(57)【要約】  フィールドシーケンシャルカラー生成の原理を活用するディスプレイシステムで生ずる不都合なカラー画像分裂アーチファクトを緩和するメカニズムである。移動する網膜に画像情報が当たる時間間隔を適切に低減することによって、移動する網膜上に当たる画像に関する各赤、緑及び青のコンポーネントに対する異なる位置は、網膜錐体及び桿状体の直径を超えず、分裂の原因が打ち消され、画像は、期待通りに均一となり、目には、まるで全てのコンポーネントが同時に到達するかのように画像が見える。比較的短い時間フレームへ光放射を切断することは、網膜にぶつかる光子の束の量は、時間で平均して不変のままであるように、画像の光強度における補償的増加を必要とする。メカニズムは、別個の赤、緑及び青の源を備えたシステムのほかにカラーホイールベースのシステムにも適用できる。
2009503617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直視フィールドシーケンシャルカラーベースのディスプレイシステムを備えるフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズムであって、
前記システムはさらに、
活性化ディスプレイ表面上の制御可能な光変調装置のアレーを含む個々のピクセルにプライマリ光を供給するためにディスプレイに適用されている各プライマリカラー照射源の間でシーケンシャルにサイクリングするためのメカニズムであって、制御された活性化は、光変調を用いて所望の画像を生成する、メカニズムと、
ディスプレイ表面上にそれぞれ定義されたピクセルでグレイスケール生成を制御可能かつ選択的に提供するための手段であって、それによりディスプレイで利用可能な所定のプライマリカラーは、変調されている各プライマリに同期して活性化及び不活性化する時、各ピクセルを介して適切に変調される、手段とを具備する
ことを特徴とするフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項２】
前記グレイスケール生成は、各ピクセルにおけるパルス幅変調の方法を具備することを特徴とする請求項１に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項３】
前記グレイスケール生成は、各ピクセルにおける振幅変調の方法を具備することを特徴とする請求項１に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項４】
前記プライマリカラーは、任意又は特定のサイクリングシーケンスで、業界標準三刺激カラーである赤、緑及び青であることを特徴とする請求項１に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項５】
前記プライマリカラーは、表示されているプログラムコンテンツに関わらず、照射シーケンスの間に固定間隔で同期してサイクルされることを特徴とする請求項１に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項６】
前記プライマリカラーは、表示されているプログラムコンテンツに関わらず、照射シーケンスの間に固定間隔で同期してサイクルされることを特徴とする請求項２に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項７】
前記プライマリカラーは、表示されているプログラムコンテンツに関わらず、照射シーケンスの間に固定間隔で同期してサイクルされることを特徴とする請求項３に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項８】
前記プライマリカラーは、照射シーケンスの間に非同期でサイクルされ、各プライマリに対する各間隔は、それぞれ表示されたフレームに対するプログラムコンテンツの要求によって決定されることにより、各個々のプライマリに対する持続時間は、表示されている画像データのフレームで要求されたそのプライマリカラーに対する最長の対応するパルス幅に一致するように短縮され、
前記システムはさらに、
ディスプレイの照射手段を介して供給されているプライマリカラーの前記非同期シーケンシングを可能にするために各フレームを再符号化する手段と、
リアルタイムで各連続フレームに前記照射を提供するプライマリ光源に対してオン及びオフ時間を調整する手段と、
もはや固定されないが時間長に関して可変である照射サイクリングシーケンスにピクセル動作を再同期する手段であって、各プライマリカラーは、パルス幅変調を介して変調するためにピクセルに対するディスプレイに提供されている、手段と、
各フレームの開始ポイントの間に均一な持続時間を保持することにより、カラー画像分裂及びその関連アーチファクトを抑制する要求に応じて画像の生成が各フレームの先頭に圧縮される一方で、全フレーム率が不変である、手段とを具備する
ことを特徴とする請求項２に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項９】
カラー情報の再符号化は、
ビデオ情報の各フレームを分析する過程と、
ディスプレイ照射サイクリングシーケンス内で２つの時間的隣接プライマリの組合せを用いて再符号化されうる各フレームにおける画像情報のスレショルド最小量を決定する過程と、
照射サイクリングシーケンスの間でシーケンシャルに活性化されるよりはむしろ重複されうる時間的隣接プライマリの利用可能性及び後続的活用を最大にするためにビデオ情報の各フレームを再符号化する過程と、
照射シーケンス内でシーケンシャルに連続する元のプライマリよりはむしろ適切に重複したプライマリを使用することによって再符号化フレームを表示し、それにより変調のためにディスプレイピクセルにプライマリカラーを提供する各照射源の時間的重複に起因して比較的短い全体時間を除いて未修正のサイクルで生成される同一のビデオ情報を生成する過程と、
各フレームの開始ポイントの間で均一な持続時間を保持することにより、カラー画像分裂及びその関連アーチファクトを抑制する要求に応じて画像の生成が各フレームの先頭に圧縮される一方で、全フレーム率が不変である過程と
によって改善された時間的切断を許容することを特徴とする請求項１に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１０】
プロジェクトベースのフィールドシーケンシャルカラーベースのディスプレイシステムを備えるフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズムであって、
前記システムはさらに、
ディスプレイプロジェクトシステム内に制御可能な光変調装置のアレーを含む個々のピクセルにプライマリ光を供給するためにディスプレイに適用されている各プライマリカラー照射源の間でシーケンシャルにサイクリングするためのメカニズムであって、制御された活性化は、光変調を用いて所望の画像を生成する、メカニズムと、
ディスプレイプロジェクトシステム内でそれぞれ定義されたピクセルでグレイスケール生成を制御可能かつ選択的に提供するための手段であって、それによりプロジェクトに利用可能な所定のプライマリカラーは、変調されている各プライマリに同期して活性化及び不活性化する時、各ピクセルによって適切に変調される、手段とを具備する
ことを特徴とするフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１１】
前記プライマリカラーは、任意又は特定のサイクリングシーケンスで、業界標準三刺激カラーである赤、緑及び青であることを特徴とする請求項１０に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１２】
前記プライマリカラーは、プロジェクションのために変調されているプライマリ光の必要シーケンスを提供するように独立的に制御される別個の赤、緑及び青の光源を用いて生成されることを特徴とする請求項１０に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１３】
前記プライマリカラーは、照射シーケンスの間に非同期でサイクルされ、各プライマリに対する各間隔は、それぞれプロジェクトされたフレームに対するプログラムコンテンツの要求によって決定されることにより、各個々のプライマリに対する持続時間は、プロジェクトされている画像データのフレームで要求されたそのプライマリカラーに対する最長の対応するパルス幅に一致するように短縮され、
前記システムはさらに、
