JPH10171402A

JPH10171402A - 映像信号の階調表示方法及びこれを用いた表示装置

Info

Publication number: JPH10171402A
Application number: JP8330835A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Naka; 一隆中; Akihiko Konoue; 明彦鴻上; Hiroshi Otaka; 広大高
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】サブフィールド方式による階調表現に際し、
疑似輪郭ノイズによる画質劣化を低減する。【解決手段】入力映像信号ｘをレベル変換し、その変
換出力の各ビット毎に所定の応じて重み付けがなされた
サブフィールドを設定し、かかるサブフィールドを用い
て各画素の発光表示を行なって階調表示を行なう場合、
上記レベル変換のために２つの非線形変換関数ｆＡ
（ｘ），ｆＢ（ｘ）が設定され、かかる非線形変換関数
ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）を映像信号ｘの画素毎に交互に
用いることにより、時空間の３次元で隣接する画素間で
互いに異なる非線形変換関数でレベル変換されるように
する。かかる非線形変換関数ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）と
しては、これらの平均が映像信号ｘのレベルに等しく、
かつ一方が映像信号ｘのレベルに応じて変化するとき、
他方が最大レベルまたは最小レベルとなるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン信号
やハイビジョン信号のような映像信号を表示する際の階
調表現方法に係り、映像信号の１フィールドをいくつか
のサブフィールドに分割して、そのサブフィールドの発
光の有無を制御することにより、発光輝度の階調を表現
する階調表示方法とこの階調表示方法を用いた表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】素子単体では発光と非発光の中間の階調
表示が困難な表示デバイスで階調表示を実現する従来の
方法として、発光素子の発光時間幅を制御する方法が知
られている。

【０００３】例えば、特開平４−１９５１８８号公報に
は、フラット型表示装置の階調駆動方法として、図２に
示すようなサブフィールド方式による階調表現方法が示
されている。この方法では、１フィールドをアドレス期
間と発光期間との対からなる５つのサブフィールドＳＦ
０〜ＳＦ４に分割し、夫々のサブフィールドの発光の有
無を制御することにより、輝度の階調を表現するもので
ある。なお、夫々のサブフィールドの発光期間の発光量
の比率は２進符号の重みと一致するようにし、入力ディ
ジタルデータの各ビットをこの発光重みに応じて対応さ
せている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のサブ
フィールド方式による階調表示の方法では、緩やかな階
調変化を有する物体を表示し、これが移動した際に、階
調の変化点に輪郭上の「疑似輪郭ノイズ」といわれる妨
害が知覚される。このような疑似輪郭ノイズは、人物が
移動した際に顔や肌などに輪郭上のノイズが激しく重畳
し、著しく画質を劣化させることになる。

【０００５】かかる疑似輪郭ノイズを低減して動画像に
おける画質を改善する方法として、例えば、特開平４−
２１１２９４号公報に、サブフィールド方式による階調
表現方法において、最上位もしくは上位ビットのうち数
ビットを分割して表示する方法が示されている。

【０００６】しかしながら、この方法を用いても、疑似
輪郭ノイズの低減は充分ではなく、特に、動きの速い映
像に対しては、改善効果が少ないという問題があった。

【０００７】また、上位ビットの分割に伴って１フィー
ルドを構成するためのサブフィールド数が増加し、表示
素子を駆動するためのタイミングマージンが減少すると
いう問題もあった。

【０００８】本発明の目的は、かかる問題を解消し、動
画像に対する疑似輪郭ノイズによる画質劣化を大幅に低
減することができるようにした階調表示方法及びこれを
用いた表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、非線形関数ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）で表
わされる２つのレベル変換特性を入力映像信号の画素毎
に交互に適用し、かつ、時空間で隣接する画素間で同じ
非線形関数を用いないようにして、該入力映像信号の輝
度レベルを変換するようにしたものである。

【００１０】さらに、この映像信号の振幅を０〜１とす
ると、これら２つの非線形関数ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）
は以下の数１，数２，数３に示す３つの条件を満たすよ
う構成したものである。

【００１１】

【数１】

【００１２】

【数２】

【００１３】

【数３】

【００１４】また、上記非線形関数ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）によるレベル変換により、常に０となる最下位ビ
ットをサブフィールドとして表示せず、入力映像信号の
量子化ビット数よりも１少ないサブフィールド数により
表示を行なうよう構成したものである。

【００１５】あるいは、上記非線形関数ｆＡ（ｘ），ｆ
Ｂ（ｘ）によるレベル変換により、常に０となる最下位
ビットをサブフィールドとして表示せず、少なくとも最
上位ビットを含む上位数ビットのサブフィールドを２分
割して表示する構成としたものである。

【００１６】また、本発明によるレベル変換により入力
映像信号のエッジ部で発生するフリッカを防ぐため、該
入力映像信号からエッジ部を示すエッジ検出信号を生成
し、この信号によりレベル変換処理の変換特性を変更す
る構成としたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は本発明による映像信号の階調表
示方法及びこれを用いた表示装置の一実施形態を示すブ
ロック図であって、１Ｒ，１Ｇ，１ＢはＡ／Ｄ（アナロ
グ／デジタル）変換回路、２はレベル変換回路、３はサ
ブフィールド変換回路、４はサブフィールド順次変換回
路、４Ａはフレームメモリ、５は駆動回路、６はマトリ
ックスディスプレイパネル、７は制御回路である。

【００１８】同図において、Ａ／Ｄ変換回路１Ｒ，１
Ｇ，１Ｂは夫々、入力アナログ映像信号の各色信号Ｒ，
Ｇ，Ｂをディジタル信号に変換する。レベル変換回路２
は、このディジタル色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ（以下では、これ
らを映像信号と総称する）に２つの異なる非線形関数ｆ
Ａ（ｘ），ｆＢ（ｘ）を画素毎に交互に適用し、時空間
の三次元で隣接する画素間で同じ非線形関数が適用され
ないようにして、入力映像信号の輝度レベルを変換す
る。サブフィールド変換回路３は、このレベル変換回路
２でレベル変換された２進の信号（以下、これを変換出
力という）をサブフィールドの発光の有無を表わすサブ
フィールドデータに変換する。サブフィールド順次変換
回路４は、サブフィールド変換回路３からの画素単位で
表わされるサブフィールドデータをサブフィールド単位
の面順次の形式に変換する。このサブフィールド順次変
換回路４には、ビット単位での面順次を実現するための
フレームメモリ４Ａが設けられている。駆動回路５は、
このサブフィールド単位の面順次形式に変換された映像
信号に表示デバイスを駆動するのに必要なパルスを追加
挿入し、この表示デバイスを駆動するための電圧（ある
いは電流）に変換する。マトリックスディスプレイパネ
ル６は、駆動回路５によって駆動されて、サブフィール
ド方式により、階調表現による表示を行なう。制御回路
７は、入力映像信号のタイミング情報であるドットクロ
ックＣＫや水平同期信号Ｈ，垂直同期信号Ｖなどから各
ブロックに必要な制御信号を生成する。

【００１９】次に、この実施形態の動作について説明す
る。

【００２０】Ｒ，Ｇ，Ｂの入力映像信号は夫々、Ａ／Ｄ
変換回路１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにより、ディジタル映像信号
に変換される。このディジタル映像信号は一般の２進数
表記に基づくものであり、ビットｄ０，ｄ１，……，ｄ
６，ｄ７の８ビットの信号に量子化（ディジタル化）す
る際には、ｂ０が最下位ビットを表わし、ｂ７が最上位
ビットを表わすものとする。

【００２１】このディジタル映像信号は、レベル変換回
路２により、非線形関数ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）による
特性でレベル変換が行なわれる。これらの非線形関数に
よる変換特性（以下、非線形変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）という）については後ほど詳細を示すが、これら
２種類の非線形変換特性を画素毎に交互に切り換えるこ
とにより、水平，垂直方向に隣接する画素が互いに異な
る非線形変換特性でレベル変換され、さらに、同一座標
の画素であっても、フィールド毎にこれら２つの非線形
変換特性が交互に切り換わるように制御される。

【００２２】このようにレベル変換されたディジタル映
像信号は、サブフィールド変換回路３により、サブフィ
ールドの発光の有無を示すサブフィールドデータに変換
される。

【００２３】このサブフィールドデータはサブフィール
ド順次変換回路４に供給され、このサブフィールド順次
変換回路４内に設けられたフレームメモリ４Ａに画素単
位で書き込まれる。フレームメモリ４Ａからの読出しは
サブフィールド単位で面順次に行なわれる。即ち、い
ま、１つのフィールドにおいて、先頭のサブフィールド
から順にＳＦ０，ＳＦ１，ＳＦ２，……，ＳＦ８とする
と、サブフィールドＳＦ０での発光の有無を示すビット
Ｓ０が１フィールド分読み出された後、サブフィールド
ＳＦ１の発光の有無を示すビットＳ１が読み出され、以
下順に、ビットＳ２，Ｓ３，……，Ｓ８の順で読み出さ
れることにより、サブフィールドが構成され、駆動回路
５で表示素子を駆動するのに必要な信号変換やパルスの
挿入などが行なわれ、マトリックスディスプレイパネル
６が駆動される。

