(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル化された映像信号の入力振幅を検出する入力振幅検出手段と、前記ディジタル化された映像信号に同期してディザパターンに従ったディジタル階調補正信号を発生する階調補正信号発生手段と、前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて前記ディジタル階調補正信号の付加の要否を判定し、この判定に従って前記ディジタル化された映像信号に前記ディジタル階調補正信号を付加して階調の補正された映像信号を出力する映像信号補正手段とを備えてなる映像信号処理装置において、
前記映像信号補正手段は、前記映像信号の入力振幅に対する判定条件を、前記映像信号補正手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段のガンマ特性に応じて調整してなることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
ディジタル化された映像信号の入力振幅を検出する入力振幅検出手段と、前記ディジタル化された映像信号に同期してディザパターンに従ったディジタル階調補正信号を発生する階調補正信号発生手段と、前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて前記ディジタル階調補正信号の付加の要否を判定し、この判定により肯定の判定結果を得たときに前記ディジタル化された映像信号に前記ディジタル階調補正信号を付加して階調の補正された映像信号を出力し、前記判定により否定の判定結果を得たときには前記ディジタル化された映像信号をそのまま出力する映像信号補正手段とを備えてなる映像信号処理装置において、
前記映像信号補正手段は、前記映像信号の入力振幅に対する判定条件を、前記映像信号補正手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段のガンマ特性に応じて調整してなることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項３】
ディジタル化された映像信号の入力振幅を検出する入力振幅検出手段と、前記ディジタル化された映像信号に同期してディザパターンに従ったディジタル階調補正信号を発生する階調補正信号発生手段と、この階調補正信号発生手段の発生によるディジタル階調補正信号を受けこの信号の伝送系を前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて開閉する開閉手段と、前記ディジタル化された映像信号と前記開閉手段の出力信号とを加算して出力する加算手段とを備えてなる映像信号処理装置。
【請求項４】
ディジタル化された映像信号の入力振幅を検出する入力振幅検出手段と、前記ディジタル化された映像信号に同期してディザパターンに従ったディジタル階調補正信号を発生する階調補正信号発生手段と、前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて前記ディジタル階調補正信号に対する重み付けの大きさを判定し、この判定により重み付けされたディジタル階調補正信号に前記ディジタル化された映像信号を付加して階調の補正された映像信号を出力する映像信号補正手段とを備えてなる映像信号処理装置において、
前記映像信号補正手段は、前記映像信号の入力振幅に対する判定条件を、前記映像信号補正手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段のガンマ特性に応じて調整してなることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項５】
前記開閉手段は、前記映像信号の入力振幅に応じた開閉条件を、前記加算手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段のガンマ特性に応じて調整してなることを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
請求項１、２または４に記載の映像信号処理装置と、前記映像信号補正手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段とを備えてなる画像表示装置。
【請求項７】