ディスプレイプロジェクションシステムの照射手段を介して供給されているプライマリカラーの前記非同期シーケンシングを可能にするために各フレームを再符号化する手段と、
リアルタイムで各連続プロジェクトフレームに前記照射を提供するプライマリ光源に対してオン及びオフ時間を調整する手段と、
もはや固定されないが時間長に関して可変である照射サイクリングシーケンスにピクセル動作を再同期する手段であって、各プライマリカラーは、パルス幅変調を介して変調するためにピクセルに対するディスプレイに供給されている、手段と、
各プロジェクトフレームの開始ポイントの間に均一な持続時間を保持することにより、カラー画像分裂及びその関連アーチファクトを抑制する要求に応じて画像の生成が各プロジェクトフレームの先頭に圧縮される一方で、全フレーム率が不変である、手段とを具備する
ことを特徴とする請求項１２に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１４】
カラー情報の再符号化は、
プロジェクトされるビデオ情報の各フレームを分析する過程と、
ディスプレイ照射サイクリングシーケンス内で２つの時間的隣接プライマリの組合せを用いて再符号化されうる各フレームにおける画像情報のスレショルド最小量を決定する過程と、
照射サイクリングシーケンスの間でシーケンシャルに活性化されるよりはむしろ重複されうる時間的隣接プライマリの利用可能性及び後続的活用を最大にするためにビデオ情報の各フレームを再符号化する過程と、
照射シーケンス内でシーケンシャルに連続する元のプライマリよりはむしろ適切に重複したプライマリを使用することによって再符号化フレームをプロジェクトし、それにより変調及びプロジェクションのためにディスプレイプロジェクションシステムのピクセルにプライマリカラーを提供する各照射源の時間的重複に起因して比較的短い全体時間を除いて未修正のサイクルで生成される同一のビデオ情報を生成する過程と、
各フレームの開始ポイントの間で均一な持続時間を保持することにより、カラー画像分裂及びその関連アーチファクトを抑制する要求に応じて画像のプロジェクションが各フレームの先頭に圧縮される一方で、全フレーム率が不変である過程と
によって改善された時間的切断を許容することを特徴とする請求項１２に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１５】
前記プライマリカラーは、回転カラーホイールシステムを介して白色光を通すことによって、ディスプレイプロジェクションシステムによってシーケンシャル及びサイクリカルに生成され、
前記カラーホイールシステムはさらに、
カラーホイールを介して光を通す白色光照射源であって、その後前記光は、ディスプレイプロジェクションシステムのピクセル変調システムに供給される、白色光照射源と、
プライマリカラーフィルタゾーン及び黒吸収ゾーンを含むカラーホイールであって、幾何学的に構成されることにより、
各ゾーンは、固定半径角を禁止するホイールの角度セグメントであり；
プライマリカラーフィルタ毎のゾーンは、互いに隣接又は略隣接し；
黒吸収ゾーンに対するゾーンは、カラーフィルタゾーンによって占められないカラーホイール上の全ての幾何学的エリアを占め；
カラーホイールの回転速度は、フレーム毎の１回転に一致するように設定され；
カラーフィルタゾーン毎に禁止された角度は、所定の値に固定されることにより、カラーホイールの回転毎に、白色光が一連のプライマリフィルタゾーンの全体を介して通過する時間は、十分なカラー画像分裂の抑制を提供するのに十分短く（例えば、１から４ミリ秒）；
白色光源の強度は、カラーホイールがその設定によって白色光を着色光へ実際にフィルタする低減された時間によってもたらされた利用可能な照射時間の低減を補償するために増やされる（例えば、光をフィルタにかける良い機会を切断するカラーホイールに起因して持続時間が４等分される場合、光強度は、これを補償するために４倍にされる。）；カラーホイールとを具備する
ことを特徴とする請求項１０に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１６】
回転カラーホイールのカラーフィルタゾーンで使用される前記プライマリカラーは、任意又は特定のサイクリングシーケンスにおいて産業標準三刺激カラーである赤、緑及び青に相当することを特徴とする請求項１５に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１７】
前記白色光源は、カラーホイールの回転中に黒吸収ゾーン上で光る時オフにされ、任意のプライマリカラーフィルタゾーンを介して光る時オンにされることにより、ディスプレイプロジェクションシステムのエネルギー効率を改善することを特徴とする請求項１５に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１８】
グレイスケールは、ディスプレイプロジェクションシステムでパルス幅生成を用いて生成され、請求項１７の効率改善メカニズムはさらに、
プロジェクトされるプライマリ情報の各フレームに必要な最大パルス幅をリアルタイムで決定する手段と、
一度所定のプライマリカラーに必要な最大パルス幅が生ずると、回転カラーホイールを介して光をプロジェクトする白の照射源の不活性化を同期する手段と、
ビデオ情報の所定フレームに対する所定プライマリに関してプロジェクトされるのに必要な画像コンテンツがない場合、白色光源の活性化を防ぐ手段と
を含むメカニズムによって増強されることを特徴とする請求項１７に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項１９】
従来のカラーホイールは、修正済のカラーホイールの代わりに使用されるが、実際のプロジェクション時間の切断は、所定の固定整数値によってホイールの回転率を増やすことによって、及びディスプレイプロジェクションシステムのベースフレーム率に基づき連続フレームの先頭を開始する最初の完全な回転の間のみにおいてホイールを介して白色光を通すことによって達成され、さらに、
上記のようなカラーホイールの回転との適切な同期で白色光を提供する照射源を制御可能及び選択的にオン及びオフする手段と、
本発明が実行されている装置とそうでない装置との間で均一な画像の輝度を確保するために、オンにされている間に白色光源の強度を増やすことによって低減された照射時間を補償する手段と、
を具備することを特徴とする請求項１５に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項２０】
時間的切断はさらに、
前記プライマリカラー源に対して、白色光源と、
全てのフィールドにわたって、前記プライマリの重複が一部の持続時間で全ての３つのプライマリカラー（即ち、白）を含む時を決定する手段と、
前記各フレームの再符号化中に、全ての３つのプライマリがオンで重複している時の持続時間が、前記追加された白の源が提供する増加強度に従って短縮されるように前記白色源を３つのプライマリに追加できる手段と
を追加することによって改善されることを特徴とする請求項９に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項２１】
時間的切断はさらに、
前記プライマリカラー源に対して、プライマリ光源からなる一つ以上の追加的組合せと、
前記各フレームの再符号化中に、前記プライマリがオンで個別的又は重複している時の持続時間を、光源が提供する追加的強度により短縮できるように前記プライマリ光源からなる追加的組合せを最初の３つのプライマリに追加できる手段と
を追加することによって改善されることを特徴とする請求項９に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【請求項２２】
時間的切断はさらに、
前記プライマリカラー源に対して、セカンダリ光源からなる一つ以上の追加的組合せと、
全てのフィールドにわたって、前記プライマリの重複が一部の持続時間で適切な一対のプライマリカラー（即ち、赤に緑を加えるとセカンダリな黄を生成する）を含む時を決定する手段と、
前記各フレームの再符号化中に、一対のプライマリがオンで重複している時の持続時間を、前記追加されたセカンダリ源が提供する増加強度に従って短縮するように前記セカンダリ源を一対のプライマリに追加できる手段と
