JP4507633B2 - 画像処理装置、画像処理方法、表示装置、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、表示装置、および電子機器に関し、詳細には、簡単かつ安価な回路構成で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことが可能な画像処理装置、画像処理方法、表示装置、および電子機器に関する。

テレビ画像を表示する画像表示装置は、ＣＲＴを主流として進歩してきたため、各種規格もＣＲＴに準拠するものが多い。その中でγ変換と呼ばれる処理がある。ＣＲＴの三色の蛍光体は、入力した映像信号電圧に比例して発光せず、入力信号と光出力の関係は非直線性を持っている。この特性をγ特性と呼び、ＣＲＴの非直線性を受像器で補正すると受像器が複雑・高価になるので現在のテレビ方式では、送信側でγ補正した映像信号を送信している。

コンピュータディスプレイの分野でもＣＲＴが主流であったため、コンピュータ本体から出力される表示データは、コンピュータ本体内部で予めγ補正されて出力される。近年、フラットパネルディスプレイと呼ばれる薄型の表示装置は、発光体としてＬＥＤ、プラズマ、ＥＬ等の発光素子を用いている。これらの発光素子は、ＣＲＴと異なり、入力信号と光出力の関係はほぼ直線的であり、ＣＲＴのような非直線性がない。従って、γ補正された映像信号を入出力特性が直線的である表示装置で表示する場合には、逆γ補正を行って表示素子の特性に合わせる必要がある。

従来、逆γ補正の方法としては、例えば、（１）非線型なパルス幅変調を用いる方法（例えば、特許文献１参照）、（２）ＬＵＴを用いる方法（例えば、特許文献２参照）、（３）乗算器を用いる方法（例えば、特許文献３参照）、（４）折れ線近似する方法（例えば、特許文献４参照）等が公知である。

特開平６−１６１３８４号公報 特開平６−２３３１３１号公報 特開平８−１８８２６号公報 特開平６−１８９１６０号公報

しかしながら、上述の逆γ補正の方法では、（１）パネルの種類に応じてＲＯＭを用意しなければならないため回路が複雑となりコストが高くなる、（２）演算回路があるためリアルタイムでの補正が実現できない、（３）パラメータが多くその設定が複雑である等の問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単かつ安価な回路構成で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことが可能な画像処理装置、画像処理方法、表示装置、および電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、輝度調整データに応じた最大入力電圧を生成する輝度調整部と、コントラスト調整データに基づいて、輝度調整部で生成された最大入力電圧の電圧幅を可変に設定して出力するコントラスト調整部と、コントラスト調整部から出力された電圧を用いて、デジタル画像データをアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部で生成された電圧信号をγ変換または逆γ変換する変換部と、を備え、コントラスト調整部は、互いに直列に配置されて輝度調整部で生成された最大入力電圧が両端間に印加されるとともに、当該最大入力電圧の電圧幅を決定する第１回路および第２回路と、第１回路に入力されるコントラスト調整データを反転して第２回路へ供給するインバータと、を具備し、第１回路は、直列に接続された複数の第１抵抗と、コントラスト調整データに基づいて、複数の第１抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第１選択部と、を含み、第２回路は、直列に接続された複数の第２抵抗と、インバータにて反転されたコントラスト調整データに基づいて、複数の第２抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第２選択部と、を含み、Ｄ／Ａ変換部は、第１選択部から出力される第１出力電位が供給される第１配線と、第２選択部から出力される第２出力電位が供給される第２配線との間において、互いに直列に接続された複数の第３抵抗と、デジタル画像データに基づいて、複数の第３抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第３選択部と、を含み、変換部は、第３選択部からの第３電位が出力される第３配線と、第１配線または第２配線との間において、互いに直列に接続された複数の第４抵抗と、γ調整データに基づいて、複数の第４抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第４選択部と、を含むことを特徴とする。

