JPH1132237A - ガンマ補正装置 - Google Patents

ガンマ補正装置

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JPH1132237A
JPH1132237A JP18514897A JP18514897A JPH1132237A JP H1132237 A JPH1132237 A JP H1132237A JP 18514897 A JP18514897 A JP 18514897A JP 18514897 A JP18514897 A JP 18514897A JP H1132237 A JPH1132237 A JP H1132237A
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JP
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gamma
gamma correction
straight lines
coefficient
signal
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Atsushi Sugama
敦 須釜
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 急峻なガンマ特性を有する表示デバイスのガ
ンマ補正に用いて好適なガンマ補正装置を提供する。 【解決手段】 表示デバイスのガンマ特性曲線を複数の
直線で近似し、その直線を表す1次式Y=A×X+Bの
係数A,Bを各直線毎に求め、この式に基づいて入力信
号レベルを変換する。入力した映像信号はA/Dコンバ
ータ1でデジタル化され、ゲイン調整部3、ブライト調
整部4でそれぞれ調整された後、ガンマ補正部5におい
てそのレベルが、近似した直線のいずれの直線に対応し
ているかを判別し、その対応する1次式に基づいて入力
映像信号レベルを演算し補正する。その後、リミッタ調
整部6、黒枠調整部7で調整後、D/Aコンバータ10
でアナログ信号に変換され、アナログ増幅器11で増
幅、および反転処理を行い表示デバイスである液晶パネ
ル12に入力されて映像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガンマ補正装置に関
し、特に急峻なガンマ特性曲線を有する液晶パネル等の
ガンマ補正に用いて好適なガンマ補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の電子機器の小型化、携帯化等に伴
い薄型で消費電力の少ない液晶パネルが表示装置として
盛んに用いられるようになってきている。液晶パネルは
その特性から極めて急峻なガンマ特性を有していて、視
覚的に良好な状態で映像を表示するために、入力信号を
その入力レベルに応じてレベル変換するガンマ補正を行
った後、液晶パネルに入力している。
【0003】このガンマ補正にはバイポーラのアナログ
アンプを用い、入力電圧に応じた増幅率で増幅して補正
する方法がある。この場合、液晶パネルのように急峻な
ガンマ特性を有している表示デバイスに対してはアンプ
の増幅率を大きくすることが必要である。しかしなが
ら、一般にアナログアンプは増幅率を増大すると周波数
特性とS/N比の悪化を伴うものであり、また、極めて
急峻なガンマ特性に対しては、これを補正するための十
分な増幅率を確保することは困難であった。
【0004】また、ガンマ補正の他の方法として記憶素
子、例えばRAMに入力レベルに対する出力レベルを記
憶させた変換テーブルを用いる方法がある。しかしなが
ら、この場合は表示デバイスの特性ごとに変換テーブル
を作成する必要があり、また、記憶エリアを大きく占め
ることになっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、急峻
なガンマ特性を有している表示デバイスに対して、周波
数特性とS/N比の悪化を生じることなく階調をより正
確に表現し、また、任意のガンマ補正曲線を容易に設定
することができるガンマ補正装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の記載によれ
ば、ガンマ特性曲線を複数の直線で近似する直線近似手
段と、前記近似した各々の直線を表す1次式の各係数を
決定する係数決定手段と、前記近似した、隣接する直線
の連接位置を求める算出手段と、入力した映像信号レベ
ルが前記近似した直線のいずれの直線に対応しているか