【００２４】図３は図１におけるレベル変換回路２に用
いる非線形変換特性の一具体例を示す図である。

【００２５】図３（ａ）は非線形変換特性ｆＡ（ｘ）
を、図３（ｂ）は非線形変換特性ｆＢ（ｘ）を夫々示す
ものであり、これらは画素単位で交互に切り換えて用い
る。ここで、入力映像信号の輝度レベル（入力レベル）
ｘを規格化して０≦ｘ≦１とし、０は黒の輝度レベル
に、１は１００％の白の輝度レベルに夫々相当する。ま
た、０≦ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）ｘ≦１としており、こ
の具体例では、ｆＡ（ｘ）＝０（０≦ｘ＜０．５）＝２ｘ−１（０．５≦ｘ≦１）ｆＢ（ｘ）＝２ｘ（０≦ｘ＜０．５）＝１（０．５≦ｘ≦１）としている。入力映像信号を８ビットで量子化する場合
には、０〜１を階調０〜２５５に対応させればよい。

【００２６】かかる非線形変換特性ｆＡ(ｘ)では、入力
レベルｘが０.５以下である場合には、変換出力のレベ
ルが０となっており、入力レベルｘが０.５を越える
と、直線的に変換出力レベルが増加する。また、図３
（ｂ）に示す非線形変換特性ｆＢ(ｘ)では、入力レベル
ｘが０.５以上である場合には、変換出力レベルは１.０
となっており、０.５までの入力レベルｘでは、変換出
力レベルが増加する。

【００２７】これら非線形変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）の特徴は、同じ入力レベルｘをこれらによってレ
ベル変換して得られる変換出力は夫々ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）で表わされることになるが、これら変換出力ｆＡ
（ｘ），ｆＢ（ｘ）の平均レベルが、次の数１に示すよ
うに、入力レベルｘに等しくなるということである。即
ち、非線形関数による変換出力の平均レベルが入力レベ
ルに一対一に対応するということになる。

【００２８】

【数１】

【００２９】また、次の数２，数３に示すように、非線
形変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）のいずれか一方が０
と１以外の中間調の値をとるときには、他方は０あるい
は１のいずれかの値をとるような特性となっている。

【００３０】

【数２】

【００３１】

【数３】

【００３２】図４は図１におけるレベル変換回路２での
各画素に対するかかる非線形関数ｆＡ（ｘ），ｆＢによ
るレベル変換特性の切換え方法の一具体例を示すもので
あって、図４（ａ）は奇数フィールドの場合を、同図
（ｂ）は偶数フィールドの場合を夫々示し、Ａは非線形
関数ｆＡ（ｘ）でレベル変換される画素を、また、Ｂは
非線形関数ｆＢ（ｘ）でレベル変換される画素を夫々表
わしている。

【００３３】図４（ａ），（ｂ）に示すように、上下左
右に隣接する画素間で非直線特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）が交互に入れ代わるチェッカーフラグパターン
が、さらに、フィールド毎に反転するような切換パター
ンとなっている。これにより、静止画像を表示した場合
には、表示画面内の同一座標の画素がフィールド毎に非
直線特性ｆＡ（ｘ）と非直線特性ｆＢ（ｘ）とで交互に
切り換えられてレベル変換され、このため、人間の目に
は、その視覚特性上、非直線特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）の平均値が知覚される。また、動画像であって
も、平坦部では、隣接する画素間の階調がほぼ等しく、
空間周波数上で知覚されにくい高周波により非直線特性
ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）が切り換えられるため、全体と
して周辺画素の平均レベルが認識される。

【００３４】このように、空間周波数及び時間周波数上
で知覚されにくい高周波パターンにでもって非線形関数
ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）を切り換えることにより、フリ
ッカなどの影響を少なくし、所望のレベル変換を実現す
ることができる。

【００３５】以下に、この実施形態でのレベル変換によ
る疑似輪郭ノイズ低減手法の原理について簡単に説明す
る。

【００３６】動く物体に視線を追従させた場合に知覚さ
れる映像は、同一画素であっても、時間的に遅れて発光
するサブフィールドが動きと反対方向の位置にずれて知
覚される傾向がある。このサブフィールドがずれて見え
る現象により、隣接画素のデータがビット（サブフィー
ルド）単位で混じり合う現象が発生し、階調の乱れが疑
似輪郭として発生する。

【００３７】例えば、この実施形態のように、画素単位
でのレベル変換を適用しない場合には、例えば、階調１
２７から階調１２８に緩やかに輝度が変化する画像が動
くとすると、階調１２８を表わす最上位ビットに対応す
る最も発光量の大きなサブフィールドが隣接する階調１
２７の画素に混入したり、着目した画素からこの発光量
が抜けるという現象が発生し、階調の変わり目に乱れが
生ずる。さらに緩やかに階調が変化する画像では、地図
の等高線のように、表示画面内で連続した線状の領域に
階調の変化点が存在するため、この階調の変化点にノイ
ズが疑似輪郭として重畳する。

【００３８】この実施形態が示すような画素単位でレベ
ル変換を行なうシステムにおいて、例えば、階調１２７
から階調１２８に緩やかに輝度が変化する画像を表示し
た場合を想定すると、２つのレベル変換のための非線形
関数ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）が図３に示すように場合、
諧調１２７あるいは階調１２８の信号（ｘ＝０．５付
近）は、非線形関数ｆＡ（ｘ）により、黒レベル近傍の
信号に変換され、また、非線形関数ｆＢ（ｘ）により、
白１００％のレベル近傍の信号に変換される。従って、
図４に示す変換パターンに従って“黒”，“白”の画素
が交互に現われ、このパターンがフィールド毎に反転す
る信号として表示される。このような水平，垂直周波数
がともに高く、かつフィールド毎に反転する時間周波数
も高い信号は、人間の視覚特性上直接認識されにくく、
通常、周辺画素及び時間的な平均値であるグレーの平坦
な信号として認識される。

【００３９】先に述べたように、２つの非線形関数によ
る変換出力の平均値は入力に１対１で対応した直線状の
特性となるため、知覚される階調は１２７あるいは１２
８の入力階調に対応したものとなる。さらに、このよう
なレベル変換処理により、階調の変化点が特定の領域に
集中せずに分散するため、動きにより階調の乱れが発生
しても、連続的な輪郭状のノイズとならず、疑似輪郭ノ
イズによる画質劣化を低減させることができる。

【００４０】なお、本発明による映像信号の階調表示方
法では、諧調１２７，１２８に限ることなく、黒０％、
白１００％以外のレベルの信号であれば、入力レベルよ
り高い輝度の信号と低い輝度の信号の２対の信号により
表示が行なわれるため、連続的な階調の変化点を分散さ
せることができ、これにより、疑似輪郭ノイズによる画
質劣化を低減させることができる。

【００４１】また、特に、この実施形態では、非線形関
数ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）の特性として、図３に示した
ように、これら特性のうち一方が中間階調にレベル変換
を行なう際には、他方が白あるいは黒のいずれかにレベ
ル変換を行なうような特性を選択しているため、全ての
階調の信号は中間階調と白との信号、あるいは中間階調
と黒との信号の組合わせによって階調が表現される。サ
ブフィールド方式で階調表示を行なう場合、黒のときに
は、どのサブフィールドも発光していない状態であり、
白（１００％）のときには、全てのサブフィールドが発
光している状態である。このように、白あるいは黒レベ
ルに変換された画素はサブフィールドの構造が均質であ
るため、動きに視線が追従してサブフィールドが隣接画
素と混じり合った場合でも、発光・非発光により、特定
のサブフィールドのみが影響を受けることがない。これ
により、階調の乱れを最小限にすることができ、疑似輪
郭ノイズによる画質劣化を低減させることができる。

【００４２】次に、図１における主要部の具体例につい
て説明する。

【００４３】図５は図１における制御回路７の一具体例
の一部を示す回路構成図であって、７０１，７０２はＥ
ＸＯＲ（排他的論理和）回路である。

【００４４】同図において、ＥＸＯＲ回路７０１は、フ
ィールド毎に反転するフィールド反転信号ＦＩと入力映
像信号のライン番号の奇数／偶数を示すライン奇偶信号
ＶＬとが供給される。ＥＸＯＲ回路７０２は、ＥＸＯＲ
回路７０１の出力信号と入力映像信号の水平ドット番号
の奇数／偶数を示すドット奇偶信号ＨＤとが供給され、
レベル変換特性選択信号ＡＢＳＬを出力する。

