JP2004086159A - デュアル空間光変調器を用いて色域を拡張するイメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル動画を表示するのに広い色域を達成することを可能にする装置を提供する。
【解決手段】デジタルデータからのカラー画像を、投写する表示装置であって、第１の変調ビームを供給する第１の変調システムと、第２の変調ビームを供給する第２の変調システムと、第１の変調ビーム及び第２の変調ビームを、投写レンズ１１０に方向付ける光学コンバイナ８７とを含む。第１の変調システムは、デジタルデータに応じて、第１の変調ビームを形成するよう第１の入射光ビームを変調する第１の空間光変調器２０ａと、第１の入射光ビームとしての第１のカラービームを供給する第１の光源１２ｂと、第１の入射光ビームとしての第２のカラービームを供給する第２の光源１２ｂｇとを含む。第２の変調システムは、デジタルデータに応じて、第２の変調ビームを形成するよう第２の入射光ビームを変調する第２の空間光変調器２０ｂと、第２の入射光ビームとしての第３のカラービームを供給する第３の光源１２ｒと、第２の入射光ビームとしての第４のカラービームを供給する第４の光源１２ｇとを含む。
【選択図】　図４ａ

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータからのカラー画像を、表面上に形成する装置に係り、より詳細には、１対の空間光変調器を有する装置に係る。各光変調器は、２つの光源により時間的に共有される。
【０００２】
【従来の技術】
人間の視覚系を記述するために、多くの異なる色空間が使用されてきた。作業可能な色空間を記述する１つの試みとして、国際照明委員会（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ　ｄｅ　ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ　／　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）は、１９３１年に発表された、ＣＩＥ色度図を開発した。ＣＩＥ色モデルは、標準的な人間観察者に基づいた三刺激値Ｘ、Ｙ、及びＺを用いた。ｘ及びｙを用いた色度図は、後にｕ´及びｖ´を用いた色度図に修正され、この色度図では、等しい距離は、等しい、知覚された色のシフトを表す。色知覚及び色モデルに関する有用な背景議論は、非特許文献１及び非特許文献２に記載される。
【０００３】
図１は、１９７６Ｌ＊ｕ＊ｖ＊の慣習を用いた一般的な色域を示す。ここでは、ｕ´−ｖ´座標空間における知覚された目−脳色域を、可視色域１００として表す。純粋な、飽和スペクトル色は、可視色域１００曲線の「馬蹄」形の円周にマッピングされる。「馬蹄」の内部は、例えば、スペクトル赤に青が加えたマゼンダといった色の混合体の全てのマッピングを含む。馬蹄の内部は更に、例えば、スペクトル赤に白が加えたピンクといった純粋色と白の混合体も含む。可視色域１００の「馬蹄」曲線によって画成される色領域全体は、人間の視覚系が知覚することのできる色のフルレンジである。できる限りこの領域を、カラーディスプレイに表現し、それにより、私たちが実際にシーンを見ているかのようにそのシーンを表示することに近づくことができるようにすることが好適である。
【０００４】