を判別する判別手段と、前記判別された直線に基づいて
前記映像信号レベルを変換する演算手段とを具備したガ
ンマ補正装置を構成する。
【0007】この構成により、ガンマ補正曲線を複数の
直線で近似してデジタルによる演算で映像信号を高い増
幅率で増幅することができ、急峻なガンマ特性を有する
表示デバイスに対応して正確にガンマ補正をすることが
できる。また、デジタル信号処理の後、アナログ信号に
戻すのでガンマ補正による周波数特性とS/Nが悪化す
ることを防止することが可能となる。
【0008】請求項2の記載によれば、ガンマ特性曲線
を複数の領域に分割する分割手段と、前記分割された領
域のガンマ特性曲線を、隣接する領域の境界で連接する
直線で近似する直線近似手段と、前記近似した各々の直
線を表す1次式の各係数を決定する係数決定手段と、入
力した映像信号レベルが前記分割した領域のいずれの領
域に対応しているかを判別する判別手段と、前記判別さ
れた領域のガンマ特性曲線に対して近似した直線に基づ
いて前記映像信号レベルを変換する演算手段とを具備し
たガンマ補正装置を構成する。
【0009】この構成により、ガンマ補正曲線を分割し
た領域毎に直線で近似してデジタルによる演算で映像信
号を高い増幅率で増幅することができ、急峻なガンマ特
性を有する表示デバイスに対応して正確にガンマ補正を
することができる。また、デジタル信号処理の後、アナ
ログ信号に戻すのでガンマ補正による周波数特性とS/
Nが悪化することを防止することが可能となる。
【0010】請求項3の記載によれば、請求項2に記載
のガンマ補正装置において、ガンマ特性曲線を複数の領
域に分割する分割手段を、外部操作により分割位置の設
定ができるように構成する。
【0011】ガンマ特性曲線を任意の領域に外部操作に
より分割することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図1
ないし図5を参照して説明する。図1は液晶パネルの印
加電圧と光透過率の関係を示す図であり、図2は液晶パ
ネルの光透過率がリニアとなる入力信号の電圧変換を示
す図である。図3は本発明に係わるガンマ補正の直線近
似について説明するための図である。また、図4は本発
明に係わるのガンマ補正のシステム構成の図であり、図
5はそのガンマ補正部の構成を示す図である。尚、以下
の説明においては表示デバイスとして液晶パネルを対象
としているが、本発明を他の表示デバイスに適用しても
よいことは当然である。
【0013】液晶パネルの印加電圧と光透過率の関係は
図1の実線に示すように、印加電圧に対して光透過率の
変化がゆるやかな部分と急峻な部分とからなるガンマ特
性を有している。このようなガンマ特性に映像信号をそ
のまま入力すると不自然な画像が表示されることにな
る。
【0014】さて、このガンマ特性のもとで印加電圧に
リニアな図1の破線に乗った画像表示をしようとする。
まず、T1 の透過率を得ようとすると破線上でV1 の電
圧は実線上ではV1 ′・・・Vn はVn ′となる。即
ち、図2に示すように横軸の入力信号に対して縦軸の出
力信号となるように電圧変換が成され、この変換された
電圧を前述したガンマ特性を有する液晶パネルに入力す
ることにより、元来の映像信号に対してリニアな表示が
行うことができる。
【0015】この入力信号のレベル変換は、従来はアナ
ログアンプや変換テーブルが用いられて行われ、その問
題も既に述べたところである。尚、視覚的効果の観点か
ら、図1の破線は適度な変換が行える曲線であってもよ
い。
【0016】本発明においては、この変換を図3に示す
ように、図2の変換曲線(以下、「ガンマ補正カーブ」
と称す)を幾つかの直線で近似して、この直線に基づい
て演算して変換しようとするものである。それぞれの直
線は隣接する領域の境界で連接するように決定されてい
る。尚、この直線は指定した直線本数内でガンマ特性と
比較して誤差が最小となるように演算により自動的に決
定されてもよく、また、外部指示による分割された領域
ごとに最適な直線を決定してもよい。
【0017】つぎに、この近似した直線の性質について
説明する。例えば図3に示すようにガンマ補正カーブは
入力信号が0〜a1 と、a1 〜an と、an 〜1023
との3つの直線で近似されているものとする。ここで1
023とは入力信号を1023の等間隔で分割したこと
を示しており、特にこの数値に限定されるものではな
い。出力電圧の1023についても同様である。
【0018】これら直線による変換は入力信号0に対し
出力電圧は0であり、入力信号a1に対し出力電圧はb
