(57)【要約】【課題】  カラー画像を生成する装置を提供する。【解決手段】  この装置は、複数の原色を生成するカラー・フィルタリング構成を含み、各原色がスペクトル範囲を有し、原色の少なくとも２つのスペクトル範囲が大きく重複している。
2005537503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を生成する装置であって、少なくとも４つの原色を生成するカラー・フィルタ構成を備えており、各原色がスペクトル範囲を有し、前記原色の少なくとも２つのスペクトル範囲が大きく重複する、装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記カラー・フィルタ構成は、色切換機構上に複数のフィルタ・セグメントを備えている、装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、前記カラー・フィルタ構成は、少なくとも１つの色分離キューブを備えている、装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の装置において、前記少なくとも４つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項記載の装置において、前記少なくとも４つの原色は、少なくとも５つの原色を含む、装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、前記少なくとも５つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４００ｎｍと４６０ｎｍとの間から５００ｎｍと５６０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有するシアン色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍとの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、装置。
【請求項７】
請求項５記載の装置において、前記少なくとも５つの原色は、少なくとも６つの原色を含む、装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置において、前記少なくとも６つの原色は、約４００から５００ｎｍまで、約５００から５５０ｎｍまで、約５７５から７５０ｎｍまで、約４５０から５２０ｎｍまで、約５２０から６２０ｎｍまで、および約６２０から７５０ｎｍまでのスペクトル範囲を有する、装置。
【請求項９】
少なくとも４つの原色を用いてカラー画像を生成するように構成した装置であって、
受光した光のｓ偏光成分を反射し、受光した光のｐ偏光成分を透過する反射−透過エレメントと、
前記ｓ偏光およびｐ偏光成分を、前記少なくとも４つの原色に対応する少なくとも４本の光ビームに分離するカラー・フィルタリング構成と、
前記少なくとも４本の光ビームの偏光をそれぞれ変調し、前記カラー画像に対応する少なくとも４つの変調光ビームを生成する、少なくとも４つの反射ＬＣＤパネルと、
を備えている装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、前記原色の各々はスペクトル範囲を有し、前記原色の少なくとも２つのスペクトル範囲は大きく重複している、装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の装置であって、投影レンズを備えており、前記反射−透過エレメントは、更に、前記変調光ビームのｓ偏光成分を反射し、前記変調光ビームのｐ偏光成分を透過させて前記投影レンズ上に入射させる、装置。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか１項記載の装置において、前記偏向−透過エレメントは、偏光ビーム・スプリッタを備えた、装置。
【請求項１３】
請求項９から１２までのいずれか１項記載の装置において、前記カラー・フィルタリング構成は、少なくとも１つの色分離キューブを備えている、装置。
【請求項１４】
カラー画像の生成方法であって、前記カラー画像に対応する少なくとも４つの原色を生成するステップを有し、各原色がスペクトル範囲を有し、前記原色の少なくとも２つのスペクトル範囲が大きく重複している、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記原色を生成するステップは、照明ユニットの光をフィルタ処理するステップを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の方法において、前記少なくとも４つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４または１５記載の方法において、前記少なくとも４つの原色は、少なくとも５つの原色を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、前記少なくとも５つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４００ｎｍと４６０ｎｍとの間から５００ｎｍと５６０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有するシアン色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍとの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法において、前記少なくとも５つの原色は、少なくとも６つの原色を含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記少なくとも６つの原色は、約４００から５００ｎｍまで、約５００から５５０ｎｍまで、約５７５から７５０ｎｍまで、約４５０から５２０ｎｍまで、約５２０から６２０ｎｍまで、および約６２０から７５０ｎｍまでのスペクトル範囲を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー・ディスプレイ装置、およびカラー画像の表示方法に関し、更に特定すれば、高輝度および／または広色域のディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野では、様々な種類のカラー・ディスプレイ技術が知られている。例えば、ＣＲＴディスプレイ・システム、ＬＣＤシステム、および投影ディスプレイ・システムがある。前方投影ディスプレイでは、反射目視スクリーンから投影画像を見る。後方投影ディスプレイでは、透過目視スクリーンを通じて投影画像を見る。
【０００３】
カラー画像を生成するために、既存のディスプレイ装置は、三原色、通例、赤、緑および青を用い、これらをまとめてＲＧＢと呼んでいる。連続投影ディスプレイ・システムでは、画像の三原色成分を変調し、連続的に表示するが、通例、単一の空間光変調（ＳＬＭ: Spatial Light Modulator）パネルを用いる。同時投影ディスプレイ・システムでは、１つ以上のＳＬＭパネルを用いて、画像の三原色成分を同時に変調および表示しする。
【０００４】
投影ディスプレイ装置を設計する際に重要な検討事項は、表示の明度(brightness)である。このため、既存の設計の光学的効率を高める努力が継続的になされ、これによって所与の光源から得ることができる発光出力を高めようとしている。
【０００５】
生憎、既存の表示装置に一般的に用いられている光源、例えば、オランダ国、EindhovenのRoyal Philips Electronics社の一部門であるPhilips Lighting社から入手可能なＵＨＰＴＭランプでは、生成する光スペクトルが非均一であり、通例、赤の波長範囲の強度が、他のスペクトル範囲の強度よりも大幅に低くなっている。このように、既存のＲＧＢシステムでは、通例、赤の波長範囲の色の飽和度を大幅に低下させなければ、高明度化を達成することができない。更に、ホーム・シアタで利用する投影ディスプレイ・システムでは、通例高い飽和度の色が必要であり、通例用いるフィルタのスペクトル透過範囲を狭めているために、画像の明度が更に低下する原因となっている。
【０００６】
カラー画像再生の品質は、ディスプレイ・システムの色域を広げることによって、大幅に改善することができる。これは、３種類よりも多い原色を用いて画像を再生することによって達成することができる。２００１年６月７日に出願され、ＷＯ０１／９５５４４として２００１年１２月１３日に公開された、"Device, System and Method For Electronic True Color Display"（真の電子カラー表示のための装置、システムおよび方法）と題する国際出願ＰＣＴ／ＩＬ０１／００５２７には、３種類よりも多い原色を用いたディスプレイ・システムが記載されている。これは、本願の譲受人に譲渡されており、その開示内容全体が、ここで引用したことにより本願にも含まれることとする。
【０００７】
各投影ディスプレイ装置が３つの異なる色を用い、２つの投影ディスプレイ装置によって生成した重畳画像を用いる六原色ディスプレイが、Masahiro Yamaguchi, Taishi Teraji, Kenro Ohsawa, Toshio Uchiyama, Hideto Motomura, Yuri Murakami, and Nagaaki Ohyama, "Color image reproduction based on the multispectral and multiprimary imaging: Experimental evaluation”（多重スペクトルおよび多重原色撮像に基づくカラー画像再生：実験的評価）、 Device Independent Color, Color Hardcopy and Applications VII, Proc. SPIE, Vol. 4663, pp. 15-26 (2002)に記載されている。この引例に記載されている二重投影ディスプレイ・システムでは、六原色カラー・フィルタに選択した波長範囲が、４００ないし７００ｎｍの可視スペクトル全域にわたって本質的に均一に分布され、原色間にスペクトルの重なりはない。このようにして、広い色域を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、２つの投影装置で組み合わせた明度は、劇的に低下する。実際、この二重投影装置によって組み合わせて得られる明度は、対応する単一ＲＧＢ投影装置によって得られる明度よりも低い。可視スペクトルを６つ（３つではなく）の範囲に分割すると、全体的な画像の明度が高められない。何故なら、六原色がカバーする同じ可視スペクトルの細分範囲(sub-range)は狭くなるからである。スペクトルを狭い範囲に分割すると、固有の光損失によって一層強度が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態では、従来技術の装置よりも遥かに高い明度レベルで広い色域を有する画像を生成する多原色カラー・ディスプレイ装置、例えば、カラー投影ディスプレイ装置を提供する。更に、所与の光源に対して、本発明の装置の実施形態によって得られる明度レベルは、少なくとも等しく、場合によっては、同じ光源を用いた従来のＲＧＢ投影ディスプレイ装置の明度レベルよりも高い。
