(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の各色を表す複数の表示素子を２次元に配列して構成される表示手段に、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号により表される入力画像に対応する画像を表示する画像表示装置であって、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号の各々を各表示素子に応じてサンプリングすることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を表す単色画素データからなる画素データを、前記各表示素子に対応して生成する手段と、
前記画素データを構成する前記単色画素データの各々に平滑化処理を行うことにより平滑化された前記単色画素データからなる平滑化画素データを算出する手段と、
前記平滑化画素データを構成する前記単色画素データのいずれかを、前記表示素子の各表示色に応じて選択することにより、前記表示素子の表示レベルを示す表示データを出力する手段と、
前記表示データに基づいて前記各表示素子を駆動する手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
表示手段をＲ、Ｇ、Ｂの各色を表す複数の表示素子により構成することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
入力画像の所定の領域を構成する複数の画素データの重み付け平均値を算出することにより前記画素データの平滑化画素データを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
入力画像の所定の領域を構成する複数の画素データの重み付け平均値を算出することにより前記画素データの平滑化画素データを算出するとともに、重み係数の総和を変化することにより表示画像のコントラストを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
入力画像の高周波成分を検出し、前記高周波成分の検出量に基づいて前記入力画像の平滑化量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
画素データの変化に基づいて入力画像の高周波成分を検出することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
画素データに基づいて算出される入力画像の輝度データに基づいて前記入力画像の高周波成分を検出することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項８】
画素データの階調特性を変換する階調変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
平滑化画素データの階調特性を変換することにより表示手段の電気−光変換特性の非線形性を補正する補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
表示手段の表示サイズに対応して入力画像のサイズを変換する手段をさらに備え、
前記入力画像のサイズを変換する際の変換倍率に基づいて前記入力画像の平滑化量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
入力画像のフォーマットを検出する手段をさらに備え、
前記フォーマットに基づいて前記入力画像の平滑化量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
複数の各色を表す複数の表示素子を２次元に配列して構成される表示手段に、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号により表される入力画像に対応する画像を表示する画像表示方法であって、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号の各々を各表示素子に応じてサンプリングすることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を表す単色画素データからなる画素データを、前記各表示素子に対応して生成し、
前記画素データを構成する前記単色画素データの各々に平滑化処理を行うことにより平滑化された前記単色画素データからなる平滑化画素データを算出し、
前記平滑化画素データを構成する前記単色画素データのいずれかを前記表示素子の各表示色に応じて選択することにより、前記表示素子の表示レベルを示す表示データを出力し、
前記表示データに基づいて前記各表示素子を駆動することにより前記画像の表示を行うことを特徴とする画像表示方法。
【請求項１３】
表示手段をＲ、Ｇ、Ｂの各色を表す複数の表示素子により構成することを特徴とする請求項１２に記載の画像表示方法。
【請求項１４】
入力画像の所定の領域を構成する複数の画素データの重み付け平均値を算出することにより前記画素データの平滑化画素データを算出することを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像表示方法。
【請求項１５】
入力画像の所定の領域を構成する複数の画素データの重み付け平均値を算出することにより前記画素データの平滑化画素データを算出するとともに、重み係数の総和を変化することにより表示画像のコントラストを制御することを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像表示方法。
【請求項１６】
入力画像の高周波成分を検出し、前記高周波成分の検出量に基づいて前記入力画像の平滑化量を制御することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項１７】
画素データの変化に基づいて入力画像の高周波成分を検出することを特徴とする請求項１６に記載の画像表示方法。
【請求項１８】
入力画像の高周波成分を前記入力画像の輝度データに基づいて検出することを特徴とする請求項１６に記載の画像表示方法。
【請求項１９】
入力画像を表す画素データの階調特性を変換した後に平滑化画素データを算出することを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項２０】
平滑化画素データの階調特性を変換することにより表示手段の電気−光変換特性の非線形性を補正することを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項２１】
表示手段の表示サイズに対応して入力画像のサイズを変換し、
前記入力画像のサイズを変換する際の変換倍率に基づいて前記入力画像の平滑化量を制御することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【請求項２２】
入力画像のフォーマットを検出し、前記フォーマットに基づいて前記入力画像の平滑化量を制御することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色を表す発光ダイオード（ＬＥＤ）、カラー陰極線管（ＣＲＴ）、液晶パネル（ＬＣＤ）等の表示素子を縦横に配列して構成される表示画面に画像を表示する画像表示装置、および画像表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤ、ＣＲＴ、ＬＣＤ等の表示素子を縦横に配列することにより画面を構成する画像表示装置は、比較的小型のものから、屋外用の大型のものまで幅広く用いられている。図３９に、ＬＥＤ等の表示素子を用いた画像表示装置の表示画面の構造を示す。図３９に示すように、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３原色を表す表示素子を格子状に配列することにより構成される画像表示装置を示す。Ｒ、Ｇ、Ｂの各表示素子は所定のパターンにより配列されている。図示するように、ｙ＝０のラインでは、図中左からＢ素子と、Ｒ素子とが交互に配列されており、ｙ＝１のラインでは、Ｒ素子と、Ｇ素子とが交互に配列されている。
【０００３】
