(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像情報を色毎に時間順次に表示するとともにこの表示に同期して表示色を切り換えることでカラー画像を表示する時分割カラー表示方法において、
１画面を表示する１フレーム期間が各色情報を表示する少なくとも４つ以上の複数のサブフィールド期間から構成されており、少なくとも一つのサブフィールド期間において表示される画像信号は、入力された１フレームの前記カラー画像情報から可変的に決定される色を有する非三原色画像信号であることを特徴とする時分割カラー表示方法。
【請求項２】
前記サブフィールド期間の各々において表示される画像信号は、ｎを１以上の整数としたとき入力画像信号を、ｎ個の前記非三原色画像信号と、３個の修正された三原色画像信号とに分離した修正画像信号の一つであることを特徴とする請求項１記載の時分割カラー表示方法。
【請求項３】
前記サブフィールド期間の各々において表示される画像信号は、画素毎に前記カラー画像情報の３つの三原色画像信号の最小値を検出し、前記最小値を第１の前記非三原色画像信号とし、前記三原色画像信号値から前記最小値を各々減算した３つの第１の修正三原色画像信号に対し、画素毎に0でない２つの前記第１の修正三原色画像信号の組み合わせを検出し、１フレームにおける前記検出された組み合わせの数が最も多い２つの前記第１の修正三原色画像信号の最小値を画素毎に検出し、前記２つの第１の修正三原色画像信号の最小値を第２の非三原色画像信号とし、前記３つの第１の修正三原色画像信号から前記第２の非三原色画像信号を減算した信号を、第２の修正三原色画像信号とした場合に、前記第１の非三原色画像信号、前記第２の非三原色画像信号、前記第２の修正三原色画像信号の一つであることを特徴とする請求項２記載の時分割カラー表示方法。
【請求項４】
前記サブフィールド期間の各々において表示される画像信号は、前記第２の修正三原色画像信号に対し更に、画素毎に0でない２つの前記第２の修正三原色画像信号の組み合わせを検出し、１フレームにおける前記検出された組み合わせの数が最も多い２つの前記第２の修正三原色画像信号の最小値を画素毎に検出し、前記２つの第２の修正三原色画像信号の最小値を第３の非三原色画像信号とし、前記３つの第２の修正三原色画像信号から前記第３の非三原色画像信号を減算した信号を、第３の修正三原色画像信号とした場合に、前記第１から第３の非三原色画像信号もしくは前記第３の修正三原色画像信号の一つであることを特徴とする請求項３記載の時分割カラー表示方法。
【請求項５】
前記サブフィールド期間の各々において表示される画像信号は、前記第３の修正三原色画像信号に対し更に、画素毎に0でない２つの前記第３の修正三原色画像信号の組み合わせを検出し、１フレームにおける前記検出された組み合わせの数が最も多い２つの前記第３の修正三原色画像信号の最小値を画素毎に検出し、前記２つの第３の修正三原色画像信号の最小値を第４の非三原色画像信号とし、前記３つの第３の修正三原色画像信号から前記第４の非三原色画像信号を減算した信号を、第４の修正三原色画像信号とした場合に、前記第１から第４の非三原色画像信号もしくは前記第４の修正三原色画像信号の一つであることを特徴とする請求項４記載の時分割カラー表示方法。
【請求項６】
前記サブフィールド期間の各々において表示される画像信号は、色割れ予測モデルに基づいて決定されたｎ個の前記非三原色画像信号と、３個の前記修正画像信号の一つであることを特徴とする請求項２記載の時分割カラー画像表示方法。
【請求項７】
前記色割れ予測モデルは、前記三原色画像信号の各々の輝度値に基づいて決定されていることを特徴とする請求項５記載の時分割カラー画像表示方法。
【請求項８】
前記三原色画像信号の表示色はレッド、グリーン、ブルーであり、前記非三原色画像信号の表示色は、ホワイト、シアン、マゼンタ、イエロー、の何れかであることを特徴とする請求項２記載の時分割カラー表示方法。
【請求項９】
前記サブフィールド期間において表示される前記非三原色画像信号は、１画面を表示する１フレーム期間の入力画像情報のうち、一部の画像情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の時分割カラー表示方法。
【請求項１０】
前記サブフィールド期間において表示される前記非三原色画像信号は、複数のフレーム期間を含むような所定のフレーム間隔毎の前記入力画像情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の時分割カラー画像表示方法。
【請求項１１】
前記サブフィールド期間において表示される前記非三原色画像信号は、前記入力画像情報のシーンチェンジ毎に決定されることを特徴とする請求項２記載の時分割カラー画像表示方法。
【請求項１２】
前記入力画像信号を、ｎ個の前記非三原色画像信号と前記修正された三原色画像信号に分離する際に、前記入力画像信号を色度座標値に変換する手順を含むことを特徴とする請求項２記載の時分割カラー表示方法。
【請求項１３】
三原色信号を含む入力画像信号に基づいて、前記三原色画像信号から可変的に非三原色の色を決定するサブフィールド制御部と、
前記非三原色の色を有する非三原色画像信号を生成する非三原色信号生成部と、
表示画像信号を白黒画像として順次表示する白黒画像表示部と、
前記白黒画像に同期して、１画面を表示する１フレーム期間を構成する少なくとも４つ以上の複数のサブフィールド期間毎に表示色を切り変えることのできる色表示部と、
前記非三原色信号を前記サブフィールド期間の少なくとも一つに表示するように前記色表示部を制御する色表示制御部と、
を備えたことを特徴とする時分割カラー表示装置。
【請求項１４】
前記原色信号の表示色はレッド、グリーン、ブルーであり、前記非三原色画像信号の表示色は、少なくとも２つの前記原色信号から生成されるホワイト、シアン、マゼンタ、イエロー、のうち何れかであることを特徴とする請求項１３記載の時分割カラー表示装置。
【請求項１５】
前記非三原色信号生成部は、前記入力画像信号から前記三原色信号を分離する信号分離回路を含み、この信号分離回路によって分離された三原色信号から前記非三原色信号を生成することを特徴とする請求項１３記載の時分割カラー表示装置。
【請求項１６】
前記白黒画像表示部は自発光型白黒画像表示装置であり、前記色表示部は前記白黒画像表示装置の前面に設けられ、時系列的に透過色を切り替え可能なカラーフィルタであることを特徴とする請求項１３記載の時分割カラー表示装置。
【請求項１７】
前記カラーフィルタは入射した光の偏光方向を制御する液晶セルと、複数枚の偏光板から成る、液晶カラーシャッタであることを特徴とする請求項１６記載の時分割カラー表示装置。
【請求項１８】
前記時分割カラー表示装置は、時分割カラー表示された画像をスクリーン上に拡大、あるいは縮小投影する光学レンズを備えた投射型表示装置であることを特徴とする請求項１３記載の時分割カラー表示装置。
【請求項１９】
前記時分割カラー表示装置は、時分割カラー表示された画像を拡大光学系を介して観察するヘッドマウントディスプレイであることを特徴とする請求項１３記載の時分割カラー表示装置。
【請求項２０】
前記白黒画像表示部は透過型液晶ライトバルブであり、前記色表示部は前記透過型液晶ライトバルブの背面に設けられたバックライトであり、前記バックライトは三原色を時系列的に選択、あるいは組み合わせて発光させることのできる複数の光源を備えていることを特徴とする請求項１３記載の時分割カラー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時分割カラー表示装置および表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的にはカラーディスプレイは、空間加法混色によりカラー表示を行っている。空間加法混色とは、一般に光の三原色と呼ばれる赤（以後Ｒと呼ぶ）、緑（以後Ｇと呼ぶ）、青（以後Ｂと呼ぶ）を観察者が空間的に分割された状態として認識できない程度に並列して配置し、各原色の強度比を変化させることにより、観察者の目の中でそれらを混色させて、カラー表示を行う方法である。この方法に対し、近年、継時加法混色によるディスプレイの開発が盛んに進められてきている。これは、空間加法混色の場合、カラー表示を行うために、１つの絵素を光の三原色に相当する３つの画素に分割する必要があるのに対し、継時加法混色では、１つの画素でカラー表示が可能となるため、ディスプレイの高解像度化の一つの手段として注目されているためである。空間加法混色に対し継時加法混色は、光の三原色表示期間を時間的に分割し、観察者が分割期間を認識できない程度の速さで、各表示を切り換えて表示することでカラー表示を行っている。この継時加法混色を利用した表示装置を一般に時分割カラー表示装置と呼ぶ。
【０００３】
時分割カラー表示装置は、カラーシャッタ方式や、三原色バックライト方式等様々な方式があるが、いずれの方式も入力された画像信号を三原色であるＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に分割し、それらを１フレーム期間中に３倍速でＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像と順次表示することによりカラー表示を行っている。すなわち、時分割カラー表示装置においては、１画面の表示更新が完了するのに必要な期間である１フレーム期間は、各色情報を表示する複数のフィールドで構成される。この各フィールド期間をここでは、インタレース表示におけるフィールド期間と区別するためサブフィールドと呼ぶことにする。時分割カラー表示装置においてインタレース表示を行う場合は、一般的にはＲＧＢ三原色の３個のサブフィールドで１フィールドが構成され、偶奇２フィールドで１フレームが構成されることになる。以降、議論を簡略化するため、特に説明の無い限りノンインタレース表示を前提とすることにし、１フレーム＝１フィールドとし、１フレームが複数のサブフィールドから構成されることとして扱う。
【０００４】
一般に、表示装置では１フレーム周波数はフリッカを知覚できない臨界融合周波数（ＣＦＦ）以上で表示されることが必要であり、それゆえ、時分割カラー表示では１フレーム期間内のサブフィールド数をＮとするとフレーム周波数のＮ倍の周波数で各サブフィールドを表示することが必要となる。例えば図２５に示すように、１フレーム周波数を６０Ｈｚとし、ＲＧＢの３サブフィールドで時分割カラー表示を行おうとすると、各サブフィールド周波数は１８０Ｈｚとなる。
【０００５】
時分割カラー表示を実現する手段としては、白色表示をＲＧＢフィルタで時間的に分光するか、複数のＲＧＢ光源を時間的に切り換えて照明する手段が用いられる。具体的には、前者の例として白色光源でライトバルブを照明し、ＲＧＢ円盤カラーフィルタ（カラーホイール）を機械的に回転させる構成、モノクロＣＲＴ(Cathode Ray Tube)で白黒画像を表示し、ＣＲＴ前面に液晶カラーシャッタを設置する構成が挙げられる。後者の例としては、ライトバルブをＲＧＢ色のＬＥＤ、もしくは蛍光管で照明する構成が提案されている。
【０００６】
