(57)【要約】【課題】グラデーションのような微細な階調表現を必要とする画素には疑似階調生成手段を適用し、そうでない画素に対しては疑似階調生成手段の適用を避けるようにビット深度を圧縮できる表示装置を安価な構成で提供する事。【解決手段】表示装置は、入力されるｍビットの画素をｎ（＜ｍ）ビットに変換するビット変換手段と、前記ビット変換手段で削減されるｍ−ｎビットの情報から疑似階調を生成する疑似階調生成手段と、１フレーム期間の全画素を対象に各階調の出現回数をカウントするヒストグラム手段と、入力される各画素値に対し、前記ヒストグラム手段から前フレームの該画素値の近傍階調（等しい階調も含む）の出現回数を取得し、該出現回数が閾値を上回っている階調が複数存在する場合には前記ビット変換手段の出力値に前記疑似階調生成手段の出力を加算し、そうでない場合にはそのまま出力するように判定及び制御する疑似階調制御手段とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるｍビットの画素をｎ（＜ｍ）ビットに変換するビット変換手段と、
前記ビット変換手段で削減されるｍ−ｎビットの情報から疑似階調を生成する疑似階調生成手段と、
１フレーム期間の全画素を対象に各階調の出現回数をカウントするヒストグラム手段と、
入力される各画素値に対し、前記ヒストグラム手段から前フレームの該画素値の近傍階調（等しい階調も含む）の出現回数を取得し、該出現回数が閾値を上回っている階調が複数存在する場合には前記ビット変換手段の出力値に前記疑似階調生成手段の出力を加算し、該出現回数が閾値を上回っている階調が複数存在しない場合には前記ビット変換手段の出力値をそのまま出力するように判定及び制御する疑似階調制御手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記近傍階調とは、前記ｎビットが等しい階調を指すことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
入力されるｍビットの映像をｎ（＜ｍ）ビットに変換するビット変換手段と、
前記ビット変換手段で削減されるｍ−ｎビットの情報から疑似階調を生成する疑似階調生成手段と、
入力映像の画素値を１ライン期間遅延させて出力する１ライン遅延手段と、
前記入力映像の画素値を１画素期間遅延させて出力する１画素遅延手段と、
ｍビットの各階調の疑似階調判定結果を１フレーム期間保持するための判定結果テーブルと、
前記入力映像の各画素値に対し、該画素値を前記１ライン遅延手段及び前記１画素遅延手段の出力と比較し、比較結果が異なると共に差分値が予め定められた範囲内であった場合に前記判定結果テーブルの前記範囲内の全階調の疑似階調判定結果を可に設定する疑似階調可否判定手段と、
前記入力映像の各画素に対し、該画素の階調の前記判定結果テーブルの疑似階調判定結果に従い、可であった場合に前記ビット変換手段の出力値に前記疑似階調生成手段の出力を加算し、否であった場合は前記ビット変換手段の出力値をそのまま出力するように制御する疑似階調制御手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
前記範囲内とは、前記ｎビットが等しい階調を指す事を特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記入力映像が１フレーム前の入力映像に対して動きがあったかどうかを判定する動き検出手段を備えた請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示装置であって、
前記疑似階調制御手段は、前記動き検出手段の判定結果が動き有りであった場合は常に疑似階調生成手段の出力を加算するように制御することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された映像信号を表示する表示装置に関し、特に、液晶プロジェクタ装置や、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタ装置等の投射型表示装置や液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタ装置や液晶ディスプレイ等の表示装置では、内部で画像処理を行う際は深いビット深度を持つが、液晶パネル等に出力する際にビット深度を浅い方へと変換する処理を行う場合がある。その場合、失われる階調情報を疑似的に保持する技術として、誤差量を近隣画素に分散するディザ方式や、後続フレームに分散させるＦＲＣ（フレームレートコントロール）方式といった疑似階調生成手段が知られている。
【０００３】
しかしながら、疑似階調生成手段を適用する事により、逆に影響を及ぼす場合がある。例えば、ラスター画像にディザ方式を適用した後に解像度変換等の座標変換処理を施した場合、座標変換の際のフィルター処理により元画像には無かった模様が発生してしまう事がある。
【０００４】
他にも、液晶パネルの輝度階調特性が滑らかでない階調でＦＲＣ方式を適用すると、フレーム毎の輝度差が大きくなりフリッカーとして視認されてしまう事がある。
