(57)【要約】本発明は、大型スクリーン表示器をサブフィールド符号化する装置に関するものである。該装置は、上記表示器の画素に関するデジタル値を発生する手段と、上記デジタル値から所定合計数のサブフィールドにおける第１の数及び第２の数のサブフィールドを決定する手段であって、該決定されたサブフィールドに対しては当該画素が放射を発するような手段とを有している。ダイナミックレンジを改善する一方、最大可能輝度は維持するために、該装置は、前記デジタル値から前記第１の数のサブフィールドを決定する手段であって、該第１の数のサブフィールドが画素が放射を発する異なるオン期間を有するような手段と、前記デジタル値から前記第２の数のサブフィールドを決定する手段であって、該第２の数のサブフィールドが画素が放射を発する固定のオン期間を有するような手段とを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大スクリーン表示器をサブフィールド符号化する装置であって、該装置が、前記表示器の画素に関するデジタル値を発生する手段と、前記デジタル値から所定合計数のサブフィールドにおける第１の数及び第２の数のサブフィールドを決定する手段であって該決定されたサブフィールドに対しては前記画素が放射を発するような手段とを有する装置において、該装置が、
−　前記デジタル値から前記第１の数のサブフィールドを決定する手段であって、該第１の数のサブフィールドは固定の持続時間を有するが、当該画素が放射を発する異なるオン期間を有するような手段と、
−　前記デジタル値から前記第２の数のサブフィールドを決定する手段であって、該第２の数のサブフィールドは固定の持続時間と、当該画素が放射を発する固定のオン期間とを有するような手段と、
を有していることを特徴とするサブフィールド符号化する装置。
【請求項２】
請求項１に記載のサブフィールド符号化する装置において、前記第１の数を決定する手段が、該第１の数を前記デジタル値の所定数の最下位側ビットの系列から決定することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載のサブフィールド符号化する装置において、該サブフィールド符号化する装置は、前記所定数の最下位側ビットの数に等しい数のサブフィールドを有するサブフィールド系列を発生する手段を有し、該サブフィールド系列から選択されるサブフィールドのオン期間の持続時間が、前記サブフィールド系列における前記選択されたサブフィールドのランクによる２の巾の関数であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載のサブフィールド符号化する装置において、該サブフィールド符号化する装置は、出力イネーブル信号を前記サブフィールド系列におけるサブフィールドの順番と、前記最下位側ビットの系列におけるビットの値とに依存して発生する手段を有し、該系列におけるビットの順番が前記サブフィールドの順番に対応することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載のサブフィールド符号化する装置において、前記出力イネーブル信号を発生する手段が、ルックアップテーブルと前記オン期間の長さを計数する期間カウンタとを有していることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載のサブフィールド符号化する装置において、前記第２の数を決定する手段が、該第２の数を前記デジタル値の残りの最上位側ビットにより形成される値に比例して決定するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
マトリクスに配列された複数の可制御光源を備える表示スクリーンを有する表示装置であって、該表示装置が請求項１に記載のサブフィールド符号化する装置を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
大スクリーン表示器をサブフィールド符号化する方法であって、該方法が、前記表示器の画素に関するデジタル値を発生するステップと、前記デジタル値から所定合計数のサブフィールドにおける第１の数及び第２の数のサブフィールドを決定するステップであって該決定されたサブフィールドに対しては当該画素が放射を発するようなステップとを有する方法において、前記サブフィールドを決定するステップが、