【００４５】ここで、フィールド反転信号ＦＩは、入力
映像信号のフィールド毎に“Ｈ”（ハイレベル）、
“Ｌ”（ローレベル）とレベルの反転を繰り返す信号で
あり、ライン奇偶信号ＶＬは、入力映像信号のライン番
号が奇数のとき“Ｈ”、偶数のとき“Ｌ”となる信号で
あって、制御回路７（図１）に設けられたラインカウン
タの計数値の最下位ビットからなるものである。また、
ドット奇偶信号ＨＤは、入力映像信号の水平ドット番号
が奇数のとき“Ｈ”、偶数のとき“Ｌ”となる信号であ
って、制御回路７に設けられた水平ドットカウンタの計
数値の最下位ビットからなるものである。さらに、レベ
ル変換特性選択信号ＡＢＳＬは、図１の制御回路７から
レベル変換回路２（図１）に出力する制御信号の１つで
あって、レベル変換のための非線形関数として関数ｆＡ
（ｘ）を用いるとき“Ｌ”、関数ｆＢ（ｘ）を用いると
き“Ｈ”となる論理信号である。

【００４６】そこで、ＥＸＯＲ回路７０１，７０２の動
作により、フィールド毎に反転し、ライン毎に反転し、
さらに、ドット毎に反転する図４（ａ），（ｂ）に示す
ようなレベル変換特性選択信号ＡＢＳＬが生成され、図
１のレベル変換回路２に供給される。

【００４７】図６は図１におけるレベル変換回路２の一
具体例を示す回路構成図であって、２１，２２は非線形
変換回路、２３は切換回路である。かかるレベル変換回
路２にＡ／Ｄ変換回路１Ｒ，１Ｇまたは１Ｂからのディ
ジタル化された色信号が供給され、夫々変換処理される
のであるが、前述のように、これら色信号を総称して映
像信号ｘという。

【００４８】同図において、非線形変換回路２１は映像
信号ｘを図３（ａ）に示したような非線形関数ｆＡ(ｘ)
でレベル変換し、また、非線形変換回路２２は同じ映像
信号ｘを図３（ｂ）に示したような非線形関数ｆＢ(ｘ)
でレベル変換する。切換回路２３は、図５で説明したよ
うに制御回路７で形成されたレベル変換特性選択信号Ａ
ＢＳＬにより、非線形変換回路２１でレベル変換された
映像信号（即ち、変換出力ｆＡ（ｘ））と非線形変換回
路２２でレベル変換された映像信号（即ち、変換出力ｆ
Ｂ（ｘ））とを画素（ドット）毎に切り換え、変換出力
Ｋとして出力する。

【００４９】図７は図６における非線形変換回路２１の
一具体例を示す回路構成図であって、２１１，２１２，
２１３はＡＮＤゲートである。

【００５０】同図において、映像信号ｘは、８ビット程
度でディジタル化するのが一般的であるが、説明を簡単
にするため、ここでは、４ビットでディジタル化され、
夫々のビットをｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３とし、ｄ０をそ
の最下位ビット（ＭＬＢ）、ｄ３がその最上位ビット
（ＭＳＢ）とする。この映像信号ｘのレベル（即ち、階
調）は（ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３）で表わされる。

【００５１】映像信号ｘの下位の３ビットｄ０，ｄ１，
ｄ２は夫々別々にＡＮＤゲート２１１，２１２，２１３
に供給され、最上位ビットｄ３がこれらＡＮＤゲート２
１１，２１２，２１３の全てに供給される。そして、Ａ
ＮＤゲート２１１，２１２，２１３からの出力ビットａ
０，ａ１，ａ２からなる３ビットのレベル変換された変
換出力ｆＡ（ｘ）が得られる。ここで、この変換出力ｆ
Ａ（ｘ）のレベル（階調）は（ａ０，ａ１，ａ２）で表
わされる。映像信号ｘの最上位ビットｄ３が“１”であ
るときには、ａ０＝ｄ０，ａ１＝ｄ１，ａ２＝ｄ２であり、従って、この変換出力ｆＡ（ｘ）のレベルは
（ｄ０，ｄ１，ｄ２）となるが、映像信号ｘの最上位ビ
ットｄ３が“０”のときには、ａ０＝ａ１＝ａ３＝“０” であり、変換出力ｆＡ（ｘ）のレベルは（０，０，
０，）、即ち、値０となる。

【００５２】なお、以下の説明では、（）や“ ”な
どの括弧で括った数値は２進数を表わし、それ以外の数
値は１０進数を表わすものとする。

【００５３】そこで、（ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３）＝
（１，１，１，０）は７、（ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３）
＝（０，０，０，１）は８であるから、変換出力ｆＡ
（ｘ）のレベル、即ち、階調（ａ０，ａ１，ａ２）は、
映像信号ｘの階調が７以下のとき、０に固定され、映像
信号ｘの階調が８以上のときには、この映像信号ｘに等
しい（ｄ０，ｄ１，ｄ２）となり、映像信号ｘが階調８
から階調１５まで変化すると、変換出力ｆＡ（ｘ）は階
調０から階調７まで変化する。

【００５４】ここで、映像信号ｘは階調０〜１５の１６
階調を持ち、これを数値１５で規格して図３（ａ）と比
較すると、変換出力ｆＡ（ｘ）のとる階調がで０〜０．
４７と半減しているが、図３（ａ）に示す変換特性と同
様の変換特性が得られることになる。これをさらに図３
（ａ）に示す変換特性に合致させるには、ＡＮＤゲート
２１１，２１２，２１３からの３ビットの信号（ａ０，
ａ１，ａ２）を２倍すればよく、従って、変換出力ｆＡ
（ｘ）としては、“０”の最下位ビットを付加して
（０，ａ０，ａ１，ａ２）とすればよい。これによる
と、映像信号ｘの階調０．５３〜１．０に対して変換出
力ｆＡ（ｘ）の階調は０〜０．９３となり、図３（ａ）
に示した変換特性に合致するようになる。

【００５５】図８は図６における非線形変換回路２２の
一具体例を示す回路構成図であって、２２１，２２２，
２２３はＯＲ回路である。

【００５６】同図において、図７に示した非線形変換回
路２１に入力される映像信号ｘと同じ映像信号ｘが供給
され、この映像信号ｘの最下位ビットｄ０がＯＲ回路２
２１に、２番目に下位のビットｄ１がＯＲ回路２２２
に、３番目に下位のビットｄ３がＯＲ回路２２３に夫々
供給され、最上位ビットｄ３はこれらＯＲ回路２２１，
２２２，２２３に供給される。そして、ＯＲ回路２２３
から変換出力ｆＢ（ｘ）の最上位ビットｂ２が、ＯＲ回
路２２２から変換出力ｆＢ（ｘ）の２番目に上位のビッ
トｂ１が、ＯＲ回路２２１から変換出力ｆＢ（ｘ）の３
番目に上位のビットｂ０が夫々得られる。

【００５７】かかる構成において、いま、映像信号ｘの
最上位ビットｄ３＝“０”とすると、変換出力ｆＢ
（ｘ）の夫々のビットｂ０，ｂ１，ｂ２は、ｂ０＝ｄ０，ｂ１＝ｄ１，ｂ２＝ｄ２となり、映像信号ｘのレベル（ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ
３）がその最大レベルの１／２よりも小さいとき、変換
出力ｆＢ（ｘ）のレベル（ｂ０，ｂ１，ｂ２）は映像信
号ｘの下位３ビットで表わされるレベル（ｄ０，ｄ１，
ｄ２）に等しい。また、映像信号ｘの最上位ビットｄ３
＝“１”のときには、ｂ０＝ｂ１＝ｂ２＝“１” であり、従って、変換出力ｆＢ（ｘ）のレベルは（１，
１，１）となる。

【００５８】かかるレベル変換によると、映像信号ｘは
階調０〜１５の１６階調を持ち、変換出力ｆＢ（ｘ）
は、映像信号ｘの階調０〜７の範囲で、この映像信号ｘ
の階調に等しい階調をもつが、映像信号ｘの階調８〜１
５の範囲では、階調７と固定した信号となる。

【００５９】かかるレベル変換特性は、図３（ｂ）に示
した非直線変換特性と同様のものであるが、さらに、図
７で説明した非線形変換回路２１と同様に、変換出力ｆ
Ｂ（ｘ）として、ＯＲ回路２２１，２２２，２２３から
得られるビットｂ０，ｂ１，ｂ２に“０”ビットを最下
位ビットとして追加し、（０，ｂ０，ｂ１，ｂ２）の信
号とすることにより、この非線形変換回路２２に図３
（ｂ）に示した変換特性をもたせることができる。

【００６０】なお、図７，図８の説明では、説明を簡単
にするために、映像信号ｘのビット数を４としたが、一
般的には、８ビットにディジタル化されるものであり、
この場合には、図７に示す非線形変換回路２１として
は、映像信号ｘの下位７ビットが供給される７個のＡＮ
Ｄゲートを用い、これらＡＮＤゲートに最上位ビットも
供給するようにすればよく、また、図８に示す非線形変
換回路２２としても、同様に、映像信号ｘの下位７ビッ
トが供給される７個のＯＲ回路を用い、これらＯＲ回路
に最上位ビットも供給するようにすればよい。

