(57)【要約】ビデオディスプレイ用能動ディフューザフレームシステム（Ａ）は、オブジェクトモードにある視聴者に周辺光を提供し、さらに、別個の光用スクリプトを必要とせずに、リアルタイムのビデオ入力のみに依存する。このシステムは、リアル感および忠実性を改善するのに、制御可能な光源および多方向にわたる表示光の検出を用いる。ビデオ入力は、実際の表示光、表示光の検出光、および、ビデオ表示光を含む。このフレームは、観察角の関数として周辺光の特性（強度、色）を変えるための、光変調器あるいはゴニオフォトメトリックまたはゴニオクロマティックな素子、または、表示色域の範囲外の新しい色相のためのフォトルミネセントエミッタを含むことができる。このフレームは、観察者とフレーム入力との間で分裂することができて、さらに、フレームの中への表示光の出力を増強するために選択された表示ピクセルを駆動するための追加のビデオ信号を駆動することができる。
2008505350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲空間に周辺光をブロードキャストするビデオディスプレイ用の能動ディフューザフレームシステムであって、
［ａ］前記ビデオディスプレイユニットからの表示出力光の受動光入力と、［ｂ］前記能動ディフューザフレームシステムがさらに備えている、前記能動ディフューザフレームシステム用に前記ビデオディスプレイユニットからの前記表示出力光を変換するために前記ビデオディスプレイユニットと光通信するように形成および構成されている表示光センサにより検出する受動出力光と、および、［ｃ］ビデオディスプレイユニットを駆動する能動ビデオ信号の少なくとも一部とから成るグループから選択する、前記ビデオディスプレイユニットから取り出す少なくとも１つの能動フレーム入力を用いて前記周辺光を制御できるように形成および構成した、少なくともいくらかが前記周辺光として放射される出力光をそれ自身から発するように、サイズ化し、位置付け、かつ光学的に形成した制御可能な光源と、
前記表示出力光を混合し、かつ周囲空間に配光する配光外側フレームとを備える、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
被変調表示光を生成する、基準領域に存在する前記ビデオ表示ユニットにおける基準出力ピクセルを駆動するために前記ビデオ表示ユニットに提供される基準領域ビデオ信号を生成するのに、前記能動フレーム入力［ａ］以外の前記能動フレーム入力を用いるプロセッサをさらに備える、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
［１］室内照明センサと、［２］室内音響センサと、および、［３］前記能動ディフューザフレームシステムと機械的に通信を行うように形成してかつ位置付けたフレームタッチセンサとからなるグループから選択する、ビデオディスプレイユニットの周りの周囲空間における周囲の状態を検知する室内状態センサをさらに備え、
前記能動ディフューザフレームシステムをさらに、周辺光をさらに制御するのに、前記室内センサからの信号を用いるように設計する、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記配光外側フレームが、ディフューザ、フレーム光変調器、および、フォトルミネセントエミッタを備える光学式デバイスのグループから選択する光学式デバイスを備える、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記周辺光の制御に影響を及ぼすユーザ嗜好を収集して格納するように設計かつプログラムしたプロセッサをさらに備え、さらに、前記能動ディフューザフレームシステムを、前記周辺光の制御に影響を与えるように設計したグラフィカルユーザインターフェイスを前記能動ディフューザフレームシステムの外部表面上に備えるように構成する、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項６】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記能動ディフューザフレーム入力が前記周辺光の特性に影響を与えるように前記光源を制御するための能動フレーム光制御信号を生成するように設計し、かつプログラムしたプロセッサをさらに備える、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記プロセッサが、フレーム出力メモリをさらに備え、かつ、前記光源をさらに制御するために、前記能動フレーム光制御信号の履歴を同様に格納してかつ利用するようにさらにプログラムされている、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項８】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記光源が、
［１］ＬＥＤ（発光ダイオード）、［２］エレクトロルミネセントデバイス、［３］白熱ランプ、［４］イオン放電ランプ、［５］レーザ、［６］ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）、［７］ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、［８］フレーム光変調器、または、［９］フォトルミネセントエミッタから成るグループから選択されるデバイスを備え、
さらに、前記ビデオディスプレイユニットそれ自身からの表示光を捕えるように、前記ビデオディスプレイユニットと光通信するようにサイズ化し、形成し、かつ位置付けた光導体を用いて得られる表示光をさらに備える、ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項９】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記能動ディフューザフレームを、表面での反射によって、前記能動フレーム入力［ａ］におけるビデオディスプレイユニットからの表示出力光のいくらかを向きを変えるべく分割し、かつ、他の表示出力光をイメージング光としてほぼ外側に通すように形成する、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記能動ディフューザフレームシステムが、前記能動ディフューザフレームシステムの  
少なくとも一部分から放射される前記周辺光を色変換するように、前記光源をスペクトル変調する少なくとも１つのフォトルミネセントエミッタを備える、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記フォトルミネセントエミッタとしては、前記生成される周辺光が、前記能動ディフューザフレームシステムの補助なしに前記ビデオディスプレイユニットが本来生成できる表示出力光の色域外の新しい色を少なくとも１つ含むように選定する、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記能動ディフューザフレームシステムの観察角の関数として特性が変化するゴニオフォトメトリックな周辺光を提供するように、前記光源に対して形成してかつ位置付けたゴニオフォトメトリック素子をさらに備える、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記ゴニオフォトメトリック素子を、さらに、前記能動ディフューザフレームシステムの観察角の関数として色が変化するゴニオクロマティックなものであるように形成する、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の能動ディフューザフレームシステムにおいて、
前記ゴニオフォトメトリック素子が、金属破片、ガラス破片、プラスチック破片、粒子状物質、油、魚鱗箔、グアニンの薄片、２−アミノ・ヒポキサンチン、粉砕雲母、すりガラス、粉砕プラスチック、真珠箔物質、斑銅鉱および孔雀銅鉱といった物質を含むグループから選択する物質から成る、
ことを特徴とする能動ディフューザフレームシステム。
【請求項１５】
周囲空間に周辺光をブロードキャストする、ビデオディスプレイユニット用の能動ディフューザフレームシステムであって、
前記ビデオディスプレイユニットからの表示出力光と光通信する光導波路と、
少なくとも前記表示出力光を用いて、周辺光の特性に影響を及ぼすように形成しかつ構成した、前記光導波路と光通信するフレーム光変調器とを備える、
ことを特徴とする、ビデオディスプレイユニット用の能動ディフューザフレームシステム。
【請求項１６】
ビデオディスプレイユニットからの能動フレーム入力を用いて、ビデオディスプレイユニット周囲の周囲空間に、能動ディフューザフレームシステムからの周辺光をブロードキャストする方法であって、
［１］［ａ］ビデオディスプレイユニットと光通信するようにサイズ化、形成かつ位置づけて、ビデオディスプレイユニットからの表示出力光を捕える光導波路を用いて、ビデオディスプレイユニットから得る表示出力光の受動光入力と、
［ｂ］能動ディフューザフレームシステムで使用するビデオディスプレイユニットからの出力光を変換する表示光センサを用いて、ビデオディスプレイユニットから検知する受動出力光と、
［ｃ］ビデオディスプレイユニットを制御する能動ビデオ信号の少なくとも一部と、
から選択する、ビデオディスプレイユニットから導出される能動フレーム入力を得るステップと、
［２］それ自身から放出する出力光が周辺光となるように、サイズ化し、位置づけし、かつ、光学的に形成した制御可能な光源を用いて、前記能動フレーム入力を用いて得られる周辺光を制御するステップと、
［３］周囲空間に配光するための配光外側フレーム（ＡＦ）を通過させて出力光を混合するステップと、
を含むことを特徴とする、能動ディフューザフレームシステムからの周辺光をブロードキャストする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、
前記光源からの前記出力光を、能動ディフューザフレームシステムの少なくとも一部におけるフォトルミネセントエミッタへ通過させることによって前記周辺光を色変換するステップをさらに含む、
ことを特徴とする、能動ディフューザフレームシステムからの周辺光をブロードキャストする方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、
前記光源からの出力光を、前記能動ディフューザフレームシステムの観察角の関数として特性が変化するゴニオフォトメトリックな前記周辺光を提供するように、形成してかつ位置付けた、ゴニオフォトメトリック素子を通過させるステップをさらに含む、
ことを特徴とする、能動ディフューザフレームシステムからの周辺光をブロードキャストする方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法において、
前記光源とのコマンド通信にプロセッサを用いて、［１］周囲空間の光強度、［２］周囲空間の音、［３］能動ディフューザシステムにおける接触検知、［４］能動ディフューザフレームシステムの動作履歴（この履歴は前記プロセッサのメモリに格納）、および、［５］プロセッサのメモリに保持されているユーザ嗜好を含むファクタのグループから選択するファクタに基づいて、前記周辺光の制御に影響を及ぼすようにするステップと、
を含むことを特徴とする、能動ディフューザフレームシステムからの周辺光をブロードキャストする方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法において、
能動フレーム入力から基準領域のビデオ信号を引き出し、この信号からの情報を、ビデオディスプレイユニットを制御するビデオ信号に付加して、能動ディフューザフレームシステムへ実際の表示光を送るのに用いる、基準領域に存在するビデオディスプレイユニットにおける複数の基準の出力ピクセルを駆動するステップ、
をさらに含むことを特徴とする、能動ディフューザフレームシステムからの周辺光をブロードキャストする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオディスプレイおよびこれからの周辺光効果の生成に関する。特に、本発明は、表示光の空間的および測色的変換を含む周辺配光用に、ビデオ表示光および／または表示ビデオ信号を、光源、信号源、またはコンテンツソースとして使用して、照明効果を制御し、かつ生成し、従来のビデオディスプレイユニットまたは光透過型デバイスでは提供できない効果を生成するものである。
【背景技術】
【０００２】
技術者は、例えば、観察スクリーンおよび投影領域を拡大したり、リアル感のある３次元効果用に音を変調したり、さらに、高品位（ＨＤ）デジタルテレビおよびビデオシステムのように、ビデオのより広い色域、解像度および画像アスペクト比を含めて、ビデオ画像の質を向上させたりすることによって、ビデオコンテンツを見ることで得られる知覚体験を広げることを追及してきた。さらに、映画、テレビおよびビデオ製作者もまた、例えば、色、場面カット、視野角、周囲の景色およびコンピュータ支援のグラフィック表示を賢明に用いることによるような視覚的および聴覚的手段を用いて、視聴者の体験に影響を与えるように努めている。このことは、劇場の舞台照明にも当てはまる。照明効果は、例えば、通常はビデオまたは演劇の場面に合わせてスクリプト化して、所望なスキームで符号化した適切な場面スクリプトでプログラムした機械またはコンピュータを用いて、再現されている。しかしながら、通常、場面の変化、特に、意図しない場面または台本にない場面の高速変化に、照明を自動的に適合させることはできない。
【０００３】
フィリップス社（オランダ）および他の企業は、一般家庭または事業用途向けに、周囲または周辺光を変えてビデオコンテンツを強調させる手段を開示してきた。しかしながら、この手段は概して、ビデオディスプレイから遠く離れた別個の光源を使用するもので、多くの用途にとっては、所望の照明効果を事前にスクリプト化するか、または符号化する何らかの手段を必要とする。周辺光をビデオディスプレイまたはテレビに付加すれば、視聴者の疲労が低減し、リアル感および体験の深みが向上することが明らかになっている。しかしながら、ディスプレイ出力のすぐ近くに周辺光を作ることには、実際上問題がある。
【０００４】
本発明は、能動フレームまたは能動ディフューザシステムを用いることにより、ビデオディスプレイユニットそのものから捕えたビデオ表示光を用いて、照明雰囲気および照明効果を生成するものである。ビデオディスプレイユニットには、あらゆる技術またはプラットフォームを用いることができ、例えば、ＣＲＴ（陰極線管）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）その他の技術がある。さらに、ビデオまたは視覚情報の配信用に、例えばビルの窓に見られるような、任意の透過型媒体を多くの実施態様で適用することができる。ここでは、説明の明瞭化のためにビデオディスプレイを用いて説明する。
【０００５】