−　前記デジタル値から前記第１の数のサブフィールドを決定する副ステップであって、該第１の数のサブフィールドは固定の持続時間を有するが、当該画素が放射を発する異なるオン期間を有するような副ステップと、
−　前記デジタル値から前記第２の数のサブフィールドを決定する副ステップであって、該第２の数のサブフィールドは固定の持続時間と、当該画素が放射を発する固定のオン期間とを有するような副ステップと、
を有していることを特徴とするサブフィールド符号化する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前置部に記載したようなサブフィールド符号化を行う装置に関する。
【０００２】
また、本発明は請求項８の前置部に記載したようなサブフィールド符号化を行う方法にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
上記のような装置は、マトリクスに配列された多数の光源を有する大型テレビジョン表示器（ディスプレイ）及びコンピュータディスプレイに使用される。このようなディスプレイは、複数のＬＥＤ又はプラズマディスプレイパネルを有することができる。
【０００４】
既知の装置において、サブフィールド符号化は、ディスプレイにおける発光ダイオード（ＬＥＤ）のパルス幅変調によりグレイスケールを得るために適用される。既知の装置は、表示されるべき画像信号の各フィールドを２５５のサブフィールドに分割する手段と、当該表示装置の全画素を当該サブフィールドの間に発光させるか又は発光させないようにプログラムするよう構成された処理手段とを有している。ＬＥＤディスプレイの場合、ＬＥＤの輝度は、該ＬＥＤの電流と各サブフィールドのＬＥＤのオン期間とに依存する。従って、最大光出力の１／２５６を発生すべき画素は１つのサブフィールドの間だけで光を発し、最大光出力の１０／２５６を発生すべき画素は１０個の連続するサブフィールドの間で光を発する。このようなサブフィールド符号化の不利な点は、例えば屋外又は比較的暗い制御室におけるような大型のテレビジョン及びモニタスクリーンの典型的なアプリケーションに対しては不十分であるような小さなダイナミックレンジしか提供しない点にある。
【０００５】
他の可能性は、例えばプラズマディスプレイパネル等に適用されるように、連続する各サブフィールドの長さを所定の量だけ増加させることである。例えば、画像信号の各フィールドが１２のサブフィールドに分割される場合、第１サブフィールドは最大光出力の１／２０４８に対応し、第２サブフィールドは該光出力の１／１０２４に対応し、等々のようにして、１２ビットのグレイスケールが得られる。しかしながら、このサブフィールド符号化の不利な点は、当該ディスプレイの最大可能輝度（ｍａｘｉｍａｌｌｙ ｏｂｔａｉｎａｂｌｅ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）が減少することにある。何故なら、発光素子が、最大の輝度を表示するためにサブフィールドにおいて最大に可能な期間にわたり放射を発生することがないからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、画像のダイナミックレンジを改善すると共に、表示されるべき画像の最大可能輝度を維持するようなサブフィールド符号化を行う装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載したような本発明による装置により達成される。この装置において、固定の持続時間を有する所定合計数のサブフィールドは、画素が放射を発する異なる期間を有するような第１の数のサブフィールドと、画素が放射を発する固定の期間を有するような第２の数のサブフィールドとに分割される。第１の数のサブフィールドは、当該画素の低い値の輝度に対する精細なスケールを得るために使用される。第２の数のサブフィールドは、当該画素の高い値の輝度に対する線形なスケールを得るために使用される。
【０００８】
