(57)【要約】【課題】      例えばＳＴＮ型液晶表示装置など、階調特性が色度座標上で線形でない表示デバイスに対して、回路規模及びコストを増大させることなく、適切な色変換を行う。【解決手段】  色変換回路は、例えば画像表示装置や画像処理装置に適用され、入力画像データに対して色変換を行う。一般的には、当該画像データを表示する表示デバイスの色特性に適合するように画像データの色変換を行う。色変換処理は、マトリクス係数を用いたマトリクス演算により実施される。ここで、演算に用いられるマトリクス係数は、入力画像データの輝度成分に基づいて決定される。よって、色変換のためのマトリクス演算は、固定の係数ではなく、入力画像データの輝度成分に基づいて変化する。表示デバイスの特性によっては、階調特性が色度座標上で線形でなく、輝度レベルなどによって色特性が変動するものがあるが、上記の色変換回路によれば、入力画像データの輝度成分に基づいてマトリクス係数を変化させるので、そのような表示デバイスに適合した色変換を行うことが可能となる。【選択図】    図３
2005192019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス係数を用いたマトリクス演算により、入力画像データの色変換を行うマトリクス演算部と、
前記マトリクス係数を、前記入力画像データの輝度成分に基づいて設定するマトリクス係数設定部と、を備えることを特徴とする色変換回路。
【請求項２】
前記入力画像データはＲＧＢ３色の色画像データであり、
前記マトリクス係数設定部は、前記ＲＧＢ３色の色画像データから輝度データを生成する輝度演算部と、
前記輝度データに基づいて前記マトリクス係数を設定する係数演算部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の色変換回路。
【請求項３】
前記係数演算部は、前記輝度データに基づいて調整係数を決定する調整係数決定部と、
所定の係数に前記調整係数を乗算して前記マトリクス係数を決定する調整演算部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の色変換回路。
【請求項４】
前記調整係数決定部は、前記ＲＧＢの各色毎に、前記輝度データに対応する前記調整係数を保持するレジスタを備えることを特徴とする請求項３に記載の色変換回路。
【請求項５】
前記調整係数決定部は、固定値の共通調整係数を記憶するルックアップテーブルと、ＲＧＢ各色毎の色別調整係数を保持するレジスタと、を備えることを特徴とする請求項３に記載の色変換回路。
【請求項６】
前記入力画像データはＲＧＢ３色の色画像データであり、
前記マトリクス係数設定部は、前記ＲＧＢ各色の画像データの輝度成分に基づいて、当該色の入力画像データに乗算すべきマトリクス係数を設定すること特徴とする請求項１に記載の色変換回路。
【請求項７】
前記係数演算部は、前記ＲＧＢ各色の画像データの輝度成分に基づいて調整係数を決定する調整係数決定部と、
所定の係数に前記調整係数を乗算して前記マトリクス係数を決定する調整演算部と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の色変換回路。
【請求項８】
前記調整係数決定部は、前記ＲＧＢの各色毎に、当該色の色画像データの輝度成分に対応する前記調整係数を保持するレジスタを備えることを特徴とする請求項７に記載の色変換回路。
【請求項９】
前記調整係数決定部は、固定値の共通調整係数を記憶するルックアップテーブルと、ＲＧＢ各色毎の色別調整係数を保持するレジスタと、を備えることを特徴とする請求項８に記載の色変換回路。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の色変換回路と、
前記色変換回路により色変換された画像データを階調補正する階調補正部と、
前記階調補正された画像データを表示する表示部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
マトリクス係数を、入力画像データの輝度成分に基づいて設定するマトリクス係数設定工程と、
設定された前記マトリクス係数を用いたマトリクス演算により、入力画像データの色変換を行うマトリクス演算工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データの色変換処理に関し、特にマトリクス演算による色変換処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像データを表示する画像表示装置においては、ＣＲＴ、ＬＣＤなどの表示デバイスの特性に応じて画像データの表示特性を調整する処理が行われる。典型的な画像処理としては、入力画像データに対して色変換処理を行い、次に表示デバイスの特性に応じた階調特性補正（ガンマ補正とも呼ばれる）を行って表示デバイスに画像を表示する。
【０００３】
３×３のマトリクス演算により色変換処理を行い、３次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて階調特性補正（ガンマ補正）を行う画像表示装置の一例が特許文献１に記載されている。
【０００４】
しかし、３次元ルックアップテーブルを利用すると、記憶すべきデータ量が膨大となるため、回路規模が大きくなり、コストの増大が避けられない。
【０００５】