先に述べた理由から、時分割カラー表示では空間表示に比べ高速表示が必要とされるため、画像を表示するライトバルブには高速応答なＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）、ベンド配向液晶セル（ＰＩツイストセル、位相補償フィルムを追加したＯＣＢ(Optically Compensated Birefringence)モードを含む）、スメクチック系液晶を用いた強誘電性液晶セル、反強誘電性液晶セル、電圧・透過率曲線が無閾のＶ字型応答を示すＶ字型応答液晶セル（ＴＬＡＦ(ThresholdLess Anti-Ferroelectric)モード）が用いられる。液晶カラーシャッターに用いられる液晶セルも同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
先に述べたように、時分割カラー表示において、フリッカが知覚されないサブフィールド周波数の下限は３×ＣＦＦ、即ち１５０Ｈｚ程度となるが、サブフィールド周波数が低いと「色割れ妨害」が発生することが知られている。これは、動画に追随した視線の動き、瞬目、視線の移動により、網膜上におけるＲＧＢ画像が一致することなく時聞積分されるために、画像もしくは画面の輪郭が色付いて見える妨害である。
【０００８】
例えば、１フレームが６０Ｈｚの画像信号の場合、ＲＧＢの各サブフィールドは、１８０Ｈｚで表示画面全体に面順次で表示される。観察者が静止画を注視している場合には１８０ＨｚでＲＧＢの各サブフィールド画像が、観察者の網膜上で混色され、正しいカラー表示を観察者に提示することができる。例えば、図２６（ａ）に示すように表示画像２００内に白箱画像２１０が表示されているときは、赤、緑、青の各々のサブフィールド画像が観察者の網膜上で混色され、正しいカラー表示が観察者に提示される。しかし、図２６（ａ）の矢印３００の方向に観察者の目が表示画面を横切って移動する場合等では、例えば、図２６（ｂ）に示すように、ある瞬間に動体のＲのサブフィールド画像２１２が観察者の網膜に提示され、次の瞬間には動体のＧのサブフィールド画像２１４が観察者の網膜に提示され、次の瞬間には動体のＢのサブフィールド画像２１６が観察者の網膜に提示される場合、観察者の眼球は表示画面を横切って移動しているため、観察者の網膜上でＲとＧとＢの３つの画像は完全に一致して合成されず、３つの画像はずれて合成される。そのため、動体のエッジ近傍でＲ，Ｇ，Ｂのサブフィールド画像が合成されず、それぞれのＲ，Ｇ，Ｂのサブフィールド画像が単独の色として見える色割れ妨害が起こる。このような現象は観察者に違和感を与えたり、また長時間に渡って表示装置を使用する場合に観察者に疲労を与えることとなる。
【０００９】
この色割れ妨害を低減するためには、サブフィールド周波数を上げることが効果的であることが分かっている。しかしながら、表示周波数を上げることは液晶表示素子などの応答速度から限界があり、回路的にも困難が増加するため好ましい解決手段とはいえない。
【００１０】
一方、ＲＧＢサブフィールドに無彩色信号（Ｗ信号）サブフィールドを加え、４倍速表示を行う方法が提案されている（特開平８−１０１６７２号公報参照）。この方法は、各画素におけるＲＧＢ信号の最小値をＷサブフィールドにおいて表示し、差分となる有彩色成分を残りのＲＧＢサブフィールドで表示するというものである。この方法によれば、輝度の高い無彩色表示、即ち明るく白表示に近い表示時には大多数の信号成分がＷサブフィールドで表示されるため、原理的に色割れは認識されにくくなる。しかしながら、画像情報が殆ど有彩色成分、例えばＲとＢで画像が構成され、Ｇ信号を殆ど含まないような画像に対しては上記方法では殆ど効果が得られない。例えば入力画像信号が黄色（以後Ｙと呼ぶ）成分が大きい場合は、ＲとＧの色割れが起こってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、サブフィールド周波数を大幅に上げることなく、任意の画像に対して色割れを可及的に抑制することのできる時分割カラー表示装置及びその表示方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による時分割カラー表示方法は、カラー画像情報を色毎に時間順次に表示するとともにこの表示に同期して表示色を切り換えることでカラー画像を表示する時分割カラー表示方法において、１画面を表示する１フレーム期間が各色情報を表示する少なくとも4つ以上の複数のサブフィールド期間から構成されており、少なくとも一つのサブフィールド期間において表示される画像信号は、三原色信号を含む入力画像信号のうち少なくとも２つの原色信号から生成される非三原色画像信号であることを特徴とする。
【００１３】
なお、前記サブフィールド期間において表示される前記非三原色画像信号は、前記入力画像情報に基づいて決定されることが好ましい。
【００１４】
なお、前記サブフィールド期間の各々において表示される画像信号は、ｎを１以上の整数としたとき前記入力画像信号を、ｎ個の前記非三原色画像信号と、３個の修正された三原色画像信号に分離した修正画像信号の一つであるように構成しても良い。
【００１５】
なお、前記サブフィールド期間において表示される画像信号は、前記分離された修正三原色画像信号と、前記少なくとも２つの原色信号から生成される、修正三原色画像信号の少なくとも１つよりも信号平均強度が高いｎ個の非三原色画像信号からなることが好ましい。
【００１６】
なお、前記画像信号の分離は、前記３個の三原色信号の最小値を検出し、前記最小値を第１の前記非三原色信号とし、前記三原色信号値から前記最小値を各々減算した０でない２つの修正画像信号のうち、小さい方の信号値を第２の前記非三原色信号とするように構成しても良い。
【００１７】
また、本発明による時分割カラー表示装置は、三原色信号を含む入力画像信号に基づいて、前記三原色信号の内の少なくとも２つの原色信号を選択して非三原色信号を生成する非三原色信号生成部と、表示画像信号を白黒画像として順次表示する白黒画像表示部と、前記白黒画像に同期して、１画面を表示する１フレーム期間を構成する少なくとも４つ以上の複数のサブフィールド期間毎に表示色を切り変えることのできる色表示部と、前記非三原色信号を前記サブフィールド期間の少なくとも一つに表示するように前記色表示部を制御する色表示制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
なお、前記非三原色信号生成部は、前記入力画像信号から前記三原色信号を分離する信号分離回路を含み、この信号分離回路によって分離された三原色信号から前記非三原色信号を生成するように構成しても良い。
【００１９】
なお、前記白黒画像表示部は自発光型白黒画像表示装置であり、前記色表示部は前記白黒画像表示装置の前面に設けられ、時系列的に透過色を切り替え可能なカラーフィルタであるように構成しても良い。
【００２０】
なお、前記カラーフィルタは入射した光の偏光方向を制御する液晶セルと、複数枚の偏光仮から成る、液晶カラーシャッタであるように構成しても良い。
【００２１】
なお、前記時分割カラー表示装置は、時分割カラー表示された画像をスクリーン上に拡大、あるいは縮小投影する光学レンズを備えた投射型表示装置であっても良い。
【００２２】
なお、前記色表示部は、カラーホイールであっても良い。
【００２３】
なお、前記白黒画像表示部は透過型液晶ライトバルブであり、前記色表示部は前記透過型液晶ライトバルブの背面に設けられたバックライトであり、前記バックライトは三原色を時系列的に選択、あるいは組み合わせて発光させることのできる複数の光源を備えるように構成しても良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
本発明による時分割カラー表示装置の第１の実施形態の構成を図１に示す。この実施形態の時分割カラー表示装置は、逆γ補正回路２と、信号分離回路４と、ＲＧＢ最小値検出回路６と、減算回路８ａ，８ｂ，８ｃと、ＲＧＢ比較回路１０，１２，１４と、比較減算回路１１，１３，１５と、液晶カラーシャッタ駆動回路３０（以下、ＬＣＣＳ駆動回路３０とも言う）と、モノクロＣＲＴ３２と、色偏光板３３，３５，３７と、液晶シャッタ３４，３６，３８と、無彩色偏光板３９と、を備えている。
【００２６】
次に本実施形態の時分割カラー表示装置の構成および動作を説明する。入力画像信号が逆γ補正回路２により逆γ補正をされた後、信号分離回路４により各三原色画像信号、すなわちＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に分離される。分離された各三原色画像信号は、ＲＧＢ最小値検出回路６と、減算回路８ａ，８ｂ，８ｃとに入力される。ＲＧＢ最小値検出回路６では、各画素毎に、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の最小値を検出する。検出された最小値は無彩色（以下、Ｗ信号と呼ぶ）信号としてＬＣＣＳ駆動回路３０および減算回路８ａ，８ｂ，８ｃに入力される。
【００２７】
減算回路８ａ，８ｂ，８ｃでは、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号より、入力されたＷ信号を減算し、Ｒ１信号（＝Ｒ信号−Ｗ信号）、Ｇ１信号（＝Ｇ信号−Ｗ信号）、Ｂ１信号（＝Ｂ信号−Ｗ信号）を各々出力する。このときＷ信号はＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のうちの最小値であるから、Ｒ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号のいずれかは０となっている。Ｒ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号は、比較減算回路１１およびＲＧＢ比較回路１０に入力される。
【００２８】
ＲＧＢ比較回路１０では、１フレーム分の各画素毎に３種類の信号、すなわちＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号の強度を比較し、上記３種類の信号のうち２種類の信号の強度が０ではない組み合わせをカウントしていく。例えば、Ｒ１＝３０，Ｇ１＝５０，Ｂ１＝０であった場合、（Ｒ１，Ｇ１）という組み合わせに対しカウントする。２種類以上の信号強度が０の場合、その画素は無視し、カウント対象とはしない。以上の処理を入力画像信号１フレーム分について行い、最も頻度が高い（カウント数が大きい）組み合わせをＣｏｍｐ信号として出力する。つまり、Ｃｏｍｐ信号は、（Ｒ，Ｇ）、（Ｒ，Ｂ）、（Ｇ，Ｂ）のいずれかの組み合わせを示す信号となる。出力されたＣｏｍｐ信号は、Ｒ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号とともに、比較減算回路１１に入力される。
【００２９】
比較減算回路１１では、Ｃｏｍｐ信号が示す組み合わせに対応する画素のＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号のうちの値が０でない２種類の信号から最小値Ｉ１を検出し、上記０でない２種類の信号のそれぞれから上記最小値Ｉ１を減算する。このとき、Ｃｏｍｐ信号が示す組み合わせの以外の組み合わせに対応する画素の信号については、減算を行わない。例えば、Ｃｏｍｐ信号が示す組み合わせが（Ｒ，Ｇ）である画素の場合は、Ｂ１信号の値は０であり、Ｒ１信号の値とＧ１信号の値の内の小さい方の値がＩ１となり、Ｒ２信号（＝Ｒ１信号−Ｉ１）、Ｇ２（＝Ｇ１信号−Ｉ１）、およびＢ２信号（＝Ｂ１信号）が演算され、比較減算回路１１から出力される。