【００１０】
本発明の実施形態は、従来の装置と比較して、光源が発生する多色光の比較的大きな部分を利用することによって、表示装置の効率を高めつつ、表示される画像の色域を比較的広く維持する。本発明の実施形態によれば、３よりも大きいｎ種類の原色を選択し用いることによって、光源が発生する白色光の内従来は用いられなかった部分の一部または全てを利用し、明度を高めることおよび／または色域を広げることを可能にする。
【００１１】
これらの実施形態の一部によれば、部分的に重複する原色スペクトルを用いることによって、照明効率の向上を達成することができ、この場合原色スペクトルの少なくとも２つが大きく重複する。例えば、数組のフィルタまたはその他のフィルタリング・エレメントを含む、特定的に設計したカラー・フィルタリング構成を用いて、白色光を変換して、所望の大きく重複したスペクトルを得ることができる。原色スペクトルを大きく重複させることによって、光源が発生する白色光の、表示装置が利用する割合を高めることが可能となる。例えば、本発明の装置を「最大照明」モードで用いた場合、即ち、原色全てがその最大レベルにある場合、本発明の広色域装置は、はるかに狭い色域を有する対応のＲＧＢ投影装置が生成するレベルに比肩し得る、またはそれよりも高いレベルで白色光出力を生成することができる。
【００１２】
更に、フィルタリング・エレメントの具体的な設計、および本発明の広色域ディスプレイの重複範囲は、白色光源が発生する光スペクトルの非均一性やその他の欠陥を補うことができる。本発明の実施形態では、フィルタリング・エレメントの透過曲線は、所与の色域に対する表示明度を最大化するように特定して設計することができ、これによって所望の色域内に置いて実質的に全ての色を、最適な効率で再生することができる。
【００１３】
本発明は、添付図面と関連付けた、以下の本発明の実施形態の詳細な説明から一層深く理解されかつ認識されよう。
尚、図の簡略化と明確化のために、図に示すエレメントは、必ずしも正確に同じ倍率で描かれている訳ではないことは認められよう。例えば、エレメントの一部は、他のエレメントや、１つのエレメントに含まれる数個の物理的構成部品に対して、その寸法を強調することにより、明確化を図っている。更に、適切と思われる場合には、複数の図に跨って参照番号を繰り返し用い、対応するエレメントまたは類似するエレメントを示す場合もある。尚、これらの図は、本発明の実施形態の例を表すのであり、本発明の範囲を限定する意図はないことは認められよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の説明では、本発明の種々の態様について記載する。説明の目的上、具体的な構成および詳細を明記し、本発明の完全な理解が得られるようにする。しかしながら、本発明は、ここに提示する具体的な詳細以外でも実施可能であることは当業者には明白なはずである。更に、本発明の特徴の内、当技術分野では公知である原理や実施態様に基づくものは、省略または簡略化し、本発明が曖昧になるのを避けている。
【００１５】
本発明の実施形態例についての以下の説明は、高圧水銀ランプ、例えば、オランダ国、EindhovenのRoyal Philips Electronics社の一部門であるPhilips Lighting社から入手可能なＵＨＰＴＭ１００ワット・ランプ、または同様のスペクトル範囲を有する他のいずれかの適当な白色光源を用いた投影ディスプレイ・システムに基づいている。図１Ａは、高圧水銀ＵＨＰＴＭ１００ワット・ランプのスペクトル出力を模式的に示す。尚、ドイツ国、ベルリンのOsram社から入手可能なＶＩＰランプのような、他のあらゆる種類の高圧水銀ランプも、同様のスペクトルおよび同様の構造を有し、したがって以下の例はこのようなランプ全てにも適用できることは認められよう。
【００１６】
ここでの例は、高圧水銀タイプのランプに関して説明する。何故なら、このようなランプは投影ディスプレイ装置に最も一般的に用いられているからである。しかしながら、ここに記載する実施形態の態様のいくつかは、例えば、大幅に重複する原色スペクトル範囲は、他の種類の光源を用いる他の装置のためのカラー・フィルタ構成を設計する際にも適用可能である。例えば、本発明の態様では、図１Ｂに模式的に示すようなスペクトル出力を有する、当技術分野では公知の、キセノン（Ｘｅ）タイプの光源を用いた装置にも適用可能な場合もある。尚、図１ＢのＸｅタイプのランプの出力スペクトルの方がはるかに平滑であり、したがって、本発明の実施形態にしたがって部分的に重複するスペクトルを設計する目的には、図１Ａの水銀タイプのランプの比較的「ピーキー(peaky)」な出力スペクトルよりも、処置が簡単であることは認められよう。
【００１７】
簡略化のために、以下の説明では、本発明の装置が用いる光学エレメントのスペクトル透過特性において起こり得る非均一性を無視することとする。しかしながら、このような非均一性は重要ではないことは認められよう。
【００１８】