一方、３×３のマトリクス演算を利用した色変換処理と、１次元ルックアップテーブルを利用した階調特性補正により画像処理を行う画像表示装置も存在する。この場合には、ルックアップテーブルが１次元であり、マトリクス演算の係数も固定であるので、表示デバイスが液晶表示装置である場合などに、表示デバイスの特性に合った色変換を十分に行えないことがある。
【０００６】
液晶表示装置の場合、階調特性が色度座標上で直線でない場合がある。特にＳＴＮ液晶などでは、複屈折モードで表示が行われるため、ＲＧＢの各色毎に階調値によって色付きがあり、色度座標上で階調特性が直線的に変化しない傾向がある。
【０００７】
図１１に、ある液晶表示装置の色特性の例を示す。図１１において、色度座標内の色が人間が視認可能な色範囲であり、標準色再現規格であるｓＲＧＢの色空間がその内部に位置する。今、ある液晶表示装置のある輝度レベルにおける色特性が特性Ｃ１であるとする。この液晶表示装置の階調特性が色度座標上で線形であるならば、他の輝度レベルにおける色特性も特性Ｃ１と一致する。よって、画像表示装置内の色変換処理回路などにより、特性Ｃ１がｓＲＧＢの色空間内に収まるように色変換を行えば（矢印７２参照）、その液晶表示装置上で輝度レベルに拘わらずｓＲＧＢの標準色空間で表示が可能となる。
【０００８】
しかし、階調特性が色度座標上で線形でない場合、他の輝度レベルにおける色特性はＣ１と一致せず、例えば特性Ｃ２のように異なる特性を示すことがある。この場合には、特性Ｃ１の場合と同様の色変換処理（矢印７２に示す）を行っても、当該輝度レベルにおける特性Ｃ２をｓＲＧＢの標準色空間内に収めることができない。
【０００９】
一般的に、３×３のマトリクス演算を利用した色変換処理は、色空間内における各色の軸を変換する演算処理であるため、上述のように色度座標上で階調特性が線形でない場合、即ち、階調特性がねじれており、上記の例のように輝度レベルによって色特性Ｃが異なっている場合には、それを十分に補正することができない。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２７１０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、例えばＳＴＮ型液晶表示装置など、階調特性が色度座標上で線形でない表示デバイスに対して、回路規模及びコストを増大させることなく、適切な色変換を行うことが可能な色変換回路、画像表示装置及び画像処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの観点では、色変換回路は、マトリクス係数を用いたマトリクス演算により、入力画像データの色変換を行うマトリクス演算部と、前記マトリクス係数を、前記入力画像データの輝度成分に基づいて決定するマトリクス係数設定部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の色変換回路は、例えば画像表示装置や画像処理装置に適用され、入力画像データに対して色変換を行う。一般的には、当該画像データを表示する表示デバイスの色特性に適合するように画像データの色変換を行う。色変換処理は、マトリクス係数を用いたマトリクス演算により実施される。ここで、演算に用いられるマトリクス係数は、入力画像データの輝度成分に基づいて決定される。よって、色変換のためのマトリクス演算は、固定の係数ではなく、入力画像データの輝度成分に基づいて変化する。表示デバイスの特性によっては、階調特性が色度座標上で線形でなく、輝度レベルなどによって色特性が変動するものがあるが、上記の色変換回路によれば、入力画像データの輝度成分に基づいてマトリクス係数を変化させるので、そのような表示デバイスに適合した色変換を行うことが可能となる。
【００１４】
上記の色変換回路の一態様では、前記入力画像データはＲＧＢ３色の色画像データであり、前記マトリクス係数設定部は、前記ＲＧＢ３色の色画像データから輝度データを生成する輝度演算部と、前記輝度データに基づいて前記マトリクス係数を設定する係数演算部と、を備える。この態様では、ＲＧＢの入力画像データから輝度データを生成し、その輝度データに基づいてマトリクス係数が決定される。よって、入力画像データの輝度成分に基づいた色変換が可能となる。
【００１５】
上記の色変換回路の他の一態様では、前記係数演算部は、前記輝度データに基づいて調整係数を決定する調整係数決定部と、所定の係数に前記調整係数を乗算して前記マトリクス係数を決定する調整演算部と、を備える。この態様では、輝度データ毎に調整係数を用意し、これを所定の係数に乗算することにより、単純な処理でマトリクス係数を調整することができる。
【００１６】
１つの好適な実施例では、前記調整係数決定部は、前記ＲＧＢの各色毎に、前記輝度データに対応する前記調整係数を保持するレジスタを備える。レジスタに調整係数を保持することにより、輝度データに応じた調整係数を迅速に得ることができる。
【００１７】
他の好適な実施例では、前記調整係数決定部は、固定値の共通調整係数を記憶するルックアップテーブルと、ＲＧＢ各色毎の色別調整係数を保持するレジスタと、を備える。ルックアップテーブルに記憶した調整係数に対して、レジスタに保持した色別の調整係数を乗算することにより、調整係数を得ることができる。
【００１８】
上記の色変換回路の他の一態様では、前記入力画像データはＲＧＢ３色の色画像データであり、前記マトリクス係数設定部は、前記ＲＧＢ各色の各色画像データの輝度成分に基づいて、当該色の入力画像データに乗算すべきマトリクス係数を設定する。
