(57)【要約】本発明は、パルス幅変調される画像表示装置のノイズを減少させる方法及び装置に関する。多数の連続する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さいかどうかが検査され、そうでないときは、遅延し、さらに変更しなかった入力信号がディスプレイに伝達され、これに対して多数の連続する画素の輝度がそれぞれプリセットされている輝度閾値よりも小さいときは、多数の連続する画素の輝度値が平均化され、そしてこの平均値がディスプレイにさらに伝達される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調される画像表示装置のノイズを減少させる方法にあって、この場合、画像を任意に表示できる１つの期間が連続して重み付けされた複数の部分期間に分割され、１つの信号データストリームを構成し、表示すべき画像の画素に付随し、多数のビット語の形態で存在する輝度信号が、部分期間に割り当てられた活性化シーケンス中の変換によって生成される方法において、
ａ）多数の連続する画素の輝度がプリセットされている１つの輝度閾値よりも大きいかどうかが、第１ステップで検査され、
ｂ）次いで第２ステップで、
−多数の連続する画素の輝度がプリセットされているこの輝度閾値よりも小さいときは、これらの多数の連続する画素の輝度値が平均化され、この平均値は、信号データストリーム内に挿入され、次いで、
−多数の連続する画素の輝度がそれぞれプリセットされている輝度閾値よりも小さくないときは、付随する多数のビット語が、変更されない形態で活性化シーケンス中の変換部に伝達され、
ｃ）この第１ステップ及びこの第２ステップは、連続する画素の各々に対して実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
第２ステップでは、多数の連属する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さいときは、多数の連続する画素の輝度値が重み付けされて平均化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１ステップで検査すべき画素の数は、少なくとも３つであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
パルス幅変調される画像表示装置のノイズを減少させる装置にあって、この装置の場合、画像を任意に表示できる１つの期間が連続して重み付けされた複数の部分期間に分割され、１つの信号データストリームを構成し、表示すべき画像の画素に付随し、多数のビット語の形態で存在する輝度信号が、部分期間に割り当てられた活性化シーケンス中の変換によって生成され、この装置は：
−輝度信号に相当する信号データストリームを受信する１つの入力端子（Ｅ）を有し、
−多数の連続する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さいかどうかを検査する検査ユニット（１）を有し、
−この検査ユニット（４）によって制御されるスイッチ（４）を有し、このスイッチ（４）は、その出力側で、多数の連続する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さくないときは、時間遅延した信号データストリームを変更しない形態で準備し、次いで、多数の連続する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さいときは、平均値を求める意味で濾波された信号データストリームを準備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス幅制御される画像表示装置のノイズを低減する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法及びこのような装置は、例えばプラズマディスプレイで使用される。これらのプラズマディスプレイは、将来的には高価なテレビで現在まだ使用されているカラー受像管を補うか又は取って替えられる。カラー受像管と関連して、高価なテレビのユーザは、80年代の終わりから100 Hz技術に基づいてちらつき（フリッカ）のない表示を見ることができる。
マトリクス状に配置された電極を有する２枚のガラス板から構成されたプラズマディスプレイが、定期刊行物Radio Fernsehen Elektronik REF，第２号，1997年，第18-20 頁から公知である。希ガス混合物が、これらのガラス板の間に存在する。画像情報が、プラズマディスプレイで陰極線管のようにラインごとに表示されるのではなくて全画面ごとに表示される。プラズマディスプレイでは個々の画素が任意の時間に対して個々にオン及びオフされ得ないので、全画面に対する画素を１回の活性モードで活性させる必要がある。
【０００３】
プラズマディスプレイは、多くの段階：アドレッシング段階又は初期化段階，維持段階又は活性段階及び消去段階で制御される：