を追加することによって改善されることを特徴とする請求項９に記載のフィールドシーケンシャルカラーアーチファクト抑制メカニズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、全般的なディスプレイ技術のフィールドに関し、具体的に、プロジェクションベースのシステム又は直視システムにおいてカラー情報を生成するフィールドシーケンシャルカラーの原理を利用するディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドシーケンシャルカラー技術を使用してカラーを生成する（プロジェクションベース又は直視）ディスプレイシステムは、特定の状況下で観察者が感知しやすい極めて不都合なビジュアルアーチファクトを示すことで知られている。フィールドシーケンシャルカラーディスプレイは、急速なリフレッシュサイクリング時間に関係して同時というよりもむしろシーケンシャルに画像に対する（例えば）赤、緑及び青のコンポーネントを放射する。フレーム率がかなり高く（ターゲットの追跡又は他の頭／目の移動に起因して）観察者の目が画面に関して移動しない場合、結果は十分であり、比較的従来技術によって生成されたビデオ出力と区別がつかない（即ち、フィールドシーケンシャルカラー技術で時間的に行われるよりもむしろ赤、緑及び青のサブピクセルを用いて空間的に色を分離する）。
【０００３】
しかし、多数のディスプレイ用途において、観察者の目は、ディスプレイ画面に対して運動（まぶたの中の回転運動、衝動性運動、並進運動の頭部運動等）を受け、当該運動は一般に、（ディスプレイ表面にわたって移動するディスプレイ上の画像を追跡する）ターゲット追跡に関連している。ディスプレイ画面上を移動するオブジェクトを観察者が追跡する時の、まぶたの中の動眼駆動型回転を含む当該画像追跡の場合、オブジェクトのコンポーネントプライマリカラー（例えば赤、緑及び青）は、異なる時間に観察者の網膜に到達する。一秒間に６０フレームの高いフレーム率でも、ディスプレイからの赤、緑及び青の情報は、５．５ミリ秒離れて網膜に到達する。ディスプレイにわたって移動していた画像（以下、“ターゲット”）を観察者が追跡していた場合のように網膜が回転運動中の場合、ターゲットを構成する赤、緑及び青の情報は、異なる場所で網膜に衝突する。実際のカラーでグレイのターゲットは、網膜の回転経路に沿って重複した方法で分布された分離した赤、緑及び青のコンポーネントに分かれる。目が速く移動するにつれて、それらのプライマリコンポーネントが観察者の網膜にぶつかる場所に起因した、ターゲットを構成する個々のカラーの分解である“画像分裂”がさらに深刻になる。これらのビジュアルアーチファクトは、フライトシミュレーションを用いて戦闘機のパイロットを訓練するビデオシステムを含む多数の重要な用途においてフィールドシーケンシャルカラーディスプレイの採用に対する障壁になると思われてきた。当該フライトシミュレータにおける訓練生は、実戦に密接に一致する環境に遭遇する必要があり、適当に重複しない不連続なしみの赤、緑及び青のゴースト画像は、訓練生が照準で敵の戦闘機であるグレイの翼の機体を見ることを期待している時、好ましいシミュレートターゲットを構成しない。
【０００４】
直視フィールドシーケンシャルカラーベースの装置のうち比較的大きいクラスの代表として本明細書中に全体が参考として組込まれている米国特許Ｎｏ．５３１９４９１で開示されたディスプレイシステムは、当該装置内で効果を表す基本的な原理を示す。当該装置は、（一般に）平面的な導波管内で全内部反射を受ける光を選択的に妨げる。当該妨げが発生する時、妨げの範囲は、外部制御に向いているピクセルを構成する。当該ピクセルは、ＭＥＭＳ装置として構成され、具体的には、２つの異なる位置及び／又は形状の間で可変膜を推進する平行面キャパシタシステムとして構成され、一つは、導波管に対して不十分に近接した膜に起因して、妨害された全内部反射（ＦＴＩＲ）が発生する静止した不活性状態であり、もう一つは、ＦＴＩＲが十分に近接することに起因して発生する活性化した結合状態であり、前記２つの状態は、ピクセルに対するオフ及びオン状態に相当する。電気的／電子的手段によって一般に制御される、当該ＭＥＭＳベースのピクセル範囲の長方形アレーは、平面導波管の上側活性表面上で作成される。この全てのＭＥＭＳベースの構造は、適切に構成された時、フィールドシーケンシャルカラー及びパルス幅変調技術を活用することによってカラー生成を可能にするビデオディスプレイとして機能する。赤、緑及び青の光は、平面導波管の端にシーケンシャルに挿入され、ピクセルは、適切に開閉（活性化又は不活性化）されるので、ピクセルが開いて（活性化して）いる持続時間は、そこから放射される光量を決定し、グレイスケールは、パルス幅変調によって決定される。
【０００５】
他の直視ディスプレイは、フィールドシーケンシャルカラー技術を使用するが、パルス幅変調の代わりに振幅変調を使用することができる。例えば、適当に速いスイッチング時間を備えた単色の液晶ディスプレイは、十分に速いサクセッションで赤、緑及び青の光をシーケンシャルに放射することができるバックライトへ白のバックライトを代えることによってフィールドシーケンシャルカラーディスプレイに変えることができる。液晶ピクセルは、パルス幅変調よりもむしろ振幅変調によってそこを通過する光量を変調する可変不透明ウィンドウである。好ましくない視覚アーチファクトは、これらのシステムにも発生し、同じ理由で、画像（ターゲット）の各プライマリコンポーネントは、移動する網膜に異なる場所で当たり、感知されたターゲットに対する明白な分裂を引起す。
【０００６】
また、プロジェクションベースのシステムは、フィールドシーケンシャルカラーを使用することもできる。テキサスインスツルメンツIncが開発したＤＬＰ（デジタル光プロセッサ）は、赤、緑及び青の光が速い連続シーケンスでそれらに向けられる時に画像を生成するために使用される可変マイクロミラー構造の密集アレーを採用する。活性化されたマイクロミラーピクセルからの光は、レンズシステムを介して通過し、視聴のために最後のプロジェクション画面上に集中されるが、不活性ピクセルにぶつかる光は、レンズシステムを介して送られない。当該システムは、グレイスケールを生成するためにパルス幅変調を使用する傾向がある。マイクロミラーアレー上に向けられている赤、緑及び青の光は、（別個の赤、緑及び青の源で）直接生成されるか、又は赤、緑及び青のフィルタセグメントからなる回転カラーホイールを介して通過する白色光の結果として生成されうる。いずれの場合も、好ましくないアーチファクトは、各赤、緑及び青の画像が、移動する網膜上に同じ位置で当たらず、空間的な分解を引起してカラー分裂アーチファクトをもたらすそれらが直視装置に現れる理由と同じで、ディスプレイ画面上にプロジェクトされた画像上で明らかに視認できる。
【０００７】
フィールドシーケンシャルカラーディスプレイは、（平面パネルディスプレイシステムのような）直視ディスプレイ又はプロジェクションベースのシステムであっても、ディスプレイ部門に多数の利点をもたらす。例えば、個々のピクセルを構成する赤、緑及び青のサブピクセルを備えた従来の空間的に変調されたカラーを使用する平面パネルディスプレイにおいて、３つの制御エレメント（通常、薄いフィルムトランジスタ）は、ピクセルからの赤、緑及び青の強度を分けて制御することが要求される。百万個のピクセルを備えたディスプレイは、カラーでそれを駆動するために３百万個のトランジスタを必要とする。時間的変調カラー（フィールドシーケンシャルカラー）を用いる類似のディスプレイは、ピクセル毎に一つの薄いフィルムトランジスタのみを必要とし、３百万から百万個までディスプレイ表面上に分布されたトランジスタ量を低減し、それは、生産及びプロダクション費用に対する顕著な影響を有するという改善になる。また、フィールドシーケンシャルカラーピクセルは、３つのサブピクセル（赤、緑及び青）が通常占めるエリアに適合するので、かなり大きくすることができ、プロダクションの生産を改善し、アパーチャドレインを低減する（ディスプレイ上の表面エリアは、光放射に託されない）。反対に、この幾何学的な利点を活用して、標準のサブピクセルベースのアーキテクチャに関連付けられた重い制御オーバヘッドなしでピクセルの密集度を改善することができ、指数関数的な価格上昇がなく優れた解像度を生む。従って、フィールドシーケンシャルカラーディスプレイは、それらに推奨するところが大きい。しかし、カラー画像分裂が許されない用途におけるその実用性は、かなり縮小される。
【０００８】