【００３０】
そして、最小値はＩ１信号としてＬＣＣＳ駆動回路３０に入力される。また、比較減算回路１１の出力であるＲ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号は再び比較減算回路１３およびＲＧＢ比較回路１２に入力される。なおＩ１信号は（Ｒ，Ｇ）、（Ｒ，Ｂ）、（Ｇ，Ｂ）の組み合わせのいずれかであるため、黄（以後、Ｙと呼ぶ）信号、マゼンタ（以後、Ｍと呼ぶ）信号、シアン（以後、Ｃと呼ぶ）信号のいずれかとなる。
【００３１】
Ｒ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号について、ＲＧＢ比較回路１２および比較減算回路１３において、上述と同様の処理が行われ、最小値がＩ２信号としてＬＣＣＳ駆動回路３０に入力され、比較減算回路１３の出力であるＲ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号が比較減算回路１５およびＲＧＢ比較回路１４に入力される。なお、Ｉ２信号は、Ｉ１信号の組み合わせ以外の２種類の信号の組み合わせのいずれかの信号である。
【００３２】
Ｒ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号について、ＲＧＢ比較回路１４および比較減算回路１５において、再度上述したと同様の処理が行われ、比較減算回路１５の出力であるＲ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号および最小値Ｉ３信号が、ＬＣＣＳ駆動回路３０に入力される。なお、Ｉ３信号は、Ｉ１信号とＩ２信号の組み合わせ以外の組み合わせの信号である。
【００３３】
以上により、ＬＣＣＳ駆動回路３０には、入力画像信号がＷ信号、Ｙ信号、Ｍ信号、Ｃ信号、Ｒ４信号、Ｇ４信号、およびＢ４信号の７種類に分離された信号が入力される。
【００３４】
以下に、本実施形態にかかる入力画像信号の分離方式をより具体的に説明する。本実施形態にかかる入力画像信号の分離方式の概略を図２に示す。図２においては、説明の簡略化のため、３×３個の画素４０ｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３）の画像信号が入力される場合について示しており、１画素が左からＲ、Ｇ、Ｂの三種類の画像信号により構成されていることを表している。Ｒ、Ｇ、Ｂに書かれている数字は最大を１００とした場合の各画像信号の強度を示している。入力された画像信号は、まずＲＧＢ最小値検出回路６と減算回路８ａ，８ｂ，８ｃによりＷ信号とＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号に分離される。例えば図２（ａ）に示す左上の画素４０１１の場合、Ｒ＝１００、Ｇ＝５０、Ｂ＝２０であるため、Ｗ＝２０となり、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１はそれぞれ、Ｒ１＝Ｒ−Ｗ＝８０、Ｇ１＝Ｇ−Ｗ＝３０、Ｂ１＝Ｂ−Ｗ＝０となる。このようにして求められた、各画素４０ｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３）に対応するＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号の値を図２（ｂ）に、Ｗ信号の値４２ｉｊを図２（ｃ）に示す。
【００３５】
次に、Ｒ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号は、ＲＧＢ比較回路１０に入力され、１フレームのＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号のうち、２種類の組み合わせ頻度が最大となる組み合わせが求められる。図２（ｂ）の場合、（Ｒ，Ｇ）の組み合わせが６個、（Ｒ，Ｂ）の組み合わせが１個、（Ｇ，Ｂ）の組み合わせが２個であるため、（Ｒ，Ｇ）の組み合わせが最も頻度が高いとＲＧＢ比較回路１０が判断し、その結果を比較減算回路１１に送出する。
【００３６】
比較減算回路１１では、各画素毎に、入力されるＲ１信号，Ｇ１信号，Ｂ１信号のうち、ＲＧＢ比較回路１０の出力結果に基づいて、（Ｒ，Ｇ）の組み合わせに対応するＲ１信号およびＧ１信号の値のうち小さいほうの値、すなわち最小値を求める。図２（ｂ）に示す左上の画素４０１１の場合、Ｒ１＝８０，Ｇ１＝３０，Ｂ１＝０であるため、この画素の最小値すなわちＹ（Ｒ，Ｇ）信号は、Ｙ＝３０となり、Ｒ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号はそれぞれ、Ｒ２＝Ｒ１−Ｙ＝５０，Ｇ２＝Ｇ１−Ｙ＝０，Ｂ２＝Ｂ１＝０となる。Ｂ１信号は、組み合わせの要素がＲとＧであるため、減算の対象とはならない。このようにして求められた、各画素４０ｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３）に対応するＲ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号の値を図２（ｄ）に、Ｙ信号の値４４ｉｊを図２（ｅ）に示す。
【００３７】
比較減算回路１１から出力されたＲ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号は、再びＲＧＢ比較回路１２により上述の場合と同様の処理が行われる。図２（ｄ）の場合、（Ｒ，Ｇ）の組み合わせが０個、（Ｒ，Ｂ）の組み合わせが１個、（Ｇ，Ｂ）の組み合わせが２個、その他カウントされない組み合わせ（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のうち２種類以上の信号の値が０となる組み合わせ）が６個であるから、（Ｇ，Ｂ）の組み合わせが最も頻度が高いとＲＧＢ比較回路１２が判断し、この結果を比較減算回路１３に送出する。この結果に基づきＲ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号から、比較減算回路１３において、組み合わせ頻度が最大である（Ｇ，Ｂ）の組み合わせについて最小値が求められ、減算が行われる。つまり、図２（ｄ）の右上の画素４０１３では、最小値すなわちＣ（Ｇ，Ｂ）信号は、Ｃ＝２０となり、Ｒ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号はそれぞれ、Ｒ３＝Ｒ２＝０，Ｇ３＝Ｇ２−Ｃ＝０，Ｂ３＝Ｂ２−Ｃ＝１０となる。このようにして求められた、各画素４０ｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３）に対応するＲ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号の値を図２（ｆ）に、Ｃ信号の値４６ｉｊを図２（ｇ）に示す。
【００３８】
更に、ＲＧＢ比較回路１４および比較減算回路１５において、Ｒ３信号，Ｇ３信号，Ｂ３信号についても上述の場合と同様の処理を行う。図２（ｆ）に示す場合、（Ｒ，Ｂ）の組み合わせが１個、その他のカウントされない組み合わせが８個であるため、（Ｒ，Ｂ）の組み合わせが最も頻度が高いと判断する。ただし、ここでの処理は、この処理が行われる前の２回のＲＧＢ比較処理の結果から、これまでに組み合わせられていない組み合わせであると判断することが可能であるため、省略することができる。この結果に基づきＲ３信号，Ｇ３信号，Ｂ３信号は、比較減算回路１５において、組み合わせ頻度が最大であるＲＢの組み合わせについて最小値が求められ、減算が行われる。つまり、図２（ｆ）の真中の画素４０２２では、最小値すなわちＭ（Ｒ，Ｂ）信号は、Ｃ＝３０となり、Ｒ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号はそれぞれ、Ｒ４＝Ｒ３−Ｃ＝３０，Ｇ４＝Ｇ３＝０，Ｂ４＝Ｂ３−Ｍ＝０となる。以上の処理により、入力画像信号は、Ｗ、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４の画像信号に分離される。すなわち、逆γ補正回路２と、信号分離回路４と、ＲＧＢ最小値検出回路６と、減算回路８ａ，８ｂ，８ｃと、ＲＧＢ比較回路１０，１２，１４と、比較減算回路１１，１３，１５とによって、入力画像信号からＲ、Ｇ、Ｂの三原色画像信号が分離されるとともにＷ、Ｙ、Ｃ、Ｍの非三原色画像信号が生成される。
【００３９】
上述のような処理により分離された７種類の画像信号は、ＬＣＣＳ駆動回路３０に入力される。ＬＣＣＳ駆動回路３０では、フレームメモリ（図示せず）に分離された画像信号を記録し、入力画像信号のフレーム周波数の７倍の周波数で順次出力する。この画像出力は、モノクロＣＲＴ３２に入力され、Ｗ信号、Ｙ信号、Ｃ信号、Ｍ信号、Ｒ４信号、Ｇ４信号、およびＢ４信号の画像信号を面順次で表示する。この表示と同期して、３枚の液晶シャッタ３４，３６，３８をＬＣＣＳ駆動回路３０によって駆動することにより、観察者にカラー画像を提示することができる。
【００４０】
本実施形態における色偏光板と液晶シャッタの構成を図３に示す。色偏光板３３，３５，３７および無彩色偏光板３９と、液晶シャッタ３４，３６，３８とはモノクロＣＲＴ３２の表示面に直交する方向に直列に設置されている。色偏光板３３，３５，３７および無彩色偏光板３９の矢印は、透過軸方位を示し、添え字のＲＧＢは、透過光色を示す。例えば、色偏光板３３では、直交する２つの偏光軸の一方は、ＲＧＢを透過し、他方は、ＧＢつまりＣを透過する。
【００４１】
液晶シャッタ３４，３６，３８は、強誘電性液晶セルやベンド配向セルのような高速応答性を有している液晶セルが望ましく、本実施形態では、ベンド配向セルを用いた。ベンド配向セルはＯＮ時は入射偏光方位を維持して透過、ＯＦＦ時は入射偏光方位を９０度回転させる。つまり上記色偏光板３３，３５，３７と液晶シャッタ３４，３６，３８との組み合わせの場合、３枚の液晶シャッタ３４，３６，３８のＯＮ／ＯＦＦを図４に示すように組み合わせれば、Ｗ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｒ、Ｇ、Ｂの７種類の色を表示することができる。例えば、液晶シャッタ３４，３６をＯＮ、液晶シャッタ３８をＯＦＦすると、WすなわちＲＧＢが透過光色となり、液晶シャッタ３４をＯＦＦ、液晶シャッタ３６，３８をＯＮすると、Ｒが透過光色となる。
【００４２】
この３枚の液晶シャッタ３４，３６，３８の駆動と同期してモノクロＣＲＴ３２に７倍速で７種類の画像信号を表示することにより、観察者にカラー画像を提示することができる。
【００４３】