従来の動画ディスプレイは、それが、フィルムからの大規模商業的カラー投写用、又は、カラーテレビジョン陰極線管（ＣＲＴ）用であろうと、比較的良好に確立された色域内で動作する。図１のマッピングを再び参照するに、可視色域１００では、人間が知覚可能な色の最大範囲は、理論上は、動画ディスプレイによって表示可能であることが観察できる。動画フィルム色域１０２は、可視色域１００内にマッピングされ、従来のフィルム媒体では、達成可能な色表示の範囲は小さいことを示す。ＮＴＳＣ　ＴＶの色域１０４は、従来のカラーＣＲＴ蛍光体を用いてでは、達成可能な色は更に制限されることを示す。尚、ＮＴＳＣ　ＴＶ色域１０４用のＣＲＴ蛍光体の色は、一般的に飽和されていないので、各蛍光体の色を決定する点は、可視色域１００の円周上にない。従って、実際のシーンにおいては、目によって、ターコイズ及びネオンオレンジといった色を知覚することができるが、これらの色は、ＣＲＴ蛍光体システムの色能力を超えている。図１から明らかなように、従来のフィルム又はＴＶ媒体を用いて表現することのできる色のレンジは、可視色域１００の知覚可能なレンジ全体からかなり小さい。
【０００５】
動画フィルムに使用されるコンポーネント色は、赤、緑、及び、青色素（又は、それらの相補的な色素、即ち、シアン、マゼンダ、及び、イエロー）を原色として用いている。カラーテレビジョンＣＲＴ用のコンポーネント色は、赤、緑、及び、青の蛍光体を用いている。これらの色素及び蛍光体は、当初は、それらが表現することのできる色は制限されていたが、着実に改善されている。しかし、図１に示す色域マッピングから明らかなように、動画及びＴＶ環境の両方において、可視色域１００に近似させることに改善の余地がある。
【０００６】
デジタルテクノロジと全てのデジタル投写システムのデモンストレーションの出現により、フィルム色素又は蛍光体の制限された色域で可能であるよりもより現実的、より鮮明な画像を可能にするために、表示可能なレンジ又は色域を増加することに改めて関心が寄せられている。デジタルシネマプロジェクションの最も将来有望な解決策は、画像形成装置として、２つのタイプの空間光変調器（ＳＬＭ）のうち１つのタイプを使用する。空間光変調器は、基本的に、光弁素子の２次元アレイとして考えることができ、各光弁素子は、１つの画素に対応する。各アレイ素子は、別個にアドレス指定可能であり、光源からの透過光又は反射光を変調するためにデジタル制御される。投写及び印刷装置内において使用される空間光変調器には、２つの主だったタイプがある。即ち、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）と液晶装置（ＬＣＤ）である。
【０００７】
テキサス・インスツルメンタル（Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社は、１つ以上のＤＭＤを用いたプロトタイププロジェクタを提示している。ＤＭＤ装置は、多数の特許に説明されており、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３（全てＨｏｒｎｂｅｃｋ）、及び、特許文献４（Ｈｅｉｍｂｕｃｈ）に記載される。ＤＭＤを用いた投写装置の光学設計は、特許文献５（Ｔｅｊａｄａ外）、特許文献６（Ｄｅｗａｌｄ）、特許文献７（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）、及び、特許文献８（Ｉｗａｉ）に開示される。ＬＣＤ装置は、部分的に、特許文献９（Ｒｕｉｚ外）、及び、特許文献１０（Ｓｍｉｔｈ，　Ｊｒ．外）に説明される。
【０００８】
空間光変調器を用いた色表現において、一部では成功しているが、特殊効果を高め、観客の視聴経験を高める投写色域を更に広げる必要性が長い間感じられてきていた。
【０００９】
