JP2006506687A - 色彩順序の変更を伴うシーケンシャル色彩ディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

テレビジョン信号（１０）内の画像を順次的に表示するために、第一画像は複数組の赤色、緑色及び青色のセグメント（１７）に分割され、各色彩の各セグメントは第一順序の他の色彩のセグメントと交互配置され、その順序で表示される。同様に、各連続画像は複数組の赤色、緑色及び青色のセグメント（１７）に分割され、各色彩の各セグメントはシフトされた順序の他の色彩のセグメントと交互配置され、その順序で表示される。各連続画像の少なくとも開始及び最終セグメントが先行画像の開始及び最終セグメントの各々と異なる色彩を有するよう、各連続画像のセグメントの色彩順序を原色内でシフトすることは、視聴者の肉眼で追われる移動物体の前縁及び後縁に色彩歪みとして現れる動作アーチファクトの発生を低減する働きをする。

Description

関連出願

本出願は２００２年１１月２０日に出願された米国仮出願第６０／４２７，８５９号に基づく優先権を主張するものであり、その全文が参照として本出願に引用される。

本発明は、シーケンシャルディスプレイシステムにおいて現れる動作アーチファクトを低減する技法に関する。

現代のシーケンシャルディスプレイシステムは光源を含むのが典型的であり、光源はディスプレイ上に投写される複数の画像素子（画素）の各々の照明を制御する能力のある光変調器を照射する。コントローラが入力テレビジョン信号に対応して光変調器を制御することで、光変調器はテレビジョン信号内の連続的な画像を表示し、各画像が対応する画像間隔で現れる。画像間隔の長さは選択されたテレビジョン規格に依存する。現在米国で用いられているＮＴＳＣ規格は１／６０秒の画像間隔を規定しているのに対し、ある欧州テレビジョン規格（例えば、ＰＡＬ）は１／５０秒の画像間隔を規定している。

典型的なシーケンシャルディスプレイシステムは、各画像間隔中、順次的に赤色、緑色、青色の光を光変調器上に投射することによって、色彩ディスプレイを達成する。このタスクを達成するために、シーケンシャルディスプレイシステムの多くはモータ駆動の色彩ホイールを利用し、色彩ホイールは光変調器の光経路に介在されている。色彩ホイールは少なくとも一組の原色ウィンドウ（典型的には、赤色、緑色及び青色）を有し、色彩ホイールが回転すると、赤色、緑色及び青色の光が光変調器を照射する。（最も現代の色彩ホイールは複数組の原色ウィンドウを有する。）実際には、各色彩は整数のセグメントに分割され、各色彩のセグメントは他の色彩のセグメントと時間内で交互配置され、それによって、色彩間の間隔を短縮し、動作を伴った色彩分割の問題を低減する。

画像を複数組の原色セグメントに分割することは、移動白色物体がその前縁及び後縁で色彩歪み（即ち、動作アーチファクト）を被るという欠点を招くのが普通である。各新規画像において、前縁は同一の原色、例えば、赤色を有するのに対し、後縁は他の原色、例えば、緑色を先行画像として常に有する。通常、物体の前縁及び後縁での色の可視性を最小限化するために画像毎の原色セグメントの数を増大することによって、この問題は僅かに低減されるが、解消はされない。しかしながら、大部分の順序ディスプレイシステムは画像毎の原色セグメント数を制限している。