図３９に示す表示画面に画像表示を行うには、まず入力画像を表す画像信号を所定のサンプリング周期でサンプリングすることによりＲ、Ｇ、Ｂの各階調値を表す画素データを各表示素子に対応して生成する。生成された画素データの各表示素子の発光色に対応する階調値に基づいて各表示素子を駆動する。ここで、図３９に示す画像表示装置の表示画面は、Ｇ、Ｂ素子の２倍のＲ素子を備えているので、各Ｒ素子の表示レベル（発光レベル）は、画素データにより表されるＲ階調値の１／２とする。例えば、画面全体を白色とする場合、各表示素子に対応する画素データは（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，１，１）となる。ここで、Ｒ素子は図３９に示すように、Ｇ、Ｂ素子の２倍配設されるので、Ｒ素子の表示レベルは画素データにより表されるＲ階調値の１／２とする。これにより、各表示素子の表示レベルはＲ＝０．５、Ｇ＝１、Ｂ＝１となり、画面全体が白色として視認される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３９に示す画像表示装置の表示画面は、同じ色、あるいは類似した色の画像領域が、表示素子に比べて十分に大きいような画像、例えば周波数成分の低い自然画については本来の色を表示することができる。しかし、文字情報やグラフィック情報等の高周波成分を多く含む画像を表示する場合、以下に述べる偽色が発生する問題があった。
【０００５】
図４０は偽色の発生について説明するための説明図である。図４０（ａ）は、ＰＣ等により出力される高周波成分を多く含む画像をサンプリングすることにより生成された画素データを模式的に示す図である。図４０（ａ）に示す画素データによれば、黒色背景に１ドットの白線が表示される。同図において、黒色背景を表す画素データは（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）であり、白線を表す画素データは（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，１，１）である。図４０（ａ）に示す画像データに基づいて図３９に示す表示画面を有する画像表示装置を駆動した場合、各表示素子の表示レベルは図４０（ｂ）のようになる。つまり、図４０（ａ）に示す白線に対応する領域には、Ｒ素子、およびＧ素子しか存在しないため、ＲとＧとの混色により本来白色として表示されなければならない線が、ＲとＧとの混色により黄色あるいは黄緑として視認される。
【０００６】
図３９に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を表す表示素子を縦横に配列して表示画面を構成する画像表示装置においては、図４０（ｂ）に示したように、高周波成分を多く含む画像を表示する際、本来の色と異なる色が表示される偽色が生じる。近年、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称す）や、ワークステーション（ＷＳ）の発達に伴い、文字情報やグラフィック情報等の高周波成分を多く含む画像を表示する機会が増加している。こうした偽色の発生により、本来表現されるべき色が制限されるため、ユーザーが表示内容を正確に理解する上での妨げとなる。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、複数の色を表す発光素子を縦横に配列することにより構成される表示手段に偽色を発生することなく画像を表示することが可能な画像表示装置をおよび画像表示方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像表示装置は、複数の各色を表す複数の表示素子を２次元に配列して構成される表示手段に、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号により表される入力画像に対応する画像を表示する画像表示装置であって、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号の各々を各表示素子に応じてサンプリングすることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を表す単色画素データからなる画素データを、前記各表示素子に対応して生成する手段と、
前記画素データを構成する前記単色画素データの各々に平滑化処理を行うことにより平滑化された前記単色画素データからなる平滑化画素データを算出する手段と、
前記平滑化画素データを構成する前記単色画素データのいずれかを、前記表示素子の各表示色に応じて選択することにより、前記表示素子の表示レベルを示す表示データを出力する手段と、
前記表示データに基づいて前記各表示素子を駆動する手段とを備えたものである。
【００１９】
本発明による画像表示方法は、複数の各色を表す複数の表示素子を２次元に配列して構成される表示手段に、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号により表される入力画像に対応する画像を表示する画像表示方法であって、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号の各々を各表示素子に応じてサンプリングすることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を表す単色画素データからなる画素データを、前記各表示素子に対応して生成し、
前記画素データを構成する前記単色画素データの各々に平滑化処理を行うことにより平滑化された前記単色画素データからなる平滑化画素データを算出し、
前記平滑化画素データを構成する前記単色画素データのいずれかを前記表示素子の各表示色に応じて選択することにより、前記表示素子の表示レベルを示す表示データを出力し、
前記表示データに基づいて前記各表示素子を駆動することにより前記画像の表示を行うものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図であり、図２は表示器１０３の構成を示す図である。入力画像を表すＲ、Ｇ、Ｂ信号ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮは、端子１００ａ、１００ｂ、１００ｃを介してＡ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにそれぞれ入力される。Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮを所定のサンプリング周期でサンプリングし、表示器１０３の各表示素子に対応する画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳを生成して出力する。ＲＳ、ＧＳ、ＢＳはそれぞれ、一画素を表すＲ、Ｇ、Ｂの各階調を表す単色画素データである（ここでは、画素データを構成するＲＳ、ＧＳ、ＢＳのそれぞれを単色画素データと称する）。表示器１０３は、Ｒ、Ｇ、Ｂを表すＬＥＤ等の表示素子を縦横の２次元に配列することにより構成される。Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、図２に示す表示器１０３の各表示素子に対応して画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳを生成し、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃに出力する。つまり、表示素子を垂直方向２００ドット、水平方向３００ドット配列して表示器１０３を構成した場合は、これと同数の２００×３００ドット分の画素データが生成される。
【００３１】
平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃは、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳに基づいて入力画像の平滑化を行い、平滑化された画像を表す平滑化画素データＲＦ、ＧＦ、ＢＦを算出し、表示処理器１０２に出力する。表示処理器１０２は、表示器１０３の表示素子の配列構成に基づいて、平滑化画素データＲＦ、ＧＦ、ＢＦから表示素子の発光色に対応する単色画素データを選択し、各表示素子の表示レベル（発光レベル）を示す表示データＤＰを出力する。例えば図２において、一点鎖線によりした位置にはＢ素子が配置されているので、対応する画素データの単色データＢＦに基づいてＢ素子の表示レベルが設定され、この発光レベルを示す表示データＤＰが表示器１０３に出力される。表示器１０３は、表示データＤＰに基づいて各表示素子を駆動することにより画像を表示する。