故に、直視又はプロジェクションベースのシステムにおいて、フィールドシーケンシャルカラー生成の原理を採用するディスプレイに従来から関連付けられたカラー画像分裂アーチファクトを緩和及び抑制する手段に関する技術の必要性がある。好ましくないモーションアーチファクトを生成することなくフィールドシーケンシャルカラー動作の恩恵を享受するディスプレイ装置は、フィールドシーケンシャルアーキテクチャ（直視及びプロジェクションベース）の利点をもたらし、それらの利点が最も必要とされる、例えば重要なフライトシミュレーションディスプレイシステムの用途に向けられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記概説された課題は、対象となるフィールドシーケンシャルカラーディスプレイシテム（直視装置又はプロジェクションベースの装置）の固有の性質とそのグレイスケール生成方法論（その上、ピクセルレベルでのパルス幅変調及び振幅変調）とに依存して、いくつかの方法のうち一つで少なくとも一部解決されうる。また、区別は、所定のシステムに対して生ずる（例えば、プロジェクションベースのシステムが別個の個々に制御可能な照射源を使用して、プロジェクションシステムにプライマリ着色光を提供でき、又は白色光が通過する回転カラーホイールを活用することができ、ホイール上の各カラーフィルタは、変調されてからプロジェクトされるべき所望のプライマリカラーを提供する）。
【００１０】
既存の技術を決定付けると思われる一つのアーチファクト抑制技術は、観察者の頭及び／又は目を位置的に追跡するフィードバックメカニズムを作成することを含み、カラー画像のサブコンポーネントが全て網膜の同一範囲に当たるようにシーケンシャルに表示されるプライマリカラー（通常赤、緑及び青）に対する補償調整を行う。当該システムは、明らかに内蔵型ではなく、頭／目の追跡技術の精度と、次のプライマリサブフレームが移動ターゲット（観察者の網膜）上に表示されるべき場所を適当に予測するコンピュータソフトウェアに関する機能とによって限定される。内蔵型のシステムは、外部のハードウェア又は追跡メカニズムが必要ない場所において、さらに価値があり実現が容易である。本発明は、まさに当該内蔵型システムを提供し、アーチファクトの抑制がディスプレイシステムそれ自体において実現される。
【００１１】
人間の目の網膜は、かなり微小の連続的画像を（それとは反対に主観的感知に関わらず）実際に提供しない。目それ自体は、多数の高性能の受光素子（網膜錐体及び桿状体）のうち任意の一つが占めるエリアによって限定される有限の解像度を有する。シーケンシャルに表示されるそのプライマリコンポーネント（例えば、赤、緑及び青のサブフレーム）に画像が分解され、これらの画像コンポーネントが網膜の（錐体及び桿状体内の）同じ位置に当たる場合、サブフレームは、適切に重複するように感知され、カラー画像の分裂は、感知されない。結果として生じた画像は、単一である。サッカード運動の間における目の動眼回転に対する固有の限界（一秒あたり７００弧度の上限）と、網膜錐体及び桿状体の適切なサイズとを仮定すると、プライマリカラーを表示するために、及び上記説明した時間的基準をそれらが満たすようにするために実際にタイミングのいい機会（window of opportunity）をどれくらいにするか決定することができる。プライマリの伝搬の切断は、任意の所定のフレームに対して全プライマリで４ミリ秒の最小の持続時間を課し（その後、次のフレームが開始するまで画像情報が続かない）、全プライマリで好ましい持続時間は、１ミリ秒である。
【００１２】
赤、緑及び青のプライマリを用いる６０フレーム／秒のシステムの場合、従来のディスプレイシステムは、３つの均等な部分にフレームを分割し、その一つが各プライマリカラーに分配される。その例において、フレームは、１６．６ミリ秒続き、各プライマリカラーは、この全フレームの１／３、即ち５．５ミリ秒を占める。しかし、本発明は、このストラテジの全体的な修正を教示する。例えば、全カラー情報に対して３ミリ秒の時間切断を達成するために、赤、緑及び青のプライマリは、（５．５ではない）１ミリ秒のみの持続時間を各々負担する。それらは、間欠的遅延がなく交互に当たり、その後１３．６ミリ秒のブラック（画像データなし）が続き、従って全部で１６．６ミリ秒となる。このように、画像を構成する赤、緑及び青の情報は、表示されているプログラムビデオコンテンツの表示オブジェクトを追跡又は追従するために網膜を任意に回転することに関係なく、同じ位置で網膜に到達する。
【００１３】
提供された例において、プライマリ毎に５．５ミリ秒から１ミリ秒まで信号を単に切断するのは不十分である（仮定すると、全部で３ミリ秒の切断）。５．５（５．５ミリ秒から１ミリ秒まで）だけ時間を低減することによって、網膜上に当たる光の感知強度は、同一量だけ低減される。故に、画像を生成するために利用可能な短縮時間を補償するために、変調されている光源の強度を増加することが必要である。提供された例において、これは、本発明がディスプレイシステムで想起されてもされなくても、フレーム間で受信されたフォトンの平均量が不変となるように、光強度を５．５倍ベースの強度で増加することを必要とする。このエネルギーは、平均エネルギー消費が何れの（本発明が実施されるかされない）シナリオ下でも均等になるように、必要とされる３ミリ秒の間で消散されることのみ必要とする。
【００１４】
故に、本発明の実施形態は、いくつかの前提要件を有する。光を変調する個々のピクセルは、動作するための顕著に短い時間を有することに関係なく、正確にグレイスケールを生成することができる。光源は、比較的速くサイクリングでき、そして連続フレーム間で長い静止期間が続き、それらは、光が要求されないフレーム間の長い期間によって特徴付けられた短縮された負荷サイクルにもかかわらず、比較的かなり高い強度の光を確実に与えることができる。
【００１５】
上記原理は、振幅変調又はパルス幅変調されたグレイスケール生成を使用する直視ディスプレイに対して明快な実施方針を有する。各プライマリに対して別個の光源を利用するプロジェクションベースのディスプレイシステムにとって、この適合は、同様に明白である。しかし、白色照射源をフィルタにかけることによってプライマリカラーを獲得するために回転カラーホイールを使用するプロジェクションベースのシステムは、本発明の実施によって異なるストラテジを必要とする。基礎的な原理は、それでもなお類似している。
【００１６】
従来のカラーホイールは通常、各所望のプライマリカラーに分配される均等なセグメントにそのエリアを分割する。最も共通の構成は、赤、緑及び青のフィルタからなるカラーホイールである。各カラーフィルタは、１２０度の弧を描く（カラーホイールのサークルは、３つの均等なセグメントに分割される）。カラーホイールが回転すると、速いシーケンシャルサクセッションで赤、緑及び青の光を提供する。当該ホイールを用いて生成された画像は、上記文献の通りカラー画像分裂に陥りやすい。カラーホイールは、本発明を実施するために修正される。
【００１７】
上記例を用いる修正されたカラーホイールにおいて、赤、緑及び青のセグメントはもはや、各々１２０度の均等なセグメントを禁止しないが、ホイールのより小さい“薄片”である。一つが赤、一つが緑及び一つが青である３つの比較的薄い薄片（例えば、各２４度）は、密接して設置されるが、カラーホイールの残り部分（１０８度）は、不透明にされる。白色照射源は、正しい強度である（この場合、利用可能な照射時間が５だけ低減されるので、照射源の強度は、同一ファクターだけ増やされる）。照射源は、修正されたカラーホイールの均一な回転中にその不透明部分で無駄に光を向けている時でもエネルギーを節約するために中断するのが好ましい。
【００１８】
ベースとなる発明に対する追加の改良点が実施可能である。切断されたプライマリが同期して分布すると仮定する（各連続プライマリの先頭が均等な時間で離間される）。連続的な赤、緑及び青のプライマリからなる３ミリ秒の全カラーパルスに関する上記例において、ｔ＝０（全フレームの先）で赤が開始し、ｔ＝１ミリ秒（赤が中断した直後）緑が開始し、ｔ＝２ミリ秒（緑が中断した直後）青が開始し、その後フレームが開始する前に１３．６秒の静止（黒）が続くのが分かる（１秒あたり６０フレームの率を仮定）。しかし、当該厳格な開始時間の構成は、プログラムコンテンツがそれを必要とする時に必要なだけであって、そのような決定を行うメカニズムにより、本発明は、画像生成の時間的切断をさらに達成することができる。
【００１９】
上記説明はむしろ、本発明の一つ以上の実施形態の特徴及び技術的利点を広く概説するものであり、それにより本発明の実施形態の詳細な説明の理解がさらに深まる。本発明の実施形態の追加的特徴及び利点は、以下に記載され、特許請求の範囲の対象を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の説明において、多数の特定の詳細が本発明の十分な理解を提供するために示される。しかし、当業者であれば、本発明が当該特定の詳細とは関係なく実施可能であることが分かる。他の例では、不必要な詳細で本発明を曖昧にしないために、コンポーネントが一般的な形式で示される。大部分に関して、フィールドシーケンシャルカラー生成技術を用いた所定のディスプレイがその表面上に画像を実際に生成及び表示する方法の検討に関する詳細は、当該詳細が本発明の十分な理解を得るために不必要であり、かつ当業者内において本発明が提供する実用性及び価値に直接関係していない限りにおいて省略される。
