(57)【要約】本発明は、ディスプレイのカラーギャマットを定義する少なくとも３つの狭帯域の発光源を有するカラー画像の表示装置を提供することでカラー画像を表示する方法に関する。ディスプレイのカラーギャマットよりもエリアに関して小さいオリジナルのカラーギャマット内で定義される画像のデータ値が受けられる。入力画像のデータ値は、拡張された画像の色度のレンジを有するディスプレイのカラーギャマットのデータ値に変換される。拡張された色度のレンジの少なくとも１部は、オリジナルのカラーギャマットの外にある。ディスプレイのカラーギャマットの少なくとも１部は、拡張された画像の色度のレンジの外にある。ディスプレイのカラーギャマットのデータ値は、画像を形成するためにカラー画像の表示装置に供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を表示する方法であって、
ａ）ディスプレイのカラーギャマットを定義する少なくとも３つの狭帯域の発光源を有するカラー画像の表示装置を提供するステップと、
ｂ）前記ディスプレイのカラーギャマットよりもエリアにおいて小さいオリジナルのカラーギャマット内で定義される入力のカラー画像のデータ値を受けるステップと、
ｃ）拡張された色度のレンジを有するディスプレイのカラーギャマットのデータ値に前記入力のカラー画像のデータ値を変換するステップと、前記拡張された色度のレンジの少なくとも１部は前記オリジナルのカラーギャマットの外にあり、前記ディスプレイのカラーギャマットの少なくとも１部は、前記拡張された色度のレンジの外にあり、
ｄ）前記カラー画像を形成するため、前記カラー画像の表示装置に前記ディスプレイのカラーギャマットのデータ値を提供するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記表示装置の画素について、入力の画像のデータ値に関連する色相は、対応するディスプレイのカラーギャマットのデータ値をもつカラー画像の表示装置により生成される表示された色の色相と実質的に同じである、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
所与の入力の画像のデータ値について、対応するディスプレイのカラーギャマットのデータ値をもつカラー画像の表示装置により生成される表示された色の色相は、前記入力のカラー画像のデータ値により与えられる色相の少なくとも標準の色相の差±５内にある、
請求項２記載の方法。
【請求項４】
入力のカラー画像のデータ値をディスプレイのカラーギャマットのデータ値に変換するステップは、第一の入力のカラー画像のデータ値について、ホワイトポイントからの第一の色度の距離にあり、第一のディスプレイのカラーギャマットのデータ値に変換され、第二の入力のカラー画像のデータ値について、ホワイトポイントからの第二の色度の距離にあり、第二のディスプレイのカラーギャマットのデータ値に変換されるように、表示される色の飽和において単調増加を生じ、
前記第二の色度の距離は、前記第一の色度の距離を超え、
前記第二の入力のカラー画像のデータ値に関する前記第二のディスプレイのカラーギャマットのデータ値の表示される色の飽和における増加は、前記第一の入力のカラー画像のデータ値に関する前記第一のディスプレイのカラーギャマットのデータ値の表示される色の飽和における増加を超える、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも３つの狭帯域の発光源はレーザである、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記入力のカラー画像のデータ値は、ブロードキャストされ、エンコードされる、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記拡張された画像の色度のレンジのエリアは、前記オリジナルのカラーギャマットのエリアを少なくとも１０％だけ超える、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記ディスプレイのカラーギャマットのエリアは、前記オリジナルのカラーギャマットのエリアを少なくとも５０％だけ超え、
前記ディスプレイのカラーギャマットのエリアは、前記拡張された画像の色度のレンジのエリアを少なくとも１０％だけ超える、
請求項１記載の方法。
【請求項９】
拡張された画像の色度のレンジを有するディスプレイのカラーギャマットのデータ値に前記入力のカラー画像のデータ値を変換するステップは、それぞれの画素についてそれぞれの入力のカラー画像のデータ値を中間のカラーギャマット内の中間のカラーギャマットの画像のデータ値にマッピングすることで、リマッピングされた画像のデータ値を形成するステップを含み、
（ａ）前記中間のカラーギャマットは、前記狭帯域の発光のプライマリにより定義されるディスプレイのカラーギャマット内で実質的に境界付けされ、
（ｂ）前記中間のカラーギャマットは、前記入力のカラー画像のデータの色度のレンジの外にある色を含み、
（ｃ）前記ディスプレイのカラーギャマットは、前記中間のカラーギャマットのレンジの外にある色を含む、
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも３つの狭帯域の発光源は、波長の±１０ｎｍの帯域内の出力光の２分の１を超える光をそれぞれ発する、
請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記狭帯域の発光源の少なくとも１つの色相は、オリジナルのカラーギャマットの対応するプライマリの色相とは知覚的に異なる、
請求項１記載の方法。
【請求項１２】
画像を表示する方法であって、
ａ）ディスプレイのカラーギャマットを定義する少なくとも３つのレーザを有する表示装置を提供するステップと、
ｂ）前記少なくとも３つのレーザにより定義されるディスプレイのカラーギャマットよりもエリアにおいて小さいオリジナルのカラーギャマット内で定義される入力画像のデータ値を受けるステップと、
ｃ）ディスプレイのカラーギャマットにおけるディスプレイデバイスのデータ値にそれぞれの入力画像のデータ値を変換するステップと、変換された画像のデータ値のフルセットにより設定されるエリアは、前記オリジナルのカラーギャマットのエリアを超えるエリアを有する拡張された画像の色度のレンジを定義し、前記ディスプレイのカラーギャマットのエリアよりも小さく、
ｄ）前記画像を形成するため、前記ディスプレイデバイスのデータ値を前記表示装置に提供するステップと、
を有する方法。
【請求項１３】
前記ディスプレイのカラーギャマットのエリアは、前記オリジナルのカラーギャマットのエリアを少なくとも５０％だけ超える、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記ディスプレイのカラーギャマットのエリアは、前記拡張された画像の色度のレンジのエリアを少なくとも１０％だけ超える、
請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
それぞれの入力画像のデータ値について、対応する変換されたディスプレイデバイスのデータ値は、標準の心理測定の色相の差±５内にある、
請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
入力画像のデータ値をディスプレイデバイスのデータ値に変換するステップは、第一の入力画像のデータ値について、ホワイトポイントからの第一の色度の距離にあり、第一のディスプレイデバイスのデータ値に変換され、第二の入力画像のデータ値について、ホワイトポイントから第二の色度の距離にあり、第二のディスプレイデバイスのデータ値に変換されるように、表示される色の飽和において単調増加を生じ、
前記第二の色度の距離は、前記第一の色度の距離を超え、
前記第二の入力画像のデータ値に関する前記第二のディスプレイデバイスのデータ値の表示される色の飽和における増加は、前記第一の入力画像のデータ値に関する前記第一のディスプレイデバイスのデータ値の表示される色の飽和における増加を超える、
請求項１記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも３つのレーザのうちの１つの色相は、前記オリジナルのカラーギャマットの対応するプライマリの色相とは知覚的に異なる、
請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
画素のアレイとして画像を形成する表示装置であって、
ａ）５００ｎｍと５５０ｎｍのレンジにおける波長であって、最大の出力への暗い閾値からのレンジにわたり変調される緑の光を放出するレーザと、
ｂ）それぞれのレーザが画素を形成するプライマリカラーとしての役割を果たし、制御信号に従って変調される少なくとも２つの他のレーザと、当該表示装置は、任意の画素について、緑のレーザ光がその最大の出力の２０％を超えるレベルで変調され、２つの他のレーザのうちの少なくとも１つからの光がその暗い閾値を超えるレベルで変調されるように画像を表示し、