【００３２】
図３は、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃの構成を示す図である。同図においては、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳを総称して画素データＤとして示す。画素データ抽出手段９０は平滑化演算の対象となる画素データＤ４とともに平滑化演算に用いる画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３を参照データとして抽出する。具体的には、図４（ａ）に示すように、２×２ドットの領域を表す画素データを抽出する。図３に示す画素データ抽出手段９０において、１Ｈ遅延器２は、入力に対して１水平期間の遅延を与える遅延回路であり、ＤＦＦ３ａ、３ｂはサンプリング周期の１周期分の遅延を与える遅延回路である。ＤＦＦ３ａは画素データＤ４の１サンプリング周期前の画素データＤ３を出力する。１Ｈ遅延器２は、画素データＤ４の１水平期間前の画素データＤ２を出力し、ＤＦＦ３ｂは画素データＤ３の１水平期間前の画素データＤ１を出力する。
【００３３】
加重平均演算器４は、平滑化係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を重み係数とし、画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を用いた重み付き平均演算を行うことにより、画素データＤ４の平滑化画素データＤＦを出力する。乗算器５ｃ、５ｄ、５ａ、５ｂは、画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４に平滑化係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を乗じる。図４（ａ）および図４（ｂ）は、各画素データＤ１〜Ｄ４と、これに乗じる平滑化係数Ｋ１〜Ｋ４との対応関係を示している。乗算結果Ｋ３・Ｄ３、Ｋ４・Ｄ４、Ｋ１・Ｄ１およびＫ２・Ｄ２は加算器６により加算され、加算結果Ｋ１・Ｄ１＋Ｋ２・Ｄ２＋Ｋ３・Ｄ３＋Ｋ４・Ｄ４は、画素データＤ４に対応する平滑化画素データＤＦとして出力される。ここで、図３に示す平滑化画素データＤＦは、図１に示す平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃにより出力される平滑化画素データＲＦ、ＧＦ、ＢＦに対応している。
【００３４】
図５に平滑化係数Ｋ１〜Ｋ４の設定値の具体例を示す。図５（ａ）に示すように、Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝Ｋ４＝０．２５とした場合、平滑化画素データＤＦは画素データＤ１〜Ｄ４の相加平均の値となる。図５（ｃ）に示すように、Ｋ４＝１、Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝０とした場合、ＤＦ＝Ｄ４となり、入力された画素データＤ４がそのまま出力されることにより平滑化は行われない。図５（ｂ）に示すように、Ｋ２＝Ｋ３＝０．２，Ｋ１＝０．１，Ｋ４＝０．５とした場合、平滑化量、すなわち平滑化の程度は、図５（ａ）、および図５（ｃ）に示す平滑化係数の中間となる。このように、所望のＫ１〜Ｋ４を設定することにより、平滑化量を所望の量とすることができる。
【００３５】
図６は図４０（ａ）に示す画像を入力画像として、図５（ａ）に示す平滑化係数（Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝Ｋ４＝０．２５）を用いて平滑化処理を行なった場合の表示画像を示す図である。図４０（ａ）に示す幅１ドット、表示レベル１の白色の縦線（ｘ＝３）は、平滑化処理により、幅２ドット、表示レベル０．５の縦線（ｘ＝３，４）となる。従って、ｘ＝３，４に配された各表示素子の平滑化画素データ（ＲＦ，ＧＦ，ＢＦ）は、（０．５，０．５，０．５）となる。これにより、ｘ＝３，４に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの表示素子が点灯される。ここで、Ｇ、Ｂ素子の表示レベルは０．５となる。Ｒ素子は、Ｇ、Ｂ素子の２倍配設されているので、Ｒ素子の表示レベルは平滑化画素データＲＦに１／２を乗じた０．２５となる。図６の領域Ａにおける、Ｒ、Ｇ、Ｂ素子の表示レベルの総和はいずれも０．５となるので領域Ａは白色として視認される。つまり、表示画像は２ドット幅の（ｘ＝３，４）白色の縦線として視認されるので、偽色の発生を防ぐことができる。
【００３６】
尚、図３に示す平滑化フィルタ１は、２×２ドットの４つの画素データに基づいて平滑化演算を行なっているが、さらに多くの画素データに基づいて平滑化演算を行なってもよい。図７は、３×３ドットの領域を表す９ドットの画素データに基づいて平滑化演算を行う場合の画素データＤ１〜Ｄ９、および平滑化係数Ｋ１〜Ｋ９との対応関係を示す図である。図７（ａ）において、Ｄ５は平滑化の対象となる画素データを示している。図７（ｂ）に示す対応関係に基づいて、平滑化係数Ｋ１〜Ｋ９を乗じた各画素データＤ１〜Ｄ９を加算した重み付き平均値Ｋ１・Ｄ１＋Ｋ２・Ｄ２＋Ｋ３・Ｄ３＋Ｋ４・Ｄ４＋Ｋ５・Ｄ５＋Ｋ６・Ｄ６＋Ｋ７・Ｄ７＋Ｋ８・Ｄ８＋Ｋ９・Ｄ９が、画素データＤ５の平滑化画素データとして出力される。
【００３７】
図８に平滑化係数Ｋ１〜Ｋ９の設定値の具体例を示す。図８（ａ）に示すように、画素データＤ５の平滑化係数をＫ５＝０．１２、その他の平滑化係数を０．１１とした場合に得られる平滑化画素データは、Ｄ１〜Ｄ９の相加平均値に近いデータとなる。図８（ｃ）に示すように、画素データＤ５の平滑化係数をＫ５＝１、他の平滑化係数を０とした場合に得られる平滑化画素データはＤ５となり、画素データＤ５がそのまま出力されることにより、平滑化は行われない。図８（ｂ）に示すように、画素データＤ５の平滑化係数をＫ５＝０．６とし、他の平滑化係数を０．０５とした場合、平滑化量は図８（ａ）、および図８（ｃ）に示す平滑化係数を用いた場合の中間となる。尚、４ドット×４ドット以上の画像データについて平滑化を行ってもよい。
【００３８】
上記説明では水平方向および垂直方向に配列する画素データに基づいて平滑化演算を行なう２次元の平滑化フィルタを用いる構成としたが、水平方向あるいは垂直方向に配列する画素データに基づいて平滑化演算を行う１次元の平滑化フィルタを用いてもよい。例えば、図４に示す画素データＤ４の平滑化画素データを水平方向の１次元の平滑化フィルタを用いて算出するには、画素データＤ３、Ｄ４に基づいて加重平均演算を行う。この場合、水平方向の高周波成分に生じる偽色を抑制することができる。また、図４に示す画素データＤ４の平滑化画素データを垂直方向の１次元平滑化フィルタを用いて算出するには、画素データＤ２、Ｄ４に基づいて加重平均演算を行う。この場合、垂直方向の高周波成分に生じる偽色を抑制することができる。これらの水平方向、および垂直方向の１次元平滑化フィルタによる平滑化演算を順次行なうことにより、２次元の平滑化フィルタと同等の平滑化演算を行なってもよい。
【００３９】
図５、８に示す平滑化係数は、表示画像と入力画像の明るさが等しくなるよう各平滑化係数の総和が１となるように設定されている。これに対し、平滑化係数の総和が１よりも大きくなるように各平滑化係数の値を設定した場合は、表示画像のコントラストは向上する。反対に、平滑化係数の総和が１よりも小さくなるように各平滑化係数の値を設定した場合、表示画像のコントラストは低下する。従って、平滑化係数の総和を１に対して変化するように各平滑化係数の値を設定することによりコントラストの調整を行なうことができる。
