(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー信号ＲＧＢの３原色の各画像データを蓄積する３個のフレームメモリを有し、３系統の８ビットのディジタル画像信号を出力するカラー画像フレームバッファと、
ディジタルビデオインタフェースを用いて画像信号を入力し、表示するカラー液晶表示デバイスと、
前記カラー画像フレームバッファから出力された３系統の８ビットのディジタル画像信号を入力し、このうちの第１、第２の２系統のディジタル画像信号を合成して１６ビットのディジタル画像信号を生成する手段と、この１６ビットのディジタル画像信号を８ビットのディジタル画像信号に変換するルックアップテーブルメモリと、前記ルックアップテーブルメモリで得られた８ビットのディジタル画像信号に対して、入力された第３の系統の８ビットのディジタル信号を重畳して出力する手段と、重畳された８ビットのディジタル画像信号を３つにコピーしてＲ、Ｇ、Ｂに同じ値を持った３系列の画像出力データとし、前記カラー液晶表示デバイスに入力して、モノクローム画像として表示させる手段を含むカラー／モノクローム画像信号変換回路を有するディジタル画像表示装置。
【請求項２】
カラー信号ＲＧＢの３原色の各画像データを蓄積する３個のフレームメモリを有し、３系統の８ビットのディジタル画像信号を出力するカラー画像フレームバッファと、
ディジタルビデオインタフェースを用いて画像信号を入力し、表示するカラー液晶表示デバイスと、
前記カラー画像フレームバッファから出力された３系統の８ビットのディジタル画像信号を入力し、このうちの第１、第２の２系統のディジタル画像信号を合成して１６ビットのディジタル画像信号を生成する手段と、この１６ビットのディジタル画像信号を８ビットのディジタル画像信号に変換するルックアップテーブルメモリと、前記ルックアップテーブルメモリで得られた８ビットのディジタル画像信号に対して、入力された第３の系統の８ビットのディジタル信号を重畳して出力する手段と、重畳された８ビットのディジタル画像信号を３つにコピーしてＲ、Ｇ、Ｂに同じ値を持った３系列の画像出力データとして出力する手段を含むカラー／モノクローム画像信号変換回路と、
カラー／モノクローム表示切り替え信号により、前記カラー画像フレームバッファの出力信号または前記カラー／モノクローム画像信号変換回路の出力信号を前記カラー液晶表示デバイスに出力するビデオ信号選択回路を有するディジタル画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像フレームバッファと画像表示デバイスを用いて、ディジタル信号から画像を表示するディジタル画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
計算機で処理したディジタル画像信号を表示する場合、その画像データを画像フレームメモリに書き込むことでビデオ信号を発生させ、ＣＲＴ等の表示デバイス上に表現する。カラー画像を表示させる場合には、光の３原色であるＲ、Ｇ、Ｂの各輝度信号を画像フレームメモリに発生させ、表示デバイスに入力する。一般的に、ＲＧＢ各色の輝度信号に８ビットの量子化精度を持たせることで、各色２５６階調、総じて１６００万色の色解像度を実現して、フルカラー画像の表現手段としている。今までのＣＲＴを用いた表示装置では、電子ビームを連続的に走査していたので、アナログビデオ入力が適している。画像フレームメモリと表示デバイスとの接続にはアナログ・ビデオ信号を使うことが今まで一般的であった。しかし、ビデオ信号をアナログ信号で送ると、伝送路上で雑音を拾い、画像の劣化になる。
【０００３】
最近普及してきた液晶表示デバイスを用いる場合、各画素が格子状に離散的に配置され、輝度の制御は画素毎に離散的に行われる。そのために、画像フレームバッファと液晶表示デバイスを従来からのアナログインタフェースで接続する場合、液晶モニタに入力したアナログ信号を再び離散時間でサンプルする必要がある。通常はそれを液晶モニタ側のＡ／Ｄ変換器で行っているが、画像フレームバッファ側のＤ／Ａ変換器と、モニタ側のＡ／Ｄ変換器の双方のクロック位相を一致させないと、ジッタやモアレを生じて、画質が劣化する。そこで、液晶表示デバイスの接続を前提にして、画像フレームバッファと表示デバイスの接続にディジタルインタフェースを用いる方法が近年になって採られるようになってきた。
【０００４】