【００２１】
以下に直接開示される動作の原理は、所定画像のプライマリカラーコンポーネントを時間的に分離し、各プライマリコンポーネントの速い連続生成によってビデオ情報の各フレームを示すディスプレイにおけるフィールドシーケンシャルカラーアーチファクトを除去するという好適性を仮定する。当該アーチファクトは、ビデオ情報の複合フレームを構成するプライマリコンポーネントが、網膜及び表示画像（又は画像の一部、即ち表示中の推定ターゲット）の相対運動に起因して観察者の網膜の同一範囲に全く到達しない時に生ずると考えられる。
【００２２】
本発明の実施に役立つ技術（平面パネルディスプレイ、又はフィールドシーケンシャルカラー生成の原理を活用する他の候補技術）のうち、米国特許Ｎｏ．５３１９４９１に開示された平面パネルディスプレイについて、参考のためにその全体を本明細書中に組込む。本願の詳細な説明全体にわたる代表的な平面パネルディスプレイ例の使用は、本発明の適用性をその使用分野に限定すると解釈されるべきでないが、本発明の配置に関する説明目的を意図とする。また、本願の詳細な説明の残り全体にわたる３つの三刺激プライマリカラー（赤、緑、及び青）の使用は、同様に説明目的を意図とし、単に本発明の適用性をこれらプライマリカラーの数、色又は他の属性に関して限定すると解釈されるべきでない。
【００２３】
当該代表的な平面パネルディスプレイは、図３に示すピクセル又はピクチャエレメントと一般に呼ばれる光学シャッタのマトリクスを含むことができる。図３は、ピクセル３０２の平面パネルマトリクスも含むことができる光誘導基板３０１からなる平面パネルディスプレイ３００の簡易描写を示す。透明（例えば、ガラス、プラスチック等）基板３０３を光誘導基板３０１の後ろ及び基板３０１と平行な関係にすることができる。平面パネルディスプレイ３００は、米国特許Ｎｏ．５３１９４９１に開示されているように、光源、不透明なスロート、不透明な裏レイヤ、反射器、及び管状ランプ等の図示された以外のエレメントを含むことができる点に留意すべきである。
【００２４】
図４Ａ及び４Ｂに示す通り、各ピクセル３０２は、光誘導基板４０１、接地面４０２、可変弾性レイヤ４０３、及び透明電極４０４を含むことができる。
【００２５】
また、ピクセル３０２は、ディスク４０５（但し、ディスク形状に限定しない）として説明の便宜のために示した透明エレメントを含むことができ、ディスク４０５は、電極４０４の上面に配設され、光誘導基板４０１を含む基板と同じ基板であるのが好ましい高屈折率材料で形成される。
【００２６】
この特定の実施形態において、光誘導基板４０１とディスク４０５との間の距離をかなり正確に制御する必要がある。特に静止状態において、光誘導基板４０１とディスク４０５との間の距離は、誘導光の波長の略１．５倍となるべきであるが、任意のイベントにおいて、この距離は、１波長よりも長いことが分かる。故に、接地面４０２、可変弾性レイヤ４０３、及び電極４０４の相対的厚さは、それに従って調整される。活性状態において、ディスク４０５は、光誘導基板４０１の上面から１波長未満の距離まで、以下で説明する通り容量作用によって引かれる。
【００２７】
作動中、ピクセル３０２がエバネッセント結合効果を活用するので、ＴＩＲ（全反射）は、容量引力効果の下で（図４Ｂで見ることができる）凹面４０６をもたらすように可変弾性レイヤ４０３の幾何学部分（geometry）を修正することによってピクセル３０２で妨害される。このもたらされた凹面４０６は、ディスク４０５を（一般に光誘導基板４０１から１波長の距離まで外側に広がる）光誘導基板のエバネッセントフィールドの限度内に収める。光の電磁波の性質により、光は、静電気的に作用した動的凹面４０６に取り付けられたカップリングディスク４０５にわたって、介在する低屈折率のクラッディング、即ち可変弾性レイヤ４０３を“ジャンプ”するので、誘導状態及びＴＩＲを無効にする。（図４Ａに図示する）光線４０７は、静止した光誘導状態を示す。（図４Ｂに図示する）光線４０８は、光が光誘導基板４０１の外で結合される活性状態を示す。
【００２８】
電極４０４と接地面４０２との間の距離は、かなり短く、例えば１マイクロメートルであり、室温加硫シリコンの薄い堆積のような可変レイヤ４０３が占める。（実質的に、電極４０４及び接地面４０２が平行平面キャパシタを形成する）キャパシタの平行面間の電圧は小さいが、電界は、加硫シリコン上に変形力を加えるのに十分高いので、図４Ｂのように弾性レイヤ４０３を変形する。加硫シリコンを適当な大きさに圧縮することによって、誘導基板４０１内で誘導される光は、現在の屈折率に対する臨界角よりも大きな入射角で変形部分にぶつかり、電極４０４及びディスク４０５を介して基板４０１の外で光を結合する。
【００２９】
キャパシタの平行面間の電界は、電極４０４と接地面４０２との間の引力を有効に引起すキャパシタの充電及び放電によって制御できる。キャパシタを充電することによって、当該面間の静電気力の強さが増大するので、弾性レイヤ４０３を変形して、図４Ｂに示す電極４０４及びディスク４０５を介して基板４０１の外で光を結合する。キャパシタを放電することによって、弾性レイヤ４０３は、その元の幾何学形状に戻るので、図４Ａに示す光誘導基板４０１の外で光の結合を止める。
【００３０】
フィールドシーケンシャルカラー生成技術の従来的な未調整の実施形態を示すのに用いたディスプレイは、図５に開示された代表的なパターンに従って動作する。３つの三刺激プライマリである赤、緑及び青は、適当な光源から図５に示すシーケンシャルサクセッションの平面導波管へ挿入される。各個々のピクセルは、図５に示すように一定のシャッターシーケンスに従って開閉され、それは、（各ピクセルが独立に制御されている）対象のピクセルから所定のビデオフレームの間に放射されるべき赤、緑、又は青の光量を基準とする。図３で開示した当該システムと、さらに図５で詳細に説明したシステムとは、グレイスケール値を生成するためにパルス幅変調を利用するが、本発明はまさに、ピクセルレベルでグレイスケールを得るために振幅変調（差別的不透明性）を組込むフィールドシーケンシャルカラーシステムに適用可能である点を理解すべきである。
【００３１】
背景技術のセクションで述べた通り、図３のディスプレイのような特定のフィールドシーケンシャルカラーディスプレイは、特定の観察条件及びビデオコンテンツの下では好ましくないビジュアルアーチファクトを示す。当該有害なアーチファクトの発生は、各代表的なサブフレームプライマリコンポーネント時の連続的な送信の間に、観察者の網膜と、所定のビデオフレームに対する個々のプライマリコンポーネントとの相対運動から起こる。当該アーチファクトは、直視システム又はプロジェクション（projection）ベースのフィールドシーケンシャルカラーディスプレイで発生するかに関わらず、多くの重要な用途空間、とりわけターゲット捕捉が画像分裂に起因して不可能になることがあるフライトシミュレーションシステムにおける当該色生成ストラテジの使用に不利に働く。フィールドシーケンシャルカラーの原理を活用するディスプレイシステムにおいて当該アーチファクトを低減又は効果的に抑制するためのメカニズムが必要である。
【００３２】
