(57)【要約】【課題】従来のディスプレイ原色設計装置は、ＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの包含率を評価基準としているが、原色の最適化計算を行うには精度が低く、他のデータとの比較が困難であり、包含率が９９％以上を達成した多原色ディスプレイも既に存在する。このため、新たな評価基準が必要とされ、更に、色度及び輝度を同時に最適化し、特定の色域に対して、人間の視覚に有効な原色設計の最適化方法を用いたディスプレイ原色設計装置を得ることを目的とする。【解決手段】最明色の色域である最明色色域及び最明色色域での色立体の充填率を評価基準とし、各原色から生成される白色点の条件を規定し、特定色相の色域充填率を特に重視する評価関数を用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を、最明色の色域である最明色色域が示される色空間に変換し、前記最明色の色立体に充填する割合である充填率を評価基準とするディスプレイ原色設計装置。
【請求項２】
最明色の色域を示す最明色色域を出力する最明色色域入力部と、複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが複数回入力され、前記複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を、前記最明色色域入力部から入力される前記最明色色域が示される色空間に変換する色空間変換部と、前記最明色色域に変換された複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を前記最明色の色立体に充填する割合である充填率を算出する３次元色域体積評価部と、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、予め決められた拘束条件を満たさない場合は、再度、異なる前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを前記色空間変換部に入力し、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、前記予め決められた拘束条件を満たす場合は、前記３次元色域体積評価部から入力される前記充填率を最大とする前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを選択する原色最適化部とを含むディスプレイ原色設計装置。
【請求項３】
入力される複数の原色の色度は、ｘｙ色度図上を複数の色度領域に分割し、前記色度領域を量子化した格子点のうち、前記色度領域毎に前記格子点が１つ選択され、選択された前記格子点が、全て純色を示す馬蹄形の曲線であるスペクトル軌跡に含まれる場合の前記格子点の色度である請求項２記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項４】
入力される複数の原色の輝度は、前記複数の原色から構成されるホワイト点の色度が、予め定めた色度となる場合の輝度である請求項２又は３記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項５】
予め定めた色相角範囲による最明色色域での原色の充填率を指定する色再現意図入力部を更に含み、拘束条件が、前記色相角範囲による指定された前記充填率である請求項２ないし４のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項６】
色相角範囲が、レッド色相又はシアン色相角である請求項５記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項７】
拘束条件が、予め定めたｘｙ色度図上のホワイト点から原色の色度を通り、ｘｙ色度図の純色を示す馬蹄形の曲線であるスペクトル軌跡との交点である複数の主波長から得られる人間の視覚の輝度感度特性の輝度比の順番に一致する原色の輝度比の順番である請求項２ないし６のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項８】
原色から構成される色立体と最明色から構成される色立体とを３次元空間内で表示する３次元色域表示部を、更に、含む請求項２ないし７のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項９】
充填率は、彩度、色相角及び明度から構成される均等色空間の予め定めた前記明度毎に、原色の色立体及び最明色の色立体の切断面積を複数算出し、それぞれの前記切断面積を合計したそれぞれの色立体体積を算出し、前記原色の色立体体積を前記最明色の色立体体積で除算したものである請求項２ないし８のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項１０】
色立体体積は、インパルス関数型のフィルタ及び光源の分光分布により計算される原色の三刺激値を用いてＸＹＺ空間での色立体頂点を計算し、前記ＸＹＺ空間での色立体頂点を均等色空間に変換し、更に、前記均等色空間に変換された前記色立体頂点を線形補間したものである請求項９記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項１１】
原色の色立体は、ＸＹＺ空間で、予め定めた明度値毎の切断面から交点が検出され、前記交点が均等色空間の非線形部分を省略した線形色差空間へ変換され、予め定めた色相角毎に線形補間により前記交点が増加され、更に、増加した前記交点を均等色空間に変換し、予め定めた色相角毎に線形補間される請求項９又は１０記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項１２】
分光透過率が可変である素子を用いて、加法混色又は時間加法混色により、原色最適化部が選択した原色の色再現を行う再現色表示部を更に含む請求項２ないし１１のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置。
【請求項１３】
最明色の色域を示す最明色色域を出力する第１のステップと、複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが複数回入力され、前記複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を、前記第１のステップから入力される前記最明色色域が示される色空間に変換する２のステップと、前記最明色色域に変換された複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を前記最明色の色立体に充填する割合である充填率を算出する第３のステップと、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、予め決められた拘束条件を満たさない場合は、再度、異なる前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを前記第２のステップに入力し、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、前記予め決められた拘束条件を満たす場合は、前記第３のステップから入力される前記充填率を最大とする前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを選択する４のステップとを含むディスプレイ原色設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多原色カラー再現により、画像表示及び映像