知覚体験は、人間の視覚に関する生来の機能であり、色および光の効果を知覚するのに、非常に多くの複雑な感覚器官および神経組織が使用される。人間は、おそらく１０００万色もの色を識別することができる。人間の目には、色を受容したり明視順応するための、錐体と呼ばれるほぼ２００万個の感覚体が３組存在する。それらは、４４５，５３５および５６５ｎｍの光波長をピークとし、大部分が重なり合った吸収分布を呈している。これら３種類の錐体は、三刺激系と称されるものを成しており、歴史的な理由から、Ｂ（青）、Ｇ（緑）およびＲ（赤）と呼ばれている。  しかしながら上記ピークは、ディスプレイで用いられている例えばＲＧＢ蛍光体のような原色のピークに必ずしも対応する必要はない。また、人間の目には、暗視順応作用する桿体と呼ばれる、いわゆる暗視体も存在する。人間の目は、概して１億２０００万個の桿体を有しており、これら桿体は、例えばホームシアターにおいて見られるような特に弱光の条件でのビデオ体験に影響する。
【０００６】
カラービデオは、人間の視覚の原理に基づいて感じるものであり、我々は、元の画像や意図する画像に高忠実な所望の色および効果を見るための目への影響の与え方を理解するのに、周知の三原色、および、視覚の反対色説を組み入れてきた。人間の視覚体験を表現するのに、カラーモデルおよび色空間のほとんどにおいて、３次元または３軸座標を用いている。
【０００７】
カラービデオは、完全に条件等色（メタメリズム）に依存するもので、メタメリズムは、所望の色および特性を有する実際の光ではなく、わずかな原刺激を用いて色知覚できるようにする。このように、世界中でビデオの再生に使われている周知のＲＧＢ（赤、緑、青）三刺激系のような限定数の原刺激を用いて、人間の心で全色域を再現することができる。例えば、周知のように、大部分のビデオディスプレイでは、黄色の場面光を見せるのに、ほぼ等量の赤色および緑色の光をピクセルまたは画素に発生させる。これらのピクセルは、これらが内在する立体角に比べて小さいために、目はだまされて黄色を知覚するのである。即ち、目は実際に発せられている緑色または赤色を知覚しないのである。
【０００８】
カラーモデルおよび色の指定法には多くのものがあり、ビデオ再生用に色を表現し指定するのに用いる周知のＣＩＥ（国際照明委員会）の色座標も含まれる。これに開示されているものは、二刺激系、四刺激系、あるいは、多くの原刺激を生成する系を用いるディスプレイまたは色空間の使用を排除するものではない。本発明を用いて、任意数のカラーモデルを採用することができ、そのカラーモデルには、ＣＩＥ  Ｌ＊Ｕ＊Ｖ（ＣＩＥＬＵＶ）系またはＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊  （ＣＩＥＬＡＢ）のような、反対色空間への適用も含まれる。ＣＩＥは１９３１年に全ての色の管理および色再現の基礎を制定し、その結果が、ｘ，ｙおよびｚの３座標を用いる色度図である。一般に、色をｘとｙの座標によって表現するのに、３次元系の最大明度でのプロットが用いられ、この１９３１ｘ，ｙ色度図と呼ばれるプロットは、人間が知覚する全ての色を表現できるとされている。このことは、目および脳をだますのにメタメリズムを用いる色再現とは対照的である。今日、３原色または３蛍光体を用いた色再現には、ＩＳＯ  ＲＧＢ、アドビＲＧＢ、ＮＴＳＣ  ＲＧＢ等の、多くのカラーモデルまたは色空間が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、３刺激系を用いるビデオシステムによって見せることができるすべての色の範囲は限られていることに留意すべきである。ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee，米国のテレビ標準化機構）のＲＧＢ方式は、利用できる色の範囲は比較的広いものの、人間が知覚可能な全ての色の半分を再生できるのみである。従来のビデオシステムで利用可能な範囲を用いても、多くの青色、紫色、青緑色およびオレンジ色／赤色を適切に演色することはできていない。
【００１０】
さらに、人間の視覚系には補償および識別力が授けられており、ビデオシステムを設計する際には、そのことを理解する必要がある。人間にとっての色は、幾つかの出現モードで発生し得るものであり、とりわけ、オブジェクトモードおよびイルミナントモードで発生する。
【００１１】
オブジェクトモードでは、光源によって照らされた物体から反射した光として、光刺激を知覚する。イルミナントモードでは、光源から光刺激を受ける。イルミナントモードは、複合視野における他の刺激よりも非常に明るい刺激も含む。このイルミナントモードは、例えばビデオディスプレイのように、輝度または明度が場面または視野全体の明度に等しいかそれ以下であるために、刺激がオブジェクトモードにあるように見える。
【００１２】
明らかに、オブジェクトモードでしか見えない色が多くある。とりわけ、茶色、オリーブ色、栗色、灰色およびベージュの肌色調がある。例えば、茶色の信号機のような、茶色の光を発光する光源はない。
【００１３】
このような理由で、物体色を追加しようとしてビデオシステムに補強するのに、光源を直接用いることはできない。明るい赤色と緑色のＬＥＤ（発光ダイオード）を近距離で組み合わせても、茶色または栗色を再現することはできず、このことがかなり色の選択を制限している。明るい光源を直接観察することによっては、強度および彩度を変更して、虹のスペクトラルカラーを再現することしかできない。
【００１４】
本発明の能動ディフューザフレームシステムは、ビデオ入力のみに依存するものであり、周辺照明の符号化のためのスクリプトや付加的な情報伝達を必要とせず、ビデオ画像のリアル感および忠実性を向上させるのに、ビデオからの多数の入力を利用することができる。
【００１５】
周囲空間に光を導入しようとする従来のシステムでは、しばしば、システム制御に別個の情報チャネルを必要とする。例えば、Lys他の米国特許第６１６６４９６号に開示されている照明エンターテインメントシステムでは、別個のエンターテインメント制御信号を要し、Dowling他の米国公開番号２００３／００５７８８４号に開示されている周辺照明の制御には、コンピュータコードまたはコンピュータアプリケーションコンテンツを要する。実際上、既存のビデオ放映システムには、ＮＴＳＣ放送方式における垂直帰線消去期間のような任意のアナログ波形空間に、周辺照明用のコードまたは命令を入れるものはない。さらに、実際上、デジタル画像システム（例えば、ＤＶＤフォーマット、ＭＰＥＧ４等）には、ＤＶＤサブコードまたは複合デジタルビデオの補助的スペースのような任意のサブコードに、周辺照明用のコードを入れるようにしたものはない。
【００１６】
周辺照明システムに関する多くの従来技術における他の欠点は、使用する光源が、オブジェクトモードにてビデオ情報を表示することができないことにあり、従って、それら従来技術では、人間の色空間の広大な広がりを作り出すことはできない。
【００１７】
他の欠点は、周辺照明をビデオ配信デバイスまたはディスプレイの近くに設置するような現行のやり方では、悲惨なことにも、人間の視覚系に関する既知の特性を活用する機会を失うことにある。能動光源を用い、これをビデオディスプレイユニットに物理的に近接させて、密に競合する周辺照明を避ける理由の、考えられるものの１つは、生成される画像がしばしばギラギラし、不適切で繊細さに欠けるものとなるためである。
【００１８】
周辺光を発生させるための従来の光源およびそれら光源を駆動する方法は、しばしば、ビデオディスプレイの質やニュアンスに対する適合性が劣っている。その他の場合、例えばAkashi他らの米国特許６６１１２９７号では、周辺光の発生用に本質的に別の補完的なディスプレイを作るために、仮想画像空間のようなものを作り出すようにしている。しかしながらこの例では、ディスプレイ周囲のフレームを、擬似光放射またはオブジェクトモードにて用い得ることを示唆しているものの、別個に取り出す照明制御データを必要とし、心地よいリアル感のある出力を安価なシステムを用いて提供するための教示はなされていない。すなわち、その出力から得られる色空間が、ディスプレイそのものの色空間またはディスプレイ以外の色空間に適合するような出力を、別個に記録した照明制御データで実現する仮想画像空間の生成や、多くの補完的なビデオディスプレイを必要としないような安価なシステムを用いて提供するための示唆もなされていない。
【００１９】
従って、仮想画像空間の生成、すなわち、本来光フレームとして用いる第２のディスプレイの製造を生成する必要がなく、かつ、照明制御データを別個に取り出す必要なしに、ビデオディスプレイユニットから直接得られるデータのみに基づいて周辺光を制御できるようにするのが有利である。また、慣習の光源で利用できる有効な全色域を上回り、かつ、典型的な三刺激ビデオディスプレイシステムによって再生し得る全色域を広げることができれば有利である。また、能動ディフューザフレームシステムを用いてビデオユーザに配信する色を変調または変更することによって、異なる色の相対的な明度を光のレベルの関数として変えるような人間の目の諸特性を活用することも求められており、前記能動ディフューザフレームシステムは、ディスプレイを取り囲んでいるフレームに最大に活用する人間の視覚への影響、感度およびその他の特性を良好に有利に補償するのに利用したり、ビデオディスプレイと密接に関連する周辺光を提供するのに用いる。さらにまた、ＮＴＳＣ，ＳＥＣＡＭ，ＰＡＬおよびＭＰＥＧ４のような、既存の放送および製作基準と後に互換性を持たせるようなシステムも求められている。
【００２０】
以下説明する光の取り込みに関し、ビデオスクリーンを囲んでいる従来のフレームは、本発明がここに教示するように、光を捕え、向きを変え、かつその光をブロードキャストするようには機能しない。本発明は、多くの従来の設計とは対照的に、慣例のＣＲＴのようなディスプレイ内部のサイドライトに関与するものではない。本発明は、正面のディスプレイ面のみからの光を随意捕えるものであって、例えば、Ｒ．Ｍ．Ｂｏｗｉｅの米国特許２８３７７３４号の周辺照明構造のものとは対照的である。この特許では、透明なガラスの帯２２からのＣＲＴサイドライトを平坦な透明部材３０によって取り捕えるようにしている。
【００２１】
人間の視覚、色彩学および色の知覚、色空間、測色および、ビデオ再生を含む画像レンダリングに関する情報は、非特許文献１〜４に記載されており、これらは参考として本明細書に含めるものとする。
【非特許文献１】Color Perception, Alan R. Robertson, Physics Today, December 1992, VoI 45, No 12, pp. 24-29;
【非特許文献２】The Physics and Chemistry of Color, 2ed, Kurt Nassau, John Wiley & Sons, Inc., New York (c) 2001;
【非特許文献３】Principles of Color Technology, 3ed, Roy S. Berns, John Ｗiley & Sons, Inc., New York, (c) 2000;
【非特許文献４】Standard Handbook of Video and Television Engineering, 4ed, Jerry Whitaker and K. Blair Benson, McGraw-Hill, New York (c) 2003
【００２２】
本発明は、リアル感の高い、所望の（かつ新しい）色度および視覚効果を生成する自由度の高いビデオディスプレイユニット用の、能動ディフューザフレームシステムのための装置およびその駆動方法に関し、この能動ディフューザフレームシステムは、別の補完的なディスプレイを駆動するのに用いる照度制御データを別個に取り出したり記録したりするような、別の仮想画像空間の生成を必要としない。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、周囲空間に周辺光をブロードキャストするビデオディスプレイ用の能動ディフューザフレームシステムのための装置およびその制御方法に関し、本システムは、多数の制御可能な光源であって、周辺光を発生するためにそれ自体から出力光を発するように、サイズ化し、位置付け、かつ光学的に形成した任意数の光源を用いるものである。この光源は、多様な照明デバイスまたは照明アレイで構成することができ、忠実性およびリアル感を増すために、ビデオディスプレイユニットそのものから取り出される少なくとも１つの能動ディフューザフレーム入力を用いて周辺光を制御できるように、該光源を形成および構成する。能動フレーム入力としては以下の３つ、すなわち、［ａ］ビデオディスプレイユニットからの表示出力光の受動光入力、［ｂ］表示光センサを用いて、ビデオディスプレイユニットから検知するディスプレイの受動出力光、および、［ｃ］ビデオディスプレイユニットを駆動する能動ビデオ信号の少なくとも一部を使用することができ、これらは別個か、任意に組み合わせて用いることができる。ディスプレイからの表示出力光は、制御可能な光源からの光と混合させることができる。能動ディフューザフレームを経て生成された出力光または能動ディフューザフレーム内部にて生成された出力光は、視聴者の周囲空間に出力光をオブジェクトモードで配光するために、配光外側フレームまたはフレーム光変調器を用いて周囲空間にブロードキャストする。
【００２４】
本発明では、ビデオディスプレイからの本来の元の表示光を能動フレームシステムに使用し、配光外側フレームを照明するか、その手助けをするようにすることができる。１つの実施態様では、ビデオディスプレイユニットそのものに積極的に介入し、前記後者の２つの能動フレーム入力を使用して、ビデオディスプレイユニットに供給する基準領域のビデオ信号を生成するのにプロセッサを用いてビデオディスプレイの選択された出力ピクセルを駆動させることにより、ディスプレイからの入力貢献度を高めることができる。これにより、ビデオディスプレイユニットにおける、基準領域内にある基準の出力ピクセルを駆動して、フレームが直接使用し、場合により制御可能な光源からの光と混合される被変調表示光を生成する。
【００２５】
本発明はさらに、室内照明センサ、室内音響センサ、および、フレームタッチセンサのような、ビデオディスプレイユニットの周りの周囲空間における周囲の状態を検知する室内状態センサを備えることもでき、室内の状態やユーザ嗜好の入力を検知して、人間の視覚およびトグルの所定の特性を巧みに活用するか、または、派手にしたり地味にしたりするように、能動フレームの出力モードを選定することができる。
【００２６】
配光外側フレームは、光学式デバイス、または、光学式ディフューザ、フレーム光変調器、および、フォトルミネセントエミッタのようなデバイスとすることができる。
【００２７】
プロセッサは、周辺光の制御に影響を及ぼすユーザ嗜好を収集して格納することができ、かつ、能動ディフューザフレームシステムの外部表面上にグラフィカルなユーザインターフェイスを設けて、ユーザ嗜好をさらに格納し、システム状態を与えることができる。また、プロセッサは、光源を制御して、能動フレーム入力によって周辺光の特性に影響を及ぼすようにすることもでき、さらに、能動フレームの光制御信号の履歴を格納し、かつ利用するフレーム出力メモリを設けて、光源をさらに制御することができる。このことにより、能動フレームが発生する周辺光を調整することができ、例えば明刺激のような最新の場面光を把握して、周辺光の出力をより好ましく、かつ目立たないものにすることができるようになる。
【００２８】
光源は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、エレクトロルミネセントデバイス、白熱ランプ、イオン放電ランプ、レーザ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、フレーム光変調器、または、フォトルミネセントエミッタで構成することができ、光導波路で得られる表示出力光と組み合わせることができる。