これにより、デジタル画像データに対して、簡単なパラメータである調整データに基づいて、抵抗等の線形素子を含むアナログ非線形回路で非線形変換を施すことができ、簡単かつ安価なアナログ回路で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことができる。この結果、簡単かつ安価な回路構成で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことが可能な画像処理装置を提供することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記非線形変換手段は、前記デジタル画像データに対して、γ調整データに基づいて、γ変換／逆γ変換を施すことが望ましい。これにより、抵抗等の線形素子を含むアナログ非線形回路でγ変換／逆γ変換を施すことができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記デジタル画像データの最大輝度値を輝度調整データに基づいて設定する、線形素子を含むアナログ回路からなる輝度調整手段と、前記デジタル画像データのコントラストをコントラスト調整データに基づいて設定する、線形素子を含むアナログ回路からなるコントラスト調整手段と、を備えたことが望ましい。これにより、線形素子を含むアナログ回路で、デジタル画像データの輝度調整やコントラスト調整を行って、輝度・コントラストを独立にコントロールすることができ、総合的な画質調整を最小限のパラメータで実現することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記輝度調整手段は、前記デジタル画像データの最大輝度値に対応する最大電圧値を、前記輝度調整データに基づいて設定し、前記コントラスト調整手段は、前記デジタル画像データのコントラストに対応する電圧幅を、前記コントラスト調整データに基づいて設定し、前記非線形変換手段は、前記デジタル画像データに応じた電圧値に対して、前記γ調整データに基づいてγ変換／逆γ変換を施すことが望ましい。これにより、液晶パネル、プラズマパネル、フィールドエミッションパネル等の電圧駆動型の表示パネルに画像を表示する場合に、高画質な画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記輝度調整手段は、前記デジタル画像データの最大輝度値に対応する最大電流値を、前記輝度調整データに基づいて設定し、前記コントラスト調整手段は、前記デジタル画像データのコントラストに対応する電流幅を、前記コントラスト調整データに基づいて設定し、前記非線形変換手段は、前記デジタル画像データに応じた電流値に対して、前記γ調整データに基づいてγ変換／逆γ変換を施すことが望ましい。これにより、有機ＥＬパネル、ＬＥＤパネル等の電流駆動型の表示パネルに画像を表示する場合に、高画質な画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記輝度調整部は、高位側電位が供給される第１電源線と、低位側電位が供給される第２電源線との間において、互いに直列に接続された複数の第５抵抗と、輝度調整データに基づいて、複数の第５抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第５選択部と、を含むことが望ましい。より具体的には、前記第５選択部は、複数の第５抵抗に各々接続されており、輝度調整データに基づいて、複数の第５抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含むことが望ましい。これにより、抵抗とアナログスイッチとからなる簡単かつ安価なアナログ回路により輝度調整を行うことができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記コントラスト調整部における前記第１選択部は、複数の第１抵抗に各々接続されており、コントラスト調整データに基づいて、複数の第１抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含む一方、第２選択部は、複数の第２抵抗に各々接続されており、インバータにて反転されたコントラスト調整データに基づいて、複数の第２抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含むことが望ましい。これにより、抵抗とアナログスイッチとからなる簡単かつ安価なアナログ回路によりコントラスト調整を行うことができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記変換部における第４選択部は、複数の第４抵抗に各々接続されており、γ調整データに基づいて、複数の第４抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含むことが望ましい。これにより、抵抗とアナログスイッチとからなる簡単かつ安価なアナログ回路によりγ調整を行うことができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、請求項１から５のいずれか１つに記載の画像処理装置を表示装置に搭載することが望ましい。これにより、簡単かつ安価な回路構成で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことが可能な画像処理装置を搭載した表示装置を提供することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、請求項７に記載の表示装置を電子機器に搭載することが望ましい。これにより、簡単かつ安価な回路構成で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことが可能な画像処理装置を搭載した電子機器を提供することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、入力されるデジタル画像データに対して、調整データに基づいて、線形素子を含むアナログ非線形回路で非線形変換を施してアナログ信号として出力する非線形変換工程を含むことを特徴とする。

これにより、デジタル画像データに対して、簡単なパラメータである調整データに基づいて、抵抗等の線形素子を含むアナログ非線形回路で非線形変換を施すことができ、簡単かつ安価なアナログ回路で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことができる。この結果、簡単かつ安価な回路構成で、デジタル画像データに対して所望の非線形変換を行うことが可能な画像処理方法を提供することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記非線形変換工程では、前記デジタル画像データに対して、γ調整データに基づいて、γ変換／逆γ変換を施すことが望ましい。これにより、抵抗等の線形素子を含むアナログ非線形回路でγ変換／逆γ変換を施すことができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記デジタル画像データの最大輝度値を、輝度調整データに基づいて線形素子を含むアナログ回路で設定する輝度調整工程と、前記デジタル画像データのコントラストを、コントラスト調整データに基づいて線形素子を含むアナログ回路で設定するコントラスト調整工程と、を含むことが望ましい。これにより、線形素子を含むアナログ回路で、デジタル画像データの輝度調整やコントラスト調整を行って、輝度・コントラストを独立にコントロールすることができ、総合的な画質調整を最小限のパラメータで実現することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記輝度調整工程では、前記デジタル画像データの最大輝度値に対応する最大電圧値を、前記輝度調整データに基づいて設定し、前記コントラスト調整工程では、前記デジタル画像データのコントラストに対応する電圧幅を、前記コントラスト調整データに基づいて設定し、前記非線形変換工程では、前記デジタル画像データに応じた電圧値に対して、前記γ調整データに基づいてγ変換／逆γ変換を施すことが望ましい。これにより、液晶パネル、プラズマパネル、フィールドエミッションパネル等の電圧駆動型の表示パネルに画像を表示する場合に、高画質な画像を表示することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記輝度調整工程では、前記デジタル画像データの最大輝度値に対応する最大電流値を、前記輝度調整データに基づいて設定し、前記コントラスト調整工程では、前記デジタル画像データのコントラストに対応する電流幅を、前記コントラスト調整データに基づいて設定し、前記非線形変換工程では、前記デジタル画像データに応じた電流値に対して、前記γ調整データに基づいてγ変換／逆γ変換を施すことが望ましい。これにより、有機ＥＬパネル、ＬＥＤパネル等の電流駆動型の表示パネルに画像を表示する場合に、高画質な画像を表示することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る画像処理装置を適用した表示装置１００の構成を示すブロック図である。同図に示す表示装置１００は、アナログ画像信号入力端子１０１と、デジタル画像信号入力端子１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０３と、画素変換部１０４と、逆γ補正部１０５と、表示パネル駆動部１０６と、電圧駆動型表示パネル１０７と、操作部１０８と、コントローラ１０９とを備えている。

