(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブピクセルおよび一組の原色を得るよう特定の透過スペクトルをもつ透過要素を介して前記サブピクセルを照明する複数の異なる色の光源を有する多原色ディスプレイ・デバイスにおける動的色域制御の方法であって、前記原色のうち少なくとも一つの原色の強度が前記光源のうち少なくとも二つの光源の強度に依存して調節され、当該方法は：
・入力画像の少なくとも一部を定義する色の集合の各色について、前記色の集合の全色を含む調節された色域が得られ、かつ前記色の集合のうちの前記各色が調節された色域の境界上に実質的に載るような前記光源のうちの一つの光源の極小強度値を決定する段階と、
・決定された極小強度値のうちの最大値を、前記集合に含まれる色について、前記原色のうちの少なくとも一つの原色が調節されるよう前記光源のうちの前記一つの光源を制御するための前記光源のうちの前記一つの光源についての極小強度値として選択する段階とを有する、
動的色域制御の方法。
【請求項２】
前記光源の数が前記原色の数より少ない、請求項１記載の動的色域制御の方法。
【請求項３】
前記光源の数が３であり、前記原色の数が４である、請求項２記載の動的色域制御の方法。
【請求項４】
入力画像の色の集合の全色を含む初期色域を定義する前記一組の原色の部分集合の初期強度値を得るよう、前記光源の初期強度値を選択する段階をさらに有し、前記極小強度値を決定する段階は関連付けられた初期強度値から始まる、請求項１記載の動的色域制御の方法。
【請求項５】
前記一組の原色はN個の原色を含み、初期強度値を選択する前記段階は：
・前記色の集合の各色について、前記一組の原色によって形成されるN次元色域において、その色を表示するために要求される前記N個の原色の極小強度値を決定し、
・前記一組の原色の各原色の初期強度値を、対応する原色について見出された極小強度値のうちの最大値を選択することによって決定することを含む、
請求項４記載の動的色域制御の方法。
【請求項６】
前記一組の原色はN次元色域を定義するN個の原色を含み、調節される光源の極小強度値を決定する前記段階は対応する原色の極小強度値を与え、該段階は、
・前記色の集合の各色について、および対応する原色によって定義されるN次元色域の各二次元部分空間について、前記色の集合の選択された色の投影が調節された二次元色域投影の境界上に実質的に載るような調節された二次元色域投影を得るような対応する原色の極小強度値を決定する段階と、
・対応する原色によって定義される二次元部分空間内で決定される極小強度値のうちの最大値を選択する段階とを含む、
請求項１記載の動的色域制御の方法。
【請求項７】
対応する原色の極小強度値を決定する前記段階が、前記色の集合の各色について、前記選択された色の投影の座標を調節された二次元色域の境界のある境界線を定義する式に代入して、前記色の集合の選択された色の投影が調節された二次元色域の境界上に実質的に載るような調節された二次元色域を得るような対応する原色の極小強度値を計算することを含む、
請求項６記載の動的色域制御の方法。
【請求項８】
前記原色のうちの二つ以上の原色の強度が逐次的に調節される、請求項１記載の動的色域制御の方法。
【請求項９】
・サブピクセルおよび一組の原色を得るよう特定の透過スペクトルをもつ透過要素を介して前記サブピクセルを照明する複数の異なる色の光源を有し、前記原色の少なくとも一つの強度が前記光源の少なくとも二つの強度に依存する多原色ディスプレイ・デバイスにおいて前記異なる色の光源の強度を制御するドライバと、
・入力画像の少なくとも一部を定義する色の集合の各色について、前記色の集合の全色を含む調節された色域が得られ、かつ前記色の集合のうちの前記各色が調節された色域の境界上に実質的に載るような前記光源のうちの一つの光源の極小強度値を決定し、
決定された極小強度値のうちの最大値を、前記集合に含まれる色について前記原色のうちの少なくとも一つの原色が調節されるよう前記光源のうちの前記一つの光源を制御するための前記光源のうちの前記一つの光源についての極小強度値として選択するプロセッサとを有する、
動的色域制御ユニット。
【請求項１０】
請求項９記載の動的色域制御ユニットとサブピクセルにより構成されるピクセルとを有するディスプレイ装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のディスプレイ装置であって、前記一組の原色はN個の原色を含み、ピクセルはN個のサブピクセルを含み、当該ディスプレイ装置はさらに：
・前記N個の原色の組のための光を生成するP個の光源の組であって、前記N個の原色の組の強度を制御するよう前記ドライバが前記光源に結合されている、光源の組と、
・前記P個の光源の組および前記N個のサブピクセルに関連付けられたN個の色フィルタの組と、
・前記N個のサブピクセルの光学的状態を制御するサブピクセル・ドライバとを有する、
ディスプレイ装置。
【請求項１２】
・前記N個のフィルタの組のうち少なくとも一つの色フィルタが、残りの色フィルタの少なくとも一つの透過スペクトルと少なくとも部分的に重なる透過スペクトルをもつ、請求項１１記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
光源の数が３であり、前記一組の原色が四つの原色を含み、前記サブピクセル・ドライバが、三色成分入力信号を四つのサブピクセルのための四つの駆動値にマッピングするマッピング器と、１より大きな因子で前記入力信号をスケールするスケーリング器とを有する、請求項１２記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
請求項９記載の動的色域制御ユニットと前記多原色ディスプレイ・デバイスとを有するハンドヘルド型装置。
【請求項１５】
サブピクセルおよび一組の原色を得るよう特定の透過スペクトルをもつ透過要素を介して前記サブピクセルを照明する複数の異なる色の光源を有する多原色ディスプレイ・デバイスにおける動的色域制御のためのコンピュータ・プログラムであって、プロセッサに：