よって、シーケンシャルディスプレイシステムにおいて、そのような動作アーチファクトを低減するための技法が必要とされている。

簡潔に言えば、本発明によれば、少なくとも第一画像及び第二画像を、動作アーチファクトの低減を伴って、順次的に表示するための技法が提供されている。この方法は、第一画像を複数組の第一画像セグメントに分割することによって始まり、各組を異なる１つの原色（例えば、赤色、緑色及び青色）に関連付ける。よって、例えば、第一画像は整数の赤色セグメント、緑色セグメント及び青色セグメントに分割される。赤色、緑色及び青色のセグメントは第一色彩順序内に交互配置された第一画像を含む。同様に、第二画像は複数組のセグメントに分割され、各組は異なる１つの原色に関連付けられる。第二画像のセグメントは、第一画像のセグメントの色彩順序とは異なる色彩順序に交互配置され、よって、第二画像の少なくとも開始及び最終セグメントの各々は、第一画像の開始及び最終セグメントの各々とは異なる色彩である。第一画像のセグメントはそれらの色彩順序で表示され、引き続いて、第二画像のセグメントがそれらの色彩順序で表示される。各連続画像のセグメントの色彩順序を原色内でシフトすることは、視聴者の肉眼によって追われる移動物体の前縁及び後縁に色彩歪みとして現れる動作アーチファクトの発生を低減する働きをする。

図１は、例示的なシーケンシャル色彩ディスプレイシステム１０を描写し、少なくとも３つの別個の原色ウィンドウ１７、例えば、少なくとも１つの赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）ウィンドウを有する回転色彩ホイール１６を通じて方向付けられた光ビーム１４を発生するための光源１２を含む。従来技術に従った典型的な色彩ホイールは、２つの赤色、２つの青色及び２つの緑色ウィンドウがＲＧＢＲＧＢの順序で交互配置されている。色彩ホイール１６の回転中、赤色、緑色及び青色の光が光変調器の表面を連続的に打撃することによって、ディスプレイスクリーンに像を写す。

コントローラ２２は、連続的な画像を包含する入力テレビジョン信号に従って、光変調器１８の動作を制御し、各画像が規定されたテレビジョン規格（即ち、ＮＴＳＣに関しては１／６０秒、ＰＡＬに関しては１／５０秒）に従って確立された画像間隔で現れる。各画像のために、コントローラ２２は制御信号を生成し、光変調器１８に複数組の画像セグメントを「発生」させる。各組の画像セグメントは三原色の１つ（赤色、緑色及び青色の各々）に関連付けられている。光変調器１８は、セグメントの期間に対応する間隔中に、色彩ホイール１６によって色付けられた光源１２からの光を反射させることによって（或いは光を反射させないことによって）、画像セグメントを発生する。例示の実施態様において、コントローラ２２は、光変調器１８に各原色のために４つのセグメント、即ち、画像毎に合計１２セグメント（４つの赤色、４つの緑色及び４つの青色）を発生させる。実際には、各画像間隔中、色彩ホイール１６は整数回数で回転し、画像から画像へ同一であり続ける色彩順序で、各原色に関連付けられた各セグメントを他の色彩の各々に関連付けられたセグメントと交互配置されるようにする。

コントローラ２２からの制御信号に対応して、光変調器１８は各セグメントに関連付けられた原色をディスプレイスクリーン２０上に選択的に反射することによって、その色彩内の個々の画像素子（画素）は受信画像に対応した照明強度を有する。光変調器１８によって変調された原色は順番にディスプレイスクリーン２０上に現れ、各画像間隔中に色彩画像を生じる。色彩の順序は回転する色彩ホイール１６によって付与される色彩順序に対応する。光変調器１８を打撃する光の特性を変更するために、並びに、ディスプレイスクリーン２０上に表示される光の特性を変更するために、ディスプレイシステム１０は、１つ又はそれ以上のレンズ、反射鏡及び／又はプリズム（図示せず）を含み得る。

例示の実施態様において、光変調器１８は選択的に入射光を反射し、よって、光変調器は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓによって製造されているＤＭＤを含み得る。図１には描写されていないが、光変調器を通じたディスプレイスクリーン上への透過のために選択的に光を変調するよう、光変調器は液晶のような光透過装置の形態を取り得る。光変調器１８の特性は本発明にとって決定的に重要ではないことが理解されるであろう。