コントローラ１０９は、操作部１０８から入力される操作指示に基づいて、表示装置１００の各部を制御する。操作部１０８は、各種キーを備えたユーザインターフェースである。アナログ画像信号入力端子１０１には、アナログ画像信号が入力される。また、デジタル画像信号入力端子１０２には、デジタル画像信号（例えば、４ビットデータ）が入力されて、画素変換部１０４に出力される。

Ａ／Ｄ変換部１０３は、入力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号（例えば、４ビットデータ）に変換して、画素変換部１０４に出力する。画素変換部１０４は、入力されるデジタル画像信号（以下、「デジタル画像信号」を、単に「画像データ」と称する）が、インターレース信号の場合にはプログレッシブ信号に変換し、さらに、水平及び垂直方向の画素数を電圧駆動型表示パネル１０７の表示画素数に変換して、逆γ補正部１０５に出力する。

逆γ補正部１０５は、入力される画像データに対して、コントローラ１０９から入力されるγ調整データに基づいて逆γ補正を施して表示パネル駆動部１０６に出力する。この逆γ補正部１０５は、コントローラ１０９から入力される輝度調整データ（３ｂｉｔ）に応じて輝度調整を行う輝度調整部２０１と、コントローラ１０９から入力されるコントラスト調整データ（３ｂｉｔ）に応じてコントラスト調整を行うコントラスト調整部２０２と、コントローラ１０９から入力されるγ調整データに応じて逆γ補正を行うγ近似部２０３とを備えている。

表示パネル駆動部１０６は、逆γ補正部１０５から入力される画像データに基づいて、電圧駆動型表示パネル１０７を電圧駆動して画像を表示する。電圧駆動型表示パネル１０７は、電圧駆動される表示パネルからなり、例えば、液晶パネル、プラズマパネル、ＦＥＤ（ライトエミッション）パネル等で構成されている。

図２は、図１の逆γ補正部１０５の等価回路を示している。図３は、輝度調整・コントラスト調整・γ調整を説明するための説明図である。図２において、輝度調整部２０１は、輝度調整データ（３ｂｉｔ）に応じて、最大輝度（最大入力電圧）を決定する。コントラスト調整部２０２は、コントラスト調整データ（３ｂｉｔ）に応じてコントラスト（電圧幅）を決定する。γ近似部２０３は、コントローラ１０９から入力されるγ調整データに応じて、画像データに対して逆γ補正を行う。

図４は、ガンマ近似部２０３の等価回路を示す図である。ガンマ近似部２０３は、入力電圧Ｅ、出力電圧Ｖｏｕｔとすると、図４の如き等価回路で表すことができる。図４において、その出力電圧Ｖｏｕｔは、下式（１）の如く表すことができる。

図５は、γ特性曲線の一例を示す図である。同図では、４種類のγ特性曲線を示しており、ａ０はａ＝０．１，ａ１はａ＝０．２５，ａ２はａ＝０．４５、ＣＲＴ（γ＝２．２）のγ特性曲線を示している。ここで、ａ＝０．５以下（γ＝１以下）が逆γ変換、ａ＝０．５以上（γ＝１以上）がγ変換となる。上記式（１）の「ａ」のパラメータを設定することにより、所望のγ／逆γ補正を行うことができる。

図６は、逆γ補正部１０５の具体的な回路構成を示す図である。図６において、輝度調整部２０１は、輝度調整手段ＶＲ４と、トランジスタＱ９と、プルダウン抵抗Ｒ１とを備えている。輝度調整手段ＶＲ４は、入力電圧Ｖｃｃを最大輝度に対応する最大電圧に変換してトランジスタＱ９を介してコントラスト調整部２０２に出力する。

図７は、輝度調整手段ＶＲ４の具体的な回路構成例を示す図である。輝度調整手段ＶＲ４は、図７に示すように、直列接続された抵抗Ｒ０〜Ｒ６と、各抵抗Ｒ０〜Ｒ６の両端にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１１，１２と、アナログスイッチＳＷ１１，１２の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ２１とを備えている。

アナログスイッチＳＷ１〜４、ＳＷ１１，１２、ＳＷ２１には、コントローラ１０９からそれぞれ、３ビットの輝度調整データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２（ＭＳＢ）がＳＷ信号として供給され、一方の入力端子の出力が選択されて出力される。図８は、アナログスイッチＳＷの具体的な回路構成例を示す図である。アナログスイッチＳＷは、輝度調整データＤとして、「０」が入力された場合には「Ａ入力」を、「１」が入力された場合には「Ｂ入力」を出力する。

図７の輝度調整手段ＶＲ４において、Ｒ０〜Ｒ６の総抵抗値を１００Ω、各Ｒ０〜Ｒ６をそれぞれ抵抗値１４．３ＫΩとした場合、３ｂｉｔの輝度調整用データＤ０〜Ｄ２を入力することにより、入力電圧Ｖｃｃ（例えば、１５Ｖ）を７等分した電圧値が輝度調整データに応じて、トランジスタＱ９のゲートに印加される。なお、総抵抗値は、抵抗に印加する電圧値から適切な値を決定することができる。

