率演算部と、上記減衰率を上
    記分配した画像データに乗ずる複数の乗算器と、上記減
    衰率を乗じた画像データを取り込んで下位サブフィール
    ドのための画像データを生成する新画像データ収納部と
    を備えていることを特徴とする階調表示装置。
18. 【請求項１８】 表示装置に表示される１フィールドの
    画像を、異なる階調度を有する複数個のサブフィールド
    を用い、これらサブフィールドから、表示に必要なもの
    を選択して画像を表示する画像表示装置において、 入力された画像信号のデータから、隣接するフィールド
    間で画像の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手
    段と、 上記検出した動きベクトルに基づいて、各画素毎の４隅
    の移動方向、ならびに移動量を示す４隅動きベクトルを
    算出する４隅動きベクトル演算部と、上記算出した４隅
    動きベクトルに基づいて、各サブフィールド毎に当該サ
    ブフィールドの発光開始位置と発光終了位置を算出する
    中間座標抽出部と、上記出力される座標値に基づいてサ
    ブフィールドの点灯、または不点灯を制御する２値デー
    タを出力し、かつ、下位サブフィールドに与える画像デ
    ータを出力するビットマップ出力部と、該ビットマップ
    出力部からの２値データを全サブフィールドにわたって
    合成して上記サブフィールドを構成するためのサブフィ
    ールド駆動データを出力する合成部とからなる画像デー
    タ演算変換手段とを備えたことを特徴とする階調表示装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載の階調表示装置におい
    て、 上記中間座標抽出部とビットマップ出力部は、１フィー
    ルドの画像を構成するサブフィールドの個数分と同個数
    設けられていることを特徴とする階調表示装置。
20. 【請求項２０】 請求項１８記載の階調表示装置におい
    て、 上記ビットマップ出力部は、上記中間座標抽出部より出
    力される４隅ベクトルの中間座標値を４隅とする、定め
    られた領域の面積を定められた期間積分する画素面積演
    算部と、上記４隅ベクトルの中間座標値にも基づいて、
    画像データを所定のサブフィールド平面に分配配置する
    割合を算出する寄与率演算部と、入力した画像データに
    上記寄与率を乗ずる複数の乗算器と、上記寄与率を乗じ
    て分配したデータ値に基づいて当該サブフィールドの点
    灯、もしくは不点灯を制御する２値データを出力し、か
    つ、上記分配配置した画像データを取り込んで下位サブ
    フィールドに与える画像データを生成する際の減衰率を
    算出する減衰率演算部と、上記減衰率を上記分配配置し
    た画像データに乗ずる複数の乗算器と、上記減衰率を乗
    じた画像データを上記画素面積演算部で算出した成分値
    で除算する複数の除算器と、上記除算された画像データ
    を取り込んで下位サブフィールドのための画像データを
    生成する新画像データ収納部とを備えていることを特徴
    とする階調表示装置。
21. 【請求項２１】 請求項１８記載の階調表示装置におい
    て、 上記ビットマップ出力部は、上記中間座標抽出部より出
    力される４隅ベクトルの中間座標値を４隅とする、定め
    られた領域の面積を定められた期間積分する画素面積演
    算部と、寄与率の値をあらかじめ演算してＲＯＭテーブ
    ルとして値を保持し、上記４隅ベクトルの中間座標値に
    も基づいて、画像データを所定のサブフィールド平面に
    分配配置する割合を上記ＲＯＭテーブルより出力する寄
    与率演算部と、入力した画像データに上記寄与率を乗ず
    る複数の乗算器と、上記寄与率を乗じて分配配置したデ
    ータ値に基づいて当該サブフィールドの点灯、もしくは
    不点灯を制御する２値データを出力し、かつ、上記分配
    配置した画像データを取り込んで下位サブフィールドに
    与える画像データを生成する際の減衰率を算出する減衰
    率演算部と、上記減衰率を上記分配配置した画像データ
    に乗ずる複数の乗算器と、上記減衰率を乗じた画像デー
    タを上記画素面積演算部で算出した成分値で除算する複
    数の除算器と、上記除算された画像データを取り込んで
    下位サブフィールドのための画像データを生成する新画
    像データ収納部とを備えていることを特徴とする階調表
    示装置。
22. 【請求項２２】 請求項１８記載の階調表示装置におい
    て、 上記ビットマップ出力部は、画素面積の値をあらかじめ
    演算してＲＯＭテーブルとして値を保持し、上記中間座
    標抽出部より出力される４隅ベクトルの中間座標値を４
    隅とする、定められた領域の面積を上記ＲＯＭテーブル
    より出力する画素面積演算部と、上記４隅ベクトルの中
    間座標値にも基づいて、画像データを所定のサブフィー
    ルド平面に分配配置する割合を算出する寄与率演算部
    と、入力した画像データに上記寄与率を乗ずる複数の乗
    算器と、上記寄与率を乗じて分配配置したデータ値に基
    づいて当該サブフィールドの点灯、もしくは不点灯を制
    御する２値データを出力し、かつ、上記分配配置した画
    像データを取り込んで下位サブフィールドに与える画像
    データを生成する際の減衰率を算出する減衰率演算手段
    と、前記減衰率を前記分配配置した画像データに乗ずる
    複数の乗算器と、上記減衰率を乗じた画像データを上記
    画素面積演算部で算出した成分値で除算する複数の除算
    器と、該記除算された画像データを取り込んで下位サブ
    フィールドのための画像データを生成する新画像データ
    収納部とを備えていることを特徴とする階調表示装置。
23. 【請求項２３】 請求項１８記載の階調表示装置におい
    て、 上記ビットマップ出力部は、画素面積の値をあらかじめ
    演算してＲＯＭテーブルとして値を保持し、上記中間座
    標抽出部より出力される４隅ベクトルの中間座標値を４
    隅とする、定められた領域の面積を上記ＲＯＭテーブル
    より出力する画素面積演算部と、上記４隅ベクトルの中
    間座標値にも基づいて、画像データを所定のサブフィー
    ルド平面に分配配置する割合を上記ＲＯＭテーブルより
    出力する寄与率演算部と、入力した画像データに上記寄
    与率を乗ずる複数の乗算器と、上記寄与率を乗じて分配
    配置したデータ値に基づいて当該サブフィールドの点
    灯、もしくは不点灯を制御する２値データを出力し、か
    つ、上記分配配置した画像データを取り込んで下位サブ
    フィールドに与える画像データを生成する際の減衰率を
    算出する減衰率演算部と、上記減衰率を上記分配配置し
    た画像データに乗ずる複数の乗算器と、上記減衰率を乗
    じた画像データを上記画素面積演算部で算出した成分値
    で除算する複数の除算器と、上記除算された画像データ
    を取り込んで下位サブフィールドのための画像データを
    生成する新画像データ収納部とを備えていることを特徴
    とする階調表示装置。
24. 【請求項２４】 請求項３または５に記載の階調表示方
    法において、 上記上位のサブフィールドは、より発光期間の長いサブ
    フィールドであり、上記下位のサブフィールドは、発光
    期間のより短いサブフィールドであることを特徴とする
    階調表示方法。
25. 【請求項２５】 請求項１４または１８に記載の階調表
    示装置において、 上記上位のサブフィールドは、より発光期間の長いサブ
    フィールドであり、上記下位のサブフィールドは、発光
    期間のより短いサブフィールドであることを特徴とする
    階調表示装置。