・入力画像の少なくとも一部を定義する色の集合の各色について、前記色の集合の全色を含む調節された色域が得られ、かつ前記色の集合のうちの前記各色が調節された色域の境界上に実質的に載るような前記光源のうちの一つの光源の極小強度値を決定する段階と、
・決定された極小強度値のうちの最大値を、前記集合に含まれる色について前記原色のうちの少なくとも一つの原色が調節されるよう前記光源のうちの前記一つの光源を制御するための前記光源のうちの前記一つの光源についての極小強度値として選択する段階とを実行させるための、
コンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動的な色域（gamut）制御の方法、動的色域制御ユニット、前記動的色域制御ユニットを有するディスプレイ装置、前記動的色域制御ユニットを有しディスプレイをもつ携帯装置およびコンピュータ・プログラム・プロダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのディスプレイ装置は、ピクセル分割されたディスプレイ・デバイスのピクセルを照明する少なくとも一つの光源を有する光ユニットを使うことによってディスプレイ・デバイス上に画像を表示する。通例、ピクセル分割されたディスプレイはマトリクス・ディスプレイである。通例、安定な動作状態では、光源は変動しない光スペクトルを与え、入力画像はピクセルの光学状態を変調することによって再現される。今日まで、主として蛍光ランプが光源として使われている。しかしながら、ほとんど単色のスペクトルを供給するLEDも考えられる。既知の透過型LCDディスプレイは、表示されるべき画像に従って光透過が制御されるLC材料でできたピクセルを有する。別の既知の反射型DMDディスプレイでは、ピクセルは傾斜可能な小さな鏡を含む。鏡の傾斜角が、表示されるべき画像に従って制御される。光源からの光を部分的に反射し、部分的に透過させる半透過型ディスプレイも知られている。
【０００３】
カラー・ディスプレイ・デバイスでは、異なる色を得るために各ピクセルはサブピクセルおよび関連する色フィルタを有する。これらが一緒になって、表示されるべき画像に従ってピクセルの色を与える。色フィルタを出て付随するサブピクセルを照明する色付きの光はしばしばカラー・ディスプレイ・デバイスの原色と称される。これらの原色は、ディスプレイ・デバイスが表示できる色域を定義する。
【０００４】
長い間、カラー・ディスプレイ・デバイスは三原色、通例は赤、緑および青を使っていた。したがって、ほとんどすべての入力画像は三成分色空間で定義され、その色空間は通例RGB色空間またはそれに関係した色空間である。最近、三つより多い原色を使ういわゆる多原色ディスプレイ（multi-primary  display）が導入されている。「色」が使われているが、実は種々のスペクトルが意味される。そのようなディスプレイは、三原色の代わりに少なくとも四つの原色を使うことによってより広い色域が表示できるので、広色域ディスプレイとも称される。
【０００５】
電力消費は、ディスプレイ装置における重要な問題であり、電力消費を減らすために多くの活動が進行中である。そうしたアプローチの一つでは、ピクセル当たり四つのサブピクセルを有する広色域ディスプレイが使用される。ここで、一つのサブピクセルは白である。通例、残りのサブピクセルは赤、緑および青だが、他の色も可能である。色をサブピクセルに結び付けることは、このサブピクセルを出て観察者に向かう光がその光をもつということを意味することを注意しておく必要がある。
【０００６】
光源の同じ強度では、透明な色フィルタをもつ追加の白サブピクセルは、他のサブピクセルよりずっと高い輝度をもつ。光源と他のサブピクセルとの間の色フィルタはスペクトルの大きな部分を抑制するからである。結果として、ピクセルの他のサブピクセルを介してではなく、白サブピクセルを介して色の白部分を提供することによって、電力消費が最小化できる。透明色フィルタは実際に設けられる必要はなく、しばしば意図せずに存在する。光源を出る光は白サブピクセルを覆う透明物質を通って所定の距離進む必要があるからである。
【０００７】
蛍光ランプをバックライトとするRGBWディスプレイ・デバイスの使用は限られる。これは、RGBからRGBWへの色域マッピングによって引き起こされるアーチファクトのためである。RGBW色域の増加した明るさを十全に使用するためには、すべての入力画像成分がほぼ因子２によってスケールされる必要がある。飽和していない色は光源の同じ強度で、２倍明るくなるか、あるいは同じ明るさを得るために光源の強度の半分しか必要とされなくなる。しかしながら、飽和した色はRGBW色域の外側にスケールされ、そのような色をRGBW色域にマッピングし戻した後に望ましくないクリッピング・アーチファクトまたは不自然さにつながる。これらのアーチファクトはランプの強度をブーストすることによって防ぐことができるが、これは電力消費をさらに増すことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アーチファクトを導入することなく電力消費を減らすための動的な色域制御を提供することが本発明の一つの目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の側面は、請求項１に記載されるような動的色域制御を提供する。本発明の第二の側面は、請求項８に記載されるような動的色域制御ユニットを提供する。本発明の第三の側面は、請求項９に記載されるようなディスプレイ装置を提供する。本発明の第四の側面は、請求項１３に記載されるようなハンドヘルド型装置を提供する。本発明の第五の側面は、請求項１４に記載されるようなソフトウェア・プロダクトを提供する。有利な実施形態は従属請求項において定義される。
【００１０】