【０００５】
この問題に対し、特許文献１では、入力された各画素の階調値とその周辺画素の階調値との差の最小値が閾値以下であり、かつ、当該画素の階調値が閾値以下である場合はディザ方式をそうでない場合はＦＲＣ方式を適用する技術を開示している。この様にする事で、ＦＲＣ方式を適用する場合のフレーム間の輝度差が小さくなり、フリッカーが視認される事が回避される。
【０００６】
また、ＦＲＣ方式を適用できない階調では、周辺画素との階調差が小さい場合はディザ方式を適用しているので、グラデーション画像も滑らかに表示する事ができる。グラデーション以外の部分にはディザ方式やＦＲＣ方式を適用しないため、入力映像に対する忠実性が劣る事となるが、そもそも比べるべき階調が周辺に存在しないためユーザーは違和感無く使用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１７６０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来技術は、周辺画素を４方やそれよりも広くとしているが、それぞれで以下のような問題がある。まず４方の場合では、緩やかなグラデーション画像に対して、階調の変わり目のみ疑似階調生成手段が適用される事となり、本来同じ階調値であるべきところと段差が生じてしまう。次にそれよりも広くした場合においては、垂直方向のグラデーション画像に対しても効果を出すには、垂直方向に対して十分なバッファを持ち比較画素を広げる必要がある。また、演算も高速で行う必要があるため、コストが高くついてしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、グラデーションのような微細な階調表現を必要とする画素には疑似階調生成手段を適用し、そうでない画素に対しては疑似階調生成手段の適用を避けるようにビット深度を圧縮できる表示装置を安価な構成で提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の表示装置は、入力されるｍビットの画素をｎ（＜ｍ）ビットに変換するビット変換手段と、前記ビット変換手段で削減されるｍ−ｎビットの情報から疑似階調を生成する疑似階調生成手段と、１フレーム期間の全画素を対象に各階調の出現回数をカウントするヒストグラム手段と、入力される各画素値に対し、前記ヒストグラム手段から前フレームの該画素値の近傍階調（等しい階調も含む）の出現回数を取得し、該出現回数が閾値を上回っている階調が複数存在する場合には前記ビット変換手段の出力値に前記疑似階調生成手段の出力を加算し、該出現回数が閾値を上回っている階調が複数存在しない場合には前記ビット変換手段の出力値をそのまま出力するように判定及び制御する疑似階調制御手段とを備える事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、グラデーションのような微細な階調表現を必要とする画素には疑似階調生成手段を適用し、そうでない画素に対しては疑似階調生成手段の適用を避けるようにビット深度を圧縮できる表示装置を安価な構成で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における表示装置のブロック構成図
【図２】本発明の第１の実施形態における判定部８の制御フロー例
【図３】本発明の第１の実施形態におけるヒストグラム部２によるあるフレームにおける一部階調の出現回数カウント結果の例
【図４】本発明の第１の実施形態における疑似階調生成部４でのディザテーブルの例
【図５】本発明の第２の実施形態における表示装置のブロック構成図
【図６】本発明の第２の実施形態における疑似階調可否判定部１２での比較画素の位置関係を示した図
【図７】本発明の第２の実施形態における疑似階調可否判定部１２及び判定結果テーブル１３の動作例
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明は、液晶プロジェクタ装置、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタや液晶ディスプレイ装置等の表示装置に適用可能である。
【００１４】
［実施例１］
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施例による、表示装置について説明する。図１は本発明の第一の実施形態にかかわる表示装置のブロック構成図である。表示装置は、画像処理部１、ヒストグラム部２、ビット深度変換部３、疑似階調生成部４、疑似階調制御部５、加算部６、表示部７を有する。
【００１５】
画像処理部１は、８ビットの深度を持つ入力映像に対し、ガンマ等の画像処理を行い、１０ビットの深度で映像を出力する。
【００１６】
ヒストグラム部２（ヒストグラム手段）は、フレームの全画素に対し、１０ビットデータの全階調値の出現画素数をカウントする。あるフレームにおける一部の階調の出現回数のカウント結果の例を図３に示す。
【００１７】