ｃ）ｉ）少なくとも３つのレーザにより定義されるディスプレイのカラーギャマットよりもエリアにおいて小さいオリジナルのカラーギャマット内で定義される入力画像のデータ値を受け、ｉｉ）前記入力画像のデータ値を、前記ディスプレイのカラーギャマット内に境界付けされる拡張された画像の色度のレンジを有するディスプレイのカラーギャマットのデータ値に変換し、前記ディスプレイのカラーギャマットの一部は、前記ディスプレイのカラーギャマットのデータ値の拡張された画像の色度のレンジの外にあり、前記ディスプレイのカラーギャマットのデータ値の前記拡張された画像の色度のレンジの一部は、前記オリジナルのカラーギャマットの外にあり、ｉｉｉ）１以上のレーザからの光を前記ディスプレイのカラーギャマットのデータ値に従って変調する、画像形成制御論理プロセッサと、
を有する表示装置。
【請求項１９】
前記それぞれのレーザは、カラーシーケンシャルなやり方で表示された画素に光を供給する、
請求項１８記載の表示装置。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの他のレーザのうちの１つは、赤の領域で可視光を放出し、最大の出力の約２０％を超えるレベルにある緑のレーザ光を含む画素は、赤のレーザ光を含む、
請求項１８記載の表示装置。
【請求項２１】
ａ）ディスプレイカラーギャマットを定義する少なくとも３つの狭帯域の発光源のセットと、それぞれの発光源は可視の波長にある光を放出し、放出された光はプライマリカラーとしての役割を果たし、
ｂ）（ｉ）画素を表示するための入力画像のデータを受け、前記入力画像のデータは、オリジナルのカラーギャマット内で定義されるブロードキャストフォーマットで色座標としてエンコードされ、（ｉｉ）前記ブロードキャストフォーマットにより定義される座標からのそれぞれの画素についての色座標を、前記ディスプレイのカラーギャマットにおける変換された色座標に変換し、画像の変換された色座標のフルセットにより設定される全体のエリアは、前記ディスプレイのカラーギャマットのエリアの９０％よりも小さく、画像の変換された色座標のフルセットにより設定される全体のエリアは、前記オリジナルのカラーギャマットのエリアを少なくとも１０％だけ超え、（ｉｉｉ）ディスプレイデバイスの入力のコード値としてそれぞれの画素の変換された色座標を前記表示装置に提供する、ために構成される画像形成制御論理プロセッサと、
ｃ）画像を形成するため、変換された色座標に従って狭帯域の発光源を変調する少なくとも１つの変調器と、
を有する表示装置。
【請求項２２】
前記狭帯域の発光源の少なくとも１つは、レーザ又は発光ダイオードである、
請求項２１記載の表示装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの変調器は、適合されたグレーティングデバイス、グレーティングライトバルブデバイス、デジタルマイクロミラーデバイス、音響−光学光グレーティングデバイスからなるグループから選択される、
請求項２１記載の表示装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの変調器には、可変の駆動信号が供給される、
請求項２１記載の表示装置。
【請求項２５】
変換された色座標は、ブロードキャストフォーマット内の色相に関して標準の心理測定の色相の差±５内である、
請求項２１記載の表示装置。
【請求項２６】
ある画素の、ブロードキャストされ、エンコードされた座標と、対応する変換された色座標との間の標準の彩度の差は、表示装置のホワイトポイントからの、ブロードキャストされ、エンコードされた座標の増加する距離で単調に増加する、
請求項２１記載の表示装置。
【請求項２７】
前記ディスプレイのカラーギャマットのエリアは、前記オリジナルのカラーギャマットのエリアを少なくとも５０％だけ超える、
請求項２１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーディスプレイ全般に関し、より詳細には、拡張されたカラーギャマットを提供するために狭い帯域の発光源を使用したカラーディスプレイの方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーテレビジョン放送のために考案され、コンピュータモニタ及び関連するタイプのディスプレイで使用される従来のＣＲＴディスプレイのために適合される従来の３つの刺激値のカラーギャマットは、ＣＲＴの蛍光体から放出される赤、緑及び青の光に基づいている。１９３１年に最初に草案され、その後に改訂されているＣＩＥ（Commission  International  del’Eclairage  or  “International  Commission  on  Illumination”）規格のColorimetric  Observerは、蛍光物質に基づくＣＲＴディスプレイ装置のカラーギャマットが表現される色空間を定義している。この色空間内の係るカラーギャマットは、ＣＲＴ蛍光物質の標準的なセットにより放出される３つの主要な色により定義される。図１Ａは、カラーディスプレイの分野で当業者に精通されており、ＩＴＵ（International  Telecommunications  Union）規格ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９に準拠しているＣＩＥ１９７６μ’，ν’メトリックの色度の座標表現に基づいた、従来のブロードキャストテレビジョンのカラーギャマットの２次元の投影による色度図を示している。
【０００３】
この色度の表現では、外側の曲線、又はスペクトル軌跡１０は、ピュアカラー、すなわち単一波長の色のレンジを表す。スペクトル軌跡の終わりは、パープルバンダリ１１として知られるラインにより接続される。スペクトル軌跡１０及びパープルバンダリ１１により境界付けされる領域は、人間の視覚系により知覚することができる色を含む。内部の三角形１２は、従来のＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９カラーギャマットを表す。三角形１２の頂点１４ｒ，１４ｇ，１４ｂは、３つの主要なＣＲＴ蛍光物質の放出色、赤、緑及び青のそれぞれにより定義される。
【０００４】
図１Ｂを参照して、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９カラーギャマットの表現の様々な領域及び特性は参照のために示されている。中間の色は、三角形１２内のホワイトのポイント２０に関して近似的にセンタリングされる。一定の色相のライン２２は、ホワイトのポイント２０から外側に向かって放射する。同じ一定の色相のライン２２の色は、ホワイトのポイント２０からの色座標の距離に比例する飽和により変動する同じ色相を有する。たとえば、図１Ｂにおける座標２４及び２６での色は、同じ色相を有し、色２６は、色２４にわたり飽和を増加する。一定の色相のライン２２は、この色度の表現を使用したときに僅かな曲率を示す実質的な直線である、図１Ｂにおける破線を使用して表現される。
【０００５】
図１Ａ及び図１Ｂから容易に明らかであり、色再現における当業者により知られているように、三角形１２の領域により表現されるＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９のカラーギャマットは、スペクトル軌跡１０及びパープルバンダリ１１により定義される領域内に含まれる物理的に実現可能な色のフルギャマットにより表現される、理想的なケースでディスプレイにより表現することができるカラーのレンジに関して制限される。これは、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９のカラーギャマットに基づいて、ＣＲＴディスプレイの蛍光物質がピュアカラーを放出しない、すなわち単一波長を有する光を放出しないためである。図１Ａのグラフの観点で、制限されたギャマットは、スペクトル軌跡１０及びパープルバンダリ１１により境界付けされる領域内に良好に含まれる三角形１２の頂点１４ｒ，１４ｇ，１４ｂにより表現される。ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９のエンコーディングを使用して利用可能な比較的制限されたカラーギャマットのため、多数の色は、適切に表現することができず、したがって近似されなければならない。これは、非常に飽和された色についても特に当てはまる。
【０００６】
可視波長での低コストレーザの開発は、カラーディスプレイアプリケーションにおける大幅に増加されるカラーギャマットの約束を提供する。これは、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９のエンコーディングに基づいたＣＲＴ蛍光物質とは異なり、レーザはほぼ単一波長の光を放出するためである。したがって、図１Ａ及び図１Ｂの色度図におけるギャマット表現の観点で、レーザ源からの主要な色は、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９のカラーギャマットのＣＲＴ蛍光物質の主要な色について当てはまるように、スペクトル軌跡１０の内側よりはむしろ周辺にある。図１Ａでは、頂点１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂは、レーザプライマリの１つの特定のセットについて、このスペクトル軌跡内のレーザカラープライマリの位置を表す。スペクトル軌跡１０に直接あるこれら及び他のカラーの頂点は、ディスプレイにより得ることができる実質的に大きな可能性のあるカラーギャマットを提供することができる。