また、平滑化係数の総和をＲ、Ｇ、Ｂの各単色画素データ毎に異なるように設定することにより白バランスを調整することができる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１において述べたように、入力画像の平滑化を行なうことにより、高周波成分を多く含む画像の偽色の発生を防ぐことができる。しかし、高周波成分の少ない画像領域に対して、平滑化処理を行なった場合、画像の鮮鋭度が劣化する。本実施の形態による画像表示装置は、入力画像の高周波成分を検出し、その検出結果に基づいて平滑化処理に用いる平滑化係数を制御することにより、不要な平滑化処理により生じる鮮鋭度の劣化を防ぐものである。
【００４１】
図９は本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図である。高周波検出器７ａ、７ｂ、７ｃは、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳの高周波成分を検出し、その検出量を表す高周波検出値ＲＨ、ＧＨ、ＢＨを平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃに出力する。平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃは、高周波検出値ＲＨ、ＧＨ、ＢＨに基づいて平滑化係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを発生し、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃに出力する。
【００４２】
図１０は高周波検出器７ａ、７ｂ、７ｃの構成を示す図である。同図においては、各単色画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳを相称して画素データＤにより示し、高周波検出値ＲＨ、ＧＨ、ＢＨを総称してＤＨにより示す。画素データ抽出手段９１は、高周波検出値ＤＨの算出に用いる画素データＤ１〜Ｄ４を参照データとして抽出する（画素データ抽出手段９１の構成、および動作については実施の形態１において説明した画素データ抽出手段９０と同様である）。画素データＤ１〜Ｄ４は図１１に示す２×２ドットの領域を表す４つの画像データに対応している。画素データＤ４の高周波検出値ＤＨは、画素データＤ１〜Ｄ４に基づいて算出される。
【００４３】
図１２は図１０に示した高周波成分算出器１１の構成を示す図である。減算器１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、画素データＤ４と、画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３との減算を行ない、減算結果Ｄ４−Ｄ１、Ｄ４−Ｄ２、Ｄ４−Ｄ３を絶対値算出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃにそれぞれ出力する。絶対値算出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃは入力された各減算結果の絶対値｜Ｄ４−Ｄ１｜、｜Ｄ４−Ｄ２｜、｜Ｄ４−Ｄ３｜を最大値算出器１４に出力する。最大値算出器１４は、絶対値｜Ｄ４−Ｄ１｜，｜Ｄ４−Ｄ２｜、｜Ｄ４−Ｄ３｜から最大値を選択し、高周波検出値ＤＨとして出力する。高周波検出値ＤＨは、画素データＤ４と、画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３との差分絶対値の最大値であり、高周波成分が大きいほど高周波検出値ＤＨの値は大きくなる。図１２において、高周波検出値ＤＨは、図９に示す高周波検出器７ａ、７ｂ、７ｃから出力される高周波検出値ＲＨ、ＧＨ、ＢＨに対応する。各高周波検出器７ａ、７ｂ、７ｃから出力される高周波検出値ＲＨ、ＧＨ、ＢＨは、平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃに入力される。
【００４４】
図１３は平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃの構成を示す図である。ＬＵＴ１５はルックアップテーブルである。図１３では、高周波検出器７ａ、７ｂ、７ｃからそれぞれ出力される高周波検出値ＲＨ、ＧＨ、ＢＨを総称してＤＨとし、各平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃに出力される平滑化係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを総称してＫＤとして表す。ＬＵＴ１５は入力された高周波検出値ＤＨに基づいて、ＬＵＴ１５から所定の平滑化係数ＫＤ（ＫＤ１〜ＫＤ４）を読み出して出力する。
【００４５】
ＬＵＴ１５には、高周波検出値ＤＨに対応する平滑化係数ＫＤ１〜ＫＤ４がＬＵＴデータとして格納される。ＬＵＴデータは、外部から与えられる平滑化係数制御信号を介してＬＵＴ１５に書き込まれる。図１４はＬＵＴ１５に格納されるＬＵＴデータの一例を示す図である。同図に示すように、高周波検出値ＤＨが０／２５５から２５５／２５５の値をとるものとして、各高周波検出値ＤＨの値に対応する平滑化係数ＫＤ１〜ＫＤ４が格納されている。例えば、ＤＨ＝０／２５５に対してはＫＤ１＝ＫＤ１（０）、ＫＤ２＝ＫＤ２（０）、ＫＤ３＝ＫＤ３（０）、ＫＤ４＝ＫＤ４（０）がＬＵＴ１５のアドレス０番地に格納されている。つまり、高周波検出値ＤＨに対応するアドレス入力をＬＵＴ１５に与えることにより、予め定められた平滑化係数ＫＤ１〜ＫＤ４をＬＵＴ１５から読み出すことができる。
【００４６】
図１５はＬＵＴ１５の入出力特性の一例を示す図であり、高周波検出値ＤＨに対応する平滑化係数ＫＤの値を示している。図１５（ａ）は画素データＤ４の平滑化係数ＫＤ４の特性を示しており、図１５（ｂ）は画素データＤ１〜Ｄ３の平滑化係数ＫＤ１〜ＫＤ３の特性を示している。図１５に示すように、高周波検出値ＤＨがＳＨ１により示す所定の閾値よりも低い場合（領域Ｌ）、平滑化係数はＫＤ１＝ＫＤ２＝ＫＤ３＝０、ＫＤ４＝１となり、入力された画素データＤ４がそのまま出力される。つまり、図５（ｃ）に示す平滑化係数が出力され、平滑化は行われない。一方、高周波検出値ＤＨがＳＨ２により示す所定の閾値以上の場合（領域Ｈ）、出力される平滑化係数はＫ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝Ｋ４＝０．２５となり、相加平均演算が行われる。つまり、図５（ａ）に示す平滑化係数により平滑化演算が行なわれる。平滑化係数ＤＨがＳＨ１≦ＤＨ＜ＳＨ２の場合（領域Ｍ）、平滑化係数は０．２５＜Ｋ４＜１、Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝（１−Ｋ４）／３となる。この場合、例えば図５（ｂ）に示す平滑化係数が出力される。
【００４７】
図１５に示す特性に基づいて平滑化係数ＫＤ（ＫＤ１〜ＫＤ４）を設定し、ＬＵＴ１５に格納することにより、高周波成分が少ない領域Ｌにおいては平滑化が行われず、高周波成分が多い領域Ｈにおいては平滑化量の多い平滑化係数が出力される。また、領域Ｍにおいては高周波成分の量に対応して平滑化量が連続的に変化する。これにより、画像の鮮鋭度を劣化させることなく高周波画像領域に生じる偽色の発生を抑制することができる。
【００４８】
実施の形態３．
実施の形態２では、平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃ（図９参照）をＬＵＴ１５（図１３参照）により構成したが、ルックアップテーブルを用いた場合、回路規模が大きくなる。本実施の形態では、平滑化係数を演算により生成することが可能な平滑化係数発生器について示す。
【００４９】
図１６は、本実施の形態による平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃの構成を示す図である。図１７は、図１６に示す平滑化係数発生器の入出力特性を示す図であり、高周波検出値ＤＨに対する平滑化係数ＫＤの値を示している。図１７（ａ）においてα１、α２は平滑化係数ＫＤ４に関するパラメータであり、図１７（ｂ）においてβ１、β２は平滑化係数ＫＤ１、Ｋ２、ＫＤ４に関するパラメータである。ＳＨ１、ＳＨ２は高周波検出値ＤＨに関する閾値である。各制御パラメータ、および閾値は平滑化係数制御信号（図９参照）を介して外部から与えられる。本実施の形態において、各パラメータはα１＝１、α２＝０．２５、β１＝０、β２＝０．２５とする。