請求項３または５に記載の映像信号処理装置と、前記加算手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段とを備えてなる画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号処理装置と画像表示装置に係り、特に、ディジタル化された映像信号を多階調化された映像信号に変換する映像信号処理装置とディジタル値によって階調表現された画像を表示するに好適な画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像信号に従った画像を表示するディスプレイとして、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）などのアナログ方式によるディスプレイに代わって、プラズマ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などのディジタル方式によるディスプレイが開発されている。
【０００３】
ディジタル方式によるディスプレイにおいては、量子化されたビット数よりも多くの階調を表現するに際して、例えば、特開平５−１０８０３３号公報に記載されているように、ディジタル化された映像信号に対して、ある特定な信号パターンを空間的に加算するディザ方式や、ある特定な信号パターンを時間方向に加算するＦＲＣ（Ｆｒａｍｅ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式あるいは両者の方式を併用したものが採用されている。
【０００４】
ディザ方式とＦＲＣ方式を併用した場合、水平、垂直方向の画素に対応した水平、垂直方向の繰り返しパターン（ディザパターン）を時間方向基準信号（フレーム信号）にしたがって順時発生し、発生したディザパターン（ディジタル階調補正信号）をディジタル化された映像信号と加算して、擬似的に多階調化された映像信号を生成し、この映像信号にしたがって画像を表示するようになっている。この方式によれば、８ビットの映像信号に２ビットのディザパターンを付加することで、擬似的に多階調化された８ビットの映像信号を生成することができ、この映像信号にしたがって画像を表示することで、多くの階調で画像を表現することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、表示デバイス（表示手段）のガンマ特性については十分に配慮されておらず、画像の明暗によらず、常にディザパターンが映像信号に付加されているため、空間的に付加されたディザパターンが表示されてＳ／Ｎが劣化したり、フレームごとに加算されるディザパターンのレベルが時間的に変化することによってフリッカが発生したりすることがある。
【０００６】
すなわち、表示デバイスのうちプラズマディスプレイやＤＭＤの場合には、図４の特性（ａ）に示すように、線形なガンマ特性を示し、ＣＲＴの場合には、特性（ｂ）に示すように、２．２乗の曲線に近いガンマ特性を示し、液晶ディスプレイの場合には、特性（ｃ）に示すように、Ｓ字の特性を示すようになっている。
【０００７】
ここで、各表示デバイスについてみると、ガンマ特性（ａ）を有するプラズマディスプレイやＤＭＤの場合には、ガンマ特性（ｂ）を有するＣＲＴと比較して、映像信号の入力レベルが小さいときには（暗い領域：領域１）微分利得が大きい（特性カーブの傾きが大きい）ため、階調が粗く見え、映像信号の入力レベルが大きいときには（明るい領域：領域３）、微分利得が小さい（特性曲線の傾きが小さい）ため、階調が細かく見える。また、ガンマ特性（ｃ）を有する液晶デバイスの場合には、映像信号の入力レベルが中間レベルにあるとき（中間の明るさの領域：領域２）で階調が粗く見える。したがって、特性（ａ）のガンマ特性を有するプラズマディスプレイやＤＭＤに対して、全ての入力レベルでディザやＦＲＣを用いた階調補正を行うと、映像信号の入力レベル（入力振幅）の小さいときには階調補正を行っても弊害は生じないが、入力レベルが大きくなるとディザやＦＲＣによる弊害が生じることになる。
【０００８】
本発明の目的は、階調補正に伴って弊害が生じるのを防止することができる映像信号処理装置と画像表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決るための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ディジタル化された映像信号の入力振幅を検出する入力振幅検出手段と、前記ディジタル化された映像信号に同期してディザパターンに従ったディジタル階調補正信号を発生する階調補正信号発生手段と、前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて前記ディジタル階調補正信号の付加の要否を判定し、この判定に従って前記ディジタル化された映像信号に前記ディジタル階調補正信号を付加して階調の補正された映像信号を出力する映像信号補正手段とを備えてなる映像信号処理装置を構成したものである。
【００１０】
前記映像信号処理装置を構成するに際しては、映像信号補正手段を、以下の機能を有するもので構成することができる。
【００１１】