トランジスタＱ９のゲートの出力は、ソースフォロワであるので、抵抗Ｒ１端の出力電圧は、ゲート電圧から閾値電圧Ｖｔｈを減じた電圧値にほぼ等しい値となる。この場合、ソースフォロワの出力電圧は、略０Ｖ〜１２Ｖの間で変化する。このソースフォロワの出力電圧値でγ変換出力の最大値、すなわち最大輝度を決定する。このソースフォロワの出力電圧は、コントラスト調整部２０２の両端に印加される。

コントラスト調整部２０２は、輝度調整部２０１の出力電圧の電圧幅を決定するコントラスト調整手段ＶＲ５，ＶＲ６を有している。図９は、コントラスト調整手段ＶＲ５，ＶＲ６の構成を示す図である。コントラスト調整手段ＶＲ５，ＶＲ６は、図９に示すように、直列接続された抵抗Ｒｘ０〜Ｒｘ６と、各抵抗Ｒｘ０〜Ｒｘ６の両端にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１１，１２と、アナログスイッチＳＷ１１，１２の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ２１とを備えている。また、コントラスト調整手段ＶＲ５，ＶＲ６は、直列接続された抵抗Ｒｙ０〜Ｒｙ６と、各抵抗Ｒｙ０〜Ｒｙ６の両端にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ５〜ＳＷ８と、アナログスイッチＳＷ５〜ＳＷ８の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１３，１４と、アナログスイッチＳＷ１３，１４の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ２２と、３ビットの輝度調整データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２（ＭＳＢ）をそれぞれ反転させるインバータＩＮＶ１，２，３とを備えている。アナログスイッチＳＷの構成は、上記図８で示した構成と同様である。

アナログスイッチＳＷ１〜４、ＳＷ１１，１２、ＳＷ２１には、コントローラ１０９からそれぞれ、３ビットのコントラスト調整データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２（ＭＳＢ）がＳＷ信号として供給され、その一方の入力端子の出力が選択されて出力される。また、アナログスイッチＳＷ５〜８、ＳＷ１３，１４、ＳＷ２２には、コントローラ１０９からそれぞれ供給される３ビットのコントラスト調整データＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２（ＭＳＢ）がインバータＩＮＶ１，２，３で反転されたＳＷ信号が供給され、その一方の入力端子の出力が選択されて出力される。

図９において、抵抗Ｒｘ０〜Ｒｘ６、抵抗Ｒｙ０〜Ｒｙ６を全て同じ抵抗値とすると、輝度調整手段ＶＲ５，６の出力電圧は、０−１２（Ｖ）、０．８６−１１．１４（Ｖ）、３．４４−８．５６（Ｖ）、４．３７−７（Ｖ）、５．１６−６．８４（Ｖ）の電圧幅で変化する。この電圧幅は、輝度の変化幅を決定しているのでコントラストの変化に対応している。

γ近似部２０３は、画像データをアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換手段（Ｒｘ＿Ｒ１−ｘ）と、この画像データに応じたアナログの電圧信号をγ変換するγ変換手段Ｒａと、トランジスタＱ１０と、プルダウン抵抗Ｒ２を有している。図１０は、Ｄ／Ａ変換手段（Ｒｘ＿Ｒ１−ｘ）の具体的な回路構成例を示す図である。Ｄ／Ａ変換手段（Ｒｘ＿Ｒ１−ｘ）は、図１０に示すように、直列接続された抵抗Ｒ０〜Ｒ１４と、各抵抗Ｒ０〜Ｒ１４の両端にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ８と、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ８の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１１〜１４と、アナログスイッチＳＷ１１〜１４の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ２１，２２と、アナログスイッチＳＷ２１，２２の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ３１と備えている。アナログスイッチＳＷの構成は、上記図８で示した構成と同様である。

アナログスイッチＳＷ０〜１４、ＳＷ１１〜１４、ＳＷ２１，２２，ＳＷ３１には、画素変換回路１０３からそれぞれ、４ビットの画像データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３（ＭＳＢ）がＳＷ信号として供給され、一方の入力端子の出力（電圧値）が選択されて、アナログの電圧信号が出力される。すなわち、このＤ／Ａ変換手段（Ｒｘ＿Ｒ１−ｘ）では、コントラスト調整手段ＶＲ５，６から入力される入力電圧を１４等分した電圧値が画像データに応じて、γ変換手段Ｒａに出力される。

図１１は、γ変換手段Ｒａの具体的な回路構成例を示す図である。γ変換手段Ｒａは、図１１に示すように、直列接続された抵抗Ｒ０〜Ｒ６と、各抵抗Ｒ０〜Ｒ６の両端にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１１，１２と、アナログスイッチＳＷ１１，１２の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ２１とを備えており、抵抗Ｒ０の接地側がアナログスイッチＳＷ２１の出力端子に接続されている。