【０００７】
カラーディスプレイのレーザ機能を利用するために費やされる努力が存在する。レーザプライマリを使用したディスプレイシステムのカラーギャマット機能を適合する方法及び装置が、たとえば以下のように記載される。
【０００８】
Agostinelli等による“Broad  Gamut  Color  Display  Apparatus  Using  an  Electromechanical  Grating  Device”と題された米国特許第６８０２６１３号、及びHorvath等による“Imaging  Apparatus  for  Increased  Color  Gamut  Using  Dual  Spatial  Light  Modulators”と題された米国特許第６７３６５１４号は、カラーギャマットを拡張するために３つのレーザを超えるレーザを使用したディスプレイ装置を開示する。
【０００９】
Champion等による“Method  and  Apparatus  for  Color  Warping”と題された米国特許第６７７４９５３号は、レーザディスプレイにより提供される拡張された色空間にＣＲＴディスプレイのためにエンコードされるガンマ補正されたＲ’Ｇ’Ｂ’カラーデータを適合するため、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用する方法を開示する。しかし、Champion等による‘９５３は、ＬＵＴをどのように導出されるかを記載していない。
【００１０】
これら及び他の特許が、拡張されたカラーギャマットをどのように取得することができるかを記載し、代替的なカラーギャマットに適した変換されたカラーデータ値の迅速な計算のための技術を記載している一方で、正確な色相の再現及び近似的な中間色の保持に関する問題が対処されていない。図１Ｂのグラフの観点で、ニアニュートラルカラーは、ホワイトのポイント２０からの比較的短い距離内にある。ニアニュートラルカラーは、パステル及び他の低い飽和の色を含む。
【００１１】
たとえばKowarzによる“Spatial  Light  Modulator  with  Conformal  Grating  Device”と題された米国特許第６３０７６６３号に開示されるエレクトロメカニカルに適応したグレーティングデバイスのような、レーザイルミネーションを扱うのに理想的に適した空間光変調器の対応する開発により、比較的制約されたＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９カラーギャマットを拡張し、更に視覚的に楽しい色を表示する可能性において高められた関心がある。
【００１２】
ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９規格のカラーギャマットをレーザにより提供されるものに変換するために２つの基本的なアプローチが続いている。第一のアプローチは、Deter等による“Laser-Driven  Television  Projection  System  with  Attendant  Color  Correction”と題された米国特許第５４４０３５２に提案されるように、レーザがＣＲＴ蛍光物質をシンプルに置き換えるように、従来のＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９ギャマットにレーザディスプレイのギャマットをシンプルに適合させるカラーデータのマッピングを開示している。このアプローチは、ＣＲＴディスプレイの代わりとしてレーザイルミネーションの使用を可能にする一方で、レーザにより提供される広いカラーギャマットを利用することができない。実際に、Deter等による‘３５２で提案される方法は、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９ギャマットからの色のリマッピングをシンプルに実行し、一方で、目に見える光レーザのセットにより提供される潜在的に広いカラーギャマットを利用しようとすることなしに、レーザを使用して容易に到達されないカラーギャマットの所定の領域を補償する。このアプローチは、カラーディスプレイのためのレーザの実現を可能にする一方で、カラーギャマットの拡張は、Deter等による‘３５２の開示の目標ではない。典型的に、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）又は３×３マトリクスは、色変換を提供するために使用され、あるカラーギャマットにおける入力ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９の値を拡張された出力のカラーギャマットにマッピングする。
【００１３】
第二のアプローチは、小さなカラーギャマットを大きなカラーギャマットにシンプルにリマッピングするソリューションに従う。その最も基本的な形式では、このアプローチは、任意のタイプの変換をデータ値に適用することなしに、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９エンコードされたデータ値をレーザディスプレイの広いギャマットに直接に適用する。Deter等による‘３５２の開示のリマッピングとは異なり、この第二のアプローチは、レーザ放出のピュアな波長を利用するため、カラーギャマットの拡張を提案する。従来の使用では、この基本的なアプローチは、たとえばあるセットのＣＲＴ蛍光物質が別のセットのＣＲＴ蛍光物質にわたるカラーギャマットにおけるインクリメンタルな増加を提供する場合に適切であることが分かっている。かかるケースについて、増加された飽和は、より魅力的なカラーのディスプレイ、及び知覚することのできない微妙な色相の変化を提供する。
【００１４】
このアプローチは、カラーギャマットのインクリメンタルな拡張が存在する場合に、ある蛍光物質のセットから改善された蛍光物質のセットへ移動することにおいて適切である一方で、このアプローチは、実質的なカラーギャマットの変換が可能である場合に、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９蛍光物質のプライマリとレーザプライマリの間の変換について理想的ではない。大きな色彩のインクリメントが関与する場合、あるカラーギャマットから別のカラーギャマットへのカラーリマッピング又は変換は、知覚的、及び心理物理的なファクタにより複雑にされる。したがって、たとえば曲線１０上のポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂが新たなプライマリカラーとしての役割を果たし、拡大されたカラーギャマットの頂点を提供するように、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９エンコードされたカラーデータの更に楽しい又は現実的なカラーディスプレイはカラーギャマットをシンプルに拡張することで必ずしも達成されないという実験が示される。大幅に広いレンジの色が表示されるとしても、色を拡張されたカラーギャマットにシンプルにリマッピングすることは、満足のいく結果を必ずしも提供しない。
【００１５】
ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９のような制限されたギャマットのエンコーディングで表現された色のレーザプライマリを使用したギャマットへの変換において、異なるＣＲＴ蛍光物質のセット間の微妙な変化を扱うときに充分に良好に機能する従来の技術は、満足されるものよりも低くなることが示されている。図１Ｂに関して、たとえば、ほぼ中間の色及びフレッシュトーンは、従来のリマッピング技術を使用したときに、もはや現実的に見えない場合がある。他の望まれない色相の変化は、特にレーザディスプレイの原色が蛍光物質の原色とは色相において典型的に異なるので知覚できる。
【００１６】
したがって、レーザによる大幅に改善される色表現の期待にもかかわらず、従来のギャマット拡張の技術を適用したときに得られる結果は、驚く程に期待外れなものとなる。したがって、拡張されたカラーギャマットはカラーディスプレイの外観において大幅な改善を与えるように見えるが、真の改善は、更に理解しにくいものであることがわかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