（１）前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて前記ディジタル階調補正信号の付加の要否を判定し、この判定により肯定の判定結果を得たときに前記ディジタル化された映像信号に前記ディジタル階調補正信号を付加して階調の補正された映像信号を出力し、前記判定により否定の判定結果を得たときには前記ディジタル化された映像信号をそのまま出力してなる。
【００１２】
（２）前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて前記ディジタル階調補正信号に対する重み付けの大きさを判定し、この判定により重み付けされたディジタル階調補正信号に前記ディジタル化された映像信号を付加して階調の補正された映像信号を出力してなる。
【００１３】
また、前記映像信号処理手段を構成するに際しては、前記映像信号補正手段の代わりに、以下の要素を付加することができる。
【００１４】
前記階調補正信号発生手段の発生によるディジタル階調補正信号を受けこの信号の伝送系を前記入力振幅検出手段の検出による映像信号の入力振幅に応じて開閉する開閉手段と、前記ディジタル化された映像信号と前記開閉手段の出力信号とを加算して出力する加算手段とを備えてなる。
【００１５】
また、前記各映像信号処理装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
（１）前記映像信号補正手段は、前記映像信号の入力振幅に対する判定条件を、前記映像信号補正手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段のガンマ特性に応じて調整してなる。
【００１６】
（２）前記開閉手段は、前記映像信号の入力振幅に応じた開閉条件を、前記加算手段の出力による映像信号に従った画像を表示する表示手段のガンマ特性に応じて調整してなる。
【００１７】
また、本発明は、前記いずれかの映像信号処理装置と、前記映像信号補正手段の出力による映像信号にしたがった画像を表示する表示手段あるいは前記加算手段の出力による映像信号にしたがった画像を表示する表示手段を備えてなる画像表示装置を構成したものである。
【００１８】
前記した手段によれば、ディジタル化された映像信号の入力振幅に応じてディジタル階調補正信号の付加の要否を判定し、この判定にしたがってディジタル化された映像信号にディジタル階調補正信号を付加して、階調の補正された映像信号を生成するようにしているため、映像信号の全ての入力振幅でディザパターンにしたがった階調補正を行うことがないので、画像のＳ／Ｎが劣化したり、画像にフリッカが発生したりするのを防止することができ、階調補正に伴って画像に弊害が生じるのを防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す映像信号処理装置の全体構成図である。図１において、映像信号処理装置は、複数の入力端子１０、１２、１４、１６、ディザパターン発生回路１８、入力振幅検出回路２０、スイッチ回路２２、加算回路２４、映像信号出力端子２６を備えて構成されており、映像信号出力端子２６がプラズマ、ＤＭＤ、ＣＲＴ、液晶ディスプレイなどの表示デバイス（表示手段）に接続されるようになっている。
【００２０】
入力端子１０〜１６のうち映像信号入力端子１０にはディジタル化された映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂのうちいずれか一つの映像信号が入力されており（他の２系統については省略）、入力された映像信号が入力振幅検出回路２０、加算回路２４に入力されている。入力振幅検出回路２０は、ディジタル化された映像信号の入力振幅（入力レベル）を検出し、検出出力をスイッチ回路２２に出力する入力振幅検出手段として構成されている。
【００２１】
一方、基準信号入力端子１２〜１６のうち基準信号入力端子１２には、映像信号入力端子１０に入力される映像信号と同期して画面の画素と位置合わせを行うために、映像の水平（Ｈ）方向の基準信号が入力され、基準信号入力端子１４には、映像の垂直（Ｖ）方向の基準信号が入力され、基準信号入力端子１６には映像の時間（Ｆ）方向の基準信号（フレーム信号）が入力されるようになっており、各基準信号入力端子１２〜１６はディザパターン発生回路１８に接続されている。
【００２２】
ディザパターン発生回路１８は、例えば、図２に示すように、２×２画素のディザパタンにしたがったディジタル階調補正信号を発生する階調補正信号発生手段として構成されている。すなわちディザパターン発生回路１８は、基準信号入力端子１２、１４に入力される水平、垂直基準信号に応答して、水平、垂直方向の繰り返しディザパターン（２×２画素のディザパターン）にしたがったディジタル階調補正信号をフレーム信号にしたがってフレーム周期ごとに繰り返し発生するようになっている。このディザパターンにしたがったディジタル階調補正信号はスイッチ回路２２に入力されるようになっている。
【００２３】