γ変換手段ＲａのアナログスイッチＳＷ１〜４、ＳＷ１１，１２、ＳＷ２１には、コントローラ１０９からそれぞれ、３ビットのγ調整データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２（ＭＳＢ）がＳＷ信号として供給され、その一方の入力端子の出力が選択されて出力される。γ変換手段Ｒａに入力されるγ調整データを変更することにより、γ特性カーブを変えることができる。γ変換手段Ｒａでは、入力電圧を７等分した電圧値がγ調整データに応じて、トランジスタＱ１０のゲートに印加される。トランジスタＱ１０のゲートの出力は、ソースフォロワであるので、抵抗Ｒ２端の電圧は、ゲート電圧から閾値電圧Ｖｔｈを減じた電圧にほぼ等しい値となる。γ変換手段Ｒａの出力電圧はトランジスタＱ１０を介して、Ｖｏｕｔとして後段の表示パネル駆動部１０６に出力される。

図１２は、γ近似部２０３の抵抗とパラメータａの関係を説明するための図である。同図に示すように、図１１に示すγ変換手段Ｒａの抵抗Ｒ０〜Ｒ６を全て１４ｋΩとした場合、γ調整データを「００１」，「０１０」，「０１１」，「１００」，「１０１」，「１１０」，「１１１」とすると、それぞれ、ａ＝「０．１４３」，「０．２８６」，「０．４２８」，「０．５７１」，「０．７１４」，「０．８５７」，「１．０００」を設定することができる。

以上説明したように、実施例１によれば、入力されるデジタル画像データに対して、調整データに基づいて、線形素子を含むアナログ非線形回路で逆γ変換（非線形変換）を施してアナログ信号として出力する逆γ補正部１０５を備えているので、デジタル画像データに対して、簡単なパラメータである調整データに基づいて、抵抗等の線形素子を含むアナログ非線形回路で逆γ変換（非線形変換）を施すことができ、簡単かつ安価なアナログ回路で、デジタル画像データに対して所望の逆γ変換（非線形変換）を行うことができる。

また、実施例１によれば、デジタル画像データの最大輝度値に対応する最大電圧値を、輝度調整データに基づいて設定する、線形素子を含むアナログ回路からなる輝度調整部２０１と、デジタル画像データのコントラストに対応する電圧幅をコントラスト調整データに基づいて設定する線形素子を含むアナログ回路からなるコントラスト調整部２０２とを備えているので、抵抗等の線形素子を含むアナログ回路で、デジタル画像データの輝度調整やコントラスト調整を行って、輝度・コントラストを独立にコントロールすることができ、総合的な画質調整を最小限のパラメータで実現することができる。また、液晶パネル、プラズマパネル、フィールドエミッションパネル等の電圧駆動型の表示パネルに画像を表示する場合に、高画質な画像を表示することができる。

また、実施例１によれば、輝度調整部２０１は、駆動電圧がその両端間に入力される、直列接続された複数の抵抗と、複数の抵抗に各々接続されており、コントローラ１０９から入力される輝度調整データに基づいて、複数の抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを備えているので、抵抗とアナログスイッチとからなる簡単かつ安価なアナログ回路により輝度調整を行うことができる。

また、実施例１によれば、コントラスト調整部２０２は、輝度調整部２０１の出力が入力される、直列接続された複数の抵抗と、複数の抵抗に各々接続されており、コントローラ１０９から入力されるコントラスト調整データに基づいて、複数の抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチとを備えているので、抵抗とアナログスイッチとからなる簡単かつ安価なアナログ回路によりコントラスト調整を行うことができる。

また、実施例１によれば、γ近似部２０４は、デジタル画像データを、輝度調整部２０１で設定された最大輝度値およびコントラスト調整部２０２で設定されたコントラストを有するアナログ信号に変換する、線形素子を含むアナログ回路からなるＤ／Ａ変換手段と、このアナログ信号がその両端間に入力される、直列接続された複数の抵抗と、複数の抵抗に各々接続されており、コントローラ１０９から入力されるγ調整データに基づいて、複数の抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチとを備えているので、抵抗とアナログスイッチとからなる簡単かつ安価なアナログ回路によりγ調整を行うことができる。

実施例１は、電圧駆動型の表示パネルについて説明したが、実施例２では、電流駆動型の表示パネルについて説明する。図１３は、実施例２に係る画像処理装置を適用した表示装置５００の構成を示すブロック図である。同図に示す表示装置５００は、アナログ画像信号入力端子５０１と、デジタル画像信号入力端子５０２と、Ａ／Ｄ変換部５０３と、画素変換部５０４と、逆γ補正部５０５と、表示パネル駆動部５０６と、電流駆動型表示パネル５０７、操作部５０８と、コントローラ５０９とを備えている。実施例１（図１）と共通する部分の説明は省略し、ここでは異なる点についてのみ説明する。

逆γ補正部５０５は、入力される画像データに対して、コントローラ５０９から入力される調整データに基づいて逆γ補正を施して表示パネル駆動部５０８に出力する。この逆γ補正部５０５は、コントローラ５０９から入力される輝度調整データ（３ｂｉｔ）に応じて輝度調整を行う輝度調整部６０１と、コントローラ５０９から入力されるコントラスト調整データ（３ｂｉｔ）に応じてコントラスト調整を行うコントラスト調整部６０２と、コントローラ５０９から入力されるγ調整データに応じてγ調整を行うγ近似部６０３とを備えている。

表示パネル駆動部５０６は、逆γ補正部５０５から入力される画像データに基づいて、電流駆動型表示パネル５０７を電流駆動して画像を表示する。電流駆動型表示パネル５０７は、電流駆動される表示パネルからなり、例えば、有機ＥＬパネル、ＬＥＤパネル等で構成されている。