標準的なブロードキャストされ、エンコードされたカラーイメージデータと共に使用されるとき、視覚的に満足されるものであって、視聴者の色の知覚に良好に適したディスプレイを提供するため、レーザイルミネーションにより供給される広くされたカラーギャマットを利用するディスプレイ装置及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上述された１以上の問題を克服するために向けられる。要するに、本発明は、ディスプレイのカラーギャマットを定義する少なくとも３つの狭帯域の発光源を有するカラー画像表示装置を提供することで、カラー画像を表示する方法を提供する。続いて、ディスプレイのカラーギャマットよりも領域において小さいオリジナルのカラーギャマット内で定義される入力のカラー画像のデータ値が受けられる。入力のカラー画像のデータ値は、拡張された色度のレンジを有するディスプレイのカラーギャマットのデータ値に変換される。拡張された色度のレンジの少なくとも１部は、オリジナルのカラーギャマットの外側にあり、ディスプレイのカラーギャマットの少なくとも１部は、拡張された色度のレンジの外側にある。ディスプレイのカラーギャマットのデータ値は、カラー画像を形成するカラー画像表示装置に供給される。
【００１９】
本発明の方法の特徴は、拡張されたカラーディスプレイのギャマットに、ブロードキャストされ、エンコードされたカラー画像データを適合するため、入力画像データに適用される唯一の簡単な変換の計算を必要とすることである。
【００２０】
本発明の利点は、従来の表示装置で利用可能なよりも大きなカラーギャマットを有する満足のいく画像を提供可能な表示装置を提供することである。
【００２１】
本発明の更なる利点は、ＬＵＴを使用した従来の色変換技術で必要とされるような、大容量の記憶容量を必要としないことである。
【００２２】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、本発明の例示的な実施の形態が図示及び記載されている添付図面と共に考慮されたとき、以下の詳細な説明を読むことに応じて当業者にとって明らかとなるであろう。  
明細書は、本発明の主要な問題を特に指摘し、個別に特許請求する特許請求の範囲で終了する。本発明は、添付図面と共に考慮されたときに以下の記載から良好に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本実施の形態の説明は、特に、本発明に係る装置の一部を形成するエレメント、又は該装置とダイレクトに協働するエレメントに向けられる。以下の説明では、用語「カラーギャマット“color  gamut”」は、「色度のレンジ“chromaticity  range”」を広義に呼ぶ用途を説明するために使用され、ＣＩＥ色度座標系を使用して示される従来の２次元の色度ギャマットを参照して使用される。また、特に図示又は記載されないエレメントは、当業者に知られている様々な形式を取る場合があることを理解されたい。
【００２４】
先に与えられたバックグランドのセクションで述べられるように、レーザ源を使用したギャマットの拡張のための従来の方法は、過剰な量の色相のシフト、現実的なニアニュートラル（near-neutral）及びフレッシュトーンの損失、全体的な現実的ではない画像の外観のために、驚くほどに失望する結果を与える。本発明の方法及び装置は、新たなやり方でカラーギャマットの拡張の問題に対処するものであり、中間の色空間を使用して、１つの変換による、画像データのシンプルなリマッピングを実行し、オリジナルのエンコードされたデータの色相に忠実であるが、ニアニュートラル及びフレッシュトーンの飽和を過剰に強調することなしに増加された色飽和を有する色相の特性を示すディスプレイを提供する。
【００２５】
飽和は、クロマ又はカラフルネスの属性に密接に関連される、色の強度、豊かさ、又は純度の測度である。所与の色相の色について、そのＣＩＥ１９７６μ,νの飽和ｓμ,νは、色の色度座標と適切に選択されたリファレンスホワイトの座標との間のＣＩＥμ’,ν’の色度ダイアグラムにおけるユークリッド距離に比例する。図１Ｂにおけるホワイトのポイント２０に関して、たとえば、高い飽和の色は、三角形１２のカラーギャマットの周辺近くにある、ホワイトポイント２０から最も遠くにある色である。飽和は、この色度のダイアグラムでは、ホワイトのポイント２０からの増加される距離で単調に増加する。最大の飽和で、色は、特にレーザがカラープライマリ（primary）として使用される場合に純度が高く、極度である。
【００２６】
広義の観点で、図１Ｂを参照して、ニアニュートラルのカラーは、ホワイトポイント２０のそばの領域における座標をもつ色である。以下の本発明の説明について、ニアニュートラルカラーは、カラー画像の分野における当業者にとって知られる従来のＭｕｎｓｅｌｌ（登録商標）の色表現を使用して最良に定義される。ニアニュートラルカラーのレンジは、GregtagMacbeth  AGから入手可能なMunsell（登録商標）Book  of  Color  Nearby  Neutrals  Collectionからのカラーサンプルのレンジに及ぶ。この規格への参照により、ニアニュートラルカラーは、６／と９／の間のMunsell割り当て値、／４よりも低いか、／４に等しいMunsellクロマレベルを有するカラーサンプルに対応する。
【００２７】
本発明の１つの目標は、かかるニアニュートラルのカラーの再生された飽和への知覚可能な影響を持たないことである。このニアニュートラル領域の外側の色は、ホワイトポイント２０からの増加される距離で継続的に飽和されるので、本発明は、再生された飽和における益々更に著しい変化を提供する。オリジナルの、ブロードキャストされ、エンコードされた（broadcast-encoded）画像データにおける非常に飽和された色について、再生された飽和における対応する高い増加が提供される。全体的に、単調に増加する関係は、増加する飽和の値について提供される。すなわち、オリジナルの、ブロードキャストされ、エンコードされたデータにおける任意のカラーレンジの増加する飽和の値のセットについて、本発明の方法を使用して得られた新たに導出された飽和の値のセットは、単調に増加する。
【００２８】
同時に、全ての色について、飽和の値が増加されるとき、本発明は、色相を忠実に保持する。すなわち、図１Ｂを参照して、本発明のそれぞれの色変換は、任意の色の色相の値が不都合な量だけ変化しないように、そのオリジナルの色相のライン２２に沿って実質的に色を保持する。
【００２９】
たとえばR.W.G.Huntによる“Measuring  Colour”1987,  Ellis  Horwood  Limitedの第三章、及びR.W.G.Huntによる“The  Reproduction  of  Colour”6th  edition,  John  Wiley  &  Sons  Ltdに見られる標準的なカラー画像形成の定義を使用して、実質的に同じ色相を有する２つの色は、最小に計算されたＣＩＥの心理的な色相の差ΔＨ*を有する。たとえば、原色は、所与のＣＩＥの心理的な色相（Ｈ*）、ＣＩＥのメトリッククロマ（Ｃ*）、及びＣＩＥのメトリックライトネス（Ｌ*）を有する。一般に、知覚可能な差の測度は、ΔＥ*の観点で与えられる。
【００３０】
【数１】
2009506358.tif 000003
この従来の計算方法を使用して、心理的な色相（Ｈ*）、メトリッククロマ（Ｃ*）、及びメトリックライトネス（Ｌ*）は同様に重み付けされる。制御される視聴状態の下での標準的なオブザーバの視聴の対のサンプルは、ΔＥ*が１．０を超える差を検出する。幾分厳格さの低い値が一般に受け入れられる。大部分の画像について、特に様々な色の実質的な量の画像コンテンツを有する画像について、知覚可能な差ΔＥ*のための実用的な閾値は、約２又は３である。
【００３１】
たとえば、メトリックライトネスＬ*及び心理的な色相Ｈ*が一定に保持される場合、両方のメトリックライトネスの差ΔＬ*及び心理的な色度の差ΔＨ*はゼロである。したがって、係るケースでは、変更された色は、色度の距離の測定値であると考えられる、ＣＩＥのメトリッククロマΔＣ*における変化にのみ起因する。色度の知覚を考慮するとき、１．０のΔＨ*又は１．０を超えるΔＨ*は、知覚可能である。したがって、カラー画素の実質的に一定の色相の値は、このΔＨ*の値を大部分の色について約３．０以下に保持することを意味する。
【００３２】
本発明及び本明細書で使用される定義を最良に理解するため、画像データがブロードキャストのためにどのようにエンコードされるかを簡単に検討することはためになる。図２Ａを参照して、ブロードキャストされ、エンコードされた画像データを形成するために使用される全体の処理シーケンスを示す。ブロードキャストされ、エンコードされたデータは、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９の観点でエンコードされるデータ、及びたとえばＨＤＴＶをも含むテレビジョン向けに使用される関連されるフォーマットを使用する。ブロードキャストフォーマットは、ＮＴＳＣ（National  Television  System  Committee）又はＰＡＬ（Phase  Alternate  Lines）フォーマットと呼ばれる従来のフォーマットを含む。ブロードキャストフォーマットは、ＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．６０１で定義されるようなデジタルフォーマットを含む。