【００２９】
この光導波路は、その表面での反射によって、能動フレーム入力におけるビデオディスプレイユニットからの表示出力光のいくらかを、能動フレームでの使用のために方向を変えるべく分割し、他の表示出力光はイメージング光として視聴者へとほぼ外側に通すように形成することができるため、視聴者は、この場合でも、ディスプレイ上の全画像領域を見ることができる。
【００３０】
能動ディフューザフレームシステムは、その少なくとも一部分から放射される周辺光を色変換するように、光源をスペクトル変調するフォトルミネセントエミッタで構成することができる。このフォトルミネセントエミッタとしては、それが発生する周辺光が、能動ディフューザフレームシステムの補助なしにビデオディスプレイユニットが本来発生できる表示出力色の色域外の新しい色を、少なくとも１つの周辺光が含むようなものを選定することができる。
【００３１】
他の実施態様は、能動フレームに周辺光を放出させるゴニオフォトメトリック素子（goniophotometric element）を用いるものであり、前記周辺光は、光の特性が能動ディフューザフレームシステムの観測角（Ｎ，２）の関数として変化するゴニオフォトメトリックな光か、または、具体的には、色が能動ディフューザフレームシステムの観測角の関数として変化するゴニオクロマティック（goniochromatic）な光である。ゴニオフォトメトリック素子は、金属破片、ガラス破片、プラスチック破片、粒子状物質、油、魚鱗箔、グアニンの薄片、２−アミノ・ヒポキサンチン、粉砕雲母、すりガラス、粉砕プラスチック、真珠箔物質、斑銅鉱および孔雀銅鉱といった物質で構成することができる。
【００３２】
別の実施態様では、ビデオディスプレイユニットからの表示出力光と光通信する光導波路と、この光導波路と光通信するフレーム光変調器であって、少なくとも前記表示出力光を用いて、周辺光の特性に影響を及ぼすように形成しかつ構成したフレーム光変調器を用いて周囲空間に周辺光をブロードキャストする、ビデオディスプレイユニット用の能動ディフューザフレームシステムを提供する。
【００３３】
本発明は、ビデオディスプレイユニットからの能動フレーム入力を用いて、ビデオディスプレイユニット周囲の周囲空間に、能動ディフューザフレームシステムからの周辺光をブロードキャストする方法も含んでおり、この方法は以下のステップ、すなわち、
［１］ビデオディスプレイユニットから導出される能動フレーム入力を得るステップであって、前記能動フレーム入力が、
［ａ］ビデオディスプレイユニットと光通信するようにサイズ化、形成かつ位置づけて、ビデオディスプレイユニットからの表示出力光を捕える光導波路を用いて、ビデオディスプレイユニットから得る表示出力光の受動光入力と、
［ｂ］能動ディフューザフレームシステムで使用するビデオディスプレイユニットからの出力光を変換する表示光センサを用いて、ビデオディスプレイユニットから検知する受動出力光と、
［ｃ］ビデオディスプレイユニットを制御する能動ビデオ信号の少なくとも一部と、
から選択されるステップと、
［２］それ自身から放出する出力光が周辺光となるように、サイズ化し、位置づけし、かつ、光学的に形成した制御可能な光源を用いて、前記能動フレーム入力を用いて得られる周辺光を制御するステップと、
［３］周囲空間に配光するための配光外側フレーム（ＡＦ）を通過させて出力光を混合するステップと、を含む。
【００３４】
他のとり得るステップは、周辺光を色変換するステップを含み、この色変換は、光源からの出力光を、能動ディフューザフレームシステムの少なくとも一部におけるフォトルミネセントエミッタへ通過させること、および／または、光源からの出力光を、ゴニオフォトメトリックな、もしくはゴニオクロマティックな周辺光を提供するように形成して位置づけたゴニオフォトメトリック素子を通過させることによって行う。
【００３５】
前記方法はまた、前記光源とのコマンド通信にプロセッサを用いて、周囲空間の光強度、周囲空間の音、能動ディフューザシステムにおける接触検知、能動ディフューザフレームシステムの動作履歴（この履歴はプロセッサのメモリに格納）、および、プロセッサのメモリに保持されているユーザ嗜好といった、任意のまたは全てのファクタに基づいて、周辺光の制御に影響を及ぼすようにするステップを含む。ある実施態様では、前記プロセッサはまた随意、能動フレーム入力から基準領域のビデオ信号を引き出し、この信号からの情報を、ビデオディスプレイユニットを制御するビデオ信号に付加して、能動ディフューザフレームシステムへ実際の表示光を送るのに用いる基準の領域に存在する、ビデオディスプレイユニットにおける複数の基準の出力ピクセルを駆動させる。
【００３６】
全体を通して、以下の定義を用いるものとする。
‐能動ディフューザフレーム：光を放出する任意の構造体を意味し、これは、ビデオディスプレイまたはそれと等価なものを取り囲み、それに隣接するか、あるいは周囲の空間を共有し、かつ、周辺光を放射する制御可能な光源を備えているものである。なおその周辺光は、ビデオディスプレイに配信されて放射されるか、または生成するビデオコンテンツによって、何らかの方法で特徴付けられるか、または、影響を受ける。能動ディフューザフレームシステムまたはそれが放射する周辺光は、典型的には、視覚中心点をディスプレイの任意の部分またはエッジに固定した場合に、視聴者の中心窩視野内部にあるようにサイズ化し、形成し、かつ位置付けるようにする。
【００３７】
‐周辺光：ビデオディスプレイを囲むか、または取り囲み、あるいは、ビデオディスプレイの近辺から放射される光を意味し、例えば能動フレームから放射される光、または壁或いはディスプレイの背後に外側へ漏れる光がある。この周辺光は、本来ディスプレイによってその表面から外部に発せられる元々の光とは異なるものである。なお、補助的なディスプレイや、ビデオディスプレイに配信されるビデオコンテンツを利用して、ディスプレイによては本来発生されない周辺光を提供するディスプレイの使用を排除するものではない。
【００３８】
‐周囲の空間：ビデオディスプレイユニットの外部にある、任意のかつあらゆる物体、空気、または空間を意味する。
【００３９】
‐制御：請求の範囲におけるような光源の制御とは、光源が生成する出力光の、例えば色相、彩度、強度あるいは他の、例えば正反射特性または逆反射特性等のような測光品質を変化させるように、直接または間接的に光源を制御することを意味する。この制御は、複数の光生成デバイスのオン／オフデューティサイクルを制御したり、フレーム光変調器の伝達特性を変更したり、エレクトロルミネセントデバイスの発光量を変更したり、ゴニオフォトメトリック素子の有効性を調整したり（例えば、図３０におけるゴニオフォトメトリック素子ＡＮの正面ＦＦのような、ゴニオフォトメトリック素子の角度を変えたり）、或いは周辺光の特性を能動フレーム入力の関数として変化させる、他の任意の変更も含むものである。なお、この定義での制御は、ビデオディスプレイを見る場合にランプをつけるだけのような、ビデオディスプレイユニット近辺にある白熱ランプまたはその他のランプの組を単にスイッチオン／オフすることを意味するものではない。請求項との関連での制御とは、ビデオディスプレイからの能動フレーム入力を、直接得られるかもしくは検知される表示出力光の形式で利用するか、または、ビデオディスプレイを駆動するビデオコンテンツ（例えば、ビデオディスプレイ信号ＲＦ）を利用することによって、少なくとも部分的に規定されている。
【００４０】
‐ディフューズ：光の相互作用の性質であって、画像を透過せず、かつ典型的には、強度または輝度が、いくらかまたはほぼ等方的であるようにする性質を意味する。ここでの概要は、より一般的な意味での配光を意味するものであって、必ずしも画像を除外するものではない。その事情は適宜知らせるものとする。
【００４１】
‐表示光センサ：理にかなった方法でディスプレイＤからの光を利用する、任意のまたはあらゆるデバイスを指し、慣例の光電セルおよび電荷結合デバイスだけではなく、本発明による光源の制御に用いるディスプレイからの光を利用する光学回路も含むものとする。
【００４２】
‐配光外側フレーム：能動ディフューザフレームの一部分であって、光源から得られる光をリブロードキャストする部分を指し、光導波路を含めてもよい。配光外側フレームは、離して設置してもよく、光源、もしくは、光ファイバまたはライトパイプのような導波路と光通信する例えば光学体とすることができる。配光外側フレームは典型的には、能動ディフューザフレームシステムの外面を成す物体である。しかしながら本明細書および請求項の範囲では、配光外側フレームを最も一般的な形状で規定するものとし、場合によっては人間の観察者またはユーザを含み得るディスプレイ周辺の周囲空間と、能動ディフューザフレームシステムとを接続する、能動ディフューザフレームの最終構成要素であり、言い換えれば、この能動ディフューザフレームの最終構成要素は、人間の観察者、あるいは、能動ディフューザフレームの近傍にある任意の物体または壁のような周囲のものの面へと、空間を介して散布またはブロードキャストする前に、光を処理または伝達する。従って、この配光外側フレームは、いかなる「後壁」、または他の、本発明による能動フレームが発する周辺光が当っている周辺の面を含むものではない。配光外側フレームは、周辺光を生成するのに、オブジェクトモードおよびイルミナントモードの光を混合させる。
【００４３】
‐光変調器フレーム：画像を形成するか否かという特性を同じように入射光に与える、任意の変調器を指す。光変調器フレームには、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）のような周知の変調器で構成することができ、かつ、反射吸収体または透過吸収体で構成することもできる。このような光変調器フレームはまた、補助光源を備えて、それ自身の光を変調器の光源とすることができる。また、光変調器フレームは、ゴニオフォトメトリックなデバイスまたは構成要素のような他のデバイスを備えることもできる。
【００４４】
‐ゴニオフォトメトリック：例えば、真珠の光沢、きらめき、または逆反射現象で見受けられるように、異なる光強度、透過度および／または色を、視角または観測角の関数として与える性質を指す。
【００４５】
‐ゴニオクロマティック：例えば玉虫色によって生じるような、異なる色または色度を、視角または観測角の関数として与える性質のことを指す。
【００４６】
‐イメージング光：イメージ光は、標準の観測者または他の任意の観測者に、ディスプレイによって表される外観、すなわち画像を見分けられるようにする光であって、本発明のスプリッタプリズムを通過して、ビデオ表示画像の本来の画像を視聴者に伝えるようにする光のことである。
【００４７】
‐光導波路：本発明による光源から光を受光する、能動ディフューザフレームの任意の部分または任意の構造体を意味する。光導波路は、ディスプレイ装置の前面に装着したルーサイト（Lucite：登録商標）プリズムのように、ディスプレイ装置と機械的に接触していてもよいし、または、吊り下げるか離していてもよい。あるいは、単に、ディスプレイまたは光源と光を送受信するように挿入してもよく、前記ディスプレイや光源には、ディスプレイまたはＬＥＤパネルやエレクトロルミネセント（電子発光）デバイス等を用いることができる。例えば、プリズム塊の形状をとる能動ディフューザフレームは、光導波路および配光外側フレーム両者の機能を一体化することができる。それらを、別個の構成要素とする必要はない。本明細書および請求の範囲においては、最も一般的な形状として、光変調器フレーム、配光外側フレーム、フォトルミネセントエミッタまたはそれらの組合せ等の、フレームの別の構成要素を有する本発明の光源に相互作用するものとして光導波路を規定し、光学物質かまたは物体か、あるいは、真空かまたは空気かは問わないものとする。
【００４８】
‐光源：制御可能なように設計された光源、すなわち、能動フレーム入力に基づいて出力を変えることができる光源を意味し、制御用デバイスの記載がなくとも、効果的な制御に要する任意の変調器および制御操作に要する任意のプロセッサまたは回路とを含むものとする。例えば、光導波路ＬＧを通過するビデオディスプレイユニットからの結合した表示出力光ＫおよびＫ＋は、光変調器フレームＡＭ（例えば、図１１，１６，２８および３０を参照のこと。）を用いて制御することができる。そのような光源における光を生成する構成要素は、既知の光の生成源をいくつでも含むことができ、例えば、冷陰極蛍光ランプ、レーザー、ＦＥＤｓ（電界放出ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＬＥＤ（発光ダイオード）、電子発光デバイスまたはサブ画面等が挙げられる。さらに、本発明のビデオディスプレイユニットから直接得られる受動光、光変調器フレームが発する光、または、光変調器フレームが変調する光を含むことができる。請求の範囲の記載中に、光源ＬＳを別個の構成要素として列挙し示されていても、液晶ディスプレイ、または、再送信する光を変調するその他のデバイス等の、光変調器フレームによって変調される表示光は、請求の範囲において光源とみなすものとする。
【００４９】
‐出力光：光源と関連して、元々はビデオ表示光またはＬＥＤ光のような光源から伝送する光を意味するが、光変調器フレームまたはフォトルミネセントエミッタを用いることによって実質的に変調される光を含んでもよい。
【００５０】
‐受動光入力：プロセッサが生成しない、能動ディフューザフレームシステムへ入力される表示光のことを指す。
【００５１】
‐プロセッサ：慣習の電子技術およびアーキテクチャを用いているＣＰＵ（中央演算装置）のような全プロセッサのみならず、生成した周辺光の特性を、能動フレーム入力の関数として変えることができるデジタル光学装置または同様に機能するアナログ電子回路のような、任意のインテリジェント装置をも含むものとする。
【００５２】
‐透明度：ほぼ１００％の透明度のみならず、ある程度の透明度も含むものとする。
【００５３】
‐ビデオ：光を生成するのにエネルギーを要する能動デバイスか、オフィスビルの窓のような、画像情報を伝達する透過媒体か、または、画像情報を遠隔的に導き出す光導波路であることを問わず、任意の視覚的または光生成デバイスを表す。
【００５４】
‐ビデオ信号：ビデオディスプレイユニットを制御するために配信される信号または情報を意味し、いかなる音声部分も含むものとする。従って、ビデオコンテンツ分析とは、音声部分に対し実行できる音声コンテンツ分析も含むと解釈される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
ここで記載する能動ディフューザフレームシステムの多様な実施態様は、ビデオディスプレイユニット周辺の周囲空間に周辺光を発するものである。能動ディフューザフレームシステムは、この能動ディフューザフレームシステム内部の光源の制御に用いる表示ビデオ信号も含む、３つの能動フレーム入力のうちいずれか、またはそれら全てを使用することができる。本開示は、考えうる様々な物理的例示実施態様と、能動フレーム光源の多様な例示的機能入力および制御を網羅するものである。
【００５６】
図１は、長方形のビデオディスプレイＤの前面の概略図である。ビデオディスプレイＤは、全面が能動、すなわち光を生成する、高さｈ、幅ｗの前面領域ＤＡを有している。ディスプレイＤは、図示のように表示出力光Ｋを生成する、多数の画像素子すなわちピクセルＵを備えることができる。ＦＡとして示す周辺領域は、本発明の１つの実施態様を用いて周辺光を生成し配光する基準領域としての説明のために用いる。