1 であり、入力信号an に対し出力電圧はbn であり、
入力信号1023に対し出力電圧は1023であるの
で、それぞれの直線は順に次の式(1)、式(2)、式
(3)で表すことができる。 Y=b1 /a1 ×X (1) Y=(b2 −b1 )/(a2 −a1 )×(X−a1 )+b1 (2) Y=(1023−b2 )/(1023−a2 )×(X−a2 )+b2 (3) これらの式は一般に式(4)で表される。 Y=A×X+B (4)
【0019】従って、各領域における係数A,Bを決定
し、その領域の入力信号をその領域の直線の数式のXに
代入し、Yを求めることでその入力信号に対するガンマ
補正された信号を得ることができる。尚、ここでは直線
3本でガンマ補正カーブを近似したが、特に3本に限る
ものではない。
【0020】つぎに、ガンマ補正のシステム構成の実施
形態例について図4を参照して説明する。本実施形態例
は映像信号をデジタル信号に変換し、演算処理により上
述したガンマ補正を行うものである。同図ではカラー信
号の1色について示しているが、他の色についても同様
の処理を行う。
【0021】映像信号はA/Dコンバータ1で8ビット
のデジタル信号に変換されたあと、デジタルシグナルド
ライバ(DSD)2に入力される。入力されたデジタル
信号はデジタルシグナルドライバ2内部のゲイン調整部
3、ブライト調整部4でそれぞれ調整された後、ガンマ
補正部5においてデジタル演算によるガンマ補正を行
う。その後、リミッタ調整部6、黒枠調整部7で調整
後、10ビットのデジタル信号として出力される。この
時の各処理部で用いられる係数等はデジタルシグナルド
ライバ2外部からシリアルデータとして入力され、シリ
アルI/F8、カウンタ/デコーダ9を通して設定され
る。
【0022】デジタルシグナルドライバ2から出力され
た10ビットのデジタル信号は、D/Aコンバータ10
でアナログ信号に変換され、アナログ増幅器11で増
幅、および反転処理を行いサンプル/ホールド処理を行
った後、液晶パネル12に入力されて映像を表示する。
【0023】以上説明したように、映像信号はデジタル
演算により液晶パネルに適したガンマ補正がなされて視
覚的に優れた映像として表示される。尚、本システムに
おいて全てのタイミング制御はタイミングジェネレータ
13から行い、シリアルデータの設定はマイコン(図示
せず)から行う。また、デジタルシグナルドライバ2の
入出力のビット数、アナログ増幅器11と液晶パネル1
2の間の信号線の本数、即ち、液晶パネル12の信号線
本数は特には上述した本数に限定するものではない。
【0024】つぎに、ガンマ補正部5の構成について図
5を参照して説明する。この構成は入力した映像信号の
レベルに応じて式(4)の係数A,Bを選択するセレク
タブロック20と、映像信号と係数A,Bを入力して式
(4)の演算を行う演算ブロック30とから構成されて
いる。尚、本発明では演算のビット数は入力信号を8ビ
ット、係数Aを6ビット、係数Bを10ビット、コンパ
レータ21に入力される係数C1 およびコンパレータ2
2に入力される係数C2 を各々8ビット、出力信号を1
0ビットとしたが、特にこれらに限定するものではな
い。
【0025】まず、セレクタブロック20の構成と動作
について説明する。入力信号に対応した係数を選択する
セレクタブロック20では、入力信号と係数C1 がコン
パレータ21に、入力信号と係数C2 がコンパレータ2
2に入力される。この係数C1 ,C2 は式(1)〜式
(3)中のa1 ,a2 の上位8ビットに相当する。コン
パレータ21,22では入力信号と各係数C1 ,C2
を比較し、X≧C1 、X≧C2 の場合にそれぞれフラグ
信号「1」を出力し、それ以外は「0」を出力する。出
力された信号はそれぞれ1ビットのフリップフロップ
(FF)23,24を通して、デコーダ25、26に入
力される。
【0026】そして、コンパレータ21の出力をLS
B、コンパレータ22の出力をMSBとして考えたと
き、係数Aを選択するデコーダ25と係数Bを選択する
デコーダ26とおいて、入力されるフリップフロップ2
3,24の信号が「00」であれば係数A1 ,B1 が、
「01」であれば係数A2 ,B2 が、「11」であれば
係数A3 ,B3 が選択されて、フリップフロップ27,
28でデータが揃えられた後、演算ブロック30に送ら
れる。
【0027】つぎに、演算ブロック30の構成と動作に
ついて説明する。ゲイン調整とブライト調整の行われた
入力信号は8ビット構成のフリップフロップ31と32
