(57)【要約】【課題】高画質の画像化のための装置および方法を提供する。【解決手段】カラー画像を表示するための画像化システム（１００）である。これは、照明ビームを発生するための照明源（１０２）と、典型的に異なる原色照明ビームを発生するための照明分割手段（１０６）と、複数の画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）とを含む。照明分割手段は動的選択手段（１０８）を備え、これは、画像化すべき単一のカラー画像について、照明ビームから原色サブビームの異なるサブセットを続いて発生し、原色サブビームのこれらのサブセットを静的選択手段（１１０）に導くよう適合される。照明分割手段は静的選択手段も備え、これは、続いて発生する原色サブビームのサブセットの各々について、画像化すべき単一のカラー画像を発生するためにサブセットからの導かれた原色サブビームの各々を変調するための複数の画像変調器に原色サブビームを導くよう適合される。【選択図】図１
2008181116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を表示するための画像化システム（１００）であって、
照明ビームを発生するための照明源（１０２）と、
照明分割手段（１０６）と、
複数の画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）とを備え、照明分割手段（１０６）は
少なくとも１つの照明ビームを受け、少なくとも１つの照明ビームから原色サブビームの異なるセットを続いて発生するよう適合される動的選択手段（１０８）と、
少なくとも１つの照明ビームを受け、少なくとも１つの照明ビームを少なくとも１つの照明ビームからの原色サブビームの異なるセットに分割するよう適合される静的選択手段（１１０）とを備え、
単一のカラー画像を発生するために、動的選択手段（１０８）および静的選択手段（１１０）は、
動的選択手段（１０８）によって発生された、続いて発生される原色サブビームの異なるセットが静的選択手段（１１０）に導かれて、そこで、前記続いて発生される異なるセットの各々の原色サブビームが、静的選択手段（１１０）によって、画像化されるべき単一のカラー画像を発生するために前記セットからの導かれた原色サブビームの各々を変調するための複数の画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）に導かれるよう、または
静的選択手段（１１０）によって発生される原色サブビームの異なるセットが動的選択手段（１０８）に導かれ、そこでそれらを用いて、続いて発生される原色サブビームのさらなるセットを発生し、かつ画像化されるべき単一のカラー画像を発生するために前記さらなるセットからの導かれた原色サブビームの各々を変調するための複数の画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）へ導かれるよう、
協働するよう適合される、画像化システム。
【請求項２】
画像変調器は、前記導かれた原色サブビームの各々を変調して、前記単一のカラー画像の画素の予め決められた色または予め決められた発光強度に寄与するよう適合される、請求項１に記載の画像化システム（１００）。
【請求項３】
原色サブビームの前記異なるセットは、異なる色を有する少なくとも１つの原色サブビームを備える、先の請求項のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項４】
前記動的選択手段（１０８）は、照明ビーム経路に異なるスペクトルフィルタを続いて提供するよう適合される、請求項３に記載の画像化システム（１００）。
【請求項５】
前記静的選択手段（１１０）は、異なる原色サブビームを異なる画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）に導くための複数の固定スペクトルフィルタを備える、先の請求項のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項６】
前記動的選択手段（１０８）の異なるスペクトルフィルタは、前記静的選択手段（１１０）の異なる固定スペクトルフィルタと、識別されるスペクトルの重なりを有する、請求項４に従属する限り請求項５に記載の画像化システム（１００）。
【請求項７】
前記動的選択手段（１０８）の異なるスペクトルフィルタは、同一のスペクトル範囲内の前記静的選択手段（１１０）の異なる固定スペクトルフィルタとのスペクトルの重なりを有するが、前記動的選択手段（１０８）の第１のスペクトルフィルタについてのスペクトルの重なりは前記動的選択手段（１０８）の第２のスペクトルフィルタについてのスペクトルの重なりよりも実質的に狭いため、原色サブビームの第２のサブセットよりも実質的に高強度の原色サブビームの第１のセットと、原色サブビームの第１のサブセットより
も実質的に色純度が高い原色サブビームの第２のセットとがもたらされる、請求項４に従属する限り請求項５に記載の画像化システム（１００）。
【請求項８】
原色サブビームの前記異なるセットは、異なる発光強度を有する少なくとも１つの原色サブビームを備える、先の請求項のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項９】
前記動的選択手段（１０８）は、照明ビーム経路に異なる中性濃度フィルタを続いて提供するよう適合される、請求項８に記載の画像化システム（１００）。
【請求項１０】
照明分割手段（１０６）によって発生する異なる原色サブビームの数は、画像化システム（１００）の画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）の数よりも大きい、先の請求項のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項１１】
原色サブビームの異なるサブセットを続いて発生するための前記動的選択手段（１０６）を、前記異なるセットの前記原色サブビームの各々を変調するための前記複数の画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）と同期させるための同期化手段（１１８）を備える、先の請求項のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項１２】
照明源（１０２）は複数の異なる色のサブ照明源を備え、動的選択手段（１０８）は複数の異なる色のサブ照明源を制御するためのコントローラである、請求項１〜１１のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項１３】
照明分割手段（１０６）は、４００ｎｍ〜６８０ｎｍの波長を実質的に有する部分およびその領域外の波長を実質的に有する部分に照明ビームを分割するよう適合される、請求項１〜１２のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項１４】
画像化システム（１００）は、動的選択手段（１０８）を照明ビームの光路に時間的に選択的に位置決めするよう適合される、請求項１〜１３のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項１５】
動的選択手段（１０８）はカラーホイールを備え、カラーホイールの速度は異なる色サブビームの寄与を決定するために選択される、請求項１〜１４のいずれかに記載の画像化システム（１００）。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の画像化システムを制御するためのコントローラ（７００）であって、
照明ビームの動的フィルタリングのために照明ビーム経路に設けられる動的選択手段（１０８）のフィルタリング特性の変化を制御するための動的フィルタ制御手段と、
複数の照明変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）への画像データの提供を制御するための画像処理制御手段とを備え、
前記コントローラは、前記動的選択手段（１０８）と前記画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）との間の同期化を提供する、コントローラ。
【請求項１７】
画像変調器への画像データの提供の制御は、照明ビームの前記動的フィルタリングおよび追加的な静的フィルタリングによって発生する複数の原色サブビームの各々について、発生する画像データを画像変調器に提供することを備える、請求項１６に記載のコントローラ。
【請求項１８】
カラー画像を画像化するための画像化セットアップであって、複数の画像化システムを備え、少なくとも１つの画像化システムは請求項１〜１５のいずれかに記載の画像化シス
テムであり、複数の画像化システムは単一のカラー画像をともに発生するよう適合される、画像化セットアップ。
【請求項１９】
カラー画像を画像化するための方法であって、
照明ビームを発生するステップと、
画像化されるべき単一のカラー画像について、原色サブビームの異なるサブセットを動的に選択し、原色サブビームの続いて発生する異なるサブセットの各々について、原色サブビームを静的に選択するステップと、