【００５７】
図２は、図１のディスプレイにおける従来のＲＧＢビデオピクセルの正面概略図を、説明用に示している。ほとんどのディスプレイと同様に、ピクセルＵのサブピクセルすなわち構成要素部分からの表示出力光Ｋは多方向性であるため、ビデオディスプレイＤは、広範囲の角度から首尾良く見ることができる。この出力の多方向性は、図２０にて説明する実施態様に見られるように、有利に用いることができる。
【００５８】
図３および４はそれぞれ、ＣＲＴディスプレイ、フラットパネルディスプレイの概略断面図である。各図において、ディスプレイＤは、図示のように表示出力光Ｋが紙面右方向へ多方向に放射されるような方向を向いており、図示のように一般的な出力光方向Ｄ（Ｋ）を向いている。各ディスプレイＤには、本発明による１つの能動ディフューザフレームシステムＡを取り付け、これがディスプレイＤと光通信して、図１の前面図に示した基準領域ＦＡからの光を捕える。ここでは明瞭化のために、ディスプレイの能動部分のみを示しており、高さｈで示したディスプレイは全て能動である。通常方向Ｄ（Ｋ）の方向に少し離れた位置に、視聴者Ｑが目の断面図で概略的に示してある。
【００５９】
図５は、図４の概略断面図の上部の拡大図である。ディスプレイＤの上辺部分は図示のように、能動ディフューザフレームＡを光学的に結合させる。能動ディフューザフレームＡは、ディスプレイＤに機械的に取り付けることができ、フランジや滑動機構を装着用に設けてもよい。または、単に吊るして、ディスプレイＤと光通信させてもよい。能動ディフューザフレームＡは、一般に入手可能な多数の透明または半透明な材質、例えば、レキサン（登録商標）、ルーサイト（登録商標）、および、ＰＥＴやＡＢＳ樹脂のような他の多くのポリマー樹脂等で作ることができ、さらに、既知の製造技術を用いて成形することができる。所要な機械的および光学的特性を有する既知の安定した光透過性の物質であれば、任意のものを使用することができる。本開示の定義付けの節で示したように、これ以降は、能動ディフューザフレームシステムＡのうち、表示出力光Ｋを能動ディフューザフレームシステムＡに入射させて光結合させる部分を光導波路と称し、光をリブロードキャストして周辺光とする働きをする部分を配光外側フレーム（ＡＦと示す）と称する。図示のように、配光外側フレームＡＦは、配光外側フレームの外側面ＡＳを備えている。表示出力光Ｋは、リダイレクト光Ｊとして示すように方向を変えて、図示のように周辺光Ｍとなる。周辺光Ｍは、例えば図示のように視聴者Ｑの方向等、あらゆる方向に放射することができ、さらに、視聴者Ｑから離れる漏れ光のように、通常方向Ｄ（Ｋ）と逆の方向にも放出される。この例では、周辺光はディスプレイＤの背後の周囲空間の後壁Ｎに漏れて周辺反射光ＭＲとなって、視聴者Ｑは、この周辺反射光ＭＲを、外向きの通常出力光Ｄ（Ｋ）の方向に送られる本来の表示画像光と共に見ることができると推定される。能動ディフューザフレームＡ、特に配光外側フレームの外側面ＡＳは、所望する視覚効果に応じて、光を混合したり、例えば金属または他の内部ブロッカを用いて、例えば、艶消しまたは艶出し加工した面ＡＳ；波型ガラスまたはプラスティック；或いは有孔構体などで半透明または他の現象を生成するように、様々な拡散効果を具体化することができる。ここでは明瞭化のために、簡単な能動ディフューザフレームシステムＡを示している。能動ディフューザフレームＡには、これ以降に示すように、本来の表示光を利用する必要がない。
【００６０】
図６および図７は、一般的な効果の１つを図示している。図６は、本発明の一実施例による一般化したブロック式の能動ディフューザフレームシステムを取り付けたディスプレイＤの右上部表面の斜視図を概略的に示している。必須ではないが、図６に示すように、能動ディフューザフレームＡは本来周辺におき、ディスプレイの周囲の基準領域ＦＡからの光、または任意の所望の領域にある光を用いることができる（用いなければならないわけではない）。明瞭化のために、フレームの一部分のみを示している。周辺光Ｍが、一般的な出力光の外向き方向Ｄ（Ｋ）と対称的に、ディスプレイＤの側部および上部も含めた周囲空間Ｚにどのように放出されているかが分かる。視聴者Ｑは従って、図示のように、能動ディフューザフレームＡから放射される周辺光Ｍと共に、ディスプレイの非基準領域から本来の表示光１を受光する。ここおよび図５には図示していない能動ディフューザフレームＡ内部の能動フレームの制御可能な光源（ＬＳ）は、これ以降に明らかにする表示光出力Ｋまたは他の能動フレーム入力に基づいてある程度制御することができる。
【００６１】
一般的な効果を図７に示す。図７は、能動ディフューザフレームＡを使用しているディスプレイＤの前面の概略図であり、能動ディフューザフレームＡは、図１に示す基準領域ＦＡからの表示場面光（太陽および地面の基本的な特徴を示している）のいくらかを捕える。この光は、光導波路（図示せず）を用いて捕えられて、能動ディフューザフレームシステムが周囲空間へ、光を周辺光Ｍとして配光外側フレームＡＦの外に送るのに用いられる。配光外側フレームＡＦの形状には制限がなく、ここでは、図１の能動ディスプレイＤの前面領域ＤＡの高さｈ、幅ｗよりも大きい高さＨ、幅Ｗを有するようにしている。
【００６２】
図８、９および１０は、非阻止性の能動ディフューザフレームシステムの実施態様を、図５、６および７と同様に示している。図８は、図５と同様の拡大図であるが、能動フレームがそれ自身で光を生成する際に、ビデオディスプレイユニットからの光を阻止しない非阻止性の実施態様を示している。ここに示す能動ディフューザフレームＡは、それ自身が図示した光源ＬＳを有しており、この光源ＬＳは、代表の光線をＬＪで概略的に示す光を発して、図示のように周辺光Ｍを生成するための放射エネルギーを提供する。光源ＬＳは、以下の任意のもので構成することができる。すなわち、［１］ＬＥＤ（発光ダイオード）、［２］エレクトロルミネセントデバイス、［３］白熱ランプ、［４］イオン放電ランプ、［５］レーザ、［６］ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、［７］フレーム光変調器、［８］フォトルミネセントエミッタ、または、既知の制御可能な光源であって、ディスプレイと同様に機能するそれらのアレイも含む。
【００６３】
図９は、図６と同様の拡大図であるが、図８の非阻止性の実施態様の概略的な正面図を示している。能動ディフューザフレームＡが、本来の表示画像光１を覆っていない、すなわち阻止していないことが分かる。図１０は同様に、能動ディフューザフレームＡを使用しているディスプレイＤの概略的な正面図を示しており、図から分かるように、能動ディフューザフレームＡは、本来の表示光を阻止しておらず、また、本来の表示光を直接使用していない。
【００６４】
ここに概略的に示すように、配光外側フレームＡＦは、生成する周辺光の特性を変えるためのディフューザを備えている。このディフューザには、生産および製造が当業者に既知である、硬質フォーム；寿命の長い有機混合物を含む白濁プラスチック即ち樹脂、コロイドを用いる混合物、エマルジョン、または１〜５ミクロンか、１ミクロン未満の小球；ゲル；およびゾルのような小さな懸濁粒子をディフューザ本体内部に散乱させることを含み、任意の数の既知の拡散または散乱物質または現象を用いることができる。散乱現象は、例えば周囲光の青色を強調するための青色の生成のように、可視波長のレイリー散乱を含むように設計することができる。色の生成は局部的に行うことができ、例えば、特定の領域を全て青い色合いにしたり、あるいは、例えば青色の光を生成する最上層区域のように局部的に色づけることが可能である。
【００６５】
図１１および１２は、本発明の別の実施態様を示す。この実施態様では、能動ディフューザフレームＡはゴニオフォトメトリックに機能し、表示光センサを１つまたは複数用いて、ビデオディスプレイユニットからの表示出力光のパッシブな検出を、能動フレーム入力として用いる。図１１は、図５と同様に、本発明による能動ディフューザフレームシステムの上部の一般的な概略断面図を示すもので、図から明らかなように、ディスプレイＤからの表示出力光Ｋは、光導波路（明確には示していない）を用いて、表示光センサＤＳへと伝えられる。表示光センサＤＳは、単一のセンサで構成するか、または、多数のセンサで構成することができ、このような多数のセンサは、例えば、光電池のような既知の光感度変換デバイスか、または、電荷結合デバイスを用いて、表示光Ｋを電気的または他の信号に変換し、図のように光源ＬＳを制御するために、図示していないプロセッサにより使用し得るセンサブロックとすることができる。表示光センサＤＳは、光源ＬＳから表示光センサＤＳへの光および／または熱の通過を阻止するために図示のようなセパレータＳを用いて、能動ディフューザフレームＡの内部にパッケージする。光源ＬＳはフレーム光を発し、フレーム光は、図示のように能動フレーム光線ＬＪとして、ここに明示する光導波路ＬＧを通過する。光導波路ＬＧは、光源ＬＳからの光を配光外側フレームＡＦへと案内し、フレーム非画像光３として示す周辺光を、ディスプレイＤの周辺の周囲空間へ通す。なお、フレーム非画像光３は、図５にも示すようにここでも、図の左方向へと通過して背面に流出することができる。
【００６６】
能動ディフューザフレームＡ、特にここでは、説明用に、配光外側フレームＡＦを示しており、この配光外側フレームＡＦには、ここでは円筒形プリズムまたはレンズとして示す、一タイプのゴニオフォトメトリック素子ＡＮを取り付けることができ、これは、光導波路ＬＧおよび／またはこの図においては配光外側フレームＡＦの内部に形成、一体化、または、挿入して形成することができる。このようにすれば、生成されたフレーム非画像光３の特性が、視聴者の位置の関数として変化するという特別な効果が得られる。図１１は、ゴニオフォトメトリック効果を明示しており、フレーム非画像のゴニオフォトメトリック光４の光の強度および特性が、視角の関数として異なることを示している。図示のように、光源ＬＳからの光は、光導波路ＬＧを経て前記円筒形プリズム、すなわちゴニオフォトメトリック素子ＡＮに入る。図の光線の例において、光は、図示のように、用いる円筒形プリズムの円筒面上の入射点に依存してゴニオフォトメトリック素子ＡＮから非等方的に向きを変えて、中間地点にいる視聴者または観測者Ｑは、図の縦方向に低い地点の観測者−Ｑまたは高い地点の観測者＋Ｑとは異なる光強度の光を、ゴニオフォトメトリック素子ＡＮから知覚する。例えば、ユーザまたは視聴者は椅子から立ち上がる際にこの効果を見ることができるし、また、ユーザは、ゴニオフォトメトリック素子ＡＮから知覚する光のレベルまたは強度が異なる光を得るために、視聴する位置を微妙に調整することができる。これにより、ユーザ嗜好に基づく視聴位置の微妙な調整により、生成される周辺光の強度を変えることができる。他の、例えば長方形、三角形または不規則な形状のプリズムまたは他の形状を含む他の光学的形状および形態のものを用いることができ、それらは所要に応じ、配光外側フレームＡＦの上、またはこれと一体化することができる。ここで得られる効果は、等方的な出力というよりはむしろ、無限に変化するもので、例えば、ディスプレイＤ周辺に位置する周囲の壁、物体、および表面に投じられる興味ある光のバンドとすることができ、暗い部屋において、ちょっとした光をビデオディスプレイユニット上で場面の要素、色、および光度の変化として見せることができる。使用できるゴニオフォトメトリック素子の数および種類はほぼ無限であり、プラスチック片、ガラス、ならびに、引っかいたり、多少手荒な技法で生成される光学的なものを含む。能動ディフューザフレームＡは、独自なものとするか、種々の劇場効果のための変換可能なものとすることもできる。
【００６７】
図１２は、能動ディフューザフレームＡおよびディスプレイＤの外観であって、図１１のゴニオフォトメトリックな能動ディフューザフレームシステムの、図７と同様の正面概略図を示している。図示のように、ディスプレイＤは、本来の表示画像光１を放出する。ディフューザのコアすなわち特性を有する配光外側フレームＡＦのために、周辺光Ｍは図示のようにフレーム非画像光３となって現われ、さらに、図１１の断面図に示すゴニオフォトメトリック素子ＡＮから生じるフレーム非画像光４となって現れる。
【００６８】
図１３および１４は、本発明による非阻止性の能動ディフューザフレームシステムの上部断面図を概略的に示しており、能動ディフューザフレームＡ内部の光源ＬＳを制御するのに、ビデオディスプレイユニットに供給される能動ビデオ信号を利用するものである。図１３において、ビデオディスプレイ信号ＲＦはディスプレイＤから得られるものとして概略的に示しており、このビデオディスプレイ信号ＲＦは、消費者向けアダプタ（consumer-supplied adoptor）を用いた信号のピックオフや、信号がディスプレイＤの内部から得るような一体化手法のような任意の既知の手法で得ることができる。この一体化手法には、既知の誘導センシング、もしくは、任意の同軸線、光ファイバ、ラジオリンク、または、その他のあらゆる、ビデオ情報およびディスプレイＤに関連する任意のデータを提供する、信号またはビットストリームのソースを含むような信号線または伝送線の大規模なタップを含む。これは、図示のように、ディスプレイＤからプロセッサＣＰＵへの、赤外線、ブルートゥース、または、パルス幅変調通信を含むことができる。そのような通信には、既知の圧縮技術を用いることができる。ビデオディスプレイ信号ＲＦ用に活用するデータは、ＮＴＳＣ、ＰＡＬまたはＳＥＣＡＭ波形のようなアナログ信号で構成するか、または、ソース符号化コード、および任意のサブコードすなわち補助データ、または、メタデータを含むデジタル化した情報で構成してもよい。この場合、ビデオディスプレイ信号ＲＦは、従来のプロセッサＣＰＵによるビデオおよびテレビ技術における既知の原理を用いて利用され、ここでは、プロセッサＣＰＵは、図示のように能動ディフューザフレームＡに一体化するか、または取り付けるようにする。他の実施態様では、プロセッサＣＰＵをディスプレイＤの中に組み込んでもよいし、または、能動ディフューザフレームＡまたはディスプレイＤのどちらかに独立して備え付けてもよい。既に述べたように、光源ＬＳからの出力光は、光導波路ＬＧを通過して、配光外側フレームＡＦから出力されて、非画像光３を生成する。
【００６９】
図１４に他の実施態様を示す。この実施態様では、能動ディフューザフレームシステムが、ビデオディスプレイユニットに配信されるビデオディスプレイ信号ＲＦを能動フレーム入力にするために、電磁的なカプラーＥＣ１およびＥＣ２のようなリモートセンシングを利用する。この実施態様では、ビデオディスプレイ信号ＲＦ、その信号の一部、または、ビデオディスプレイ信号ＲＦから取り出される信号を、電子および電気技術で既知の技法を用いて直接または間接的に用いて、電磁的なカプラーＥＣ１を駆動して、ビデオディスプレイ信号ＲＦからの所望の情報をエンコードする。もし必要ならば、ディスプレイの画素のサブセットのみのサンプリング、平均化技法、または、電磁的なカプラーＥＣ１に供給するのに必要な任意のドライバ（図示せず）へのデータロードを削減させる他の圧縮サンプリング技法のような、ビデオ信号を単純化する何らかの処理を行うこともできる。同様の態様で、プロセッサＣＰＵは、電磁的なカプラーＥＣ１と電磁的に通信する電磁的なカプラーＥＣ２によって誘導的にまたは電磁的に受信する信号を用いることができる。このようにすることにより、能動ディフューザフレームＡを、特に、平面パネル（ＣＲＴでない）ディスプレイ用に簡単な可搬性にすることができる。電磁気的なカプラーＥＣ２は、アンテナの形をとってもよいし、または、信号情報をエンコードして伝送するのにＩＲＥＤ（赤外線発光ダイオード）または同様なエミッタを利用する従来の市販されている周知の光デバイスとしてもよい。任意数の構成のものを用いることができる。例えば、電磁的なカプラーＥＣ１は、ディスプレイＤの一部分としたり、ディスプレイＤに備え付けたり、あるいは、関連付けたりすることができ、一方、電磁的なカプラーＥＣ２は能動ディフューザフレームＡの一部として、可搬性かつ交換性とすることができる。