不十分な色域という同様の問題に直面して、印刷産業は、プロセスカラー印刷において用いるピグメントの比較的狭い色域を広げるために、多数のストラテジを用いている。従来のカラー印刷は、基本的に白い紙からの反射光を用いるので、プリントのための色表現方法は、減色システムを用いる。従来において、プロセスカラーシアン（青＋緑）、マゼンダ（赤＋青）、及び、イエロー（赤＋緑）を用いて、広いレンジの色を表現していた。しかし、ピグメントに、スペクトル的な純度がないことにより、シアン、マゼンダ、及びイエローを混ぜ合わせることによって、黒を得ることできない代わりに、暗褐色の色合いを得る。影の領域の見えを向上するために、ブラックが、第４のピグメントとして加えられる。印刷技術では周知であるように、下色除去といったより高度な技術を用いて、フルカラー合成において安価なブラックのピグメントをうまく利用している。従って、今日における伝統的なカラー印刷は、上述したような４色ＣＭＹＫ（Ｃｙａｎ（
シアン）、Ｍａｇｅｎｔａ（マゼンダ）、Ｙｅｌｌｏｗ（イエロー）、ｂｌａｃＫ（ブラック））を用いる。
【００１０】
しかし、ブラックを追加しても、印刷ピグメントによって表現可能な色のレンジは制限される。依然として、ＣＭＹＫ「プロセスカラー」システムを用いてでは適切に再現することのできない、例えば、メタリックゴールド又はシルバー、或いは、ロゴ及びパッケージングにおける企業ＩＤに使用される特定の色といった特殊な色がある。この必要性に見合うために、画像の特定の領域上に「スポットカラー」を与えるために、選択印刷ラインにおいて、第５のピグメントを追加することができる。この技術を用いて、例えば、多くの企業は、製品又は企業ＩＤに関連付けられる特別な色を用い、これらの色をパッケージング、宣伝、ロゴ等に用い、それにより、消費者は、ある製品がその企業のものであることを、この特別な色によって、部分的に認識する。
【００１１】
従来のＣＭＹＫプロセスカラーセットに追加される色は、印刷適用における色域全体を拡張するために用いられてきた。例えば、特許文献１１（Ｌｉｔｖａｋ）は、４色ＣＭＹＫ空間を用いる従来の色域を、５つ以上の色を用いる色空間に拡張する方法を開示する。
【００１２】
図１を再び参照する。尚、色域は、基本的に、多角形によって画成される。多角形の各頂点は、コンポーネント色として使用される略純粋な飽和色源に対応する。多角形の領域が、色域の寸法に対応する。色域を拡張するには、これらの頂点を、可視色域１００の外延の近くに動かすことが必要である。従って、例えば、色域を画成する多角形内である色を追加することは、色域を拡張することにはならない。例えば、特許文献１２（Ｗａｌｄｒｏｎ）は、印刷適用において「色域内」カララントを追加する方法を開示する。しかし、特許文献１２の明細書に記載されるように、この方法は、色域自体は拡張せず、むしろ、従来のカララントを用いて表現することは難しかった、パステル又は色域内の他の色の表示を改善するといった他の目的に使用することができる。
【００１３】
上述したようなＣＩＥ　ＬＵＶモデルといった従来の色モデルは、個々の色を、一般的に、３次元座標空間において表すことのできる、例えば、色相、飽和状態、及び、輝度といった３つの別個の特徴を用いて、３次元色空間における点として表す。
【００１４】
一般的に、カラーＣＲＴ上に表示される画素に対する従来の画像データといったカラーデータは、３色コンポーネント（例えば、Ｒ、Ｇ、及び、Ｂ）で表現される。従来のカラー投写フィルムは、赤、青、及び、緑の照明に反応する３つの感光性エマルジョン層を用いて画像を供給する。これらの従来の方法、及び、画像表現形式により、デジタル投写システムのデベロッパは、当然のことながら、３色モデルに縛られる。従来の方法と違わないように、デベロッパは、フルカラー画像投写の為に、赤、緑、及び、青のコンポーネント色を得られるよう明るい白色光源をフィルタリングするといった様々な解決策を提案してきた。例えば、特許文献１３（Ｃｉｐｏｌｌａ外）は、光源白色光を、好適な赤、緑、及び、青の色コンポーネントに分けるために、ダイクロイック光学素子を用いるデジタル投写システムを開示する。
【００１５】