【００１９】
この態様では、ＲＧＢの入力画像データについて、各色毎の輝度成分に基づいてマトリクス係数が決定される。よって、入力画像データの輝度成分に基づいた色変換が可能となる。
【００２０】
上記の色変換回路の他の一態様では、前記係数演算部は、前記ＲＧＢ各色の各色画像データの輝度成分に基づいて調整係数を決定する調整係数決定部と、所定の係数に前記調整係数を乗算して前記マトリクス係数を決定する調整演算部と、を備える。この態様では、各色画像データ毎に調整係数を用意し、これを所定の係数に乗算することにより、単純な処理でマトリクス係数を調整することができる。
【００２１】
１つの好適な実施例では、前記調整係数決定部は、前記ＲＧＢの各色毎に、当該色の色画像データの輝度成分に対応する前記調整係数を保持するレジスタを備える。レジスタに調整係数を保持することにより、輝度データに応じた調整係数を迅速に得ることができる。
【００２２】
他の好適な実施例では、前記調整係数決定部は、固定値の共通調整係数を記憶するルックアップテーブルと、ＲＧＢ各色毎の色別調整係数を保持するレジスタと、を備える。ルックアップテーブルに記憶した調整係数に対して、レジスタに保持した色別の調整係数を乗算することにより、調整係数を得ることができる。
【００２３】
本発明の他の観点では、画像表示装置は、上記の色変換回路と、前記色変換回路により色変換された画像データを階調補正する階調補正部と、前記階調補正された画像データを表示する表示部と、を備える。上記の色変換回路を画像表示装置に適用することにより、表示デバイスの特性に適合した色変換を行い、表示品質を向上させることができる。
【００２４】
本発明の他の観点では、画像処理方法は、マトリクス係数を、入力画像データの輝度成分に基づいて設定するマトリクス係数設定工程と、設定された前記マトリクス係数を用いたマトリクス演算により、入力画像データの色変換を行うマトリクス演算工程と、を有することを特徴とする。
【００２５】
上記の画像処理方法によれば、色変換処理は、マトリクス係数を用いたマトリクス演算により実施される。ここで、演算に用いられるマトリクス係数は、入力画像データの輝度成分に基づいて決定される。よって、色変換のためのマトリクス演算は、固定の係数ではなく、入力画像データの輝度成分に基づいて変化する。表示デバイスの特性によっては、階調特性が色度座標上で線形でなく、輝度レベルなどによって色特性が変動するものがあるが、上記の画像処理方法によれば、入力画像データの輝度成分に基づいてマトリクス係数を変化させるので、そのような表示デバイスに適合した色変換を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２７】
［画像表示装置］
図１は、本発明の色変換回路を適用した画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図示のように、画像表示装置１００は、画像処理回路１０１と画像表示部１０２とを備える。画像表示装置１００の例としては、携帯電話、携帯型端末、ＰＤＡ、デジタルカメラなどが挙げられる。
【００２８】
画像処理回路１０１は、外部から入力された画像データＤ１に対して色変換処理、ガンマ補正を含む階調特性補正処理などを施し、補正後の画像データＤ１０を画像表示部１０２へ供給する。なお、画像処理回路１０１へは、画像データＤ１と同期したクロック信号ＣＬＫも入力される。画像表示部１０２は、例えばＣＲＴ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示デバイスを備え、補正後の画像データＤ１０を表示する。
【００２９】
［画像処理回路］
図２（ａ）は、図１に示す画像処理回路１０１の内部構成を示すブロック図である。図示のように、画像処理回路１０１は、色変換演算部１０と、階調補正部２０と、減色処理部３０とを備える。
【００３０】
色変換演算部１０は、本発明の色変換回路を適用した部分であり、外部から入力される画像データＤ１０に対して所望の色特性への色変換処理を施し、色変換後の画像データＤ２を階調補正部２０へ供給する。入力される画像データＤ１０はＲＧＢ各色８ビットのデジタルデータであり、色変換演算部１０は図２（ｂ）に示す３×３のマトリクス演算により色変換処理を行う。色変換後の画像データＤ２もＲＧＢ各色８ビットのデータである。なお、色変換演算部１０へは画像データＤ１の他に、レジスタ制御信号Ｓｃが入力される。
【００３１】
階調補正部２０は、色変換後の画像データＤ２に対して階調特性補正としてのガンマ補正を行い、補正後の画像データＤ３を減色処理部３０へ供給する。補正後の画像データＤ３もＲＧＢ各色８ビットのデータである。なお、階調補正部２０へは、レジスタ制御信号Ｓｃが入力されている。
【００３２】
減色処理部３０は、ガンマ補正後の画像データＤ３に対して減色処理を行う。上述のようにガンマ補正後の画像データＤ３はＲＧＢ各色８ビットのデータであり、減色処理部３０は例えばその上位６ビットをビットスライスすることによりＲＧＢ各色６ビットのデータとし、下位２ビットのデータに基づいてディザ処理を適用してＲＧＢ各色６ビット（ディザ処理により各色８ビット相当となっている）の画像データＤ１０を画像表示装置１０２へ供給する。
【００３３】