複数の画像変調器（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を用いて、前記静的に選択された原色サブビームを変調して、画像化されるべき前記単一のカラー画像を生成するステップとを備える方法。
【請求項２０】
前記静的に選択された原色サブビームを変調するステップは、前記静的に選択された原色サブビームの各々を変調して、前記単一のカラー画像の画素の予め決められた色または予め決められた発光強度に寄与するステップを備える、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
この発明は情報を画像化するための方法およびシステムに関する。この発明は特に、たとえば液晶ライトバルブおよびデジタルミラーデバイスなどの画像変調装置に基づいてカラー情報を画像化するためのカラー画像化システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
従来の投影システムは典型的に、カラー画像の再生に３原色（赤、緑および青）を用いる。しかし、３原色の加法的な組合せによって生成可能な色域は限られている。色域は、原色の各々の主波長（色相）および励起純度（飽和）に依存する。可視色、原色および生成される色の全域は通常、たとえばＣＩＥ１９３１色度図またはＣＩＥ１９７６Ｕ．Ｃ．Ｓ．（Uniform Chromaticity Scale）などの色度図に表わされる。
【０００３】
より広い色域を生成するための１つの解決策は、原色の励起純度を高める、または換言すれば３原色の各々のスペクトル通過帯域を狭めることである。より広い色域を生成するための代替的な解決策として、より多くの原色を使用すること、たとえば３色の代わりに４、５、６色またはそれ以上の数の色を使用することがある。減法混色が（異なるインクカートリッジによって）行なわれる印刷装置では、一般に使用される色はシアン、マゼンタ、イエローおよびブラック（ＣＭＹＫ）である。ある特定の種類の印刷専用の特別プリンタでは、たとえばインジゴなどの追加的な色も使用される。ディスプレイ技術において、３つよりも多くの原色を適用するいくつかの技術が公知である。１つの選択肢は、白色照明源からの３つよりも多くの原色をフィルタリングし、単一のチップ変調システムを用いて画像データに従ってそれらを順に変調することにより、３つよりも多くの原色を発生してより広い色域を発生することである。そのようなシステムでは典型的に、画像を表示するために使用されない照明源からの照明量は比較的多いため、システムの効率が低下する。他の選択肢では、３つよりも多くの原色の各々を原色専用変調器に導き、そこで原色サブビームを変調することによってより広い色域を発生する。これは典型的に、複雑で高価なシステムとなる。そのようなシステムの例として、４原色を使用し、各原色サブビームが各自の原色専用変調器によって変調されるディスプレイシステムがあり、たとえば非特許文献１に記載されている。
【０００４】
表示されるべき各色は異なる原色を組合せることによって、すなわち印刷の場合は減法することによって、またはディスプレイシステムの場合は加法することによって生成される必要があるため、より多くの原色を追加することは、どのように色空間を記述するのかについての電子的な問題も伴う。３つよりも多くの原色を用いて表示されるべき画像を発生するためのデータ変換を処理する方法は、たとえばバルコ・ナムローゼ・フエンノートシャップによる特許文献１に記載されている。
【特許文献１】ＥＰ  ０  ８９７  ６４１  Ｂ１
【非特許文献１】Roth and Caldwell, " Four primary colour projection display", SID 05 Digest (2005) 1818
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の要約
この発明の目的は、高画質の画像化のための装置および方法を提供することである。高画質は広い色域を用いることによって、または良好なコントラストの広ダイナミックレンジを有する画像化を可能にすることによって得ることができる。この発明の実施例の利点は、限られた数の画像変調器しか必要としない画像化システムおよび方法が得られることである。したがってこの発明の特定の実施例の利点は、画像化システムにおいて使用可能な原色の数が、使用可能な画像変調器の数よりも大きくなり得ることである。
【０００６】
この発明の特定の実施例に係る画像化システムおよび方法は、画像化のための照明の損失を減らす、または多大な損失を防ぎつつ、広い色域が得られるという利点を有する。
【０００７】
上述の目的は、この発明に係る方法および装置によって達成される。
この発明はカラー画像を表示するための画像化システムに関し、画像化システムは、照明ビームを発生するための照明源と、照明分割手段と、複数の画像変調器とを備え、照明分割手段は少なくとも１つの照明ビームを受け、少なくとも１つの照明ビームから原色サブビームの異なるセットを続いて発生するよう適合される動的選択手段と、少なくとも１つの照明ビームを受け、少なくとも１つの照明ビームを少なくとも１つの照明ビームからの原色サブビームの異なるセットに分割するよう適合される静的選択手段とを備え、単一のカラー画像を発生するために、動的選択手段および静的選択手段は、動的選択手段によって発生された、続いて発生される原色サブビームの異なるセットが静的選択手段に導かれて、そこで、続いて発生される異なるセットの各々の原色サブビームが、静的選択手段によって、画像化されるべき単一のカラー画像を発生するためにセットからの導かれた原色サブビームの各々を変調するための複数の画像変調器に導かれるよう、または静的選択手段によって発生される原色サブビームの異なるセットが動的選択手段に導かれ、そこでそれらを用いて、続いて発生される原色サブビームのさらなるセットを発生し、かつ画像化されるべき単一のカラー画像を発生するためにさらなるセットからの導かれた原色サブビームの各々を変調するための複数の画像変調器へ導かれるよう、協働するよう適合される、画像化システムに関する。
【０００８】
カラー画像を表示するための画像化システムはたとえば、照明ビームを発生するための照明源と、照明分割手段と、複数の画像変調器とを備える画像化システムであって、照明分割手段は、画像化されるべき単一のカラー画像について、照明ビームから原色サブビームの異なるセットを続いて発生し、原色サブビームのこれらのサブセットを静的選択手段に導くよう適合される動的選択手段と、原色サブビームの続いて発生されるセットの各々について、画像化されるべき単一のカラー画像を発生するためにセットからの導かれた原色サブビームの各々を変調するための複数の画像変調器に原色サブビームを導くよう適合される静的選択手段とを備える、画像化システムであってもよい。
【０００９】
異なる原色サブビームの異なるセットは、実質的に異なる発光強度または実質的に異なる色を有する少なくとも１つの原色サブビームを備えるセットである。
【００１０】
少なくとも１つの、オプションとしてすべての画像変調器は、導かれた原色サブビームの各々を変調して、単一のカラー画像の画素の予め定められた色または予め定められた発光強度に寄与するよう適合され得る。
【００１１】
異なる原色サブビームの異なるセットとは、各２セットについて、当該セットのうち少なくとも１つの原色サブビームがスペクトルの振舞いにおいて異なることを意味する。代替的に、またはこれに加えて、異なる原色サブビームの異なるセットとは、各２セットについて、当該セットのうち少なくとも１つの原色サブビームが強度の振舞いにおいて異なることを意味する場合もある。
【００１２】
原色サブビームの異なるセットは、異なる色を有する少なくとも１つの原色サブビームを備え得る。この発明の特定の実施例の利点は、改良された色域を有する画像化システムが得られることである。
【００１３】
動的選択手段は、照明ビーム経路に異なるスペクトルフィルタを続いて提供するよう適合され得る。
【００１４】
静的選択手段は、異なる原色サブビームを異なる画像変調器に導くための複数の固定スペクトルフィルタを備え得る。
【００１５】
動的選択手段の異なるスペクトルフィルタは、静的選択手段の異なる固定スペクトルフィルタと、識別されるスペクトルの重なりを有し得る。動的選択手段の１つのスペクトルフィルタの識別されるスペクトルの重なりは、動的選択手段の他のスペクトルフィルタの識別されるスペクトルの重なりと重なっていなくてもよい。この発明の特定の実施例の利点は、実質的に異なる波長範囲で放射する原色サブビームが得られることである。
【００１６】
動的選択手段の異なるスペクトルフィルタは、同一のスペクトル範囲内の静的選択手段の異なる固定スペクトルフィルタとのスペクトルの重なりを有し得るが、動的選択手段の第１のスペクトルフィルタについてのスペクトルの重なりは動的選択手段の第２のスペクトルフィルタについてのスペクトルの重なりよりも実質的に狭いため、原色サブビームの第２のサブセットよりも実質的に高強度の原色サブビームの第１のサブセットと、原色サブビームの第１のサブセットよりも実質的に色純度が高い原色サブビームの第２のサブセットとがもたらされる。