【００７０】
図１５は、図１３に似ている他の実施態様にかかる能動ディフューザフレームＡを示す。この実施態様では、光源ＬＳからの出力光を、フレーム光変調器ＡＭによって変調する。図示のように、フレーム光変調器ＡＭはここでは、配光外側フレームＡＦの一部となっており、光源ＬＳと配光外側フレームの面ＡＳとの間に介挿されているため、光源ＬＳから出る光の強度、色相または彩度のような特性は、周辺配向する前に変えられて、ここでは図示のように被変調周辺光３Ｍと称するものになる。これにより、ビデオディスプレイ信号ＲＦのような能動フレーム入力から取り出されるコンテンツによって出来栄えが決まるような、任意数の照明効果が得られる。フレーム光変調器ＡＭは、透過特性またはスループットを時間または位置の関数として変えるような単一のデバイスや、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に見られるように、そのようなデバイスを平坦にアレー化したアレー、または、それ自身が光を通過させるも、それ自身もＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）またはＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）のように能動光源となるような組合せデバイスで構成することができる。
【００７１】
図１６に他の実施態様を示す。図１６は、図１５と類似の図であるが、図１１の実施態様で行うように、ディスプレイ出力光Ｋのいくらかも光導波路ＬＧに入れるようにする、部分的阻止性の構成を用いる他の実施態様である。この実施態様では、表示出力光Ｋおよび光源ＬＳからの出力光の双方が光導波路ＬＧを通過し、配光外側フレームＡＦを通過して周囲空間へと向かう。図面の明瞭化のため、プロセッサＣＰＵはここでは図示していない。
【００７２】
フレーム光変調器ＡＭを用いることにより、ディスプレイＤからのコンテンツを満足のいくやり方で補完する配光外側フレームＡＦの上に、場面を投影することができる。そのコンテンツを生み出す制御信号の導出は、ビデオディスプレイユニットＤから取り出される能動フレーム入力から開始するのであって、スクリプト、サブコード、または、ビデオディスプレイ信号ＲＦにおける専用データスペースから取り出す必要はない。
【００７３】
配光外側フレームＡＦによって向きを変えた光は、非画像化して混光して、主原色もしくは他の色に組み合わせることができる。これにより、例えば図２４に示すように、混光することができ、ディスプレイ上の２つの異なる場面領域からの２つの色ＡとＢは、元の画像には示されない色度Ｃを作ることができ、この色度Ｃは、元の画像コンテンツから取り出しているため、目に心地よいものとなる。従って、配光外側フレームＡＦに提供される光を、例えば別々の赤や緑の領域に区別することができる間は、能動ディフューザフレームによって生成される周辺光３Ｍは黄色となり、興味深い劇場効果を提供する。このことは特に、配光外側フレームＡＦがディフューザを備えている場合に強調される。これにより、ＬＥＤのアレイのように茶色を作るのが困難な光源から、茶色のようなオブジェクトモードの色を作り出すことができる。
【００７４】
図１７および図１８は、それぞれ図１５および図１６に示した実施態様における光の流れを説明する基本的な概略ブロック図である。図１７では光源（Light Sourceと示す）が、さらに、図１８では光源およびいくらかのディスプレイ光（Displayと示す）が、ＲＧＢ成分光、または、添付の請求項の範囲におけるフレーム光として現れており、どちらの場合でも、この光は図示のように光導波路ＬＧを通過し、図示のようにフレーム光変調器ＡＭへと向かう。光変調器ＡＭは、緑（Ｇ）色の光をいくらかを取り除いており、図では、透過した緑色光を表すのに細い矢印にて示してある。この被変調光は、配光外側フレームＡＦを通過して、本実施形態では、一緒に混ぜてマゼンタ色の光（Magentaと示す）を形成し、周囲空間にブロードキャストする。この色度選択は、配向フレームの外側面ＡＳ上の位置の関数として、および、時間の関数として、１つまたは複数の能動フレーム入力から集められるディスプレイＤの動作関数としてフレーム光変調器ＡＭを制御する既知の方法を用いて変調えることができる。
【００７５】
図１９は、図１６といくつかの点で類似している他の実施態様を示す。図１６と異なり、図１９では、能動ディフューザフレームシステムは、ビデオディスプレイユニットに供給されるビデオ信号を補完して、被変調ビデオ表示光を生成し、図１１に示したような例示的なゴニオフォトメトリック素子も備えている。本発明のこの実施態様は、基準領域のビデオ信号（詳細は以下に述べる）を生成するのに、プロセッサＣＰＵ（明瞭化のため図示せず）に、表示出力光Ｋの受動式センシング、または、ビデオディスプレイ信号ＲＦのどちらかを利用させることができる。基準領域のビデオ信号は、ビデオディスプレイユニットにおける選択出力ピクセルであって、図示の被変調表示光（Ｋ＋）を生成するために図１に示すような基準領域ＦＡに存在する前記出力ピクセルを、駆動したり、ブーストしたり（または、必要に応じて、輝度を抑えたり）するために、ビデオディスプレイユニットＤに供給される。これにより、例えば、光を生成する際の後押しができるようになる。なぜならば、いまや、ディスプレイＤに関しては２つの新しい光源、すなわち、能動ディフューザフレームＡにおける光源ＬＳと、図示のようなディスプレイＤからの被変調ディスプレイ出力光Ｋ＋が存在するためである。既に述べたように、被変調ディスプレイ出力光Ｋ＋、および、光源ＬＳからの光は、光導波路ＬＧを通過して、フレーム光変調器ＡＭおよび配光外側フレームＡＦを経て進む。本実施態様におけるこれらの光のいくつかは、ゴニオフォトメトリック素子ＡＮを通過して、ここではフレーム非画像ゴニオフォトメトリック光４Ｍとして示す光を発生し、この光の特性は、図示のような観察角の関数として変化し得る。
【００７６】
本発明の他の実施態様では、光導波路ＬＧによって、基準領域ＦＡから元の表示光を観察者に同時に透過させることができ、さらに、能動ディフューザフレームシステムによって用いられる表示光をポンピングし、他に活用することができる。
【００７７】
図２０は、スプリッタプリズムを装着した能動ディフューザフレームシステムを取り付けた基準領域（明瞭にするため符号は付せず）を表すディスプレイＤの、上部の拡大断面図を用いた実施態様を示す図である。ここでは、光導波路ＬＧは図示のように直角柱プリズム状のものであり、その上にて１００％の内部反射が生じるような臨界面を作るように形成されている。
【００７８】
特に、光導波路ＬＧおよび／または配光外側フレームＡＦは、図示のように、全反射する臨界角、またはその近傍に臨界面ＣＳがくるように形成する。図の右手に示す配光外側フレームＡＦの正面に、臨界面ＣＳを、その法線ベクトルが通常の出力光の外向方向Ｄ（Ｋ）から約４５度分傾斜するように形成する。一般に大部分のプラスチックでは、内部反射する臨界角は約４２度であるため、この傾斜により、光導波路ＬＧに入射する光を分割する機会が与えられる。これは、形状を選択すれば、約半分の入射光が臨界角を越えて図示のように内部反射出力光ＫＸとなり、後に、上部に装着したフレーム光変調器ＡＭを図示のように通過するような、フレーム被変調周辺光３Ｍとなる。その一方で、光導波路ＬＧへ入射したもう半分の光はそのように方向が変わることなく、前方へと通過して透過出力光ＫＴとなり、図示のようにフレーム画像光２となる。従って、視聴者は、基準領域ＦＡにおける元の表示画像の元の特徴を知覚または識別し、さらに同時に、光を配光外側フレームＡＦから上方へ送り込み、周辺に配光することができる。この半透明または透明な能動ディフューザフレームＡによって、低減した光度のもとで、全表示領域を通じて、元の表示画像を見ることができ、これは人間の視覚系に固有の補償特性のために特に気づかれることはない。明瞭化のため、透過出力光ＫＴに対する出口からの微小な偏差は示していない。
【００７９】
このように向きが変わった内部反射出力光ＫＸは、能動ディフューザフレームシステムによる入力としてが使用することができ、さらに、能動ディフューザフレームＡおよび関連するプロセッサＣＰＵ（図示せず）にさらに情報を提供するために、フレーム光変調器ＡＭの代わりに、表示光センサＤＳ、または、それら２つの任意の組合せを代用することができる。
【００８０】
追加の機能、すなわち、光導波路ＬＧの内部で光を反射する、前面反射板または反射面Ｔを使用して光を周辺流出光にすることも示してある。この光は、図８に示すように後壁を照らすことができる。
【００８１】
図２０に示すスプリッタプリズムの実施態様の他の実施態様として、図２１では、臨界面ＣＳでの内部反射の代わりに、部分的な反射面Ｔ２を用いる。これまでのように、いくらかの光、すなわち内部反射光ＫＸは、図示のようにフレーム光変調器ＡＭを、さらに／または代わりに、表示光センサＤＳ（図示せず）通過することによって、能動ディフューザフレームＡへの入力として使用するために上方へ反射する。他の光は従来のように透過して、透過出力光ＫＴとなる。ここでは１つの物理的なブロックに一体化されている光導波路ＬＧおよび配光外側フレームＡＦは、これ以前に図２０において示したような光路を有する、図示のように大きめの中空体にすることができる。部分反射面Ｔ２を用いると、臨界面ＣＳを介して認識される画像に対して、図２０にて示す屈折性の内部反射のような変位効果が無いため有利である。しかしながら、部分反射面を用いると、図２０の臨界面ＣＳでは完全に１００％内部反射されるも、反射面においていくらか光学損失を引き起こすという欠点がある。これ以前の図２０のように、ディスプレイＤ上部を越える図のような周辺光の後方流出を強めるために、正面反射器Ｔを用いる。連続する部分反射面Ｔ２の代わりに、選択的な反射器または部分反射器を、物理的に小規模で用いて、表示光のいくらかを個々に反射し向きを変えて流出させ、他の光をそのような選択的な反射器の間を通過させてフレーム画像光２に追加させるようにすることができる。
【００８２】
一般に、ここで述べた教示は多数の方法に適用することができる。光導波路ＬＧおよび／または配光外側フレームＡＦ用のスプリッタプリズムの形状は、フレーム全体用に対して単一の平面で構成することができ、別の方法では、スプリッタプリズムはディスプレイの基準縁部の各辺、すなわち頂部、底部、左右の側面に対する（図１を参照のこと）４つの面で構成することもできる。他の方法では、プリズムを局所的に、または、小さなプリズムを、例えピクセルサイズのプリズムであっても、同様な効果を小規模で得るために用いることができる。
【００８３】
配光外側フレームＡＦもまた、周辺空間における特定の場所へと、または、特定の目的で、周辺光をさらに作ったり配光させるための、１つまたは複数のライトパイプ（図示せず）で構成することができる。例えば、ライトパイプを、図２０または図２１の配光外側フレームＡＦの背後の、図示のように流出光が後方に出る箇所の近傍に取り付けることもできる。そのようなライトパイプから出る周辺光Ｍは、特殊効果用にフロアに設置した（図示せず）、または、天井のスプラッシュユニット（図示せず）のような他の場所で用いる他の光学構造に光学的に送り込むことができる。このライトパイプは、周辺配光用に光を増幅して搬送するのに用いることもできる。
【００８４】
本発明によって得られる機能の１つは、元の表示画像光１から引き出されるも、実際にはこの画像光には存在しない色度を能動フレームによって生成することにある。これは、前述したように原色を組み合わせてもその色合いを制御するのが困難であるＬＥＤのような、ホットな、すなわち能動的な光源をあてにすることなく行うことができる。例えば、元の表示画像光１は、色変換または色変調することができる。これにより、人間の目および視覚系の特性を活用することができる。多様な可視波長の検出感度を与える人間の視覚系の光度関数は、光レベルの関数として変化することに留意されたい。
【００８５】
例えば、桿体に依存する暗順応すなわち暗所視は、青色および緑色により敏感な傾向がある。錐体を用いる明所視は、赤色および黄色のような長波長の光を検知するのにより適している。暗いホームシアター環境においては、光レベルの関数としての異なる色の相対明度の変化は、周辺空間にいるビデオユーザに送出される色を変調または変えることにより、いくらか是正することができる。これは、フレーム光変調器ＡＭによる色の減法ステップを用いることにより、または、図２１の上部に示す、別の構成要素、すなわち、周辺に放つ前に光をさらに変調するためのフォトルミネセントエミッタを装着した、図２２に示す本発明の他の実施態様の教示を用いることにより行うことができる。図２１に示す内部反射出力光ＫＸは、図２２において上方に現れると、従来どおりフレーム光変調器ＡＭを通過して、図示のようにフレーム光変調器ＡＭに、塗布、装着、または一体化したフォトルミネセントエミッタをさらに通過して上方へ向かう。他の実施例として、図２３は、図１５に示す本発明の実施態様と同様に機能する、本発明の他の実施態様を示しており、フレーム光変調器ＡＭと配光外側面ＡＳとの間にフォトルミネセントエミッタＰＥをさらに備えている。この場合、光源ＬＳからの出力光は光導波路ＬＧを通過して、その後フレーム光変調器ＡＭを通り、周囲空間へ放出するために配光外側フレームＡＦによってブロードキャストされる。また、フォトルミネセントエミッタＰＦは、配光外側フレームＡＦと一体化させてもよい。
【００８６】
フォトルミネセントエミッタＰＦは、光源ＬＳまたは表示出力光Ｋ（例えば、ＫＸ）から来る光からの励起を吸収するかまたは被ることによって、色変換を行い、その後、その光をより高い波長で再放出する。この、例えば蛍光顔料のようなフォトルミネセントエミッタＰＦによる励起および再放出は、元のビデオ画像または光源には存在せず、さらに、おそらくディスプレイＤの動作に固有の色の範囲すなわち色域にも存在しない、新しい色を演色することができる。
【００８７】
図２４は、図２３の実施態様における光の流れを説明するための、基本の概略ブロック図である。光源（ディスプレイまたは光源を示す）からのＲＧＢ光は、ＴＦＴ  ＬＣＤディスプレイのようなフレーム光変調器ＡＭの中へ入り、その後、フォトルミネセントエミッタＰＥに至り、そこで、多様な波長域における励起または吸収が、加法混色を介して（例えば、配光フレームの外側表面ＡＳにおいて）、ディスプレイまたは光源に本来存在しない新しい色であるオレンジ色Ｏ（Orange Boostを示す）を生成する。
【００８８】
新しい色を生成すると、新しくかつ興味深い視覚効果を得ることができる。図の例では、いわゆるハンターオレンジのようなオレンジ色の光を、周知の蛍光顔料（非特許文献２を参照されたい）を利用して生成することができる。この例は蛍光色も含み、一般の蛍光現象および関連する現象に対して、ハンターオレンジの具体例とは別に図を掲げる。言い換えれば、能動ディフューザフレームＡ内部の光源または源に対応する活性化または励起電位を有するものであれば、任意のフォトルミネセンスな化合物、物質または材料を、フォトルミネセントエミッタＰＥに用いることができる。