図５は、ディジタルビデオインタフェースを用いたカラー画像表示装置の従来例の構成図である。ディジタルビデオ信号出力回路６内の、ＲＧＢ色に対応した３つのフレームメモリ２１，２２，２３はいずれも８ビット２５６階調の画像データをデータバス１から受け取り、その内部に画像データを保持する。その画像データはフレーム周期毎に順々に読み出され、ＲＧＢ色のそれぞれに対応したルックアップテーブルメモリ（ＬＵＴ）２５，２６，２７に入力される。ルックアップテーブルメモリ２５，２６，２７は、入力の８ビット値をアドレスとしてそのメモリ内容を出力とする２５６個の要素からなるテーブルメモリで、表示される画像の色調変換や画像の輝度反転等に用いられる。オーバレイ用メモリ２４は、画像に重畳して優先表示するカーソルポインタのような画像を保持する。ＬＵＴ２５，２６，２７から輝度値が変換されて出力された画像データはそれぞれオーバレイ演算回路２９，３０，３１で、オーバレイメモリ２４のデータと論理演算され、オーバレイメモリ２４側に非零の値があればその値を優先し、零ならばＬＵＴ変換されたＲＧＢ画像信号の信号値を出力とする。
【０００５】
オーバレイ回路２９，３０，３１の出力画像データはディジタルビデオ信号出力回路３２に入力され、ここで同期信号発生器２８で生成された水平・垂直同期信号と共に多重化され、ディジタルビデオ信号のフォーマットに成形され、カラー表示モニタ７に向けて伝送される。
【０００６】
一方、医療用のＸ線画像に代表されるモノクローム画像を表示する画像フレームバッファでは、単にフレームメモリの信号系統数がカラー用の３系統だったのが、モノクローム用に１系統で済む、という違いの他に、特に画像データの階調精度に関して異なる回路構成によって特徴づけられている。
【０００７】
カラー画像では各色８ビットでも１６００万色の表示が可能であり、画像データそのものの階調精度は各色８ビットで十分と考えられているのに対し、モノクローム画像では、単色の２５６階調では十分でなく、１０ビットか１２ビットの精度を持った画像データが用いられる。そして、表示の際には、ＬＵＴを通じて表示デバイスで表現可能な８ビットか１０ビットの画像信号に変換して表示する。
【０００８】
モノクローム画像表示を行う画像データの代表例である医用Ｘ線画像では、データ自体が１２ビット＝４０９６階調の情報量を持っている。表示する場合は、一般的な８ビット＝２５６階調表示と、視覚的に識別が可能な１０ビット＝１０２４階調の表示が使われている。また、特定の部位、特定の輝度の領域を見やすく表示するために輝度、コントラストを変化させながら画像を表示することも広く行われている。
【０００９】
図６は、アナログビデオインタフェースを用いたモノクローム画像表示装置の従来例の構成図である。モノクローム表示デバイスは、ＣＲＴが大多数であるので、従来のアナログビデオインタフェースを用いてフレームバッファと表示モニタを接続することが専ら行われている。１画素あたり１２ビットの画像データは、データバス１を通じてモノクローム画像フレームバッファ８内のモノクロフレームメモリ４１に書き込まれ、ルックアップテーブルメモリ（ＬＵＴ）４３を通じて、８ビットの画像データに変換される。変換された画像データは、オーバレイ演算回路４４によって、オーバレイ用フレームメモリ４２の内容を重畳してその結果をＤ／Ａコンバータ４５に送る。Ｄ／Ａ変換されたビデオ出力信号は、モノクロームＣＲＴモニタ９に表示される。同期信号発生器４６で生成された水平・垂直同期信号は、別のアナログ信号線でモノクロームＣＲＴモニタ９に接続される。表示される画像の輝度・コントラストを変えるには、ルックアップテーブルメモリ４３の内容を書き換えればよい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、カラー用の画像フレームバッファと、モノクローム用の画像フレームバッファとでは、画像の表示に要求される画像信号の系統数とルックアップテーブルメモリの機能が異なるため、全く別の装置として作る必要があった。
【００１１】
表示デバイスについても、従来のカラーＣＲＴモニタでは、電子ビームの収束精度が上がっても、シャドウマスクやアパーチャグリルの工作精度・機械強度に起因する画素ピッチの制約から、ＲＧＢ３原色の発光点列の細かさが十分でない。したがって、カラーＣＲＴモニタ上でモノクローム画像を表示すると、３原色の点列が知覚できて画像の品質を視覚的に大きく損なう結果になっていた。
【００１２】
このように表示デバイスもフレームバッファもカラー画像用とモノクローム画像用で、それぞれに作り分けているので、病理画像のようなカラー画像とＸ線画像のようなモノクローム画像とを同じシステム上で統合的に扱うことが困難であった。