なお、減色処理部３０は、画像表示部１０２の表示能力によっては、減色処理を行わずに各色８ビットの画像データを画像表示部１０２へ供給することもできる。例えば、画像表示部１０２が各色８ビットの表示能力を有する場合は減色処理部３０は減色処理を行わずに各色８ビットの画像データＤ１０を画像表示部１０２へ供給してもよい。一方、画像表示部１０２が各色６ビットの表示能力しか有しない場合は、減色処理部３０は減色処理により各色６ビットの画像データを作成して画像表示部１０２へ供給することができる。なお、減色処理部３０へは、ガンマ補正後の画像データＤ３に加えて、レジスタ制御信号Ｓｃ、並びに、画像データＤ１と同期した水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsyncが入力されている。
【００３４】
なお、実際の画像表示装置においては、入力画像データＤ１としてγ補正済みのデータが入力される場合が多い。その場合には、逆γ変換を行って色変換演算部１０へ入力画像データが入力される。そして、色変換演算部１０ではリニアな画像データについて色変換が行われ、階調補正部２０へ入力される。階調補正部２０は、画像表示部１０２に使用される表示デバイスの特性を考慮したγ補正を行う。
【００３５】
［色変換演算部」
次に、色変換演算部１０について詳しく説明する。
【００３６】
（第１実施例）
図３に第１実施例に係る色変換演算部１０ａの構成を示す。色変換演算部１０ａは、乗算器１１〜１３と、加算器１４と、レジスタ値制御部１５と、乗算器４１〜４３と、輝度演算部４４と、調整係数演算部４５ａとを備え、図２（ｂ）に示す３×３のマトリクス演算を行う。各乗算器１１〜１３が乗算する係数ａ１〜ｃ１、ａ２〜ｃ２、及び、ａ３〜ｃ３は、レジスタ値制御部１５、輝度演算部４４、調整係数演算部４５ａ、及び乗算器４１〜４３により生成され、各乗算器１１〜１３に供給される。
【００３７】
具体的には、乗算器１１は、画像データＤ１のうちのＲ（赤）データＲinに対して係数ａ１〜ｃ１を乗算し、加算器１４へ出力する。乗算器１２は画像データＤ１のうちのＧ（緑）データＧinに対して係数ａ２〜ｃ２を乗算し、加算器１４へ出力する。乗算器１３は画像データＤ１のうちのＢ（青）データＢinに対して係数ａ３〜ｃ３を乗算し、加算器１４へ出力する。加算器１４は、乗算器１１〜１３の出力を加算してＲout、Ｇout及びＢoutを生成し、これらを画像データＤ２として出力する。
【００３８】
レジスタ値制御部１５が設定する係数ａ１〜ｃ１、ａ２〜ｃ２、及び、ａ３〜ｃ３により、出力される画像データＤ２（即ちＲout、Ｇout及びＢout）の色特性が変化する。係数ａ１、ｂ２及びｃ３を「１」とし、他の計数値を「０」とすれば入力される画像データＤ１と出力される画像データＤ２は同一の色特性となる。例えば、出力される画像データＤ２を赤が強めの色特性としたい場合には、Ｒinと乗算される係数ａ１〜ｃ１を大きめに設定すればよい。
【００３９】
本発明では、係数ａ１〜ｃ３を入力画像データの輝度成分に基づいて設定する点に特徴を有する。具体的には、レジスタ値制御部１５、輝度演算部４４、調整係数演算部４５ａ、及び乗算器４１〜４３により、乗算器１１〜１３に設定する係数を決定する。以下、この処理について説明する。
【００４０】
図３に示すように、輝度演算部４４は、ＲＧＢ３色の入力画像データ（色画像データ）Ｒin、Ｇin及びＢinを受け取り、下式に従って輝度データＹを算出する。
【００４１】
Ｙ＝０．２９９Ｒin＋０．５８７Ｇin＋０．１１４Ｂin      （式１）
なお、この式は輝度データＹを算出する式の一例であり、各色の入力画像データに対する係数は上記の例には限定されない。
【００４２】
輝度演算部４４は、こうして算出した輝度データＹの例えば上位８ビットを調整係数演算部４５ａに入力する。調整係数演算部４５ａはレジスタにより構成される。即ち、調整係数演算部４５ａは、乗算器１１により入力画像データＲinに対して乗算されるべき係数ａ１、ｂ１及びｃ１を調整するための調整係数α１を保持している。本例では、輝度演算部４４から供給される輝度データＹが８ビット（０〜２５５）であるので、調整係数演算部４５ａは、８ビットの輝度データＹに対応する８ビット（２５６種類）の調整係数α１を保持している。そして、輝度演算部４４から入力された輝度データＹに対応する調整係数α１を乗算器４１へ入力する。
【００４３】
また、調整係数演算部４５ａは同様に、乗算器１１により入力画像データＧinに対して乗算されるべき係数ａ２、ｂ２及びｃ２を調整するための調整係数α２を保持している。さらに、乗算器１１により入力画像データＢinに対して乗算されるべき係数ａ３、ｂ３及びｃ３を調整するための調整係数α３を保持している。よって、調整係数演算部４５ａは、内部のレジスタから、輝度演算部４４から入力された輝度データＹの値に対応する調整係数α１〜α３を読み出し、それぞれ乗算器４１〜４３へ供給する。
【００４４】
一方、レジスタ値制御部１５には、固定値の基本係数Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＣ１〜Ｃ３が保持されている。なお、これらの基本係数は、レジスタ制御信号Ｓｃにより設定されている。乗算器４１は、レジスタ値制御部１５から供給された基本係数Ａ１、Ｂ１及びＣ１に、調整係数演算部４５ａから供給された調整係数α１を乗算して調整後の係数ａ１、ｂ１及びｃ１を算出し、乗算器１１へ供給する。即ち、乗算器４１は以下の乗算を行う。
【００４５】
ａ１＝α１×Ａ１、
ｂ１＝α１×Ｂ１                （式２）
ｃ１＝α１×Ｃ１