本発明の第一の側面に基づく動的色域制御の方法は、ディスプレイ・デバイスの関連するサブピクセルを照明する一組の原色の強度を制御する。たとえば、色フィルタ後の原色の強度を制御するために光源の強度が制御される。本方法は、調節される一つの原色について、前記一組の原色のうちの他の原色とともに相変わらず色の集合の全色を含む調節された色域を得るための、極小強度値を探す。この極小強度値を見出すのは、まず、前記色の集合の各色について、調節される原色についての、前記色の集合のうちの選択された色が調節された色域の境界上に実質的に載るような調節された色域を得るための、極小強度値を決定し、次いで、前記色のそれぞれについての調節された原色の決定された最小強度値の最大値を選択することによる。色は厳密に境界上に載っていてもよいが、量子化誤差のため、境界に対して小さなオフセットをもっていてもよい。境界も量子化誤差を有することがありうることを注意しておく必要がある。よって、重要なのは、選択された色と境界との間の距離が極小の場合に前記最小がみつけられるということである。追加的な要求は、選択された色が（量子化された）境界内でなくてはならないというものであってもよい。
【００１１】
こうして、動的色域制御の前記方法は、結果として得られる色域が原色の一つのみの変化に起因してより小さくなるような時には、原色の一つの強度を下げる。調節された色域と称される、前記結果として得られる色域は、調節された色域の境界上に実質的に載る入力画像のある第一の色が遭遇されるまで小さくされる。次いで、次の原色の強度が、調節された色域の境界上に載る入力画像の別の第一の色が遭遇されるまで小さくされてもよい。このアプローチは、原色の一つ一つに適用されてもよい。原色の強度が減らされる順序は随意に選択できる。
【００１２】
色域のこの逐次的な縮小は、原色の強度を、よって光源に供給されるべき電力を最小化する。その一方、画像の何らかの色が色域の外に出るようには色域を変えないよう注意が払われる。原色の実際の強度、よって結果として得られる色域は、原色の極小強度をもって実際の画像のすべての色に適合するよう動的に制御される。
【００１３】
ある実施形態では、本方法は、すべての原色が最小化されたのちに、最初に減少された原色が、さらなる減少が可能かどうか再び検査され、他の原色についても同様にしていくという意味で再帰的であってもよい。この再帰的なアプローチは、色域が、変えられない特定の原色の方向で変化する場合に有利である。たとえば、RGBWディスプレイにおいて、光源は三つのスペクトルを生成する。関連する赤、緑および青のサブピクセルのそれぞれについて一つである。白のサブピクセルに入射する光のスペクトルはこれら三つのスペクトルの和である。よって、白ピクセルの色は、R、G、B光源の一つの強度が制御されると変化する。結果として、色域は、変えられる光源の強度を変えることによって引き起こされるのとは別の方向にも変化し、この別の方向にある境界上にあった前記第一のピクセルは、その境界上に留まるのではなく変えられた色域中に動きうる。
【００１４】
ある実施形態では、表示されるべき入力画像に存在する色の集合の全色を含む初期色域を得るよう、前記一組の原色の初期強度値が選択される。本方法はさらに、前記一組の原色のうち調節される原色について、この原色の初期強度値から始めて、調節される原色を、探している極小値に対応する調節された原色を得るよう調節する。
【００１５】
ある実施形態では、前記一組の原色はN個の原色を含む。前記色の集合の各色について、前記一組の原色によって形成されるN次元色域でこの色を表示できるよう、原色の極小強度値が選択される。次いで、原色毎の初期強度値は、対応する原色について見出された極小強度値の最大値を選択することによって決定される。N個の原色がP＜N個の光源から色フィルタを用いて得られる場合、原色の極小強度値は、P個の光源の極小光出力を決定することによって見出される。
【００１６】
ある実施形態では、前記一組の原色は、N次元色域を定義するN個の原色を含む。調節される原色の極小強度値の探索は、この探索を、前記N次元色域ではなくいくつかの二次元空間において実行することによって単純化される。これらの二次元空間は二次元色域を定義する。入力画像を形成する前記色の集合の色は、これら二次元色域中に投影される。特定の一つの原色の極小強度値は、原色の一つがこの特定の原色であるすべての二次元平面上で極小強度を見出すことによって決定できる。極小強度は、投影された色が二次元色域の境界上に載る強度である。これらの平面は、N次元色域の二次元部分空間とも称される。
【００１７】
まとめると、前記色の集合の各色について、および調節される原色によって定義されるN次元色域の各二次元部分空間について、調節される原色の強度値は、前記色の集合の選択された色の投影が調節された二次元色域の境界上に載るような調節された二次元色域を得るよう決定される。調節される原色によって定義される二次元部分空間内で決定される調節された原色の最大値が、調節される原色の極小強度値として選択される。
【００１８】
ある実施形態では、前記色の集合の各色について、調節される原色の極小強度値が、前記色の集合の選択された色の投影の座標を調節された二次元色域の境界の境界線を定義する式に代入することによって見出される。結果として、当該色が二次元色域の境界上に載る調節された原色の強度値は、直線を定義する線形方程式を使って簡単見出される。N次元空間で難しい行列演算を実行することは要求されない。
【００１９】
本発明のもう一つの側面では、ディスプレイ装置が動的色域制御ユニットとサブピクセルをもつピクセルとを有する。前記動的色域制御ユニットは、ディスプレイ・デバイスのピクセルの関連するサブピクセルを照明する一組の原色の強度を制御するドライバを有する。色域制御ユニットはプロセッサを有し、該プロセッサは、入力画像を定義する色の集合の全色を含む初期色域を得るよう、前記一組の原色の初期強度値を選択する。次いで、前記一組の原色の原色ごとに逐次的に、前記プロセッサは原色の一つの初期強度値を調節して調節された原色を得る。前記プロセッサは、調節される原色についての、前記一組の原色のうちの他の原色とともに相変わらず前記色の集合の全色を含む調節された色域を得るための、極小強度値を探す。この探索は、前記色の集合の各色について、調節される原色についての、前記色の集合のうちの選択された色が調節された色域の境界上に載るような調節された色域が得られるような強度値を決定することによって実行される。最後に、調節された原色の決定された強度値の最大値が、すべての色が相変わらず原色の色域内にあるような調節された原色についての最小値として選択される。
【００２０】