【００８９】
蛍光オレンジまたは他の蛍光染料種を用いることは、弱光条件には特に有効であり、赤色およびオレンジ色を増強することで、暗所視の長波長に対する低減された感度を是正することができる。
【００９０】
蛍光染料は、例えば、ペリレン、パフサリミド、クマリン、チオキサンテン、アントラキノン、チオインジゴイドのような染料クラス、および米国オハイオ州クリーブランドのDay-Glo Color社が製造するもののような専用の染料クラスにおいて既知の染料を含むことができる。利用できる色は、アパッチイエロー、チグリスイエロー、サバンナイエロー、ポコノイエロー、モホークイエロー、ポトマックイエロー、マリーゴールドオレンジ、オタワレッド、ボルガレッド、サーモンピンクおよびコロンビアブルーを含む。これらのクラスの染料は、ＰＳ，ＰＥＴおよびＡＢＳのような樹脂に、既知のプロセスで組込むことができる。
【００９１】
蛍光染料および物質は、同じ色度の非蛍光物質よりもかなり明るくなるように設計することができるため、視覚効果を強調する。蛍光色を生成するのに用いる従来の有機顔料のいわゆる耐久性の課題は、技術の進歩によって太陽の下に７〜１０年間さらしても鮮明な着色を維持する耐久性のある蛍光顔料が開発されたため、ここ２０年で概ね解決されてきた。したがってこれらの色素は、ＵＶ光線が最小限であるホームシアター環境においては、ほとんど破壊されることはない。
【００９２】
他の方法として、短波長の光を吸収し、かつこの光を例えば赤色またはオレンジ色のようなより長い波長として再放射するように機能する蛍光色素を用いることもできる。例えば青色および紫色などのような例えば波長が４００〜４４０ｎｍの光のような可視光を用いて励起を受ける技術的に高度な無機顔料は、現在容易に入手可能である。
【００９３】
高い蛍光性を有する材料は、蛍光発光として既知の、蛍光色現象の心理物理的な認識である、外観上特異に光輝く固有の色の光を発生する。
【００９４】
この現象はまだ多くは明らかになっていないが、色度の関数として理論的に達成可能な最大輝度間の関係（白色に比べて）は、ＭａｃＡｄａｍ（１９３５）によって定量的にモデル化されて、以来、色彩学に関する文献においてはＭａｃＡｄａｍ限界値として知られている。蛍光発光は、Ｙ／ＹＭａｃＡｄａｍ（ｘ，ｙ）によって特定し得ることが示唆しており、ここでＹを蛍光着色した刺激の相対反射率または見かけの反射率とし、そして、Ｙ／ＹＭａｃＡｄａｍ（ｘ，ｙ）を蛍光着色した刺激の色度座標（ｘ，ｙ）に対するＭａｃＡｄａｍ限界値とする。
【００９５】
図２５は、本発明による図２４の色変換プロセスと、これに最も近い有効色度に対するディスプレイまたは慣習の光源による、従来のビデオカラー生成による色変換プロセスとの比較を示す。図の左側に示すように、三原色Ｒ，ＧおよびＢを用いる原ビデオ画像または光源は、図２４に示すように、本来ディスプレイまたは光源が生成できない新しいオレンジ色を生成する。この色域外の光を、周辺光Ｍ＋として示す。この方法と、図示したようなディスプレイまたは光源が本質的に生成する光を用いた、最も近い色度の同様の色の生成方法とを比較すると、高強度の赤色の光（Ｒと示す）と、低強度の緑色の光（ｇと示す）を含む光は、ディスプレイまたは能動ディフューザフレームＡに関連する光源によって本来生成できる色域内にあるようなオレンジ色（Orangeと示す）を生成するために、フレーム光変調器ＡＭによりフィルタされて減色される。図は、本発明によるフォトルミネセントエミッタを用いた能動ディフューザフレームシステムによって生成される光が、その色度に対するＭａｃＡｄａｍ限界値を越えることができることを図式的に示している。
【００９６】
図２６は、ビデオディスプレイによって生成される元の色域外の色を生成するために、本発明の能動ディフューザフレームによって蛍光色が使用されるプロセスの、一般的な概略ブロック図を示す。ディスプレイ色域（ＲＧＢ）からのＲＧＢ光は、フォトルミネセントエミッタＰＥ内部の蛍光体を励起させて、ディスプレイＤまたは光源ＬＳの生来の制御によって利用できる色域外の色を、配光外側フレームＡＦにより生成させる。図２６はこれを図式的に示しており、色域外の色を生成した結果、蛍光色が生じる。
【００９７】
説明の便宜上、図２７には、図２２、２３、２８および３０（非特許文献２、３６５ページを参照されたい。）に示す実施態様に用いることができる蛍光材料（ハンターオレンジ）の、活性化、反射、蛍光および全出力スペクトル分布の従来例を示す。この例では、フォトルミネセントエミッタＰＥは、Ｅとして示す短い波長によって励起される。Ｒで示す普通の反射プロセスは、Ｆで示す蛍光放射スペクトル分布によって補完されて、ディスプレイＤの生来の色域外となることも可能な、ＨＯで示す高出力の全放射を生じさせる。
【００９８】
図２８は、光導波路ＬＧを一体化した配光外側フレームＡＦの簡単なスプリッタプリズムの斜視断面図を示す。光源ＬＳ（図示せず）または表示出力光Ｋ（図示せず）のような光源からの光のいくらかを、例えば図の青色光のようなフレーム画像光２にならないように向きを変える。その代わり、この光は内部で反射して、図における上方へフレーム光変調器ＡＭへ向かい、その後、図示のように、配光外側フレームＡＦの上部のフォトルミネセントエミッタＰＥパッドを通過する。このことにより、出力光（例えば青色の光）は、図２７のスペクトル分布において示したものと同様の方法で、色域外のオレンジ色の光に変換され、図示のように周囲空間へ、周辺フレーム非画像光３として放出される。
【００９９】
このような方法は、ディスプレイＤに特有の色域外の周辺光を、簡単に生成することができる。図２９は、Ｍ＋として示す、２つの可能な周辺色または色度座標が、標準のＣＩＥｘ−ｙ色度表またはカラーマップ上に存在し得ることがわかる。図のマップは、色度座標ｘおよびｙの関数としての最大輝度における全ての既知の色を示しており、ナノメートル光の波長、および参照のための図のＣＩＥ標準の白色点を有する。周辺光Ｍ＋の色度は、ＰＡＬ／ＳＥＣＡＭ，ＮＴＳＣおよびアドビＲＧＢ三刺激色製造標準によって得られる色域外に容易に位置できることが示されている。
【０１００】
フォトルミネセントエミッタＰＥは、能動ディフューザフレームＡ内部の色変換手法として、吸収および再放射だけではなく、反射を用いるように形成し適用した、配光外側フレームＡＦと反射性の蛍光材料とを組み合わせることができる。
【０１０１】
フォトルミネセントエミッタＰＥにおいて、緩和時間が長い（例えば、１０−８秒よりも長い１秒のような）、任意の数の既知のフォトルミネッセント材料を、代用したり、または、蛍光材料に加えることができることに留意されたい。このことにより、ディスプレイＤで演じられている場面要素として、能動ディフューザフレームＡのルミネセンスの進行における、時間遅延またはドラッグのような特別な効果が得られる。この効果により、出力した周辺光の見かけをスクリプト化できる。
【０１０２】
本発明の他の実施態様において、図３０は、光導波路ＬＧと一体化され、図の観察角シータおよびファイの関数として、色、強度および特性の異なる光を生成するためのゴニオフォトメトリックで、かつゴニオクロマティックな素子ＡＮをさらに備えている、単一なスプリッタプリズムの配光外側フレームＡＦの一部の別の斜視断面図である。ファイは水平面で測定し、シータは垂直面で測定する。図示のように、光導波路ＬＧと配光外側フレームＡＦの組合せとして機能する単一のスプリッタプリズムは、光源ＬＳまたはディスプレイ出力光Ｋのような光源（図示せず）からの入力光Ｒ，ＧおよびＢを受光する。図２８において既に述べたように、ＲＧＢ光のいくらかは、内部で上方へ反射されて、フレーム光変調器ＡＭおよびフォトルミネセントエミッタＰＥを通過するが、両者のどちらかは任意としてもよい。しかしながらここでは、光導波路ＬＧが、ここでは正面ＦＦで示すゴニオフォトメトリック素子ＡＮおよび配光外側フレームＡＦと光学的にやり取りを行っている。フォトルミネセントエミッタＰＦから放出した光は、正面ＦＦに直に存在するか、または、光が正面ＦＦから出るのを補助する後部反射器ＲＲから反射されることができる。図に示すように、多くの色を識別化した効果は、観察角の関数として確立することができ、ここでは、低強度の緑色光ｇと、高強度の黄色光Ｙ、オレンジ色光Ｏ、赤色光Ｒおよび青色光Ｂのような光線で図式的に示す。この効果を自覚するために、正面ＦＦの形状にあるゴニオフォトメトリック素子ＡＮは、メタリックでパール感のある透過型の顔料、例えば防腐剤付きの魚鱗片、グアニンまたは２−アミノヒポキサンチンの薄片のような、周知の回折または薄膜干渉効果を用いる虹色の材料のような、多くの既知のゴニオフォトメトリックかつゴニオクロマティック素子を、単独かまたは組み合わせて用いることができる。酸化被膜、斑銅鉱または孔雀銅鉱から作られるパール感のある材質、金属薄片、ガラスフレーク、プラスチック薄片、粒子状の物質、油、ピントグラスおよびグラウンドプラスチックのような、細かいグラウンドマイカまたは他の物質を用いてもよい。
【０１０３】
正面ＦＦは、ゴニオメトリック効果を提供するように取り扱うか、形成するかまたは記録することができる。例えば、正面ＦＦは、くぼみ、リブ、艶消し領域、樹脂またはガラス片のような空気または分子を含む異物を備えることができる。ゴニオクロマティック効果は、当業者には周知の、反射または透過性材料を使用して達成することができる。図１１で述べた実施態様は、プリズムまたはレンズを使用して実現する分散現象によってややゴニオクロマティックになり得ることに留意すべきである。
【０１０４】
このような能動ディフューザフレームＡの効果は、人が椅子から立ち上がるか、または視聴位置を変えた場合等に、青っぽいきらめきの後に赤い光が見えるといった、視聴者の位置の関数として光の特性が敏感に変化するような、劇場における要素とすることができる。
【０１０５】
このことを説明するため、図３１および図３２にそれぞれ、虹色の正面ＦＦを用いた図３９に示すゴニオクロマティックな実施態様の、観察角ファイおよびシータに対する生成された周辺光の主要な色の波長の直交座標へのプロットを示す。光の波長または色は、それぞれ、ファイおよびシータの関数として変化する。
【０１０６】
微小な色要素の異物を含む正面ＦＦの記録または他の処置は、図３０に示す他のゴニオクロマティックな実施態様の、観察角ファイに対する相対的な生成された周辺光の光の強度の直交座標へのプロットである図３３に示すように、光の強度をゴニオフォトメトリックに変化させる。
【０１０７】
通常、微小な素子を含む多数の光学素子を、配光外側フレームへの多数の給電として用いることができる。説明の便宜上選択した簡単な構成は、いかなる形であれこれに制限されるものではないことに留意されたい。例えば配光外側フレーム面ＡＳ上の特定の場所に光を送る内部構造と共に、微小な光源ＬＳを用いることができる。
【０１０８】
本発明による能動ディフューザフレームシステムは、例えばアミューズメントセンターまたはコンピュータ周辺機器のような総合体系の、より広大な背景においても実現することができる。光源ＬＳの制御に用いるため、表示出力光Ｋを変調するため、または、被変調表示光Ｋ＋を生成するためのプロセッサまたはそれに相当するものは、上述したように、任意の光源ＬＳの内部、光導波路ＬＧの内部、または、配光外側フレームＡＦのような、能動ディフューザフレームＡの内部といった、ディスプレイ内部に置くことができる。もしくは別の方法として、それらのうち任意のものに貼り付けたり、それらのうち任意のものに外付けることもできる。
【０１０９】
能動ディフューザフレームＡにおける光源の制御は、ビデオディスプレイユニット（表示光、表示光センサＤＳのような表示光変換器からの信号、および、ビデオディスプレイ信号ＲＦから集められるビデオコンテンツ）からの１つまたは複数の能動フレーム入力を含む多くの物が作用し、さらに、視聴している部屋または周囲空間の状態、ユーザ嗜好、または他の、予め録音するかスクリプト化した、任意の情報入力を考慮した入力を、選択的に含めることができる。
【０１１０】
図３４は、図１５で示すものと同様の、配光外側フレームＡＦの外側面ＡＳ上にフレームタッチセンサＴＳをさらに備えている、本発明の他の実施態様を示す。フレームタッチセンサＴＳは、ほぼ透明にすることができ、加圧接着半導体フィルム、容量センサ、マイクロフォン技術または平面スイッチのような既知の技術を用いて作ることができ、さらに、図のものとは異なる形状であって、能動ディフューザフレームＡに塗布した圧電型加速度計（図示せず）のような別個の加速度計の形式、または、振動を直接測定するのではなく、例えば人間の体が手で触れた場合等の導電体の接触を計測する、多数の容量センサ形状のような、既知の製品を用いることができる。接触、タップまたは他の振動を、一時的な信号、あるいは他の電気信号や視覚信号に変換するためのフレームタッチセンサＳＴを用いて、プロセッサ（図示せず）へ、ユーザ嗜好を知らせることができる。
【０１１１】
例えば、能動ディフューザフレームＡに触れたりタッピングすることによって、生成する周辺光の特性を、配光外側フレームＡＦ上の明るく高速で動く光パターンから、より穏やかなパターンおよび強度へ変えたり、あるいは周辺光を全て無くしたり、というように交互に変えることができる。また、ディスプレイＤ周辺の周囲空間において条件をさらに監視することもでき、所望の効果を得るために、能動ディフューザフレームＡのその周囲への出力を調整させることができる。図３５は、図９の実施態様と同様のものであって、さらに光センサおよび音響センサを備えた実施態様を示す。光センサＳＬは、視聴者の方を向いた配光外側フレーム面ＡＳ上に概略的に示しており、セレン光電セル、シリコンゲルマニウム光検出器のような他の光電セル、または、他の既知の感光性デバイスを備えることができる。同様に、マイクロフォンまたは任意の既知の種類の音響変換器を備える音響センサＳＳを、能動ディフューザフレームＡの、例えば図の正面上に組み込むことができる。
【０１１２】
能動ディフューザフレームＡの配光外側フレームＡＦの、上または背後には、能動フレームの一部である平面アレイまたはディスプレイを含む、多数の光源がある。上述した図に示すフレーム光変調器ＡＭは、バックライト（図示せず）付きまたは無しの、ＬＣＤディスプレイの形状をとることができる。
【０１１３】
図３６は、能動ディフューザフレームの他の実施態様であって、２つの光源を使用するものの概略断面図の上部拡大図を示す。この図の左側上部には、ＬＥＤアレイのような光源ＬＳが、図示のように上方または後方（紙面左手）に周辺光Ｍを生成するように設置されており、能動ディフューザフレームＡの正面には、エレクトロルミネセントデバイスＥＬが、観察者（図示せず）の方へ紙面右側へと、フレームエレクトロルミネッセント光３ＥＬを生成するように設けられている。図示のように、ここでも、フレームタッチセンサＳＴをその内部に組み込むことができる。エレクトロルミネセントデバイスＥＬは、平面アレイまたはディスプレイ、および、ＬＣＤのような、それらの代用となり得る他の任意のルミネッセンスデバイスを備えることができる。エレクトロルミネセンスデバイスの最上層を蛍光層としたShirasakiらの米国特許５８９５６９２号にあるような、既知のエレクトロルミネセントデバイスを用いることができる。エレクトロルミネセンスデバイスＥＬは、放電灯およびプラズマディスプレイパネルを備えるか、あるいは、既知のデストリオ（Destriau）効果型蛍光を用いるディスプレイを使用するように、直接エレクトロルミネセンスを用いるか、さらに、任意の既知の電荷注入式エレクトロルミネセンスデバイスを用いることができる。