表示を行うディスプレイの原色を決定するディスプレイ原色設計装置及びディスプレイ原色設計方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自然界に存在する物体色の色域の評価基準としては、ＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔがあり、多原色の色再現立体及びＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの積集合を均等色空間であるＣＩＥ−ＬＡＢ空間内で３次元的に求めて、求めた積集合が、元のＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの体積に対する占有を示すＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの包含率を計算し、評価関数として用いる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、このＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの包含率を最大にする原色の決定が、原色の最適決定方法となる。従来の６原色ディスプレイでは、白を一致させた相対的な色域の体積評価では、包含率＝９９．６％が得られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｍ．Ｒ．Ｐｏｉｎｔｅｒ：“Ｔｈｅ  Ｇａｍｕｔ  ｏｆ  Ｒｅａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｏｌｏｒ”，  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．３，Ｆａｌｌ，１９８０
【非特許文献２】
山口雅浩：「多原色ディスプレイ（招待講演）」、カラーフォーラムＪＡＰＡＮ‘９９  ５−２，ｐｐ．７３−７９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多原色ディスプレイの原色設計を行うディスプレイ原色設計装置は、ＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの包含率を用いた評価基準を使用しているが、この評価基準は、３つの課題の解決が要求されている。
【０００６】
第１に、ＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔは、色紙、ペイント、プラスチック、インク及び生地を含む物体の実測データ数値から与えられ、原色の最適化計算を行うには精度が低い。
【０００７】
第２に、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定されている標準光であるＣ光源での測定値であるため、他の標準光で測定されたデータとの比較が困難である。
【０００８】
第３に、試作された多原色ディスプレイでは、ＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの包含率が９９％以上を達成しているため、絶対的な色域体積の他に、色再現の意図を入力して、微調整を行うことが必要である。
【０００９】
以上より、本発明のディスプレイ原色設計装置の第１の課題は、ＰｏｉｎｔｅｒＧａｍｕｔの包含率を用いた評価基準に変わる新たな評価基準を得ることを目的とする。
【００１０】
次に、ディスプレイ原色設計装置は、ＣＲＴ、ＰＤＰ及び有機ＥＬを含む自発光型ディスプレイの原色を設計する場合に、発光材料の色度値及び輝度の多数の組み合わせから、容易に最適な組み合わせを選択することが要求されている。
【００１１】
以上より、本発明のディスプレイ原色設計装置の第２の課題は、自発光型ディスプレイの原色を設計する場合に、色度及び輝度を同時に最適化するディスプレイ原色設計装置を得ることを目的とする。
【００１２】
次に、ディスプレイ原色設計装置で用いられる原色設計の最適化方法は、拡大した色域に対して、主観的な効果が見られない場合があり、人間の視覚に有効な原色設計の最適化方法が要求されている。
【００１３】
以上より、本発明のディスプレイ原色設計装置の第３の課題は、特定の色域に対して、人間の視覚に有効な原色設計の最適化方法を用いたディスプレイ原色設計装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
従来の課題を解決するために、本発明では、第１に特定光源を用いた時に生成される理論的な物体色の最大視感反射率をもつ色である最明色の色域である最明色色域及び最明色色域の充填率を用いた評価基準を利用するものである。
【００１５】
この最明色色域は、光源を仮定するとＣＩＥＬＡＢ空間内では、理論的に無限に詳細な計算が可能であり、発明者らの試算によると６原色ディスプレイの最明色色域充填率が、６９％程度となり、今後も向上の余地がある評価基準である。
【００１６】
第２に、本発明では、色度を仮決定する場合に、各原色の色度と輝度から生成される白色点の条件を規定することにより、探索の組み合わせを大幅に減少させることが可能となるものである。
【００１７】
第３に、本発明では、単なる色域体積の大きさではなく、視覚系の認識可能な色空間内の実現可能な量を表現し、色再現意図として、特定色相の色域充填率を特に重視する評価関数を用いることにより、人間の視覚に有効な原色設計の最適化が可能となるものである。
【００１８】
なお、本発明は、原色数に制限をもうけていない。そこで多原色のみならず３原色を用いたディスプレイの３原色の色度点を、従来以上に広い範囲に設定する際の原色の設計にも利用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を、最明色の色域である最明色色域が示される色空間に変換し、前記最明色の色立体に充填する割合である充填率を評価基準とするディスプレイ原色設計装置としたものであり、理論的に無限に詳細な計算が可能な評価基準を用いてディスプレイの原色を評価することができるという利点を有する。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明は、最明色の色域を示す最明色色域を出力する最明色色域入力部と、複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが複数回入力され、前記複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を、前記最明色色域入力部から入力される前記最明色色域が示される色空間に変換する色空間変換部と、前記最明色色域に変換された複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を前記最明色の色立体に充填する割合である充填率を算出する３次元色域体積評価部と、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、予め決められた拘束条件を満たさない場合は、再度、異なる前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを前記色空間変換部に入力し、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、前記予め決められた拘束条件を満たす場合は、前記３次元色域体積評価部から入力される前記充填率を最大とする前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを選択する原色最適化部とを含むディスプレイ原色設計装置としたものであり、輝度と色度が分離した原色を有する自発光型のディスプレイの原色を最適化することができるという利点を有する。