アドレッシング段階又は初期化段階では、プラズマディスプレイの全てのセルが予備帯電される。これらのセルは、これに続く維持段階又は活性化段階で活性化されなければならない。最後のステップである消去段階では、予備帯電されたセルが再び放電され、画像情報が消去される。
テレビ画像の表示を任意に可能にする期間が、異なる期間又は異なる重み付けの部分期間に分解される。その一方で、プリセットされている活性化シーケンスが、それぞれの画素の輝度値に応じて選択される。このことは、画像表示を任意に可能にする期間の間のそれぞれの画素の１回の又は多数回の閃光に相当する。この場合、１つのプリセットされている期間が、各閃光に割り当てられている。
このような公知のプラズマディスプレイは、例えば富士通やＮＥＣによって市場で販売されている。
【０００４】
パルス幅制御される画像表示装置、特にカラープラズマディスプレイでちらつきを減らす方法及び装置が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第198 33 597号明細書から公知である。このようなカラープラズマディスプレイは、例えばテレビ画像を表示するために使用される。このカラープラズマディスプレイは、パルス幅変調によって制御される。この場合、１つのテレビ画像の期間が、制御のために一連の部分画像又は部分期間に分解される。これらの部分画像又は部分期間は、連続して表示される。ちらつき、特に50Hzのちらつきを減らすため、部分期間及び／又は活性化シーケンスの順序が、表示すべき画像のちらつきが最少であるようにプリセットされる。
【０００５】
さらに、部分期間の順序の移動検出器に依存する変化が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第198 37 307号明細書から公知である。移動が存在する場合、移動アーティファクト(Bewegungsartefakte)が阻止されるように、部分期間の順序が選択される。さらに、50Hzのフリッカーノイズが減少するように、部分期間の順序が選択される。
さらに、表示すべき輝度を検出すること、最大可能発光期間を表示すべき画像の部分期間の各々に対して検出された輝度値から導き出すこと、及びこの検出された輝度値が変化した場合、部分期間の各々に対する最大可能発光期間を変化させることが、プラズマディスプレイに関連して公知である。検出された画像内容が暗いか又は輝度値が僅かである場合、最大可能発光期間が部分期間の各々で同一の期間だけ増加するように、この変化は実行される。これに対して全体的に明るい画像内容が表示すべき画像の輝度の検出時に判明した場合、部分期間の各々に対する最大可能発光期間が全ての部分期間に対して等しい期間だけ減少する。
【０００６】
この手段の欠点は、表示すべき画像の検出された輝度が大きい場合は明るい画像構成要素に対する期間が減少するので、表示すべき画像のコントラストが低下し、暗いグレーの画像構成要素が説明されているコントラストのオフセットによって上側に移動する、すなわちより長く発光するので、表示すべき画像の検出された輝度が僅かな場合はこれらの暗いグレーの画像構成要素が明るいグレーに表示される点にある。
さらに、パルス幅制御される画像表示装置のコントラストを改善する方法が、ドイツ連邦共和国特許出願第100 09 858号明細書から公知である。この方法の場合、部分期間に対するより僅かの輝度の最大可能発光期間が、部分期間に対するより大きい輝度の最大可能発光期間よりも小さく変化するように、部分期間に対する最大可能発光期間が変更される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、この従来の技術に基づいてノイズが減少する新しい方法及び新しい装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の特徴を備えた方法によって、又は請求項４に記載の特徴を備えた装置によって解決される。
本発明の好適な構成及びその他の構成は、従属請求項に記載されている。
本発明の方法は、ノイズが表示された画像の暗い領域内で減少している点にある。したがって、パルス幅制御される画像表示装置、特にプラズマディスプレイでは暗い画像領域内で発生するノイズが特に煩わしい存在である点が考慮される。このことは、短い部分期間が暗い画像領域に割り当てられることが原因である。例えばノイズによって、多数のビットのＬＳＢに割り当てられた部分期間だけが活性化されるのではなくて、隣接した部分期間ＬＳＢ＋１も活性化される場合、このことは、輝度の倍化を意味する。この輝度は、人の目によって感知され、煩わしく感じられる。
【０００９】
このことは特に、「ディザリング過程」の意味でグレースケールの数を意図的に上げることに対して、ＬＳＢとＬＳＢ＋１の双方がそれぞれ表示すべき画素の隣接した４つの画素に分割されるときに成立する。この場合、存在するノイズが。さらなる３次元的効果をこの４つのブロック内に発生させる。これらの効果は、人の目に対して煩わしく現れる。  輝度値の低い画素を平均化された輝度値と必要に応じて取り替えることによって、暗い画像領域内で発生するノイズが減少する。明るい画像領域内では、明るい画像領域内ではノイズがほとんど煩わしく現れないので、画像信号が変更されない。