部分的に重複する望ましい１組の原色を適切に選択することにより、そしてカラー・フィルタ構成を適切に設計してこのような原色を生成することにより、本発明の以下の実施形態例の方法および装置は、当技術分野において公知のあらゆるカラー・ディスプレイ・システムとでも実施することができる。本発明の実施形態の中には、ディスプレイ・システムが用いる、部分的に重複する原色が３種類よりも多い場合もある。３種類よりも多い原色を用いるディスプレイ・システムは、"Device, System and Method For Electronic True Color Display"（真の電子カラー表示のための装置、システムおよび方法）と題し、２００１年６月７日に出願され、２００１年１２月１３日にＷＯ０１／９５５４４として公開された国際出願ＰＣＴ／ＩＬ０１／００５２７、および"Spectrally Matched Print Proofer" （スペクトル上一致する印刷校正装置）と題し、２００１年１２月１８日に出願され、２００２年６月２７日にＷＯ０２／５０７６３として公開された国際出願ＰＣＴ／ＩＬ０１／０１１７９号に記載されている。これらは、本願の出願人に譲渡され、双方の開示内容全体が、ここで引用したことにより、本願にも含まれるものとする。
例１：六原色、６パネル広色域ディスプレイ
以下の説明は、６枚の空間光変調（ＳＬＭ）パネルを用いた、広色域ディスプレイのための原色波長範囲の選択を例示し、各パネルが１つの原色を生成する。この構成により、投影フィルム、例えば、動画ポジ・フィルムの典型的な色域全てをカバーすることができ、投影フィルムによって生成することができる事実上全ての色を、投影ディスプレイが生成することを可能にする。これについては、以下で説明する。図２は、本発明のこの実施形態による装置の光学構成を模式的に示す。図２の構成例は、特に、反射ＬＣＤ型ＳＬＭパネルを用いた装置に適している。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、前述のように、照明ユニット２０１は、当技術分野では公知のいずれか適当な白色光源を含むことができ、このユニットからの光は、リレー・レンズ２０２、反射−透過エレメント、例えば、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）２０３、ならびに色分離構成、例えば、「Ｘ」色分離キューブ２０４および２０５を介して、ＬＣＤパネル２０６、２０７、２０８、２０９、２１０および２１１上に撮像することができる。ＬＣＤパネル２０６、２０７、２０８、２０９、２１０および２１１の各々は、当技術分野では公知のように、画素のアレイを含み、これらを選択的に活性化することにより、複数の原色画像の１つに対応する反射パターンを生成することができる。ここに記載する例では、各ＬＣＤパネルは、制御ユニット（図には示されていない）によって別個に活性化し六原色画像を表す入力信号に応じて、６種類の独立した原色画像の１つに対応する反射パターンを生成することができる。このような入力信号は、先に引用した国際特許出願に記載されている方法のいずれを用いても、例えば、三原色画像信号を六原色画像信号に変換することによって発生することができる。以下で説明するが、各反射パターンは、対応する原色光ビームを変調し、対応する原色画像成分を生成することができる。
【００２０】
ＰＢＳ２０３は、ユニット２０１からの白色光を、反射「ｓ」偏光成分と、透過「ｐ」偏光成分とに分割することができる。これは、当技術分野では公知である。「ｓ」偏光成分は、「Ｘ」色分離キューブ２０４によって、３つの異なる波長範囲の光ビームに分離することができる。これらの波長範囲は、本発明のこの実施形態において用いる六原色の内３つに対応する。「Ｘ」キューブの色分離用多重フィルタリング・エレメントとしての動作は、当技術分野では周知であり、市販されている。このような市販の構成部品の一例は、米国、テキサス州のRichter Enterprises社から入手可能なOptecTM Standard Cubic Dichroic (X-Cube)Beam-splitterである。
【００２１】
尚、例えば、所望の数の原色を実現するためには、相応しいカラー・フィルタリング構成であればいずれでも用いてもよいことは、当業者には認められると思われる。例えば、カラー・フィルタリング構成は、１つの「Ｘ」色分離キューブと、当技術分野では公知のダイクロイック・ミラーとを含み、偏光成分を５つの原色光ビームに分離することができる。
【００２２】
当技術分野では公知であるが、ＬＣＤパネル２０６、２０７および２０８の各画素は、活性化されて「オン」状態になると、「ｓ」偏光を対応する「ｐ」偏光に変換することができ、変換した光を「Ｘ」色分離キューブ２０４によって反射することができる。「Ｘ」キューブ２０４から出射する三原色光ビームは、３つのそれぞれの原色画像成分に応じて変調されており、ＰＢＳ２０３を透過して、投影レンズ２１２に向かうことができる。同様に、透過した「ｐ」偏光は、「Ｘ」色分離キューブ２０５によって、残りの三原色に対応する、３つの異なる色光ビームに分離することができる。当技術分野では公知であるが、ＬＣＤパネル２０９、２１０および２１１の各画素は、活性化されて「オン」状態になると、「ｐ」偏光を対応する「ｓ」偏光に変換することができ、変換した光を「Ｘ」色分離キューブ２０５によって反射することができる。「Ｘ」キューブ２０５から出射する三原色光ビームは、それぞれ、三原色画像成分に応じて変調され、ＢＰＳ２０３によって偏向されて投影レンズ２１２に向かう。投影レンズは、６つの変調有色ビーム、即ち、六原色画像成分全てを、目視画面（図面には示されていない）上に投影することができる。
【００２３】