図１４は、図１３の逆γ補正部５０５の等価回路を示している。図１４において、輝度調整部６０１は、輝度調整データ（３ｂｉｔ）に応じて、最大輝度（最大入力電流）を決定する。コントラスト調整部６０２は、コントラスト調整データ（３ｂｉｔ）に応じてコントラスト（電流幅）を決定する。γ近似部６０３は、コントローラ５０９から入力されるγ調整データに応じて、画像データに対してγ変換を行って対応する電流値を出力する。

図１５は、図１４のガンマ近似部６０３の等価回路を示す図である。γ近似部６０３は、入力電流Ｉ、出力電流Ｉｏｕｔとすると、図１５の如き等価回路で表すことができる。この出力電流Ｉｏｕｔは、下式（２）の如く表すことができる。

図１６は、逆γ補正部５０５の具体的な回路構成例を示す図である。図１６において、輝度調整部６０１は、輝度調整手段ＶＲ１と、トランジスタＱ１，Ｑ２で構成されるカレントミラー回路ＣＭ１とを備えている。カレントミラー回路ＣＭ１の出力電流は、輝度調整手段ＶＲ１によって決定される。カレントミラー回路ＣＭ１では、トランジスタＱ２に流れる電流は、トランジスタＱ１と同じ大きさとなる。輝度調整手段ＶＲ１は、最大輝度に対応する最大電流をカレントミラー回路ＣＭ１のトランジスタＱ２を介してコントラスト調整部６０２に出力する。輝度調整手段ＶＲ１は、上記図１１と同様の回路構成とすることができる。

図１０において、輝度調整手段ＶＲ１の抵抗Ｒ０〜Ｒ６の総抵抗値を１００ＫΩ、各抵抗Ｒ０〜Ｒ６をそれぞれ１．４３ＫΩとした場合、その最大電流は、輝度調整データを「００１」とすると、（１５−３）Ｖ／１．４３ＫΩ≒８．４ｍＡ、「０１０」とすると、（１５−３）／２．８６ＫΩ≒４．２ｍＡと設定することができる。総抵抗値は、最小輝度における電流値をいくつかに設定するかによって定めることができる。

コントラスト調整部６０２は、輝度調整部６０１の出力電流を加算・減算してその電流幅を決定するものであり、第１コントラスト調整手段ＶＲ２と、第１コントラスト調整手段ＶＲ２に接続される、トランジスタＱ３，Ｑ４から構成されるカレントミラー回路ＣＭ２と、アナログスイッチＳＷ１００と、第２コントラスト調整手段ＶＲ３と、第２コントラスト調整手段ＶＲ３に接続される、トランジスタＱ５，Ｑ６から構成されるカレントミラー回路ＣＭ３と、アナログスイッチＳＷ２００とを備えている。第１コントラスト調整手段ＶＲ２および第２コントラスト調整手段ＶＲ３の回路構成は、上記図１１と同様の構成とすることができる。

アナログスイッチＳＷ１００、ＳＷ２００には、４ビットの画像データのＭＳＢ（Ｄ３）がＳＷ信号として入力してそのＯＮ／ＯＦＦが制御され、ＭＳＢが「０」の場合は、アナログスイッチＳＷ１００がＯＮし、ＭＳＢが「１」の場合は、アナログスイッチＳＷ２００がＯＮする。カレントミラー回路ＣＭ２は、画像データのＭＳＢが「０」の場合に、輝度調整部６０１から入力される入力電流に対して、第１コントラスト調整手段ＶＲ２で設定される電流値を減算するように機能する。また、カレントミラー回路ＣＭ３は、画像データのＭＳＢが「１」の場合に、輝度調整部６０１から入力される入力電流に対して、第２コントラスト調整手段ＶＲ３で設定される電流値を加算するように機能する。

この減算・加算する電流値は、コントラスト調整データを、コントラスト調整手段ＶＲ２，ＶＲ３に与えることによって設定される。図１１において、例えば、コントラスト調整手段ＶＲ２，３の抵抗Ｒ０〜Ｒ６の総抵抗値を１００ＫΩ、各抵抗Ｒ０〜Ｒ６をそれぞれ１．４３ＫΩとした場合、減算・加算する電流値は、コントラスト調整データを「００１」とすると８４０μＡ、「０１０」とすると４２０μＡと設定することができる。

このように、コントラスト調整部６０２においては、画像データが、「００００」〜「０１１１」の場合は、輝度を持ち上げる方向、画像データが「１０００」〜「１１１１」の時は、輝度を下げる方向に電流が制御されて、γ近似部６０３に供給される。この電流の変化幅は、輝度の変化幅に対応しているので画像データのコントラストを制御していることになる。

γ近似部６０３は、第１Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／１−ｘ）と、第２Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／ｘ）と、γ変換手段Ｒ（１／ａ）と、コンデンサＱ７，Ｑ８で構成されるカレントミラー回路ＣＭ４を備えている。図１７は、第１Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／１−ｘ）の具体的な回路構成を示す図である。第１Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／１−ｘ）は、図１７に示すように、直列接続された抵抗Ｒ０〜Ｒ１４と、各抵抗Ｒ０〜Ｒ１４の両端にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ８と、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ８の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１１〜１４と、アナログスイッチＳＷ１１〜１４の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ２１，２２と、アナログスイッチＳＷ２１，２２の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ３１と、インバータＩＮＶ１〜４とを備えており、抵抗Ｒ０の接地側がアナログスイッチＳＷ３１の出力端子に接続されている。アナログスイッチＳＷの構成は、上記図８で示した構成と同様である。