【００５０】
図１７に示すように、高周波検出値ＤＨがＤＨ＜ＳＨ１である領域Ｌにおいて、平滑化係数はＫＤ１＝ＫＤ２＝ＫＤ３＝β１（＝０）、ＫＤ４＝α１（＝１）となり、図５（ｃ）に示す平滑化係数が出力される。高周波検出値ＤＨがＳＨ２≦ＤＨである領域Ｈにおいて、平滑化係数はＫ１＝Ｋ２＝Ｋ３＝β２（＝０．２５）、Ｋ４＝α２（＝０．２５）となり、図５（ａ）に示す平滑化係数が出力される。高周波検出値ＤＨがＳＨ１≦ＤＨ＜ＳＨ２である領域Ｍにおいて、平滑化係数はＫＤ１＝ＫＤ２＝ＫＤ３＝Ｆβ（ＤＨ）、Ｋ４＝Ｆα（ＤＨ）により与えられ、例えば図５（ｂ）に示す平滑化係数が出力される。ここでＦα（ＤＨ）、およびＦβ（ＤＨ）は以下の式（１）（２）により与えられる。
【００５１】
【数１】
0003852561.tif 000002
【００５２】
以下、図１６に基づいて本実施の形態による平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃの動作を説明する。
比較器２３は、高周波検出値ＤＨと、閾値ＳＨ１、および閾値ＳＨ２との大小関係を比較することにより、高周波検出値ＤＨが図１７に示す領域Ｌ、領域Ｍ、領域Ｈのいずれに属するかを判別し、判別結果を選択器３３、３４に出力する（つまり、ＤＨ＜ＳＨ１の場合は領域Ｌ、ＳＨ１≦ＤＨ＜ＳＨ２の場合は領域Ｍ、ＳＨ２≦ＤＨの場合は領域Ｌの判別結果を出力する）。
【００５３】
減算器２４は、ＤＨからＳＨ１を減算した減算結果を除算器２８に出力する。減算器２５はＳＨ２からＳＨ１を減算し、減算結果を除算器２８に出力する。減算器２６はα２からα１を減算し、減算結果を乗算器２９に出力する。減算器２７はβ２からβ１を減算し、減算結果を乗算器３０に出力する。除算器２８は、減算器２４の出力を減算器２５の出力で割った除算結果（ＤＨ−ＳＨ１）／（ＳＨ２−ＳＨ１）を乗算器２９および３０に出力する。
【００５４】
乗算器２９は、減算器２６の出力に除算器２８の出力を乗じた乗算結果（ＤＨ−ＳＨ１）・（α２−α１）／（ＳＨ２−ＳＨ１）を加算器３１に出力する。加算器３１は乗算器２９の出力とパラメータα１との加算結果であるＦα（ＤＨ）（式１参照）を選択器３３に出力する。乗算器３０は、減算器２７の出力に除算器２８の出力を乗じた乗算結果（ＤＨ−ＳＨ１）・（β２−β１）／（ＳＨ２−ＳＨ１）を加算器３２に出力する。加算器３２は乗算器３０の出力とパラメータβ１との加算結果であるＦβ（ＤＨ）（式２参照）を選択器３４に出力する。
【００５５】
選択器３３は、比較器２３の比較結果に基づいて、パラメータα１、α２、および加算器３１から出力されるＦα（ＤＨ）のいずれかを選択し、平滑化係数ＫＤ４として出力する。つまり、比較器２３の比較結果が領域Ｌを示す場合はＫＤ４＝α１、領域Ｍを示す場合はＫＤ４＝Ｆα（ＤＨ）、領域Ｈを示す場合はＫＤ４＝α２を出力する。同様に、選択器３４は、比較器２３の比較結果に基づいて、パラメータβ１、β２、加算器３２から出力されるＦβ＝（ＤＨ）のいずれかを選択し、平滑化係数ＫＤ１〜ＫＤ３として出力する。つまり、比較器２３の比較結果が領域Ｌを示す場合はＫＤ１〜ＫＤ３＝β１、領域Ｍを示す場合はＫＤ１〜ＫＤ３＝Ｆβ（ＤＨ）、領域Ｈを示す場合はＫＤ１〜ＫＤ３＝β２を出力する。
【００５６】
図１７に示すように、領域Ｍの平滑化係数を、高周波検出値ＤＨに基づいて連続的に変化させることにより、ノイズなどの影響により高周波検出値ＤＨが変動するような場合でも、平滑化係数が段階的に変化する。このため、ノイズなどの影響による平滑化特性の急激な変化を防ぐことができる。
【００５７】
図１８は本実施の形態による平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃの他の構成を示す図である。図１９は、図１８に示す平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃの入出力特性を示す図である。図１９に示すように、高周波検出値ＤＨがＤＨ＜ＳＨ１である領域Ｌにおいて、平滑化係数はＫＤ１＝ＫＤ２＝ＫＤ３＝β１（＝０）、ＫＤ４＝α１（＝１）となり、図５（ｃ）に示す平滑化係数が出力される。高周波検出値ＤＨがＤＨ≧ＳＨ１である領域Ｈにおいて、平滑化係数はＫＤ１＝ＫＤ２＝ＫＤ３＝β２（＝０．２５）、ＫＤ４＝α２（＝０．２５）となり、図５（ａ）に示す平滑化係数が出力される。
【００５８】
以下、図１８に示す平滑化係数発生器の動作について説明する。比較器２１は、高周波検出値ＤＨと外部から設定される閾値ＳＨ１とを比較し、高周波検出値ＤＨが領域Ｌ、または領域Ｈのいずれに属するかを判別し、判別結果を選択器２２に出力する。選択器２２には、平滑化係数制御信号に基づいてパラメータα１、α２、β１、β２が与えられる。ここで、各パラメータはα１＝１、α２＝０．２５、β１＝０、β２＝０．２５である。選択器２２は、比較結果がＤＨ＜ＳＨ１（領域Ｌ）の場合、平滑化係数ＫＤ４としてα１＝１を選択し、平滑化係数ＫＤ１〜ＫＤ３としてβ１＝０を選択して出力する。一方、比較結果がＤＨ≧ＳＨ１（領域Ｈ）の場合は、平滑化係数ＫＤ４としてα２＝０．２５を選択し、平滑化係数ＫＤ１〜ＫＤ３としてβ２＝０．２５を選択して出力する。
【００５９】
実施の形態４．
実施の形態２に示す高周波成分算出器１１（図１２参照）は、画素データＤ４と画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３との差分値の絶対値｜Ｄ４−Ｄ１｜、｜Ｄ４−Ｄ２｜、｜Ｄ４−Ｄ３｜の最大値を高周波検出値ＤＨとして出力するため、ノイズの多い画像データが入力された場合、ノイズ成分を高周波検出値ＤＨとして検出する可能性がある。本実施の形態は、ノイズによる誤検出を抑制することが可能な高周波検出器に関する。
【００６０】
図２０に示す高周波成分算出器１１は、平均値算出器１６により、絶対値算出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃから出力される絶対値｜Ｄ４−Ｄ１｜，｜Ｄ４−Ｄ２｜、｜Ｄ４−Ｄ３｜の平均値を高周波検出値ＤＨとして出力する。このように、画素データＤ４と画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３との差分値の平均値を高周波検出値ＤＨとすることにより、ノイズの多い画像データであってもノイズ成分が平均化されるので、高周波検出の誤動作を抑制することができる。
【００６１】
図２１に示す他の高周波成分算出器１１は、メディアンフィルタ１７により、絶対値｜Ｄ４−Ｄ１｜，｜Ｄ４−Ｄ２｜、｜Ｄ４−Ｄ３｜の３つの絶対値から中間の値を選択し，その結果を高周波検出値ＤＨとして出力する。
上記のように算出される高周波検出値ＤＨは、画素データＤ４とその他の画素データＤ１〜Ｄ３との差分値の中間値である。そのため、ノイズの多い画像データであっても，ノイズ成分による極端に大きいあるいは小さい値は選択されないので、高周波検出の誤動作を抑制することができる。
【００６２】
図２２に示す高周波成分算出器１１は、画素データＤ４と、画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３の平均値との差分絶対値を高周波検出値ＤＨとして出力するものである。つまり、平均値算出器１８は画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３の相加平均（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）／３を出力する。減算器１９は、単色データＤ４と平均値（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）／３との減算を行い、減算結果Ｄ４−（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）／３を出力する。絶対値算出器２０は、入力された減算結果の絶対値｜Ｄ４−（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）／３｜を算出して高周波検出値ＤＨとして出力する。