【００６１】この場合、変換出力ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）は、入力される映像信号ｘよりも１ビット少ない
７ビットの信号となるが、この映像信号ｘと等しい８ビ
ットの信号とするためには、上記のように、これら変換
出力ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）に最下位ビットとしての
“０”ビットを付加すればよい。これにより、変換出力
ｆＡ（ｘ）の特性は図３（ａ）に示すようになり、ま
た、変換出力ｆＢ（ｘ）の特性も図３（ｂ）に示すよう
になる。そして、このようなレベル変換処理を施すこと
により、かかる変換出力ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）の最下
位ビットは常に“０”ビットであるから、表示に際して
発光させるものでなく、従って、これに対するサブフィ
ールドの設定が不要となる。即ち、映像信号ｘの量子化
ビット数より１個少ない数のサブフィールドにより階調
表現が可能となる。

【００６２】図９は入力映像信号が８ビットでディジタ
ルされたときのこの実施形態での階調表示のためのサブ
フィールドの配置構成の一具体例を示す図である。

【００６３】同図において、８ビットの映像信号ｘに対
して、上記のレベル変換回路２の変換出力Ｋ（図６）の
最下位ビットが“０”ビットであるから、この最下位ビ
ットに対するサブフィールドは設けず、１フィールド内
のサブフィールドは７個とし、これら７個のサブフィー
ルドを先頭から順にＳＦ０，ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，
ＳＦ４，ＳＦ５，ＳＦ６とする。

【００６４】そして、これらサブフィールドに発光重み
（発光時間の割合）が割り当てられ、この割り当ては、
先頭のサブフィールドＳＦ０から順に、２のべき乗とし
ての４（＝２²），１６（＝２⁴），６４（＝２⁶），１
２８（＝２⁷），３２（＝２⁵），８（＝２³），２（＝
２¹）として、夫々のサブフィールドが変換出力の各ビ
ットに対応させている。即ち、いま、変換出力Ｋのビッ
トを最上位ビットから順にｋ６，ｋ５，ｋ４，ｋ３，ｋ
２，ｋ１，ｋ０とすると（最下位ビットは、“０”であ
るから、除く）、発光重み１２８のサブフィールドＳＦ
３は変換出力Ｋの最上位ビットｋ６に対応しており、発
光重み６４のサブフィールドＳＦ２は変換出力Ｋの２番
目の上位ビットｋ５に対応しており、以下同様に、サブ
フィールドＳＦ４，ＳＦ１，ＳＦ５，ＳＦ０，ＳＦ６の
順で上位からのビットｋ４，ｋ３，ｋ２，ｋ１，ｋ０に
対応している。従って、例えば、階調１００を表示する
画素に対しては、１００＝２⁶＋２⁵＋２²であるから、
サブフィールドＳＦ０，ＳＦ２，ＳＦ４で発光する。

【００６５】なお、発光重み１の最下位ビットに相当す
るサブフィールドは、このビットが“０”であって常に
非発光となるため、割り当てられていない。このため、
１フィールド内で各サブフィールドに割り当てる発光時
間を増すことができ、表示素子駆動のためのパルス幅設
定の自由度が高まって表示素子駆動波形を最適化し、表
示素子の発光を安定に制御することができる。また、サ
ブフィールドの時間幅が広がることにより、発光期間の
時間占有率を増加させることができ、これにより、輝度
及びコントラストを改善することができる。

【００６６】また、この具体例では、図９に示すよう
に、最も発光重みの大きい最上位ビットのサブフィール
ドをほぼ中心とし、この中心から遠ざかるにつれて発光
重みが小さくなるようにサブフィールドが配置されてお
り、これにより、発光の重心変動を少なくすることがで
きて、疑似輪郭ノイズを低減させることができる。

【００６７】このような発光の重心変動を少なくするサ
ブフィールドの配置構成は、図９に示すものに限るもの
ではなく、発光重みの大きな上位ビットに相当するサブ
フィールドを中心に配置し、中心から遠ざかるにつれて
順に発光重みが小さいサブフィールドを配置するような
配置とすればよい。具体的には、１：２：４：８：１６
の２進の発光重みを有するサブフィールド配置は、１：
４：１６：８：２や１：２：１６：８：４，１：８：１
６：４：２（あるいは、これらの前後反転した配置）の
ように、発光重みの大きなサブフィールドを中心として
前後に単調減少するように配置するものであり、これに
より、発光の重心変動を抑圧することができ、先に示し
た非線形関数によるレベル変換処理と合わせて、効果的
に疑似輪郭ノイズを低減することができる。

【００６８】図１０は入力映像信号ｘが８ビットでディ
ジタルされたときのこの実施形態での階調表示のための
サブフィールドの配置構成の他の具体例を示す図であ
る。この具体例は、上記の非線形レベル変換処理により
削減された最下位ビットに対応するサブフィールド用い
て、最上位ビットに対応するサブフィールドを２分割す
るようにしたものである。

【００６９】同図において、この具体例では、１フィー
ルドが、映像信号ｘのビット数に等しく、８個のサブフ
ィールドから構成されるものであり、先頭から順にサブ
フィールドＳＦ０，ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４，
ＳＦ５，ＳＦ６，ＳＦ７が配置され、サブフィールドＳ
Ｆ０の発光重みが６４、サブフィールドＳＦ１の発光重
みが４、サブフィールドＳＦ２が１６、サブフィールド
ＳＦ３の発光重みが６４、以下順に、サブフィールドＳ
Ｆ４，ＳＦ５，ＳＦ６，ＳＦ７が夫々３２，８，２，６
４の発光重みを有している。

【００７０】先頭と最後とに配置される２つのサブフィ
ールドＳＦ０，ＳＦ７は変換出力Ｋの最上位ビットｋ６
に対応しており、この最上位ビットｋ６に対しては、本
来、発光重み１２８が割り当てられるのであるが、この
具体例では、これを２等分してこれらサブフィールドＳ
Ｆ０，ＳＦ７に６４ずつ発光重みを割り当てている。こ
れら以外のサブフィールドの発光重みは２のべき乗の重
みを有しており、最上位ビットｋ６以外の各ビットに対
応している。即ち、発光重み６４が割り当てられたサブ
フィールドＳＦ３は変換出力Ｋのビットｋ５に対応して
おり、以下、サブフィールドＳＦ４，ＳＦ２，ＳＦ５，
ＳＦ１，ＳＦ６が夫々ビットｋ４，ｋ３，ｋ２，ｋ１，
ｋ０に対応している。この場合、図９で示した具体例と
同様に、発光重み１の最下位ビットに相当するサブフィ
ールドは割り当てられていない。その代りに、最上位ビ
ットｋ６に対し、サブフィールドを１つ追加して２つの
サブフィールドＳＦ０，ＳＦ７を対応させ、サブフィー
ルド数を映像信号の量子化ビット数に等しく保ったまま
最上位ビットｋ６を２分割するようにしている。従来か
らサブフィールドによる階調表示方式において、上位ビ
ットを分割することによって疑似輪郭ノイズを低減でき
ることが知られているが、この具体例では、新たなサブ
フィールドを追加することなく、上位ビットを分割する
ことができ、非線形レベル変換処理による疑似輪郭低減
の効果と合わせて、さらに、高画質の表示装置を実現す
ることができる。

【００７１】また、このサブフィールドの配置の具体例
では、図１０に示すように、分割した最上位ビットｋ６
に対応する２つのサブフィールドをＳＦ０，ＳＦ７とし
てフィールドの先頭と末尾に配置し、残りのサブフィー
ルドをフィールドのこれらサブフィールド間のほぼ中央
に配置している。さらに、分割配置された最上位ビット
ｋ６以外のビットに対応するサブフィールドは、大きい
発光重み６４のサブフィールドＳＦ３をフィールドのほ
ぼ中心に配置し、これから遠ざかるにつれて発光重みが
小さくなるように他のサブフィールドが配置されてい
る。このようなサブフィールドの配置とすることによ
り、発光の重心変動を少なくすることができ、これによ
り、疑似輪郭ノイズを低減させることができる。

【００７２】なお、このような発光の重心変動の少ない
サブフィールドの配置構成は、図１０に示すようなもの
のみに限るものではなく、分割した上位ビットのサブフ
ィールドを１フィールド内での前後に配置し、残りの下
位ビットのサブフィールドを、図９で示したように、中
心から遠ざかるにつれて発光重みが小さくなるようなサ
ブフィールドの配置とすればよい。

