(57)【特許請求の範囲】
【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率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、
上記寄与率、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。
【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。
【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、第１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第１サブフィールドの点灯、もしくは不点灯画素を決定し、該第１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、次のフィールドである第２サブフィールドにおいて分配配置する新画像データを決定し、以降順次第ｋ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第ｋサブフィールドの点灯、もしくは不点灯画素を決定し、該第ｋ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、第（ｋ＋１）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。
【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。
【請求項５】
請求項３記載の階調表示方法において、
上記第（ｋ＋１）サブフィールドにおいて分配配置する画像データは、上記第ｋ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、及び寄与率に基づいて、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。
【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。
【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。
【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。
【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、次のサブフィールドビットマップ演算部に与える新画像データを出力するサブフィールドビットマップ演算部と、該サブフィールドビットマップ演算部からの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。
【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サブフィールドビットマップ演算部は、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。
【請求項１６】
請求項１４記載の階調表示装置において、
上記サブフィールドビットマップ演算部は、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、次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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。
【請求項１７】
請求項１４記載の階調表示装置において、
上記サブフィールドビットマップ演算部は、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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。
【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、次のサブフィールドビットマップ演算部に与える新画像データを出力するサブフィールドビットマップ演算部と、該サブフィールドビットマップ演算部からの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。
【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サブフィールドビットマップ演算部は、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。
【請求項２０】
請求項１８記載の階調表示装置において、
上記サブフィールドビットマップ演算部は、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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。
【請求項２１】
請求項１８記載の階調表示装置において、
上記サブフィールドビットマップ演算部は、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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。
【請求項２２】
請求項１８記載の階調表示装置において、
上記サブフィールドビットマップ演算部は、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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。
【請求項２３】
請求項１８記載の階調表示装置において、
上記サブフィールドビットマップ演算部は、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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。
【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、
上記第ｋ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、上記第（ｋ＋１）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。
【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、
上記第ｋ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、上記第（ｋ＋１）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。
【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，ＳＦ１，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 ，２1 ，２2 ，…・・，２N-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、ＰＤＰ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１２８，６４，３２，１６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１２７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、ＳＦ６，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、
0003697681.tif 000002
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ＳＦ２，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率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、上記寄与率、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、第１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第１サブフィールドの点灯、もしくは不点灯画素を決定し、該第１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、次のフィールドである第２サブフィールドにおいて分配配置する新画像データを決定し、以降順次第ｋ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第ｋサブフィールドの点灯、もしくは不点灯画素を決定し、該第ｋ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、第（ｋ＋１）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、上記第（ｋ＋１）サブフィールドにおいて分配配置する画像データは、上記第ｋ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、及び寄与率に基づいて、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、次のサブフィールドビットマップ演算部に与える新画像データを出力するサブフィールドビットマップ演算部と、該サブフィールドビットマップ演算部からの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サブフィールドビットマップ演算部を、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、上記サブフィールドビットマップ演算部を、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、次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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、上記サブフィールドビットマップ演算部を、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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、次のサブフィールドビットマップ演算部に与える新画像データを出力するサブフィールドビットマップ演算部と、該サブフィールドビットマップ演算部からの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。
【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サブフィールドビットマップ演算部を、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、上記サブフィールドビットマップ演算部を、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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、上記サブフィールドビットマップ演算部を、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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、上記サブフィールドビットマップ演算部を、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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、上記サブフィールドビットマップ演算部を、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次のサブフィールドビットマップ演算部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次のサブフィールドビットマップ演算部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、上記第ｋ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、上記第（ｋ＋１）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、上記第ｋ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、上記第（ｋ＋１）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３２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１７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】
0003697681.tif 000003
【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ｔ２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＝１．６８＋ｘ０
Ｙ＝（４ー２）／１０×４    ＋ｙ０−０．５＝０．３０＋ｙ０
また、点８８の位置は、
Ｘ＝（８ー２）／１０×６    ＋ｘ０＋０．５＝４．１０＋ｘ０
Ｙ＝（８ー２）／１０×３．８＋ｙ０＋０．５＝２．７８＋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３０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１８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】
0003697681.tif 000004
【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１９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" １０３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" １０４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２０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１０７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５１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５１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】
0003697681.tif 000005
【００６２】
【数２０】
0003697681.tif 000006
【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６０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ｔ３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、
0003697681.tif 000007
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（ｘ０、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】
0003697681.tif 000008
【００９４】
【数２】
0003697681.tif 000009
【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】
0003697681.tif 000010
【００９７】
【数４】
0003697681.tif 000011
【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１２（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】
0003697681.tif 000012
【０１０１】
【数６】
0003697681.tif 000013
【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）×（ＭａｘＹ−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Ｓｋ（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１３、数式７〜１６、図１４、図１５を用いて説明する。
【０１０４】
【数７】
0003697681.tif 000014
【０１０５】
【数８】
0003697681.tif 000015
【０１０６】
【数９】
0003697681.tif 000016
【０１０７】
【数１０】
0003697681.tif 000017
【０１０８】
【数１１】
0003697681.tif 000018
【０１０９】
【数１２】
0003697681.tif 000019
【０１１０】
【数１３】
0003697681.tif 000020
【０１１１】
【数１４】
0003697681.tif 000021
【０１１２】
【数１５】
0003697681.tif 000022
【０１１３】
【数１６】
0003697681.tif 000023
【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１３、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、ｙ０、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、ｙ１）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１７２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、ｔ１３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,y2)+(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、
0003697681.tif 000024
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１１５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１８５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１１１〜１１５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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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