アナログスイッチＳＷ１〜８、ＳＷ１１〜１４、ＳＷ２１，２２，ＳＷ３１には、画素変換回路５０４からそれぞれ、４ビットの画像データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３（ＭＳＢ）がインバータＩＮＶ１〜４で反転された信号が、ＳＷ信号として供給され、一方の入力端子の出力が選択されて出力される。

図１８は、第２Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／ｘ）の具体的な回路構成を示す図である。第２Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／ｘ）は、図１８に示すように、直列接続された抵抗Ｒ０〜Ｒ１４と、各抵抗Ｒ０〜Ｒ１４の両端にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ８と、アナログスイッチＳＷ１〜ＳＷ８の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ１１〜１４と、アナログスイッチＳＷ１１〜１４の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ２１，２２と、アナログスイッチＳＷ２１，２２の出力端子にその入力端子が接続されたアナログスイッチＳＷ３１とを備えており、抵抗Ｒ０の接地側がアナログスイッチＳＷ３１の出力端子に接続されている。アナログスイッチＳＷの構成は、上記図８で示した構成と同様である。

アナログスイッチＳＷ１〜８、ＳＷ１１〜１４、ＳＷ２１，２２，ＳＷ３１には、画素変換回路５０４からそれぞれ、４ビットの画像データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３（ＭＳＢ）がＳＷ信号として供給され、その一方の入力端子の出力が選択されて出力される。

γ変換手段Ｒ（１／ａ）の具体的な回路構成は、上記図１１と同様な構成とすることができる。図１１において、γ変換手段Ｒ（１／ａ）のアナログスイッチＳＷ１〜４、ＳＷ１１，１２、ＳＷ２１には、コントローラ５０９からそれぞれ、３ビットのγ調整データのＤ０（ＬＳＢ）、Ｄ１、Ｄ２（ＭＳＢ）がＳＷ信号として供給され、その一方の入力端子の出力が選択されて出力される。γ変換手段Ｒ（１／ａ）に入力されるγ調整データを変更することにより、γ特性カーブを変えることができる。γ変換手段Ｒ（１／ａ）の出力電流は、カレントミラー回路ＣＭ４を介して、Ｉｏｕｔとして後段の表示パネル駆動部５０６に出力される。

図１９は、γ近似部６０３の抵抗とパラメータａの関係を説明するための図である。同図に示すように、図１１に示すγ変換手段Ｒ（１／ａ）の抵抗Ｒ０〜Ｒ６の値を選択すると、γ調整データを「００１」，「０１０」，「０１１」，「１００」，「１０１」，「１１０」，「１１１」とした場合、それぞれ、ａ＝「０．１４３」，「０．２８６」，「０．４２８」，「０．５７１」，「０．７１４」，「０．８５７」，「１．０００」を設定することができる。

以上説明したように、実施例２によれば、輝度調整部６０１は、デジタル画像データの最大輝度値に対応する最大電流値を、コントローラ５０９から入力される輝度調整データに基づいて設定し、コントラスト調整部６０２は、デジタル画像データのコントラストに対応する電流幅を、コントローラ５０９から入力されるコントラスト調整データに基づいて設定し、γ近似部６０３は、デジタル画像データに応じた電流値に対して、γ調整データに基づいて逆γ変換を施すこととしたので、有機ＥＬパネル、ＬＥＤパネル等の電流駆動型の表示パネルに画像を表示する場合に、高画質な画像を表示することができる。

なお、本発明は、上記実施例１〜２に限定されるものではなく、各実施例を組み合わせて実施することも可能である。また、上記実施例１，２では、逆γ補正を行う場合について説明したが、パラメータａの値を変えることにより、γ補正を行う場合にも適用可能である。

（電子機器への適用例）
つぎに、本発明に係る表示装置を適用可能な電子機器の具体例について図２０〜図２１を参照して説明する。図２０は、本発明に係る表示装置を可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）７００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７００は、キーボード７０１を備えた本体部７０２と、本発明に係る表示装置を適用した表示部７０３とを備えている。

図２１は、本発明に係る表示装置を携帯電話機８００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機８００は、複数の操作ボタン８０１のほか、受話口８０２、送話口８０３とともに、本発明に係る表示装置を適用した表示部８０４を備えている。

本発明に係る表示装置は、上述した携帯電話機、ノートパソコン、およびデジタルスチルカメラ以外にも、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く適用することができる。

本発明の画像処理装置および画像処理方法は、各種の分野に広く利用することができる。また、本発明の表示装置は、有機ＥＬ表示装置、ＬＥＤ表示装置、ＦＥＤ表示装置、エレクトロミック調光ガラス、電子ペーパー等に広く利用可能である。また、本発明に係る電子機器は、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、携帯型パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く利用することができる。