上記のように駆動することにより、入力画像は、三原色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに比べそれぞれの色差がより小さい非三原色画像信号Ｃ、Ｍ、Ｙの画像で出力される強度が高くなり、Ｃ、Ｍ、Ｙの混色では表すことができない色をＲ、Ｇ、Ｂで表示することとなる。Ｒ、Ｇ、Ｂは、表示装置が再現できる色で最も色差が大きい三原色であり、色差が大きいということは、観察者にとって色の違いが大きく知覚されるため、色割れが大きくなる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の時分割カラー表示装置は、三原色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対してよりそれぞれの色差が小さい非三原色画像信号であるＣ、Ｍ、Ｙで表示し、三原色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂの強度は小さくなるため、観察者に色割れが知覚されにくいものとなる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明による時分割カラー表示装置の第２の実施形態の構成を図５に示す。この実施形態の時分割カラー表示装置は、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の三原色信号と、ｎ個の非三原色信号とを用いて、時分割カラー表示するものであって、逆γ補正回路２と、信号分離回路４と、信号分離回路１６，１９と、信号比較回路１７，２０と、減算回路１８，２１と、ＬＣＣＳ駆動回路３０と、モノクロＣＲＴ３２と、色偏光板３３，３５，３７と、液晶シャッタ３４，３６，３８と、無彩色偏光板３９と、を備えている。本実施形態は、ｎを２とした場合である。
【００４６】
次に、本実施形態の時分割カラー表示装置の構成と動作を説明する。入力画像信号は、逆ガンマ補正回路２に入力されて逆ガンマ補正処理をされた後、信号分離回路４によりＲ信号およびＧ信号ならびにＢ信号の三原色信号に分離される。この三原色信号は、信号分離回路１６に入力され、各画素毎に、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の最小値よりＷ信号、Ｒ信号とＧ信号の最小値よりＹ信号、Ｒ信号とＢ信号の最小値よりＭ信号、Ｇ信号とＢ信号の最小値よりＣ信号が作られ、これらの非三原色信号Ｗ、Ｙ、Ｍ、Ｃ信号は信号比較回路１７に入力される。
【００４７】
信号比較回路１７では、１フレーム分の各画素毎に、Ｗ信号、Ｙ信号、Ｍ信号、およびＣ信号の強度を比較し、信号強度が最大である信号を検出し、その組み合わせを識別する信号をＣｏｍｐ信号として減算回路１８に送出する。また、信号分離回路１６は、信号分離回路４の出力であるＲ、Ｇ、Ｂ信号をそのまま減算回路１８に送出する。Ｃｏｍｐ信号は、Ｗ信号の信号強度が最大であるときは（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の組み合わせを、Ｙ信号の信号強度が最大であるときは（Ｒ，Ｇ）の組み合わせを、Ｍ信号の信号強度が最大であるときは（Ｒ，Ｂ）の組み合わせを、Ｃ信号の信号強度が最大であるときは（Ｇ，Ｂ）の組み合わせを識別する信号である。
【００４８】
減算回路１８では、Ｃｏｍｐ信号によって入力される組み合わせに対応するＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のうちの２種類の信号から最小値をＩ５信号として検出し、上記２種類の信号のそれぞれからＩ５信号を減算する。このとき、組み合わせの対象となっていない信号については、減算を行わない。例えば、Ｃｏｍｐ信号が（Ｇ，Ｂ）の組み合わせを識別する信号であるときは、Ｇ信号とＢ信号の値の最小値Ｉ５すなわち小さい方の値を検出し、Ｇ信号、Ｂ信号からそれぞれＩ５信号を減算する。そして、減算結果をＧ５信号（＝Ｇ信号−Ｉ５信号）、Ｂ５信号（＝Ｂ信号−Ｉ５信号）を信号分離回路１９に出力する。このときＲ信号は組み合わせの対象となっていない信号なので減算を行わず、Ｒ５信号（＝Ｒ信号）として信号分離回路１９に出力される。また、Ｉ５信号は減算回路１８からＬＣＣＳ駆動回路３０に送出される。
【００４９】
信号分離回路１９および信号比較回路２０ならびに減算回路２１において、上述の場合と同様の処理を行うことにより、Ｒ５信号、Ｇ５信号、Ｂ５信号は、Ｒ６信号、Ｇ６信号、Ｂ６信号およびＩ６信号に分離され、ＬＣＣＳ駆動回路３０に入力される。
【００５０】
本実施形態では、ｎ＝２であるため、減算回路による処理が２回であったが、一般にｎの値により、減算回路による処理回数はｎとなる。上記の処理により、入力画像信号は、三原色信号である、Ｒ６信号、Ｇ６信号、Ｂ６信号、および非三原色信号である、Ｉ５信号、Ｉ６信号の５種類の画像信号に分離される。ＬＣＣＳ駆動回路３０では、分離された画像信号を、図示しないフレームメモリに記録し、入力画像信号のフレーム周波数の、３＋ｎ倍の周波数で順次出力する。この画像出力は、モノクロＣＲＴ３２に入力され、Ｒ６信号、Ｇ６信号、Ｂ６信号、Ｉ５信号、Ｉ６信号の画像信号を面順次で時分割表示する。第１の実施形態の場合と同様に、この表示と同期して、３枚の液晶シャッタ３４，３６，３８を駆動することにより、観察者にカラー画像を提示することができる。
【００５１】
上記のように駆動することにより、入力画像は、三原色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに比べそれぞれの色差がより小さい非三原色画像信号Ｉ５およびＩ６の画像で出力される強度が高くなり、Ｉ５、Ｉ６の混色では表すことができない色をＲ、Ｇ、Ｂで表示することとなる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の時分割カラー表示装置は、三原色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対してよりそれぞれの色差が小さい非三原色画像信号であるＩ５、Ｉ６で表示し、三原色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂの強度は小さくなるため、観察者に色割れが知覚されにくいものとなる。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に本発明による時分割カラー表示装置の第３の実施形態を図６を参照して説明する。この実施形態の時分割カラー表示装置は、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｗ信号と、１個の非三原色信号とを用いて、時分割カラー表示するものであって、その構成を図６に示す。この実施形態の時分割カラー表示装置は、逆γ補正回路２と、信号分離回路４と、ＲＧＢ最小値検出回路６と、減算回路８ａ，８ｂ，８ｃと、ＲＧＢ比較回路１０，１２，１４と、比較減算回路１１，１３，１５と、液晶カラーシャッタ駆動回路３０（以下、ＬＣＣＳ駆動回路３０とも言う）と、モノクロＣＲＴ３２と、色偏光板３３，３５，３７と、液晶シャッタ３４，３６，３８と、無彩色偏光板３９と、を備えている。すなわち、本実施形態の時分割カラー表示装置は、図１に示す第１の実施形態の時分割カラー表示装置において、ＲＧＢ比較回路１２，１４と、比較減算回路１３，１５とを削除した構成となっている。第１の実施形態では、入力画像信号をＣ信号、Ｍ信号、Ｙ信号に分離するために、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号よりＷ信号を減算した後に、３回の減算処理を行っている。これに対して本実施形態では、減算処理を３回から２回とすることにより、入力画像信号をＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｗ信号と、１個の非三原色信号からなる画像信号に分離することができる。
【００５４】
この分離された画像信号が入力されたしＣＣＳ駆動回路３０では、分割された画像信号を図示しないフレームメモリに記録し、入力画像信号のフレーム周波数の、５（＝４＋１）倍の周波数で順次出力する。この画像出力は、モノク回ＣＲＴ３２に入力され、分離された画像信号を面順次で時分割表示する。第１の実施形態と同様に、この表示と同期して、３枚の液晶シャッタ３４，３６，３８を駆動することにより、観察者にカラー画像を提示することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の時分割カラー表示装置は、三原色信号である、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号と、これらの三原色信号より色差が小さい非三原色画像信号であるＩ１とを用いて、液晶カラーシャッタを駆動しているため、三原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの強度が相対的に小さくなり、観察者に色割れが知覚されにくいものとなる。
【００５６】
（第４の実施形態）
次に、本発明による時分割カラー表示装置の第４の実施形態を図７を参照して説明する。上記第１乃至第３の実施形態では、カラー画像表示手段として、液晶カラーシャッタを用いていたが、本実施形態では、カラー画像表示手段として、三原色光源を備えた面光源装置と、面光源装置からの出射光の強度変調を行う液晶パネル部を用いた構成の時分割カラー表示装置となっている。
【００５７】
入力画像信号から、三原色信号と非三原色信号Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｗ信号に分離する部分は第１乃至第３の実施形態のいずれかと同じ構成となっている。
【００５８】
図７は本実施形態の時分割カラー表示装置の概略の構成を示すブロック図である。この実施形態の時分割カラー表示装置は、液晶パネル駆動回路５０と、三原色光源５２ａ、５２ｂ、５２ｃおよび導光体５４からなる面光源装置と、走査線駆動回路５５および信号線駆動回路５６ならびに液晶パネル５７からなる液晶パネル部と、を備えている。なお、本実施形態では、入力画像信号から液晶パネル駆動回路５０までの部分は、第１乃至第３の実施形態のいずれかと同じであるため、図７では省略している。図７は、第２の実施形態に記述した処理により入力画像信号が、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号と２種類の画像信号（第２の実施形態におけるＩ５、Ｉ６信号）に分離されて液晶パネル駆動回路５０に入力された場合を示している。
【００５９】
液晶パネル駆動回路５０では、分離された画像信号をもとに、ＲＧＢの三原色光源５２ａ、５２ｂ、５２ｃを点灯する。すなわち、液晶パネル駆動回路５０より、Ｒ画像信号が出力された場合には、Ｒ光源５２ａを点灯し、また、Ｉ５信号がＹ信号の場合は、Ｒ光源５２ａとＧ光源５２ｂとを点灯する。三原色光源は、冷陰極管やＬＥＤ等様々なものを用いることができるが、光源としては、高速に応答するものが望ましく、本実施形態では、ＬＥＤを用いた。
【００６０】
図８に分離された画像信号と面光源装置の点灯のタイミングを示す。図８の縦軸は液晶パネルの垂直表示位置、横軸は時間を示している。分割された画像信号は、液晶パネル駆動回路５０により高周波数変換が行われ、信号線駆動回路５６に入力される。液晶パネル５７は、線順次書き込みにより、画面上部より入力された画像信号が書き込まれていく。画面下端まで書き込んだ後、液晶の応答時間分のブランク期間の後、書き込んだ画像信号の色に応じた光源を点灯する。図８より明らかではあるが、三原色光源５２ａ、５２ｂ、５２ｃおよび導光体５４からなる面光源装置の点灯期間を長くするためにも、液晶の応答時間は短い方が望ましく、ＯＣＢパネルや狭ギャップＴＮタイプのパネル等が考えられるが、本実施形態では、強誘電性液晶パネルを用いた。