尚、「Ｘ」キューブ・デバイスによって生成される別個の波長範囲は、本来重複しないことを注記しておく。したがって、ここで説明する例では、各「Ｘ」キューブ２０４または２０５によって生成される三原色スペクトル間にはスペクトルの重複がない。したがって、この構成では、本発明の実施形態による原色スペクトル間の所望の部分的重複は、「Ｘ」キューブ２０４によって生成された原色スペクトルと「Ｘ」キューブ２０５によって生成された原色スペクトルとの間の重複によって得ることができる。尚、本質的に、２つの「Ｘ」キューブによって生成される原色スペクトル間では、あらゆる所望の重複も達成可能であることは、当業者には認められよう。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、図２の構成を用いた六原色ディスプレイの原色波長スペクトルを模式的に示す。図３Ａは、約４００から５００ｎｍ、約５００から５５０ｎｍ、および約５７５から５７０ｎｍのスペクトル範囲をそれぞれ有する、１組の３種類の非重複原色の波長スペクトルを示す。これらは、１つの色分離キューブ、例えば、図２における「Ｘ」キューブ２０４によって生成することができる。図３Ｂは、約４５０から５２０ｎｍ、約５２０から６２０ｎｍ、および約６２０から７５０ｎｍのスペクトル範囲をそれぞれ有する別の１組の３種類の非重複原色の波長スペクトルを示す。これらは、別の色分離キューブ、例えば、図２における「Ｘ」キューブ２０５によって生成することができる。図に示すように、図３Ａにおける原色の各々と図３Ｂにおける原色の少なくとも１つとのスペクトル間、そしてその逆には、かなりの重複がある。例えば、図３Ｂの一番下にあるスペクトルは、異なる範囲において、図３Ａにおける下の２つのスペクトルと部分的に重複している。尚、原色間のかなりの重複にも拘わらず、図３Ａおよび図３Ｂに示す６つのスペクトル範囲は６つの別個の原色を表すことは、当業者には認められよう。本発明の実施形態によれば、図３Ａおよび図３Ｂに示す原色波長範囲の特定の色の選択および部分的な重複の設計によって、従来技術のカラー・ディスプレイ装置と比較して、非常に広い色域および画像明度を得ることができる。これについては以下で説明する。
【００２５】
図４は、図３Ａおよび図３Ｂの原色スペクトルから得られた色域を模式的に示す。図４に明白に示すように、典型的なポジティブ動画フィルムによって生成される色域は、図３Ａおよび図３Ｂの六原色の全域によって完全にカバーされている。更に図４に示すように、全原色の和によって得られる白点座標は、ｘ＝０．３１３およびｙ＝０．３２９にある。この構成によって得られる色に対する輝度値は、一般に典型的な投影フィルム、例えば、ポジティブ動画フィルムからの同じ色に対して得ることができる輝度値以上である。このように、一般に、投影フィルムによって再生することができる全ての色は、図３Ａおよび図３Ｂの原色の選択を用いる装置によって、色座標および強度双方に関して、再生することができる。尚、図３Ａおよび図３Ｂの原色の選択によって、画像の色および明度に関して所望の結果が得られるが、部分的に重複した六原色の他の適した選択でも、特定の実施態様に応じて、同様の（またはより良い）結果が得られることは認められよう。
例２：多重原色、単一パネル、連続ディスプレイ
以下の例は、六原色連続ディスプレイに関する本発明の実施態様を例示する。連続ディスプレイ・システムでは、色は、通例、連続色切換機構、例えば、カラー・ホイールまたはカラー・ドラムによって生成する。この色切換機構は、ビデオ・ストリームの各フィールド内において予め設定した時間期間（窓（window））に各色を透過させる。このようなシステムでは、原色の相対的強度の調節は、カラー・ホイール上で複数のカラー・フィルタ・セグメントの相対的なサイズを調節することによって行うことができる。単一のパネル構成は、例えば、米国のTexas Instruments社から入手可能なLCoS（Liquid Crystal on Silicon：シリコン上液晶）またはマイクロ・ミラー（DMDTM)型パネルによって実現することができる。この例では、図３Ａおよび図３Ｂのスペクトルは、６つのフィルタ・セグメントによって生成され、各フィルタ・セグメントが図３Ａまたは図３Ｂのスペクトルの１つを透過させる。多重原色連続投影カラー・ディスプレイの動作については、先に引用した国際出願において詳細に論じられている。
【００２６】
多重原色システムでは、カラー・フィルタの組み合わせは多数あり、様々な相対的セグメント・サイズを有して、所望の目視色、例えば、所望の白色温度を生成することができる。カラー・フィルタの相対的セグメント・サイズは、例えば、光源が発生する光の利用部分に関して、ディスプレイの全体的な明度に影響を及ぼす場合がある。また、カラー・フィルタの相対的セグメント・サイズは、原色の各々の相対的強度にも影響を及ぼす場合がある。このように、カラー・フィルタの相対的セグメント・サイズは、所望の、例えば、ディスプレイの最大全域明度、および／または原色の各々の所望の相対強度が得られるように選択し、例えば、特定の実施態様を最適化することができる。これについては以下で説明する。
【００２７】
再生可能な色域を計算するためには、光源スペクトルを、例えば、図１Ａまたは図１Ｂに示すように、用いる光学エンジン、例えば、単一パネルDMDTM型光学エンジンの透過スペクトル（図示せず）で乗算すればよい。このような乗算によって、発色エレメント、例えば、カラー・フィルタの影響を排除することができる。次いで、その結果得られるスペクトルに、カラー・フィルタの透過スペクトルを乗算すれば、それぞれ、原色に対応する１組の原色再生可能スペクトルが得られる。当技術分野では公知であるが、原色再生可能スペクトルに対応する色点のＣＩＥ１９３１のｘおよびｙ値を計算すれば、再生可能な色域を判定することができる。カラー・フィルタの相対的なセグメント・サイズは、原色再生可能スペクトルに応じて選択し、例えば、原色全てがその最大レベルにあるときには最大全域明度が得られ、原色毎に所望の相対的強度が得られるようにする。