３色以上の光源を用い得る投写解決策も提案されている。しかし、多くの提案される解決策は、色域拡張を目的としていない。３つ以上の色光源を用いるプロジェクタの開示には、特許文献１４（Ｐｅｔｔｉｔ）を含み、これは、輝度及び白色点純度を維持するために４つの色を供給するフィルタホイール配置を用いる投写装置を開示する。しかし、この構成に追加される第４の色は、スペクトル的に純粋ではなく、ディスプレイに対する輝度を追加し、好ましくないカラーティントを最小限にする為に白色である。尚、白は、特許文献１２の印刷適用において記載される「色域内」色の追加に類似する。つまり、色理論において周知であるように、白を追加することは、実際には、色域を狭くする。
【００１６】
同様に、特許文献１５（Ｒａｊ外）は、投写装置において、標準Ｒ、Ｇ、及びＢ光チャンネルに白色光チャンネルを追加することを開示する。上述したように、白色光の追加は、光度を上げるが、色域を制限してしまう。
【００１７】
特許文献１６（Ｍｕｒａｋａｍｉ外）は、単一の白色光源から得られる４色を用いるプロジェクタ装置を開示する。オレンジである第４の色を追加することによって、主要な緑色のパスに影響を与える望ましくないスペクトル分布の効果が補償される。特許文献１６の装置では、使用される特定の白色光源は、期せずして、特有のオレンジのスペクトル成分を含む。これを補償するために、フィルタが用いられて、緑色光成分から望ましくないオレンジのスペクトル含量を少なくし、向上したスペクトル純度を有する緑色光を得る。次に、結果として生じる輝度の損失を補償するために、別個のオレンジ光が、第４の色として加えられる。この開示は、カラーレンジの幾らかの拡張が、思いがけず得られたことを示す。しかし、色域に関しては、特許文献１６に開示される解決策は、投写装置の色域を、認め得るほどに拡張しないとみなせることは明らかである。図１を参照して上述した色域多角形に関し、オレンジ光を追加することは、第４の頂点を追加することになり得る。しかし、追加されるオレンジのどの頂点も、赤の頂点と緑の頂点の間に既に形成される線に非常に近くなる。従って、新しく形成される色域多角形は、せいぜい、３コンポーネント色を用いて形成される三角形に対し、非常に僅かな領域の増加しかもたらさない。更に、他の色の明らかな光の漏出のない、純粋な波長のオレンジが与えられない限り、特許文献１６に開示される方法を用いると、色域は更に小さくなる場合がある。
【００１８】
特許文献１７（Ｂｒｅｎｎｅｓｈｏｌｔｚ）は、広帯域光源から得られるＲＧＢ及びＣＭＹ（シアン、マゼンダ、イエロー）を用いて、最大６つの色を使用する投写装置を開示する。このようなアプローチは、一部の色に対して光度及び輝度を高めるには有用であり得るが、相補的なＣＭＹ色を加えることは、色域を拡張はせず、実際には、色域が小さくなりうる。更に、特許文献１７に開示される実施例は、異なる偏光を有する光源を用い、これは、コントラストを改善するためのアナライザを使用することを妨げてしまう。
【００１９】
上述した特許開示に対し、特許文献１８（Ｂｅｎ−Ｄａｖｉｄ外）は、４つ以上の略飽和された色を用いて色域を拡張する表示装置及び表示方法を開示する。特許文献１８の開示は、改善された色域を提供する一方で、開示される実施例及び方法は、各色を生成及び変調するために従来の解決策を適用する。開示される解決策は、１つの空間光変調器を有する適応カラーホイールか、又は、多数の空間光変調器のいずれかを用いる。空間光変調器は、各色に対応する。しかし、１つの空間光変調器のみでは、３つ以上の色を多重化する際の表示データのタイミング要件が非常に厳しくなり、高速表示装置と画像データ処理支援部品が必要となる。このような配置では、ＬＣＤ空間光変調器を用いることが特に困難となる。というのは、３つ以上の色を使用する場合、これらの装置によって必要される、各色に対し事実上１０乃至２０マイクロ秒以上であるデータ修正時間が、利用可能な投写時間を短くし、全体の輝度を制限するからである。