上記のシステム１０のような現代のシーケンシャル色彩ディスプレイシステムは、前縁及び後縁に色彩歪みのある移動白色物体を表示する。実際には、そのような物体の前縁は第一の色彩、例えば、赤色を有するのに対し、後縁は異なる色彩、例えば、青色を有する。視聴者の肉眼は移動物体を追うことを試みるので、これによって動作アーチファクトが現れる。現在、現代のシーケンシャル色彩ディスプレイシステムは、画像間隔毎のセグメント数を増大することによって、この種の動作アーチファクトを改善しようと試みるが、多くのシステムはセグメントの数を制限している。

本発明によれば、移動白色物体の前縁及び後縁での色彩歪みの発生は、光変調器１８を打撃する光に付与される原色の順序を置換することによって低減され得る。よって、各々の連続的画像の少なくとも開始及び最終のセグメントは、先行画像の開始及び最終の各々とは異なる原色を有する。例示の実施態様において、色彩順序の置換は、色彩ホイール内の色彩ウィンドウの配列を変更することによって、並びに、色彩ホイールが回転する速度を変えることによって達成される。図２は、色彩順序を置換することに関し、本発明の第一好適実施態様に従った色彩ホイール１６'を描写している。色彩ホイール１６'は９つの色彩ウィンドウ１７を有し、各ウィンドウは４０°の弧を有する。図１の色彩ホイール１６と比較すると、１２時位置に最も近いウィンドウ１７から開始し時計廻りに進行するならば、色彩ホイール１６'内の色彩ウィンドウ１７はＧＢＢＲＧＧＢＲＲの順序で配置されている。

第一画像が上部左の赤色ウィンドウ１７（即ち、図２の色彩ホイール１６'内の１０時位置の赤色ウィンドウ）から開始すると想定するならば、色彩ホイールの反時計回りに回転すると、図１の光変調器１８を打撃する光に付与される色彩順序はＲＧＢＢＲＧＧＢＲＲＧＢになる。各画像間隔中、色彩ホイール１６'は非整数の回転数で回転する。好適実施態様において、色彩ホイール１６'は画像間隔毎に１ １／３回転で回転し、第一の色彩順序内で交互配置された４つの赤色、４つの緑色及び４つの青色のセグメントを確立する。次の連続的画像のために、交互配置されたセグメントの色彩順序は１つの色彩だけシフトする。例えば、第一画像が、赤色の開始セグメント及び青色の最終セグメントを有すると想定しよう。第二の連続的画像は、青色の開始セグメント及び赤色の最終セグメントを有する。第三の連続的画像は、緑色の開始セグメント及び赤色の最終セグメントを有する。よって、色彩ホイール１６'内の色彩ウィンドウの配列は、画像間隔毎の非整数の色彩ホイールの回転と相俟って、交互配置されたセグメントの色彩順序は画像から画像へ１つの色彩だけシフトされる。

交互配置されたセグメントの色彩順序を画像から次の画像へ１つの色彩だけシフトすることは、上述の種類の色彩歪みに関連する動作アーチファクトを低減する働きをする。視聴者の肉眼は移動物体を追うので、画像の第一セグメントに付与される色彩は物体の前縁の色彩として現れる。何故ならば、各々の次のセグメントは、先行して刻み込まれた位置より遅れる位置で、視聴者の網膜に刻み込まれるからである。連続的な新規画像の各々の第一セグメントに付与される色彩順序をシフトすることによって、移動物体の前縁の色彩は、３分の１の画像周期で、赤色、青色及び緑色の中でシフトする。従って、前縁は原物体と同一の色彩を有する傾向があり、よって、色彩歪みの問題が実質的に解消される。