【００６１】
以下同様に、分離された画像信号を液晶パネル５７に時分割に順次表示していいくことにより第２の実施形態と同様の効果を持つカラー画像を観察者に提示することができる。
【００６２】
（第５の実施形態）
次に、本発明による時分割カラー表示装置の第５の実施形態を、図９を参照して説明する。この第５の実施形態は、カラーホイールを用いた投射型時分割カラー表示装置であって、その構成を図９に示す。この第５の実施形態の時分割カラー表示装置は、逆γ補正回路２と、信号分離回路４と、ＲＧＢ最小値検出回路６と、減算回路８ａ，８ｂ，８ｃと、減算回路６１，６２，６３と、カラーホイール駆動回路６５と、光源６８およびモノクロ液晶パネル６９からなる白黒画像生成部と、カラーホイール７０と、を備えている。
【００６３】
カラーホイール７０の場合、サブフィールドのシーケンスは、カラーホイール７０の色分離順序に依存するため、シーケンスは固定となる。そのため、入力画像信号から、三原色信号と非三原色信号であるＣ信号、Ｍ信号、Ｙ信号、Ｗ信号に分割する手段は、第１の実施形態の場合とほぼ同様であるが、第１の実施形態では、入力画像信号に基づきＣ、Ｍ、Ｙの色分離を行っているが、本実施形態では、まず、Ｗ信号を分離し、次にＣ信号を分離、以下Ｍ信号、Ｙ信号、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号とした。ただし、この順序はこれに限るものでは無く、その他の順序で分離してもかまわない。分離された入力画像信号は、カラーホイール駆動回路６５に入力される。カラーホイールは、７分割された領域７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ，７０ｆ，７０ｇから構成されており、それぞれの分割領域は透過光色がＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、になるフィルタが設置されている。カラーホイール７０は、例えば毎秒６０回転で図９の矢印の方向に回転しており、この回転と同期して分離された画像信号が白黒画像生成部に入力される。白黒画像生成部は例えば光源６８と、その光軸上に設置されたライトバルブとしてのモノクロ液晶パネル６９により構成されている。なお、モノクロ液晶パネル６９は、透過型、反射型のどちらでもよく、また、画素毎に光路を偏光できる他の反射型表示デバイス等でも構わない。カラーホイール７０のＲ透過フィルタ７０ａが光軸上に重なった時に白黒画像生成部には、分離されたＲの画像信号が表示され、その他Ｇ、Ｂ、Ｗ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、の色についても同様の駆動を行うことにより、第１の実施形態と同様の効果を持つカラー画像を観察者に提示することができる。
【００６４】
本実施形態では、カラーホイールを７分割しているが、例えば入力画像信号の分割をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍの５種類とし、カラーホイールを５分割とする構成においても、同様の効果を得ることができる。
【００６５】
以上、述べたように、本発明によれば、入力画像を三原色に比べ、より色差の小さい画像の時分割多重で表示する割合を高くすることが可能となるため、観察者に提示されるサブフィールド画像のそれぞれの色差が小さくなり、観察者に色割れの知覚されにくい時分割カラー表示装置を提供することができる。
【００６６】
（第６乃至第８の実施形態の基本構成について）
次に、本発明による時分割カラー表示装置の第６乃至第８の実施形態を説明する前に、これらの実施形態に共通な基本構成について図１０乃至図１１を参照して説明する。図１０は上記基本構成を示すブロック図であり、図１１は上記基本構成にかかる表示シーケンスを示す図である。第６乃至第８の実施形態の時分割カラー表示装置は、入力画像情報に応じ、時分割カラー表示する表示色を決定し、その表示色に対応するように画像信号を変換して表示デバイスに出力することを最大の特徴としている。時分割カラー表示する表示色はＲ、Ｇ、Ｂ三原色に加え、上記三原色とは異なる色（非三原色）の表示色が少なくとも１つ、サブフィールドとして追加される。追加される表示色は上記三原色の色度点を直線で結ぶことによって得られる表示色再現域に含まれる中間色であり、有彩色か無彩色であるか問わない。追加される表示色は画像情報に応じて可変的に決定される。その表示色は、入力された画像情報の統計計算と、色割れ予測モデルを参照することにより、色割れ低減に最も有効と思われる値が推定される。ここで、色割れ予測モデルとは、画像信号値と色割れ発生の大小関係を表す重率値、もしくは画像信号値に対する色割れ低減のための修正値を数値化もしくは数式化して与えたデータ構造である。色割れ妨害は異なる輝度、彩度を有する複数のサブフィールド画像が、網膜上において空間的にずれて時間積分されることにより生じるものである。したがって、色割れ妨害は、画像情報が複数のサブフィールドにおいて、同一の表示空間に対し大きな画像信号値を有するような場合に顕著となる。
【００６７】
このため、できるだけ一つのサブフィールド表示期間に画像情報（輝度、彩度を有する画像信号）を集中させることで、色割れを低減させることが可能となる。例えば、（ｒ，ｇ，ｂ）＝（２５５，２５５，０）という画像情報が入力された場合、従来の場合には赤色と緑色が１００％表示されることにより、赤と緑の合成色である黄色が表示されることになる。この場合、赤表示と緑表示に時間差を生じるため、色割れが発生する。また、赤と緑は色差が大きく、輝度が高いため色割れが顕著となる。ここで、黄色のサブフィールドを追加し、画像信号値を（ｒ’，ｇ’，ｂ’，ｙ）＝（０，０，０，２５５）とすれば、所望の黄色は追加されたサブフィールドでのみ表示されるため、原理的に色割れは発生しない。このように、画像情報に基づき適当なサブフィールドを追加し、一つのサブフィールド画像にのみ大きな画像信号が集中するように画像情報を再配分することで色割れを最も有効に低減することが可能となる。
【００６８】
この目的を達成するために、第６乃至第８の実施形態の時分割カラー表示装置は、図１０に示すように、原画像信号に基づいて原画像の画像情報を統計的に評価する画像評価部８２と、色割れ発生モデルを用いて画像情報から追加するサブフィールドを決定するサブフィールド制御部８４と、追加されたサブフィールドの情報に基づき原画像信号を変換する画像信号変換部８６と、色を表示する色表示手段と、サブフィールド制御部８４からの制御情報に基づいて色表示手段９０に所望のサブフィールド表示色を順次表示させる色表示制御部８８と、画像信号変換部８６によって変換された画像号を出力し、画像を表示する画像表示手段９２と、を備えている。
【００６９】
画像評価部８２では、１フレーム分のＲＧＢ信号からなる原画像信号について所定の統計処理を行う。サブフィールド制御部８４では、上記統計処理によって得られた画像の属性について、色割れを最も抑制できると思われるサブフィールド表示色を予測により決定する。ここでは、原画像信号を画像評価部８２において１フレーム分統計処理し、得られた値をサブフィールド制御部８４の入力パラメータとして、サブフィールド制御部内に設けられた色割れ予測モデルを参照することにより追加サブフィールドを決定している。しかしながら、色割れ予測モデルを画像評価部８２内に保有し、各画素あるいは１ライン分の画像信号を読み出して統計処理する際に逐次色割れ予測モデルを参照し、色割れの大小を画素毎に重率として反映した値を統計処理する場合もあり得る。どちらの場合においても、１フレーム分の画像情報について、色割れの影響を反映させた統計パラメータを計算によって算出し、サブフィールド制御部８４において統計パラメータに基づいて追加サブフィールドを決定することに関しては同じであり、両者に本質的な差異はない。
【００７０】
画像評価部８２およびサブフィールド制御部８４ならびに画像信号変換部８６によって表示すべき非三原色信号が生成される。
【００７１】
色表示制御部８８では、サブフィールド制御部８４の決定した情報から対応する表示色（図１１に示すＩＲ・Ｒ、ＩＧ・Ｇ、ＩＢ・Ｂの合成からなる表示色）を追加して色表示手段９０の制御を行う。一方、画像信号変換部８６では表示するサブフィールド毎の画像信号をＲＧＢ信号から変換、生成する（図１１に示す画像信号Ｓ’）。なお、表示色ＩＲ・Ｒ、ＩＧ・Ｇ、ＩＢ・Ｂの生成については後述する。変換された画像信号は所定の駆動手段により画像表示手段９２に表示され、同期して駆動される色表示手段９０との組み合わせによりカラー画像が表示される。
【００７２】
サブフィールド表示色の決定に際し、どのような画像統計量を用いるかは様々な方法が考えられる。最も望ましいのは色割れ知覚モデルを構築し、人間の知覚空間上に画像情報をマッピングすることで、色割れを知覚しやすい画像情報をサブフィールド追加と一連の信号変換により削減する手法である。色割れ妨害を扱うには、人聞の知覚に基づいたＣＩＥ１９７６Ｌ＊ｕ＊ｖ＊均等色空間座標やＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊均等色空間座標などを用いることが便利である。
【００７３】
また、画像信号を変換するに際しても、原画像から所望のカラー画像を表示するにはＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系など色情報を正確に表現できる座標系に基づいた変換処理が望ましい。しかしながら、人間の均等色空間はＲＧＢ画像信号に対し非線形であるため、演算回路やメモリを削減する目的で近似的に簡略化された予測により処理を行うことも可能である。例えば、ＲＧＢ信号のまま、ヒストグラムを生成するなどして画像情報の属性判断や画像変換処理を行うことも可能である。
【００７４】
また、追加するサブフィールド色を予め限定しておき、その複数ある候補の中から最適な表示色を決定することも処理軽減に効果的である。更には、画像評価を行うに際し、１フレームの画像信号全てを使って統計処理するのではなく、例えば、０〜２５５の範囲のうち、一定以上の画像信号値のみ計算に使用する等、フィルタリング処理により予め色割れに有意な画像情報を選択して部分的に統計処理を行っても良い。
【００７５】
また、追加するサブフィールドを１つではなく複数とする場合は、変換された画像信号を入力画像信号としてループ処理することにより最適な表示手段が得られる。その際、色割れに支配的な画像成分は逐次減少していくので、処理速度を速めるために一部の処理を省略、近似するなどしても十分な効果が得られる。
【００７６】
また、構成可能な色表示手段９０としては、ＲＧＢ三原色を独立に制御可能な光源を名いるものと、ＲＧＢ以外の表示色に可変できる色フィルタが考えられる。前者の光源としては、ＲＧＢ三原色の各々を発光するＬＥＤ、同様の蛍光管、ＥＬ(Electro Luminescence)発光素子、フラッシュランプなどが挙げられる。中でも、ＬＥＤは高い色純度を有し、電流量制御によって個々の発光強度を可変とすることが容易であるので、上記目的には非常に望ましい。この構成においては、画像表示手段９２としては非発光型のライトバルブ型表示装置、即ちＬＣＤが最適である。ＬＣＤにおいては高速切り換え表示を行う目的から、ネマチック系液晶ではベンド配向セル、垂直配向のホモジニアスセルなどが適しており、スメクチック系液晶における強誘電、反強誘電性液晶セル、Ｖ字型応答液晶セルも表示手段として望ましい。