上記のように算出される高周波検出値ＤＨは、演算対象となる画素データＤ４とその他のＤ１、Ｄ２、Ｄ３の平均値との差分絶対値である。そのため、ノイズの多い画像データであっても画素データＤ１、Ｄ２、Ｄ３におけるノイズ成分が平均化されるので、誤検出を抑制することができる。
【００６３】
以上においては、２×２ドットの範囲において高周波成分の検出を行う構成について説明したが、３×３ドットの範囲において高周波成分の検出を行う構成としてもよい。この場合、検出する周波数成分をより自由に与えることができる。例えば、ｎ、ｍを正の整数として、ｎ×ｍドットの範囲において高周波成分の検出を行う構成としてもよく，これも同様の効果を奏する。
【００６４】
実施の形態５．
実施の形態２に示す画像表示装置では、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃ（図３参照）、および高周波検出器７ａ、７ｂ、７ｃ（図１０参照）は、画素データ抽出手段９０、９１により画素データＤ１〜Ｄ４を抽出し、演算を行っているが、図２３に示すように、平滑化フィルタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃにより抽出される画素データＤ１〜Ｄ４を参照データＲｒｅｆ、Ｇｒｅｆ、Ｂｒｅｆ（これらを総称してＤｒｅｆとする）として高周波検出器５７ａ、５７ｂ、５７ｃに出力するように構成してもよい。つまり、図２４に示すように、平滑化フィルタ５１ａ、５１ｂ、５１ｃにより抽出される画素データＤ１〜Ｄ４を参照データＤｒｅｆとして外部に出力するよう構成し、この参照データＤｒｅｆを図２５に示す高周波検出器５７ａ、５７ｂ、５７ｃの高域成分算出器１１に入力するよう構成する。これにより、高周波検出器５７ａ、５７ｂ、５７ｃの画素データ抽出手段を省略し、回路規模を縮小することができる。
【００６５】
実施の形態６．
実施の形態１、２に示す画像表示装置（図１、９参照）は、アナログ画像信号を入力の対象としていたが、デジタル画像信号を直接入力するように構成してもよい。
【００６６】
図２６は、本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図である。デジタル画像信号を構成する画素データＲＤ、ＧＤ、ＢＤは、端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃを介して平滑化フィルタ１ａ，１ｂおよび１ｃに入力される。ここで、デジタル画像信号は、デジタルテレビ放送の受信データであってもよいし、デジタルインタフェース手段の出力であってもよい。また、アナログ画像信号をＡ／Ｄ変換した出力であってもよい。平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃは、画素データＲＤ、ＧＤ、ＢＤを平滑化し、平滑化画素データＲＦ、ＧＦ、ＢＦを表示処理器１０２に出力する。表示処理器１０２は、平滑化画素データＲＦ、ＧＦ、ＢＦに基づいて表示器１０３の各表示素子を駆動し、画像が表示される。
【００６７】
実施の形態７．
実施の形態１において述べたように、図２に示す画像表示装置の表示器１０３は、ＬＥＤにより構成することができる。ＬＥＤは線形的な電気−光変換特性となるよう駆動されるため、ガンマ補正処理等が行われた画像信号が入力される場合は、逆ガンマ変換等の階調変換処理を行なう必要がある。また、ユーザーの好みや周囲環境（屋外、室内など）に応じて階調変換処理を行う場合もある。本実施の形態は、階調変換処理手段を備えた画像表示装置に関する。
【００６８】
図２７は、本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図である。非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃから出力される画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳに対して階調変換を行い、変換後の画素データＲＴ、ＧＴ、ＢＴを平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ出力する。図２８は非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃの構成を示す図である。ＬＵＴ１５０は、階調変換特性を表すＬＵＴデータに基づいて画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳの階調特性を変換し、変換された画素データＲＴ、ＧＴ、ＢＴを出力する（図２８においては、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳを総称してＤとし、階調特性変換後の画素データをＲＴ、ＧＴ、ＢＴを総称してＤＴにより示している）。図２９はＬＵＴ１５０に格納された階調変換特性の一例を示す図である。横軸はＬＵＴ１５０に入力される画素データＤを示し、縦軸は出力される画素データＤＴを示す。図２９に示す階調変換特性は、ＤＴ＝Ｄγ（γ＝１，１．５，２，２．２，３，４）により表される。
【００６９】
図２７に示すように、非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、階調変換に起因する偽色の発生を防止するため、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃの前段に設けられている。以下、非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃを平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃの後段に設けた場合に生じる偽色の問題について説明する。
【００７０】
図３０（ａ）はグレーを表す画像の一例を示す図である。同図に示すグレーの画像は、２ドット×２ドットの白データ（図中○により表す）、および黒データ（図中●により表す）を市松模様状に配列して構成される。白データはＲＳ＝ＧＳ＝ＢＳ＝１、黒データはＲＳ＝ＧＳ＝ＢＳ＝０である。図３０（ｂ）は非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃの階調変換特性の一例（ＤＴ＝Ｄ２の場合）を示す図である。図３１は、図３０に示す入力画像を平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃにより平滑化した後に、階調変換を行なう場合、つまり非線形階調特性変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃを平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃの後段に設けた場合の問題点について説明するための説明図である。図３１は、図３０（ａ）に示す入力画像の領域Ｓに対応する画像データのＡ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの出力ＲＳ（図３１（１））、平滑化フィルタ１ａの出力ＲＦ（図３１（２））、非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃの出力ＲＴ（図３１（３））、および表示処理器１０２の出力ＤＰ（図３１（４））の例を示している。
【００７１】
図３１（４）に示すように、階調変換を平滑化処理の後に行なった場合、Ｒ素子の表示レベルの総和は０．１２５×８＝１、Ｇ素子の表示レベルの総和は１×２＋０×２＝２、Ｂ素子の表示レベルの総和は０．２５×４＝１となる。つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂ素子の各表示レベルの比は１：２：１となり、無彩色として表示されるべき画像が緑がかった表示画像となってしまう。このように、非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃを平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃの後段に備えた場合、表示画像に偽色が発生する。
【００７２】