このような解決策を用いた場合、画像データは、非常に高速に処理されて空間変調器にロードされなければならなくなる。おそらく、並列処理配置を必要とする。フィルタホイール又は同様の装置を用いることは、固有の不利点を有する。１つの色から次の色へフィルタホイールが移り変わる際に、かなりの「不感時間」があり、これは、各色の変調に利用可能な時間量を制限してしまう。これは、達成可能な利用可能な輝度レベルを減少してしまう。１つの実施において、４つ以上の色を用いて使用されるフィルタホイールは、データローディングと装置応答の正確な同期化を維持するためにタイミングフィードバック制御を有する高速回転を必要とする。何らかのシャッタ手段がない限り、色のクロストークが問題となってくる。色のクロストークは、例えば、対応するデータ移行が処理されるときの光色の移行において発生する。これらの理由から、特許文献１８に開示されるフィルタホイールアプローチは、色域増加の改善を与えるが、プロジェクタ設計に費用及び複雑性をもたらし、大規模投写適用においては十分な輝度をもたらすことが困難となる。各コンポーネント色に対し別個の空間光変調器を用いる別のアプローチも、特許文献１８に記載される。しかし、このような解決策は、高価であり、開示される光学配置を用いる場合、正確な配置が必要となる。そして、異なる投写距離に対し、再び配置しなおさなければならない。従って、４つ以上の空間光変調器を用いたことによる追加の費用は、商業的投写装置用の色域における改善に対し釣り合うものではない。
【００２０】
従って、投写装置に関し、４色を用いる解決策があるが、これらの解決策のほとんどは、色域の拡張を目的とせず、又は、拡張した色域を得る方法を開示しないことが分かる。実際、上に列挙した多くの解決策においては、第４の色を追加することによって、色域が一部損なわれてさえいる。特許文献１８に開示されるような色域を拡張する解決策は、実施するのが困難であり、且つ、費用がかかる。
【００２１】
図１を再び参照する。尚、最大に広い可能色域は、色域多角形の頂点によって表される色であるコンポーネント色が、スペクトル的に純粋色である場合に達成される。図１の色域マッピングに関し、スペクトル的に純粋な色は、可使色域１００を表す曲線の境界上にある１つの点によって表され得る。光技術において周知であるように、レーザは、本質的に、高いスペクトル純度を示す光源を与える。この為に、レーザは、デジタルカラー投写において、好適な光源であると考えられる。一部の従来設計において、レーザビームは、変調されて組み合わされ、そして、電気機械高速垂直スキャナ及び低速水平スキャナを用いてラスタスキャンされる。これらのスキャナは、一般的に、高速スキャン用の回転多角形と、低速偏向用のガルバノメータ駆動されるミラーを含む。例えば、２つのガルバノメータスキャナによって「マンガのキャラクタ」の外形を書くベクタスキャン装置は、大領域のアウトドアレーザディスプレイ用として、長い間市場に出回っていた。レーザも、デジタル投写の為に、空間光変調器と共に使用されてきた。１つの例として、特許文献１９（Ｙａｍａｚａｋｉ外）は、１つの共有空間光変調器を用いて画像を形成するために、原色を供給する赤、緑、青の色素レーザを有するレーザ投写システムを開示する。
【００２２】
プロジェクタ内に３つ以上のレーザを用いる解決策が提案されている。追加のレーザは、色投写以外の特別の目的を果たす。例えば、特許文献２０（Ｂａｒｄｍｅｓｓｅｒ）は、最大で４つのレーザを用いるＴＶディスプレイシステムを開示するが、第４のレーザは、スキャン速度を増加するための追加の光源を提供するのであって、第４の色源を提供するわけではない。第４のポンプレーザを使用することは、上述した特許文献１９と、特許文献２１（Ｗａｌｌｅｎｓｔｅｉｎ）に記載される。特許文献２１は、従来のＲ、Ｇ、及び、Ｂの色を有する投写レーザを励起させるために周波数乗算器を有するポンプレーザ源を使用するカラー投写システムを開示する。ここでも、第４のレーザを使用することは、第４の投写色を追加することではない。