【００１７】
この発明の特定の実施例の利点は、要件に応じて、高い色純度のカラー画像および高強度のカラー画像を発生可能な画像化システムが得られることである。
【００１８】
原色サブビームの異なるセットは、異なる発光強度を有する少なくとも１つの原色サブビームを備え得る。
【００１９】
この発明の特定の実施例の利点は、広ダイナミックレンジを有する画像を画像化するよう適合される画像化システムが得られることである。
【００２０】
動的選択手段は、照明ビーム経路に異なる中性濃度フィルタを続いて提供するよう適合され得る。
【００２１】
照明分割手段によって発生する異なる原色サブビームの数は、画像化システムの画像変調器の数よりも大きくてもよい。この発明の特定の実施例の利点は、さらに多くの画像変調器を必要とせずに、従来の３チップ画像化システムと比べて改良された画質を有する画像化システムが得られることである。これにより、経済的および製造労力の両面でコストの低減がもたらされる。
【００２２】
画像化システムは、原色サブビームの異なるセットを続いて発生するための動的選択手段を、異なるセットの原色サブビームの各々を変調するための複数の画像変調器と同期させるための同期化手段を備え得る。
【００２３】
画像化システムは、得られるべき単一のカラー画像の画素の予め定められた色または予め定められた発光強度と一致した原色サブビーム変調データを画像変調器へ発生するための画像処理手段を備え得る。
【００２４】
照明源は複数の異なる色のサブ照明源を備えてもよく、動的選択手段は複数の異なる色のサブ照明源を制御するためのコントローラであり得る。
【００２５】
照明分割手段は、４００ｎｍ〜６８０ｎｍの波長を実質的に有する部分およびその領域外の波長を実質的に有する部分に照明ビームを分割するよう適合され得る。
【００２６】
画像化システムは、動的選択手段を照明ビームの光路に時間的に選択的に位置決めするよう適合され得る。そのような選択的位置決めは、システムの光路外の機械的変位を備えてもよく、または、たとえばダイクロイックフィルタの代わりにカラーリンクフィルタを用いた電子的中和を備え得る。
【００２７】
動的選択手段はカラーホイールを備えるか、またはカラーホイールで構成されてもよく、カラーホイールの速度は異なる色サブビームを発生するために選択される。
【００２８】
この発明は上述のような画像化システムを制御するためのコントローラにも関し、コントローラは、照明ビームの動的フィルタリングのために照明ビーム経路に設けられる動的選択手段のフィルタリング特性の変化を制御するための動的フィルタ制御手段と、複数の照明変調器への画像データの提供を制御するための画像処理制御手段とを備え、コントローラは、動的選択手段と画像変調器との間の同期化を提供する。
【００２９】
画像変調器への画像データの提供の制御は、照明ビームの動的フィルタリングおよび追加的な静的フィルタリングによって発生する複数の原色サブビームの各々について、発生する画像データを画像変調器に提供することを備え得る。コントローラはさらに、画像化システムの照明源を制御するための照明源制御手段を備え得る。
【００３０】
この発明はカラー画像を画像化するための画像化セットアップにも関し、画像化セットアップは複数の画像化システムを備え、少なくとも１つの画像化システムは上述のような画像化システムであり、これにより複数の画像化システムは単一のカラー画像をともに発生するよう適合される。
【００３１】
この発明はさらにカラー画像を画像化するための方法に関し、方法は、照明ビームを発生するステップと、画像化されるべき単一のカラー画像について、原色サブビームの異なるセットを動的に、すなわち時間とともに選択し、原色サブビームの続いて発生する異なるセットの各々について、原色サブビームを静的に選択するステップと、複数の画像変調器を用いて、静的に選択された原色サブビームを変調して、画像化されるべき単一のカラー画像を生成するステップとを備える。
【００３２】
静的に選択された原色サブビームを変調するステップは、静的に選択された原色サブビームの各々を変調して、単一のカラー画像の画素の予め定められた色または予め定められた発光強度に寄与するステップを備え得る。
【００３３】
この発明は、演算手段上で実行された際に上述の画像を画像化するための方法またはその一部を実行するためのコンピュータプログラムプロダクトにも関する。発明はまた、そのようなコンピュータプログラムプロダクトを記憶する、機械によって読取可能なデータ記憶装置、およびそのようなコンピュータプログラムプロダクトをローカルエリア通信ネットワークで送信することにも関する。
【００３４】
この発明の実施例の利点は、多数の異なる原色を展開させつつ画像変調器の数を減らすことができ、これにより経済的および製造労力の両面で費用効率が高い装置がもたらされることである。
【００３５】
この発明の特定の実施例の利点は、使用可能な原色の純度を高めることができることである。
【００３６】
発明の特定の、および好ましい局面を添付の独立および従属請求項において述べる。従属請求項の特徴を適宜、および単に請求項で明示的に述べられるようにだけではなく、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と組み合わせてもよい。
【００３７】
この分野では常に装置の改良、変更および進化が見られるが、この発明の概念は、先の実践からの脱却を含む実質的に新しい新規の改良を表わすものであり、結果としてより効率的で安定的な信頼性のあるこの種の装置がもたらされるものであると確信する。
【００３８】
この発明の教示内容により、情報を画像化するための改良された方法および装置の設計が可能となり、その方法およびシステムはたとえば広い色域などの高画質を有し、その例としてたとえば広い色域を有する投影システムがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
この発明の上記および他の特性、特徴および利点は、発明の原理を一例として示す添付の図面に関連してなされる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は例示目的のために与えられるに過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。以下に引用される参照符号は添付の図面に言及する。
【００４０】
異なる図面において、同一の参照符号は同一の、または類似の要素を指す。
例示的な実施例の説明
この発明を特定の実施例に関して、および一定の図面を参照して説明するが、発明はこれらに限定されず、請求の範囲によってのみ限定される。説明される図面は概略的なものに過ぎず、限定的ではない。図面において、要素のいくつかのサイズは例示目的のために誇張され一定尺度で描かれていない場合もある。寸法および相対的寸法は、発明の実際の実施に対応しない。
【００４１】
さらに、明細書および請求の範囲における第１、第２、第３などの用語は、類似の要素間で区別を行なうために用いられるのであって、必ずしも連続的なまたは時間的な順序を示すためのものではない。このように用いられる用語は、適切な状況の下では相互に交換可能であり、またここで説明される発明の実施例は、ここで説明または例示したもの以外の他の順序での動作も可能であると理解すべきである。
【００４２】
請求の範囲において用いられる「備える」という用語は、その後に列挙される手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、これは他の要素またはステップを排除しないことを注記する。したがってこの用語は、参照に際して記載される特徴、整数、ステップまたは部品の存在を特定するものと解釈されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップまたは部品、またはその群の存在または追加を排除しない。したがって、「手段ＡおよびＢを備える装置」という表現の範囲は、部品ＡおよびＢのみで構成される装置に限定されるべきではない。この発明に関しては、装置の関連部品はＡおよびＢのみであるということを意味する。
【００４３】
以下の用語は、発明の理解を助けるために提供されるに過ぎない。これらの定義は、当業者によって理解されるよりも狭い範囲を有すると解釈されるべきではない。
【００４４】
この発明における原色およびそれに対応する原色サブビームという用語は、赤、緑および青またはシアン、マゼンタ、イエローなどの典型的な標準の原色に限定されず、画像を
形成するための基本色として用いられるすべての色に関する。後者はたとえば、さまざまな濃淡または種類の赤、緑および青、マゼンタ、シアンもしくはイエローまたは基本色として使用可能ないかなる好適な色も含み得る。そのような色は典型的に、国際照明委員会（Commission Internationale de I'Eclairage）のＣＩＥ１９３１またはＣＩＥ１９７６によって記載されるような色座標を用いて規定され得る。この発明における画像化システムという用語は、画像を発生可能な各システムを指すのに用いられる。その典型例は投影システムであり得るが、この発明はそれに限定されない。