図３２は非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃを平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃの前段に設けた場合のＡ／Ｄ変換器１０１の出力ＲＳ（図３２（１））、非線形階調変換器３６の出力ＲＴ（図３２（２））、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃ（図３２（３））の出力ＲＦ、および表示処理器１０２の出力ＤＰ（図３２（４））を示している。非線形階調変換器３６ａ、３６ｂ、３６ｃを平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃの前段に設けた場合、図３２（４）に示すように、Ｒ素子の表示レベルの総和は０．２５×８＝２、Ｇ素子の表示レベルの総和は０．５×４＝２、Ｂ素子の表示レベルの総和は０．５×４＝２となる。つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂ素子の各表示レベルの総和は全て２となり、表示画像は灰色のような無彩色として視認される。このように非線形階調変換器３６を平滑化フィルタ１よりも前段に備える場合、偽色は発生しない。
【００７３】
以上のように、平滑化処理と階調変換処理の順序は重要であり、画像信号の階調特性の変換を行う場合、図２７に示すように、非線形階調変換器３６は、平滑化フィルタ１の前段に設けなければならない。上記の構成により、表示画像の偽色の発生を抑制するとともに、階調特性の補正を行うことができる。
尚、非線形階調変換器３６は、ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）を用いたが、演算によって変換データを算出する構成としてもよい。
【００７４】
実施の形態８．
図２に示す表示器１０３の表示素子としてＣＲＴやＬＣＤといった非線形な電気−光変換特性を有する素子を用いる場合、ガンマ補正等により表示素子の非線形性を補正する必要がある。図３３は、本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図である。逆特性階調変換器３７は、表示処理器１０２により出力される表示データＤＰの階調特性を変換することにより、表示器１０４の電気−光変換特性を補正する。図３４は、表示器１０４の階調特性の例を示す図である。図３４（ａ）はＣＲＴ、図３４（ｂ）はＬＣＤの階調特性を示しており、いずれも非線形な特性を有する。図３５（ａ）（ｂ）はそれぞれ、ＣＲＴ、ＬＣＤに対応した逆特性階調変換器３７の変換特性を示す図である。図３５（ａ）（ｂ）に示すように、逆特性階調変換器３７の階調特性は、表示器１０４の階調特性の逆関数として表される。従って、逆特性階調変換器３７の出力データＤＮは、逆特性階調変換器３７の階調特性をｆｎとするとＤＮ＝ｆｎ（ＤＰ）により表される。つまり、表示器１０４の表示素子の表示レベルは、表示器１０４の階調特性をｆとするとｆ（ＤＮ）＝ｆ（ｆｎ（ＤＰ））となる。
【００７５】
逆特性階調変換器３７から出力される表示データＤＮは表示器１０４に出力され、表示器１０４は表示データＤＮに基づいて各表示素子を駆動する。
【００７６】
上記のように、表示器１０４の表示素子としてＣＲＴ、やＬＣＤ等の非線形な電気−光変換特性を有する素子を用いる場合、これを補正する逆特性階調変換器３７を設けることにより入力画像に忠実な画像を表示することができる。
【００７７】
実施の形態９．
実施の形態２に示す画像表示装置（図９参照）は、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳに基づいて高周波検出値ＲＨ、ＧＨ、ＢＨを検出しているが、画像データの輝度データに基づいて高周波検出を行なってもよい。図３６は、本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図である。輝度算出器３９は、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳに基づいて輝度データＹを算出し、高周波検出器７に出力する。輝度データＹは、例えば、以下の式により算出される。
【００７８】
【数２】
0003852561.tif 000003
【００７９】
高周波検出器７は、輝度データＹに基づいて画像レベルの変化を検出し、高周波検出値ＹＨを平滑化係数発生器８に出力する。平滑化係数発生器８は、高周波検出結果ＹＨに基づいて平滑化係数ＫＤを発生し、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃに出力する。平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃは、平滑化係数発生器８により出力された平滑化係数ＫＤに基づいて平滑化処理を行ない、平滑化画素データＲＦ、ＧＦ、ＢＦを算出し、表示処理器１０２に出力する。
【００８０】
実施の形態２では図９に示すように、高周波検出器１ａ、１ｂ、１ｃ、および平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃを各３つ備えている。これに対し、輝度データＹにより高周波検出を行う本構成によれば、高周波検出器１ａ、１ｂ、１ｃ、および平滑化係数発生器８ａ、８ｂ、８ｃを単一化することができるので、回路規模を縮小することができる。
【００８１】
実施の形態１０．
図３７は、本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図である。同図に示す画像表示装置はｎ種類の画像信号が入力されるＲ１〜Ｒｎ、Ｇ１〜Ｇｎ、Ｂ１〜Ｂｎの複数の端子を備えている。各端子からは、ＮＴＳＣ、ハイビジョン等のテレビ画像信号や、ＰＣから出力される画像信号といったフォーマットの異なる画像信号が入力される。各端子に入力される画像信号のフォーマットは予め設定されており、信号切替器４０は外部から入力される切替信号ＳＥＬに基づいて画像信号を選択する。信号切替器４０は、選択した画像信号のＲ、Ｇ、Ｂ信号を、Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにそれぞれ出力する。Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画像信号を所定のサンプリング周期でサンプリングすることにより画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳを生成し、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃに出力する。
【００８２】
コントローラ４１は、切替信号ＳＥＬに基づいて、選択された画像信号のフォーマットを特定する。コントローラ４１には切替信号ＳＥＬに対応する画像信号のフォーマット情報が格納されている。コントローラ４１は、特定された画像信号のフォーマットに基づいて、平滑化係数ＫＤを発生し、各平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃに出力する。例えば、画素数が多い画像は高周波成分を多く含む場合が多いので、平滑化量の多い平滑化係数ＫＤを出力する。反対に、画素数が少ない画像は高周波成分が少ない場合が多いので、偽色は発生しにくい。従って、平滑化量の少ない平滑化係数を出力することにより、平滑化処理により生じる鮮鋭度の劣化を防止する。
【００８３】
上記の構成によれば、画像信号のフォーマットに応じて平滑化量を制御することにより、高周波成分の多い画像では偽色の発生を防止し、高周波成分の少ない画像では鮮鋭度の劣化を抑制するので、高画質の画像を表示することができる。尚、フォーマットに基づいて、表示画像の内容を判別し、平滑化係数を制御するよう構成してもよい。例えば、ＰＣから出力される画像信号は、文字情報や、図形情報を多く含むので、高周波成分を多く含んでいる。これに対し、テレビ信号は自然画や、動画といった偽色の発生しにくい画像情報を含む。従って、選択された画像信号のフォーマットに基づいて、入力画像がＰＣの出力画像か、またはテレビ画像かを判別し、ＰＣ画像の場合は平滑化量を大きくすることにより偽色の発生を抑制し、テレビ画像の場合は平滑化量を小さくすることにより鮮鋭度の劣化を抑制するように構成してもよい。
【００８４】