例３：五原色、単一パネル、連続ディスプレイ
尚、六原色の使用が有利なのは、六原色は、６種類未満の原色を用いるシステムと比較して、色の調整における柔軟性が高いからであることを注記しておく。しかしながら、本発明の実施形態の中には、６種類未満の原色を用いてもある種の利点があるものもある。このような利点の１つは、連続投影システムにおいて各原色に割り当て可能な時間が長くなり、これによって表示される画像の時間分解能（ビット深さ）を改善することができることである。本発明のこの実施形態によれば、五原色を用いることができる。例えば、五原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色、４００ｎｍと４６０ｎｍとの間から５００ｎｍと５６０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有するシアン色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色、５００ｎｍと５５０ｎｍの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色、および５８０ｎｍと６２０ｎｍの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色を含むことができる。
【００２８】
図５は、本発明の実施形態による五原色ディスプレイが用いることができる４つのフィルタ・セグメントの透過スペクトルを概略的に示す。図５のフィルタ選択によって、特に黄色−赤領域において、標準的なＮＴＳＣ色域よりも多少広い、色域の再生を可能にすることができる。例えば、このシステムによって表示可能な黄色−赤色は、図６に模式的に示すように、標準的なＮＴＳＣ色域によって可能な色よりも一層飽和することができる。前述のように白色点を、完全に透過する全ての原色とバランスさせるために、この例における青、シアン、緑、黄色および赤の原色の相対的セグメント・サイズは、それぞれ、０．８、０．８、０．６、１．１および１．７とする。この構成によって、図３Ａおよび図３Ｂの原色選択を引用して先に説明した六原色カラー・ホイール構成よりも、約４０パーセントの明度上昇を可能にすることができる。更に、図５の五原色フィルタの選択を用いたディスプレイ装置の明度は、ＮＴＳＣ原色を用いた三原色（例えば、ＲＧＢ）投影システムの画像明度よりも約１．９倍高い画像明度を得ることができる（青、緑、および赤色フィルタ・セグメントに対して、それぞれ、０．５、１、および１．６の相対的サイズ）。これらの実施形態によれば、明度の上昇は、異なるカラー・フィルタ・セグメントの透過スペクトル間における重複量を増大させることによって得ることができ、その結果、図４に示した六原色の色域よりも色域が多少狭くなる。
【００２９】
多重原色に可能な別の応用は、従来のＲＥＣ−７０９または同様のディスプレイの色域を生成する装置の明度を大幅に高めることである。図７は、本発明のこの実施形態によるフィルタ透過曲線を模式的に示す。この例におけるフィルタ・セグメントは、青、シアン、緑、黄色、および赤の原色フィルタ・セグメントに対して、それぞれ、１、０．９、０．４、１および１．７の相対的セグメント・サイズを用いる。この実施形態で得られた色域を、模式的に図８に示す。尚、この例において生成される色域は、特に黄色およびシアン領域において、なおもＲＥＣ−７０９の色域よりも大きいことが認められよう。しかしながら、この実施形態によって達成可能な明度は、標準的なＲＥＣ−７０９のＲＧＢフィルタのみを用いた対応するディスプレイの明度よりも約４０パーセント高い（青、緑、および赤の原色フィルタ・セグメントに対して、それぞれ、０．８、０．７、１．５の相対的セグメント・サイズ）。
例４：四原色、単一パネル、連続ディスプレイ
本発明の実施形態の中では、四原色ディスプレイでも、多重原色カラー・ディスプレイに多くの利点が得られるものもある。これらの実施形態によれば、黄色の原色フィルタ・セグメントをＲＧＢセグメントに追加することによって、明度の改善を達成することができる。前述のように、相対的セグメント・サイズを調節することによって、ホワイト・バランスを取ることができる。例えば、四原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトルを有する黄色、および５８０ｎｍと６２０ｎｍとの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色を含むことができる。
【００３０】
図９は、図１０に模式的に示すように、ＮＴＳＣ標準全域に比肩し得る全域を、本装置が生成することを可能にする四原色フィルタ・セグメントの透過曲線を模式的に示す。図１０は、図６に示した五原色色域と同様である。前述のように、ホワイト・バランスを取るには、青、緑、黄色および赤の原色カラー・セグメントに対して、それぞれ、１．２、０．８、１および１の相対的セグメント・サイズを用いればよい。この構成の結果、ホワイト・バランスを補正したＮＴＳＣのＲＧＢ色域の明度レベルに対して、約９０％高い画像明度の向上が得られる（青、緑、および赤の原色に対して、それぞれ、０．６、１および１．５の相対的セグメント・サイズ）。即ち、この例における明度の向上は、前述の五原色ディスプレイの明度向上と同様である。
【００３１】