【００１３】
また、画像フレームバッファと表示デバイスをアナログビデオインタフェースで接続している限り、その途中でモノクローム表示のために輝度変換等の何らかの処理を加えると、即座に表示画質の劣化につながる。
【００１４】
コストに関しても、フルカラーの画像表示装置は比較的広範に使われ、大量に製造されるため、量産によるコスト低減が見込まれたが、モノクローム用の画像表示装置については用途・数量が限られるのでコスト高にならざるを得なかった。
【００１５】
本発明の目的は、カラー画像とモノクローム画像を統合的に扱うことができ、画質の劣化がなく、かつモノクローム画像表示装置のコストを低下させることができるディジタル画像表示装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のディジタル画像表示装置は、
カラー信号ＲＧＢの３原色の各画像データを蓄積する３個のフレームメモリを有し、３系統の８ビットのディジタル画像信号を出力するカラー画像フレームバッファと、
ディジタルビデオインタフェースを用いて画像信号を入力し、表示するカラー液晶表示デバイスと、
前記カラー画像フレームバッファから出力された３系統の８ビットのディジタル画像信号を入力し、このうちの第１、第２の２系統のディジタル画像信号を合成して１６ビットのディジタル画像信号を生成する手段と、この１６ビットのディジタル画像信号を８ビットのディジタル画像信号に変換するルックアップテーブルメモリと、前記ルックアップテーブルメモリで得られた８ビットのディジタル画像信号に対して、入力された第３の系統の８ビットのディジタル信号を重畳して出力する手段と、重畳された８ビットのディジタル画像信号を３つにコピーしてＲ、Ｇ、Ｂに同じ値を持った３系列の画像出力データとし、前記カラー液晶表示デバイスに入力して、モノクローム画像として表示させる手段を含むカラー／モノクローム画像信号変換回路を有する。
【００１７】
本発明のディジタル画像表示装置では、カラー液晶表示デバイスを用いて、その上でカラー画像、モノクローム画像の両者を表示する。その際、ＲＧＢ３原色の各要素が視覚的に判らないように、画素ピッチは十分に細かくする。
【００１８】
また、このカラー液晶表示デバイスとカラー画像フレームバッファとをカラー／モノクローム画像信号変換回路を介して接続することで、カラー画像フレームバッファをモノクロ画像表示用フレームバッファに共用できるようにする。その際、カラー画像フレームバッファ、カラー液晶表示デバイス、カラー／モノクローム画像信号変換回路の３部分を相互に接続して画像データを伝送するのに、ディジタルインタフェースを用いる。
【００２１】
さらに、カラー／モノクローム画像信号変換回路では、入力した信号をそのまま信号変換せずにそのまま出力するように外部から切り替える機能を持たせてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態のディジタル画像表示装置の構成図である。
【００２４】
本実施形態のディジタル画像表示装置はカラー画像フレームバッファ２とカラー／モノクローム画像信号変換回路３とディジタル入力カラー液晶表示デバイス５で構成されている。
【００２５】
カラー画像フレームバッファ２は、ビデオ出力の方法としてディジタルインタフェースを用いていることが必要である。カラー画像フレームバッファ２の機能は、従来の技術で説明したのと同じように、コンピュータと接続するためのデータバス１から画像データを入力して、それをカラー信号ＲＧＢの３原色を表示するための３つの８ビットのフレームメモリ１１，１２，１３に画像データを蓄積し、ディジタルビデオ信号を出力することである。
【００２６】
本実施形態によりモノクローム画像を表示させる場合には、従来、ＲＧＢ３原色に割り当てられている３つのカラープレーン用フレームメモリを別の機能を持たせたフレームメモリとして使用するので、以下では、３つのフレームメモリを第１フレームメモリ１１、第２フレームメモリ１２、第３フレームメモリ１３と称して説明する。
【００２７】