この要求される方法は、１次元の濾波の意味でも２次元の濾波の意味でも３次元の濾波の意味でも使用可能である。２次元濾波の場合、アレイ記憶装置を追加するだけで済む。３次元濾波の場合、画像記憶手段をさらに設ける必要がある。
【００１０】
場合によっては、実行された濾波が、濾波されたデータと濾波されなかったデータとの間の遷移領域内に存在する画素にも及ぶ。これによって、遷移も不安定に開始する。
さらに、最初のステップで検査される連続する画素の数はいろいろな値で選択され得る。このことは、平均値を求めるために考慮される画素の数に対しても成立する。この場合、濾波されなかった信号の経路内に存在する遅延要素の遅延時間も当然に適切に適合する必要がある。
本発明のその他の好適な特徴は、図面に基づく実施の形態に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、パルス幅制御される画像表示装置、例えばプラズマディスプレイの制御を説明する概略図である。１つのテレビ画像を任意に表示できる20μ秒に相当する期間が、部分期間ＳＦ１，ＳＦ２，…，ＳＦ６に分解される。これらの部分期間の各々は、異なる期間つまり重み付けＧを有する。この異なる期間つまり重み付けＧはそれぞれ、図１中ではこれらの部分期間を表す小さい方眼の上に示されている。プリセットされている１つの活性化シーケンスが、これらの部分期間の間にそれぞれの画素の輝度値に応じて選択される。このことは、画像を任意に表示できる期間のそれぞれの画素の１回又は多数回の閃光に相当する。この場合、プリセットされている１つの期間が、各閃光に割り当てられている。  画素が暗い場合、例えば閃光が１回だけ部分期間ＳＦ１の間に実行される。この部分期間ＳＦ１は、１つのビデオ信号のＬＳＢに相当する。１回の閃光がノイズに起因して部分期間ＳＦ２の間にさらに実行された場合、このことは、輝度のほぼ２倍を意味する。部分期間ＳＦ２は、ＳＥ１に比べてほぼ２倍の時間の長さつまり重み付けを有する。ほぼ２倍の輝度は、人の目によって煩わしく感じられる。
特に暗い画像領域内で発生し、ノイズによって引き起こされるこのような妨害を阻止するため、本発明の実施の形態に基づいて図２中で説明されているような信号処理が実行される。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態を説明するブロック図である。信号データストリームの形態をしたビデオ入力信号が、入力部Ｅに入力される。このビデオ入力信号は、プラズマディスプレイ上に表示すべき画像の連続する画素の輝度信号に相当する。このビデオ入力信号は、３本の信号経路に分配される。
上の信号経路内では、ビデオ入力信号が検査ユニット１に入力される。この検査ユニット１内では、３つの連続する画素の輝度がそれぞれプリセットされている輝度閾値よりも小さいかどうかが検査される。そうでない場合は、検査ユニット１がスイッチ４に対して制御信号を出力する。スイッチ４は、この制御信号によってこのスイッチ４の上の切り替え地点に移動される。これに対して３つの連続する画素の輝度がそれぞれプリセットされている輝度閾値よりも小さい場合、検査ユニット１はスイッチ４に対して制御信号を出力する。スイッチ４は、この制御信号によってこのスイッチ４の下の切り替え地点に移動される。
【００１３】
中央の信号経路内には、遅延要素２が設けられている。入力データストリームが、この遅延要素２内で２つの画素の期間だけ遅延される。遅延要素２の出力信号が、スイッチ４の上の入力部に入力される。
下の信号経路内では、入力信号がフィルタ３を通じて伝達される。３つの連続する画素が、このフィルタ３内で線形に又は重み付けされて平均化される。フィルタ３の出力信号が、スイッチ４の下の入力部に入力される。
スイッチ４の出力部が、プラズマディスプレイ５に接続されている。信号が、このプラズマディスプレイ上に表示される。
図示した回路の場合、３つの連続する画素の輝度がそれぞれ輝度閾値の下にあるときは、下の信号経路が導通する。その結果、中央の信号がディスプレイ５に入力される。３つの連続する画素の輝度がそれぞれ輝度閾値の下にないときは、中央の信号経路が導通する。その結果、遅延したもののさらに変化しなかった入力信号がディスプレイ５上にさらに伝達される。
【００１４】
既に説明した検査及び検査結果に応じて実行される信号処理は、画素ごとに繰り返される。
図３は、タイムチャートを示す。本発明の機能が、この図３中に具体的に示されている。図３ａ中には、入力部Ｅに存在する信号データストリームが示されている。この信号データストリームでは、連続する画素の輝度値が１６進法の形態で示されている。この信号データストリームは、具体的に説明するために３つの領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に分割されている。この場合、領域Ｂ１，Ｂ３内の画素の輝度値は、プリセットされている輝度閾値よりも大きい。このプリセットされている輝度閾値は、この実施の形態では１６進法表示で「３０」である。この場合、領域Ｂ２内の画素の輝度値は、この輝度閾値よりも小さい。  図３ｂ中には、遅延要素２の出力部にある信号データストリームが示されている。この信号データストリームは、入力信号のデータストリームに比べて２つの画素の期間だけ遅延している。