ある実施形態では、前記一組の原色はN個の原色を含み、ピクセルはN個のサブピクセルを含む。前記ディスプレイ装置はさらに、前記N個の原色の組のための光を生成するP個の光源の組を有する。前記ドライバは前記P個の光源に結合されており、前記N個の原色の組の強度を変えるよう前記光源の強度を制御する。N個の色フィルタの組が、前記P個の光源の組と前記N個のサブピクセルの間に配置されている。前記N個の原色の組が、前記N個の色フィルタを出る光によって形成される。前記ディスプレイ装置はさらに、前記N個のサブピクセルの光学的状態を制御するサブピクセル・ドライバを有する。
【００２１】
ある実施形態では、前記N個の色フィルタの組のうち一つの色フィルタは透明である。先に解説したように、この白色フィルタは、色が他の原色の強度に依存する原色を引き起こす。別の言い方をすれば、白色フィルタ後の色は、スペクトルの少なくとも一部が白色フィルタを通過できる光源の強度によって決定される。結果として、白でない原色の一つの強度（よって光源の一つの強度）が変化させられたためにすべての原色によって定義される色域が変化する場合、白の原色も変化する。白の原色のこの変化のため、その原色が変化させられる前は色域の境界上に位置されていた入力画像のある色がもはや境界上に載らなくなる。この問題は、本アプローチを、すべての光源の強度について少なくとも二回適用することによって解決される。別の言い方をすれば、入力画像の色が、N個の最小化された原色によって定義される、結果として得られる色域内となるようにP個の光源のそれぞれについて本発明に従って極小強度が決定されたのち、P個の光源のそれぞれについて本発明に従って再び極小強度が決定される。必要であれば、本発明に基づくアプローチが３回以上繰り返されてもよい。
【００２２】
ある実施形態では、前記ディスプレイ装置は三つの異なる色の光源をもち、四つの原色が存在する。前記異なる色の光源が三つの異なるランプ、あるいは三つの帯域をもつスペクトルを与える一つの蛍光ランプ、あるいは色ごとに少なくとも一つのLEDであってよいことを注意しておく必要がある。前記サブピクセル・ドライバは、前記三色成分入力信号を四つのサブピクセルのための四つの駆動値にマッピングするためのマッピング器と、１より大きな因子で入力信号をスケールするスケーリング器とを有する。スケーリングは、前記四つの原色の完全な色域の使用を可能にするよう実行される。
【００２３】
本発明のこれらおよびその他の側面は、以下に記載される実施形態を参照することから明白となり、明快にされるであろう。
【００２４】
異なる図面で同じ参照符号をもつ項目は同じ構造的特徴および同じ機能をもつ、あるいは同じ信号であることを注意しておくべきであろう。そのような項目の機能および／または構造が説明済みである場合には、詳細な説明においてその説明を繰り返す必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】プロセッサおよびディスプレイ・デバイスのブロック概略図である。
【図２】RGBWディスプレイにおいて原色をブーストする効果を解説する二次元色域を概略的に示す図である。
【図３】入力画像中のすべての色が色域内にありながら電力消費を最小にするためにRGBWディスプレイにおいて原色をブーストおよび鈍化する効果を解説するための二次元色域を概略的に示す図である。
【図４】第一段階において原色のうちの第一のものの強度が最小にされる仕方を解説する二次元色域を概略的に示す図である。
【図５】第一段階において原色のうちの第二のものの強度が最小にされる仕方を解説する二次元色域を概略的に示す図である。
【図６】第一段階において原色のうちの第三のものの強度が最小にされる仕方を解説する二次元色域を概略的に示す図である。
【図７】第二段階において原色のうちの第一のものの強度が最小にされる仕方を解説する二次元色域を概略的に示す図である。
【図８】第二段階において原色のうちの第二のものの強度が最小にされる仕方を解説する二次元色域を概略的に示す図である。
【図９】入力画像のある色が色域の境界上になるよう原色の極小強度を決定するための計算を説明する二次元色域を概略的に示す図である。
【図１０】カメラのブロック図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、プロセッサおよびディスプレイ・デバイスのブロック概略図を示している。ディスプレイ・デバイス（display  device）DDはN個の原色を使用する。N個の原色は、P個の光源によって、特定の透過をもつN個の色フィルタを介して生成される。図１では、N＝4個の原色PR、PG、PB、PW、三つの光源LR、LG、LBおよび四つの色フィルタRF、GF、BF、WFをもつ例が示されている。以下では、本発明はこの例に関して解説される。NおよびPのより大きな値についての説明は不必要に複雑になるであろうからである。当業者は、この例に関する説明から、本発明がN個の原色、P個の光源およびN個の色フィルタについての一般的な場合に適用可能であることを容易に理解できるであろう。
【００２７】
原色PR、PG、PB、PWは、ディスプレイ・デバイスDDのピクセルのそれぞれ関連するサブピクセルRP、GP、BP、WPを照明する。サブピクセルRP、GP、BP、WPの光学的状態は、入力信号IIに従って、それぞれ制御信号ａ、ｂ、ｃ、ｄによって制御される。制御信号ａ、ｂ、ｃ、ｄは原色PR、PG、PB、PWを変調して、入力信号II内の関連するピクセルの色を得るために必要とされるサブピクセルRP、GP、BP、WPを出る光R′、G′、B′、W′の強度を与える。実際的な実装では、色フィルタRF、GF、BF、WFが代替的にサブピクセルRP、GP、BP、WPの下に存在していてもよいことを注意しておく必要がある。
【００２８】