スイッチ回路２２は、入力振幅検出回路２０の検出による映像信号の入力振幅に応じて、ディザパターン発生回路１８と加算回路２４とを結ぶ伝送系を開閉する開閉手段として、映像信号の入力振幅に応じてディジタル階調補正信号の付加の要否を判定し、この判定にしたがって伝送系を開閉するようになっている。そして映像信号の入力振幅に応じた伝送系の開閉条件は、映像信号出力端子２６に接続される表示デバイスのガンマ特性に応じて調整するように構成されている。
【００２４】
例えば、映像信号出力端子２６に接続される表示デバイスが図４に示すガンマ特性（ａ）を有するプラズマ、ＤＭＤのときには、映像信号の入力レベルが暗い領域（微分利得の大きい領域）：領域１に属するときにのみスイッチ回路２２がオンになって伝送系を閉じ、それ以外の領域（微分利得の小さい領域）：領域２、３ではスイッチ回路２２がオフとなって伝送系を開くようになっている。また、ガンマ特性（ｂ）を有するＣＲＴのときには、映像信号の入力レベル（入力振幅）が明るい領域（微分利得の大きい領域）：領域３に属するときにのみスイッチ回路２２がオンになり、その他の領域（微分利得の小さい領域１、２）に属するときにはスイッチ回路２２がオフとなるように開閉条件が調整されるようになっている。さらに、ガンマ特性（ｃ）を有する液晶デバイスのときには、映像信号の入力レベルが領域（微分利得の大きい領域）２に属するときにのみスイッチ回路２２がオンとなり、その他の領域（微分利得の小さい領域１、３）に属するときにはスイッチ回路２２がオフになるように開閉条件が調整されるようになっている。そしてスイッチ回路２２がオンになると、ディザパターン発生回路１８からのディジタル階調補正信号が加算回路２４に入力され、ここで映像信号入力端子１０からの映像信号と加算される。
【００２５】
加算回路２４は、映像信号入力端子１０からの映像信号とスイッチ回路２２からのディジタル階調補正信号とを加算する加算手段として構成されている。そして加算回路２４からは、スイッチ回路２２がオンのときには、ディジタル化された映像信号（８ビット）にディジタル階調補正信号（２ビット）を付加し、階調の補正された映像信号（８ビット）が映像信号出力端子２６に出力され、一方、スイッチ回路２２がオフのときには映像信号入力端子１０からの映像信号がそのままの状態で（階調が０補正された映像信号で）映像信号出力端子２６に出力されるようになっている。すなわち、スイッチ回路２２、加算回路２４は、映像信号入力端子１０に入力された映像信号の入力振幅に応じてディジタル階調補正信号の付加の要否を判定し、この判定により肯定の判定結果を得たときにディジタル化された映像信号にディジタル階調補正信号を付加して階調の補正された映像信号を映像信号出力端子２６に出力し、前記判定により否定の判定結果を得たときにはディジタル化された映像信号をそのまま映像信号出力端子２６に出力する映像信号補正手段として構成されている。
【００２６】
上記構成において、図２（ｄ）、（ｅ）に示すディザパターンにしたがったディジタル階調補正信号がフレームごと、例えばＮフレーム、Ｎ＋１フレームごと繰り返し発生すると、水平垂直２×２画素のディサパターンにしたがったディジタル階調補正信号がフレーム周期ごとに順次スイッチ回路２２に入力される。ここで、表示デバイスとしてプラズマやＤＭＤを用いているときには、映像信号の入力振幅（入力レベル）が領域１にあるときにスイッチ回路２２がオンとなってディジタル階調補正信号が順次加算回路２４に入力される。このディジタル階調補正信号が映像信号入力端子１０からの映像信号と加算回路２４で加算され、加算された信号が映像信号出力端子２６を介して表示デバイスに出力されると、表示デバイスの画面上には、図２（ｃ）に示すように、時間方向に平均化された画像が表示される。すなわち、２×２画素のうち白部分が１、黒部分が０を表わすとき、１と０の間の階調は、１／４、２／４、３／４で表わすことができる。この場合、空間的には水平・垂直各２画素合計４画素の平均で階調を表わすことができる。例えば、３／４は４画素中３画素が白であることを表わすことができる。また、時間方向も同一であって、ＮフレームとＮ＋１フレームの同一画素の平均をとったときに、白黒重なった場合は１／２で表現できるため、水平・垂直各２画素の計４画素の平均で階調を実現することができる。このため、映像信号入力端子１０に入力された映像信号にディジタル階調補正信号を付加することで、擬似的に多階調化された映像信号を生成することができる。従って、映像信号の入力振幅が領域１に属し最も階調がなくなる領域に映像信号の入力レベルがあるとき、すなわち映像信号入力端子１０に入力された映像信号のみで画像を表示しただけでは十分な階調を表現できないときには、階調の補正された映像信号にしたがった画像を表示デバイスに表示することで、増加した階調で画像を表示することができる。
【００２７】