【００２３】
デジタルカラー投写が、従来のフィルム投写技術と競合するには、現在表現可能であるよりも広い色のレンジを有する色域を供給するデジタル投写装置を提供することが有利である。表示される色域を、可能な限り、人間の目の色域までに増加することが好適である。
【００２４】
カラー投写フィルムと異なり、デジタル投写は、従来においては、赤、緑、及び、青のコンポーネントとして、個々のコンポーネント色フレームの合成として、フルカラーの画像を表す。特許文献２２（Ｓａｎｎｏｈｅ外）に開示されるようなデジタル投写装置は、３つのコンポーネント色フレームを全て同時に供給し得る。しかし、この方法は、３つの別個の空間光変調器を必要とする。各光変調器は、各色に専用である。１つの安価な代替として、１つの空間光変調器を共有することも可能であり、これは、高速で多重化される一連のコンポーネント色フレームシーケンスを供給し、それにより、人間の目は、別個に表示される色フレームを、１つのカラー画像にまとめる。３色を用いる場合、この多重化方法は、観察者に色の移り変わりが知覚できないほど十分に高速で切替わる一連のコンポーネント色フレームで、カラーシーケンスの画像を供給することができる。しかし、特許文献１８を参照しながら上述したように、４色の投写装置は、必要な輝度レベルにおいて、フリッカのないイメージングを維持するために十分な速度のフレームシーケンシングを提供することができない。更に、第４の空間光変調器によりかかる費用は非常に高く、製造業者が、入手可能な追加の色域を利用することを阻んでいる。
【００２５】
投写装置に使用する空間光変調器の数を少なくするために多くの解決策が提案されている。ビジネスのプレゼンテーション等において使用される低価格帯のプロジェクタに広く用いられているフィールドシーケンシャル又はカラーシーケンシャル動作は、多重化方式で、各原色ＲＧＢに対し時間的に共有される１つの空間光変調器を用いる。しかし、データローディング、セットアップ、及び、変調応答時間に対する装置応答時間の問題は、高品質装置用のフィールドシーケンシャルアプローチの有用性を制限してしまう。応答時間制限を軽減するために提案される代替は、特許文献２３（Ｈｏ）におけるように、２つの空間光変調器を用いる構成を含む。特許文献２３は、２つの空間光変調器を用いる投写装置を開示し、１つの空間光変調器は、入射光のｓ偏光成分を変調し、もう一方の空間光変調器は、ｐ偏光成分を変調する。同様のアプローチとして、特許文献２４（Ｄｏａｎｙ外）も、２つの空間光変調器を用いるプロジェクタを開示する。１つの空間光変調器は、ｓ偏光用であり、もう一方は、ｐ偏光用である。特許文献２３及び特許文献２４に使用されるアプローチは、光の効率のよい使用に関して幾らかの利点を提供するが、このタイプのアプローチは幾つかの欠点も有する。ｓ偏光及びｐ偏光状態を用いたときの高いコントラストを達成することは困難であり得、各光変調路において、追加の偏光装置が必要となる。特許文献２３及び特許文献２４は共に、カラー照明源を供給するために、広帯域白色光と、カラーフィルタホイールを使用する。このアプローチは、機械的な費用と複雑性を増し、照明システムの柔軟性を制限してしまう。
【００２６】
特許文献２５（Ｋｎｏｘ）は、２つの空間光変調器を用いた画像表示装置を開示する。第１の空間光変調器は、１つの原色専用であり、第２の空間光変調器は、色シャッタを用いて、２つの原色間で多重化される。このアプローチは、１つの空間光変調器を用いる装置の切替え速度要件を少なくする。しかし、特許文献２５に開示される装置は、小さい表示装置内で使用することを目的としているので、ランプに基づいた光源に対し設計される。従って、例えば、特許文献２５のアプローチを用いて、プロジェクタ装置に必要な輝度及び画質を得ることが困難であることが分かるであろう。