【００４５】
発明のいくつかの実施例の詳細な説明によって発明を説明する。発明の本来の思想または技術的教示内容から逸脱することなく、当業者の知識に従って発明の他の実施例を構成できることが明らかであり、発明は添付の請求の範囲の用語によってのみ限定される。
【００４６】
第１の局面において、この発明は、カラー画像情報を高画質で、すなわちたとえば高い色域および／または広ダイナミックレンジで表示するための画像化システムに関する。これは複数の原色、たとえばディスプレイ技術において典型的に用いられる赤、緑および青（ＲＧＢ）の３つよりも多くの原色を使用するシステムを提供することによって得られる。各原色は、たとえばＣＩＥによって定められた色座標システムによって記載されるように、予め定められた発光強度および予め定められた色を有する。この発明の実施例では、原色は典型的に複数の画像変調器で変調され、このため画像変調器の数は典型的に、用いられる原色の総数よりも小さい。これは、比較的少数の画像変調器でシステムを使用できるという利点を有し、これによりおそらくセットアップの複雑度が低下し、高価な追加の画像変調器の必要性が避けられる可能性がもたらされる。このようにして、経済的および製造労力コストの両方を低減することができる。画像化システムはオプションとして、動的選択手段および静的選択手段の両方を用いて原色サブビームの複数のセットを発生するための照明分割手段を備える。第１の実施例に係る例示的な画像化システム１００の概略全体図を図１に示す。
【００４７】
第１の実施例の画像化システム１００はオプションとして、照明ビーム、たとえば実質的に白色の照明ビームを発生するための照明源１０２を備える。なお、この出願では、実質的に白色の照明ビームとは、たとえば完全可視スペクトルを表わす、複数の波長における強度寄与を備える照明ビームを意味する。これはたとえば、実質的に完全可視スペクトルの全体にわたって実質的な寄与を有する照明源であり得る。使用され得る典型的な照明源は、たとえばキセノンショートアーク灯もしくはＵＨＰショートアーク灯などのアーク灯、１つもしくは複数のＬＥＤ、または複数のレーザ光源である。代替的に、各々が異なる波長または波長範囲で発光する多数の照明源を用いてもよく、これらのすべてが寄与することにより、実質的に白色の照明ビームを発生する。
【００４８】
この発明の画像化システム１００はさらに、複数の画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを備える。このような画像変調器は、画像情報を照明ビームに導入するために、自身の変調設定を時間とともに変更する。変調設定の変更は、変調器が経験する電子信号の関数としてなされ得る。画像変調器は、画像情報を導入するために、照明ビームの断面の異なる位置で異なる強度の値を導入するため、空間光変調器と称されることもある。発明は単一チップのカラー画像化装置に関するものではないため、画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの数は少なくとも２つである。少なくとも２つの画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを選択することにより、高効率および高い光力処理能力を有する画像化システム１００が得られる。オプションとして画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの数は３つでもよく、これにより画像化システムは、最新技術で使用される典型的な変調器をベースとする画像化システムとの互換性を有することになるが、発明はこれに限定されない。この発明の実施例によると、画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの数はオプションとして、フルカラー情報を画像化するための画像化システムで典型的に使用可能
な原色の数よりも小さい。画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、任意の画像を表現するように駆動され得る個々にアドレス指定可能で個々に駆動可能な画像変調画素のアレイを備えるいかなる好適な装置であってもよい。画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、たとえばデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）デバイス、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのデジタル光処理デバイス（ＤＬＰ）であり得るが、これらに限定されない。画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは透過型または反射型であり得る。そのような画像変調手段１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは個々にアドレス指定可能な画素のアレイ（ｍ×ｎ）を備えてもよく、個々にアドレス指定可能な画素の各々は照明バルブとして作用し、照明を吸収するか、もしくはさらなる照明経路の外へ反射させるかによって照明を阻止したり、または全体のピクチャのその箇所において透過させるか、もしくは反射させたりすることができる。各画素の状態はオプションとして、表示されるべき画像のその画素についての所望の色含有量を与えるよう設定され得る。この発明の実施例では、サブ画像は好ましくは比較的すばやく発生するため、たとえばデジタル光処理変調手段などの高速画像発生画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃがオプションとして好まれる。オプションとして、画像の発生は人間の目の統合または解像時間よりも十分速い必要がある。一例として、デジタル光処理変調器を用いたシステムを参照してこの発明の実施例をさらに説明するが、発明はこれに限定されない。
【００４９】
この発明の画像化システム１００はさらに、実質的に白色の照明ビームを多数の原色ビームに分割するための照明分割手段１０６を備える。オプションとして、照明分割手段１０６は動的選択手段１０８および静的選択手段１１０を備える。動的選択手段１０８はオプションとして、実質的に白色の照明ビームを、時間とともに異なる瞬間に異なるように変調するよう適合される。換言すれば、動的選択手段１０８はオプションとして、実質的に白色の照明ビームを時間とともに異なるように変調する。動的選択手段１０８はしたがって、時間的選択手段またはビーム色時間的変調器と称されることもある。オプションとして動的選択手段１０８は、時間とともに原色サブビームの異なるセットを選択するよう適合され得る。時間とともに原色サブビームの異なるセットを選択することは、少なくとも１つの原色サブビームの色および輝度の少なくとも一方が異なる原色サブビームの異なるセットを選択することを備える。動的選択手段１０８はオプションとして、画像を発生する時間フレーム内の異なるタイムスパンの間に、与えられた実質的に白色の照明ビームを異なるように変調することができる。たとえばオプションとして、示されるべき画像が時間フレームＴで画像化される場合、動的選択手段１０８は換言すれば、この時間フレームＴ内のタイムスパンの間に入射白色照明を異なるように変調するよう適合され得る。異なる変調の数、およびそれに伴って発生する原色サブビームの異なるセットの数は２つ、３つまたはそれ以上であり得るが、この発明は必ずしも特定の数に限定されない。しかし、画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの少なくとも１つは異なる原色サブビームについて異なるように駆動されるため、１つの時間フレームＴ内の異なる動的選択の数は、画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを適切に駆動可能となるようにするために２つまたは３つに限定され得る。
【００５０】
上述のように、画像を発生するための時間フレームＴの間に異なるスペクトルフィルタリングを適用することにより、異なる原色サブビームのセットが得られる。少なくとも１つの原色サブビームが異なる色を有する、原色サブビームの異なるセットが発生し得る。このことを、画像を発生するための時間フレーム内の他のタイムスパンの間に発生する原色サブビームとは異なる色座標を有する少なくとも１つの原色サブビームが発生されると表現することができる。このようにして、たとえば３つの画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃしか必要とせずに、４色以上の画像化システムが作成され得る。これは、必要とされる画像変調器の数が限られているために比較的低いコストを有しつつ、高効率および高い光力処理能力を有する画像化システムが得られるという利点を有する。これらの画像化システムは典型的に、広い色域を提供するという利点を有する。オプションとして、