例えば、サブフィールドの合計数が２５６の場合、最初の１０個のサブフィールドに対しては小さな値の輝度を規定するために二進位数、即ち２の順次の負の巾により定義される位数を適用することができる。第１サブフィールドのオン期間の相対長は２の−１０乗であり、第２サブフィールドの相対長は２の−９乗であり、等々となる。この場合、１０番目の期間の相対長は１／２となる。残りの２４５のサブフィールドは１なる固定された相対長を有し、大きな値の輝度に関して線形なスケールを得るために使用される。このように、最大可能輝度は殆ど減少しない。このサブフィールド符号化を表示装置に適用すると、大きなディスプレイのダイナミックレンジが改善し、かくして、斯かる装置は低い周囲輝度から高い周囲輝度まで変化するような異なる周囲光条件の下で動作することができる一方、当該装置の最大可能輝度は維持される。
【０００９】
本発明の他の目的は、画像のダイナミックレンジを改善し、且つ、表示されるべき画像の最大可能輝度を維持するようなサブフィールド符号化を行う方法を提供することにある。この目的は、請求項８に記載したような本発明によるサブフィールド符号化方法により達成される。
【００１０】
本発明によるサブフィールド符号化装置の他の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明の、これら及び他の態様は以下に記載する実施例から明らかとなり、斯かる実施例を参照して説明されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、ＬＥＤデータ表示装置６のブロック図を示し、該装置はシステムコントローラ１と、データ分配装置２と、データ処理装置３と、ドライバ装置４と、マトリクスに配列された複数のＬＥＤを備える表示スクリーン５とを有している。システムコントローラ１は、好ましくは、当該表示装置を制御するマイクロコントローラ１０と、ビデオデータを記憶するためのアドレスを発生するアドレスマッピングユニット１１と、ビデオデータをデータ分配装置２へ転送するビデオデータ転送ユニット１２とを有する。更に、システムコントローラ１は２つの入力端を有し、一方の入力端１３はマイクロコントローラ１０に接続されて制御データを送出及び入力し、もう一方の入力端１４は上記ビデオデータ転送ユニットに接続されて、例えばデジタルビデオレコーダ、デジタルビデオプレーヤ又はパーソナルコンピュータ等のデジタルビデオ源からデジタルビデオデータを入力する。システムコントローラ１は２つのバス１５及び１６を介してデータ分配装置２に接続されている。制御バス１５はデータ分配装置２への及び該装置からの制御データの通信のために使用され、データバス１６はデータ分配装置２へデジタルビデオデータを転送するために使用される。データ分配装置２は、制御データをシステムコントローラ１からデータ処理装置３へ通信するための通信チャンネル２０と、ビデオデータをデータ処理装置３へ転送するための画像データチャンネル２１とを有している。表示スクリーン５の画素の数及びスクリーン寸法に依存して多数のデータ分配装置２を使用することができる。データ分配装置２からの診断及び他のデータも、制御バス１５を介してシステムコントローラ１へ転送することができる。データ分配装置２はデータ処理装置３に接続されている。データ分配装置２は、当該ビデオデータを再フォーマット化し、該ビデオデータをデータ処理装置３に分配する。データ処理装置３は、他のマイクロコントローラ３１と、サブフィールド符号化ユニット３２とを有している。データ処理装置３は、ドライバ装置４に接続されると共に、該ドライバ装置４に対するサブフィールドオン信号７２及び出力イネーブル信号７３を発生する。ドライバ装置４は表示スクリーン５の一部に接続されている。表示スクリーン５の該部分は、例えば１６ｘ１６の画素を有している。各画素は赤のＬＥＤ、緑のＬＥＤ及び青のＬＥＤを有している。ドライバ装置４は、各サブフィールドの間に上記２５６画素の各々に対してサブフィールドオン信号７２を記憶するためのラッチ４１、４２及び４３を有している。該サブフィールドオン信号は、当該画素のＬＥＤが実際のサブフィールドに対して放射を発するか又は発しないかを示す。出力イネーブル信号７３は、各サブフィールドの間のＬＥＤのオン期間を決定する。ＬＥＤの輝度は、ドライバ装置４により供給されるＬＥＤ電流と、各サブフィールドのＬＥＤのオン期間とに依存する。
【００１３】
実際には、画素の数は５１２（水平）ｘ３８４（垂直）ｘ３である。従って、全表示スクリーン５をアドレス指定するには幾つかのドライバ装置４、データ処理装置３及びデータ分配装置２が必要となる。
【００１４】