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明は、入力される複数の原色の色度は、ｘｙ色度図上を複数の色度領域に分割し、前記色度領域を量子化した格子点のうち、前記色度領域毎に前記格子点が１つ選択され、選択された前記格子点が、全て純色を示す馬蹄形の曲線であるスペクトル軌跡に含まれる場合の前記格子点の色度である請求項２記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、候補となる原色の色度がある程度分離されている前提で効率よく複数の原色を選択できる利点を有する。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明は、入力される複数の原色の輝度は、前記複数の原色から構成されるホワイト点の色度が、予め定めた色度となる場合の輝度である請求項２又は３記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、原色の合成により生成されるホワイト点を一定の色度に維持し、設定される原色の輝度と色度の組み合わせを削減できる利点がある。
【００２３】
本発明の請求項５記載の発明は、予め定めた色相角範囲による最明色色域での原色の充填率を指定する色再現意図入力部を更に含み、拘束条件が、前記色相角範囲による指定された前記充填率である請求項２ないし４のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、特定の色相における色域の広がりを重視して主観的な色再現を実現することができる利点を有する。
【００２４】
本発明の請求項６記載の発明は、色相角範囲が、レッド色相又はシアン色相角である請求項５記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、人間の視覚に訴えるレッドやシアン色相の再現を特に重視した色再現実現することができる利点を有する。
【００２５】
本発明の請求項７に記載の発明は、拘束条件が、予め定めたｘｙ色度図上のホワイト点から原色の色度を通り、ｘｙ色度図の純色を示す馬蹄形の曲線であるスペクトル軌跡との交点である複数の主波長から得られる人間の視覚の輝度感度特性の輝度比の順番に一致する原色の輝度比の順番である請求項２ないし６のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、原色により生成される色立体の視覚的な自然さを維持し、設定される原色の輝度と色度の組み合わせを、削減できる利点を有する。
【００２６】
本発明の請求項８に記載の発明は、原色から構成される色立体と最明色から構成される色立体とを３次元空間内で表示する３次元色域表示部を、更に、含む請求項２ないし７のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、原色の色立体と最明色の色立体とを画像として視覚的に確認できるという利点を有する。
【００２７】
本発明の請求項９記載の発明は、充填率は、彩度、色相角及び明度から構成される均等色空間の予め定めた前記明度毎に、原色の色立体及び最明色の色立体の切断面積を複数算出し、それぞれの前記切断面積を合計したそれぞれの色立体体積を算出し、前記原色の色立体体積を前記最明色の色立体体積で除算したものである請求項２ないし８のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、理論的な物体色の最大色域である最明色の体積比によって視覚的な色域の広がりを定量化できる利点を有する。
【００２８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、色立体体積は、インパルス関数型のフィルタ及び光源の分光分布により計算される原色の三刺激値を用いてＸＹＺ空間での色立体頂点を計算し、前記ＸＹＺ空間での色立体頂点を均等色空間に変換し、更に、前記均等色空間に変換された前記色立体頂点を線形補間したものである請求項９記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、最明色を精度よく簡単に求めることができる利点を有する。
【００２９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、原色の色立体は、ＸＹＺ空間で、予め定めた明度値毎の切断面から交点が検出され、前記交点が均等色空間の非線形部分を省略した線形色差空間へ変換され、予め定めた色相角毎に線形補間により前記交点が増加され、更に、増加した前記交点を均等色空間に変換し、予め定めた色相角毎に線形補間される請求項９又は１０記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、交点が少ない場合でも精度の高い色域を生成できる利点を有する。
【００３０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、分光透過率が可変である素子を用いて、加法混色又は時間加法混色により、原色最適化部が選択した原色の色再現を行う再現色表示部を更に含む請求項２ないし１１のいずれかに記載のディスプレイ原色設計装置としたものであり、設計した原色を色あるいは画像として実際に観察できる利点を有する。
【００３１】
本発明の請求項１３に記載の発明は、最明色の色域を示す最明色色域を出力する第１のステップと、複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが複数回入力され、前記複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を、前記第１のステップから入力される前記最明色色域が示される色空間に変換する２のステップと、前記最明色色域に変換された複数の原色の色度及び輝度から構成される原色の色立体を前記最明色の色立体に充填する割合である充填率を算出する第３のステップと、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、予め決められた拘束条件を満たさない場合は、再度、異なる前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを前記第２のステップに入力し、前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせが、前記予め決められた拘束条件を満たす場合は、前記第３のステップから入力される前記充填率を最大とする前記複数の原色の色度及び輝度の組み合わせを選択する４のステップとを含むディスプレイ原色設計方法としたものであり、輝度と色度が分離した原色を有する自発光型のディスプレイの原色を最適化することができるという利点を有する。
【００３２】
以下本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態によるディスプレイ原色設計装置について、図１から図１８を用いて説明する。
【００３４】
本実施の形態では、特定光源を用いた時に生成される理論的な物体色の最大の色域である最明色の色域となる最明色色域と、最明色色域での色立体の充填率を用いた評価基準を利用する。
【００３５】
ここで、最明色は、ｘｙ色度図では、輝度Ｙが最低の場合に、スペクトル軌跡に一致し、Ｙが最大ならば、ホワイトからイエローの部分に相当する。
【００３６】