変調および／または選択は、周期的に、かつ人間の視覚システムが時間とともに異なるセットからの異なる原色サブビームを識別することが不可能なほど非常にすばやく実行され得る。典型的な動的選択手段１０８はたとえば、交互に照明経路に入れられる誘電干渉フィルタなどの複数のカラーフィルタを含むカラーホイールであってもよいし、または照明源が多数の異なる照明源の組合せである場合は、動的選択手段１０８は、照明源の異なるセットを異なる時間フレームの間に異なるように駆動するための制御手段も備えてもよい。
【００５１】
動的スペクトル選択手段３００の例が図２ａに図示されており、この図は例示的なカラーホイール３００の実現を示している。動的スペクトル選択手段３００は、照明経路に入れられるべき多数のセグメント３０２、３０４、３０６を備えてもよく、これらのセグメントは予め定められたスペクトル特性を有するため、原色サブビームの異なるセットを選択することができる。示される例では、３つの異なるセグメント３０２、３０４、３０６は、各々が各自のスペクトル特性を有して示される。以下に説明する例では、異なる透過特性が与えられる。異なる透過特性を得るために異なるセグメント３０２、３０４、３０６に適用されるカラーフィルタは、たとえば誘電干渉フィルタであり得る。そのようなカラーホイール３００の１つの操作方法は、所与の速度、たとえば一定速度をカラーホイールに与えて、これによりたとえば１回転が、画像を発生するための１つの時間フレームに対応するようにすることである。この発明はこの例に限定されない。すべての説明される実施例は、一定でない速度のカラーホイールに容易に変換することができ、その場合、所望の全体的な色印象を得るためのカラーホイールのセグメント化は、１つのビームの色照明量を他の色ビームに対して変更するためのカラーホイールの加速または減速に置き換えられる。円形スポットＡおよび直径Ｄを有して回転カラーホイール３００に入射する照明ビームに対して、タイムスパンが形成され、その中で原色サブビームの固定セットが発生し、かつ入射する実質的に白色の照明ビームのフィルタリングと異なる透過特性の使用とにより発生する当該セットの原色サブビームが画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを用いて変調され得る。この例では、動的選択手段３００上に遷移領域３１２、３１４、３１６が設けられ、他のセットを選択するためのフィルタへ移るための遷移時間が与えられる。オプションとして、これらの遷移時間の間は画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは無効にされるか、または切換えられる。
【００５２】
代替的に、またはこれに加えて、動的選択手段１０８は、原色サブビームの少なくとも１つの発光強度をフィルタリングするためのフィルタ手段であってもよく、この結果、原色サブビームの少なくとも１つが他のセットとは異なる強度を有するセットがもたらされる。所与の色サブビームの発光強度を低下させる多数の手段が公知であり、たとえば専用カラーフィルタや中性濃度フィルタなどがある。オプションとして、そのようなフィルタはコーティングまたはパターン層の吸収に基づくものであってもよく、これにより発光のわずかな部分のみを透過させることができる。動的選択手段１０８は、たとえばオプションとして一様なスペクトル応答を有する中性濃度フィルタを用いて、異なるセットにおいて発生する原色の色を変えることなく強度をフィルタリングすることができる。１つの実施例では、使用可能なすべての原色サブビームの発光強度を低下させるために中性濃度フィルタを使用し、この結果、発光強度が高い所与の原色サブビームのセットと、同一の所与の原色サブビームだが実質的に発光強度がより低いセットとがもたらされる。サブビーム選択の異なるタイムスパンの間にこれらのサブビームを変調することにより、表示可能なコントラストを実質的に低下させることなく、画像化システムを用いて広ダイナミックレンジが得られ、および／または改良されたグレーレベル画像化を得ることができる。
【００５３】
異なる発光強度のセットを選択できる動的選択手段の例が、図２ｂに示される。示される動的強度選択手段４００は調光ホイールの形態であり、２つのセグメント４０２、４０４において、回転調光ホイールに入射する白色照明ビームのすべての原色サブビームにつ
いて異なる発光強度が選択される。さらに、１つのセットから他のセットへの遷移を提供するための遷移領域４１２、４１４が設けられており、これによりオプションとして画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが無効にされる。
【００５４】
代替的に、またはこれに加えて、照明ユニット１０２内で用いられる光源の高速なオンオフ切換により動的色および／または強度光サブビームが発生するように照明ユニット１０２および動的選択手段１０８を導入してもよい。そのような光源は、非常に短い切換サイクルを有し、したがってこのような応用例に好適であるたとえばＬＥＤ、またはレーザ光源であってもよい。そのような照明ユニット１０２と動的選択手段１０８との組合せにより、たとえばカラーホイールなどの光学部品を必要とせずに、たとえば連続した原色ビームを生成することができる。この例における動的選択手段１０８は照明システム用の駆動ユニットを備えてもよく、これにより照明ユニット１０２内の異なる光源の切換および同期化が可能となる。
【００５５】
上述のように、照明分割手段１０６はさらに、原色ビームのセットを、別個の異なる原色ビームに分割するための静的選択手段１１０を備える。静的選択手段１１０は、当該セットの異なる原色サブビームを異なる方向に空間的に導くため、空間的選択手段または空間偏向器と称されることもある。オプションとして静的選択手段１１０は、異なる原色ビームを異なる画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに導くよう適合され得る。そのような静的選択手段１１０は画像化システムで典型的に用いられる通常の色分割手段であってもよく、たとえば固定カラーフィルタ、Ｘ−ｃｕｂｅ、プリズムなどの組合せである。その例を図３に示す。この例では、静的選択手段１１０が画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、およびさらに光学部品１１１も組合わせて示される。別個の異なる原色サブビームの選択は、換言すれば、異なるスペクトルフィルタを用いて実行され得る。オプションとして静的選択手段１１０は、異なるセットの各々において別個の異なる原色サブビームを選択可能であってもよい。静的選択手段１１０は、動的選択手段１０８によって発生する原色サブビームの各セットについて、異なる原色サブビームを異なる画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに導く、たとえば反射するよう適合され得る。動的スペクトル選択手段１０８の場合、静的選択手段１１０のスペクトル特性は、各セットについて、当該セットの異なる原色サブビームを異なる画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに導くよう適合および選択され得る。
【００５６】
動的および静的選択手段の両方を使用することにより、選択可能な原色の高画質および高い柔軟性がもたらされる。動的および静的選択手段が照明源の位置に関して光路において用いられる順序は限定的なものではない。照明源の後の光路上で、光が最初に動的選択手段を通過し、その後光変調器へ向かう途中で、すなわちそこへの光路上で、静的選択手段を通過するように動的選択手段を位置決めしてもよいし、または光が最初に静的選択手段を通過し、その後動的選択手段を通過できるように位置決めしてもよい。後者の場合、さらに多くの動的選択手段部品が、すなわち静的選択手段によって分割される各光路について１つの部品が必要となり得る。たとえば、識別されるスペクトルの重なりを有する原色サブビームを選択して、赤、緑、青ならびにシアン、マゼンタおよびイエローなどの明確に識別される原色についての原色サブビームを発生することができる。代替的に、原色サブビームの１つのセットが、原色サブビームの第２のセットのスペクトル範囲内で実質的により狭いスペクトル特性を有する原色サブビームを選択してもよい。このようにして、第２のセットよりも純粋な色特性を有する第１のセットを得ることができる。実際の要件を満たすのに必要なのはスペクトル特性の畳込みのみであるため、２つの異なるフィルタリング手段の使用により、使用されるフィルタについての厳しい要件がさらに緩和される。この結果、フィルタがより容易に製造でき、より低価格となる。このようにして、原色サブビームを発生するためにこの例もオプションとして使用してもよい。
【００５７】
他の例として、原色サブビームの色は実質的に違わないが、強度が異なる２つの原色サブビームセットの発生がある。これは典型的に画像の高強度部分については高強度の原色サブビームセットを使用し、画像の暗い部分については低強度の原色サブビームセットのみを使用することにより白色ダイナミックレンジを有する画像を発生するために用いることができる。
【００５８】