同様に、乗算器４２は、レジスタ値制御部１５から供給された基本係数Ａ２、Ｂ２及びＣ２に、調整係数演算部４５ａから供給された調整係数α２を乗算して調整後の係数ａ２、ｂ２及びｃ２を算出し、乗算器１２へ供給する。即ち、乗算器４２は以下の乗算を行う。
【００４６】
ａ２＝α２×Ａ２、
ｂ２＝α２×Ｂ２                （式３）
ｃ２＝α２×Ｃ２
さらに、乗算器４３は、レジスタ値制御部１５から供給された基本係数Ａ３、Ｂ３及びＣ３に、調整係数演算部４５ａから供給された調整係数α２を乗算して調整後の係数ａ３、ｂ３及びｃ３を算出し、乗算器１３へ供給する。即ち、乗算器４３は以下の乗算を行う。
【００４７】
ａ３＝α３×Ａ３、
ｂ３＝α３×Ｂ３                （式４）
ｃ３＝α３×Ｃ３
各乗算器１１〜１３は、こうして供給された調整後の係数ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３及びｃ１〜ｃ３を各入力画像データＲin、Ｇin及びＢinに乗算し、加算器１４がその結果を加算して出力画像データＤ２（Ｒout、Ｇout及びＢout）を出力する。即ち、乗算器１１〜１３及び加算器１４は図２（ｂ）に示すマトリクス演算を行う。
【００４８】
このように、本発明の色変換演算部１０によれば、調整係数演算部４５ａは入力画像データＲin、Ｇin及びＢinに基づいて生成された輝度データＹに応じて、各入力画像データに乗算すべきマトリクス演算の係数を調整する。よって、調整係数α１〜α３を適切に定めることにより、階調特性が線形でない表示デバイスを利用する場合でも、入力画像データの輝度成分に応じてマトリクス演算の係数を変化させて、色度座標上における各色の位置を移動させ、適切な色変換を行うことができる。
【００４９】
（第２実施例）
次に、色変換演算部の第２実施例について説明する。第１実施例では、上述のように、入力画像データから輝度データＹを算出し、これに基づいて調整係数α１〜α３を決定してマトリクス係数を調整した。これに対し、第２実施例では、各色の入力画像データの輝度成分に基づいて調整係数β１〜β３を決定し、各色毎にマトリクス係数を調整する。
【００５０】
図４に、第２実施例に係る色変換演算部１０ｂの構成を示す。第１実施例に係る色変換部１０ａと比較すると、輝度演算部４４の代わりにスイッチャー４６が設けられている点、及び、調整係数演算部４５ｂの内部構成が第１実施例とは異なる。
【００５１】
スイッチャー４６は、入力画像データＲin、Ｇin及びＢinから１つを選択して順に調整係数演算部４５ｂへ供給する。調整係数演算部４５ｂは８ビットの各色の入力画像データ、即ち、Ｒ画像データ、Ｇ画像データ及びＢ画像データに対応する調整係数β１〜β３を保持したレジスタである。これにより、調整係数演算部４１は、入力画像データＲinに基づいて、入力画像データＲinに対して乗算されるべき係数を調整するための調整係数β１を出力する。同様に、調整係数演算部４１は、入力画像データＧinに基づいて、入力画像データＧinに対して乗算されるべき係数を調整するための調整係数β２を出力し、入力画像データＢinに基づいて、入力画像データＧinに対して乗算されるべき係数を調整するための調整係数β３を出力する。
【００５２】
これ以後の処理は基本的に第１実施例と同様である。即ち、乗算器４１はレジスタ値制御部１５から出力された基本係数Ａ１、Ｂ１及びＣ１に対して調整係数β１を乗算して調整後の係数ａ１、ｂ１及びｃ１を算出し、乗算器１１へ供給する。乗算器４２はレジスタ値制御部１５から出力された基本係数Ａ２、Ｂ２及びＣ２に対して調整係数β２を乗算して調整後の係数ａ２、ｂ２及びｃ２を算出し、乗算器１２へ供給する。乗算器４３はレジスタ値制御部１５から出力された基本係数Ａ３、Ｂ３及びＣ３に対して調整係数β３を乗算して調整後の係数ａ３、ｂ３及びｃ３を算出し、乗算器１３へ供給する。そして、乗算器１１〜１３及び加算器１４は図２（ｂ）に示すマトリクス演算を行ってデータＤ２を生成する。
【００５３】
本実施例では、輝度データＹを算出するのではなく、各色の画像データに基づいて調整係数を決定する。各色の入力画像データＲin、Ｇin及びＢinにはそれぞれ各色毎の輝度成分が含まれており、調整係数演算部４５ｂは各入力画像データのレベルに応じて調整係数を設定するので、第１実施例と同様に入力画像データの輝度成分を考慮してマトリクス係数を調整することができる。
【００５４】
（第３実施例）
次に、色変換演算部の第３実施例について説明する。第３実施例では、色変換演算部内で行われる処理は第１実施例と同様であるが、調整係数演算部の構成が異なる。即ち、第１実施例による調整係数演算部４５ａはレジスタにより構成されているが、第３実施例による調整係数演算部４５ｃはルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いている。
【００５５】
第３実施例に係る色変換演算部１０ｃの構成を図５に示す。調整係数演算部４５ｃ以外の構成要素は第１実施例に係る色変換演算部１０ａ（図３参照）と同様である。即ち、入力画像データＲin、Ｇin及びＢinから輝度データＹを求め、これに応じて調整係数α１〜α３を決定し、それらを基本係数Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＣ１〜Ｃ３に乗算して調整後の係数ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、及びｃ１〜ｃ３を決定する。そして、乗算器１１〜１３及び加算器１４により、図２（ｂ）に示すマトリクス演算を行い、色変換後の画像データＤ２（Ｒout、Ｇout及びＢout）を出力する。