ビット深度変換部３（ビット変換手段）は入力された１０ビットの画素データの上位８ビットを加算部６へ、下位２ビットを疑似階調生成部４へと出力する。
【００１８】
疑似階調生成部４（疑似階調生成手段）では、ディザ方式による疑似階調生成を行う。画素の２ビット階調データと水平及び垂直座標の最下位ビット（ＬＳＢ）データが入力され、図４のディザテーブルに従い１ビットの階調データを出力する。こうする事で水平及び垂直の２×２画素を一単位とし、その平均値でビット深度以上の階調を疑似的に表現する事ができる。例えば、階調値２は８ビット深度のレンジにおける１／２であり、４画素中の２画素が１であることからその積分効果で１／２として表現される。本実施形態ではディザ方式としているが、ＦＲＣ方式や他の誤差拡散方式でも何ら変わりはない。
【００１９】
疑似階調制御部５（疑似階調制御手段）は、判定部８とセレクタ９を有し、入力画素の階調データとヒストグラム部２の結果を用い、加算部６に対し疑似階調生成部４の出力する１ビット階調データか０かの何れかを出力する。判定部８は、後述する制御フローに従い、セレクタ９を制御する。セレクタ９は、１ビット入力ポートを２つ備え、疑似階調生成部４の出力と０固定出力に接続されており、判定部８の制御に従い何れかのポートの入力をそのまま出力する。
【００２０】
加算部６は、ビット深度変換部３からの８ビットデータと、セレクタ９からの１ビットデータを加算して表示部７に８ビットデータとして出力する。尚、ビット深度変換部３からのデータが２５５であった場合は、セレクタ９の出力によらず２５５が出力される。表示部７は、入力された８ビットの映像データを光映像に変換して、不図示のスクリーンに出力する。
【００２１】
判定部８の制御フローについて図２を参照して説明する。図２は判定部８において行われる、各画素のセレクタ９設定までのフローである。
【００２２】
ステップＳ２０１は、変数Ｌｘに対象画素の階調データを代入する。ステップＳ２０２は、変数Ｌｘの−４〜＋４までの範囲の各階調の前フレームでの出現回数を、ヒストグラム部２から取得し変数Ｆ[０]〜Ｆ[８]にそれぞれ代入する。ここで、参照する周辺階調の範囲を、好ましい例としてビット変換部３にて喪失する階調の範囲に合わせているが、表示装置の構成に合わせ適宜広げたり狭めたりしても良い。
【００２３】
ステップＳ２０３は、変数Ｆ[０]〜Ｆ[８]の中で閾値より大きい変数が２つ以上存在するかどうかを判定し、存在する場合はステップＳ２０４へ、存在しない場合はＳ２０５へと分岐する。ステップＳ２０４はセレクタ９を疑似階調生成部４の出力側へと設定する。一方ステップＳ２０５は、セレクタ９を０出力固定側へと設定する。
【００２４】
ステップＳ２０３の閾値についてだが、本実施形態の表示装置のように加算部９の後段に解像度変換等の座標変換処理が存在しない場合は、閾値は０付近と低めに設定しておくのが望ましい。一方、表示装置の構成が、加算部９の後段に座標変換処理部を備えている場合は、疑似階調が本来存在しない模様を作り出してしまうケースが高くなってしまうため、閾値をやや高めに設定しておき、疑似階調が出力され難くしておくことが望ましい。閾値を０とし図３に示す出現回数結果となった場合、階調値１２２〜１２７に関しては階調値１２３と１２６で出現回数が０より大きくなっているため、セレクタ９は疑似階調生成部４側に設定される。
【００２５】
一方、階調値５１０は下位２ビットが１０進表記で２となるため、疑似階調を使わなくては表現できない階調レベルであるが、階調値５１０を除く５０６〜５１４の出現回数は全て０であるため、セレクタ９は０出力側に設定される。
【００２６】
以上説明してきたように、本実施形態における表示装置は、ヒストグラム部２を用いて同一フレーム内に対象とする画素の階調レベルと近い階調レベル（等しいは含まない）の画素が存在するかどうかの判定を行っている。その結果、グラデーションのような微細な階調表現を必要とする画素には疑似階調生成部４の出力を適用し、そうでない画素に対しては疑似階調生成手段の適用を避けるようにしたビット深度の圧縮が行える。また、１フレームの全画素への適用が、ヒストグラムという一次元のメモリにおいて実現できるため安価である。
【００２７】
また、本実施形態では、Ｓ２０２において判定部８が参照する周辺階調の範囲を−４〜＋４と指定いるが、最小範囲である、ビット深度変換部３から加算部６へと出力されるデータである上位８ビットが一致する範囲より広ければよい。また、ヒストグラム部２のカウント値は、１フレーム前の結果となるが、疑似階調の適用によることの多くは静止画に対するものであるため十分な効果が得られる。しかしながら、入力映像が動画像であるかどうかを判定する動画判定部をさらに備え、動画像と判定した場合はセレクタ部９が常に疑似階調生成部４側の出力を設定するようにする方が、より好ましい形態である。
【００２８】
［実施例２］
図５〜図７を参照して、本発明の第２の実施例による、表示装置について説明する。図５は本発明の第二の実施形態にかかわる表示装置のブロック構成図である。表示装置は、画像処理部１、１ライン遅延器１０、１画素遅延器１１、疑似階調可否判定部１２、判定結果テーブル１３、ビット深度変換部３、疑似階調生成部４、疑似階調制御部１４、加算部６、表示部７を有する。