図３の装置は、図５に示したカラー生成スキーマに基づき、対象の動作原理を示すために本開示全体にわたって、一般化目的で一部の実施形態に関連して用いられる例として機能する。この例は、米国特許Ｎｏ．５３１９４９１から続くものであり、有効な候補用途及び実施形態からなるクラスの一部として説明目的のために提供され、しかもフィールドシーケンシャルカラー生成に内在する原理を活用する任意のシステムからなる任意の装置は、アーチファクトの低減又は抑制に関して強化することができ、ここで前記アーチファクトは、網膜及びディスプレイの相対運動に起因して観察者の網膜の異なる幾何学範囲に当たるビデオフレームを構成するプライマリコンポーネントから生じる。本発明は、フィールドシーケンシャルカラー生成原理の実施に関して特定の所定の動作基準を満たす広い装置群に対する前記カラー画像分裂アーチファクトを消去するためのメカニズムを決定するが、そのように強化された任意の特定装置の実施に個別に縮小することは、装置の動作を強化する本発明の機能に限定を与えない。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態に従って、フィールドシーケンシャルカラーディスプレイにおけるカラー画像分裂の一般現象を示す。所定のビデオフレーム１００の間にディスプレイ表面上に表示されている情報は、各ビデオフレームを構成する連続的に生成されたプライマリ情報の各々からなる一連の共線的パルス（例えば、１０１及び１０５）として観察者の網膜１０９に進む。従って、フレーム１０１に対するビデオフレーム情報は、時間的に分離されたプライマリ１０２、１０３及び１０４からなるが、フレーム１０１に先立つ時間の一つのフレーム（即ち、１０５）に対するビデオフレームは、同様に時間的に分離したプライマリ１０６、１０７及び１０８からなる。プライマリカラー毎にパルス幅変調された着色光のアレーとして含まれた情報は、画像を形成するために網膜１０９に到達する。プライマリサブコンポーネント１０６、１０７及び１０８が網膜上の同一位置に到達する場合、目は、プライマリを合成し、任意のカラー分裂なく合成画像を感知する。しかし、網膜１０９が回転運動中の場合、その後網膜における現象は、ビデオフレーム１１０のパターンに従い、ここで、個々のプライマリコンポーネント１１１、１１２及び１１３は、網膜の異なる部分に当たり、アーチファクトを感知可能にする。
【００３４】
図２において、意図した結果及び実際に感知した結果は、本発明の実施形態に従って図示される。例えば、ビデオフレーム１１０を含むプライマリコンポーネントが網膜上の同一位置に全て到達した場合、目は、合成画像２０１を正確に形成するためにプライマリサブフレームを合成し、合成画像２０１はこの例では、灰色の飛行機の画像である。しかし、目が回転運動中の場合、網膜１０９は、ビデオフレーム１１０を構成する連続的なプライマリに関して移動するので、１１１、１１２及び１１３（全体フレーム１１０を構成するプライマリコンポーネント）が網膜１０９上の異なる位置に当たり、感知された画像２０２をもたらし、ここで、分離したプライマリコンポーネント２０３、２０４及び２０５は、完全に重複しないで感知されるというよりも、図示のように解離形式で視野にわたって分布する。意図した画像２０１の回復は、アーチファクト抑制の目標であり、それにより、不格好で解離された画像２０２は、当該解離の発生を一掃することによって低減又は抑制される。
【００３５】
図６は、本発明の実施形態に従って、毎秒６０フレームのビデオ情報という代表的なフレーム率を用いて、フィールドシーケンシャルカラーディスプレイシステムの未調整同期動作を示す。単一フレーム６００は、持続時間が１６．６７ミリ秒であり、同期スキーマにおいて、使用中のプライマリの数によって均等に再分割される。代表的な選択例では、共通の三刺激カラー、赤、緑及び青が採用される。ビデオフレーム６００の３つの均等な再分割（６０１、６０２及び６０３）は、連続的なサクセッションで発生し、ディスプレイアレイ内の各ピクセルは、利用可能な時間窓の間に適当なレベルのグレイスケールを生成及び表示する（赤情報６０４は、時間６０１の先頭で始まって表示され、緑情報６０５は、時間６０２の間、青情報は、時間６０３の間である）。プライマリ着色光の各連続バーストの先頭は、均等な時間で離間されるので、この自明の同期（クロックバウンド）動作をもたらす。（時間的に、先頭は、時間ブロックの左側によって示される。）ビデオフレームを表示するのにかかる時間量（全ビデオフレーム６００の持続時間である最大１６．６７ミリ秒）は、カラー画像分裂に起因するアーチファクトが、カラー画像を生成するディスプレイに対する網膜の相対運動の間に発生しうる十分な長さである。
【００３６】
図７は、本発明の下で教示されたアーチファクトの低減及び抑制の第１の実施形態を示し、これによると全フレームの持続時間７００は、未調整の場合（ビデオフレーム６００）と比較して異なる所がないが、時間にわたる光エネルギーの分布が変わる。プライマリ光の非常に短い持続時間（７０１、７０２及び７０３）は、ディスプレイによって放射される。強度補償メカニズムは、均等の画像輝度を達成することが要求され、それにより同一のプログラムコンテンツが図６及び図７に表示されている間にパルス幅持続時間の割合（６０４に対する７０１の割合）がファクターとなり、そのファクターにより７０１の強度が増加されて、いずれにしても網膜が時間にわたる均等な光量を受けることを確実にし、同一の調整が７０２及び７０３にもなされる（以下、各個々のプライマリカラーに対する明白な再言及を要求することなく全てのプライマリに適用すると過程する）。図７において、プライマリコンポーネント７０１、７０２及び７０３は、７０２の先頭が７０１の先頭に遅れるのと同じ量だけ７０３の先頭が７０２の先頭に遅れる限り同期している。光放射のない長い静止期間７０４は、ビデオフレーム７００の残り部分を満たす。結果とし、フレーム率、目の運動、及び持続時間７００に対する持続時間７０４の割合に依存して、画像分裂アーチファクトを（観察者が感知できないほど）低減又は完全に抑制することができる。７００に対する７０４を最大にすることは、所定のディスプレイ技術の実現限度内で、画像分裂アーチファクトの最も確実な低減及び／又は抑制をもたらす。
【００３７】
図８は、図７のメカニズムの非同期実施形態を示し、これによると各連続プライマリカラーの先頭は、基礎をなす支配的なクロックサイクルに対する厳密な順守によってではなく、むしろプログラムコンテンツによって決定される。プログラムコンテンツが、表示されたビデオフレーム毎にそれぞれ１００％のプライマリカラーを含む場合、この実施形態と図７に示した実施形態との間に違いはない。しかし、１００％未満の任意のプライマリカラーがある場合、その後各連続プライマリカラーの先頭は、先行する立下りエッジに結合されうる。例えば、プログラムコンテンツが８０％の赤のコンテンツを含む場合、その後（赤のサブフレームを表示するのに利用可能な同期時間７０１の８０％を示す）赤のサブフレーム８０１の終端において、システムは、次のサブフレームを開始するクロック信号を待機する（図７の場合のように、顕著な時間間隔が赤のパルス７０１と緑のパルス７０２との間で発生する）よりはむしろ、次のプライマリサブフレーム（この例では、緑のサブフレーム８０２）の開始を直ちにもたらすことができる。当該時間間隔は、図８の非同期メカニズムで閉じられ、当該静止時間はもはや、プライマリカラーサブフレーム間に置かれず、むしろ静止した不活性の単一の大きなブロック８０４に完全に割り当てられる。表示中の各連続ビデオフレームを構成するプライマリコンポーネントをリアルタイムでサンプリングするメカニズムを使用して、順に、プライマリカラー毎に正確な開始及び停止ポイントを決定し、全ての固定フレーム率８００に対する静止持続時間８０４の割合を最大にすることができる。プログラムコンテンツがプライマリ信号の当該非同期再分布を許容しない（例えば、常に全てのプライマリを表示する少なくとも一つのピクセル、即ち画像内に白のピクセルがある）場合、デフォルトの動作モードは、図７に開示されたモードへ戻る。
【００３８】
本発明のもう一つの実施形態が図９に開示され、これによると全てのビデオフレーム持続時間９００に対する静止期間９０４の割合は、可能であればプライマリカラーを重複することによって、及び当該重複を利用するためにフレーム率を再符号化することによってさらに増大される。各ビデオフレームは、当該プライマリカラーの重複の実現可能性を決定するために個々にサンプリングされ、当該決定は、各ビデオフレームに固有であり、当該ビデオデータの収集及び関連する信号の再符号化を評価及び適用するリアルタイムのメカニズムを必要とする。適用例において、赤の情報（９０１）及び緑の情報（９０２）だけでなく、プライマリが黄色の“仮想フレーム”を生成するように重複するのに十分な黄色（赤及び緑が同時に表示される時にもたらされる色）の情報も存在する。この実施形態は、図７の元の実施形態が配置された場合に得られる結果と比較して最終的に表示される結果が異ならないように、全てのピクセルの識別が黄色のコンテンツであることと、当該黄色のコンテンツの（フレーム内で実現可能な最大の）再符号化と、赤及び緑を利用する全てのビデオコンテンツの再調整とを必要とする。
【００３９】