図１に示された実施形態では、Nは４であり、Pは３である。しかしながら、NおよびPの他のいかなる数も、Nが２より大きい限り使用されうる。Pはいかなる数でもよいが、たいていはNより小さいかNに等しい。大文字R、G、B、Wはそれぞれ赤（red）、緑（green）、青（blue）、白（white）を示すが、異なるスペクトルをもつ他のいかなる色を使ってもよい。白色Wのスペクトルは、白フィルタWFによってフィルタ処理された他の色R、G、Bのスペクトルの和であってもよい。説明の簡単のため、以下では、ディスプレイ・デバイスDDは、赤、緑、青および白の原色PR、PG、PBおよびPWもつRGBWディスプレイであると考える。しかしながら、当業者は、この個別的な実施形態を他の原色をもつ他の任意のディスプレイに変える仕方を容易に理解するであろう。白の原色PWが白と呼ばれるのは、白フィルタWFがすべての可視光波長について透明であることができるからであることを注意しておくべきである。白フィルタWFの透過dWはすべての波長について100%であってもよい。しかしながら、たいていの実際的な実装では、白のサブピクセルWPは特定の透過スペクトルをもつ、よって波長によって異なる100%よりも小さな透過をもつ透明層によって覆われている。たとえば、白色フィルタWFは黄色または他のスペクトルを透過させてもよい。また、「白」の語の使用は、白フィルタWFが透明であるという事実に関係しているのみである。白原色PWの実際の色は、光源LR、LG、LBの実際の強度に依存し、よっていかなる色をもつこともできる。
【００２９】
ドライバLDがサブドライバLD1、LD2およびLD3を有する。サブドライバLD1は入力制御値Krを受信して光源LRに電流IRを供給し、光源LRは強度KRで赤の光を生成する。サブドライバLD2は入力制御値Kgを受信して光源LGに電流IGを供給し、光源LGは強度KGで緑の光を生成する。サブドライバLD3は入力制御値Kbを受信して光源LBに電流IBを供給し、光源LBは強度KBで青の光を生成する。光源LR、LG、LBはたとえば蛍光ランプのような別個のランプ、あるいはLED（発光ダイオード）、あるいはLED群であってもよい。入力制御値Kr、Kg、Kbは、光源LR、LG、LBに供給される電流IR、IG、IBを、これらの電流IR、IG、IBのレベルおよび／またはデューティ・サイクルを変えることによって制御しうる。プロセッサPCは入力信号IIを受信し、制御値Kr、Kg、Kbおよび制御信号ａ、ｂ、ｃ、ｄを供給する。RGBWディスプレイをどのように駆動するかはよく知られているので、実際の処理は説明されていない。以下では、本発明を実行することができるためにどんな処理が追加される必要があるかが説明される。この処理は、専用ソフトウェアによって、あるいはマイクロプロセッサ上で走るソフトウェア・プログラムによって実行されてもよい。
【００３０】
図２は、RGBWディスプレイにおいて原色をブーストする効果を解説するための二次元色域を概略的に示している。この二次元色域は、四つの原色PR、PG、PB、PWによって生成される四次元色域の投影色域である。N個の原色が使用される場合、この二次元色域はN個の原色によって定義されるN次元色域の投影色域である。簡単のため、N次元色域の二次元投影に関して本アプローチを解説する。
【００３１】
図２は、RG部分空間SRGを示している。三つの制御可能な光源LR、LGおよびLBをもつRGBWディスプレイでは、RG部分空間SRGのほかに、他の二つの部分空間（図示せず）が定義できる：RB部分色域およびGB部分色域である。RG部分空間の垂直軸は赤の色の強度を示し、水平軸は緑の色の強度を示す。垂直軸上に載っている赤の原色ベクトルPRは長さPR＝dR*KRをもつ。ここで、KRは赤の光源LRによって生成された光の強度を表し、dRは赤のフィルタRFのフィルタ透過因子である。水平軸上に載っている緑の原色ベクトルPGは長さPG＝dG*KGをもつ。ここで、KGは緑の光源LGによって生成された光の強度を表し、dGは緑のフィルタGFのフィルタ透過因子である。三次元のRGB色空間から二次元のRG色空間に投影された白の原色PWの成分はPPWによって示される。白の原色PPWは：
PPW＝KR*dWl＋KG*dW2＋KB*dW3＝CR*KR＋CG*KG＋CB*KB
によって定義される。ここで、dW1、dW2、dW3は白フィルタWFのスペクトル・フィルタリングを示す。このように、図１に示されるフィルタ因子dWは入射光の波長に依存しうる。白フィルタWFは、赤の光KR、緑の光KGおよび青の光KBについて、それぞれ一定またはほとんど一定の透過CR、CG、CBをもつと想定される。よって、白ベクトルPPWはG＝CG*KGおよびR＝CR*KRの点で終わる。赤‐緑部分空間SRGにおいて原色によって再現できる色全体の部分色域GAは、ベクトルPR、PGおよびPPWによって定義され、GAによって指示される。白原色PWは白色である必要はなく、実際の色は係数CR、CGおよびCBならびに強度KR、KGおよびKBに依存することを注意しておく必要がある。結果として、投影された（projected）白の原色PWである白ベクトルPPWは、すべての原色PR、RG、RBが強度１をもつときに得られる投影された白WDと一致する必要はない。
【００３２】
RGBWディスプレイ・デバイスDDがRGBディスプレイ・デバイスと同じ解像度をもつ場合、RGBWサブピクセルは、RGBサブピクセルに対して25%縮小された面積をもつ。RGBWディスプレイでは、白フィルタの透過dWおよび表示されるべき色に依存して、RGBディスプレイに対して50%高い明るさまたは同じ明るさでの50%低い電力消費が可能である。しかしながら、RGBからRGBWへの色域マッピングによって引き起こされるアーチファクトのためバックライトが制限されるので、蛍光ランプをもつRGBWディスプレイの使用。RGBW色域の完全な明るさを利用するために、入力画像（input  image）IIはほぼ因子２だけスケーリングされる必要がある。こうして、すべての色が因子２だけ明るくなる。たとえば、飽和していない色ａを見ると、この色はａ′になる。飽和している色ｂはｂ′になる。結果として、スケーリングは、いくつかの飽和している色を、再現できる色域GAの外に動かしてしまう。これは、そのような色を再現色域GAにマッピングし戻した後、望ましくないクリッピング・アーチファクトまたは不自然さにつながる。
【００３３】
色域GAは、光源LR、LG、LBを同じスケーリング因子でブーストし、こうしてベクトルPR、PGおよびPPWを拡大することにより、すべての可能な入力色が色域GAによって再現できるまで拡大されることができる。しかし、もちろん、これは電力消費のおびただしい増大につながる。