【００１５】
図３ｃは、フィルタ３の出力部にある遅延し濾波されたデータストリームを示す。図３ｄは、スイッチ４の出力部にあるデータストリームを示す。２つの画素の期間だけの遅延から読み取ると、領域Ｂ１，Ｂ３内の輝度値が、入力部のデータストリームに対応する輝度値に一致することが後者から分かる。これに対して領域Ｂ２内の輝度値は、本発明にしたがって平均値と交換されている。これらの平均値はそれぞれ、３つの連続する画素の輝度値から算出される。
暗い画像領域内だけで実行されるこの平均値の生成によって、ノイズがこれらの暗い画像領域内で減少する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】パルス幅制御される画像表示装置の制御を説明する概略図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するブロック図である。
【図３】本発明の機能を具体的に説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
【００１７】
１  検査ユニット
２  遅延要素
３  フィルタ
４  スイッチ
５  プラズマディスプレイ
Ｅ  入力部
【国際公開パンフレット】
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2004538522.tif 000004
2004538522.tif 000005
2004538522.tif 000006
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2004538522.tif 000008
2004538522.tif 000009
2004538522.tif 000010
2004538522.tif 000011
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2004538522.tif 000013
2004538522.tif 000014
2004538522.tif 000015
2004538522.tif 000016
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004538522.tif 000017
2004538522.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月1日(2003.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１に記載の方法を実施する装置において、この装置は：
−輝度信号に相当する信号データストリームを受信する１つの入力端子（Ｅ）を有し、
−多数の連続する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さいかどうかを検査する検査ユニット（１）を有し、
−この検査ユニット（４）によって制御されるスイッチ（４）を有し、このスイッチ（４）は、その出力側で、多数の連続する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さくないときは、時間遅延した信号データストリームを変更しない形態で準備し、次いで、多数の連続する画素の輝度がプリセットされている輝度閾値よりも小さいときは、平均値を求める意味で濾波された信号データストリームを準備する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この手段の欠点は、表示すべき画像の検出された輝度が大きい場合は明るい画像構成要素に対する期間が減少するので、表示すべき画像のコントラストが低下し、暗いグレーの画像構成要素が説明されているコントラストのオフセットによって上側に移動する、すなわちより長く発光するので、表示すべき画像の検出された輝度が僅かな場合はこれらの暗いグレーの画像構成要素が明るいグレーに表示される点にある。
さらに、パルス幅制御される画像表示装置のコントラストを改善する方法が、ドイツ連邦共和国特許出願第100 09 858号明細書から公知である。この方法の場合、部分期間に対するより僅かの輝度の最大可能発光期間が、部分期間に対するより大きい輝度の最大可能発光期間よりも小さく変化するように、部分期間に対する最大可能発光期間が変更される。
さらに、プラズマディスプレイのエラー拡散回路 (Fehlerdiffusionsschaltkreis)によって、暗い画像領域内の画像表示を改善する装置が、日本の特許要約書vol. 1998,no.09,31.juli 1998(1998-07-31)及び特開平 10-091120号公開公報(Fujitsu General LTD,10.April 1998(1998-04-10)) から公知である。




【国際調査報告】
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