実施例１に係る画像処理装置を適用した表示装置の構成を示すブロック図。 逆γ補正部の等価回路を示す図。 輝度調整・コントラスト調整・γ調整を説明するための説明図。 γ近似部の等価回路を示す図。 γ曲線の一例を示す図。 逆γ補正部の具体的な回路構成を示す図。 輝度調整手段の具体的な回路構成例を示す図。 アナログスイッチＳＷの具体的な回路構成例を示す図。 コントラスト調整手段の構成を示す図。 第１γ変換手段（Ｒｘ＿Ｒ１−ｘ）の具体的な回路構成例を示す図。 第２γ変換手段Ｒａの具体的な回路構成例を示す図。 γ近似部の抵抗値を説明するための図。 実施例２に係る画像処理装置を適用した表示装置の構成を示すブロック図。 逆γ補正部の等価回路を示す図。 ガンマ近似部の等価回路を示す図。 逆γ補正部の具体的な回路構成を示す図。 第１Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／１−ｘ）の具体的な回路構成を示す図。 第２Ｄ／Ａ変換手段Ｒ（１／ｘ）の具体的な回路構成を示す図。 γ近似部の抵抗値を説明するための図。 本発明に係る表示装置を可搬型のパーソナルコンピュータの表示部に適用した例を示す斜視図。 本発明に係る表示装置を携帯電話機の表示部に適用した例を示す斜視図。

符号の説明

１００ 表示装置、１０１ アナログ画像信号入力端子、１０２ デジタル画像信号入力端子、１０３ Ａ／Ｄ変換部、１０４ 画素変換部、１０５ 逆γ補正部、１０６ 表示パネル駆動部、１０７ 電圧駆動型表示パネル、１０８ 操作部、１０９ コントローラ、２０１ 輝度調整部、２０２ コントラスト調整部、２０３ γ近似部、５００ 表示装置、５０１ アナログ画像信号入力端子、５０２ デジタル画像信号入力端子、５０３ Ａ／Ｄ変換部、５０４ 画素変換部、５０５ 逆γ補正部、５０６ 表示パネル駆動部、５０７ 電流駆動型表示パネル、５０８ 操作部、５０９ コントローラ、６０１ 輝度調整部、６０２ コントラスト調整部、６０３ γ近似部、７００ パーソナルコンピュータ、７０１ キーボード、７０２ 本体部、７０３ 表示部、８００ 携帯電話機、８０１ 操作ボタン、８０２ 受話口、８０３ 送話口、８０４ 表示部

Claims (7)

1. 輝度調整データに応じた最大入力電圧を生成する輝度調整部と、
   コントラスト調整データに基づいて、前記輝度調整部で生成された最大入力電圧の電圧幅を可変に設定して出力するコントラスト調整部と、
   前記コントラスト調整部から出力された電圧を用いて、デジタル画像データをアナログの電圧信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
   前記Ｄ／Ａ変換部で生成された電圧信号をγ変換または逆γ変換する変換部と、を備え、
   前記コントラスト調整部は、
   互いに直列に配置されて前記輝度調整部で生成された最大入力電圧が両端間に印加されるとともに、当該最大入力電圧の電圧幅を決定する第１回路および第２回路と、
   前記第１回路に入力される前記コントラスト調整データを反転して前記第２回路へ供給するインバータと、を具備し、
   前記第１回路は、
   直列に接続された複数の第１抵抗と、
   前記コントラスト調整データに基づいて、前記複数の第１抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第１選択部と、を含み、
   前記第２回路は、
   直列に接続された複数の第２抵抗と、
   前記インバータにて反転された前記コントラスト調整データに基づいて、前記複数の第２抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第２選択部と、を含み、
   前記Ｄ／Ａ変換部は、
   前記第１選択部から出力される第１出力電位が供給される第１配線と、前記第２選択部から出力される第２出力電位が供給される第２配線との間において、互いに直列に接続された複数の第３抵抗と、
   前記デジタル画像データに基づいて、前記複数の第３抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第３選択部と、を含み、
   前記変換部は、
   前記第３選択部からの第３出力電位が出力される第３配線と、前記第１配線または前記第２配線との間において、互いに直列に接続された複数の第４抵抗と、
   前記γ調整データに基づいて、前記複数の第４抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第４選択部と、を含む、
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記輝度調整部は、
   高位側電位が供給される第１電源線と、低位側電位が供給される第２電源線との間において、互いに直列に接続された複数の第５抵抗と、
   前記輝度調整データに基づいて、前記複数の第５抵抗の分圧により生成される複数の電位のうちの何れかを選択して出力する第５選択部と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記第１選択部は、前記複数の第１抵抗に各々接続されており、前記コントラスト調整データに基づいて、前記複数の第１抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含み、
   前記第２選択部は、前記複数の第２抵抗に各々接続されており、前記インバータにて反転された前記コントラスト調整データに基づいて、前記複数の第２抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含む、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記第４選択部は、前記複数の第４抵抗に各々接続されており、前記γ調整データに基づいて、前記複数の第４抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含む、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の画像処理装置。
5. 前記第５選択部は、前記複数の第５抵抗に各々接続されており、前記輝度調整データに基づいて、前記複数の第５抵抗の分圧出力を選択する複数のアナログスイッチを含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の画像処理装置を搭載したことを特徴とする表示装置。
7. 請求項６に記載の表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。

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