【００３３】
図２Ａにおいて、シーン６０は、典型的に、動画像フィルム又は他のストレージメディア６４といったメディア６４でシーン６０の画像を記録するカメラ６２により捕捉される。テレシネ装置６６は、メディア６４をスキャンし、従来はＹＰｂＰｒフォーマットである、ブロードキャストされ、エンコードされたデータ７０を提供するために処理を実行する。このデータは、典型的な非線形のＣＲＴ応答を補償するために適切なガンマ特性を有しており、標準的なＣＲＴベースのテレビジョンディスプレイのためにブロードキャストされる。当該技術分野で知られているように、テレシネ装置６６によるフィルム媒体６４からの変換は、フィルム媒体に関するギャマット及び全体的なダイナミックレンジの損失となる。
【００３４】
図２Ｂは、シーンコンテンツがカメラ６２内で捕捉され、処理される代替的な構成を示す。この構成では、カメラ６２は、ＹＰｂＰｒ又は他の適切なフォーマットでブロードキャストされ、エンコードされたデータ７０を提供する画像捕捉セクション６１と処理セクション６８を有する。これにより、ブロードキャストフォーマットのイメージベアリング信号がビデオエンコーダにより更に処理されるのが可能である。ハードドライブのようなデータストレージ装置６３、光ドライブ又はフラッシュドライブは、後の使用のためにシーンデータを記憶する。データストレージ装置６３は、カメラ６２の内部又は外部にある場合がある。
【００３５】
図３は、ＨＤＴＶ（High  Definition  TV）テレビジョンディスプレイのために従来実行されるブロードキャストエンコードされたデータの更なる出力信号処理を示す。ブロードキャストされ、エンコードされたデータ７０は、典型的に標準的な３×３マトリクス変換７６を使用して、プロセッサ７４により変換され、ＨＤＴＶプライマリ７２の観点で、そのＲＧＢカラープライマリ及びガンマ特性がブロードキャスト符号化規格により想定されるものに実質的に類似している表示装置の発光素子を制御するのに適したガンマ補正されたＲ’Ｇ’Ｂ’データを供給する。表示装置のガンマ又はカラープライマリが規格とかなり異なるとき、更なる出力信号処理は、適切な補償をなすために使用される。このケースでは、プロセッサ７８は、それぞれのプライマリカラー信号に１次元の変換８２を実行し、符号化プロセスにより適用されるガンマ補正を補償し、値Ｒ709，Ｇ709及びＢ709をもつ線形ＨＤＴＶデータ１０６を提供する。プロセッサ７８は、典型的に３×３マトリクスの形式での変換８４を使用した変換を実行し、ブロードキャスト仕様のカラープライマリの観点でエンコードされたリニアのＨＤＴＶデータ１０６を、ＲλＧλＢλとして表現される、リニアのＲＧＢデータ８０として選択された表示装置に対応する代替的なＲＧＢプライマリに変換する。
【００３６】
１実施の形態では、たとえば、ＹＰｂＹｒからＲＧＢエンコーディングへの変換７６は、以下の値をもつ３×３マトリクスを利用する。
【００３７】
【数２】
2009506358.tif 000004
この標準的なデコーディングマトリクスは、Ｒｅｃ．７０９ルマ係数に基づいており、当業者に知られる方法を使用して導出することができ、たとえば、Charles  A.Poyntonによる“A  Technical  Introduction  to  Digital  Video”Wiley,  1996に記載される。他の標準的なビデオルマ係数及び色差の成分に基づいた他のデコーディングマトリクスは、考慮される特定のシステムに適するように使用することができる。
【００３８】
１実施の形態では、３×３マトリクス変換８４は、そのプライマリカラーを提供するためにレーザ光を使用する表示装置に適する画像データを変換し、引用される従来技術の知覚的な欠陥を有することなしに、そのカラーギャマットが実質的に増加される再生された画像を提供するため、新たな３×３マトリクスで置き換えられる。更なる装置に特化した変換８８は、ガンマ調整、トーン再現及びキャリブレーションのため、プロセッサ７８により実行される。例の３×３マトリクス及び１次元変換マトリクスは、その後に記載される。図３は、機能的なシーケンスを示すロジックダイアグラムであり、代替的なシーケンスは、本発明に従ってブロードキャストされ、エンコードされたデータを変換し、表示装置の入力コード値を表示装置に供給するために使用される。たとえば、多数の変換は、たとえば、Madden等による“Method  and  apparatus  employing  composite  transforms  of  intermediary  image  data  metrics  for  achieving  imaging  device/media  compatibility  and  color  appearance  matching”と題された米国特許第５７８６８２３号に記載されるように、より効率的な処理のために１以上の複合的な変換に組み込まれる。
【００３９】
図５を参照して、概念的な形式で、本発明の例示的な実施の形態に係る表示装置５０の基本コンポーネントが示される。ブロードキャストエンコードされた画像データ７０は、画像制御論理プロセッサ５２に入力され、このプロセッサは、図３に関して記載された処理を実行し、図４Ａから図４Ｆのシーケンスに関してその後に記載されたそれぞれの画素についての更なる処理を実行する。レーザ５４ｒ，５４ｇ及び５４ｂは、カラー画像を形成するために使用される主要な色を提供する。ディスプレイの動作の間、レーザは、一般にオフにされていないが、暗い閾値の出力値以下であるか、光を供給するために電圧が印加される、２つの状態のうちの１つに保持される。
【００４０】
説明の簡単さのため、従来のＲＧＢカラー処理も出るが利用され、レーザ５４ｒは赤の波長（公称で６２０〜６５０ｎｍ）での可視光、レーザ５４ｇは、緑の波長（公称で５２０〜５４０ｎｍ）での可視光、レーザ５４ｂは、青の波長（公称で４３０〜４７０ｎｍ）の可視光を供給する。実際に、上述されたAgostinelli等により‘６１３特許で開示されるように、更なるレーザが設けられる場合がある。代替的に、異なる主要な色のセットを使用できる。
【００４１】
レーザ光は、上述されたＲＧＢのパラダイムに従って空間光変調器５６ｒ，５６ｇ及び５６ｂに向けられる。エレクトロメカニカル  コンフォーマル  グレーティングデバイス、すなわちコンフォーマルＧＥＭＳデバイスのような様々な異なるタイプの空間光変調器が使用される。ここでＧＥＭＳとは、上述されたKowarz等による‘６６３特許で開示されたような“Grating  ElectroMechanical  System”を意味する。
【００４２】
色結合光学系３０は、単一の光経路で色を結合する。色結合光学系３０は、たとえば、図５に示されるようなＸキューブ５８を含むか、電子的なカラー画像の分野で知られるように、変調された光を向けるための他の従来の技術及びコンポーネントを使用する場合がある。コンポジットカラー信号４２は、１以上のレンズ４４を通して（典型的にＧＥＭＳ装置で、及び各種の他のタイプの光変調器で必要とされる）スキャナ４０に向けられ、コンポジットカラー信号をディスプレイ９０の表面に向ける投影レンズ４６に向けられる。
【００４３】
図５に示される表示装置５０におけるコンポーネントのアレンジメントは例示的なものであって、限定されることを意図するものではない。任意の数の類似の実施の形態は、ディスプレイ表面９０にカラー画素９２を提供するために使用されることは、電子的なカラー画像形成の分野における当業者により理解され、それぞれのカラー画素９２は、レーザ５４ｒ，５４ｇ及び５４ｇにより提供される主要な色の複合として形成される。たとえば、２軸のスキャナを使用したシングルポイントスキャニングを利用するレーザ表示装置は、図５に示される１軸のラインスキャニング装置の代替として使用される。可変の制御信号によるレーザビームの直接的な変調、又は音響−光学変調器の使用若しくは光ビーム変調器として他のグレーティングデバイスの使用は、シングルポイントスキャニングの２軸のスキャナを有するレーザ表示装置を利用するときに必要とされる。
【００４４】
代替的に、テキサス州ダラス市のテキサスインスツルメント社からのデジタル光処理投影装置で使用されるもののようなＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）は、レーザ光変調のために使用される。２次元のＤＭＤ装置は、変調された光の投影のために、（図５に示されるような）スキャナ４０の装置を必要としない。図５の実施の形態に対する更に別の代替として、個別の投影レンズ４６、及び利用される変調コンポーネントのタイプに依存して、個別のスキャナ４０の装置をそれぞれの色チャネルのために使用することができる。
【００４５】