本発明の別の実施形態では、四原色ディスプレイを用いた場合に、黄色の原色フィルタ・セグメントを追加することによって、ＲＥＣ−７０９全域の明度を高めることができる。この代替実施形態についてのフィルタ透過曲線を図１１に模式的に示す。図１１のスペクトル範囲は、図９のスペクトル範囲よりも広くすれば、再生する色域を広げることができる。この例において用いるカラー・フィルタ・セグメントの相対的サイズは、青、緑、黄色、および赤の原色フィルタ・セグメントに対して、それぞれ、１．５、０．７、１．２および０．９である。この実施形態で得られる色域を図１２に模式的に示す。尚、この色域は、図１２に示すように、特に黄色領域において、なおもＲＥＣ−７０９の色域よりも広いことが認められよう。このディスプレイによって得られる明度は、ＲＥＣ−７０９ＲＧＢカラー・フィルタ・セグメントのみを用いたディスプレイ（青、緑および赤の原色セグメントに対して、それぞれ、０．８、０．７、１．５の相対的セグメント・サイズ）の明度よりも約５０パーセント高くなる。
【００３２】
以上、本発明のある種の特徴についてここで例示し説明したが、多くの修正、置換、変更、および等価がいまや当業者には想起されよう。したがって、添付した特許請求の範囲は、このような修正および変更全てを、本発明の真の精神に該当するものとして、包含することを意図することは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１Ａは、本発明の実施形態例による高圧水銀ランプのスペクトル出力の模式図である。図１Ｂは、本発明の別の実施形態例によるキセノン光源のスペクトル出力の模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態例による装置の光学構成の模式図である。
【図３】図３Ａは、本発明の実施形態例による、図２の構成を用いた六原色カラー・ディスプレイの原色波長スペクトルの模式図である。図３Ｂは、本発明の実施形態例による、図２の構成を用いた六原色カラー・ディスプレイの原色波長スペクトルの模式図である。
【図４】図４は、図３Ａおよび図３Ｂの原色スペクトルから得られる色域の模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態の一例による五原色ディスプレイの原色波長スペクトルの模式図である。
【図６】図６は、図５の原色スペクトルから得られる色域の模式図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施形態の一例による五原色ディスプレイの原色波長スペクトルの模式図である。
【図８】図８は、図７の原色スペクトルから得られる色域の模式図である。
【図９】図９は、本発明による実施形態の一例による四原色ディスプレイの原色波長スペクトルの模式図である。
【図１０】図１０は、図９の原色スペクトルから得られる色域の模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態の一例による五原色ディスプレイの原色波長スペクトルの模式図である。
【図１２】図１２は、図１１の原色スペクトルから得られる色域の模式図である。
【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】
2005537503.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月28日(2005.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を生成する装置であって、少なくとも４つの原色を連続的に生成するカラー・フィルタ構成を備えており、各原色がスペクトル範囲を有し、前記原色の少なくとも２つのスペクトル範囲が大きく重複する、装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記カラー・フィルタ構成は、色切換機構上に複数のフィルタ・セグメントを備えている、装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記少なくとも４つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の装置において、前記少なくとも４つの原色は、少なくとも５つの原色を含む、装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記少なくとも５つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４００ｎｍと４６０ｎｍとの間から５００ｎｍと５６０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有するシアン色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍとの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、前記少なくとも５つの原色は、少なくとも６つの原色を含む、装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、前記少なくとも６つの原色は、約４００から５００ｎｍまで、約５００から５５０ｎｍまで、約５７５から７５０ｎｍまで、約４５０から５２０ｎｍまで、約５２０から６２０ｎｍまで、および約６２０から７５０ｎｍまでのスペクトル範囲を有する、装置。
【請求項８】
少なくとも４つの原色を用いてカラー画像を生成するように構成した装置であって、