【００５６】
第３実施例の調整係数演算部４５ｃの内部構成を図６（ａ）に模式的に示す。調整係数演算部４５ｃは、レジスタ５１〜５３と、乗算器５４〜５６と、ＬＵＴ５７を備える。ＬＵＴ５７の記憶内容を図６（ｂ）に示す。ＬＵＴ５７には、基本となる調整係数αlutが輝度データＹの値に対応して記憶されている。一方、レジスタ５１〜５３には色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ及びＸｂが保持されている。なお、本例では上述のように輝度データＹが８ビットデータであるので、各レジスタ５１〜５３は、それぞれ０〜２５５の輝度データＹに対応する２５６個の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ及びＸｂを保持している。
【００５７】
最終的に調整係数演算部４５ｃから出力される調整係数α１〜α３は、ＬＵＴ５７に記憶されている基本の調整係数αlutに対して、色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ又はＸｂを乗算することにより生成される。例えば、図６（ｂ）を参照すると、ＬＵＴ５７に記憶されている基本の調整係数αlutに対して、レジスタ５１に保持されている色別の調整係数Ｘｒを乗算すると、図６（ｂ）に示す調整係数α１が得られる。同様に、ＬＵＴ５７に記憶されている基本の調整係数αlutに対して、レジスタ５２に保持されている色別の調整係数Ｘｇを乗算すると、図６（ｂ）に示す調整係数α２が得られる。なお、調整係数α１、α２の特性はあくまでも一例である。
【００５８】
次に、図６（ａ）を参照して回路の動作を説明する。まず、輝度データＹがレジスタ５１〜５３及びＬＵＴ５７に入力される。ＬＵＴ５７は入力された輝度データＹに対応する調整係数αlutを各乗算器５４〜５６に出力する。一方、各レジスタ５１〜５３は、入力された輝度データＹに対応する色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ、Ｘｂをそれぞれ乗算器５４〜５６へ供給する。乗算器５４〜５６は、調整係数αlutと、色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ、Ｘｂをそれぞれ乗算して、調整係数α１〜α３を算出し、出力する。
【００５９】
このように、本実施例では、ＬＵＴを用いて調整係数演算部を構成する際、１つのＬＵＴ内の係数αlutに基づいて調整係数α１〜α３を算出することができるので、色毎にＬＵＴを設ける必要がなく、回路規模を小さくすることができる。なお、第３実施例は第１実施例と同様の処理を行うものであり、第１実施例と同様に輝度データに基づいて色変換マトリクスの係数を適切に変化させることができることはもちろんである。
【００６０】
（第４実施例）
次に、色変換演算部の第４実施例について説明する。第４実施例では、色変換演算部内で行われる処理は第２実施例と同様であるが、調整係数演算部の構成が異なる。即ち、第２実施例による調整係数演算部４５ｂレジスタにより構成されているが、第４実施例による調整係数演算部４５ｄはルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いている。
【００６１】
第４実施例に係る色変換演算部１０ｄの構成を図７に示す。調整係数演算部４５ｄ以外の構成要素は第２実施例に係る色変換演算部１０ｂ（図４参照）と同様である。即ち、入力画像データＲin、Ｇin及びＢinに応じて、それぞれ調整係数β１〜β３を決定し、それらを基本係数Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３及びＣ１〜Ｃ３に乗算して調整後の係数ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、及びｃ１〜ｃ３を決定する。そして、乗算器１１〜１３及び加算器１４により、図２（ｂ）に示すマトリクス演算を行い、色変換後の画像データＤ２（Ｒout、Ｇout及びＢout）を出力する。
【００６２】
第４実施例の調整係数演算部４５ｃの内部構成を図８（ａ）に模式的に示す。調整係数演算部４５ｄは、レジスタ６１〜６３と、乗算器５４〜５６と、ＬＵＴ５７を備える。ＬＵＴ５７は、例えば図８（ｂ）に示すように、入力画像データのうちＧinに対する調整係数を記憶している。即ち、この場合、調整係数βlut＝β２となる。
【００６３】
一方、レジスタ６１〜６３には色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ及びＸｂが保持されている。なお、本例では上述のように輝度データＹが８ビットデータであるので、各レジスタ５１〜５３は、それぞれ０〜２５５の輝度データに対応する２５６個の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ及びＸｂを保持している。但し、この例ではβlut＝β２であるので、調整係数Ｘｇは全ての入力に対して「１」となる。
【００６４】