［画像形成制御論理プロセッサ５２による処理］  
本発明は、画像形成制御論理プロセッサ５２により実行される新たな画像データ処理を利用する。ギャマットの拡張のために利用される処理は、図４Ａから図４ＦにおけるＣＩＥカラーギャマットの表現のシーケンスを使用して示される。
【００４６】
説明の目的のため、主要な色成分の値は、０〜１００までに及ぶとして表現される。この説明について、０の値は、主要な色成分はないことを示し、１００の値は、主要な色のフルの強度を示す。この取り決めを使用して、その対応するカラーギャマット内の色は、以下の式でエンコードされる。
（r_value,  g_value,  b_value）
ここでr_valueは０〜１００のレンジにあり、g_valueは０〜１００のレンジにあり、b_valueは０〜１００のレンジにある。
【００４７】
したがって、たとえば、図４Ａにおいて、色座標のポイント１０４のデータ値（１０，１００，５０）は、非常に低い赤成分、最大値の緑成分、および中間値の青成分を有する特定の色を表す。
【００４８】
図４Ａは、オリジナルのカラーギャマット１００を定義する頂点である、蛍光物質に基づいたプライマリ１０２ｒ，１０２ｇ及び１０２ｂにより定義される色度のレンジを有する、ブロードキャストされ、エンコードされたデータの従来のオリジナルのカラーギャマット１００を示し、オリジナルのカラーギャマット１００は、ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９又はＰＡＬ規格を使用して定義されるような、標準的なブロードキャストのカラーギャマットである。スペクトル軌跡１０の外側の曲線は、図１Ａを参照して先に記載されたように、ピュアカラーのレンジを表す。ポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂは、図５の表示装置５０におけるレーザ５４ｒ，５４ｇ及び５４ｂのそれぞれからのレーザプライマリの色度の値を表す。図４Ａの特定の例について、ポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂに対応するレーザプライマリの波長は、６２９ｎｍ，５３２ｎｍ及び４６５ｎｍのそれぞれである。
【００４９】
図４Ａに示されるブロードキャストされ、エンコードされたデータの最初の状態について、プライマリ１０２ｒ，１０２ｇ及び１０２ｂの頂点は、表１に示されるデータ値を有する。たとえば、赤のプライマリ１０２ｒは、この最初にブロードキャストされ、エンコードされたデータにおける（１００，０，０）のデータ値を有する。
【００５０】
図４Ｂは、本発明の方法を実行することにおける画像形成制御論理プロセッサ５２により実行される中間のギャマットの定義ステップを表す。レーザ５４ｒ，５４ｇ及び５４ｂにより提供されるピュアな波長により提供されるカラーギャマットの更に多くを使用するためにカラーギャマットを拡張する。言い換えると、本発明は、拡張された色度のレンジを有する画像を提供する。ポイント１６ｒ、１６ｇ及び１６ｂを接続する破線により示されるディスプレイのカラーギャマット１１０は、表示装置５０により供給されるフルの可能性のあるギャマット又は色度のレンジを表す。ディスプレイのカラーギャマット１１０では、（０，１００，０）のデータ値は、レーザ５４ｇのフルの強度に対応し、レーザ５４ｒ及び５４ｂからの光の放出がないことに対応する（図５参照）。したがって、オリジナルのカラーギャマット１００内で、オリジナルに、ブロードキャストされ、エンコードされた画像データは、カラーギャマット１１０を表示するために入力データとして使用される。しかし、これは、満足のいく結果を提供しない。本明細書でバックグランドのセクションが示されたので、ディスプレイのカラーギャマット１１０に従って、ブロードキャストされ、エンコードされたデータを表示することは、視覚的に受け入れることができない色の再現となり、ニアニュートラルカラーを妥協する。代わりに、図４Ｂに示されるように、本発明は、中間のカラーギャマット１２０の頂点を形成するポイント１２２ｒ，１２２ｇ及び１２２ｂでの中間のプライマリカラーを選択することで中間のカラーギャマット１２０を定義する。その名前が含むように、中間のカラーギャマット１２０は、ディスプレイのカラーギャマット１１０により境界付けされる。さらに、中間のカラーギャマット１２０は、オリジナルのカラーギャマット１００の領域を実質的にオーバラップする。中間のカラーギャマット１２０を有するプライマリの色度座標の適切な選択は、ディスプレイのカラーギャマット１１０と実質的に類似の三角形と同じ全体の形状を有するとして中間のカラーギャマット１２０を定義する。
【００５１】
本明細書におけるバックグランド及び図１Ｂから、一定の色相のラインは、ホワイトポイント２０の中央のニュートラルカラーから外側に発せられる。ディスプレイのカラーギャマット１１０との色相の忠実度を維持することは、ポイント１２２ｒ，１２２ｂ及び１２２ｇのプライマリカラーが、ポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂに対応するそれらのレーザベースのプライマリと実質的に同じ色相となるように選択されることが必要とされる。この基準は、中間のカラーギャマット１２０を定義するポイント１２２ｒ，１２２ｂ及び１２２ｇでの適切な中間のプライマリカラーの選択にための基礎を形成する。ポイント１２２ｒ，１２２ｇ及び１２２ｇでの中間のプライマリとポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂでのそれぞれの表示装置のプライマリとの間の距離は、再生される画像の表示されるギャマットで得ることができる増加に一般に比例する。プライマリ間の距離は、特定の色領域を過大に強調、又は過小に強調しないように慎重に選択される必要がある。実際に、これらの中間のプライマリカラーは、経験的な方法により得ることができるが、計算上の技術は、特に表示装置５０と最も使用される色のセットを規定するために使用される。
【００５２】
処理における次のステップは、図４Ｃに例示されるようなデータ変換である。この処理ステップは、ブロードキャストされたＲＧＢプライマリの観点でオリジナルにエンコードされたオリジナルのカラーギャマットからの色座標を、中間のＲＧＢプライマリの観点で中間のカラーギャマット１２０の座標システムにマッピングする。次いで、この処理ステップは、標準的なブロードキャストされたオリジナルのカラーギャマット１００における値が大きな中間のカラーギャマット１２０内の値として表現されるように、色座標の比較的簡単な再マッピングである。オリジナルのプライマリ１０２ｒ，１０２ｇ及び１０２ｂは、図４Ｃにおける表２に示されるリマッピングされた値を有する。たとえば、プライマリ１０２ｒは、値（１００，０，０）をもつ図４Ａのオリジナルカラーギャマット１００における頂点である。ここで、中間のカラーギャマット１２０へのリマッピングにおいて、ポイント１０２ｒは、値（７３．７，２．３，０．１）を有する。対応して、オリジナルのカラーギャマット１００内の全てのポイントは、中間のカラープライマリの観点で表現されるリマッピングされた値を有する。たとえば、オリジナルデータにおける値（１０，１００，５０）が与えられた色座標ポイント１０４は、リマッピングされた値（３３．９，９８．６，５１．３）を有する。このようにして、オリジナルのカラーギャマット１００内のそれぞれの色座標は、中間のカラーギャマット１２０における色座標として表現される。
【００５３】
簡単な変換技術は、オリジナルのカラーギャマット１００を定義する標準的な、ブロードキャストされ、エンコードされた画像データからの画像データの値を、カラーギャマット１２０を定義する中間のカラープライマリを使用して中間のカラー画像のデータに変換するために使用される。１実施の形態では、画像形成分野で公知の技術を使用して、シンプルな［３×３］マトリクスが変換８４（図３）として使用され、この変換を行う。代替的に、望まれる場合、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）又は他の計算方法が利用される。たとえば、プロセッサ７８により実行される全てのステップは、ＨＤＴＶプライマリにおける入力データと表示装置の入力コード値との間の変換を提供する、１つの３次元（３Ｄ）ルックアップテーブルの変換により置き換えられる。かかる３次元のルックアップテーブルは、図３に示されるシーケンスから計算されるか、他の方法により得られる。
【００５４】
レーザプロジェクタが４６５ｎｍの青のプライマリ、５３２ｎｍの緑のプライマリ、及び６２９ｎｍの赤のプライマリを有する１つの例において示されるように、再生された色の飽和を増加することのない、（オリジナルカラーギャマット１００の）Ｒｅｃ．７０９ＲＧＢからレーザプロジェクタのＲＧＢカラーへの適切な変換８４は、以下の３×３マトリクスの変換により表される。
【００５５】
【数３】
2009506358.tif 000005
このマトリクスの変換は、当業者に知られる方法を使用して計算することができる。
【００５６】