第１フレームメモリ１１、第２フレームメモリ１２、第３フレームメモリ１３に蓄積された画像データは順次に走査されて読み出され、ディジタルビデオ信号出力回路１５で多重化されてディジタルビデオ信号を出力する。カラー画像を表示させる場合は、このビデオ信号出力をディジタル入力に対応したカラー液晶表示デバイス５に直接に入力すればよい。また、このカラー画像フレームバッファ２には、オーバレイプレーンの機能があってもよいが、それを必要とするのは、カラー／モノクローム画像信号変換回路３を通さずに、カラー画像フレームバッファ２の信号をカラー液晶表示デバイス５に入力してカラー画像を表示させる場合で、その回路構成は図５に説明した従来の構成の場合に等しい。本実施形態でモノクローム画像を表示させる場合にはカラー画像フレームバッファ２に内蔵されたオーバレイ機能は使用しない。
【００２８】
モノクローム画像を表示させる場合には、カラー画像フレームバッファ２の３つのフレームメモリ１１，１２，１３の内、２つのフレームメモリを画像データの蓄積のために用いる。８ビットを越える解像度を持つモノクローム画像は１画素当たり２バイト用いて表現するのが通例である。１０２４階調画像なら１０ビット、４０９６階調画像なら１２ビットが最低必要である。コンピュータでのデータハンドリング・蓄積のためには、バイト単位にして２バイト用いるのが通例である。本実施形態では、この２バイトで表現されるモノクローム画像データのうち、上位の１バイトを第１フレームメモリ１１に蓄積し、下位１バイト（８ビット）を第２フレームメモリ１２に書き込む。
【００２９】
カラー画像フレームバッファ２の出力信号は、カラー／モノクローム画像信号変換回路３に入力されて、初段のディジタルビデオ信号入力回路１６で再び３系統の８ビットディジタル画像信号と垂直同期信号、水平同期信号に分解される。このうち第１フレームメモリ１１からの画像信号と第２フレームメモリ１２からの画像信号は、ルックアップテーブルメモリ１７に入力する。ルックアップテーブルメモリ１７では、図２のように、２つの８ビット信号を並び合わせて１６ビット幅の信号とし、これをアドレスとしてルックアップテーブルメモリ１７の内容を参照してその８ビットデータを出力とする。図２において、ルックアップテーブルメモリ１７の内容は、画像データと同様にデータバス１からＬＵＴ更新回路１８を通じて書き込み、１６ビットデータから８ビットデータへの変換テーブルを形成しておく。また、画像が表示されている最中にも、ルックアップテーブルメモリ１７の内容を書き換えることで、表示中の画像の輝度を変化させたり、画像の明暗を反転させたりすることができる。
【００３０】
ルックアップテーブルメモリ１７から出力された画像データは３つにコピーされて、Ｒ、Ｇ、Ｂに同じ値を持った３系列の画像出力データとし、ディジタルビデオ信号出力回路１９で同期信号と共に多重化されてカラー液晶表示デバイス５に入力され、モノクローム画像として表示される。
【００３１】
モノクローム画像の中にポインタ等のオーバレイ画像を表示するためには、図３のように、オーバレイ演算回路２０を追加して、第３フレームバッファ１３の信号をルックアップテーブルメモリ１７からの画像信号に重畳する。すなわち、オーバレイプレーンの各画素の信号値が零の場合は、ルックアップテーブルメモリ１７側の信号値を優先して出力とし、オーバレイプレーン側に非零の値があればこれを優先して出力とする。
【００３２】
なお、カラー画像液晶表示医療画像を表示する場合、カラー画像フレームバッファ２のフレームメモリ１１，１２，１３は表示領域としても２０００画素×２０００画素ほどの表示解像度が必要になる。したがって、カラー画像フレームバッファ２の各メモリ部分の記憶容量については、各カラープレーン当たり４Ｍバイトの容量が必要となる。
【００３３】
一方、カラー液晶表示デバイス５上にモノクローム画像を表示させる場合、画素間隔が粗いと、３原色の各発光セルが視覚的に知覚できて、画像の品質を損なうことになる。経験的に、画素ピッチを１インチ当たり１１５画素以上に取れば、３原色のセルを知覚する問題は無い。カラー液晶表示デバイス５で１インチ当たり１１５画素で表示すると４５ｃｍ四方となり、ほぼ、フィルムで見るのと同じ大きさとなる。
【００３４】
本実施形態によるディジタル画像表示装置では、カラー画像フレームバッファ２とカラー液晶表示デバイス５を直接接続することでカラー画像の表示が可能で、両者の中間にカラー／モノクローム画像信号変換回路３を挟むように接続することで、高階調モノクローム画像の表示が可能になる。この２つの表示のために回路を共通にするには、図４のように、カラー画像フレームバッファ２の出力を２分配して、その一方をカラー／モノクローム画像信号変換回路３に入力し、そのビデオ出力とカラー画像フレームバッファ２の出力とをデータバス１から制御可能なビデオ信号選択回路４で選択して、カラー液晶表示デバイス５に接続する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、下記のような効果がある。