動的選択手段１０８および静的選択手段１１０を備えるこの発明に係る画像化システム１００は、動的選択手段１０８を機械的または電子的にオフすることができる場合、いくつかの利点を有する。換言すれば、この発明に係る画像化システム１００は、動的選択手段１０８をそれぞれ使用するまたは使用しないオンモードとオフモードとの間で選択するよう適合され得る。動的選択手段１０８の使用により必然的に発生する光損失は、動的選択手段を必要としない応用例では動的選択手段をシステム光路から除去すれば減らすことができる。
【００５９】
画像化システム１００はさらにオプションとして、照明再結合手段１１２を備え得る。照明再結合手段はオプションとして、空間的色結合器であり得る。たとえば画像変調器が照明を照明が入来した方向へ反射し返す場合には、照明再結合手段は物理的に空間的選択手段１１０と同一の部品であり得る。しかし照明再結合手段１１２は別個の手段であってもよい。画像化システム１００はさらにオプションとして、結果として生じる照明ビームをスクリーン１１６上へ画像化するための画像化光学部品１１４を備えてもよく、またスクリーンを備えてもよいが、スクリーンは外部的なものであり画像化システム１００の一部ではない可能性もある。画像化システム１００による正確な画像化を得るために、オプションとして同期手段１１８および画像化処理手段１２０も画像化システム１００内に存在し得る。同期手段１１８は、原色サブビームの異なるセットの選択と、画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃによる異なる原色サブビームの画像変調とを同期させるよう適合される。このようにして、異なるそれに続くセットの各原色サブビームについて、異なる画像変調が実行され得る。画像化処理回路１２０はオプションとして、画像化されるべき適切な画像を得るために、どの原色サブビームについてどの画像変調を行う必要があるかを計算し得る。画像化処理手段１２０はオプションとして、たとえばマイクロプロセッサなどの演算装置を備えてもよく、それはたとえばマイクロコントローラであり得る。それはたとえば、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルゲートアレイ、特にフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラム可能なデジタル論理装置を備え得る。画像は一般的に３原色の含有量に基づいて発生するため、典型的に画像化処理手段１２０は色空間変換を行って、新たな実現可能な原色を最適に使用する必要がある。そのような処理は典型的にアルゴリズムに基づくものであり得る。しかし場合によっては、画像は既に適切なファイルフォーマットにあり、他の色空間への変換は必要ない場合もある。典型的に、計算機支援設計プログラムに基づいた画像はより多数の原色、たとえば画像化装置によって発生可能な原色の数に合うように直接作成され得る。変換が必要な場合、信号を表現する３次元の色マトリックスをＲＧＢ色三角形内の３次元の色マトリックスへ変換する必要があり得る。予め定められた色を画像化するための１つの可能性は、画像化されるべき予め定められた色の色座標の位置が位置する色三角形の３原色のみを常に用いることである。使用され得る他の例示的な解決策として、たとえばバルコ・ナムローゼ・フエンノートシャップによる特許文献１に記載されるような変換を行なうための方法がある。
【００６０】
オプションとして、たとえば照明を焦点合わせするため、または照明を他の方向へ偏向させるためのレンズやミラーなどの多数の追加的な光学部品も、図示されないが提供されてもよい。そのような追加的な光学部品はたとえば動的選択手段１０８と静的選択手段１１０との間に存在してもよく、たとえば原色サブビームのセットなどの照明ビームの適合を行なって、静的選択手段の形状などの次の光学部品の形状、およびたとえば長方形の均
一画像を得るために必要な照明パターンに適合させてもよい。
【００６１】
この発明の第１の実施例を一例として図示するが、この発明の第１の実施例はこれに限定されない。
【００６２】
原色サブビームの異なるセットの発生を図示するため、動的スペクトル選択手段１０８および静的スペクトル選択手段１１０を用いたスペクトルフィルタリングの例を、図４に示される画像化システムについての図５ａ、図５ｂおよび図５ｃに示す。この発明はこれに限定されるものではなく、異なる目的のためには異なるスペクトル特性を選択可能であり異なる種類の画像化システムを考慮可能であることに再度留意されたい。画像化システムは、照明源１０２およびこの場合は回転カラーホイールである動的スペクトル選択手段１０８を備える。これは、各々が１８０度の２つのセグメントで構成される。両フィルタのフィルタ特性が図５ａに示される。静的選択手段１１０は色分割プリズムである。画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、変調された照明を色分割プリズム１１０内へ反射し返すＤＬＰチップである。ＤＬＰチップによる画像変調が照明光線の伝播の方向に影響を及ぼすため、入射および出射照明ビームを光学部品によって分けることができる。さらに追加的な光学部品が示される。この場合の空間的色分割器１１０は、表面に誘電コーティングが施された３つのプリズム部で構成される。これらのコーティングが誘電体であることにより、照明がまったく吸収されないことが保証され、透過されないすべての照明は反射される。画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃによる照明の変調後、照明は光学反射器１１３（たとえば完全内部反射プリズム）によって反射されて入射ビームから分けられる。さらに続いて、照明は画像化システム１１４によってスクリーン１１６上へ投影される。
【００６３】
図５ａ、図５ｂおよび図５ｃは、動的および静的選択手段１０８、１１０によって実現可能な波長分離の例を示す。この例における動的選択手段１０８は、画像を発生する時間フレームの１つのタイムスパン内に透過パターン６０２に従ってフィルタリングするよう選択され、画像を発生する時間フレームの第２のタイムスパン内には透過パターン６０４に従ったフィルタリングが得られる。静的選択手段１１０のフィルタリング特性が図５ｂに示されており、この図は、原色サブビームの入射セットを異なる画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに分割するための静的選択手段１１０の異なるフィルタについての異なる透過パターン６０６、６０８、６１０を図示している。そして、画像を発生するための時間フレームの間に発生する、異なる原色サブビームの結果として生じるスペクトルの振舞いがカーブ６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２２によって与えられ、これによりスペクトルの振舞い６１２、６１４、６１６の原色サブビームは、第１のタイムスパンの間に画像変調器によって画像情報に従って変調可能であり、スペクトルの振舞い６１８、６２０、６２２の原色サブビームは、画像を発生するための時間フレームの第２のタイムスパンの間に画像変調器によって画像情報に従って変調可能である。その結果として生じる原色サブビームは、各々が異なる色を有する。これは図６ａに図示されており、色空間図（ｘ，ｙ）、または（ｕ′，ｖ′）においてｉ∈［１，２］およびｊ∈［１，３］である異なる原色Ｃi,jの色座標は異なることを示している。原色サブビーム６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２２（図５ｃに示される）の色座標は、それぞれＣ1,1、Ｃ1,2、Ｃ1,3、Ｃ2,1、Ｃ2,2、Ｃ2,3によって示される。異なる原色の間の線形補間によってアドレス指定可能な色空間は、当初アドレス指定可能な三角形（Ｒ0，Ｇ0およびＢ0の線形補間によって示される）よりもはるかに大きいことが分かる。この例では、一例として動的フィルタである動的選択手段１０８を使用して、第１のセットの原色サブビームの各々が第２のセットの原色サブビームの各々と異なるように動的フィルタを選択する。この結果、画像化装置によって生成可能な６つの異なる原色がもたらされる。しかし、６つ、５つまたは４つの異なる原色がプロジェクタによって生成可能なように動的フィルタを選択することも可能である。たとえば動的選択手段の異なるセグメントが１つの
原色サブビーム、たとえば緑の原色サブビームについてのみ異なる場合、他の原色サブビームは同一のままとなる。そして画像化装置に使用可能な色空間は動的選択手段１０８がない場合よりも大きいが、６原色を使用する場合よりは小さい。
【００６４】
図６ｂは、完全な使用可能な色空間を使用することが必要ではないことを示している。ある特定の応用例について３原色のみを使用したいが、動的選択手段の導入前に使用可能であった範囲よりも色域が広い場合、これは可能である。この場合、信号を表す３次元の色マトリックスを、ＲＧＢ色三角形内の３次元の色マトリックスへ変換する必要がある。これは同一の変換Ｉ3（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ，ｙ，ｚ）であるが、これは必要ではない。たとえば、入力信号中のある特定の色格子を他の格子へ変換する変換を考えることができる。