を通して乗算器33に入力される。また、セレクタブロ
ック20で選択された係数Aも乗算器33に入力され
る。入力信号を2段のフリップフロップ31、32を通
すのは、乗算器33に入力されるセレクタブロック20
の係数Aとの処理の段数を合わせるためである。
【0028】そして演算結果の14ビットの内、下位4
ビットを切り捨て、上位10ビットを出力する。例え
ば、A=01 0000という係数を設定したとき、式
(4)から、 Y=A×X+B=X+B となる。即ち、係数Aの上位2ビットは1以上の数字
を、下位4ビットは1未満の数字を表すことになり、式
(4)は傾きが1以下の直線も表現することができる。
この演算結果はフリップフロップ34を通過した後、加
算器35に入力される。
【0029】一方、セレクタブロック20で選択された
係数Bもフリップフロップ36を通過した後、加算器3
5に入力される。フリップフロップ36は加算器35で
のタイミングを合致させるためである。加算器35に入
力された信号は10ビット+10ビットの加算を行い、
演算結果の11ビットのうち、下位の10ビットを出力
する。その後、フリップフロップ37を通して図4に示
すリミッタ調整部6へ出力し、前述したようにその後の
信号処理が行われ、ガンマ補正された信号が液晶パネル
に供給される。これにより視覚的に優れた映像表示を実
現する。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のガンマ補正装置によればデジタルによる演算で映像信
号を高い増幅率で増幅することができるため、映像信号
の階調をより正確に表現できる。また、デジタル信号処
理の後、アナログ信号に戻すのでガンマ補正による周波
数特性とS/Nが悪化することを防止することが可能と
なる。さらに、デジタルによる演算の係数を外部から任
意に設定することができるので種々の特性の液晶パネル
に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 液晶パネルの印加電圧と光透過率の図であ
る。
【図2】 液晶パネルの光透過率がリニアとなる入力信
号の電圧変換を示す図である。
【図3】 本発明に係わるガンマ補正の直線近似につい
て説明するための図である。
【図4】 本発明に係わるガンマ補正のシステム構成の
図である。
【図5】 本発明に係わるガンマ補正部のブロック図で
ある。
【符号の説明】
1…A/Dコンバータ、2…デジタルシグナルドライ
バ、3…ゲイン調整部、4…ブライト調整部、5…ガン
マ補正部、6…リミッタ調整部、7…黒枠調整部、8…
シリアル1/F、9…カウンタ/デコーダ、10…D/
Aコンバータ、11…アナログ増幅器、12…液晶パネ
ル、13…タイミングジェネレータ、20…セレクタブ
ロック、21,22…コンパレータ、23,24,2
7,28,31,32,34,36,37…フリップフ
ロップ、25,26…デコーダ、33…乗算器、35…
加算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガンマ特性曲線を複数の直線で近似する
    直線近似手段と、 前記近似した各々の直線を表す1次式の各係数を決定す
    る係数決定手段と、 前記近似した、隣接する直線の連接位置を求める算出手
    段と、 入力した映像信号レベルが前記近似した直線のいずれの
    直線に対応しているかを判別する判別手段と、 前記判別された直線に基づいて前記映像信号レベルを変
    換する演算手段とを具備したことを特徴とするガンマ補
    正装置。
  2. 【請求項2】 ガンマ特性曲線を複数の領域に分割する
    分割手段と、 前記分割された領域のガンマ特性曲線を、隣接する領域
    の境界で連接する直線で近似する直線近似手段と、 前記近似した各々の直線を表す1次式の各係数を決定す
    る係数決定手段と、 入力した映像信号レベルが前記分割した領域のいずれの
    領域に対応しているかを判別する判別手段と、 前記判別された領域のガンマ特性曲線に対して近似した
    直線に基づいて前記映像信号レベルを変換する演算手段
    とを具備したことを特徴とするガンマ補正装置。
  3. 【請求項3】 ガンマ特性曲線を複数の領域に分割する
    前記分割手段を、外部操作により分割位置の設定ができ
    るように構成したことを特徴とする、請求項2に記載の
    ガンマ補正装置。
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