【００３４】
単独の蛍光ランプが光源LR、LG、LBのために使用される場合、原色PR、PG、PBおよびPWは等しく拡大され、それにより色相および飽和度を保ちつつ輝度を上げる。この実施形態では、光源LR、LG、LBは別個の光源ではなく、同じ蛍光ランプ中の異なる蛍光体（phosphor）によって得られる。このアプローチは、クリッピングを回避するが、電力消費を増し、ランプの寿命を縮める。光源LR、LG、LBが別個のLEDまたはLEDアレイである場合、LEDの明るさは図１に示されるように別個に制御されることができる。本発明では、この自由度を使って光KR、KG、KBの輝度を別個に制御して、実際の入力画像のすべての色が再現されるのを保ちつつ、これらの輝度が極小となるよう結果として得られる色域の形を適応させる。この色域制御は、実際の入力画像、該入力画像の一部または入力画像の組に含まれる色に依存して色域を適応させるので、動的（dynamic）である。
【００３５】
図３は、入力画像II中のすべての色が色域内にありながら電力消費を最小にするためにRGBWディスプレイにおいて原色をブーストおよび減衰させる（dimming）効果を解説するための二次元色域を概略的に示している。入力画像IIの色内容に依存して、原色は異なってスケーリングされうる。図３では、入力画像IIの色のどれも、軌跡（locus）LOによって囲まれる領域外には生じない。色のいくつかが点で示されている。光源LR、LG、LBの強度は、原色PR、PG、PBおよびPWが、できるだけ小さくしかし入力画像IIの全色を網羅する色域IGを生じる極小値Ri、Gi、BiおよびWiをもつよう制御される。簡単のため、図３では、入力画像II中に赤および緑の色のみが存在しており、青の原色PBは0となっている。
【００３６】
原色をブーストおよび鈍化させるこのアプローチは二つの利点をもつ：第一に、入力画像のどの色も再現色域IGの外にないのでアーチファクトが生じない。第二に、光源LR、LG、LBの強度KR、KG、KBは極小であり、よって電力消費は極小である。この振る舞いを得るために、本発明に基づく動的色域制御が処理チェーンに追加される必要がある。
【００３７】
事前公開されていない欧州特許出願06114488.7（2006年5月24日）は、原色PR、PG、PB、PWの三つのスケーリング因子KR、KG、KBのうち二つが実質的に等しいという制約条件を適用するアルゴリズムを開示している。この前提はアルゴリズムを単純化するが、それでも実装は難しく、高価であり、最適な解決策を与えるものではない。別のアルゴリズムでは、三つすべてのスケーリング因子が異なることができる。しかしながら、このアルゴリズムは、収束が完全に安定ではないので、かなりの量の逐次反復を要求する。このアルゴリズムは各逐次反復において多原色変換アルゴリズムを使用し、これは大幅に複雑さを増す。
【００３８】
本発明に基づくアプローチの動作について、図４ないし図８を用いて解説する。
【００３９】
図４は、第一段階で第一の原色の強度がどのように最小化されるかを解説するための二次元色域を概略的に示している。制御因子Kr、Kg、Kbの任意の値、よって光源LR、LG、LBによって生成される対応する輝度KR、KG、KBについて、再現色域は原色PR、PG、PBおよびPWによって定義される。これらの原色PR、PG、PB、PWは、三次元色空間RGBによって定義されるディスプレイ色空間内のベクトルである。説明の簡単のため、図４では、二次元色部分空間SRGのみが示されている。
【００４０】
ベクトルdG*K0Gは原色PGの初期値Giを示し、ベクトルdR*K0Rは原色PRの初期値Riを示す。説明の簡単のため、実際にはベクトルの長さが意味されるときにしばしば値が言及されることを注意しておく必要がある。これらの初期値GiおよびRiは、第一に、入力画像IIの各色について、それぞれ対応する原色PG、PRについての極小強度値を決定し、第二に、見出された極小強度値の最大値を選択することによって見出される。入力画像の色の代わりに、色集合Sの色としてもよいことを注意しておく必要がある。というのも、色集合Sは完全な単一画像の色を含む必要はなく、一連の画像のある画像の一部の色を含んでいてもよい。集合S内に存在する各色は図４に示されるドットの一つによって表現される。初期値Giは、示されているすべての点について、その点の色の緑の部分に必要とされる原色PGの極小値を決定することによって見出される。図４から明らかなように、これらの極小値の最大値は色P1について見出される。結果として、初期値Giはこの色P1のG値と同じG値をもつ。同様に、初期値Riは、すべての色のうちで最大のR値をもつ色P2のR値に等しい。結果として得られる初期色域（initial  gamut）はIGによって示される。色域IGの境界は、ベクトルdR*K0R、dG*K0G、dB*K0B、CR*K0R＋CG*K0G＋CB*K0Bによって定義される凸包である。観察者に呈される実際の色R′、G′、B′、W′は：
(a*dR＋d*CR)K0R、  (b*dG＋d*CG)K0G、  (c*dB＋d*CB)K0B
によって定義される。ここで、a、b、c、dはそれぞれサブピクセルRP、GP、BP、WPの透過または反射の量を決定する制御因子である。制御因子a、b、c、dは0から1まで変わりうる。
【００４１】
次の段階では、初期色域IGから始まって、すべての色が相変わらず関連する極小色域内にあるよう原色PGの極小値が決定される。図４で、初期値Giから始まって原色PGを減らしていくと、初期色域IGの境界を示す線分L0、L1、L2、L3、L4、L5のほとんどの位置が変わることが容易に見て取れる。結果として得られる線分L0′、L1′、L2′、L3′、L4′、L5′は原色PGだけが最小化されたときに得られる極小色域GG1の境界を示す。極小色域GG1は原色PGの値を、色のうちある最初の色が色域GG1の境界上にくるまで減らすことによって見出される。図示した例では、これは色P1である。明確のためこの色P1はL1′のすぐ下に示されているが、線L1′に載るべきである。原色PGの極小値はGa:＝dG*K1Gである。図４において、原色PGの極小値がピクセルP1について生じることは簡単に見て取れるが、本発明に基づくアプローチでは、色の集合Sの各色について、その色が結果として得られる色域の境界上に載るには原色PGのどの値が要求されるかが決定される。すべての色を処理したのち、極小値Gaは、集合Sの色のそれぞれについて決定される原色PGの値のうちの最大値である。ある色が色域の境界上に載るかどうかをどのようにして判定するかについては、図８を参照して説明される。