【００７７】
後者を構成する色フィルタとしては、電気的に表示色を切り換え可能である液晶カラーシャッタが最適である。液晶カラーシャッタは通常２枚の液晶セルから構成され、２値のスイッチングの組み合わせによって得られる４色のうち３色を表示することが可能であるが、例えばもう１枚液晶セルを追加することで８（＝２３）色の表示が可能となる。また、Ｇ．Ｄ．Ｓｈａｒｐ等によって提案されている３枚構成の液晶カラーシャッタ（米国特許明細書第５，９２９，９４６号公報参照）など、多値制御を行えば任意に表示色を可変できるので、より好ましい。
【００７８】
（第６の実施形態）
次に本発明による時分割カラー表示装置の第６の実施形態を図１２乃至図１７を参照して説明する。本実施形態の時分割カラー表示装置は、基本的構成として図１０に示す構成を有している。そして、図１２に示すように、色表示手段９０としては、導光板９０Ａａと、ＲＧＢの三原色を有するしＥＤ光源９０Ａｂとを備えたバックライト９０Ａであり、画像表示手段９２としては、カラーフィルタを有していない、モノクロ表示のアクティブマトリクス型液晶表示装置（以下、ＬＣＤとも言う）９２Ａであって、このＬＣＤ９２Ａを背面からバックライト９０Ａによって照明して、カラー画像を表示する時分割カラー表示装置である。図１２に示すＬＣＤ９２Ａは、液晶セル９２Ａａと、この液晶セルを挟むように配置された偏光板９２Ａｂ，９２Ａｃとを備えている。
【００７９】
なお、画像表示手段９２として反射型ＬＣＤを用い、色表示手段としてＬＥＤのフロントライトを用いた時分割カラー表示装置であっても良いし、バックライトとして光源にＲＧＢ蛍光管を使用した時分割カラー表示装置でも良い。後者の構成を図１３に示す。図１３において、画像表示手段としてモノクロ表示のＬＣＤ９２Ａを用い、色表示手段として、バックライトユニット９０Ｂａ内に設けられたＲＧＢ蛍光管９０Ｂｒ、９０Ｂｇ、９０Ｂｂを有するバックライト９０Ｂを用いている。
【００８０】
何れも、ＬＣＤの液晶材料としては、２０ｍｓ以上の応答速度を有する高速応答液晶を使用し、１フレーム期間５０Ｈｚ以上の周波数で表示を行う。また、表示色の切り換えは全面一括の面順次でも、部分的に切り換えを行うスクロール切り替えでも良い。
【００８１】
本実施形態は、図１２に示したように、バックライトにＲＧＢ色のＬＥＤバックライト９０Ａを使用し、その強度比によって第４のサブフィールドの表示色を制御する構成をとっている。
【００８２】
本実施形態の時分割カラー表示装置の構成を図１４に示す。この実施形態の時分割カラー表示装置は、画像評価部８２と、サブフィールド制御部８４と、画像信号変換部８６と、色表示制御部８８と、ＬＥＤバックライト９０Ａと、モノクロ表示のＬＣＤ９２Ａと、を備えており、第４のサブフィールドの表示色を画像情報から決定し、画像信号を変換してＬＣＤ入力信号として出力する構成となっている。
【００８３】
画像評価部８２は、γデータ記憶部８２ａと、逆γ補正部８２ｂと、スイッチ８２ｃ，８２ｆと、フレームメモリ８２ｄ，８２ｅと、Ｂ／Ｌ（バックライト）表示色データ記憶部８２ｇと、三刺激値変換部８２ｈと、均等色変換部８２ｉとを備えている。サブフィールド制御部８４は、色割れ予測モデル８４ａと、追加サブフィールド決定部８４ｂと、サブフィールド色度値演算部８４ｃとを備えている。画像信号変換部８６は、Ｒ’Ｇ’Ｂ’Ｓ’変換部８６ａと、γ補正部８６ｂとを備えている。色表示制御部８８は、照明強度データ演算部８８ａと、Ｂ／Ｌ制御回路８８ｂとを備えている。ＬＣＤ９２Ａは、表示部９２ａと、走査線駆動回路９２ｂと、信号線駆動回路９２ｃとを備えている。
【００８４】
以下、図１４に示した構成と動作を具体的に説明する。
▲１▼画像の評価
入力されたＲＧＢ原画像信号を（ｒ，ｇ，ｂ）で示す。ここでｒ、ｇ、ｂは原画像信号のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分である。この信号は表示デバイスのγ特性（通常ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)）を考慮して補正が施されているので、図１５（ａ）に示すように信号−輝度特性が非線形である。このため、図１５（ｂ）に示すように線形の関係となるよう逆γ補正が逆γ補正部において行われる。例えば、γ＝２．２で（ｒ，ｇ，ｂ）が８ビットのデジタル信号だとすれば、逆γ補正後の画像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、
Ｒ＝［ｒ／（２８−１）］２．２
Ｇ＝［ｇ／（２８−１）］２．２            ・・・  （１）
Ｂ＝［ｂ／（２８−１）］２．２
と表される。ここで、γ＝２．２はＣＲＴで用いられる係数である。
【００８５】
逆γ補正後の画像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、１フレーム分、スイッチ８２ｃを介してフレームメモリ８２ｄまたはフレームメモリ８２ｅに保持される。フレームメモリ８２ｄ，８２ｅは、例えばバンク切り替えなどによって信号処理を行うｎフレームのデータ読み込みとメモリ書き込みを行うｎ＋１フレームの書き込みを非同期処理できる構成となっている。
【００８６】
フレームメモリ８２ｄ，８２ｅに保存された画像データは順次読み出され、色割れを評価するために色空間座標へ再マッピングが施される。本実施形態においては、ＬＥＤバックライトの表示色データ８２ｇから三刺激値変換部８２ｈによって三刺激値変換が行われ、更に非線形座標変換である均等色空間へのマッピングを均等色変換部８２ｉによって行うことで、より人聞の知覚に忠実な座標系で色割れ予測を行っている。
【００８７】
ＲＧＢ色ＬＥＤの発光分布と強度比を示した一例を図１６に示す。画像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から１９３１ＣＩＥＸＹＺ表色系における三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）への変換は、次の式により関係付けられる。
【００８８】
【数１】
0003766274.tif 000002
ここで、（ＸＲ，ＹＲ，ＺＲ）は第４のサブフィールドを黒（バックライトを発光させない）とした条件において、Ｒ表示、即ち（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，０，０）とした際に表示される三刺激値を指し、その他の添え字Ｇ、Ｂ、Ｋの値はそれぞれ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，１，０）、（０，０，１）、（０，０，０）のＧ、Ｂ、黒表示とした際に表示される三刺激値を示す。黒表示時においては、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ＸＫ，ＹＫ，ＺＫ）であり、理想的にはＸＫ＝ＹＫ＝ＺＫ＝０となる。また、本実施形態で用いているＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊均等色空間への変換式は、
Ｌ＊＝１１６（Ｙ／Ｙw）１／３−１６
ａ＊＝５００［（Ｘ／Ｘｗ）１／３一（Ｙ／Ｙｗ）１／３］  ・・・（３）
ｂ＊＝２００［（Ｙ／Ｙｗ）１／３一（Ｚ／Ｚｗ）１／３］
として表される。ここで、（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，１，１）、即ち、白表示時における三刺激値である。
【００８９】
▲２▼追加サブフィールドの決定
以上のようにマッピングした画像情報に基づいて、色割れ予測モデル８４ａを用いて、追加するサブフィールドを追加サブフィールド決定部８４ｂによって決定し、追加したサブフィールドの色度値をサブフィールド色度値演算部８４ｃによって決定する。
【００９０】
色割れを予測するモデルは幾つか考えられるが、色割れが認識され易くなるのは、無彩色で輝度が高い場合、彩度が高く、色相の大きく異なる色が連続表示される場合である。また、同じ輝度であっても、ｒ−ｂ色相方向とｙ−ｂ色相方向では空間周波数に対する視覚の感度が異なっている。これらを加味し、追加するサブフィールドによって、色割れが最も抑制されるように追加サブフィールドの選択を行えばよい。例えば、Ｌ＊ベクトル方向、ａ＊、ｂ＊方向について各画像信号の色割れの重み付けを行い、その色割れ均等色空間における重み付け平均により追加する色度ベクトル（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）を決定する。重み付けの一例としては、明度の高いＷ、Ｙ表示において色割れが認識されやすいことから、Ｌ＊：ａ＊：ｂ＊＝４：１：３などとしたり、ｂ＊＞０で、Ｌ＊が一定値以上の値についてのみ平均をとることが考えられる。
【００９１】
▲３▼バックライト制御
追加するサブフィールドの色度値に応じて、発光させる各ＲＧＢ色のＬＥＤ光源強度比を照明強度データ演算部８８ａによって決定する。その方法は、先の（Ｒ，Ｇ，Ｂ）→（Ｘ，Ｙ，Ｚ）変換マトリクスの逆変換を行えはよく、
【数２】
0003766274.tif 000003
のように表される。得られたＲＧＢ強度比（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）が追加サブフィールドのＬＥＤ光源強度比であり、ＲＧＢ色のうち最大強度となるしＥＤの強度を１００％として規格化する。規格化された各ＬＥＤの強度を（ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ）とすると、
ＩＲ＝ＲＳ／Ｍａｘ（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）
ＩＧ＝ＧＳ／Ｍａｘ（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）      ・・・（５）
ＩＢ＝ＢＳ／Ｍａｘ（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）
となる。ここで、Ｍａｘ（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）はＲＳ，ＧＳ，ＢＳのうちの最大値を表す。この強度ＩＲ，ＩＧ，ＩＢは、Ｂ／Ｌ制御回路８８ｂにおくられ、バックライト９０Ａが制御される。
【００９２】
▲４▼画像変換処理
追加したサブフィールドの表示色を含めた、４サブフィールド表示により所望の画像が表示されるよう画像信号を変換する。変換の方法は、ＲＧＢ信号から直接変換する方法、三刺激値を使用する方法など複数挙げられるが、基本的には同じ変換信号を与える。前者のほうがより簡便である。
【００９３】
直接変換する方法
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）信号のうち、最小の信号レベルが追加サブフィールドで表示されるように画像信号を変換する。追加サブフィールドの信号レベルをＳ’とすれば、
Ｓ’＝Ｍｉｎ（Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢ）    ・・・  （６）