また、一般的な２次元的なｘｙ色度図やｕｖ色度では、色域を３次元的に評価するには向いていないため、色域を３次元のＸＹＺ空間か、又は、彩度、色相角及び明度から構成される均等色空間であるＬＡＢ空間に変換して評価し、色域体積もＬＡＢ空間でのみ計算する。
【００３７】
ここで、最明色色域とは、最明色であるＯｐｔｉｍａｌＣｏｌｏｒが形成する色域のことである。最明色と物体色が、輝度Ｙ一定の時に得られる最も高彩度の色を示し、ＭａｃＡｄａｍ限界とも呼ばれる。
【００３８】
最明色色域の計算方法は、ＭａｃＡｄａｍによれば、光源の分光分布が既知のとき、ＯｐｔｉｍａｌＣｏｌｏｒを与える分光反射（透過）分布は、レスポンスが０又は１であり、更に、遷移波長が１又は２のＳ型分布となる。
【００３９】
これを利用して最明色色域を計算する手法については、例えば、「カラー画像通信における色空間比較」、画像電子学会誌Ｖｏｌ２１、Ｎｏ３、ｐｐ２４１−２５２、（１９９２）では、あるＹを与えてから遷移波長λ１、λ２を求めてａｂ面にプロットしている。
【００４０】
また、「色彩工学」（東京電機大学出版局、ｐｐ２０７−２０８）では、Ｙを与え、色度ｘを固定した時のｙの最大値最小値を、線形計画法で求めて計算できることが記載されている。
【００４１】
また、「最明色を求める高速アルゴリズム」、日本写真学会誌、Ｖｏｌ．５７、Ｎｏ．６（１９９４）、ｐｐ．４２０−４２３では、複雑な場合分けを必要としない高速計算法が記載されている。
【００４２】
しかし、これらの計算法は、かなり複雑である上、ｘｙ色度図のみで計算されＬＡＢ空間で３次元的に求めたものではなかった。
【００４３】
本実施形態においては、Ｓ型分布で生成される最明色色域を、インパルス型の原色にて生成される究極の多原色ディスプレイとみなし、その色立体を求める処理と考える。
【００４４】
この方法によると、後述する原色の色立体の計算とほぼ同じ方法により、最明色色域を計算することができるだけでなく、後述する原色の色立体との同様に一定の明度Ｌ間隔にて切断した最外郭サンプル点を求めることができ、色域体積計算や充填率計算を簡易に実行できる。
【００４５】
次に、図１は、第１の実施の形態による最明色色域及び最明色色域の充填率を評価基準に用いたディスプレイ原色設計装置の構成を示す図である。
【００４６】
最明色色域入力手段１０１は、光源を規定したときの物体色の理論的な最大の色域を生成する。この色域が、原色のつくる色立体の色域の比較評価を行うための基準となる。
【００４７】
色再現意図入力手段１０２は、原色設計において、最明色色域の充填率の条件のみならず、特定の色相について、最明色色域の充填率を特に向上させる条件を意図して条件式を生成算出する。
【００４８】
色空間変換部１０７は、入力された原色の色度及び輝度の組み合わせの色域を最明色色域が示される色空間に変換する。
【００４９】
３次元色域体積評価手段１０４は、最明色色域の充填率を計算するために、原色が生成する色立体の均等色空間内での体積を計算する。
【００５０】
原色最適化手段１０３は、最明色色域入力手段１０１で生成された色域の比較基準と、色再現意図入力手段１０２で生成された最明色色域の充填率を向上させ、３次元色域体積評価手段１０４で計算された充填率が最大となる全原色の色度ｘｙ及び輝度Ｙを、条件に従い探索し、最適な候補を生成する。
【００５１】
３次元色域表示手段１０５は、生成された原色による色立体を３次元的にコンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）表示をする。
【００５２】
再現色表示手段１０６は、生成された原色を実際に表示して視覚的に評価を行う。
【００５３】
なお、原色最適化手段１０３において、最適な原色の候補が存在しない場合は、再度、異なる原色の色度及び輝度の組み合わせを色空間変換部１０７に入力する。
【００５４】
また、再現色表示部１０６において、視覚的評価の結果が悪い場合には、再度、異なる原色の色度及び輝度の組み合わせを色空間変換部１０７に入力する。
【００５５】
以上の構成により、最明色色域及び最明色色域の充填率を評価基準に用いたディスプレイの原色設計を行うことができる。
【００５６】
次に、最明色色域入力部１０１、色空間変換部１０７、３次元色域体積評価部１０４及び原色最適化手段１０３を用いた最適な原色の候補の生成を説明する。
【００５７】
図２は、本発明のディスプレイ原色設計装置による最適な原色候補の生成処理を説明するフローチャートである。
【００５８】
はじめに、Ｓ４０１にて、色空間変換部１０７が、原色の色度の初期設定を行う。この初期設定は、ｘｙ色度図の２次元座標上の原点付近に、原色をＰｎｕｍ個とホワイト点の周囲に置くことにより実現される。
【００５９】
次にＳ４０２にて、色空間変換部１０７が、原色の輝度の初期設定を行う。これは、後述するホワイト点の色度と原色の輝度和の式を満足するように、各原色に選択される。
【００６０】
次にＳ４０３にて、色空間変換部１０７が、選択した原色の輝度が正しく０（最小）と１（最大）の間の値であるかを確認する。
【００６１】
ここで、輝度が正しくなければ、それは該当する原色の色度では求めるホワイト点の色度の実現が不可能ということであるから、Ｓ４１０へ移行する。
【００６２】
次にＳ４０４にて、色空間変換部１０７が、多原色ディスプレイの色域であり、頂点位置番号ｉの色立体頂点のＸＹＺ値を求める。つまりＸＹＺ空間内で色再現立体を形成する。
【００６３】
次にＳ４０５にて、色空間変換部１０７が、ＸＹＺ空間内で、頂点のみで定義されていた色立体を色立体切断面のデータとして、均等色空間であるＬＡＢ空間へ変換する。
【００６４】
次にＳ４０６にて、最明色色域入力部１０１が、最明色色域を算出する。予め求めたデータを、読み込むことも可能である。
【００６５】
次にＳ４０７にて、３次元色域体積評価部１０４が、多原色ディスプレイの色立体の最明色色域内での充填率を計算する。
【００６６】
次にＳ４０８にて、原色最適化部１０３が、計算された充填率を、以前に求めた原色による充填率及び色再現意図入力部１０２で入力された条件など他の色再現条件と比較し、最適な原色としての条件を満たしていれば、Ｓ４０９に移行し、条件を満たしていなければ、Ｓ４１０に移行する。
【００６７】
次に、Ｓ４０９にて、原色最適化部１０３が、選択された原色を、設計に用いる原色の候補として登録する。
【００６８】
次に、Ｓ４１０にて、原色最適化部１０３が、次の原色の候補を計算するために、再設定を行う。
【００６９】
次に、Ｓ４１１にて、原色最適化部１０３が、全原色の候補における輝度の設定の終了を確認し、終了以前であれば、Ｓ４０３に移行し、輝度設定が終了していれば、Ｓ４１２に移行する。
【００７０】
次に、Ｓ４１２にて、全原色の候補における色度の設定の終了を確認し、終了以前であれば、Ｓ４１３に移行し、色度の設定が終了していれば、原色候補の生成処理を終了する。
【００７１】
以下、各ステップについて詳細に説明する。
【００７２】
はじめにＳ４０１及び４０２による原色の初期設定方法と、Ｓ４１０及び４１３による再設定方法とを説明する。
【００７３】
原色の色度と輝度との組み合わせは無限大であるが、自発光の蛍光体などの発光材料は、既存の材料の組み合わせであり、色度図上で、原色の候補がある程度決定している。
【００７４】
例えば、図３では４原色ＰＤＰを想定し、ＰＤＰのカラー再現に使用可能性な既存の蛍光体材料を図示している。ここで、Ｒ用には５０１、Ｇ用には５０２、Ｃ用には５０３、Ｂ用には５０４に図示するような範囲内での蛍光体しか利用できない。
【００７５】
この色度の範囲内を適当に量子化し、４原色から生成される色域を１つ１つ評価していく処理をすることが、本実施の形態による色度の全探索のための初期設定方法及び再設定方法である。
【００７６】