【００４２】
原色PR、PG、PBの一つが強度KR、KG、KBの変化のために変わるときに白ベクトルWが変わるので、色域IGとGG1の形は異なっていることを注意しておく必要がある。「形が異なっている」の表現は、色域GG1の形は色域IGの形から原色一つだけの単純なスケーリングによっては得られないということを意味している。
【００４３】
図５は、第二の原色の強度がどのようにして最小化されるかを解説するための二次元色域を概略的に示している。原色PGの極小値Gaが決定されたのち、次の段階において、原色PRの極小値Raが決定される。図５は、初期色域IGと、原色PGを最小化した後の色域GG1と、その後色域GG1において原色Prを最小化したのちに得られる色域GR1とを示している。図５から明確なように、原色PRの極小値Ra:＝dR*K1Rは、どの色が、結果として得られる色域の境界上にくる最初のものであるかを見ることによって見出される。図示した例では、これは色P3である。P3の点は、色域GR1を示す太い線のため見えなくなっている。色域GR1は、先のステップで見出された原色PGの極小値Gaおよびこのステップにおける原色PRの極小値Raによって定義される。極小値Raの決定は、極小値Gaについてと同じ仕方で実行できる。
【００４４】
図６は、第一段階において第三の原色の強度がどのようにして最小化されるかを解説するための二次元色域を概略的に示している。この段階では、原色PB（図示せず）の極小値Ba（図示せず）が探索される。原色PBが延びる方向の軸はBによって示されている。この軸は図６に示されるGR平面と垂直に延在する。図示した例では、GR平面上への色域GB1の投影は色域GB1と同一である。色域GB1は、先に見出された極小値RaおよびGaとともに極小値Baによって定義される。極小値Baは、極小値RaおよびGaが決定されるのと同様の仕方で見出すことができる。
【００４５】
原色PRの変化する値のため（そしてまた変化する原色PBのため）、白ベクトルWも変化することを注意しておく必要がある。これにより、色域GR1の形は、色域GG1の形と異なっている。図示した例では、原色PRを変化させるときの形の変化のため、線L1′がL1″によって示される位置にシフトし、結果として、原色PGの最小化後に色域GG1の境界上にあった色P1はもはや色域GR1の境界上には載らなくなる。変化する白ベクトルWに起因するこの境界シフトは、本アプローチを逐次的に適用することによって打ち消すことができる。よって、最初に原色PG、PR、PBそれぞれの最小値Ga、Ra、Baを一つずつ見出したのち、再びサイクルが開始され、原色PG、PR、PBそれぞれの最小値Gb、Rb、Bbが一つずつ決定される。１サイクル後に見出される原色PG、PR、PBの極小値Ga、Ra、Baは平均して7%、最大で20%真の極小値より大きいことが見出されている。第二のサイクルのあとでは、値Gb、Rb、Bbは平均してたった0.1%、最大ではたった0.7%しか真の極小値から離れていない。
【００４６】
図７は、第二段階において第一の原色の強度がどのようにして最小化されるかを解説するための二次元色域を概略的に示している。図７は、第一のサイクルにおいてそれぞれ光源LR、LG、LBの強度を最小化することによって原色PR、PG、PBすべてを最小化したのちに得られる色域GB1を示している。色域GB1は、原色PBの最小化の影響のため、図５に示される色域GR1とはわずかに異なっている。ここでもまた、図４に関して解説したのと同じ仕方で、まず集合Sの各色について、原色PGのどの値がその色と一致する境界をもつ色域に対応するかを決定し、次いで、見出されたすべての値の最大値を取ることによって、原色PGの最小値Gbが決定される。図示した例では、原色PGの極小値Gbは再び色P1について見出され、対応する色域はGG2によって示される。この第二の最小化段階は、どの色が原色PGの最高の値をもつかが前記第一段階の間に記憶され、これらの色をチェックするだけならば、より効率的になりうる。
【００４７】
図８は、第二段階において第二の原色の強度がどのようにして最小化されるかを解説するための二次元色域を概略的に示している。図８は、原色PR、PG、PBのすべてを一つずつ第一のサイクルにおいて最小化したのちに得られる色域GB1と、図７に関して説明したような色域GG2とを示している。図５に関して解説したのと同じ仕方で、まず色の集合Sの各色について原色PRのどの値がその色と一致する境界をもつ色域に対応するかを決定し、次いで集合Sの諸ピクセルについて見出されたすべての値の最大値を取ることによって、原色PRの最小値Rbが決定される。図示した例では、原色PRの極小値Rbは再び色P3について見出され、対応する色域はGR2によって示される。原色PRのこの第二の最小化段階は、どの色が原色PRの最高の値をもつかが前記第一段階の間に記憶され、この第二段階の間にはこれらの色をチェックするだけならば、より効率的になりうる。
【００４８】