最終的に調整係数演算部４５ｄから出力される調整係数β１〜β３は、ＬＵＴ５７に記憶されている基本の調整係数βlutに対して、色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ又はＸｂを乗算することにより生成される。例えば、図８（ｂ）を参照すると、ＬＵＴ５７に記憶されている基本の調整係数βlutに対して、レジスタ６１に保持されている色別の調整係数Ｘｒを乗算すると、図８（ｂ）に示す調整係数β１が得られる。同様に、ＬＵＴ５７に記憶されている基本の調整係数βlutに対して、レジスタ６３に保持されている色別の調整係数Ｘｂを乗算すると、図８（ｂ）に示す調整係数β３が得られる。なお、調整係数β１、β３の特性はあくまでも一例である。
【００６５】
次に、図８（ａ）を参照して回路の動作を説明する。まず、各色の入力画像データＲin、Ｇin及びＢinがレジスタ６１〜６３に入力され、入力画像データＧinがＬＵＴ５７に入力される。ＬＵＴ５７は入力された画像データＧinに対応する調整係数βlutを各乗算器５４〜５６に出力する。一方、各レジスタ６１〜６３は、それぞれ入力された画像データに対応する色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ、Ｘｂをそれぞれ乗算器５４〜５６へ供給する。乗算器５４〜５６は、調整係数βlutと、色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ、Ｘｂをそれぞれ乗算して、調整係数β１〜β３を算出し、出力する。
【００６６】
このように、本実施例では、ＬＵＴを用いて調整係数演算部を構成する際、１つのＬＵＴ内の係数βlutに基づいて調整係数β１〜β３を算出することができるので、色毎にＬＵＴを設ける必要がなく、回路規模を小さくすることができる。なお、上記の例ではＬＵＴ５７に記憶する係数を入力画像データＧinに対応するものとしたが、その代わりに入力画像データＲin又はＢinに対応するものとしてもよく、いずれにも対応しない係数としてもよい。即ち、いずれにしてもＬＵＴ５７に記憶された係数と、色別の調整係数Ｘｒ、Ｘｇ及びＸｂを乗算することにより調整係数β１〜β３が得られればよい。
【００６７】
なお、第４実施例は第２実施例と同様の処理を行うものであり、第２実施例と同様に各色の入力画像データの輝度成分に基づいて色変換マトリクスの係数を適切に変化させることができることはもちろんである。
【００６８】
［階調補正部］
次に階調補正部について説明する。図９に、第１実施例に係る階調補正部２０の概略構成を示す。図示のように、階調補正部２０は、ＬＵＴ２１及び２２と、線形補間演算回路２３と、レジスタ値制御部２４とを備える。ＬＵＴ２１及び２２は、それぞれ入力階調値として６４階調分（６ビット相当）、出力階調値としては２５６階調分のガンマ特性を記憶している。色変換演算部１０から出力される画像データＤ２はＲＧＢ各色８ビット（２５６階調に相当）であるので、ＬＵＴ２１及び２２に記憶された階調補正特性データは入力画像データの階調数分より削減されている。これにより、ＬＵＴ２１及び２２を構成するＲＡＭなどの容量を削減することができる。なお、図９（ａ）にはＲＧＢ３色のうちＲデータのみに対応する部分を示しているが、Ｇデータ及びＢデータについても同様の構成を有する。
【００６９】
ＬＵＴ２１及び２２には、階調補正特性データ（ガンマ特性）が記憶される。階調補正特性は、入力階調値と出力階調値との関係を示すグラフにより示すことができ、ＬＵＴ内には、入力階調値に対応するアドレスに、出力階調値に対応するデータが記憶されている。よって、入力された画像データのある画素の階調値を入力階調値とすると、その入力階調値に対応するＬＵＴのアドレスに記憶されているデータが出力階調値として出力される。本例では、入力階調値は６４階調であり、出力階調値は２５６階調である。
【００７０】
図９（ａ）に示すＬＵＴ２１及び２２には、同一の階調補正特性データが記憶されている。ＬＵＴを２つ設けている理由は、線形補間演算回路２３による線形補間演算において、線形補間の対象となる特性の端点２点の出力階調値が必要となるからである。
【００７１】
図９（ａ）において、ＬＵＴ２１には画像データＤ２中のある画素のＲデータの上位６ビットＲout（7..2）が入力される。なお、以下の説明において、Ｒout（  ）との表記の括弧内は対象ビットを示すものとする。例えば全８ビットの場合はＲout（7..0）と示され、下位２位ビットの場合はＲout（1..0）と示される。ＬＵＴ２１は、そのＲデータを入力階調値としたときの出力階調値をＸnとして線形補間演算回路２３へ出力する。
【００７２】
一方、ＬＵＴ２２にはＬＵＴ２１に入力階調値として入力されたＲout（7..0）の１つ下の階調値Ｒout-1（7..0）が入力され、対応する出力階調値Ｘn-1が線形補間演算回路２３へ出力される。また、同一の画素の下位２ビットの値Ｒout（1..0）が線形補間演算回路２３へ供給される。
【００７３】
図９（ｂ）に線形補間演算回路２３による線形補間演算を模式的に示す。前述のように、入力される画像データはＲＧＢ各色８ビットであるのに対し、ＬＵＴ２１及び２２に記憶されている階調補正特性データの入力階調値は６ビット分（６４階調分）でしかない。よって、線形補間演算回路２３により、不足する２ビット分の入力階調値に対応する出力階調値を補間する必要がある。図９（ｂ）に示すように、線形補間演算回路２３は、ある画素の入力階調値Ｒout（7..2）に対応する出力階調値Ｘｎと、それより１つの下の入力階調値Ｒout-1（7..0）に対応する出力階調値Ｘn-1の間に、その画素の下位２ビットＲout（1..0）の値に基づいて３つの出力階調値を線形補間する演算を行う。これにより、線形補間演算回路２３は、６４階調（６ビット）分のＬＵＴ２１及び２２を利用して、２５６階調（８ビット）分の階調補正特性データを作成することができる。