【００６５】
図４に示されるようなシステム全体にわたって示される例の総体的な照明フラックス変調を象徴的に説明することが可能であり、示される画像化システムは３つの異なる画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに基づいている。最初に発生するフラックスは、アークランプ、またはＬＥＤ光源、またはレーザシステムなどのすべての種類であり得る照明源１０２によって発生し、φ（λ）として参照され得る。簡潔にするために、システム内の空間的および時間的カラーフィルタ以外のすべての光学部品は照明のスペクトル特性に影響を及ぼさないと仮定する。この発明の主要な概念に集中するため、追加的な照明損失は存在しないと仮定する。この例における動的選択手段１０８は、Ｎ個のセグメント（この例ではＮ＝２）を有し、かつ周期性Ｐのカラーホイールである。そして典型的に各周期は、継続時間τi（ｉ＝１，２，…Ｎ）および明確に規定される透過または反射特性を有するＮ個のタイムスロットで構成される。カラーホイールを用いるこの例では、透過または反射特性は特定のスペクトル透過または反射特性である。動的選択手段、すなわち動的フィルタの透過または反射特性Ｔtemp,i（λ）はそれぞれのタイムスロットτiの各々の間一定である。すべてのタイムスロットτiの合計が周期Ｐとなる。周期Ｐの間のカラーフィルタより前の照明経路上の照明の総量は、以後Ｌstartと呼ぶが、これはフラックスと時間Ｐとの乗算に等しく、すなわち
Ｌstart＝φ（λ）・Ｐ            [１]
となるのに対し、動的選択手段、たとえばフィルタより後の１つの周期Ｐの間の照明の総量（以下Ｌinter）は
【００６６】
【数１】
2008181116.tif 000003
【００６７】
として表わされることになる。
静的選択手段１１０は原色サブビームのセットをその異なる成分に、すなわち異なる原色サブビームにフィルタリングし、これらを異なる画像変調器に導く。静的選択手段１１０は典型的に、異なる原色サブビームを選択可能にするスペクトル反射または透過特性Ｔspatを有しており、すなわちこれは３つの特性関数Ｔspat,1、Ｔspat,2およびＴspat,3に細分分割することができる。この例では、青、緑および赤の波長範囲におけるフィルタリングがオプションで実行され得る。特定のスペクトル反射または透過特性は一般にこれら３つの波長範囲とは異なり得ることに留意されたい。この例（図５ｂ参照）では、理想的にこれらの関数は以下の関数によって説明することができる：
【００６８】
【数２】
2008181116.tif 000004
【００６９】
式中、λ0≦λ1≦λ2≦λ3≦λ4≦λ5である。期間Ｐの間に画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃへの入力となる照明の総量は以下の関数
【００７０】
【数３】
2008181116.tif 000005
【００７１】
で表わすことができ、式中、ｊ∈［１，３］である。
各照明画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃはオプションとしてｍ行およびｎ列の画素構造を有しており、（ｍ，ｎ）は照明変調器のｍ番目の行およびｎ番目の列の画素を表わす。各照明変調器の画像または情報含有量Ｍj（ｍ，ｎ，ｔi）は各タイムスロットτiごとに変更可能であり、ｉ＝１，２，…Ｎである。各画像変調器はしたがって、異なるスペクトル含有量を有するＮ個の独立した画像を生成することができる。
【００７２】
画像変調器Ｍjの時間応答は、各タイムスロットτi内で必要数の「グレイレベル」を生成するために十分速い必要がある。また既述のように、周期Ｐは人間の目の統合または解像時間よりも小さい必要がある。
【００７３】
この発明は与えられる例に限定されない。上記例の式[３]とは対照的に、特定の波長λを有する光を同一の、または異なるゼロではない強度の２つ以上の部分に分割し、このうち１つの部分を画像変調器１０４ａによって処理し、他の部分を画像変調器１０４ｂおよび／または１０４ｃによって処理してもよい。動的および空間的選択手段１０８および１１０の両方の性質は、応用例とその意図する結果に依存する。この発明は可視波長スペクトルにさえも限定されない。たとえば、サブビームの１つが無視できない近赤外線エネルギ含有量を有する場合、これを暗視の応用例に使用することができ、この場合ディスプレイシステムを見る人は、近赤外線光をその人が認識可能な緑の光へ変換する「暗視光電子増倍管めがね」を使用する。
【００７４】
第２の局面において、この発明は、この発明の第１の局面に従って説明されたような画像化システム１００を制御するためのコントローラ７００に関する。例示的なコントローラ７００を図７に示す。コントローラ７００はオプションとして、入射照明ビーム、オプションとして入射白色照明ビームに対する動的フィルタリングのために照明ビーム経路に設けられる動的選択手段１０８のフィルタリング特性の変化を制御するための動的選択制御手段７０２を備える。コントローラ７００はさらにオプションとして、画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃへの画像データの提供を制御するための画像処理制御手段７０４を備えており、これにより、設定可能な画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを直接的または間接的に制御する。コントローラ７００はさらにオプションとして、動的選択手段１０８と画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃとの間の同期化を提供する。換言
すれば、オプションとして、第１の実施例で説明されたような同期化手段１１８はこの局面で説明されるようなコントローラ７００の一部であってもよいし、一部でなくてもよい。画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃへの画像データの提供の制御には、照明ビームの動的フィルタリングおよび追加的な静的フィルタリングによって発生する複数の原色サブビームの各々について、発生する画像データを画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに提供することが含まれ得る。画像データはオプションとして、予め定められたアルゴリズムを用いて画像入力データを処理することにより得ることができ、これは第１の局面でより詳細に説明されたような画像処理手段１２０によって実行され得る。コントローラ７００はさらに、照明ビームを発生するための照明源１０２を制御するための制御手段７０６を備え得る。コントローラは電子制御システムであり得る。コントローラ７００はオプションとして、画像化システムの全体動作を制御し得る。さらに、画像化動作を制御するためのパラメータを記憶するためのデータ記憶装置７０８があってもよい。コントローラ７００はたとえばマイクロプロセッサなどの演算装置を含んでもよく、たとえばそれはマイクロコンピュータであり得る。特に、それはプログラム可能なコントローラを含んでもよく、たとえばそれはプログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）、プログラマブルロジックアレイ、プログラマブルゲートアレイ、特にフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラム可能なデジタル論理装置であり得る。コントローラ７００は、データ記憶装置８０に記憶される設定可能なパラメータに従って動的選択手段１０８および／または画像変調器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの動作を制御し得る。コントローラ７００はこれらのパラメータに基づいて、画像バッファメモリ７１０に含まれる必要な情報を読出し得る。動的選択手段１０８と画像変調手段１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃとの間の、および場合によっては画像処理手段との間の同期化は、異なる駆動手段に制御信号を送ることによってコントローラによって実行される。
【００７５】
上述のようにコントローラ７００はプログラム可能であってもよく、たとえばマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡを含んでもよい。この発明は、演算装置上で実行された際にこの発明に係る方法のいずれかの機能性を提供するコンピュータプログラムプロダクトも含む。さらにこの発明はＣＤ−ＲＯＭまたはディスケットなどのデータ担体を含み、これらは、コンピュータプロダクトを機械によって読取可能な形態で記憶し、データ担体に記憶されるプログラムが演算装置上で実行された際に発明の方法の少なくとも１つを実行する。近頃では、そのようなソフトウェアはダウンロード用にインターネットまたは社内のイントラネット上でしばしば提供されており、したがってこの発明は、この発明に係るコンピュータプロダクトをローカルまたはワイドエリアネットワークで送信することを含む。演算装置はパーソナルコンピュータまたはワークステーションを含み得る。演算装置はマイクロプロセッサおよびＦＰＧＡの一方を含み得る。