【００７３】図１１は入力映像信号ｘが８ビットでディ
ジタルされたときのこの実施形態での階調表示のための
サブフィールドの配置構成のさらに他の具体例を示す図
である。この具体例は、１フィールドを構成するサブフ
ィールド数を入力映像信号ｘのビット数よりも１つ増加
させて、上位２ビットに対応するサブフィールドを２分
割して表示するようにしたものである。

【００７４】同図において、入力映像信号ｘが８ビット
のディジタル信号であるのに対し、変換出力Ｋの各ビッ
トに対するサブフィールドはＳＦ０〜ＳＦ８の９個あ
り、フィールドの先頭からサブフィールドＳＦ０に発光
重み３２が、サブフィールドＳＦ１に発光重み６４が、
サブフィールドＳＦ２に発光重み４が、サブフィールド
ＳＦ３に発光重み１６が、以下順に、サブフィールドＳ
Ｆ４，ＳＦ５，ＳＦ６，ＳＦ７，ＳＦ８に夫々発光重み
３２，８，２，６４，３２が割り当てられている。そし
て、２つのサブフィールドＳＦ１，ＳＦ７は変換出力Ｋ
の最上位ビットｋ６に対応しており、本来、この最上位
ビットｋ６に対しては発光重み１２８のサブフィールド
が対応するものであるが、この具体例では、この発光重
み１２８を２等分して発光重み６４ずつの２つのサブフ
ィールドＳＦ１，ＳＦ７を対応させている。

【００７５】また、先頭と最後とに配置される２つのサ
ブフィールドＳＦ０，ＳＦ８は変換出力Ｋの２番目に上
位のビットｋ５に対応しており、このビットｋ５に対し
ては、本来、発光重み６４のサブフィールドを対応させ
るべきであるが、この具体例では、この発光重み６４を
２等分して発光重み３２の２つのサブフィールドＳＦ
０，ＳＦ８を対応させている。

【００７６】以上の上位ビット以外のビットについて
は、２のべき乗の発光重みを有する１つずつのサブフィ
ールドに対応している。即ち、発光重み３２のサブフィ
ールドＳＦ４は変換出力Ｋのビットｋ４に対応してお
り、以下、サブフィールドＳＦ３，ＳＦ５，ＳＦ２，Ｓ
Ｆ６は夫々ビットｋ４，ｋ３，ｋ２，ｋ１，ｋ０に対応
している。

【００７７】なお、先の具体例と同様、この具体例にお
いても、変換出力Ｋの最下位ビット（“０”ビット）に
は、サブフィールド（発光重み１が割り当てられる）が
割り当てられていない。これに代わり、最上位ビットｋ
６と２番目に上位のビットｋ５には、対応するサブフィ
ールドを１つずつ追加することにより、サブフィールド
数を映像信号ｘの量子化ビット数よりも１つだけ多くす
るだけで、２つの上位ビットのサブフィールドを２分割
することができる。従来、上位ビットに対応するサブフ
ィールドを２分割することにより、疑似輪郭ノイズを低
減できることが知られているが、この具体例では、新た
なサブフィールドを１つ追加するだけで上位２つのビッ
トに対応するサブフィールドを分割することでき、図１
０に示したサブフィールドの配置構成よりもさらに高画
質の表示装置を実現することができる。

【００７８】また、この具体例では、図１１に示すよう
に、分割した最上位ビットを含む２つのビットに相当す
るサブフィールドをフィールドの先頭と末尾に配置し、
残りの２のべき乗の発光重みを有するサブフィールドを
ほぼ中央に配置する。さらに、分割配置された上位２ビ
ットを除いた下位のサブフィールドは、図１０の構成と
同様に、発光重みが３２と大きいサブフィールドＳＦ４
をほぼ中心として、この中心から遠ざかるにつれて発光
重みが減少していくような配置としている。このような
サブフィールド配置とすることにより、発光の重心変動
を少なくすることができ、これにより疑似輪郭ノイズを
低減させることができる。

【００７９】以上、図９〜図１１に示したサブフィール
ドの配置構成では、入力映像信号ｘが８ビットのディジ
タル信号であったが、これに限ることなく、映像信号ｘ
の量子化ビット数をこれよりも１ビット減らして７ビッ
トとしてもよい。この場合には、夫々最小の発光重みを
有するサブフィールドを削除し、この削除されたサブフ
ィールドの時間を詰めて、各サブフィールドの１フィー
ルド内の時間配分を増加させればよい。

【００８０】同様に、映像信号ｘの量子化ビット数をさ
らに６ビットあるいは５ビットと少なくした構成とする
場合には、対応する下位のサブフィールドを削除して１
フィールド内の時間配分を変更すればよい。また、逆
に、映像信号ｘの量子化ビット数を１ビット増やして９
ビットとしてもよい。この場合には、現在の最小発光重
みの１／２の発光比率を有するサブフィールドを追加
し、新たに追加した最下位ビットに対応させればよい。
この場合、このサブフィールドを挿入する位置は、これ
まで示したように、２のべき乗の発光比率を有するサブ
フィールドと同様に、発光重みのの大きいサブフィール
ドを中心として、この中心から離れるにつれて発光重み
が小さくなるようなサブフィールド配置とすればよい。

【００８１】また、サブフィールドの配置構成として
は、その代表的なものなものを図９，図１０及び図１１
で示したが、これらに限ることなく、全く別の構成であ
ってもよく、レベル変換処理によって映像信号ｘのデー
タビット数が１ビット削減されることにより、同じ階調
数が表現可能でありながら、サブフィールド数を１つ減
らすことができる。これにより、１フィールド内でのサ
ブフィールドの占有時間幅を広げることができて、発光
期間が長くなることによる高輝度化，高コントラスト化
を実現できる。あるいは、アドレス期間の駆動パルス幅
に時間余裕を設けることにより、安定して表示素子を駆
動させることができて、高画質の表示装置を実現でき
る。

【００８２】さらに、レベル変換処理によって映像信号
ｘのデータビット数が１ビット削減されることにより、
サブフィールド順次変換回路４（図１）内に設けられた
フレームメモリ４Ａの記憶容量を削減することができ、
回路規模縮小による小型化や低コスト化などの効果も同
時に得られる。

【００８３】さらにまた、図１０及び図１１に示すよう
に、上位ビットに対応するサブフィールドを分割して表
示を行なう場合であっても、全てのサブフィールドが映
像信号のデータビットに対応している場合には、サブフ
ィールド変換回路３（図１）でサブフィールドの発光に
１対１で対応したサブフィールドデータへの変換を行な
わずに、サブフィールド順次変換回路４（図１）でフレ
ームメモリ４Ａからのデータ読出しをサブフィールドの
構成に合わせて制御すればよい。具体的には、図１０に
示したサブフィールドの配置構成では、変換出力Ｋの最
上位ビットｋ６に対応するサブフィールドは２つのサブ
フィールドＳＦ０，ＳＦ７に分割されている。かかるサ
ブフィールドの配置構成を実現するためには、サブフィ
ールドＳＦ０を出力する際とサブフィールドＳＦ７を出
力する際の計２回、最上位ビットｋ６のデータを読み出
す構成とすればよい。このような構成とすることによ
り、サブフィールド順次変換回路４内部に設けられたフ
レームメモリ４Ａの記憶容量を削減することができ、回
路規模縮小による経済的効果がある。

【００８４】なお、図６に示したレベル変換回路２の回
路構成は、Ｒ，Ｇ，Ｂ３系統の色信号のうちの１系統の
処理について示したものであるが、図１のレベル変換回
路２には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３系統の色信号の処理回路が含
まれている。

【００８５】また、カラーディスプレイ装置において、
Ｒ，Ｇ，Ｂの発光特性に差がある場合には、レベル変換
回路２（図１）でのこれらＲ，Ｇ，Ｂの色信号に対する
非線形特性を異ならせるようにしてもよい。

【００８６】なお、図１に示した実施形態では、入力さ
れる色信号Ｒ，Ｇ，Ｂはアナログ映像信号であって、こ
れらをＡ／Ｄ変換回路１Ｒ，１Ｇ，１Ｂによりディジタ
ル信号に変換するものであったが、入力映像信号がディ
ジタル信号であってもよい。この場合には、これらＡ／
Ｄ変換回路１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは不要となり、外部からの
ディジタル映像信号はレベル変換回路２に直接供給され
る。

【００８７】また、この実施形態では、回路規模を少な
くするため、レベル変換回路２として、図６〜図８に示
すように、組み合わせ論理回路により構成するものとし
たが、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）によるルックアッ
プテーブルで構成し、レベル変換するものであってもよ
い。この場合にも、図６において、２つの非線形関数ｆ
Ａ（ｘ），ｆＢ（ｘ）に相当するルックアップテーブル
の出力をレベル変換特性選択信号ＡＢＳＬにより切り換
えて出力する構成とすればよい。あるいは倍の容量を有
するルックアップテーブルをＲＯＭで構成し、レベル変
換特性選択信号ＡＢＳＬを最上位アドレスに入力し、ペ
ージを切り換える構成であってもよい。