図３は、本発明に従った色彩ホイールの代替的な実施態様１６''を示している。色彩ホイールは、非整数の回転数で回転されると、各連続的画像のために、交互配置されたセグメントの色彩順序内の１つの色彩のシフトに影響を及ぼす。図３に見られるように、色彩ホイール１６''は、３つの赤色、３つの緑色及び３つの青色のウィンドウ１７を含み、各々は４０°の弧を有し、且つ、１２時位置に最も近い赤色ウィンドウから開始して時計廻りに進行するならばＲＧＢＧＢＲＢＲＧの順序で配置されている。動作中、色彩ホイール１６''は、図１の色彩ホイール１６'と置換され、且つ、画像間隔毎に１ １／３回転で回転されると、図２の色彩ホイール１６'と類似の方法で、各連続的画像の交互配置されたセグメントの色彩順序内に１つの色彩のシフトを達成する。図３の色彩ホイール１６''と比較すると、色彩ホイール１６'はスポーク（即ち、色彩間の移行部）がより少ないという利点を提供する。光変調器がパルス幅変調によって動作される場合、図２の色彩ホイール１６'の減少された数のスポークは、図３の色彩ホイール１６''に比べて、より経済的なセグメントの符号化を可能とする。

図２及び３の色彩ホイール１６'及び１６''の以外の他の機構は、各連続的画像の交互配置されたセグメントに付与された原色の順序を置換することで、色彩歪みに関連付けられた動作アーチファクトを低減し得る。例えば、三原色の各々を光変調器１８に入射する光に順次的に付与する液晶ディスプレイ及びその類似物のような機構が存在する。そのような機構の動作は、本発明に従って、色彩ホイール１６'及び１６''と同様な方法で、各連続画像のために１つの色彩だけ交互配置されたセグメントに付与される色彩順序に順次的に変更され得る。

画像毎に整数の回転数で回転する図１の色彩ホイールのような従来技術の色彩ホイールを用いて、各連続的画像の交互配置されたセグメントに付与された色彩順序を１つの色彩だけシフトすることは可能である。各連続的画像のための異なる色彩セグメントを単に除去することによって、色彩順序が１つの色彩だけシフトすることで、各連続的画像の開始及び最終フレームは、先行画像の開始及び最終フレームの各々とは異なる色彩を有する。しかしながら、画像毎に異なる色彩セグメントを除去することは画像明度の損失を引き起こす。従って、色彩順序をシフトするこのアプローチは、色彩ホイール１６'又は１６''の何れかを用いて各画像間隔中に各色彩ホイールを非整数の回転数で回転する程に有効であるとは証明されないであろう。

従来技術の色彩ホイールを用いて、如何なる明度の損失もなく、各連続的画像のセグメントの色彩順序を１つの色彩だけシフトすることも可能である。そのようなシフトは、単に画像を不均等な数のセグメント、例えば、４つの赤色、４つの青色及び３つの緑色に分割することによって達成され得る。不均等な数のセグメントを有することの効果は、各新規画像のための色彩順序内に生来的なシフトを引き起こすことである。残念ながら、そのような不均一な数のセグメントを有することは、コントローラ２２内に極めて高度なメモリ管理を要求するため、このアプローチを非実用的である。

本明細書は、移動物体を追う人間の肉眼に動作アーチファクトの低減をもたらすディスプレイ技法を記述する。

本発明の例示的なシーケンシャル色彩ディスプレイシステムの構成を示す概略図である。 図１のディスプレイシステムにおいて用いられる本発明の色彩ホイールの第一実施態様を示す概略図である。 図１のディスプレイシステムにおいて用いられる本発明の色彩ホイールの第二実施態様を示す概略図である。

Claims (11)