【００２９】
画像処理部１、ビット深度変換部３、疑似階調生成部４、加算部６、表示部７に関しては、実施例１と同様であるため説明を省略する。１ライン遅延器１０（１ライン遅延手段）は、入力された画素の階調データを１ライン分遅延して出力する。１画素遅延器１１（１画素遅延手段）は、入力された画素の階調データを１画素分遅延して出力する。疑似階調可否判定部１２（疑似階調可否判定手段）は、入力された画素の階調データと、１ライン遅延部１０及び１画素遅延部１１が出力する階調データとの差分値をそれぞれ演算し、疑似階調の使って良い階調であるかどうかを判定する。判定方法については後述する。
【００３０】
判定結果テーブル１３（判定可否テーブル）は、全階調の疑似階調否判定結果を保持するためのテーブルである。初期値は全階調で否であり、疑似階調可否判定部１２の判定結果の出力により更新される。フレームが切り替わる毎に初期化され、各階調の判定結果の参照要求に対しては、１フレーム前の判定結果を出力する。
【００３１】
疑似階調制御部１４（疑似階調制御手段）は、セレクタ制御部１５とセレクタ９を有し、入力された画素の階調データに対する判定結果テーブルの出力値が、可である場合はセレクタ９を疑似階調生成部４の出力側に、否である場合は０出力側にと制御する。ここで、セレクタ９は実施例１のものと同一である。
【００３２】
疑似階調可否判定部１２での判定方法について、図６と図７を参照し、実例を用いて説明する。図６は本実施形態における比較画素の位置関係を示した図である。図６に示すように、１ライン遅延器１０の出力画素６２は対象画素６１の上の画素であり、１画素遅延器１１の出力画素６３は対象画素６１の左の画素である。そのため、判定は上の画素及び左の画素との演算結果によってなされる事となる。ここで、右の画素や下の画素と演算しない理由は、いずれ対象画素が右や下に移り、結局は演算される事となるからである。
【００３３】
上や左の画素と演算した結果、差分値が−４〜＋４までの範囲内であった場合、それぞれの階調に対する範囲−４〜＋４に属する階調を疑似階調可と判定し、判定結果テーブル１３へと出力する。例として、対象画素、上の画素、左の画素の階調データが、図６のように、それぞれ、５１６、５１１、５１８だった場合について、判定結果と判定結果テーブル１３の動作について図７を参照して説明する。図７は図６の階調データが入力された場合の、疑似階調可否判定部１２にて行われる疑似階調可否判定結果に従った、編提結果テーブル１３の更新動作を示したものである。
【００３４】
まず、対象画素と上の画素との階調データに着目する。階調データの差分は５と−４〜＋４の範囲外であるため、判定結果は否となり判定結果テーブル１３の更新は行われない。次に、対象画素と左の画素に着目する。階調データの差分は２と−４〜＋４の範囲内であるため、判定結果は可となり判定結果テーブル１３の更新処理が発生する。更新の対象となる階調は、対象画素及び左画素の階調データからそれぞれ−４〜＋４の範囲に該当する階調であり、図７に示すように、５１２〜５２２の範囲が否から可へと更新される。この判定結果は、前述したように、次のフレームで疑似階調制御部１４によって参照される。
【００３５】
以上説明してきたように、本実施形態における表示装置は、１ライン遅延器１０と１画素遅延器１１、疑似階調可否判定部１２を用いて、隣接画素の階調レベル差が小さいかどうかの判定を行いその結果を判定可否結果テーブル１３に保存している。その結果、グラデーション部分がある場合にのみ疑似階調を適用するという実施例１には無い効果を得ることができる。また、実施例１同様、フレームの全画素への適用が、判定結果テーブル１３という一次元のメモリにおいて実現できるため安価である。また、本実施形態では、疑似階調可否判定部１２において階調レベルが近いと判定するための範囲を−４〜＋４と指定いるが、最小範囲である、ビット深度変換部３から加算部６へと出力されるデータである上位８ビットが一致する範囲より広ければよい。
【００３６】
また、判定結果テーブル１３の値は１フレーム前での判定結果を出力する事となるが、実施例１同様、疑似階調の適用によることの多くは静止画に対するものであるため十分な効果が得られる。しかしながら、入力映像が動画像であるかどうかを判定する動画判定部をさらに備え、動画像と判定した場合はセレクタ部９が常に疑似階調生成部４側の出力を設定するようにする方が、より好ましい形態である。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  画像処理部、２  ヒストグラム部（ヒストグラム手段）、
３  ビット深度変換部（ビット変換手段）、４  疑似階調生成部（疑似階調生成手段）、
５  疑似階調制御部（疑似階調制御手段）、６  加算部、７  表示部、８  判定部、
９  セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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