【００８８】さらに、このレベル変換のルックアップテ
ーブルに入力映像信号のガンマ特性を逆補正する処理を
盛り込んでもよい。このガンマ逆補正と非線形関数によ
るレベル変換を同時に行なう場合の特性を図１２に示
す。

【００８９】図１２はγ＝２.０のガンマ特性と疑似輪
郭低減のための非線形レベル変換を同時に実現する場合
の非線形変換特性の具体例を示すものであって、同図
（ａ）は非線形変換特性ｆ'Ａ（ｘ）を、同図（ｂ）は
非線形変換特性ｆ'Ｂ（ｘ）を夫々示すものである。

【００９０】図３で示した非線形変換特性と同様に、こ
の具体例でも、入出力の信号レベルは０〜１.０までに
規格化して表現してあり、輝度レベル０（黒レベル）が
０、白１００％のレベルが１.０に相当する。ガンマ特
性を実現するため、図３に示した非線形変換特性ｆＡ
（ｘ），ｆＢ（ｘ）を用いて非線形変換特性ｆ'Ａ
（ｘ），ｆ'Ｂ（ｘ）を表わすと、夫々次の数４，数５
で示す特性となる。

【００９１】

【数４】

【００９２】

【数５】

【００９３】また、同じ入力映像信号ｘに対する非線形
変換特性ｆ'Ａ（ｘ）、ｆ'Ｂ（ｘ）の平均値は次の数６
に示すようになり、ガンマ逆補正が正しく実現できるこ
とが確かめられる。

【００９４】

【数６】

【００９５】以上のように、かかる非線形変換特性ｆ'
Ａ（ｘ），ｆ'Ｂ（ｘ）を設定することにより、ガンマ
逆補正と疑似輪郭低減のための非線形レベル変換を同時
に実現することができ、回路規模縮小による経済的効果
がある。

【００９６】なお、以上説明した具体例では、レベル変
換特性選択信号ＡＢＳＬにより非線形変換特性を切り換
えるものであって、サブフィールドの配置は各フィール
ドで同じパターンを用いる構成であった。これを、１フ
ィールド内の時間的な配置をフィールド毎に反転させる
構成としてもよい。具体的には、図９に示したサブフィ
ールドの配置に対して、サブフィールドの発光重み配置
を重み時間的に反転した図１３に示すようなサブフィー
ルドの配置を構成し、偶数フィールドでは、図９に示す
サブフィールドの配置構成とし、奇数フィールドでは、
図１３に示すサブフィールドの配置構成とする。これま
での具体例で示したように、画素単位でのレベル変換は
同様に行なう。

【００９７】以上のような処理により、サブフィールド
の発光・非発光を起因とする発光重心の変動がフィール
ド毎にほぼ対象に発生し、残留する疑似輪郭パターンを
フリッカ状にすることができる。これにより、残留する
疑似輪郭ノイズをさらに目立ちにくくすることができ
る。

【００９８】また、非線形変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ
（ｘ）としては、図３あるいは図１２に示すものとして
説明したが、これに限ることなく、先の数１，数２，数
３の条件を満たすものであれば、どのようなものであっ
ても、疑似輪郭を低減させる効果が得られる。例えば、
図１４（ａ），（ｂ）に示す特性であってもよい。図１
４に示す非線形変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）におい
ても、その平均は、破線で示すように、０から１まで直
線的に増加する特性となり、数１の条件を満たしてい
る。また、非線形変換特性ｆＢ（ｘ）は常に１.０ある
いは０をとるため、数２での０＜ｆＢ（ｘ）＜１となる
ｘが存在せず、非線形変換特性ｆＡ（ｘ）は数１の条件
のみで決定される。このような特性に設定することによ
り、滑らかな中間階調のレベルの変化点を分散させるこ
とができ、疑似輪郭による画質劣化を低減させることが
できる。

【００９９】この実施形態では、時空間で隣接する画素
間で交互に２つの非線形変換特性を切り換えてレベル変
換を行なうものであり、この特性の切換パターンは、図
４（ａ），（ｂ）に示したように、水平，垂直，時間の
全てが高周波成分となるため、人間の視覚特性上検知し
にくい特性を有している。しかし、映像信号のエッジ部
や細かいパターンの表示に際しては、この高周波成分が
映像信号の高周波成分と干渉し、エッジ部のドットロー
テーションや粒状のノイズとして検知される。

【０１００】図１５はかかる切換パターンによる妨害を
低減することができるようにした図１におけるレベル変
換回路２の他の具体例を示す回路構成図であって、２４
は変換回路、２５はエッジ検出回路、２６は切換回路で
あり、図６に対応する部分には同一符号をつけて重複す
る説明を省略する。

【０１０１】同図において、変換回路２４は映像信号ｘ
を変換特性ｆＣ（ｘ）で変換し、エッジ検出回路２５
は、映像信号ｘの画像内容がエッジ部や細かいパターン
であることを検出し、エッジ検出信号ＥＤＧＤを出力す
る。また、切換回路２６は、このエッジ検出信号ＥＤＧ
Ｄにより、切換回路２３の出力信号（変換出力）Ｋ’と
変換回路２４の出力信号を切り換えて、レベル変換回路
２の変換出力Ｋとして出力する。

【０１０２】ここで、非線形変換回路２１，２２と切換
回路２３の構成，動作については、図６に示した具体例
と同様である。従って、切換回路２３の出力信号Ｋ’は
図６での変換出力Ｋと同様に、画素，ライン及びフィー
ルド毎に反転する制御信号ＡＢＳＬにより選択された特
性により、レベル変換が行なわれて出力される。

【０１０３】この具体例では、これに加えてさらに、エ
ッジ検出回路２５が映像信号ｘの画像内容に細かいパタ
ーンやエッジが含まれていることを検出し、この細かい
パターンやエッジを検出したときには、切換回路２６を
制御して変換回路２４の出力信号をレベル変換回路２の
変換出力Ｋとして出力する。従って、映像信号ｘのエッ
ジが検出されない滑らかに階調が変化する画像領域で
は、切換回路２６は切換回路２３の出力信号Ｋ’を選択
して出力する。かかる動作は図６に示した具体例と全く
同様であり、これまで説明してきたように、レベル変換
により疑似輪郭ノイズの低減が図られる。

【０１０４】変換回路２４の変換特性ｆＣ（ｘ）は、非
線形変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）の平均の値をとる
ようにするものであり、通常、ｆＣ（ｘ）＝ｘである。
従って、エッジや細かいパターンが検出されたときに
は、エッジ検出信号ＥＤＧＤにより、映像信号ｘは、変
換回路２４を通り、非線形な変換処理を受けずにそのま
ま切換回路２６から出力される。

【０１０５】以上の処理により、疑似輪郭ノイズの発生
しやすい平坦部では、非線形レベル変換によって疑似輪
郭による画質劣化を低減でき、しかも、エッジ部のドッ
トローテーションや細かいパターンでの粒状ノイズの発
生を防ぐことができる。

【０１０６】図１５に示した非線形変換特性ｆＡ（ｘ）
を有する非線形変換回路２１及び非線形変換特性ｆＢ
（ｘ）を有する非線形変換回路２２は夫々、図７及び図
８に示した構成により実現できる。

【０１０７】図１６は図１５における変換回路２４の一
具体例を示す回路構成図である。

【０１０８】同図において、図６などで示した映像信号
ｘは変換回路２４に供給される。この映像信号ｘは、先
に説明したように、８ビット程度で量子化するのが一般
的であるが、説明を簡単にするため、ここでは、４ビッ
トで量子化され、その各ビットを最下位ビットから順に
ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３とし、この映像信号ｘのレベ
ル、即ち、階調を（ｄ０，ｄ１，ｄ２，ｄ３）と表現す
る。

【０１０９】変換特性ｆＣ（ｘ）をもつ変換回路２４か
らの変換出力をｆＣ（ｘ）とし、この変換出力ｆＣ
（ｘ）の各ビットを最下位ビットから順にｃ０，ｃ１，
ｃ２とすると、これらのビットｃ０，ｃ１，ｃ２として
は、映像信号ｘのビットに対し、ｃ０＝ｄ１，ｃ１＝ｄ２，ｃ２＝ｄ３の関係に設定し、これにより、変換出力ｆＣ（ｘ）は、
映像信号ｘの最下位ビットｄ０を除いたレベルが（ｃ
０，ｃ１，ｃ２）の３ビットの信号とする。

【０１１０】このように、この具体例では、変換出力ｆ
Ｃ（ｘ）を映像信号ｘの最下位ビットｄ０を除いた３ビ
ットの信号としているが、これは、非線形変換回路２
１，２２からの変換出力ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）が、図
７及び図８で説明したように、映像信号ｘの量子化ビッ
ト数から１ビット削減されたビット数の信号としている
ため、変換出力ｆＣ（ｘ）もこれに合わせた構成として
いるのである。