図９は、入力画像のある色が色域の境界上にくるような、ある原色の極小強度を決定するための計算を説明するための二次元色域を概略的に示している。特定の原色の極小値は、制御可能な光強度KR、KG、KB…によって定義されるP次元空間内で、あるいはN個の原色PR、PG、PB、PW…によって定義されるN次元色空間内で直接決定されることができることを注意しておく必要がある。しかしながら、P次元空間またはN次元空間の二次元色部分空間（よって平面）で実行されたほうが計算はずっと簡単になる。これら色部分空間のそれぞれは、P個の光強度KR、KG、KB…のうちの二つと、たとえば白の原色PWのような前記P個の光強度のうちの二つ以上に依存する結果として得られる他の原色の二次元部分空間上への投影とによって定義される。たとえば、RGBWディスプレイについては、三つの部分空間または平面が存在する：強度ベクトルKRおよびKG（実際には原色PRおよびPG）ならびにこの平面上への白の原色PWの投影によって定義されるRG平面と、強度ベクトルKRおよびKBならびにこの平面上への白の原色PWの投影によって定義されるRB平面と、強度ベクトルKGおよびKBならびにこの平面上への白の原色PWの投影によって定義されるGB平面である。変数である原色の最小値は、この原色が定義されている平面のそれぞれにおいて、それらの平面上に投影された集合Sの各色について、その色が結果として得られる色域の境界線上に載るような原色の値を計算することによって決定される。計算された原色の値のうち最大値が、この平面における最小値である。色集合Sのすべての色が境界内にあり少なくとも一つの色が境界上にあるようなその原色の許容される最小値は、前記三つの平面のうち二つの関連する平面において決定された最大値の最大値である。
【００４９】
原色PRが変数で原色PGおよびPBが固定であるとき、変えられる強度ベクトルの値の計算について、図９に関して、境界線L1およびL2について説明する。同じアプローチは、他の原色の一つが変数であるときに前記色域の境界のうちの関連する線についても適用可能である。G≧dG*KGが成り立つ場合に生じる線L2上に載る色(r2,g2)については、
R＝r2／(dR＋CR)                G≧dG*KGの場合
G＜dG*KGが成り立つ場合に生じる線L1上に載る色(r1,g1)については、
R＝r1／(dR＋g1*CR(CG*KG))      G＜dG*KGの場合
あるいはより一般には、極小R値KRは
KR＝max(すべてのr,g,b∈Sについて)  min(KR値((r,g,b)∈G(KR,KG,KB))
に等しい。ここで、r,g,bは色の集合Sの色を定義し、KRは変数の色強度であり、KGおよびKBは固定された強度であり、maxは最大値を取ることを示し、G(KR,KG,KB)は変数のKRの値ならびにKGおよびKBの固定された値によって定義される色域であり、min(...)は色(r,g,b)が色域Gの境界上に載りよって色域Gで再現可能であるようなKRの最小値を取ることを示す。
【００５０】
二次元部分空間内での決定は：
min(KR値((r,g,b)∈G(KR,KG,KB))＝
max(min  KR値((r,g)∈G(KR,KG)),  min  KR値((r,b)∈G(KR,KB))
によって定義される。ここで、
min  KR値((r,g)∈G(KR,KG))＝
KR＝r／(dR＋CR)                G≧dG*KGの場合
KR＝r／(dR＋g*CR/(CG*KG))      G＜dG*KGの場合
であり、
min  KR値((r,b)∈G(KR,KB))＝
KR＝r／(dG＋CR)                B≧CB*KBの場合
KR＝r／(dG＋g*CR/(CB*KB))      G＜CB*KBの場合
である。
【００５１】
図１０は、ディスプレイをもつ手持ち型装置のブロック図を示している。ポータブル・デバイス１は、入力画像IIを提供するユニット１０、ユニット１１およびディスプレイDDを有する。ユニット１１は、ドライバLDおよび該ドライバへの制御値Kr、Kg、KbおよびディスプレイDDへの制御値ａ、ｂ、ｃ、ｄを生成するプロセッサPRを有する。ユニット１０は、たとえば写真またはビデオのような画像提供器との無線接続を確立するよう構成されうる。無線接続はローカル・ネットワークのサーバーをもって、あるいはインターネットを介して確立されうる。あるいはまた、ユニット１０はたとえばハードディスク、光記憶媒体もしくは半導体メモリのような記憶装置を有していてもよいし、あるいはビデオまたは写真カメラのセンサーを有していてもよい。
【００５２】
上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく例解するものであり、当業者は付属の請求項の範囲から外れることなく数多くの代替的な実施形態を設計することができるであろうことを注意しておくべきである。
【００５３】
たとえば、前記アプローチは、域外色（再現色域をもって再現できない入力画像の色）を作り出すことなく電力消費を最小化するために原色の強度を最小化するようRGBディスプレイ上で適用されることもできる。本アプローチは完全な単一画像上で適用される必要はないことを注意しておく必要がある。本アプローチは入力画像の一部についてでも、あるいは複数の入力画像の集合についてでも機能できる。入力画像からピクセルの部分集合Sを選択するために追加的な前処理段階が加えられてもよい。たとえば、部分集合Sは当該画像に対するある凸包（a  convex  hull  over  the  image）の境界点の集合として定義されてもよい。アルゴリズムが前記凸包の点の部分集合Sについてのみ適用される場合、前記凸包を含み、よって画像全体を含む極小色域が得られる。
【００５４】
原色が最小化される順序は重要ではない。
【００５５】
光源LR、LG、LBはバックライト・ユニット内に設けられていてもよい。
【００５６】
請求項において、括弧に入れた参照符号があったとしても、その請求項を限定するものと解釈してはならない。動詞「有する」およびその活用形の使用は請求項において述べられている以外の要素やステップの存在を排除しない。要素の単数の表現はそのような要素の複数の存在を排除しない。本発明は、いくつかの相異なる要素を有するハードウェアによって、および好適にプログラムされたコンピュータによって実装されうる。いくつかの手段を列挙する装置請求項では、それらの手段のいくつかは同一のハードウェア項目によって具現されてもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項に記載されているというだけの事実がそれらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【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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