である。ここで、Ｍｉｎ（Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢ）は、Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢのうちの最小値を表す。ＲＧＢサブフィールドにおける信号レベル（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）はＳ’の差分信号で与えられ、
Ｒ’＝Ｒ−Ｓ’ＩＲ
Ｇ’＝Ｇ−Ｓ’ＩＧ              ・・・  （７）
Ｂ’＝Ｂ−Ｓ’ＩＢ
となる。先の条件から、Ｍｉｎ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）＝０である。
【００９４】
三刺激値から変換する方法
三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｓ’）信号の関係は、
【数３】
0003766274.tif 000004
である。この逆変換マトリクスは一意には求められないので、Ｓ’を加えた３種類の部分変換マトリクスの逆変換から最適な変換信号を求める。即ち、
【数４】
0003766274.tif 000005
の中から、最適な信号レベルの組を一つ選択する。この方法は、画像信号値をＲＧＢ座標系にＳ軸を加えた４つの座標軸から３つを主軸として選択し、選択された３の主軸を用いて座標を表示することに他ならない。また、ｘｙ色度座標系においてＳ’色度点とＲＧＢ座標のうちの２点で囲まれる３つの三角形から、画像信号の色度点を含む三角形を抽出し、その三角形の頂点をなす色度値を用いて画像信号の色度点を表現することとも等価である。
【００９５】
変換された画像信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｓ’）はＬＣＤの階調一輝度特性を考慮したγ補正をγ補正部によって行うことによりドライバ入力信号（ｒ’，ｇ’，ｂ’，ｓ’）に変換される。このドライバ入力信号はＬＣＤ９２Ａに送られる。
【００９６】
このようにして、入力画像信号（ｒ，ｇ，ｂ）の１フレーム画像情報から追加サブフィールドとその発光強度（ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ）、出力画像信号（ｒ’，ｇ’，ｂ’，ｓ’）を生成することが出来る。
【００９７】
以上説明したように、この実施形態の時分割カラー表示装置によれば、三原色ＲＧＢの他に、非三原色の内から追加するサブフィールドの色として選択するように構成されているため、サブフィールド周波数を大幅に上げることなく、任意の画像に対して色割れを可及的に抑制することができる。
【００９８】
（第７の実施形態）
次に、本発明による時分割カラー表示装置の第７の実施形態を図１７乃至図２０を参照して説明する。本実施形態の時分割カラー表示装置の構成を図１７に示す。この実施形態の時分割カラー表示装置は、図１４に示す第６の実施形態の時分割カラー表示装置において、画像評価部８２を画像評価部８２Ａに置き換えた構成となっている。画像評価部８２Ａは、図１４に示す画像評価部８２において、均等色変換部８２ｉを画像情報統計処理部８２ｊに置き換えた構成となっており、計算負荷を軽減するためにＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊均等色空間への変換を適用せずＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系を用いた画像情報統計処理に基づき追加サブフィールドの決定及び表示信号変換処理を行うことを特徴とするものである。
【００９９】
以下、本実施形態の構成と動作を説明する。
【０１００】
本実施形態において、ＬＥＤバックライトにおける各赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）発光色ＬＥＤの発光波長分布は図１６に示す特性を有しており、これらの発光波長分布から、ＲＧＢ三原色の色再現域は、ＣＩＥｘｙ色度図上でＲ色（ｘＲ，ｙＲ）＝（０．６９２８，０．３０６７）、Ｇ色（ｘＧ，ｙＧ）＝（０．２１７９，０．７００８）、Ｂ色（ｘＢ，ｙＢ）＝（０．１３９１，０．０５２４）であった。また、ＲＧＢ色ＬＥＤを全て１００％出力で発光させたときの白色（Ｗ）表示におけるｘｙ色度値は（ｘＷ，ｙＷ）＝（０．３１０，０．３１６）であった。
【０１０１】
図１８は、８ビット入力、すなわち０〜２５５の範囲における信号レベルを有する、ある入力原画像の各画面における信号値（ｒ，ｇ，ｂ）を画像全体についてヒストグラム表示した図である。入力画像信号（ｒ，ｇ，ｂ）は（１）式で表されるγ特性を有しており、図１７における逆γ補正部８２ｂにより、各画素における入力信号（ｒ，ｇ，ｂ）は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に逐次変換される。
【０１０２】
逆γ補正後の画像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、以下に述べる変換式（１７）に基づく三刺激値変換部８２ｈによりＣＩＥ１９３１ＸＹＺ表色系における（Ｘ，Ｙ，Ｚ）値に変換される。変換に必要な係数は、バックライト表示色データなどとしてあらかじ算出され、データとして保存されている。これら変換係数は以下の手順により求められる。
【０１０３】
先のＬＥＤバックライトの色度特性は、
ＸＷ＝ＸＲ＋ＸＧ＋ＸＢ
ＹＷ＝ＹＲ＋ＹＧ＋ＹＢ        ・・・  （１２）
ＺＷ＝ＺＲ十ＺＧ十ＺＢ
の関係を満たしており、ＸＹＺ三刺激値とｘｙｚ表色値の関係は
ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）
ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋ｚ）        ・・・  （１３）
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１
を満たす。ここで、黒表示すなわち消灯時におけるＸＹＺ色度値は無視できるため、
（ＸＫ，ＹＫ，ＺＫ）＝（０，０，０）    ・・・  （１４）
とした。（１２）、（１３）、（１４）式からｋＷ，ｋＲ，ｋＧ，ｋＢを比例定数として（２）式に従いＬＥＤバックライトの関係式を表すと次の式が成り立つ（（２）式は画像信号と表色値の関係だけでなく、ＲＧＢ三原色の各バックライト強度と合成される照明色の関係を表わす一般式である）。
【０１０４】
【数５】
0003766274.tif 000006
（１５）式より比例定数ｋＷ，ｋＲ，ｋＧ，ｋＢの比が求められ、１００％白表示（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，１，１）における輝度値ＹＷを１００として規格化することにより、（２）式の各要素が求められる。
【０１０５】
【数６】
0003766274.tif 000007
従って、逆γ補正後の両倹信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と各両像信号が表示すべき表色値ＸＹＺの関係は、
【数７】
0003766274.tif 000008
として表される。ここで、ＬＣＤ９２Ａの表示コントラストは十分に高く、黒表示時（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）の表示輝度は無視できるため
（ＸＫ，ＹＫ，ＺＫ）＝（０，０，０）    ・・・  （１８）
とした。
【０１０６】
以上述べたＸＹＺ変換により、入力画像の画素信号情報をＸＹＺ表色系において蓄積し統計処理した。ＸＹＺ変換後の画素信号値をヒストグラムとして抽出した例を図１９に示す。この画像統計結果に基づいて、色割れ予測モデル８４ａを用いて、追加するサブフィ一ルド色を追加サブフィールド決定部８４ｂにおいて決定した。本実施形態における色割れ予測モデルは、
▲１▼高い輝度Ｙ成分を有する信号レベルの出現頻度が大きい部分で色割れが発生しやすい、
▲２▼Ｚ値に比べてＸ値の出現頼度が高いと色割れが発生しやすい、
▲３▼Ｘ、Ｙ値が低いレベルでは、Ｚ値の高い部分で色割れが発生しやすい、
という予測に基づくもので、これら▲１▼〜▲３▼の条件に当てはまる各信号レベルを第４のサブフィールド表示色として選択した。各値はサブフィールド色度値演算部８４ｃにおいて求められる。例えば図１９を用いて、
（ＸＳ，ＹＳ，ＺＳ）＝（７８，８５，１２）    ・・・  （１９）
とした。
【０１０７】
次に、追加サブフィールドのＸＹＺ表色値から、ＬＥＤバックライトのＲＧＢ照明強度比を照明強度データ演算部８８ａにおいて、算出する。照明強度比（ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ）は（４）式から（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）を求め、（５）式により規格化することで求められる。具体的には、（１７）式の逆変換は
【数８】
0003766274.tif 000009
で与えられるので、（４）、（５）式から
（ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ）＝（１．０，０．８，０．３）      ・・・  （２１）
が求められる。このように、第４のサブフィールドではＬＥＤバックライトの先出力をＲ色ＬＥＤは１００％、Ｇ色ＬＥＤは８０％、Ｂ色ＬＥＤは３０％として照明するという制御情報が得られた。この情報に基づいて、Ｂ／Ｌ制御回路によってバックライト９０Ａが制御される。
【０１０８】
一方、各画素信号値は、（２１）式の結果と（６）、（７〉式を用いて、各ＲＧＢサブフィールドにおける信号レベルＲ’，Ｇ’，Ｂ’及び追加するサブフィールドの信号レベルＳ’がＲ’Ｇ’Ｂ’Ｓ’変換部８６ａによって得られる。そして、γ補正部８６ｂにおいて、それぞれ（１）式を用いたγ補正によりＬＣＤ表示信号レベル（ｒ’，ｇ’，ｂ’，ｓ’）が得られる。
【０１０９】
実際の表示手順には必要とはしないが、変換された各表示信号レベルをヒストグラム表示した結果を図２０に示す。Ｙ値に対して支配的なｇ’及びＸ値に対して支配的なｒ’値が、ｓ’信号の追加により信号レベルの高い１５０〜２５５の範囲において著しく減少していることがわかる。図２０の結果から、図１８の（ｒ，ｇ，ｂ）信号値をそのまま時分割カラー表示するよりも色割れが低減されることが期待できる。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態の時分割カラー表示装置によれば、サブフィールド周波数を大幅に上げることなく、任意の画像に対して色割れを可及的に抑制することができる。
【０１１１】
（第８の実施形態）
次に、本発明による時分割カラー表示装置の第８の実施形態を図２１乃至図２４を参照して説明する。本実施形態の時分割カラー表示装置は、基本的な構成として図１０に示す構成を有している。そして図２１に示すように、色表示手段９０として、白色光源（例えば、冷陰極蛍光管）９３ａおよび導光板９３ｂからなるバックライト部９３と、ＲＧＢ切り替えが可能な液晶カラーシャッタ９４とを有するとともに、画像表示手段９２として、液晶セル９２Ａａと偏光板９２Ａｂとを備えたモノクロ表示のＬＣＤ９２Ａを有しており、このＬＣＤ９２Ａを、色フィルタとして機能する液晶カラーシャッタ９４を介して背面から照明し、画像を見ることによりカラー画像が得られる時分割カラー表示装置である。