図２はデータ処理装置３に使用するサブフィールド符号化ユニット３２のブロック図の一例を示している。該サブフィールド符号化ユニット３２は、画像処理ユニット６０と、サブフィールドカウンタ６４と、ルックアップテーブル６５、６６、６７と、期間カウンタ６８、７９、７０と、クロック回路７１とを有している。更に、ドライバ装置４と、カラー当たり２つのＬＥＤ（５１、５２；５３、５４；５５、５６）を備える表示スクリーン５の一部とが図示されている。サブフィールド符号化ユニット３２において、サブフィールドカウンタ６４は画像処理ユニット６０に接続されている。本例では、該画像処理ユニット６０は８ビットビデオデータから１８ビットデジタル値を決定する。更に、当該表示装置６のサブフィールド符号化に関しては、２５６のサブフィールドが適用される。これらサブフィールドの各々の長さは固定されている。最初の１０個のサブフィールドは異なる持続時間のオン期間を有し、残りの２４５のサブフィールドは固定のオン期間を有している。最初の１０個のサブフィールドの１つのオン期間の持続時間は、１０個の最下位側のビットの系列における選択されたビットのランクの関数である。上記１８ビットデジタル値のうちの、これらの１０個の各最下位側ビットの値は、ＬＥＤが最初の１０個のサブフィールドのうちの１つ（その順番は上記系列における当該ビットの順番に対応する）において放射を発するか又は発しないかを決定するために使用される。また、サブフィールド符号化ユニット３２は、放射を発する第１の数のサブフィールドを決定する手段６１を有している。好ましくは、該手段６１は、前記１８ビットデジタル値の１０個の各最下位側ビットの値から、上記１０個の最初の連続するサブフィールドのうちの何れにおいてＬＥＤが放射を発するかを決定する。このようにして、異なるオン期間を有する第１の数のサブフィールドが決定される。
【００１５】
更に、サブフィールド符号化ユニット３２は、上記１８ビットデジタル値の残りの８つの最上位側ビットから、固定のオン期間を有する第２の数のサブフィールドを決定する手段６２を有している。該第２の数のサブフィールドは、上記デジタル値のうちの上記８つの残りの最上位側のビットにより形成される値により決定される。該第２の数は、当該ＬＥＤがサブフィールドの全持続時間にわたり放射を発するような残りのサブフィールドの数に等しい。この例では、該第２の数は最大で２４５サブフィールドである。このようにして、第２の数のサブフィールドを決定する上記手段は、ＬＥＤが放射を発するような固定期間を持つ第２の数のサブフィールドを決定すると共に、これらのサブフィールドに対してサブフィールドオン信号７２を発生する。このサブフィールド符号化方法は、大きなダイナミックレンジを提供する一方、前記表示スクリーンの最大輝度を略維持する。
【００１６】
両手段６１、６２は当該サブフィールド符号化ユニット３２に関連する個々のＬＥＤに対してサブフィールドオン信号７２を発生する。該サブフィールドオン信号７２は論理オア回路６３を介してドライブ装置４へ送出される。更に、画像処理ユニット６０は、サブフィールドカウント信号７８と、新たなフレームの開始を示すフレームリセット信号７７とを発生する。サブフィールドカウンタ６４は、サブフィールドカウント信号７８からサブフィールドの数を計数し、フレームリセット信号７７が入力される際に零にリセットされる。該サブフィールドカウンタ６４の出力端は、ルックアップテーブル６５、６６、６７の入力端に接続されている。ルックアップテーブル６５、６６、６７及び期間カウンタ６８、６９、７０は各カラーに対して存在する。各ルックアップテーブル６５、６６、６７の出力端は期間カウンタ６８、６９、７０に各々接続され、各期間カウンタにデジタル数をロードする。期間カウンタ６８、６９、７０は、上記のロードされたデジタル数とクロック信号７９とに応じて、赤、緑、青のＬＥＤドライバ４１、４２、４３用の出力イネーブル信号７３、７４、７５を各々発生する。フレームリセット信号７７を入力した後、上記サブフィールドカウンタ６４は順次のサブフィールドを計数する。好ましくは、ＰＡＬ ＴＶ画像に関しては低周囲光条件下でＬＥＤの充分に低い出力を得るために、クロック信号７９は１０ＭＨｚなるクロック周波数を有するものとする。クロック回路７１が該クロック信号７９を発生する。更に、サブフィールドカウンタ６４及び期間カウンタ６８、６９、７０は、表示スクリーン５が撮影される場合に不所望な干渉を避けるために、上記フレームリセット信号によりリセットされるものとする。出力イネーブル信号７３、７４、７５及びサブフィールドオン信号７２は、スクリーンドライバ４に送出され、ＬＥＤ５１、５２；５３、５４；５５、５６に接続された出力端を有するラッチ４１、４２、４３に記憶される。