同様に、所定のビデオフレームに対するリアルタイム分析は、次の一組のプライマリカラー（９０２及び９０３）を重複する可能性を示すことがある。提供された例において、緑及び青が同時に放射されてシアンを形成する。その後メカニズムは、ビデオフレームに対してシアンのコンテンツを決定しフレームを再符号化することで、シアンの有無をパルス幅又は振幅変調して調整しシアンのグレイスケールを生成する。ともかく、データ収集及び再符号化後にもたらされた画像は、全てのビデオフレーム持続時間９００に対する静止持続時間９０４の割合が図７の場合よりも長いことを除いて、図７で完成した画像と比較してカラーが異ならない。所定のビデオフレームが１００％の強度で一つのみの純粋なプライマリを含む少なくとも一つのピクセルを含む場合、この実施形態は、デフォルトの図７の動作パターンになり、プライマリに重複する場合がなくなりうる。なぜなら、当該重複は、各プライマリカラー及び１００％強度で当該プライマリカラーのみを表示する少なくとも一つのピクセルをプログラムコンテンツが含む時、適当なカラー生成を禁止するからである。ともかく、図９の実施形態に関する強度補償メカニズムは、図８及び図７で用いたそれと同一である。図８及び図９の実施形態によって達成される、プログラムコンテンツに基づく漸進的な改善により、本発明は、動作上の利点を増やすことができる。（コンピュータによって生成されたものと対比して）実世界で記録された大部分の画像は、純粋な最大三刺激プライマリが現実又は人工オブジェクトにおいてめったに同時に出現しない（故に、ビデオ画像においては再生のためにそれらを記録する）ので、当該改善された切断に関する顕著な傾向を示す。
【００４０】
本発明の他の実施形態は、ディスプレイにおける画像の分裂を軽減するための方法を提供し、ここで、カラーホイールフィルタを使用して、白色光源から複数のプライマリカラーを生成する。
【００４１】
回転するカラーホイールを使用して、光放射の連続定期サイクルを生成するので、フレーム毎に、複数のプライマリカラーは、サイクル内の異なる時間においてそれぞれ利用できるように作成される。各コンポーネントカラーのグレイスケーリングは、当業者であれば分かるように、パルス幅変調を用いて遂行される。
【００４２】
当該カラーホイールフィルタの従来技術の一例は、図１０Ａに示され、ホイール１０００は、３つのセグメントに均等に分割され、プライマリカラーは、赤１００１、緑１００２及び青１００３である。各カラーは、ホイールのうち等量を占め、故に各々は、１サイクルの間に等量の光放射を与える。放射の実施形態において先に説明した通り、これらの異なるカラーを与える時間間隔は、当該カラーホイールのメカニズム及び幾何学的部分が結果のカラータイミングサイクルを決定する時、画像分裂アーチファクトを生成するのに十分長い。
【００４３】
本発明は、前記アーチファクトを除去する解決策を提供し、ここで、所定サイクルに対する光放射の持続時間が短縮され、一部のサイクルが暗いフェーズとなり、即ち光放射をしない。この実施形態は、複数のプライマリカラーからなるカラーホイールフィルタを提供するほか、光が放射されないサイクル内で暗い時間の顕著な間隔を生成するエレメントも含む。このホイールの不透明な部分のサイズは、各ピクセルから光放射を駆動するコンポーネントとシステムとのタイミング及び関連プロパティを調整するよう有利に選択される。特に、不透明な範囲のサイズに対する重要な要因は、利用可能な白色光の強度であり、それは、カラーホイールのうち比較的小さなカラー部分によって生成された放射時間の減少が、本発明の構成要素になりうるが、本発明は、これに相応した光源の比較的高い強度に対する必要性が当然ついてくるので、比較的短い時間にわたって網膜に与えられた全ての光エネルギーは、比較的長い時間にわたって従来技術のカラーホイール１０００が与えてきたエネルギーに等しい。実際、カラーホイール１００４上の着色に対する不透明の面積比は、本発明の白色光の強度が従来技術の白色光の強度よりも大きいファクターに通常比例する。
【００４４】
前記カラーホイールの残りの放射部分は、サイクル毎に等しい時間間隔で各カラーを与えるためにプライマリカラーの間で均等に分割されるが、前記コンポーネントの時間間隔の合計は、全サイクルよりもかなり短い。
【００４５】
３つのカラーがカラーホイールの全エリアのうち小さな角度部分に圧縮されているカラーホイールフィルタに対する本発明の実施形態は、図１０Ｂに示される。図１０Ｂを参照すると、ホイール１００４は、３つのプライマリカラーフィルタセグメントと一つの不透明なセグメントとを含む。この実施形態において、３つのプライマリカラーは、赤１００５、緑１００６及び青１００７であり、不透明なセグメントを黒１００８で示す。前記ホイールは、有利には第１のフィルタとなるように回転し、その後光のカラー毎に均等な時間間隔を提供するシーケンシャルな方法で白色光源を遮断し、前記間隔は、１サイクルの放射部分を共に含む。不透明なセグメント１００９により、光放射が中断され、サイクルのうち対応する暗い部分が上記連続的なサイクルの放射部分の間に存在する。
【００４６】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示す２つの上記カラーホイールフィルタから出力された光は、当業者であれば分かるようにかなり異なる。これらの違いに対する特定の有利な実施形態は、以下の図で詳細に開示される。図１０Ａにおける従来技術のホイール１０００から出力された光の一例は、図１１Ａの表１１００により表形式で示される。前記光出力は、図１１Ｂにプロットされ、全ての３つのカラーがホイールの出力から与えられる時にグラフ１１０１上で順に示される。これは、上記説明され参照のために組込んだ米国特許Ｎｏ．５３１９４９１の関連図１４に明確に示される通り、従来技術から直ちに分かる。前記図は、全ての出力放射におけるパルス幅変調を遂行するためにシャッタリングメカニズムを実行することにより所定フレーム内に所望のコンポーネントカラーの混合を生成して前記実施形態が提供する可能な４９１３個の出力カラーのうち一つを与えることができる方法を説明する目的で、コンポーネントカラー毎に３つの分離した出力ラインとして図示された光学的出力を含む。図１１Ｂのグラフ１１０１は、一つの出力として重ねて示された上記特許Ｎｏ．５３１９４９１における３つの上記分離カラーラインの全てに類似する。
【００４７】
テーブル１１００及び図１１０１は、２つの全サイクルにわたってホイール１０００が与えた光出力を示す。故に、反復的な処理の実施形態が示され、重要な対比、即ち各サイクルの開始から図示され、一番目のカラーの開始から後続の２つのカラーの開始までの時間における分離はそれぞれ、サイクルの全持続時間の１／３及び２／３である。数値表現では、前記時間における分離は、赤から緑まで５と２／３ミリ秒（ｍｓ）であり、赤から青まで１１と１／３ｍｓである。故に、たとえ比較的高い最大強度とサイクル内でカラー放射毎に低減された持続時間とでシステムが運転されることにより比較的短い時間で同一の全ての光出力を実現しても、このカラーホイールデザインの基本的な性質は、各カラーが開始する間で上記分離時間を決定する。この分離時間は、図示された幾何学的部分１０００によって決定されるので、前記分離を低減することはできず、前記分離から生じる関連アーチファクトは、存在する可能性が高い。
【００４８】
２つの留意すべき詳細があり、一つは、この図及び以下の図において、各サイクルを構成するのに使用された時間によって推測されるサイクル時間は、米国で共通の６０Ｈｚであり、サイクル持続時間は、１６と２／３ミリ秒（ｍｓ）である。類似して、光放射毎にＯＦＦからＯＮ及びＯＮからＯＦＦに関する移行時間は、表から推測され、関連グラフ、この図及び以下の図においても同様である。サイクル内で所定カラーの意図された放射時間よりも前記移行時間が長くない限り、それは重要ではない。次の図において明らかなように、各カラーの放射時間の比較持続時間は、上記従来技術と比較して本発明でかなり短縮されるが、当業者であれば分かるように、前記持続時間は、合理的に達成可能な移行時間が本発明の効果の達成について妨げになるほど短くない。
【００４９】
図１２Ａは、本発明の実施形態に従う光強度対時間の図を示す。図１２Ａを参照すると、本発明の光出力は、グラフ１２００に示され、再び上記グラフ１１０１のように２つの全サイクルを示す。同様に、強度の目盛は、１１０１と類似であるので、グラフ１１０１における従来技術の比較的長い持続時間で比較的低い強度のカラー放射と、グラフ１２００で示す本発明の比較的短い持続時間で比較的高い強度のカラー放射とを比較できる。
【００５０】
図１２Ｂは、本発明の実施形態に従って、フレームの開始をより詳細に示す光強度対時間の図を示す。即ち、図１２Ｂは、本発明の光出力を示すが、１サイクルの初期部分のみを示す。具体的には、グラフ１２０３は、本発明の放射フェーズのみの時間に相当する。この実施形態において、当該放射フェーズ１２０１は、全サイクルよりもさらに短い。サイクルの残りの時間は、Ｔダーク１２０２を構成し、特に図１０Ｂにおけるカラーホイール１００５の不透明部分の意図された結果として先に言及した暗いフェーズに相当する。グラフ１２００に相当する光出力と、同様にグラフ１２０３で示した一部との数値は、図１２Ｃの表１２０４により表形式で示される。