【００７４】
［減色処理部］
次に、減色処理部について詳しく説明する。図１０に示すように、減色処理部３０は、階調補正部２０から出力されたＲＧＢ各色８ビットの画像データＤ３、即ちＲ（lut_out）、Ｇ（lut_out）及びＢ（lut_out）をビットスライス及びディザ処理により各色６ビットの画像データに減色して画像データＤ１０として出力する。図１０に、減色処理部３０の構成例を示す。なお、図１０は、ＲＧＢ３色のうち、Ｒデータに対応する部分のみを示すが、Ｇデータ及びＢデータについても同様の構成となる。
【００７５】
図１０において、減色処理部３０は、２ビットカウンタ３１及び３２と、ディザマトリクス回路３３と、加算器３４と、スイッチャー３５と、レジスタ値制御部３６とを備える。ディザマトリクス回路３３においては、既知の４×４のディザマトリクスが使用される。
【００７６】
カウンタ３１は画像データＤ３と同期したクロック信号ＣＬＫをカウントすることにより、２ビットのＸアドレスＸadをディザマトリクス回路３３へ出力する。なお、カウンタ３１は水平同期信号Hsyncでリセットされる。また、カウンタ３２は水平同期信号Hsyncをカウントすることにより、２ビットのＹアドレスＹadをディザマトリクス回路３３へ出力する。なお、カウンタ３２は垂直同期信号Ｙsyncによりリセットされる。
【００７７】
ディザマトリクス回路３３は、入力されたＸアドレスＸad及びＹアドレスＹadに基づいて、ディザマトリクス中に規定される値をＲ（D_out）として加算器３４へ供給する。加算器３４は、階調補正部２０から出力されたＲデータＲ（lut_out）と、ディザマトリクス回路３３から出力された値Ｒ（D_out）の上位２ビットとを加算し、その結果の上位６ビットをＲ（ADD_out）としてスイッチャー３５の入力端子ｂへ出力する。こうして、階調補正部２０から供給されたＲＧＢ各色８ビットの画像データＤ３は各色６ビットの画像データに減色される。なお、ディザ処理を適用しているので、各色６ビットの画像データは各色８ビット相当の色特性を有している。
【００７８】
スイッチャー３５の出力は、レジスタ制御信号Ｓｃに基づいてレジスタ値制御部３６が出力するレジスタ値に応じて切り替えられる。スイッチャー３５の入力端子ａが選択されているときは、減色処理を行わないＲＧＢ各色８ビットの画像データが画像データＤ１０として出力される。スイッチャー３５の入力端子ｂが選択されているときは、減色処理により得られたＲＧＢ各色６ビットの画像データが画像データＤ１０として出力される。
【００７９】
以上、本発明の色変換回路を適用した画像表示装置の例を、主に液晶を用いた表示装置を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、プラズマディスプレイ（PDP）や、有機EL表示装置、フィールドエミッションディスプレイ（FED）などにも適用できる。特に、有機ELは、材料特性によって表示特性が左右されるため非線形特性が出やすく、中間輝度の特性を調整する必要があり有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の色変換回路を適用した画像表示装置のブロック図である。
【図２】図１に示す画像処理回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３】色変換演算部の第１実施例のブロック図である。
【図４】色変換演算部の第２実施例のブロック図である。
【図５】色変換演算部の第３実施例のブロック図である。
【図６】図５に示す調整係数演算部のブロック図である。
【図７】色変換演算部の第４実施例のブロック図である。
【図８】図７に示す調整係数演算部のブロック図である。
【図９】図１に示す階調補正部のブロック図である。
【図１０】図１に示す減色処理部のブロック図である。
【図１１】ある表示デバイスの色再現空間の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  色変換演算部、  １１〜１３  乗算器、  １４  加算器、  ２０、２０ａ、２０ｂ  階調補正部、  ２１、２２、２５〜２８  ＬＵＴ、  ２３  線形補間演算回路、  ２９  データスイッチャー、  ３０  減色処理部、  ３１、３２  カウンタ、  ３３  ディザマトリクス回路、  ３４  加算器、  ３５  スイッチャー、４１〜４３  乗算器、  ４４  輝度演算部、４５  調整係数演算部、  ４６  スイッチャー、  １００  画像表示装置
【図１】
2005192019.tif 000003
【図２】
2005192019.tif 000004
【図３】
2005192019.tif 000005
【図４】
2005192019.tif 000006
【図５】
2005192019.tif 000007
【図６】
2005192019.tif 000008
【図７】
2005192019.tif 000009
【図８】
2005192019.tif 000010
【図９】
2005192019.tif 000011
【図１０】
2005192019.tif 000012
【図１１】
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