【００１７】
ルックアップテーブル６５、６６、６７用のデジタル数は以下のように決定することができる。ＰＡＬ ＴＶ画像の場合、各フィールドは２０ｍｓである。該フィールドが２５６サブフィールドに分割される場合、各サブフィールドは７８．１２５マイクロ秒となり、数７８２が、当該サブフィールドにおいてＬＥＤが放射を発する期間の最大長を定義するようなクロック周期の最大数に対応する。ＮＴＳＣ ＴＶ画像の場合、各フィールドは１７ｍｓである。該フィールドが２５６サブフィールドに分割される場合、各サブフィールドは６５マイクロ秒となり、十進数６５１が、当該サブフィールドにおいてＬＥＤが放射を発する期間の最大長を定義するようなクロック周期の最大数に対応する。この例では、上記ルックアップテーブルは、適用されたサブフィールドの数に対応する２６５のエントリと、当該ＬＥＤが関連サブフィールドにおいて放射を発するオン期間を規定するような１から７８２クロック周期まで変化する７８２の異なる長さを符号化するための１０ビット出力とからなるテーブルを有している。
【００１８】
期間カウンタ６８、６９、７０用の十進数を有するルックアップテーブルの一例が表１に示されている。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
該表において、ＬＥＤに対する最小オン期間は実用的な理由により最小で２カウントに制限されている。
【００２１】
動作時において、画像処理ユニット６０は８ビットデジタルビデオデータＩｉｎを、ガンマ補正を介して１８ビット数値Ｉｏｕｔに変換する。例えば、上記ガンマ補正は、Ｉｏｕｔ＝（Ｉｉｎ）∧ｇａｍｍａ＊（Ｍａｘ／ＭａｘＩｉｎ∧ｇａｍｍａ）なる関数により表され、ここで、
ｇａｍｍａ＝２．２、
Ｍａｘは最大の１８ビット値を表し、
ＭａｘＩｉｎは、当該ビデオデータの最大値を表す。
【００２２】
値Ｍａｘの最初の８個の最上位側ビットは十進数２４５により決定され、該値Ｍａｘの１０個の最下位側のビットは十進数１０２３により決定される。この１８ビット二進値Ｍａｘは十進数２５１９０３を表す。
【００２３】
更に、ルックアップテーブル６５、６６、６７用の値は、このガンマ補正を含むことができる。該ルックアップテーブル用の値は、非線形輝度スケールを補償するための他の非線形画像処理関数を含むこともできる。
【００２４】
更に、ルックアップテーブル６５、６６、６７は互いに等しくてもよい。赤、緑及び青の間の所望のカラーバランスを得るための白点補正を提供するために、別々のルックアップテーブルの値を変更することもできる。
【００２５】
更に、ルックアップテーブル６５、６６、６７は予め記憶されたデータでロードすることもできるが、他の例として、新たなテーブルを外部コンピュータ及び制御バス１５を介して当該ルックアップテーブルにロードすることも可能である。
【００２６】
尚、上述した実施例は本発明を制限するというよりは解説するものであり、当業者であれば、請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替解決策を設計することが可能であることに注意すべきである。幾つかの手段を列挙する請求項において、これら手段の幾つかは１つの且つ同一のハードウェア物品により具現化することができる。本発明は、好ましくは、屋外使用のための大型スクリーンＬＥＤ表示器又は他のマトリクスディスプレイ（デジタルマイクロミラー装置、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ））に適用されるが、移動体電話におけるＯ−ＬＥＤ表示装置のような他の装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、ＬＥＤデータ表示装置のブロック図である。
【図２】
図２は、サブフィールド符号化装置のブロック図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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