１）請求項１
カラー液晶表示デバイスでは、カラーＣＲＴで問題となっていた電子ビーム径とシャドウマスク・アパーチャグリルの画素ピッチの限界を超えて、表示画素密度を高くすることが可能で、視覚による画素ドットの見分けが困難になり、カラー用表示デバイス上でも、画素ドット縞が画質劣化にならない高品質な表示を可能にする。その画素ピッチは、１１５ドット／インチ以上に設定することで、かなり接近してみても画素の基本要素となるＲＧＢ３原色の点列を視覚的に認識せずにモノクローム表示ができるようになり、また第３フレームメモリの画像信号をポインタ表示のフレームメモリとして使用することができる。
【００３６】
また、カラー／モノクローム画像信号変換回路により、カラー用のフレームバッファと表示デバイスの組み合わせを、モノクローム画像表示用とカラー画像表示用に使い分け、装置を共用化できるので、特にモノクローム画像表示装置のコストを下げることができる。
【００３７】
モノクローム画像の表示の際には、カラー／モノクローム画像信号変換回路内のルックアップテーブルメモリを書き換えれば、従来のモノクローム画像専用フレームバッファと同様に、高速な画像の輝度、コントラスト変換が可能である。
【００３８】
また、液晶表示デバイス、カラー画像フレームバッファ、カラー／モノクローム画像信号変換回路の接続はディジタル信号なので、カラー／モノクローム画像信号変換回路を用いる際にも画像の劣化を防ぐことができる。
２）請求項２
外部からの制御信号により、カラー／モノクローム画像信号変換回路をバイパスして、元の入力信号を出力とするように切り替えることも可能なので、回路を物理的に脱着しなくても表示装置をカラー・モノクローム共用とすることができ、また、第３フレームメモリの画像信号をポインタ表示のフレームメモリとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のディジタル画像表示装置の構成図である。
【図２】ルックアップテーブル１７による１６ビット／８ビット画像変換の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のディジタル画像表示装置の構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のディジタル画像表示装置の構成図である。
【図５】従来のディジタルビデオインタフェースによるカラー画像表示装置の構成図である。
【図６】従来のモノクローム画像表示装置の構成図である。
【符号の説明】
１    データバス
２    カラー画像フレームバッファ
３    カラー／モノクロ画像信号変換回路
４    ビデオ信号選択回路
５    ディジタル入力カラー液晶表示デバイス
６    ディジタルビデオ信号出力回路
７    カラー表示モニタ
８    モノクローム画像フレームバッファ
９    モノクロームＣＲＴモニタ
１１    第１フレームメモリ
１２    第２フレームメモリ
１３    第３フレームメモリ
１４    同期信号発生器
１５    ディジタルビデオ信号出力回路
１６    ディジタルビデオ信号入力回路
１７    ルックアップテーブルメモリ（ＬＵＴ）
１８    ＬＵＴ更新回路
１９    ディジタルビデオ信号出力回路
２０    オーバレイ演算回路
２１    赤信号用フレームメモリ
２２    緑信号用フレームメモリ
２３    青信号用フレームメモリ
２４    オーバレイ用フレームメモリ
２５〜２７    ルックアップテーブルメモリ（ＬＵＴ）
２８    同期信号発生器
２９〜３１    オーバレイ演算回路
３２    ディジタルビデオ信号出力回路
４１    モノクロフレームメモリ
４２    オーバレイ用フレームメモリ
４３    ＬＵＴ
４５    Ｄ／Ａコンバータ
４６    同期信号発生器
【図１】
0003577434.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003577434.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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