受光した光のｓ偏光成分を反射し、受光した光のｐ偏光成分を透過させる反射−透過エレメントと、
前記ｓ偏光およびｐ偏光成分を、前記少なくとも４つの原色に対応する少なくとも４本の光ビームに分離するカラー・フィルタリング構成と、
前記少なくとも４本の光ビームの偏光をそれぞれ変調し、前記カラー画像に対応する少なくとも４つの変調光ビームを生成する、少なくとも４つの反射ＬＣＤパネルと、
を備えており、
前記カラー・フィルタリング構成は、前記ｓ偏光およびｐ偏光成分の少なくとも１つを、前記少なくとも４本の光ビームの３本以上に分離することができる、少なくとも１つの色分離キューブを備えている、装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記原色の各々はスペクトル範囲を有し、前記原色の少なくとも２つのスペクトル範囲は大きく重複している、装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の装置であって、投影レンズを備えており、前記反射−透過エレメントは、更に、前記変調光ビームのｓ偏光成分を反射し、前記変調光ビームのｐ偏光成分を透過させて前記投影レンズ上に入射させる、装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項記載の装置において、前記偏向−透過エレメントは、偏光ビーム・スプリッタを備えた、装置。
【請求項１２】
カラー画像の生成方法であって、前記カラー画像に対応する少なくとも４つの原色を連続的に生成するステップを有し、各原色がスペクトル範囲を有し、前記原色の少なくとも２つのスペクトル範囲が大きく重複している、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記原色を連続的に生成するステップは、照明ユニットの光を連続的にフィルタ処理するステップを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の方法において、前記少なくとも４つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１２または１３記載の方法において、前記少なくとも４つの原色は、少なくとも５つの原色を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記少なくとも５つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４００ｎｍと４６０ｎｍとの間から５００ｎｍと５６０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有するシアン色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍとの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、前記少なくとも５つの原色は、少なくとも６つの原色を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、前記少なくとも６つの原色は、約４００から５００ｎｍまで、約５００から５５０ｎｍまで、約５７５から７５０ｎｍまで、約４５０から５２０ｎｍまで、約５２０から６２０ｎｍまで、および約６２０から７５０ｎｍまでのスペクトル範囲を有する、方法。
【請求項１９】
請求項９記載の装置において、前記少なくとも５つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍとの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、装置。
【請求項２０】
請求項９記載の装置において、前記少なくとも４つの原色は、少なくとも５つの原色を含む、装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の装置において、前記少なくとも５つの原色は、約４００ｎｍから４６０ｎｍと５４０ｎｍとの間までの波長スペクトル範囲を有する青色と、４００ｎｍと４６０ｎｍとの間から５００ｎｍと５６０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有するシアン色と、４８０ｎｍと５２０ｎｍとの間から５４０ｎｍと５８０ｎｍとの間までのスペクトル範囲を有する緑色と、５００ｎｍと５５０ｎｍとの間から６５０ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する黄色と、５８０ｎｍと６２０ｎｍとの間から７００ｎｍ以上までのスペクトル範囲を有する赤色とを含む、装置。
【請求項２２】
請求項２０記載の装置において、前記少なくとも５つの原色は、少なくとも６つの原色を含む、装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、前記少なくとも６つの原色は、約４００から５００ｎｍまで、約５００から５５０ｎｍまで、約５７５から７５０ｎｍまで、約４５０から５２０ｎｍまで、約５２０から６２０ｎｍまで、および約６２０から７５０ｎｍまでのスペクトル範囲を有する、装置。
【請求項２４】
請求項２２記載の装置において、前記少なくとも１つの色分離キューブは、前記ｓ偏光成分を３本の光ビームに分離可能な第１色分離キューブと、前記ｐ偏光成分を３本の光ビームに分離可能な第２色分離キューブとを備えている、装置。
【国際調査報告】
2005537503.tif 000015