【０１１１】この処理により、変換回路２４からの変換
出力ｆＣ（ｘ）の階調数は、滑らかな階調を有する平坦
部と比較して最下位ビットの１ビット分不足するが、変
換回路２４の変換出力ｆＣ（ｘ）が映像信号ｘのエッジ
部で選択されるため、大きな画質劣化とはならず、サブ
フィールド数を増加させる必要もない。

【０１１２】なお、図１６に示した具体例では、説明を
簡単にするため、映像信号ｘのビット数を４としたが、
一般的な８ビットにより回路を実現する場合にも、単に
下位ビットを無視して出力する構成とすればよい。

【０１１３】また、図１２に示したように、疑似輪郭低
減のための非線形レベル変換とガンマ逆補正とを１つの
ルックアップテーブルにより実現する場合には、エッジ
部の変換特性ｆＣ（ｘ）として、次の数７に示すよう
に、ガンマ逆補正のみを実現する特性とすればよい。

【０１１４】

【数７】

【０１１５】また、図１５に示すエッジ検出回路２５と
しては、水平方向のハイパスフィルタ及び垂直方向のハ
イパスフィルタにより、エッジ情報を検出し、これらハ
イパスフィルタの出力を元にエッジ検出信号ＥＤＧＤを
生成する構成とすればよい。図１７はかかるエッジ検出
回路２５の一具体例を示す回路構成図であって、２５１
はライン遅延回路、２５２，２５３は画素遅延回路、２
５４はライン遅延回路、２５５，２５６は演算回路、２
５７，２５８は判別回路、２５９はＯＲ回路である。

【０１１６】同図において、ライン遅延回路２５１，２
５４は夫々、入力映像信号ｘの１水平走査期間（以下、
１Ｈという）より１ドット分少ない遅延時間を有する。
画素遅延回路２５２，２５３は夫々、入力映像信号ｘの
１ドット分の遅延時間を有する。演算回路２５５，２５
６は夫々、３つの入力に対して−０．５，−０．５，＋
１．０の重み付けを行ない、さらにこれらを加算処理す
る。判定回路２５７，２５８は夫々、入力信号の振幅が
所定値を越えるか否かを判別する。

【０１１７】入力される映像信号ｘがライン遅延回路２
５１で遅延されて遅延映像信号ｘ１が得られ、この遅延
映像信号ｘ１は、さらに、画素遅延回路２５２で遅延さ
れて遅延映像信号ｘ’が得られる。この遅延映像信号
ｘ’は、さらに、画素遅延回路２５３で遅延されて映像
信号ｘ２が得られ、この遅延映像信号ｘ２が、さらに、
ライン遅延回路２５４で遅延されて遅延映像信号ｘ３が
得られる。ここで、画素遅延回路２５２から出力される
遅延映像信号ｘ’は入力映像信号ｘよりも１Ｈ遅延され
たものであり、また、ライン遅延回路２５４から出力さ
れる遅延映像信号ｘ３は入力映像信号ｘよりも２Ｈ遅延
されたものである。また、ライン遅延回路２５１から出
力される遅延映像信号ｘ１は遅延映像信号ｘ’よりも１
ドット分進んだものであり、画素遅延回路２５３から出
力される遅延映像信号ｘ２は遅延映像信号ｘ’よりも１
ドット分遅れたものである。

【０１１８】演算回路２５５では、ライン遅延回路２５
１からの遅延映像信号ｘ１に−０．５の重み付けがなさ
れ、画素遅延回路２５２からの遅延映像信号ｘ’が＋
１.０の重み付けがなされ、画素遅延回路２５３からの
遅延映像信号ｘ２に−０.５の重み付けがなされ、この
ように重み付けされたこれら３つの遅延映像信号が加算
される。この演算回路２５５の出力映像信号ｘ４は、判
別回路２５７に供給されて２値の論理信号に変換され
る。

【０１１９】また、演算回路２５６では、入力映像信号
ｘに−０.５の重み付けがなされ、画素遅延回路２５２
からの遅延映像信号ｘ’に＋１.０の重み付けがなさ
れ、ライン遅延回路２５４からの遅延映像信号ｘ３に−
０.５の重み付けがなされ、このように重み付けされた
これら３つの遅延映像信号が加算される。この演算回路
２５６の出力映像信号５は、判別回路２５８に供給され
て２値の論理信号に変換される。

【０１２０】判別回路２５８，２５７の出力はＯＲ回路
２５９に供給されて論理和処理がなされ、この論理和処
理の結果がエッジ判別信号ＥＤＧＤとして出力される。

【０１２１】ここで、画素遅延回路２５２，２５３と演
算回路２５５とによって水平トランスバーサルフィルタ
が構成されており、タップ係数−０.５，＋１.０，−
０.５により、画素のドット周波数の１／２にピークを
有するハイパスフィルタが構成されている。即ち、１ド
ット毎に白黒が反転する最も水平周波数の高いパターン
が入力されたときに最大出力となり、直流に対する出力
は０となる。

【０１２２】また、画素遅延回路２５２の出力映像信号
ｘ’は入力映像信号ｘを１Ｈ遅延した信号であり、ライ
ン遅延回路２５４の出力映像信号ｘ３は画素遅延回路２
５２の出力映像信号ｘ’をさらに１Ｈ遅延した信号とな
っている。これにより、入力映像信号ｘと画素遅延回路
２５２の出力映像信号ｘ’とライン遅延回路２５４の出
力映像信号ｘ３を演算回路２５６で係数加算することに
より、垂直方向のトランスバーサルフィルタが構成され
ている。この垂直トランスバーサルフィルタは、１ライ
ン毎に白黒が反転する最も垂直周波数の高いパターンが
入力されたときに最大出力となり、直流に対する出力は
０となる。

【０１２３】このような水平及び垂直のハイパスフィル
タの出力信号ｘ４，ｘ５は夫々判別回路２５７，２５８
に供給され、これが一定振幅以上であったとき、これら
判別回路２５７，２５８から出力される判別結果に応じ
た論理信号が“Ｈ”となる。そして、これら水平，垂直
の判別回路２５７，２５８からの論理信号がＯＲ回路２
５９で論理和処理され、これにより、画像の水平，垂直
方向の少なくともいずれかにエッジがあることを示すエ
ッジ検出信号ＥＤＧＤが得られる。この場合、水平，垂
直のエッジを独立に判定し、その判定結果を論理和処理
しているので、水平方向及び垂直方向あるいは斜め方向
のエッジ検出を行なうことができる。

【０１２４】図１７に示すエッジ検出方式では、トラン
スバーサルフィルタによる遅延時間によって検出信号Ｅ
ＤＧＤが１Ｈ遅延するが、画素遅延回路２５２から１Ｈ
遅延された映像信号ｘ'が得られるので、この映像信号
ｘ’が検出信号ＥＤＧＤとタイミングが一致することに
なり、この映像信号ｘ’を、図１５において、非線形変
換回路２１，２２や変換回路２４の入力映像信号とする
ことにより、検出信号ＥＤＧＤとのタイミングずれがな
くなる。

【０１２５】以上のような構成により、映像信号のエッ
ジ部のドットローテーションや細かいパターンに粒状の
ノイズによる画質劣化なく、疑似輪郭妨害を低減させる
ことができる。

【０１２６】なお、以上説明した実施形態では、各サブ
フィールドは発光重みに比例した時間占有率を有するも
のとしたが、実際には、サブフィールドは、図２に示し
たように、発光期間とアドレス期間とから形成されてお
り、アドレス期間の時間占有率が高い場合には、サブフ
ィールドの発光間隔はほぼ等しいものになる場合があ
る。あるいは、発光期間において、一定の発光量を有す
るパルスの数や発光時間を変動させて発光量を制御する
表示素子でなくとも、１フィールド内を複数のサブフィ
ールドに分割して階調表現を行なう表示素子であれば、
本発明の階調表示方法により疑似輪郭ノイズによる画質
劣化を低減可能である。また、図２に示したように、ア
ドレス期間と発光期間とを分離せずに、アドレス処理を
行ないながらサブフィールドにより順次発光を行なう駆
動方法では、サブフィールド構成が垂直走査に従って順
次時間的にシフトするが、このような表示方法であって
も、本発明の主旨に添うものである。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
動きの速い画像においても、疑似輪郭ノイズによる画質
劣化を低減することができ、高画質の表示装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による映像信号の階調表示方法及びこれ
を用いた表示装置の一実施形態をブロック図である。