1. 少なくとも第一及び第二の受信画像を順次的に表示するための方法であって、
   前記第一画像を複数組の第一画像セグメントに分割し、各組を異なる１つの原色に関連付けるステップと、
   前記第一画像セグメントを第一色彩順序内で交互配置するステップと、
   前記第二画像を複数組の第二画像セグメントに分割し、各組を異なる１つの原色に関連付けるステップと、
   前記第二画像セグメントを第二色彩順序内で交互配置し、前記第一画像セグメントの少なくとも開始及び最終セグメントの各々を、前記第二画像セグメントの開始及び最終セグメントの各々と異なる色彩とするステップと、
   前記第一画像セグメントを前記第一色彩順序で順次的に表示するステップと、
   前記第二画像セグメントを前記第二色彩順序で順次的に表示するステップと、
   からなる方法。
2. 前記第二色彩順序は、前記第一色彩順序から１つの原色だけシフトされていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第一画像を分割するステップは、前記複数の第一画像セグメントの各々に、赤色、緑色及び青色の原色の異なる１つを付与するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第二画像を分割するステップは、前記複数の第二画像セグメントの各々に、赤色、緑色及び青色の原色の異なる１つを付与するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第一画像を複数の第一画像セグメントに分割するステップは、１つの原色のセグメントを除去するステップを含み、前記第二画像を複数の第二画像セグメントに分割するステップは、前記第一画像のために除去されたセグメントとは別の異なる１つの原色のセグメントを除去するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. １つの原色に関連付けられた第一画像セグメントの少なくとも一組は、他の原色に関連付けられた第一画像セグメントの組とは異なる数のセグメントを有し、１つの原色に関連付けられた第二画像セグメントの少なくとも一組は、他の原色に関連付けられた第二画像セグメントの組とは異なる数のセグメントを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 色彩画像を連続的に表示することによって、画像間隔中に各画像を現わす方法であって、
   各連続的画像を所定数の原色に対応する数の複数組のセグメントに分割するステップと、
   所定順序の各原色を光変調器に向けられた光ビームに付与し、ディスプレイスクリーンへの表示のために、前記変調器への制御信号の適用と同時に付与された各原色によって、前記光変調器が前記原色の前記セグメントを変調するステップと、
   後続画像毎に、前記光変調器に向けられた前記光ビームに付与された原色の前記順序を変更することで、各後続画像の少なくとも開始及び最終セグメントに関連付けられた原色を、先行画像の前記開始及び前記最終セグメントの各々に関連付けられた原色と相違させるステップと、
   を含む方法。
8. 前記付与するステップは、
   複数の赤色、緑色及び青色が交互配置された色彩ウィンドウを有する色彩ホイールを、前記光変調器を打撃する前記光ビーム内に介在させることで、前記色彩ウィンドウを介して、前記光ビームを前記光変調器に導くステップと、
   前記光変調器に向けられた光に所定順序の赤色、緑色及び青色を付与するよう、前記色彩ホイールを画像間隔毎に非整数の回転数で回転させるステップと、
   を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記変更するステップは、前記色彩ホイールが回転すると、前記光変調器を打撃する前記光ビームに付与された赤色、緑色及び青色の順序が各画像のために変更するよう、前記色彩ウィンドウを前記色彩ホイール内に配置するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 光ビームを生成するための光源と、
    ディスプレイスクリーンへの前記光ビームを変調するよう、前記光ビームの光学経路内に位置する光変調器と、
    各連続的画像を所定数の原色に対応した複数組のセグメントに分割するための手段と、
    前記光変調器が前記複数組のセグメントを生成することで、一組の各セグメントが他の複数組のセグメントの間に相互配置されるよう、制御信号を前記光変調器に適用する手段と、
    所定順序の原色の各々を前記光ビームに付与するよう、前記光源と前記光変調器との間に介在された色彩順序機構と、
    を含む連続的画像を表示するためのシーケンシャル色彩ディスプレイシステムであって、
    各原色は、前記光変調器への各セグメントの適用と同時に付与され、
    前記色彩順序機構は、各後続画像毎に、前記光変調器に向けられた前記光ビームに付与された原色の順序を変更することで、前記各後続画像の少なくとも開始及び最終セグメントに関連付けられた原色の各々は、先行画像の開始及び最終セグメントの各々に関連付けられた原色と異なることを特徴とするシステム。
11. 前記色彩順序機構は、画像間隔毎の非整数の回転数の回転毎に、赤色、緑色及び青色の別個の１つを前記光変調器に向けられた前記光ビームに付与するよう配置された複数の色彩ウィンドウを有する色彩ホイールを含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。

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