本発明の１実施の形態では、Ｒｅｃ．７０９のＲＧＢからレーザプロジェクションのＲＧＢへの新たな変換は、以下の形式を有する変換８４により与えられる。
【００５７】
【数４】
2009506358.tif 000006
４６５ｎｍでの青のプライマリ、５３２ｎｍでの緑のプライマリ、及び６２９ｎｍでの赤のプライマリを有するレーザプロジェクタに適用されたとき、この変換は、一定の知覚される色相を維持しつつ、再生された色の飽和を増加する。
【００５８】
図４Ｄ及び図４Ｅは、このリマッピングされたカラーデータがディスプレイハードウェアに提供されるときに何が生じるかを示す。図４Ｄが示すように、中間の頂点の色座標１２２ｒ，１２２ｇ及び１２２ｂの観点で表現されるカラー画像のデータは、ポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂのそれぞれでレーザ５４ｒ，５４ｇ及び５４ｂにより提供される対応するプライマリカラーに直接に入力される。図４Ｅは、この変換により得られる結果を示す。実際に、オリジナルのカラーギャマット１００は、エリアで拡張される。カラーギャマットのエリアの計算は、その後に記載されるように、多数のやり方で実行される。しかし、従来のアプローチとは異なり、拡張された画像の色度のレンジ１００’により提供される拡張されたカラーギャマットは、ポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂでプライマリカラーをもつレーザディスプレイのカラーギャマット１１０よりも幾分小さい。代わりに、効果的に計算された色座標のポイント１０２ｒ’，１０２ｇ’，１０２ｂ’のセットは、拡張された画像の色度レンジ１００’のギャマットの境界を定義する頂点を提供する。拡張された画像の色度のレンジ１００’は、オリジナルのブロードキャストされたカラーギャマット１００の近似的な形状を有し、効果的に「伸張」され、レーザ５４ｒ，５４ｂのプライマリのセットについて適合される。図４Ｆは、オリジナルのカラーギャマット１００のブロードキャストされたプライマリギャマット内の個々の色に関する、このカラーギャマットの作用を示す。頂点１０１の原点は、オリジナルのカラーギャマット１００に従ってエンコードされる色を表し、ベクトル１０１の矢印のヘッドは、本発明の教示に従う色の再生を表す。相対的な飽和の増加の量は、図４Ｆにおける矢印１０１の比例的に変化される長さにより示されるように、ホワイトポイント２０からの色の色彩の距離に基づいている。
【００５９】
本発明の記載では、用語「拡張された画像の色度レンジ“expanded  image  chromaticity  range”１００」は、表示装置５０により実際に提供される「拡張されたギャマット“expanded  gamut”」と代替的に呼ばれるものを説明するために使用される。この区別を行うことは有効である。それは、拡張された画像の色彩のレンジ１００’を定義する色座標のポイント１０２ｒ’，１０２ｇ’及び１０２ｂ’により提供される頂点は、（表示装置５０のためのポイント１６ｒ，１６ｇ及び１６ｂ及びブロードキャストされ、エンコードされたオリジナルのカラーギャマットのためのプライマリ１０２ｒ，１０２ｇ及び１０２ｂのような）発光源により提供される実際のプライマリカラーではなく、計算されたポイントであるか、又は色空間における「仮想的な」ポイントであるためである。拡張された画像の色度のレンジ１００’は、表示装置５０から供給できる連続する色のセットを提供し、この色のセットは、オリジナルのカラーギャマット１００のエリアを超え、ディスプレイのカラーギャマット１１０のエリアよりも幾分小さい色空間のエリアの範囲を定めるか、該エリアを囲む。
【００６０】
本発明の方法は、ディスプレイのカラーギャマット１１０のフルデバイスギャマットを使用すること、色相の忠実度を維持することとの間で妥協を達成する。フルディスプレイのカラーギャマット１１０の範囲の色を表示しようとする代わりに、図４Ａから図４Ｆを参照して記載される方法は、ディスプレイのカラーギャマット１１０の一部のみを使用する。したがって、直感的とは逆に、ディスプレイカラーギャマット１１０で可能なフルの拡張された色度は、色度の忠実度とギャマットにおける全体的な増加の利益により、幾分犠牲にされる。高度の有彩色の飽和は、これらの色の大きなギャマットのエリアを利用して、著しく増加され、満足のいく視覚的な効果が提供される。しかし、同時に、ニアニュートラル及びフレッシュトーンは、プライマリカラーへの従来のカラーギャマットの拡張により生じるものとは異なり、現実的に再現される。
【００６１】
表示装置５０のハードウェアの観点で、この新たなプロセスの結果は、赤のレーザ５４ｒからの光及び緑のレーザ５４ｇからの光の何れもが任意の色を形成するために単体で使用されないことである。たとえば、ある色を形成するために緑のレーザ５４ｇの光が変調されるときは何時でも、赤又は青のレーザ５４ｒ又は５４ｂの少なくとも一方は、その暗い閾値を超える変調された光を提供する。したがって、青の領域におけるある色の可能性のある例外により、表示装置５０から任意の画素を表示することは、レーザ５４ｒ，５４ｇ又は５４ｂの少なくとも２つからの光を必要とする。勿論、非常に低い光のレベルで、これら他のソースからの光を検出することは困難な場合がある。実際に、緑のレーザ５４ｇからの光がその最大の出力値の約２０％を超えて変調されるときは何時でも、赤及び／又は青のレーザ５４ｒ，５４ｂの少なくとも１つからの光は、暗い閾値レベルを超えて変調される。
【００６２】
図４Ａから図４Ｆのシーケンスは、６２９ｎｍ，５３２ｎｍ及び４６５ｎｍのそれぞれの例示的なレーザ波長を有する表示装置５０についてカラーギャマットがどのように得られるかを示す。この実施の形態では、ディスプレイのカラーギャマット１１０は、中間のカラーギャマット１２０を境界付けし、中間のカラーギャマット１２０は、オリジナルのカラーギャマット１００を実質的に境界付けする。しかし、あるケースでは、ディスプレイのカラーギャマット１１０は、レーザ５４ｒ，５４ｇ又は５４ｂの波長の選択に依存して、オリジナルのカラーギャマット１００を完全に境界付けしないことが生じる場合がある。図６Ａ及び図６Ｂは、４４６ｎｍの波長を有する青色レーザが５４ｂとして使用される例を示す。ここで、ディスプレイのカラーギャマット１１０は、オリジナルのカラーギャマット１００を完全に境界付けしない。係るケースでは、画像形成の分野で知られる技術を使用して、特定のカラーのリマッピングが必要とされる場合がある。この振る舞いは、図示されるように、青の領域において特に当てはまる。「アウトオブバウンド“out-of-bound”」の色について、ディスプレイの画像形成の分野における当業者に知られるカラーリマッピングの補間技術が必要とされる。
【００６３】
この方法を使用して提供される拡張される画像の色は、図４Ｃを参照して記載されたような、画像データの唯一の簡単な変換を必要とする。レーザのデバイスドライバの変更がない。本発明の方法は、レーザの表示データのパスが図３を参照して記載される処理ステップを含む場合に、ディスプレイロジックデバイスに対するハードウェアの変更を必要としない。
【００６４】
本発明の方法は、以下を含む多数の結果を達成する。  
（ｉ）図４Ａから図４Ｆのシーケンスに示されるように、この方法を使用して生成される拡張された画像の色度のレンジ１００’のエリアは、オリジナル（ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９）のカラーギャマット１００のエリアを超える。しかし、同時に、この方法を使用して生成される画像の色度のレンジ１００’のエリアは、表示装置５０により得られるディスプレイのカラーギャマット１１０のエリアよりも小さい。この結果は、先のバックグランドのセクションで記載されたような、従来のカラーマッピング方法により得られる結果とは異なる。図４Ａから図４Ｆで使用される従来のＣＩＥμ’ν’の表現を使用して、カラーギャマットのパーセンテージのエリアは、ＳＩＤ（the  Society  for  Information  Display）  Mid-Atlantic  Chapter  on  October  13,  1999で与えられるプレゼンテーションに開示され、ＳＩＤウェブサイト（www.sid.org）から現在入手可能なファイルbrill1013b.pdfで書類に記録されるM.H.Brillによる“Colors  and  Display  Measurements”により開示されるメトリクスを使用して計算される。この計算は、以下に記載される。
【００６５】
【数５】
2009506358.tif 000007
ここで、スペクトル軌跡１０及びパープルバンダリ１１（図１Ａ）により境界付けされるエリアは、０．１９５２である。１００による乗算により、相対的なパーセンテージが得られ、μ’r，μ’g，μ’b，ν’r，ν’g，ν’bは、カラーギャマットを定義するそれぞれの頂点についてＣＩＥμ’，ν’座標である。
【００６６】