【００７６】
第３の局面において、この発明は、多重チップ画像化システムにおける画像化のための方法に関し、画像化システム内に存在する変調器の数よりも多い数の原色を発生する。これは典型的に、たとえば画像化可能であるダイナミックレンジを拡大してそれによりさらに十分なグレイレベルを表示可能にすることにより、またはたとえば色域を拡大することにより画質を向上できる。カラー画像を画像化するための方法はオプションとして、照明ビームを発生するステップを備える。画像化されるべき単一のカラー画像について、この方法は、原色サブビームの異なるセットを動的に選択するステップと、続いて発生する原色サブビームの異なるセットの各々について原色サブビームを静的に選択するステップとを備える。静的に選択された原色サブビームは、画像化されるべき単一のカラー画像を生成するためにさらに変調される。オプションとしてこの処理を複数のカラー画像について繰返してもよく、これにより動画または映像、および静止画または半静止画を表示できる。この方法は典型的に、この発明の第１の局面でより詳細に説明したような画像化システムを用いて実行され得る。静的に選択された原色サブビームを画像情報に従って変調するステップは、静的に選択された原色サブビームの各々を画像情報に従って変調して、単一
のカラー画像の画素の予め定められた色または予め定められた発光強度に寄与するステップを備え得る。画像化のための方法はさらに、原色サブビームの異なるセットを発生するステップを備えてもよく、当該異なるセットは、少なくとも１つの原色サブビームの色または発光強度において異なる。
【００７７】
この発明の第４の局面は、多重画像化システムを用いた画像化を組合せた方法およびシステムに関する。この局面に係る実施例では、第１の局面で説明したような画像化システムを多重画像化セットアップ内で組合せて１つのより大きな画像を発生する。換言すれば、この発明の第４の局面の１つの実施例は、複数の画像化システムを備える多重画像化システムに関し、少なくとも１つの、オプションとしてさらに多くの、さらなるオプションとしてすべての、画像化システムがこの発明の第１の局面の実施例に係る画像化システムである。たとえば、多数の投影システム、たとえば７つの投影システムを組合せてドームスクリーンを画像コンテンツで完全に満たすプラネタリウムドームを想像することができる。多重プロジェクタシステムの重大な品質問題は、明るさおよび色の両方におけるプロジェクタごとの差である。Ｎ個の画像化システム、たとえば各々が３原色に基づいた色域を有するＮ個の投影システムで構成される所与のシステムについて、共通の色域空間が回収可能であることが分かる。これは図８ａに示される。電子的手段（信号処理）を用いて、純粋な赤で構成される入力信号がいくらかの緑または青も含んでいるかのように処理されるように色変換を実行することが可能であり、これにより最終的に表示される色が第２の、および／または第３の、第４の、…画像化システム、たとえば投影手段の色に対応することになる。しかし示されるように、三角形の鋭利な性質のため、共通の色三角形８０２によって表わされる共通の色域は、すべての色域の間で大きな変化が見られなくても急激に小さくなる。図８ｂではアナログ状況からスタートし、任意の数であるＮ個の画像化システム、たとえば投影システム（この例ではＮ＝３、図８ｂの破線参照）が組合されるが、多重画像化システムは、この発明の第１の局面の実施例で説明したような画像化システムを備える。三角形８０２は「共通の」色域三角形を再生する。この例では、各原色スペクトル帯域を２つのスペクトル的に識別される帯域に分割し、各投影システム毎に６原色をもたらす動的選択フィルタが画像化システムに追加されたと仮定する。共通の色域空間（破線）から分かるように、六角形の組合せは、その形状が三角形ほど鋭利ではないため、共通のゾーンが大きくなり、これは先に規定された三角形のゾーンよりもはるかに大きい。共通の色三角形８０２を規定することは可能だが、これは、この発明の第１の局面の実施例に係る画像化システムに基づいていないシステムの、共通の色三角形８０２よりもはるかに大きい。この例は、一般に異なるプロジェクタの間の色域整合の可能性に加え、動的選択手段、たとえばこの発明の第１の局面の実施例で説明したようなフィルタを備えた多重システムのための色域が、投影システムの高画質のわりには大幅に減少しないことを示している。しかし色整合は、さらに多くの処理を暗示することになる。なぜなら、色空間中のある特定の箇所の明るさはもはや３つの別個の原色に基づいた簡単な加法計算ではなく、この場合は６原色（またはＮ×Ｍ、Ｎは画像変調器の数を表わし、Ｍは動的選択手段内で適用される異なるフィルタの数を表わす）の入力を有し、このうち３（＝Ｎ）セットの２（���Ｍ）が同一の「静止した」原色から形成されるので相互に接続されているからである。第１の局面について説明したのと同様に、多重画像処理手段を用いて、表示されるべき画像を適切なフォーマットに変換してもよい。
【００７８】
１つの実施例では、この局面に係る多重画像化システムはさらに、動的選択手段を使用するか否かを選択するよう適合され得る。たとえば、複数の、たとえばＮ個の画像化システム１００で構成される全体装置であって、そのうちのある数（たとえばＬ＜ＮまたはＬ＝Ｎ）が動的選択手段を備える場合を想像すると、これはある応用例では、すべての画像化システムが同一に振舞い、たとえばそのために動的選択手段を使用せずに済む一方、Ｌ個のシステムの組合せしか必要としない他の画像化の応用例は、動的選択手段を用いて「拡張」モードで使用可能である可能性がある。
【００７９】
ここではこの発明に係る装置についての好ましい実施例、特定の構成および構造、ならびに材料を説明してきたが、この発明の範囲および思想から逸脱することなく、形態および詳細な点におけるさまざまな変更または修正がなされ得ることを理解されたい。たとえば、動的選択手段を光路において静的選択手段よりも先に、すなわち照明源のより近くで用いるシステムおよび方法によって方法を例示したが、静的選択手段を光路において動的選択手段よりも照明源の近くで実行する方法およびシステムの実施例も考えられる。そして同一の原理が有効であれば、動的選択手段が、その各々が静的選択手段と光変調器との間で発生する異なる光路において動的選択を実行する複数の動的選択サブ部品を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】この発明の第１の実施例に係るカラー画像を発生するための動的および静的選択手段を有するディスプレイシステムの概略図である。
【図２ａ】この発明の第１の局面に係る画像化システムにおいて使用可能な動的スペクトル選択手段の概略図である。
【図２ｂ】この発明の第１の局面に係る画像化システムにおいて使用可能な動的強度選択手段の概略図である。
【図３】この発明に係る実施例において使用可能な色サブビームを発生するための３つの例示的な静的選択手段を示す図である。
【図４】この発明の実施例に係る複数の原色を発生する動的および静的選択手段を有するディスプレイシステムの例示的なセットアップを示す図である。
【図５ａ】図４に示されるようなシステムの動的および静的選択手段の異なるスペクトル特性の概略図である。
【図５ｂ】図４に示されるようなシステムの動的および静的選択手段の異なるスペクトル特性の概略図である。
【図５ｃ】図５ａおよび図５ｂに示されるスペクトル特性に基づいて、図２に示されるような画像化システムによって発生可能な原色のスペクトル特性の概略図である。
【図６ａ】この発明の実施例に係る、さらなる原色を追加することによって画像化装置内で発生する色空間遷移の概略図である。
【図６ｂ】この発明の実施例に係る、さらなる原色を追加することによって画像化装置内で発生する色空間遷移の概略図である。
【図７】この発明の第２の局面に係る、画像化システムを制御するためのコントローラの概略全体図である。
【図８ａ】色整合が必要とされる多重システムセットアップにおいてより多くの原色を有する利点の１つを図示する、取得可能な色三角形を示す図である。
【図８ｂ】色整合が必要とされる多重システムセットアップにおいてより多くの原色を有する利点の１つを図示する、取得可能な色三角形を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  画像化装置、１０２  照明源、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  画像変調器、１０６  照明分割手段、１０８  動的選択手段、１１０  静的選択手段。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図７】
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【図３】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【外国語明細書】
2008181116000001.pdf