【００５１】
本発明の目的は、サイクルの放射フェーズを有利に短縮し、光が放射されない後続の暗いフェーズ（Ｔダーク）１２０２を生成することにある。前記暗いフェーズは、図１０Ｂから、カラーホイール１００５の不透明部分の結果として生じ、光の放射を選択的に遮断する。上記の通り、全てのサイクルの光エネルギーが放射されている短縮された放射フェーズの組合せが放射され、光が放射されない持続時間（Ｔダーク）を備えた後続の暗いフェーズ１２０２は、網膜に対する異なるカラーの影響の間に比較的かなり短い距離をもたらすので、感知されたアーチファクトを格段に変える。特に、フレーム内の後続カラー間の距離が十分短いので、前記距離は、観察者にとって感知不可能であり、アーチファクトは、もはや明らかでない。
【００５２】
本発明のもう一つの実施形態は、図１０Ａとして従来技術で示したカラーホイール１０００と類似したカラーホイールフィルタの用途からなるが、前記ホイールは、フレームの持続時間に対してホイール回転のタイミングを一致させるために必要な速度よりも速い速度で回転する。特に、回転は、自然数、即ち２、３又はそれより大きな数によって増やされるので、複数の完全な回転が各フレームの間に達成される。この実施形態において、ピクセルから出現する前に光源又は経路を遮断する手段も要求される。当業者であれば分かるように、前記遮断手段は、光路におけるシャッタ、光路における選択可能な偏向メカニズム、又は光が初めに発する光源に対するスイッチを含むがこれらに限定されない、いくつかの合理的に利用可能なメカニズムを介して達成可能である。
【００５３】
本発明の効果を達成する、これらの一般に利用可能なコンポーネントの固有の構造及び動作は、所定フレームにおける最初の光フローの後に全てのカラーホイールの回転に関する光フローを遮断し、その後、正確なカラーホイールの１回転を再度行うために次のフレームの開始時に光路に対する遮断を取除くことに関わる。この処理が反復されると、前記システムからの出力は、図１２Ａのグラフ１２００に示す通り、フレームの開始時に順に与えられフレームの持続時間の一部しか続かない複数のプライマリカラーを利用可能にする。このプライマリカラーの短縮シーケンスは、パルス幅変調手段に与えられる時、その後当業者によって実行されて本発明の効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従って、観察者の目の回転運動中にフィールドシーケンシャルカラー生成技術を用いて生成された画像を視聴者が見る時にカラー画像分裂の現象を引起すことを説明する図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態に従って、目の回転及び／又は他の運動に関係ない所望の感知画像を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態に従って、目の回転及び／又は他の運動に起因する実際の感知画像を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に適切な直視平面パネルディスプレイの斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３の平面パネルディスプレイの実施形態に従う、不活性状態におけるピクセルの側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３の平面パネルディスプレイの実施形態に従う、活性状態におけるピクセルの側面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従って、図３の平面パネルディスプレイで使用されるフィールドシーケンシャルカラーを生成する代表的なタイミング図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従って、従来のビデオフレーム率でフィールドシーケンシャルカラー生成を達成するための未調整の代表的なシーケンシングスキーマを示す図である。
【図７】図７は、非フィールドシーケンシャルカラーディスプレイの画像動作をより近接して見積もる網膜の幾何学的部分上に当たる各プライマリ画像によりカラー画像分裂の現象を低減及び／又は効率的に抑制するためにディスプレイ画像の連続的プライマリコンポーネントを時間的に同期して切断する本発明の実施形態を示す図である。
【図８】図８は、非フィールドシーケンシャルカラーディスプレイの画像動作をより近接して見積もる網膜の幾何学的部分上に当たる各プライマリ画像によりカラー画像分裂の現象をさらに低減及び／又は効率的に抑制するためにディスプレイ画面の連続的プライマリコンポーネントを時間的に同期しないで切断する本発明の実施形態の図であって、前記切断は、各連続フレームの画像コンテンツ及び全てのプライマリカラー量によって決定されていることを示す図である。
【図９】図９は、各連続フレームの画像コンテンツ及び全てのプライマリカラーの量がリアルタイムで分析され、それにより非フィールドシーケンシャルカラーディスプレイの画像動作をより近接して見積もる網膜の幾何学的部分上に当たる各プライマリ画像によりカラー画像分裂の現象をさらに低減及び／又は効率的に抑制するために時間的重複プライマリの使用を最大限にするよう画像が再符号化されることを示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、パルス幅変調ディスプレイシステムで用いる従来技術のカラーホイールフィルタを示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、カラーホイールの全エリアのうち小さな角度部分に３つのカラーを圧縮した、カラーホイールフィルタに対する本発明の実施形態を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施形態に従って、図１０Ａで示した従来のシステムについて３つのカラー毎に時間の関数として光の強度値を示す表である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の実施形態に従って、各３つのカラーがシーケンスで示され、それぞれが５及び２／３ミリ秒の持続時間である、２つのサイクルにわたる時間に対する光強度を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施形態に従って、時間対光強度を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の実施形態に従って、フレームの開始についてより詳細に示す時間対光強度を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の実施形態に従って、時間対光強度の関連表を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
２０１  合成画像
２０２  感知画像
【図１】
2009503617.tif 000003
【図２Ａ】
2009503617.tif 000004
【図２Ｂ】
2009503617.tif 000005
【図３】
2009503617.tif 000006
【図４Ａ】
2009503617.tif 000007
【図４Ｂ】
2009503617.tif 000008
【図５】
2009503617.tif 000009
【図６】
2009503617.tif 000010
【図７】
2009503617.tif 000011
【図８】
2009503617.tif 000012
【図９】
2009503617.tif 000013
【図１０Ａ】
2009503617.tif 000014
【図１０Ｂ】
2009503617.tif 000015
【図１１Ａ】
2009503617.tif 000016
【図１１Ｂ】
2009503617.tif 000017
【図１２Ａ】
2009503617.tif 000018
【図１２Ｂ】
2009503617.tif 000019
【図１２Ｃ】
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【国際調査報告】
2009503617.tif 000021