たとえば、標準的なＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９のプライマリを使用したオリジナルのカラーギャマット１００の相対的なエリアは、以下のように計算される。
【００６７】
【数６】
2009506358.tif 000008
１つのレーザプライマリのセットを使用した本発明に係る装置のディスプレイのカラーギャマット１１０の相対的なエリアは、以下のように計算される。
【００６８】
【数７】
2009506358.tif 000009
１つのレーザプライマリのセットによる本発明の方法を使用した拡張された画像の色度のレンジ１００’の相対的なエリアは、以下のように計算される。
【００６９】
【数８】
2009506358.tif 000010
より一般的には、拡張された画像の色度のレンジ１００’の相対的なエリアは、本発明の方法を使用した拡張された画像の色度のレンジ１００’内で利用可能なフルのカラーのセットにより境界が設定される色空間のエリアであると考えられる。したがって、この例では、拡張された画像の色度のレンジ１００’をオリジナルのカラーギャマット１００に比較することにおける表示された色のギャマットにおける増加は、以下に等しい。
【００７０】
【数９】
2009506358.tif 000011
この例では、約５０％のギャマットの増加が存在する。拡張された画像の色度のレンジ１００’のエリアが、この計算の方法を使用して、少なくとも１０％だけオリジナルのカラーギャマット１００のエリアを超えるとき、カラーギャマットにおける満足のいく増加が達成される。
【００７１】
（ｉｉ）ホワイトポイント２０を除いて、オリジナルのカラーギャマット１００における色座標について、画像の色度のレンジ１００’における色座標に変換されたとき、ＣＩＥメトリッククロマＣ*における増加が存在する。理想的に、ホワイトポイント２０が変更されない。さらに、ＣＩＥメトリッククロマの差ΔＣ*は、ホワイトポイント２０からの増加される距離により単調に増加する。同時に、変換された色のＣＩＥ心理物理的な色相の差ΔＨ*は最小であり、５の値、好ましくは３の値に含まれる。
【００７２】
（ｉｉｉ）拡張された画像の色度のレンジ１００’は、ディスプレイのカラーギャマット１１０とオリジナル（ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９）カラーギャマット１００の間で実質的に境界付けされる。図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、表示装置５０で使用されるプライマリカラーに依存して、特に青の領域で、ディスプレイのカラーギャマット１１０にオーバラップするか、ディスプレイのカラーギャマット１１０の外側にある拡張された画像の色度のレンジ１００’の小さな部分が存在する場合がある。
【００７３】
図５を参照して与えられる説明はそれぞれのプライマリカラーに個別の空間光変調器５６ｒ，５６ｇ，５６ｂを使用した３色の装置に焦点を当てているが、本発明の方法は、カラーシーケンシャル装置の使用を含めて、１又は複数の空間光変調器による連続的な変調について、プライマリカラーが高いレートで繰り返し配列される、代替的な設計のアプローチと共に使用することができる。カラーシーケンシャルディスプレイについて、電子的な画像形成の分野で知られる方法を使用して、その複合的なプライマリからの任意の色を合成するために時間積分が使用される。
【００７４】
本発明の方法は、非常に狭帯域の波長にわたり光を発するレーザのような狭帯域の発光色源に特に良好に適している。典型的に、狭帯域の発光色源は、約＋／−１０ｎｍ内、公称の波長でその出力光の２分の１を超える光を発する。ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９の観点で、狭帯域の発光源に関連する頂点は、オリジナル（ＩＴＵ  Ｒｅｃ．７０９）のカラーギャマット１００の実質的に外側にある。この方法は、ダブルポンプ固体レーザ、半導体レーザ、有機レーザ及びレーザアレイを含む、多数の異なるタイプのレーザと使用することができる。発光ダイオード（ＬＥＤ）のパフォーマンスに対する継続した改善は、レーザ５４ｒ，５４ｇ及び５４ｂに対する代替的な光源として表示装置５０におけるＬＥＤ光源又は他のタイプの狭帯域の光源を使用するためのポテンシャルが存在することを示唆する。１以上の狭帯域の発光色源の色相は、オリジナルのカラーギャマットの対応するプライマリの色相とは知覚的に異なる場合がある。
【００７５】
本発明の装置及び方法は、カラー画像データのビット深さがディスプレイのための適切なレベルとなることを可能にする。色当たり１０又は１２ビットのような高いビット深さを使用することで、平滑な遷移が可能となり、たとえば影の詳細における量子化アーチファクトを最小にすることができる。本発明の方法は、ブロードキャストされ、エンコードされた画像データの表示に良好に適する一方で、任意のタイプのエンコードされた入力画像データと更に一般に使用することができる。したがって、狭帯域の発光源を使用して、拡張されたカラーギャマットを提供するカラーディスプレイの方法及び装置が提供される。
【００７６】
ディスプレイ装置は、図５の実施の形態について記載される従来の３刺激値のＲＧＢカラーモデルに従う、３レーザ又は他の狭帯域の発光源を使用する場合がある。しかし、更なる色は、ディスプレイのカラーギャマット１１０を拡張するために追加され、結果的に、画像の色度のレンジ１００’が更に拡張される。
【００７７】
本発明は、好適な実施の形態を参照して記載された。しかし、本発明の範囲から逸脱することなしに当業者により変形及び変更を行うことができる。本発明の方法は、スキャンされたリニアＧＥＭＳデバイス及びＧＬＶ（Grating  Light  Valve）デバイス、及び２次元ＬＣＤアレイ変調器及び他のタイプの装置を含めて、多数の空間光変調器の何れかと使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】従来のブロードキャストカラーギャマットを示すＣＩＥμ’ν’の色度のダイアグラムである。
【図１Ｂ】本発明にとって重要なカラーギャマットの表現の様々な特性をハイライト表示するＣＩＥμ’ν’の色度のダイアグラムである。
【図２Ａ】ブロードキャストのためのカラー画像データの従来の処理シーケンスを示すブロック図である。
【図２Ｂ】ブロードキャストのためにカラー画像データの代替的な処理シーケンスを示すブロック図である。
【図３】レーザベースの表示装置の処理ステップを示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明に係る画像データの処理で実行される様々なステップを示す図である。
【図４Ｂ】本発明に係る画像データの処理で実行される様々なステップを示す図である。
【図４Ｃ】本発明に係る画像データの処理で実行される様々なステップを示す図である。
【図４Ｄ】本発明に係る画像データの処理で実行される様々なステップを示す図である。
【図４Ｅ】本発明に係る画像データの処理で実行される様々なステップを示す図である。
【図４Ｆ】本発明に係る画像データの処理で実行される様々なステップを示す図である。
【図５】１実施の形態に係る表示装置の基本コンポーネントを示す図である。
【図６Ａ】代替的なプライマリの波長のセットを使用した実施の形態のカラー画像のデータ処理を示す図である。
【図６Ｂ】代替的なプライマリの波長のセットを使用した実施の形態のカラー画像のデータ処理を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０：スペクトル軌跡
１１：パープルバンダリ
１２：トライアングル
１４ｒ，１４ｇ，１４ｂ：頂点
１６ｒ，１６ｇ，１６ｂ：ポイント
２０：ホワイトポイント
２２：色相ライン
２４，２６：座標
３０：色結合光学系
４０：スキャナ
４２：色信号
４４：レンズ
４６：投影レンズ
５０：表示装置
５２：画像形成制御論理プロセッサ
５４ｒ，５４ｇ，５４ｂ：レーザ
５６ｒ，５６ｇ，５６ｂ：空間光変調器
５８：Ｘキューブ
６０：シーン
６１：画像捕捉セクション
６２：カメラ
６３：データストレージ装置
６４：メディア
６６：テレシネ装置
６８：処理セクション
７０：ブロードキャストされたエンコードされたデータ
７２：ＨＤＴＶプライマリ
７４：プロセッサ
７６：変換
７８：プロセッサ
８０：リニアＲＧＢデータ
８２：変換
８４：変換
８８：変換
９０：ディスプレイの表面
９２：画素
１００：オリジナルのカラーギャマット
１００’：拡張された画像の色度のレンジ
１０１：矢印
１０２ｒ，１０２ｇ，１０２ｂ：プライマリ
１０２ｒ’，１０２ｇ’，１０２ｂ’：効果的な色座標ポイント
１０４：色座標ポイント
１０６：リニアＨＤＴＶデータ
１１０：ディスプレイのカラーギャマット
１２０：中間のカラーギャマット
１２２ｒ，１２２ｇ，１２２ｂ：ポイント
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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