【０１１４】
さらに、能動ディフューザフレームＡの正面または他の任意の面上に、図のようなグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を備えるように、エレクトロルミネセンスデバイスＥＬを、設計、形成、および設置することができ、フレームタッチセンサＳＴを、ユーザにメニュー選択またはフィールドセンシティブな入力を行わせるべく、既製のタッチセンシティブスクリーンとすることができる。
【０１１５】
図３７，３８および３９に、より機能的な詳細を示し、これらは、本発明の実施態様を実施する幾つかの方法を例示する、処理モジュールまたはサブコンポーネントを示している。電子設計の当業者が考え得る、あらゆる構成が可能である。ここで示す機能コンポーネントは、電子制御モジュール、チップ、またはプロセッサ上に、あるいは、多機能回路基板上に、別個にまたは一緒に備えることができ、さらに、ソフトウェア、メモリ、例えばネットワークカードと通信できるような外部プロセッサとの接続装置を含むことができる。
【０１１６】
図３７は、多数の光源の制御に影響を与えるのに用いられるビデオコンテンツ解析を含む１つの能動フレーム入力を備えている、本発明の能動ディフューザフレームシステム制御用の、機能概略図を示している。矢印のある実線は、電気または光信号のような、制御または信号を示すことができる。図３７は、図３８に示す機能のいくつかを説明するものであり、光増幅および光生成に関する。図で簡単に説明すると、プロセッサは、これ以前の構成図に示すディスプレイＤからビデオ表示光ＲＦを受信し、平面ＬＥＤディスプレイまたはフレーム光変調器といった、光源またはソースの制御に用いられる所望の能動フレーム光制御信号（機能的または物理的モジュールまたはユニットとして、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号（Video Content Analysis+Active Frame Light Control Signalsと示す）を生成するためまたは得るためのビデオコンテンツ解析として機能することができる。これは、ＬＥＤデバイスの出力を調整するための駆動電圧のような簡単なアナログ信号か、または、それ自身の光の中に平面ＬＥＤアレイまたはＬＣＤの制御に用いるビデオ信号のようなビデオ信号を構成する、複雑な波形、デジタルフレーム、またはパケットを含むことができる。結果として生じる能動フレーム光制御信号またはデータ（典型的に、高ビットレートな大量のデータであって、二重矢印で示している）は、図示のように光増幅＋生成基板（Light Amplification + Production Board）へと入力される。この光増幅および光生成基板は、ブロードキャストすべき周辺光用の所望のビデオ生産を製造するインターフェイス（Video interfaceと示す）を、順に（二重矢印を参照のこと）制御するためのマイクロプロセッサを、それ自身に含むことができる。このインターフェイスは、多数の光源の制御に必要な、電力変換器を含む既知のドライバを備えることができ、この例で図示したように、このインターフェイスは、ＬＥＤ光源（LEDsと示す）、プラズマディスプレイパネルまたはレーザーバンクのような他の能動光源（Other Active Light Sourcesと示す）、および、エレクトロルミネセントデバイス（Electroluminescent Deviceと示す）、既知の製品全てを制御する。例えば、ＬＥＤアレイに対する消費電流のような、これらの光源からの自己指示型のデータが得られ、そのデータを、図示のように光増幅＋生成基板へとフィードバック（一重矢印を参照のこと）できると想定される。
【０１１７】
図示のように、光増幅＋生成基板は、ＬＣＤ変調器（LCD Modulatoｒ）または他のフレーム光変調器も制御することができ、これ以前の図における流出のような、特定の方法または特定の方向にブロードキャストするための手段である、光、ランプ、ＬＥＤ、またはレーザの組を含むことができる、図のような流出ユニット（Spllage Unit）を制御することができる。この例において、例えば、ブロードキャストした周辺光の履歴を集める目的で、光増幅＋生成基板からビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号へと、データを戻せることも示されている。
【０１１８】
図３８は、本発明の能動ディフューザフレームシステムを制御するための概略機能図を示しており、多数の能動フレーム入力の使用を含み、周辺の状態およびユーザ嗜好を利用するものである。これ以前と同様に、制御または他の信号の流れを実線で示し、光学的なまたは光の流れは、ここでは破線で示す。これ以前のように、機能モジュール、ソフトウェアモジュール、または、ハードウェアモジュールを示しており、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号は、表示光の受動検出、能動ビデオ信号ピックオフ、室内条件（光および音響）の検出、フレームタッチまたは振動の検出、ユーザ嗜好、および、能動フレーム出力履歴の、６つの入力のうち任意のものまたは全てを受信する。この例において、このモジュールはまた２つの出力を生み出す。１つは、これ以前に図３７にて述べたように、光増幅＋生成モジュールを制御し、他方は、基準領域信号ＦＡＳとして具体的に示している。基準領域信号ＦＡＳは、基準領域ＦＡ（駆動ディスプレイ出力ピクセル（Drive Display Output Pixels）と示す）に存在する駆動ディスプレイ出力ピクセルを補助するために、能動ディフューザフレームシステムまたはディスプレイＤ内部に含まれているモジュールに供給される。１つ以上の能動フレーム入力に基づいて被変調表示出力光を生成するために、ディスプレイＤにある表示ピクセルを駆動するオプションの処理を、図１９，４０および４１に記載している。
【０１１９】
破線を用いて示すディスプレイＤによって生成された被変調表示出力光Ｋ＋は、図示のように一種のフィードバックループにおいてディスプレイからの受動光入力に光学的に寄与し、さらに必然的に、基準領域ＦＡ内の表示出力ピクセルの駆動は、図示のように、表示光の受動検出および能動ビデオ信号ピックオフへ関連する入力を提供するのに寄与することができる。
【０１２０】
ディスプレイからの受動光入力は、図示のように受動光ブロードキャストへ光を提供することができ、この光は直接、図の観察者Ｑへ送られる周辺光になり、および／または、図の光増幅＋生成モジュールに寄与する、または、それにより、フレーム光変調器ＡＭによって受動光が後に変調されるように変調される。図の光増幅＋生成モジュールは３つの光学式あるいは光出力、すなわち、１つは図３８に明確に示していない、図３７におけるＬＥＤを使用するような光源を介した光、他は、図のような、蛍光の増強、色域の拡大を提供するためのフォトルミネセントエミッタＰＥのような、機能的／物理的モジュール、３つ目は、図のような、ゴニオフォトメトリック＋ゴニオクロマティック効果を提供するためのゴニオフォトメトリック素子ＡＮのような、機能的／物理的モジュール、を提供することができる。これらのモジュールによって生成される出力光または周辺光は最終的に、図３８の左下に示したように、観察者Ｑへ方向づくか、もしくは観察者Ｑに届く。もちろん、能動フレーム光制御信号における信号に対応して図３０の正面ＦＦの取付角度のような内部光の角度を変える、動力付のゴニオフォトメトリック素子ＡＮのような、生成した光の特性を変えるためのゴニオフォトメトリック素子を調整することを排除するものではない。
【０１２１】
図３９は、図３８と同様に本発明による能動ディフューザフレームシステムを制御するための概略機能図であって、ビデオフレーム構文解析およびグラフィカルユーザインターフェースの使用をさらに含んでいる。既に述べたように、機能モジュール、ソフトウェアモジュール、または、ハードウェアモジュールを示しており、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号が、図示のように、これ以前に述べた６つの入力のうち任意のものまたは全てを受信することができる。しかしながらここでは、既知のメモリデバイスを用いる図のようなフレーム出力メモリに、６つの入力の情報を与え、図示のように、フレーム出力履歴テーブルとしてマークを付与される。フレーム出力メモリは順に、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号モジュールに組み込まれた監視機能で必要とする情報を取得し、それらは、コードまたは他の記録へと設計および／またはプログラム化されて、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号モジュールが提供した周辺光の履歴を出力することができる。
【０１２２】
この履歴機能は、ディスプレイＤによって生成された最近の場面光に応じて、能動ディフューザフレームＡ上に特定の色刺激が現れた後に、または、暗いホームシアター環境における周囲空間に一瞬明るい光が導入された場合に、周辺光を変える（例えば、カラーバッファリングまたは補償）ことができる。このように、周知の同時色コントラスト補償が達成される。例えば、ディスプレイに明るい白色光（ライトセンサＳＬのような室内状態センサによって検出される）が表示されると、それは低光度の青色光で一様に照射されて、２つの刺激が別個に存在している場合、白色光は黄色光のように見えるようになり、青色光はより灰色がかるようになる。基本的に、補色は隣接した照度または刺激によって引き起こされる。これは、強い色刺激が刺激に対する継続した露光において補色を引き起こす、維持対比と同様であり、色順応として既知である。このことはホームエンターテインメントにとって重要であり、フレームの色および強度に影響を与えるために、最新の明るい光のような周囲空間における光の事象の補償に、能動ディフューザフレームシステムを用いることができ、さらに、ディスプレイ上に表示された最近の色および強度を記録し続けるためにフレーム出力メモリを使用することができ、有利なように能動フレームの動作に影響を及ぼすことができる。従って、青色を含む暗い場面が続く明るい白色光を含む最近のビデオ画面は、観察者における視覚適応プロセスの間の短時間、彩度の高い青色を使用するように、能動ディフューザフレームシステムに影響をおよぼし得る。
【０１２３】
ここで示すユーザ嗜好モジュールは、２つの入力を含む。すなわち、ユーザ嗜好を記録し保持することができるユーザ嗜好値（メモリ）、および、図のような、設計によりコード化した嗜好を提供する、フレーム表面上のグラフィカルユーザインターフェースである。より大きなシステムのコンテクストにおいて、グラフィカルユーザ嗜好または同様のデータは、中央サーバまたは、衛星システムのようなネットワークから、このメモリまたは他の能動フレームシステムメモリにダウンロードすることができる。
【０１２４】
（関連する光源を用いた）光増幅および生成、ならびに、表示光の受動光の再ブロードキャストは、図３９に示していないが、図示のように、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号モジュールは、ビデオフレーム採集手段＋解析ユニットおよびコンテンツ変換ユニットによって情報を与えられることがわかる。ビデオフレーム採集手段＋解析ユニットは、図のコンテンツ変換ユニットへと、データをおそらく簡易化して提供するように、ビデオ表示光信号ＲＦの所望の特性のいくらかを提供し、さらにこれは、無線周波数信号であろうとＭＰＥＧ供給であろうと、ビデオ表示信号ＲＦの個々のビデオフレームの解析を含むことができる。この種の構文解析は、ビデオコンテンツの平均として一般の色相および彩度を引き出すことができ、所望の効果に対する規則を組み込むことができる。
【０１２５】
コンテンツ変換ユニットは、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号へと、図示しない光源への能動フレーム光制御信号の誘導を簡易化するのに要するデータを提供する。これは、光源を用いて産出される色空間における、任意の特定の色変換を含むことができる。周囲光の生成における所望の色および特性の変換を行うのに、任意の特定の光源または特定のコンテンツ情報を要するのと同様に、コンテンツ変換ユニットは、必要とする変換材料またはその等価物を、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）から読取るために、データ変換（メモリ）モジュールを図示のように使用することができる。
【０１２６】
例えば、所望の一般的なまたは局所的なエッジ効果として、ディスプレイに最も近い配光外側フレーム表面ＡＳのエッジが有するような、より暗く、また、外側エッジよりも彩度の低い光を有する場合、適切な変換が変換データメモリに格納され、ユーザ嗜好に従うことができる。また、広範囲な入力領域からの光をフレーム上の特定の領域に束ねたり、周囲空間に発射するためまたは背壁に流出させるために、サイドエリアに光をポンピングするような、照明効果を局部に留めるための伝達関数に影響を与えるのに、変換データを用いることができる。
【０１２７】
上述したように、本発明による能動ディフューザフレームシステムは、ここで記載するように、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号モジュールがディスプレイＤに影響を与えるのに用いる基準領域信号ＦＡＳを生成するのに、能動フレーム入力を用いる。図４０は、図１と同様のビデオディスプレイユニットであって、図示のように基準領域ＦＡに存在する基準出力ピクセルＵＦを駆動するために、ビデオディスプレイユニットＤに基準領域ビデオ信号ＦＡＳが提供されている。基準出力ピクセルＵＦは標準的に、基準領域ＫＦにおいて表示出力光を提供するが、基準領域信号ＦＡＳの適用後は、ディスプレイを駆動するビデオディスプレイ信号ＲＦは、上述したような被変調表示光Ｋ＋を生成するように補完される。この被変調表示光は、光導波路ＬＧに入射した受動表示光を増強するために、表示出力光Ｋの輝度を増加するのに用いることができる。図４１は、ビデオディスプレイユニットにおける選択された基準出力ピクセルＵＦを駆動するために、基準領域ビデオ信号ＦＡＳを有する元のビデオ信号ＲＦを組み込むための、ビデオフレーム情報の合成を示す一般的な概略図である。アナログ波形の場合、基準領域信号ＦＡＳおよびビデオディスプレイ信号ＲＦの加算は、既知の手法で行うことができる、すなわち、デジタルフレームまたはパケットに対して、ＭＰＥＧ標準で使用するように、プロセッサＣＰＵまたは他のプロセッサ（図示せず）のようなプロセッサは、所望の方法で表示ピクセルＵを駆動するための信号を、混合または連結することができる。
【０１２８】