【０１１２】
本実施形態では、色フィルタがＲＧＢ基本三原色に加え、ＲＧＢ以外の複数色の表示が表示可能なことを特徴としている。この特徴を実現しうる他の形態としてはエレクトロクロミズムによる色フィルタが考えられる。また、画像表示手段９２として、自発光型のＣＲＴやＦＥＤ(Field Emission Display)，ＰＤＰ(Plasma Display Panel)を用い、表示面前面に色フィルタを配しても良い。また、直視型だけでなく、画像を光学系により拡大もしくは縮小投影するプロジェクション型ディスプレイやＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）にも本実施形態を適用することが可能である。
【０１１３】
本実施形態における、液晶カラーシャッタ９４の構成の一例を図２２に示す。本実施形態は、３枚の液晶セル９５ａ、９５ｂ、９５ｃと、ＣＭＹ色の偏光板９６Ｃ、９６Ｍ、９６Ｙおよび無彩色偏光板９６Ｎとから構成されており、液晶セル９５ａ、９５ｂ、９５ｃに印加する電圧によって透過光の偏光面回転により色偏光板９６Ｃ、９６Ｍ、９６Ｙに吸収される波長が選択され、透過色が切り替わる。本実施形態では、各液晶セルは２値スイッチングであり、１／２波長条件を満たし、偏光板の偏光軸に対し液晶ダイレクタ方向が０度／４５度スイッチング、または４５度／透過（複屈折性の解消）を行うことで、入射偏光面の透過、９０度回転制御を行い、特定色の透過と全波長域の透過を制御する。
【０１１４】
図２３に各表示色と色偏光板を透過する波長域の組み合わせを示す。図２３に示すように、透過色の組み合わせ方によりＲＧＢ三原色以外に、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｗと黒表示の８つの表示を行うことが可能である。例えば、赤色を表示する場合には、Ｃ色を通過させる色偏光板９６Ｃを、全ての光を通過させように制御し、Ｂ色とＲ色からなるＭ色のみを色偏光板９６Ｍを通過させ、Ｇ色とＲ色からなるＹ色のみを色偏光板９６Ｙを通過させるように制御することによって達成することができる。
【０１１５】
本実施形態の時分割カラー表示装置の構成を図２４に示す。この実施形態の時分割カラー表示装置は、画像評価部８２Ｂと、サブフィールド制御部８４Ａと、画像信号変換部８６と、色表示制御部８８Ａと、モノクロＬＣＤ９２Ａと、上述の液晶シャッタ９４とを備えている。画像評価部８２Ｂは、図１４に示す第６の実施形態に係る画像評価部８２において、Ｂ／Ｌ表示色データ記憶部８２ｇおよび均等色変換部８２ｉを削除して、シャッタ表示色データ記憶部８２ｋと、ＷＣＭＹ統計処理部８２ｍとを新たに追加した構成となっている。
【０１１６】
サブフィールド制御部８４Ａはサブフィールド表示色決定部８４ｅから構成されている。画像信号変換部８６は図１４に示す第６の実施形態に係る画像評価部８６と同じ構成となっている。色表示制御部８８Ａは、サブフィールド表示色決定部８４ｅによって決定されたサブフィールド表示色に基づいて液晶シャッタ９４を制御するシャッタ制御回路８８ｃから構成されている。
【０１１７】
本実施形態では、第６の実施形態の場合と同様に、ＸＹＺ三刺激値変換や均等色空間への非線形変換を行っても良いが、追加されるフィールド色はＷＣＭＹ４色から１色の選択と限られているため、より簡便に（Ｒ，Ｇ，Ｂ）信号系のまま画像情報を評価した方が効率的である。追加するサブフィールド色の選択方法は、ＣＭＹＷの出現頻度や平均信号レベル、中央値の高いものをＷＣＭＹ統計処理部８２ｍによって選択する方法が考えられる。
【０１１８】
一方、追加したサブフィールド色に基づく画像信号変換（ｒ，ｇ，ｂ）→（ｒ’，ｇ’，ｂ’，ｓ’）の方法は、ＲＧＢ信号からｓ’信号レベルの差分を直接用いる簡便な方法を用いても良いが、液晶カラーシャッターの表示色は減法混色表示に基づくため、所望の画像表示色を得ることが難しい。従って、三刺激値ＸＹＺへの変換を三刺激値変換部８２ｈにおいて行い、その後、Ｒ’Ｇ’Ｂ’Ｓ’変換部８６ａにおいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ）→（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｓ’）へのマトリクス変換を行うことがより望ましい。
【０１１９】
具体的な変換の方法は、第６の実施形態に述べた通りであるが、その他の方法として、以下に述べるようにＳ’信号をＲＧＢ信号から生成し、その後、三刺激値マトリクス変換により（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を求める折衷方式が考えられる。
【０１２０】
Ｓ’信号をＲＧＢ信号から
Ｓ’＝Ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）          ・・・  （２２）
として生成する。Ｓ’から追加サブフィールドの三刺激値ＸＳ’，ＹＳ’，ＺＳ’を求め、原信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との差分信号
Ｘ’＝Ｘ−ＸＳ’
Ｙ’＝Ｙ−ＹＳ’            ・・・  （２３）
Ｚ’＝Ｚ−ＺＳ’
で与えられる（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）からマトリクス変換（４）式
により（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を求める。求めた（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｓ’）について、γ補正部８６ｂにおいて、γ補正を行い、ドライバ９２ｂ，９２ｃに印加する信号（ｒ’，ｇ’，ｂ’，ｓ’）に変換する。
【０１２１】
以上説明したように、この実施形態の時分割カラー表示装置によれば、三原色ＲＧＢの他に、非三原色であるＷ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の内から１色を追加するサブフィールドの色として選択するように構成されているため、サブフィールド周波数を大幅に上げることなく、任意の画像に対して色割れを可及的に抑制することができる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、サブフィールド周波数を大幅に上げることなく、任意の画像に対して色割れを可及的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による時分割カラー表示装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における映像信号の分離方法を説明する図。
【図３】第１の実施形態に係る液晶シャッタの構成を示す図。
【図４】第１の実施形態に係る液晶シャッタの駆動と透過光色との関係をを説明する図。
【図５】本発明による時分割カラー表示装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図。
【図６】本発明による時分割カラー表示装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図。
【図７】本発明による時分割カラー表示装置の第４の実施形態の構成を示すブロック図。
【図８】第４の実施形態の駆動を示す図。
【図９】本発明による時分割カラー表示装置の第５の実施形態の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明による時分割カラー表示装置の第６乃至第８の実施形態の基本構成を示すブロック図。
【図１１】第６乃至第８の実施形態における表示の基本シーケンスを示す図。
【図１２】第６の実施形態に係る色表示手段と画像表示手段の構成を示す図。
【図１３】第６の実施形態に係る色表示手段と画像表示手段の他の構成を示す図。
【図１４】第６の実施形態の構成を示すブロック図。
【図１５】第６の実施形態に係る画像評価部の特性を説明するグラフ。
【図１６】ＬＥＤ光源の各ＲＧＢ発光分布と強度比を示すグラフ。
【図１７】第７の実施形態の構成を示すブロック図。
【図１８】８ビットの入力原画像信号の各画面における、三原色信号値を画像全体について表したグラフ。
【図１９】第７の実施形態において、ＸＹＺ変換後の画像信号値を抽出したグラフ。
【図２０】第７の実施形態において、γ補正された各表示信号レベルを表示したグラフ。
【図２１】第８の実施形態に係る色表示手段と画像表示手段の具体的な構成を示す図。
【図２２】第８の実施形態に係る液晶カラーシャッタの構成を示す図。
【図２３】第８の実施形態に係る液晶カラーシャッタの表示色と各色偏光板の透過色との関係を示す図。
【図２４】第８の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２５】従来の時分割カラー表示装置の表示基本シーケンスを示す図。
【図２６】時分割カラー表示の色割れを説明する図。
【符号の説明】
２  逆γ補正回路
４  信号分離回路
６  ＲＧＢ最小値検出回路
８ａ，８ｂ，８ｃ  減算回路
１０，１２，１４  ＲＧＢ比較回路
１１，１３，１５  比較減算回路
３０  液晶カラーシャッタ駆動回路
３２  モノクロＣＲＴ
３３，３５，３７  色偏光板
３４，３６，３８  液晶シャッタ
３９  無彩色偏光板
７０  カラーホイール
８２  画像評価部
８４  サブフィールド制御部
８６  画像信号変換部
８８  色表示制御部
９０  色表示手段
９２  画像表示手段
【図１】
0003766274.tif 000010
【図２】
0003766274.tif 000011
【図３】
0003766274.tif 000012
【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】
0003766274.tif 000019
【図１１】
0003766274.tif 000020
【図１２】
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【図１３】
0003766274.tif 000022
【図１４】
0003766274.tif 000023
【図１５】
0003766274.tif 000024
【図１６】
0003766274.tif 000025
【図１７】
0003766274.tif 000026
【図１８】
0003766274.tif 000027
【図１９】
0003766274.tif 000028
【図２０】
0003766274.tif 000029
【図２１】
0003766274.tif 000030
【図２２】
0003766274.tif 000031
【図２３】
0003766274.tif 000032
【図２４】
0003766274.tif 000033
【図２５】
0003766274.tif 000034
【図２６】
0003766274.tif 000035