実施の形態１１．
図３８は、本実施の形態による画像表示装置の構成を示す図である。端子１００ａ、１００ｂ、１００ｃには任意のフォーマットの画像信号が入力される。Ａ／Ｄ変換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、入力された画像信号のフォーマットに従い、サンプリングを行い画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳを画像サイズ検出器４２に出力する。
【００８５】
画像サイズ検出器４２は、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳ、および入力画像信号の同期信号に基づいて入力画像のサイズを検出し、検出された画像サイズをコントローラ４１に出力する。コントローラ４１にはまた、外部から表示器１０３の表示サイズ、つまり表示画面を構成する表示素子の数を示す表示サイズ情報が入力される。コントローラ４１は、画像サイズ検出器４２から出力される画像サイズ、および表示サイズ情報に基づいて変換倍率Ｚを発生する。変換倍率Ｚは、入力画像の画像サイズを表示画像サイズに変換するための変換倍率を表す。例えば、入力画像サイズが６４０×４８０ドット、表示サイズが１０２４×７６８ドットの場合、変換倍率Ｚは水平方向および垂直方向とも１．６倍となる。コントローラ４１から出力された変換倍率Ｚは，画像サイズ変換器４３に入力される。画像サイズ変換器４３は、画素データＲＳ、ＧＳ、ＢＳに基づいて補間画素データを生成することにより画素数の変換を行い、画像のサイズを変換する。画像サイズ変換器４３は、サイズ変換された画像の画素データＲＺ、ＧＺ、ＢＺを平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ出力する。
【００８６】
画像サイズの変換は、入力画像の画素データを補間する補間画素データを生成し、画素数を変換することにより行う。従って、拡大処理を行った場合、拡大画像においては輪郭部の鮮鋭度が低下する。これにより、拡大処理を行なった画像は入力画像に比べて高周波成分が減少し、偽色発生も少なくなる。特に、変換倍率が２倍以上の場合、拡大画像における輪郭部の鮮鋭度は大きく劣化する。このように、画像を拡大して表示する場合は、偽色の発生を抑制するよりも、画像の鮮鋭度の低下を抑制する必要がある。つまり、拡大画像の場合は、平滑化を行わないか、または平滑化量を少なくする必要がある。反対に、画像を縮小して表示する場合は、高周波成分が増加し、偽色の発生が生じる。従って、縮小率の大きい画像を表示する場合は、縮小率に応じて平滑化量を大きくする必要がある。コントローラ４１は、変換倍率Ｚが大きい場合は平滑化量の少ない平滑化係数ＫＤを出力し、反対に画像サイズの変換が行われない場合や、画像の縮小が行われる場合は、平滑化量の多い平滑化係数を出力する。
【００８７】
コントローラ４１は、変換倍率Ｚに基づいて発生した平滑化係数ＫＤを、平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃに出力する。平滑化フィルタ１ａ、１ｂ、１ｃは，画像サイズ変換された画素データＲＺ、ＧＺ、ＢＺに対して平滑化係数ＫＤに基づく平滑化を行う。
【００８８】
上記のように、入力画像のサイズを表示器１０３の表示画面を構成する表示素子の数に対応して変換して表示する際、変換倍率Ｚに応じて平滑化係数ＫＤを制御し、平滑化量を調整する構成としたので、偽色の発生を抑制するとともに輪郭部における鮮鋭度の劣化を防ぐことにより高画質の画像を表示することができる。尚、デジタル画像データが入力された場合は、Ａ／Ｄ変換を行わず、画像サイズ変換器４３に直接出力されるよう構成してもよい。
【００８９】
【発明の効果】
本発明による画像表示装置および画像表示方法は、各表示素子を一画素として入力画像を表す画素データを各表示素子に対応して生成し、平滑化された入力画像を表す画素データの平滑化画素データを算出し、各表示素子の表示レベルを平滑化画素データおよび各表示素子の各色に基づいて算出し、算出された表示レベルに基づいて各表示素子を駆動するので、偽色の発生を防ぐことができる。
【００９０】
また、入力画像の高周波成分を検出し、その検出量に基づいて入力画像の平滑化量を制御するので、輪郭部における鮮鋭度の劣化を生じることなく偽色の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１による画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】  表示器の構成を示す図である。
【図３】  平滑化フィルタの構成を示す図である。
【図４】  平滑化フィルタの動作について説明するための説明図である。
【図５】  平滑化係数の一例を示す図である。
【図６】  実施の形態１による画像表示装置の表示画像の一例を示す図である。
【図７】  平滑化フィルタの動作について説明するための説明図である。
【図８】  平滑化係数の一例を示す図である。
【図９】  実施の形態２による画像表示装置の構成を示す図である。
【図１０】  高周波検出器の構成を示す図である。
【図１１】  高周波検出器の動作について説明するための説明図である。
【図１２】  高周波成分算出器の構成を示す図である。
【図１３】  平滑係数発生器の構成を示す図である。
【図１４】  平滑係数発生器の構成を示す図である。
【図１５】  平滑化係数の特性の一例を示す図である。
【図１６】  平滑化係数発生器の他の構成を示す図である。
【図１７】  平滑化係数の特性の一例を示す図である。
【図１８】  平滑化係数発生器の他の構成を示す図である。
【図１９】  平滑化係数の特性の一例を示す図である。
【図２０】  高周波成分算出器の他の構成を示す図である。
【図２１】  高周波成分算出器の他の構成を示す図である。
【図２２】  高周波成分算出器の他の構成を示す図である。
【図２３】  実施の形態５による画像表示装置の構成を示す図である。
【図２４】  平滑化フィルタの構成を示す図である。
【図２５】  高周波検出器の構成を示す図である。
【図２６】  実施の形態６による画像表示装置の構成を示す図である。
【図２７】  実施の形態７による画像表示装置の構成を示す図である。
【図２８】  非線形階調変換器の構成を示す図である。
【図２９】  非線形階調変換器の階調変換特性を示す図である。
【図３０】  階調変換動作について説明するための説明図である。
【図３１】  階調変換動作について説明するための説明図である。
【図３２】  階調変換動作について説明するための説明図である。
【図３３】  実施の形態８による画像表示装置の構成を示す図である。
【図３４】  表示器の階調特性の一例を示す図である。
【図３５】  逆特性階調変換器の階調変換特性の例を示す図である。
【図３６】  実施の形態９によ画像表示装置の構成を示す図である。
【図３７】  実施の形態１０による画像表示装置の構成を示す図である。
【図３８】  実施の形態１１による画像表示装置の構成を示す図である。
【図３９】  画像表示装置の構成を示す図である。
【図４０】  従来の画像表示装置における問題について説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  平滑化フィルタ、９０，９１  画素データ抽出手段、４  加重平均演算器、７ａ，７ｂ，７ｃ  高周波検出器、８，８ａ，８ｂ，８ｃ  平滑化係数発生器、１１  高周波成分算出器，１５，１５０  ルックアップテーブル、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  非線形階調変換器、３７  逆特性階調変換器、３９  輝度算出器，４０  信号切替器、４１  コントローラ、４２  画像サイズ検出器、４３  画像サイズ変換器、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ  Ａ／Ｄ変換器、１０２  表示処理器、１０３，１０４  表示器。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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