図４には、ＰＤＰ用蛍光体の範囲を量子化したｘｙ色度図を示す。ｘｙ色度図上の原色候補が存在する２次元矩形領域を、Ｒ用には６０１、Ｇ用には６０２、Ｃ用には６０３、Ｂ用には６０４として設定し、この４領域から、格子点をそれぞれ１点づつ選択して、４原色の色度候補を作る。例えば、初期設定は、上述の４個の範囲から、各領域の左下隅の格子点における色度を選択することで、初期の原色の組み合わせ６０５が作られる。
【００７７】
次に、Ｓ４１３による原色色度の再設定は、次の４原色の格子点の組み合わせを選択することである。
【００７８】
Ｓ４１２にて、すべての４原色の格子点による組み合わせを確認し、色度の再設定が終了となる。ただし、スペクトル軌跡から逸脱している組み合わせは、Ｓ４０３で排除される。
【００７９】
ここで、次のＳ４０２の輝度の初期設定について説明する。４原色ディスプレイの加法混色によりできるホワイトのＸＹＺ値と、未知数である４原色の輝度ＹＲ、ＹＧ、ＹＢ及びＹＣとの間には（数１）の関係がある。ここで行列Ｍは４原色の色度のみから決定する行列であり、Ｓ４０１で決定される。
【００８０】
【数１】
2004166045.tif 000003
【００８１】
色再現のためには、原色を変えても、ホワイトのｘｙ色度を固定することが望ましい。例えば、本実施の形態では、ｘ＝ｙ＝０．２８０とした。そこで、拘束条件として、（数２）を用いる。
【００８２】
【数２】
2004166045.tif 000004
【００８３】
すると、４個の未知数について、（数３）の２個の条件が設定される。また、４原色ディスプレイではホワイト輝度を１に正規化するので、（数４）が必要である。以上より、４個の未知数について３個の条件式が設定される。
【００８４】
【数３】
2004166045.tif 000005
【００８５】
【数４】
2004166045.tif 000006
【００８６】
【数５】
2004166045.tif 000007
【００８７】
例えば、自由度を持つ変数にＹＣを指定し、更に、（数５）を用いて他の３つの未知数を決定し、輝度が０から１の範囲に存在する条件を満たしていれば、４個の原色に対する輝度の候補となる。
【００８８】
また、ＹＣを初期設定＝ΔＹとすることで、Ｓ４１０において、この値は０から１までΔＹ毎に増加させることになる。
【００８９】
以上により、４原色の原色の輝度Ｙと色度ｘｙが求められる。これは４原色のＸＹＺ値を求めることと等価である。
【００９０】
次にＳ４０４にて、これら１次色の原色のＸＹＺ値から、加法混色により生成される色立体の色域最外郭を形成する立体の頂点を算出する。
【００９１】
このためには、加法混色におけるＰｎｕｍ個の原色の作る色立体の幾何学形状について考える必要がある。ここでは４原色Ｐｎｕｍ＝４としてＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４という４原色から作られる色立体は、図５に示すように、２つの原色によって構成される平行四辺形によって囲まれる凸多面体となり、一般にＰｎｕｍ原色の色立体は、（数６）の数だけの平行四面体の面をもつ凸多面体となる。
【００９２】
【数６】
2004166045.tif 000008
【００９３】
また、その頂点は原色の３刺激値（ＸＹＺ）の組から完全に決定できる（通信・放送機構  平成１２年度  ナチュラルビジョンの研究開発プロジェクト研究開発報告書  平成１３年３月、１５３ページ）。
【００９４】
（数６）は、頂点と混色の次数から、以下に示すように、図５の平行四辺形の全頂点を順次生成していく様子として解釈できる。このＰｎｕｍ＝４原色の場合には、原点（ブラック）と１次色Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の４点による平行四面体が生成され、同時に４種類の２次色（Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８）が、（数７）のように隣接する１次色の２色の和として生成され、１次色Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とから平行四辺形が４個生成される。
【００９５】
【数７】
2004166045.tif 000009
【００９６】
次に、３次色（Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２）が生成され、１次色、２次色及び３次色から、同じ４個の平行四辺形の面が生成される。ここで重要なことは、３次色は（数８）となり、隣接する３原色の和である。
【００９７】
【数８】
2004166045.tif 000010
【００９８】
最後に、４次色Ｐ１３が、（数９）として求められる。以上より、色立体を形成する平行四辺形の数＝４×３面であり、頂点数は原点（ブラック：Ｐ０）とＷ（ホワイト：Ｐ１４）を含めると１４頂点となる。
【００９９】
【数９】
2004166045.tif 000011
【０１００】
Ｓ４０５では、ＸＹＺ空間内で、頂点のみで定義されていた色立体を、均等色空間であるＬＡＢ空間において色立体表面データに変換する。
【０１０１】
ここで重要なことは、本発明において、単に色立体の体積の計算ができるデータを生成するのみではなく、後述するような、最明色色域と色立体の包含関係を記述できるための、色立体最外殻表面データ記述方法が必要である。
【０１０２】
この課題に対しては、本発明では、色立体最外殻表面データに対して、ＬＡＢ空間内の円筒座標ＬＣＨ系を考え、まず色立体を明度Ｌ一定面にて切断し、この切断面内で色相角毎にクロマ値Ｃを計算し、それをＬ毎に積み上げた形で表現し、同時にこの切断されたループのデータ毎にＬＡＢ空間に変換することとする。
【０１０３】
Ｌ毎に表現された２次元のＣ−Ｈの極座標系では、異なる２つの色域同士の包含関係がクロマ値Ｃの大小に帰着できるため、充填率の計算が容易となる。
【０１０４】
図６は、ＸＹＺ空間内において、頂点で表現された色立体を明度Ｌ一定面（Ｌ＝Ｌｋ）９０１にて切断し、三角形で示す頂点である色立体の稜線上交点９０２を検出している。稜線上交点はこの場合８個発生するが、Ｌ値により様々に変化する。本実施の形態では、Ｌの値は、０から１００までを等しいΔＬ＝２で分割している。
【０１０５】
図７のフローチャートは、この方針に基づいてＳ４０５を実行するためのものである。
【０１０６】
まず、Ｓ１００１にて、Ｌの初期化を行う（Ｌ＝２）。
【０１０７】
次に、Ｓ１００２にて、色立体稜線とＬ一定面（Ｌ＝Ｌｋ）の稜線上交点検出を行う。このため、まずＬｋをＹｋに（数１０）により変換する。ここでＹ０はホワイト点の輝度とする。
【０１０８】
【数１０】
2004166045.tif 000012
【０１０９】
次に色立体の各頂点のＹ値を調べて交点を持つ稜線を決定し、次に稜線上での補間によりＸＹＺ値として求める。これは、図６のＰがＰ６とＰ９との間の稜線と９０１との交点であることが判定されたら、Ｐ９の輝度値Ｙｐ９と、Ｐ６の輝度Ｙｐ６を用いて、点ＰのＸＹＺ値を（数１１）のように算出すればよい。
【０１１０】
【数１１】
2004166045.tif 000013
【０１１１】
これらの稜線上交点は、８点ほどであり、少ない場合には３点ほどしか発生しない。このように少ないサンプルデータを直接均等色空間などの非線形空間に変換してから色域を精度よく求めようとしても、非線形空間内での補間を多用するため色立体最外殻表面が正確に表現できない。
【０１１２】
次に、Ｓ１００３にて、均等色空間であるＬＡＢ空間の非線形部分を省略した線形の色差空間であるＬＩＮ＿ＬＡＢ空間に変換して、線形性が成立する空間内で線形補間を実施してＬ一定面内での交点数を増加させる。
【０１１３】