ディスプレイＤから収集したビデオ情報を使用することに加えて、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号モジュールは、ビデオディスプレイ信号ＲＦに付与した音響を解析することができ、さらに、ビデオプログラムコンテンツにおける音響レベルの関数として周辺光Ｍ全体の強度を変調するための、例えば、ユーザが選択できるモードの１つのような所望のスキームに従って、それ相応に能動ディフューザフレームＡからの周辺光Ｍの特性を変えることができる。図４２は、図１０と同様の能動フレームＡを用いるディスプレイの概略的な正面方向の表面を示しており、能動フレーム周辺光Ｍは、時間の関数として、さらに、ビデオコンテンツに応じて、変動し動くように見えるブロードキャストパターンを呈している。例えば、コンサートでのベースビートまたはドラムビートのような音響パターンに応じて、フレームの周囲で回転するようなパターンを、フレーム上に見せることができる。図示した能動ディフューザフレームＡは、時間の関数としてサイズおよび向きを変えることができるようなパターンを有している。
【０１２９】
図４３は、ビデオコンテンツの音響成分のようなビデオコンテンツ解析に応じて、自分自身のための局所的、または全体的な周辺光出力を変調する能動ディフューザフレームシステムに対する、相対輝度の時間に対するプロットを示す。図示した波打つ輝度変化は、ビデオ信号ＲＦの音響コンテンツに応じて（能動ディフューザフレームシステムの制御にスクリプトを要しないため、同期する必要はない。）起こり得る。あるいは、図３５に示す音響センサＳＳは、周囲空間の騒々しい音を検出し、それに応じて、輝度強度を波立たせることができる。どちらの場合においても、ベースビート、ドラムビート、または他の、ビデオコンテンツ音またはそれと同様の、周囲空間における検出可能な音パターンにおける一般的な、または検出可能なパターンは、能動ディフューザフレームＡによって模倣されて、それなりの方法で音響パターンに加わる。
【０１３０】
同様の方法で、音響センサＳＳを大声または継続する高い騒音レベルの検出に用いることができ、さらに、能動ディフューザフレームＡによって生成される周辺光Ｍに所望の効果をもたらすのに、その情報をビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号モジュールによって用いることができる。例えば、大声または笑い声でさえも、ビデオプログラムコンテンツを提供された音響センサＳＳによって検出することができ（自然のビデオプログラムコンテンツ音は、モジュール回路に図示しない減算ユニットによって差し引くことができる）、さらにこれは、周辺光Ｍに、派手すなわち高い彩度の色相、あるいはは、図４２に示すような配光外側フレームＡＦにおける高速回転または高速移動パターンをもたらすことができる。同様の派手な効果は、光センサＳＬによって検出された、高いレベルの周辺光に応じた結果誘発され得る。この派手さには、フォトルミネセントエミッタに影響を与えることができる活性光の量を増加または減少するために図２３の実施態様におけるフレーム光変調器ＡＭの使用を変調することのように、フォトルミネセントエミッタＰＥによって生成されるべき蛍光色の程度を含むこともできる。
【０１３１】
図３６で説明したようなグラフィカルユーザインターフェースは、色の忠実性の所望の程度を変更したり、周囲空間にブロードキャストされる任意の蛍光色または色域外の色の程度を含む派手さを変更したり、能動フレームのオン／オフを切換たり、または、能動ディフューザフレームＡの全体的な強度レベルを変更したりといった、システム動作に応じた嗜好の変更に用いることができる。
【０１３２】
能動ディフューザフレームＡに対する、抑制された低強度での動作に対する華やかなまたは派手な動作に関連するユーザ嗜好は、ビデオコンテンツ解析＋能動フレーム光制御信号モジュールによって受信され解析されたビデオコンテンツにおける変化の強度または他の質を強めることなどにより、ビデオコンテンツにおける変化に能動フレームが早急にかつ上手く応じる範囲を含むことができる。  
【０１３３】
高度なコンテンツ解析は、映画またはある特性のコンテンツ向けに、抑制したトーンを作ることができる。コンテンツに多くの暗い場面を含んでいるビデオコンテンツは、能動フレームの動作に影響を及ぼし得て、ブロードキャストする周辺光の白やけの原因となり、清清しいトーンまたは明るい場面（日当たりのよい浜辺、サバンナのトラなど）のような、他の特性のコンテンツに対して、派手なまたは明るいトーンを用いることができる。
【０１３４】
一般に、能動ディフューザフレームシステムは、例えば補助ディスプレイまたは周辺ディスプレイのような、任意の補助スクリーンまたはディスプレイを含むことができ、さらに、エレクトロルミネセントデバイスを使用して、バックライト付の液晶表示パネルを必要とせず、ディスプレイＤを補完するようにカスタマイズ可能な、２センチメートル幅のフレームを用いることができる。
【０１３５】
ここで示した記載は、当業者が本発明を実行できるように示すものである。これらの簡単な教示を用いた多くの構成が可能であり、ここで呈示した構成および処理は説明のためのみのもので、特に、明確化のために単純化したものである。実際には、本発明による能動ディフューザフレームシステムは、例えばエンターテインメントセンターもしくはホームシアターのような、より大きなシステムの一部として用いられてもよい。
【０１３６】
本願で与えられる教示は、本願で教示した要素および特徴を組み込んだビデオディスプレイまたはこれに関連する光透過デバイスの設計および構成に適用することができる。例えば、ビデオディスプレイの前面は、本願で教示した不可欠な特徴と共に製造することができる。本願での教示をそれ相応に適用できるため、能動ディフューザフレームはディスプレイＤと別の構成要素とする必要はない。
【０１３７】
当業者であれば、これらの教示に基づいて、本願で教示および特許請求の範囲で栄給する装置および方法を変更することができ、従って、例えば、コンポーネントを、特定の用途に適合させるために、形態的および位相的に再配置または再形成することができる。
【０１３８】
上記の例を用いて開示した本発明は、上記特徴のうちいくつかのみを用いて実施することもできる。たとえば、任意のほかのフレーム光変調器を用いることなしに、ＬＥＤアレイまたは平面エレクトロスミネセントアレイデバイスを光源ＬＳとして、さらに、配光外側フレームＡＦとしても用いることができる。
【０１３９】
また、本願で教示および特許請求の範囲で請求したことは、何ら他の構造体または機能的要素を除外するものではない。
【０１４０】
上記教示に鑑みて、本発明に幾多もの変更および変形をなすことができることは明らかである。したがって、添付の請求の範囲の範囲内で、本願で特に説明および示唆したものとは異なるやり方で本発明を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】周辺光を生成するための基準領域を有する、長方形のビデオディスプレイの正面の表面図である。
【図２】図１のディスプレイにおける従来技術のＲＧＢビデオピクセルの正面概略図である。
【図３】本発明による能動ディフューザフレームの１つを適用したＣＲＴディスプレイの概略を示す横断面図である。
【図４】本発明による能動ディフューザフレームの１つを適用したフラットパネルディスプレイ概略を示す横断面図である。
【図５】図４の横断面図の上部の、一般化した光の流れを示す拡大図である。
【図６】本発明による一般化したブロック式の能動ディフューザフレームを取り付けたディスプレイの右上部表面の概略斜視図である。
【図７】表示場面光を周辺環境にリブロードキャストするのに受動フレームを用いるディスプレイの正面概略図である。
【図８】図５と同様の拡大図であって、能動フレームがビデオディスプレイユニットからの光を遮断しない非阻止性の実施態様を示す図である。
【図９】図６と同様の、図８の実施態様の表面の概略図である。
【図１０】図７と同様の、図８および図９の非阻止性の実施態様の正面の概略図である。
【図１１】本発明による能動ディフューザフレームシステムの上方部の一般的な断面の概略図であって、表示光センサを用いてビデオディスプレイユニットからのディスプレイの出力光のパッシブなセンシングをする能動フレーム入力を用い、さらに、ゴニオフォトメトリック素子を備えている能動ディフューザフレームシステムの概略図である。
【図１２】図１０に示すゴニオフォトメトリックな能動ディフューザフレームの、上部正面の一部の表面図である。
【図１３】本発明による非阻止性の能動ディフューザフレームシステムであって、ビデオディスプレイユニット内部の光源を制御するのに、ビデオディスプレイユニットに供給される能動ビデオ信号を利用する能動ディフューザフレームシステムの、上部の断面の概略図である。
【図１４】図１３と同様の、ビデオディスプレイユニットに配信される能動ビデオ信号の能動フレーム入力用に、電磁結合を利用する、能動ディフューザフレームシステムの他の実施態様の図である。
【図１５】図１３と同様の、光源の出力が光変調器によって変調されるような、能動ディフューザフレームシステムの他の実施態様の図である。
【図１６】図１５と同様の、部分的に妨害した構成を用いる他の実施態様の図である。
【図１７】図１５の実施態様における光の流れを説明する基本の概略的なブロック図であって、光源および／またはディスプレイによって放出された光が光導波路を通過し、緑色の光をいくらか除去するように変調され、加法混色の後、マゼンタ色の周辺光となって現れる光を示す図である。
【図１８】図１６の実施態様における光の流れを説明する基本の概略的なブロック図であって、光源および／またはディスプレイによって放出された光が光導波路を通過し、緑色の光をいくらか除去するように変調され、加法混色の後、マゼンタ色の周辺光となって現れる光を示す図である。
【図１９】図１６と同様の図であって、変調された表示光を作り出すのにビデオディスプレイユニットに提供されるビデオ信号を補うための基準領域ビデオ信号を能動ディフューザフレームシステムが生成し、また、ゴニオフォトメトリック素子も含んでいるような、他の実施態様の図である。
【図２０】周辺光配光用の光をフレーム光変調器に通過させるため、臨界面に部分的な内部反射材を用いる光導波路および配光外側フレームを備え、概略的な光線で示すような表示画像光が見えるようにする光を同時に前方に透過させる、本発明のほかの実施例によるスプリッタプリズムを装備した能動ディフューザフレームを取り付けたディスプレイ上部の拡大断面図であり、フレーム画像光を含む。
【図２１】臨界面において内部反射させるための部分反射材を用い、さらに、周辺光の後方への漏れを強化するための正面反射材を用いる、図１８の実施例と同様に機能する本発明のほかの実施例である。
【図２２】周辺光を放出する前にさらに光を変調する、図２１と同様に機能する本発明のほかの実施例であって、上方部を特に示した図である。
【図２３】周辺光を放出する前にさらに光を変調するためにさらにフォトルミネセントエミッタを備えている、図１５と同様に機能する本発明のほかの実施例を示す図である。
【図２４】能動ディフューザフレームが、蛍光顔料による励起および再放射を用いて、光導波路と配光外側フレームとの間に挟んだフォトルミネセントエミッタを用いて色変換を行い、原ビデオ画像には元々存在しなかった新規な色を有する周辺光を生成する本発明のほかの実施例を示す。
【図２５】本発明による図２４の色変換プロセスと、ディスプレイによる従来のビデオ色生成プロセスとの比較を示す図であり、三原色Ｒ，ＧおよびＢを用いる原ビデオ画像が、ディスプレイでは本来的に生成することができなかった新規なオレンジ色を生成し、ディスプレイが本来的に生成する光を用いた最も近い色度の生成と比較しており、この図は、本発明によるフォトルミネセントエミッタを用いる能動ディフューザフレームによって生成される光は、その色度に対するＭａｃＡｄａｍ限界値を超えることができることを示している。
【図２６】本発明の能動ディフューザフレームシステムによって、蛍光発光を用いて、ビデオディスプレイによって通常生成することができる色の色域外の色を生成することができるプロセス全般を概略的に示すブロック図である。
【図２７】図２２〜２６で説明した実施例に用いることができる典型的な蛍光材料についての活性化、反射、および全出力スペクトル分布の従来技術のプロット図である。
【図２８】出力光を周辺光に調整するフレーム光変調器およびフォトルミネセントエミッタを備えている、簡単なスプリッタプリズム能動ディフューザフレーム要素の断面斜視図である。
【図２９】ＣＩＥ標準カラーマップ上に、ＰＡＬ／ＳＥＣＡＭ、ＮＴＳＣおよびアドビＲＧＢ三刺激の色生成法により達成できる色の色域外の２つの色すなわち色度座標を表すことができることを示す図である。
【図３０】能動ディフューザフレームが、種々の光の色、光度、および特徴を、視覚シータおよびファイの関数として生成するゴニオフォトメトリック要素を備えている、図２８と同様の本発明の他の実施例を示す図であり、ゴニオフォトメトリック要素、フォトルミネセントエミッタおよびフレーム光変調器と光通信する光導波路を備えている能動ディフューザフレームの斜視断面図である。
【図３１】図３０に示したゴニオクロマティックな実施例の、視覚ファイに対して生成される周辺光の主要な色の波長を直交座標にプロットした図である。
【図３２】図３０に示したゴニオクロマティックな実施例の、視覚シータに対して生成される周辺光の主要な色の波長を直交座標にプロットした図である。
【図３３】図３０に示した別のゴニオクロマティックな実施例に対して、視覚ファイに対して生成される周辺光の相対光度を直交座標にプロットした図である。
【図３４】フレームタッチセンサを配光外側フレーム上にさらに備えている本発明の他の実施例の、図１５と同様の図である。
【図３５】光センサおよび音センサをさらに備えている他の実施例の、図９と同様の図である。
【図３６】グラフィカルユーザインターフェイスを提供するエレクトロルミネセントデバイスを含む、多方向性の光源を用いている、本発明のほかの実施例の上部の概略断面の拡大図である。
【図３７】任意の数の光源の動作に影響を与えるのに用いるビデオコンテンツ解析を含む、本発明による能動アクティブディフューザフレームシステムを制御するための機能概略ブロック図である。
【図３８】周辺条件およびユーザ嗜好を利用した多数の能動フレーム入力の使用を含む、本発明による能動ディフューザフレームシステムを制御するための機能概略ブロック図である。
【図３９】ビデオフレーム解析およびグラフィカルユーザインターフェイスを含む、本発明による能動ディフューザフレームシステムを制御するための機能概略ブロック図である。
【図４０】被調整表示光を生成するために基準領域に存在する出力ピクセルを駆動するために、基準領域のビデオ信号がビデオディスプレイユニットに提供される、図１と同様のビデオディスプレイユニットを示す図である。
【図４１】ビデオディスプレイユニットにおける選択されたピクセルを駆動するために、基準領域のビデオ信号と原ビデオ信号とを組み合わせる、ビデオフレーム情報の組み合わせを示す一般的な概略図である。
【図４２】能動フレーム周辺光が、時間の関数として、さらに、ビデオコンテンツに応じて変動するおよび動くように見えるブロードキャストパターンを示す、図１０と同様の能動フレームを用いるディスプレイの正面の概略表面図である。
【図４３】任意のビデオコンテンツの音部分を含み、ビデオコンテンツ解析に応じてそれ自身の局所的なまたは一般的な出力を変調する能動ディフューザフレームシステムの、時間に対する相対光度の直交座標プロットを示す。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【国際調査報告】
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