【図２】従来のサブフィールド方式による階調表現方法
の説明図である。

【図３】図１でのレベル変換回路の非線形変換特性の一
具体例を示す特性図である。

【図４】図１におけるレベル変換回路での非線形変換特
性の切換状態を示す図である。

【図５】図１における制御回路の一具体例の一部を示す
回路構成図である。

【図６】図１におけるレベル変換回路の一具体例を示す
回路構成図である。

【図７】図６における非線形変換特性ｆＡ（ｘ）の非線
形変換回路の一具体例を示す回路構成図である。

【図８】図６における非線形変換特性ｆＢ（ｘ）の非線
形変換回路の一具体例を示す回路構成図である。

【図９】図１に示した実施形態でのサブフィールドの配
置構成の一具体例を示す図である。

【図１０】図１に示した実施形態でのサブフィールドの
配置構成の他の具体例を示す図である。

【図１１】図１に示した実施形態でのサブフィールドの
配置構成のさらに他の具体例を示す図である。

【図１２】図１におけるレベル変換回路の非線形変換特
性の他の具体例を示す特性図である。

【図１３】図１に示した実施形態でのサブフィールドの
配置構成のさらに他の具体例を示す図である。

【図１４】図１におけるレベル変換回路の非線形変換特
性のさらに他の具体例を示す特性図である。

【図１５】図１におけるレベル変換回路の他の具体例を
示す回路構成図である。

【図１６】図１５における変換特性ｆＣ（ｘ）の変換回
路の一具体例を示す回路構成図である。

【図１７】図１５におけるエッジ検出回路の一具体例を
示す回路構成図である。

【符号の説明】

１Ｒ，１Ｇ，１ＢＡ／Ｄ変換回路２レベル変換回路３サブフィールド変換回路４サブフィールド順次変換回路４Ａフレームメモリ５駆動回路６マトリックスディスプレイパネル７制御回路２１，２２非線形変換回路２３切換回路２４変換回路２５エッジ検出回路２６切換回路２１１ＡＮＤゲート回路２２１ＯＲゲート回路２５１ライン遅延回路２５２，２５３画素遅延回路２５４ライン遅延回路２５５，２５６演算回路２５７，２５８判別回路２５９ＯＲゲート回路７０１，７０２ＥＸＯＲ回路

フロントページの続き (72)発明者大高広東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株式会社日立製作所家電・情報メディア事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号の１フィールド期間を複数のサ
ブフィールドに分割し、夫々のサブフィールドに定めら
れた発光量での発光の有無を制御して階調表現を行なう
映像信号の階調表示方法において、２種類の異なる変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）を該映
像信号の画素毎に交互に用い、時空間の３次元で隣接す
る画素間で異なる該変換特性を用いるようにして、該映
像信号の輝度レベルｘを変換し、レベル変換された該映像信号の輝度レベルに従って表示
を行なうことを特徴とする映像信号の階調表示方法。
【請求項２】請求項１の記載において、前記変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）は、これらの平均
値が前記映像信号の輝度レベルｘに関して単調増加し、
かつ、同一の該輝度レベルｘに対して、前記変換特性ｆ
Ａ（ｘ），ｆＢ（ｘ）のうち一方が前記映像信号の輝度
レベルｘを中間階調にレベル変換する際には、他方が黒
０％または白１００％のいずれかのレベルに変換する特
性であることを特徴とする映像信号の階調表示方法。
【請求項３】請求項１の記載において、前記レベル変換後の前記映像信号の階調数が、前記レベ
ル変換前の前記映像信号の階調数の約１／２となること
を特徴とする映像信号の階調表示方法。
【請求項４】請求項３の記載において、前記レベル変換された前記映像信号の輝度レベルに従っ
て表示を行なうに際しては、１フレームを構成するサブ
フィールドの数が前記レベル変換前の前記映像信号の量
子化ビット数より１少ないことを特徴とする映像信号の
階調表示方法。
【請求項５】請求項３の記載において、前記レベル変換された前記映像信号の輝度レベルに従っ
て表示を行なうに際しては、最も発光量が大きく等しい
発光量を有するサブフィールドを少なくとも２つ含み、
かつ、１フレームを構成するサブフィールドの数が前記
映像信号の量子化ビット数に等しいことを特徴とする映
像信号の階調表示方法。
【請求項６】請求項３の記載において、前記レベル変換された前記映像信号の輝度レベルに従っ
て表示を行なうに際しては、等しい発光量を有する２つ
以上のサブフィールドからなるサブフィールド群をｎ個
（但し、ｎは１以上の整数）含み、かつ、前記映像信号
の量子化ビット数より（ｎ−１）個多いサブフィールド
数により１フレームが構成されていることを特徴とする
映像信号の階調表示方法。
【請求項７】映像信号の１フィールド期間を複数のサ
ブフィールドに分割し、夫々のサブフィールドに定めら
れた発光量での発光の有無を制御して階調表現を行なう
映像信号の階調表示方法において、２種類の互いに異なる変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）
を該映像信号の画素毎に交互に用い、時空間の３次元で
隣接する画素間で異なる該変換特性を用いるようにし
て、該映像信号の輝度レベルｘを変換することにより、
第１のレベル変換された映像信号を生成し、該変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）とのいずれとも異な
る変換特性ｆＣ（ｘ）で該映像信号の輝度レベルｘを変
換することにより、第２のレベル変換された映像信号を
生成し、該映像信号からエッジの有無を検出して、該エッジの有
無に応じて該第１，第２のレベル変換された映像信号の
いずれかを選択し、選択された該レベル変換された映像信号の輝度レベルに
従って表示を行なうことを特徴とする映像信号の階調表
示方法。
【請求項８】映像信号の１フィールド期間を複数のサ
ブフィールドに分割し、夫々のサブフィールドに定めら
れた発光量での発光の有無を制御して階調表現を行なう
映像信号の階調表示装置において、２種類の互いに異なる変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）
を該映像信号の画素毎に交互に用い、時空間の３次元で
隣接する画素間で異なる該変換特性を用いるようにし
て、該映像信号の輝度レベルｘを変換する第１の手段
と、該第１の手段でレベル変換された該映像信号の輝度レベ
ルに従って表示を行なう第２の手段とを含むことを特徴
とする映像信号の表示装置。
【請求項９】請求項８の記載において、前記変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）は、これらの平均
値が前記映像信号の輝度レベルｘに関して単調増加し、
かつ、同一の該輝度レベルｘに対して、前記変換特性ｆ
Ａ（ｘ），ｆＢ（ｘ）のうち一方が前記映像信号の輝度
レベルｘを中間階調にレベル変換する際には、他方が黒
０％または白１００％のいずれかのレベルに変換する特
性であることを特徴とする映像信号の表示装置。
【請求項１０】請求項８の記載において、前記第１の手段によるレベル変換後の前記映像信号の階
調数がレベル変換前の前記映像信号の階調数の約１／２
であることを特徴とする映像信号の表示装置。
【請求項１１】請求項１０の記載において、前記第２の手段により、前記レベル変換された映像信号
の輝度レベルに従って表示を行なうに際し、１フレーム
を構成するサブフィールドの数がレベル変換前の前記映
像信号の量子化ビット数より１少ないことを特徴とする
映像信号の表示装置。
【請求項１２】請求項１０の記載において、前記第２の手段により、前記レベル変換された映像信号
の輝度レベルに従って表示を行なうに際し、最も発光量
が大きく等しい発光量を有するサブフィールドを少なく
とも２つ含み、１フレームを構成するサブフィールドの
数がレベル変換前の前記映像信号の量子化ビット数に等
しいことを特徴とする映像信号の表示装置。
【請求項１３】請求項１０の記載において、前記第２の手段により、前記レベル変換された映像信号
の輝度レベルに従って表示を行なうに際し、等しい発光
量を有する２つ以上のサブフィールドからなるサブフィ
ールド群をｎ個（但し、ｎは１以上の整数）含み、レベ
ル変換前の前記映像信号の量子化ビット数より（ｎ−
１）個多いサブフィールド数により１フレームが構成さ
れることを特徴とする映像信号の表示装置。
【請求項１４】映像信号の１フィールド期間を複数の
サブフィールドに分割し、夫々のサブフィールドに定め
られた発光量での発光の有無を制御して階調表現を行な
う映像信号の表示装置において、２種類の互いに異なる変換特性ｆＡ（ｘ），ｆＢ（ｘ）
を該映像信号の画素毎に交互に用い、時空間の３次元で
隣接する画素間で異なる該変換特性を用いるようにし
て、該映像信号の輝度レベルｘを変換する第１の手段
と、該第１の手段でレベル変換された該映像信号の輝度レベ
ルに従って表示を行なう第２の手段と該変換特性ｆＡ
（ｘ），ｆＢ（ｘ）のいずれとも異なる変換特性ｆＣ
(ｘ)で該映像信号の輝度レベルを変換する第２の手段
と、該映像信号からエッジの有無を検出し、該エッジの有無
に応じて該第１，第２の手段によりレベル変換された映
像信号のいずれかを選択する第３の手段、該第３の手段で選択された該映像信号の輝度レベルに従
って表示を行なう第４の手段とを備えたことを特徴とす
る映像信号の表示装置。