図８（ａ）は、少ない稜線上交点のままの状態を示し、図８（ｂ）はＬＩＮ＿ＬＡＢ空間で交点を増加させた状態を示す。ＬＩＮ＿ＬＡＢへの変換式（数１２）は、通常のＬＡＢ空間の非線形部分を省略したものである。
【０１１４】
【数１２】
2004166045.tif 000014
【０１１５】
次に、Ｓ１００４にて、ＬＩＮ＿ＬＡＢ空間を通常のＬＡＢ空間内での円筒座標系への変換式を用いＬＩＮ＿ＬＣＨ系に変換する。
【０１１６】
【数１３】
2004166045.tif 000015
【０１１７】
（数１３）により得られたクロマをＬＩＮ＿Ｃとし、色相角をＬＩＮ＿Ｈとする。
【０１１８】
次に、Ｓ１００５にて、補間を用いて色相角ごとに稜線上交点以外のサンプル数を補間で生成する。ここで求めたサンプル点を、線形補間交点とし、図８（ｂ）の○印にて表現される。
【０１１９】
これにより、Ｌ一定の切断面を表現する小数の稜線上交点からなるＸＹＺ空間内の多角形１１０１が、そのままＬＩＮ＿ＬＡＢ空間内の多角形として、多数の丸印で示す頂点群であり、色相角ＬＩＮ＿Ｈ＝１°刻みの線形補間交点１１０２が得られる。
【０１２０】
次に、Ｓ１００６にて、求められた線形補間交点１１０２は、（数１４）により、線形ＬＩＮ＿ＬＣＨ極座標からＬＩＮ＿ＬＡＢ座標に変換され、更に（数１５）によりＸＹＺ空間に逆変換される。
【０１２１】
【数１４】
2004166045.tif 000016
【０１２２】
【数１５】
2004166045.tif 000017
【０１２３】
そして、次に（数１６）により、均等色空間であるＬＡＢ空間に変換される。
【０１２４】
【数１６】
2004166045.tif 000018
【０１２５】
ここで、図１１に示すように、この過程で、線形補間交点１１０２により記述された色域形状は大きく変形し、色相角ＬＩＮ＿Ｈが一定の直線も曲線に変形してしまう。
【０１２６】
しかし、本実施の形態では、Ｓ１００５により線形補間交点の数が３６０個まで増加させてあるため、十分な精度でＬＡＢ空間内の色域を表現できる。
【０１２７】
このため、ＬＩＮ＿ＬＡＢ空間内で行った色相角ＬＩＮ＿Ｈ＝１°ごとの補間を、今度はＬＡＢ空間での色相角Ｈ°を用いて行うことによりＬＡＢ空間内での色立体最外殻表面を記述することができる。
【０１２８】
次に、Ｓ１００７にて、Ｓ１００４と同様にＬＡＢ空間内の座標をＬＣＨ円筒座標系に変換する。
【０１２９】
次に、Ｓ１００８にて、Ｓ１００５と同様に色相角Ｈごとに、補間交点を算出する。
【０１３０】
次に、Ｓ１００９にて、一定のＬにて切断した色立体のＬＡＢ空間内の最外郭記述が完成する。
【０１３１】
結果的に図１２のように、ＬＡＢ空間内での均等な色相角Ｈ°毎の菱形印の頂点で示す線形補間交点１５０１が、図１１に示した丸印の頂点で示す線形補間交点１４０１を用いて補間されて求められる。
【０１３２】
なお、このΔＨの数値は、本実施形態においては、Δ（ＬＩＮ＿Ｈ）と同じ１°に設定したが、別の値でもよい。この精度は色立体の体積計算や充填率計算に直接影響するため、細かいほど望ましいのは言うまでもない。
【０１３３】
次に、Ｓ１０１０にて、切断面であるＬの数値がＬ＝１００に到達したか否かを調べ、もし終了していない場合にはＳ１１０１に移行し、終了している場合は、色立体がＬＡＢ空間内でＬ＝２刻みで輪切りにされた状態で、図１２に示す色立体のＬ一定切断面が、Ｃ（Ｌ、Ｈ）という輝度と色相角の２変数関数で決定するクロマ値として最外郭データを記述されたことになる。
【０１３４】
次に、Ｓ１０１１にて、Ｌの数値がＬ＝１００未満であるため、ΔＬ＝２を加算してＬを再設定し、次の切断面の生成を行うためＳ１００２に戻る。
【０１３５】
以上により、Ｓ４０５が終了したので、次にＳ４０６へ進み最明色色域を算出する。
【０１３６】
なお、最明色色域入力部１０１において、予め最明色色域を算出し、データを読み込んでくることも可能である。
【０１３７】
ここで、Ｓ１００５による線形補間について、図９及び図１０を用いて、詳細に説明する。図９は、線形補間が実行される処理を示すフローチャートであり、図１０は、線形補間を示す図である。
【０１３８】
まず、Ｓ１２０１にて、色相角Ｈ（この場合はＬＩＮ＿Ｈ）＝０°にする初期設定を行う。
【０１３９】
次に、Ｓ１２０２にて、与えられた色相角ＬＩＮ＿Ｈを挟む２点の稜線上交点を求める。
【０１４０】
次に、Ｓ１２０３にて、（数１４）を用いて、座標値を極座標であるＬＩＮ＿Ｃ、ＬＩＮ＿Ｈから一旦直交座標であるＬＩＮ＿ａ、ＬＩＮ＿ｂに変換する。
【０１４１】
次に、Ｓ１２０４にて、図１０に示す２点の稜線上交点を結ぶ線分１３０１を計算する。
【０１４２】
次に、Ｓ１２０５にて、図１０に示す色相角ＬＩＮ＿Ｈの原点を通る動径１３０２を表現する直線を求める。
【０１４３】
次に、Ｓ１２０６にて、図１０に示す色相角ＬＩＮ＿Ｈの動径１３０２と線分１３０１との交点である補間交点座標１３０３を算出する。
【０１４４】
次に、Ｓ１２０７にて、補間交点座標１３０３を、直交座標から極座標に再度変換する。
【０１４５】
次に、Ｓ１２０８にて、色相角ＬＩＮ＿Ｈにおける線形補間交点データとして蓄積する。
【０１４６】
次に、Ｓ１２０９にて、色相角が３６０度に到達しているかどうかの終了条件を調べ、未だ終了していなければ、Ｓ１２１０に移行し、終了している場合は、Ｓ１００５の処理が終了となる。
【０１４７】
次に、Ｓ１２１０にて、色相角に増分Δ（ＬＩＮ＿Ｈ）を加算し、再設定してＳ１２０２に移行して処理を繰り返す。
【０１４８】
ここで増分Δ（ＬＩＮ＿Ｈ）は、色域精度を決定するため、できるだけ細かいことが望ましく本実施の形態ではΔ（ＬＩＮ＿Ｈ）＝１°としている。
【０１４９】
以上により、Ｓ１００５の処理が終了し、Ｓ１００６に移行する。
【０１５０】
次に、最明色色域を求める方法を、図１３及び図１４を用いて説明する。
【０１５１】
図１３は最明色色域を求めるフローチャートである。
【０１５２】
まず、Ｓ１７０１にて、最も狭帯域な原色として、図１４に示すような、５ｎｍ幅の密な原色群を想定する。これは３８０ｎｍから７８０ｎｍまで８１個存在するため８１原色の狭帯域フィルタをもつ多原色ディスプレイとみなすことができる。
【０１５３】
尚、この５ｎｍという数値は、本実施の形態における分光分布計算の８１次元離散ベクトル表現において、最も狭い値を意味するのである。
【０１５４】
次に、Ｓ１７０２にて、原色のＸＹＺ値を求める。ここではフィルタ透過率分布Ｐｉ（λｊ）、光源のスペクトル分布Ｌａｍｐ（λｊ）、等色関数ｘ（λｊ）、ｙ（λｊ）及びｚ（λｊ）との積和で（数１７）により計算される。ここでｉは原色の番号、ｊは離散化波長の番号である。なお、光源スペクトル分布は、多原色ディスプレイによる白点の色度の光源に合致させることが望ましい。
【０１５５】
【数１７】
2004166045.tif 000019
【０１５６】
次に、Ｓ１７０３にて、原色数Ｐｎｕｍが４でなく８１であることを除き、図２のＳ４０４と同じ処理を用いて、８１原色で生成される色立体を計算する。
【０１５７】
この過程は図５に４原色にて示したものと同様に計算される。最初に、８１原色の１次色が与えられたら、次に隣り合う２原色を加えた２次色が、これも８１種類生成される。同様に３次色が隣り合う３原色を加えた色として、これも８１種類生成される。
【０１５８】
このように、一般にＮ次色が、色相を連続した円環と考えて、隣り合うＮ個の原色を加えた色となる。以上、（数６）と同じ原理により、８１×８０＝６４８０面の平行四辺形で形成される６４８２頂点からなる凸立体が形成され、その各頂点位置での分光分布が決定する。
【０１５９】