一方、映像信号の入力レベルが他の領域２、３にあるときにはスイッチ回路２２がオフとなってディジタル階調補正信号が映像信号入力端子１０からの映像信号に付加されないため、ディザパターンの付加に伴ってフリッカが発生したり、ディザパターンが表示されたりするのを防止することができ、階調補正に伴って画像に弊害が生じるのを防止することができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態を図３にしたがって説明する。
【００２９】
本実施形態は、図１に示すスイッチ回路２２の代わりに重み付け回路２８を設けるとともに、入力振幅検出回路２０とは機能の異なる入力振幅検出回路３０を設けたものであり、他の構成は図１と同様である。
【００３０】
入力振幅検出回路３０は、映像信号入力端子１０に入力された映像信号の入力振幅を多値で検出し、検出出力を重み付け回路２８に出力する入力振幅検出手段として構成されている。重み付け回路２８は、入力振幅検出回路３０の検出出力、すなわち映像信号の入力振幅に応じてディジタル階調補正信号に対する重み付けの大きさを判定し、この判定結果にしたがった係数Ｋ（Ｋ＝０〜１）をディザパターン発生回路１８の出力によるディジタル階調補正信号に掛けて、ディザパターンに重み付けを行うように構成されている。そして係数Ｋを設定するに際しては、映像信号出力端子２６に接続される表示デバイスのガンマ特性に応じて調整することとしている。例えば、表示デバイスとしてプラズマ、ＤＭＤを用いるときには、映像信号の入力振幅の大きさが図４の領域１に属するときには、係数Ｋの値を０より大きく１より小さい値に調整し、映像信号の入力振幅の大きさが領域２、３に属するときには係数Ｋの値を０に調整するようになっている。他の表示デバイス、ＣＲＴ、液晶デバイスのときにも、微分利得が大きい領域では係数Ｋが０より大きく１より小さい値に調整され、微分利得の小さい領域では係数Ｋが０に調整される。そして重み付け回路２８でディジタル階調補正信号に対して重み付けが行われると、重み付けされたディジタル補正階調補正信号と映像信号入力端子１０に入力された映像信号とが加算回路２４で加算され、階調の補正された映像信号が映像信号出力端子２６から出力され、表示デバイスの画面上に階調の補正された画像が表示される。
【００３１】
すなわち、本実施形態において、重み付け回路２８、加算回路２４は、入力振幅検出回路３０の検出による映像信号の入力振幅に応じてディジタル階調補正信号に対する重み付けの大きさを判定し、この判定により重み付けされたディジタル階調補正信号に、映像信号入力端子１０から入力されたディジタル映像信号を付加して階調の補正された映像信号を出力する映像信号補正手段として構成されている。
【００３２】
本実施形態においては、映像信号入力端子１０に入力された映像信号の階調だけでは十分な階調表現ができないときにのみ重み付けされたディジタル階調補正信号が映像信号に付加されて階調の補正された映像信号が生成されるため、ディザパターンの付加に伴って画像にフリッカが発生したり、ディザパターンが画像に表示されたりするのを防止することができ、階調補正に伴って画像に弊害が生じるのを防止することができる。
【００３３】
前記実施形態においては、映像信号処理装置について述べたが、映像信号出力端子２６に表示手段としての表示デバイスを接続することで画像表示装置を構成することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ディジタル化された映像信号の入力振幅に応じて映像信号にディジタル階調補正信号を付加して、階調の補正された映像信号を生成するようにしているため、映像信号の全ての入力振幅でディザパターンにしたがった階調補正を行うことがないので、画像のＳ／Ｎが劣化したり、画像にフリッカが発生したりするのを防止することができ、階調補正に伴って画像に弊害が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す映像信号処理装置の全体構成図である。
【図２】ディザとＦＲＣの動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す映像信号処理装置の全体構成図である。
【図４】表示デバイスのガンマ特性と本発明の動作領域との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  映像信号入力端子
１２  映像の水平方向の基準信号入力端子
１４  映像の垂直方向の基準信号入力端子
１６  映像の時間方向の基準信号入力端子
１８  ディザパターン発生回路
２０  入力振幅検出回路
２２  スイッチ回路
２４  加算回路
２６  映像信号出力端子
２８  重み付け回路
３０  入力振幅検出回路
【図１】
0003997453.tif 000002
【図２】
0003997453.tif 000003
【図３】
0003997453.tif 000004
【図４】
0003997453.tif 000005