次に、Ｓ１７０４にて、ＸＹＺ空間内で、頂点のみで定義されていた色立体を、均等色空間であるＬＡＢ空間での色立体表面データに変換する。この過程で行う処理は、図７のフローチャートで行った処理と同一であり、最終的に最明色色域が、多原色ディスプレイ色立体の表現形式と同じように、ＬＡＢ空間内でＣ（Ｌ、Ｈ）形で表現できる。
【０１６０】
ただし、充填率計算のために、離散量であるΔＬ及びΔＨの値は、ディスプレイ色立体と最明色立体との両者で等しくしておくことが必要である。
【０１６１】
以上により、最明色色域を求める方法の説明を終了する。
【０１６２】
次に、Ｓ４０７による多原色ディスプレイの最明色色域充填率計算の手法を、図１５及び図１６を用いて説明する。
【０１６３】
図１５は、Ｓ４０７による多原色ディスプレイの最明色色域充填率計算の手法を示すフローチャートである。
【０１６４】
まず、Ｓ１９０１にて、評価対象である多原色ディスプレイの色立体データが読み込まれる。この色立体のデータは前述のＬによる最外郭輪切りデータであり、これをＣ１（Ｌｋ、Ｈｈ）と表現する。
【０１６５】
次に、Ｓ１９０２にて、同様に最明色色域（ＯｐｔｉｍａｌＧａｍｕｔ）のデータが読み込まれ、これをＣ２（Ｌｋ、Ｈｈ）とする。ここでＬｋはΔＬ＝２の場合、Ｌ１からＬ５０となり、ＨｈはΔＨ＝１°の場合、Ｈ０からＨ３５９までの値をとる。
【０１６６】
次に、Ｓ１９０３にて、以下の色域体積計算のために、円筒座標形式から直交座標系式に変換する。ディスプレイ色立体Ｃ１のデータは、ＬＡＢ空間内の（数１８）に変換され、最明色色立体Ｃ２のデータは、（数１９）に変換される。変換式は前述の（数１４）に準じて行われる。
【０１６７】
【数１８】
2004166045.tif 000020
【０１６８】
【数１９】
2004166045.tif 000021
【０１６９】
次に、Ｓ１９０４にて、Ｌの初期設定を行ないＬ＝２とする。
【０１７０】
次に、Ｓ１９０５にて、色立体の体積を０に初期設定する。
【０１７１】
次に、Ｓ１９０６にて、Ｌに対する切断色域の面積ＳＬの計算を行う。このように点列で囲まれた面積の計算には、Ｗ．Ｄ．Ｋａｐｐｅｌｅ：“Ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇ  Ｃｏｌｏｒ  Ｇａｍｕｔ”，  ＩＳ＆Ｔ  ＮＩＰ  １３ｔｈ，  １９９７  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｐｐ４７０−４７４で示されるグリーンの定理を用いることができる。
【０１７２】
グリーンの定理によれば、ＳＬの計算には、図１６の色相ＨｈとＨｈ＋１との隣接２点と原点で作られる微小三角形の面積ΔＳｈ２００１を加算し、これを全色相まで加算する。面積は最明色についても同様に計算する。このＳ１９０６の面積計算処理は（数２０）を用いて表現できる。
【０１７３】
【数２０】
2004166045.tif 000022
【０１７４】
次に、Ｓ１９０７にて、（数２１）を用いて、色域体積に上記面積にΔＬの厚みを乗算して加算する。
【０１７５】
【数２１】
2004166045.tif 000023
【０１７６】
次に、Ｓ１９０８にて、Ｌの終了条件を調べ、未終了の場合は、Ｓ１９０９に移行し、終了の場合は、Ｓ１９１０に移行する。
【０１７７】
次に、Ｓ１９０９にて、Ｌを増加させて、Ｓ１９０６に移行する。
【０１７８】
次に、Ｓ１９１０にて、最明色色域の充填率Ｒが（数２２）により計算される。ここで、Ｖをディスプレイ色立体の体積、Ｖｏｐｔを最明色の色立体の体積とする。
【０１７９】
【数２２】
2004166045.tif 000024
【０１８０】
以上により、図２のＳ４０７が終了する。
【０１８１】
次に、本実施の形態では、第３の課題を解決するために、原色の選定基準として最明色色域の充填率Ｒを用いるが、光源が一定であれば、いかなる色域も最明色の色域内に包含されるため、充填率の最大化は色立体の体積最大化と同じことになり、最明色を用いる必要性にかける。
【０１８２】
むしろ、最明色の充填率は最低条件として用いて、例えば、最明色色域の充填率８０％を条件とすると、この条件の下で最適化原色候補が多数であれば、ここに人間の好ましさ、主観評価結果などを考慮し、特定の色相角度の範囲での最明色充填率を定義して、これが最大になるように条件を設定する。
【０１８３】
この色相としては、例えば、海や空などの風景の青色を再現する目的で青緑色を重視する場合又は医療分野で人間の血液などを再現するため赤色を重視する場合などがある。
【０１８４】
例えば、図１６において、色相角で青緑色に相当するＨｃｙａｎ＿ｓｔａｒｔ２００２からＨｃｙａｎ＿ｅｎｄ２００３までの範囲で最明色の充填率を（数２３）により計算し、その充填率が最大であるものを候補とすることができる。この青緑色の場合の計算は（数２０）での角度範囲を上記のように制限するだけでよい。
【０１８５】
【数２３】
2004166045.tif 000025
【０１８６】
次に、図１の３次元色域表示手段１０５について図１７を用いて説明する。
【０１８７】
３次元色域表示手段１０５は、生成された原色のＸＹＺ数値から作成されるＬＡＢ空間内の色立体及び最明色の立体を、３次元的にＣＧ表示する機能を提供する。これにより、最明色の立体内で、どの領域が充填しており、どの領域が空いているのかが、色度と輝度で３次元的に把握できる。
【０１８８】
３次元的ＣＧ表示機能を用いて、最明色立体の色域内に多原色ディスプレイの色立体が包含されている様子を表示したものを図１７に示す。ただし、ここでは、６原色ディスプレイの色立体を示している。
【０１８９】
図１７（ａ）は、Ｌ＊−ａ＊の面内で見た様子であり、外側の大きい色領域が最明色の色立体２１０１を示し、その内部の色立体２１０２が６原色ディスプレイを示す。
【０１９０】
図１７（ｂ）は、ａ＊−ｂ＊の面内で見た様子であり、外側の大きい色域の広がりが、最明色の色域の広がり２１０３を示し、その内部に６原色ディスプレイの色域２１０４が包含されている様子が分かる。
【０１９１】
次に、図１の再現色表示部１０６について、図１８を用いて説明する。
【０１９２】
図１の再現色表示部１０６は、生成された原色の確認を目的に実際の色を生成するハードウエアであり、設計実現が困難な自発光型のディスプレイを、光源とフィルタを用いたディスプレイにてシミュレーションするものであり、ここでは６原色ディスプレイの例を用いて説明する。
【０１９３】
図１８（ａ）は、光源ランプ２２０１か照射される光を、分光透過率を可変とする３つの分光透過率可変フィルタ２２０２と、分光透過率可変フィルタ２２０２を透過した分光の輝度透過率を可変とする液晶２２０４とを含む再現色表示手段である。
【０１９４】
ここで、分光透過率可変フィルタ２２０２は、機械的な稼動部を用いずに、電気的に分光透過率の中心波長を自由に選択できるものであり、例として液晶チューナブルフィルタ、音響光学フィルタ、圧電気ファブリペローフィルタなどがある。
【０１９５】
また、分光透過率設定部２２０３は、分光透過率可変フィルタ２２０２に
原色Ｐ１からＰ６までのＸＹＺ値が設計値になる信号を送信する。ここでは、Ｐ１からＰ３とＰ４からＰ６とが、各々異なるプロジェクタに設定され、それぞれのプロジェクタにて、原色の分光が、液晶２２０４を透過することにより、階調を得てフルカラー化されて投影される。
【０１９６】
また、液晶２２０４は、映像信号発生部２２０５から映像信号を受け、液晶２２０４を変調する。２台のプロジェクタからの光はフロントスクリーン２２０５又はリアスクリーン上で加法混色されて、フロントまたはリアから観察することによって多原色映像が観察される。
【０１９７】
以上にようにして、設計された原色を、実際に多原色ディスプレイのシミュレーションをする形で観察することが可能となり、また分光透過率可変フィルタ２２０２を用いているため、原色設計値の候補を種々試行錯誤して実験することも可能である。
【０１９８】
また、図１８（ｂ）は、直視型の液晶ディスプレイを利用した時間的加法混色方式による再現色表示手段である。光源２２０６は固定であり、分光透過率可変フィルタ２２０７及び液晶２２０８を高速で切替ることにより、例えば６種類に切り替えることにより、６種類の原色を時間分割的に生成する。
【０１９９】
映像信号発生部２２０５から出力され、液晶２２０８を調整する各原色の映像信号と、分光透過率設定手段２２０３から出力される分光透過率可変フィルタ２２０７を調整する信号とが、同期部２２０９により同期することで、階調を生成し、フルカラー化されて観察される。
【０２００】
なお、本発明は、原色数に制限を設けていないため、多原色のみならず、従来の３原色ディスプレイにおける新しい原色点の最適設計にも利用できる。
【０２０１】
以上、本実施の形態のように、特定光源を用いた時に生成される理論的な物体色の最大色域となる最明色色域と及び最明色色域の充填率を用いた評価基準を利用し、更に、色度を仮決定する場合に、各原色の色度と輝度から生成される白色点の条件を規定し、更に、単なる色域体積の大きさではなく、視覚系の認識可能な色空間内の実現可能な量を表現し、色再現意図として、特定色相の色域充填率を特に重視する評価関数を用いることにより、発明者らの試算によると６原色ディスプレイの最明色色域充填率が、６９％程度となり、今後も向上の余地がある評価基準による評価ができ、また、原色設計の探索の組み合わせを大幅に減少させ、更に、人間の視覚に有効な原色設計の最適化ができる。
【０２０２】
（実施の形態２）
本発明の第１の実施の形態では、自発光型多原色ディスプレイの原色設計による多原色の輝度の組み合わせ数増加に対して、ホワイト点の色度を拘束条件とし、輝度の探索を実質的に１原色のみに限定するのに対して、第２の実施の形態では、原色同士の大小関係に拘束条件を付けることで、原色設計を容易にする方法を説明する。
【０２０３】
図１９は、図４で示した原色の１つの候補の組である。これらの原色に対して、仮に決めたホワイト点から直接を引き、ｘｙ色度図のスペクトル軌跡と交わる点を計算する。
【０２０４】
この波長は各原色の主波長と呼ばれ、青色をλＢとし、青緑色をλＣとし、緑色をλＧとし、赤色をλＲとして、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の値として表現する。なお、第２の実施の形態では４原色として説明する。
【０２０５】
図２０は、人間の輝度感度（Ｙ）曲線に、この４種の波長を合わせて描いたものであり、λＢ及びλＣの色相の輝度は、比較的低い。一方、λＧ及びλＲの色相の輝度は、比較的高い。この色相と輝度の一般的な性質は、多原色ディスプレイにおいても維持することが重要と考えられる。そこで、４原色の輝度には拘束条件（数２４）を用い、組み合わせ数を減少させることができる。
【０２０６】
【数２４】
2004166045.tif 000026
【０２０７】
なお、（数２４）は多原色の数が４以上になっても同様に成立し、一般にＰ１からＰｎの主波長をλ１からλｎとした場合に、人間の視覚の輝度感度特性Ｙ（λｉ）の大小の順序関係と、求めるべき原色における輝度Ｙｉの大小の順序関係とが等しくなることを条件とすると、ディスプレイ原色設計装置のフローチャートは、図２１のようになり、Ｓ２５０３で上記の条件を実行する。その他は全て図２と同一である。
【０２０８】
また、原色数が４以上の場合には、ホワイト色度の拘束条件３個だけでは輝度の自由度が１以上になるため、残りの輝度について組み合わせ探索を行う必要があるが、この場合にもこの輝度大小関係の拘束条件を用いることができる。
【０２０９】
以上、本実施の形態のように、自発光型多原色ディスプレイの原色設計による多原色の輝度の組み合わせ数増加に対して、原色同士の大小関係に拘束条件を付けることによって、原色設計を容易にすることができる。
【０２１０】
【発明の効果】
以上、本実施の形態のように、特定光源を用いた時に生成される理論的な物体色の最大色域となる最明色色域と及び最明色色域の充填率を用いた評価基準を利用し、更に、色度を仮決定する場合に、各原色の色度と輝度から生成される白色点の条件を規定し、更に、単なる色域体積の大きさではなく、視覚系の認識可能な色空間内の実現可能な量を表現し、色再現意図として、特定色相の色域充填率を特に重視する評価関数を用いることにより、発明者らの試算によると６原色ディスプレイの最明色色域充填率が、６９％程度となり、今後も向上の余地がある評価基準による評価ができ、また、原色設計の探索の組み合わせを大幅に減少させ、更に、人間の視覚に有効な原色設計の最適化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるディスプレイ原色設計装置の構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態によるディスプレイ原色の設計を示すフローチャート
【図３】本発明の第１の実施の形態による４原色ＰＤＰの蛍光体の色度点を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態による４原色ＰＤＰの原色の色度候補領域と原色探索の初期状態を示す図
【図５】本発明の第１の実施の形態による４原色の色立体を示す図
【図６】本発明の第１の実施の形態による４原色の色立体を明度で切断した図
【図７】本発明の第１の実施の形態による均等色空間の色立体の計算を示すフローチャート
【図８】（ａ）本発明の第１の実施の形態による色立体の明度切断面の稜線上交点を示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態による線形補間交点群を示す図
【図９】本発明の第１の実施の形態による色相角での線形補間を示すフローチャート
【図１０】本発明の第１の実施の形態による色相の線形補間を示す図
【図１１】本発明の第１の実施の形態によるＬＡＢ空間に変換した線形補間交点群を示す図
【図１２】本発明の第１の実施の形態によるＬＡＢ空間内で色相角毎に線形補間を実施した線形補間交点群を示す図
【図１３】本発明の第１の実施の形態による最明色の立体の計算を示すフローチャート
【図１４】本発明の第１の実施の形態による８１種類のインパルス状の原色を示す図
【図１５】本発明の第１の実施の形態による多原色ディスプレイの色立体の最明色内充填率の計算を示すフローチャート
【図１６】本発明の第１の実施の形態による明度一定の切断面内での色域面積を示す図
【図１７】（ａ）本発明の第１の実施の形態によるＬ＊−ａ＊空間による色立体を示す図  （ｂ）本発明の第１の実施の形態によるｂ＊−ａ＊空間による色立体を示す図
【図１８】（ａ）本発明の第１の実施の形態による再現色表示手段の構成を示す図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態による再現色表示手段の構成を示す図
【図１９】本発明の第２の実施の形態による４原色の主波長を示す図
【図２０】本発明の第２の実施の形態による主波長での輝度の感度曲線を示す図
【図２１】本発明の第２の実施の形態によるディスプレイ原色の設計を示すフローチャート
【符号の説明】
１０１  最明色色域入力部
１０２  色再現意図入力部
１０３  原色最適化部
１０４  ３次元色域体積評価部
１０５  ３次元色域表示部
１０６  再現色表示部
１０７  色空間変換部
【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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