【００２７】
特許文献２６及び特許文献２７（Ｐｏｒａｄｉｓｈ外）は、２つの空間光変調器を用いる投写装置を開示する。各空間光変調器は、独自の投写レンズを有する変調器システム内にある。光源照明を供給するために、色フィルタホイールが、広帯域光源の光路に配置される。特許文献２６及び特許文献２７に開示されるアプローチは、フィールドシーケンシャル方法において、１つの空間光変調器を用いるアプローチに比べて、投写装置のタイミング制限を軽減する。しかし、これらの特許に開示される素子の配置は、機械的に複雑であり、多数の別個の投写光学素子を必要とし、また、カラー照明を広帯域光源から得るので、輝度に関して制限される。
【００２８】
上述した特許文献１７に開示される装置は、２つの空間光変調器を用いる。１つの空間光変調器は、ＲＧＢ原色用であり、もう１つの空間光変調器は、ＣＭＹ補色用である。上述したように、このアプローチは、色域を拡張するのではなく、利用可能な輝度レンジを広げる。更に、この配置では、両方の空間光変調器は、カラーシーケンシャルモードで動作し、夫々、多重化方法で、３色で共有される。従って、特許文献１７の配置は、現行の３色投写解決策に対し、カラーシーケンシャル動作によるタイミングの問題に対する対策を提供する訳ではない。
【００２９】
従って、３つ以上の色を用いる投写装置に２つの空間光変調器を用いる解決策が幾つか提案されているが、改善の余地がある。ランプ及び他の広帯域光源は、達成可能な輝度レベルを実際的に制限してしまい、これは、特に、幾らかの光減衰をもたらす又は移行時に固有の「不感空間」を有する色フィルターホイール又は同様の装置が使用される場合に言える。カラーホイールを用いることは、照明タイミングを変更又は調整することを困難にする。空間光変調器装置の応答時間は、可能なタイミングシーケンスを更に制限し、このことは特に、これらの装置が、３色で多重化される場合において言える。これらの困難に際して、追加の色を用いて色域を拡張することによる利点は、従来の設計アプローチを用いてでは達成可能ではないと考えられる。
【００３０】
同時に、動画プロデューサ間の現在の関心事は、投写スクリーンから映画をビデオカメラによって違法にコピーされることによる、実質的な潜在的収益の損失である。従来のデジタル投写装置を用いた様々なコピープロテクション方法が試みられているが、改善の余地がある。
【００３１】
【特許文献１】
米国特許第４，４４１，７９１号
【特許文献２】
米国特許第５，５３５，０４７号
【特許文献３】
米国特許第５，６００，３８３号
【特許文献４】
米国特許第５，７１９，６９５号
【特許文献５】
米国特許第５，９１４，８１８号
【特許文献６】
米国特許第５，９３０，０５０号
【特許文献７】
米国特許第６，００８，９５１号
【特許文献８】
米国特許第６，０８９，７１７号
【特許文献９】
米国特許第５，５７０，２１３号
【特許文献１０】
米国特許第５，６２０，７５５号
【特許文献１１】
欧州特許第０５８６１３９号
【特許文献１２】
米国特許第５，９８２，９９２号
【特許文献１３】
米国特許第６，２４７，８１６号
【特許文献１４】
米国特許第６，２５６，０７３号
【特許文献１５】
米国特許第６，２２０，７１０号
【特許文献１６】
米国特許第６，１９１，８２６号
【特許文献１７】
米国特許第６，２８０，０３４号
【特許文献１８】
国際特許出願０１／９５５４４Ａ２
【特許文献１９】
米国特許第５，５３７，２５８号
【特許文献２０】
米国特許第６，０２０，９３７号
【特許文献２１】
米国特許第５，８２８，４２４号
【特許文献２２】
米国特許第５，７９５，０４７号
【特許文献２３】
米国特許第６，２０３，１６０号
【特許文献２４】
米国特許第５，９２１，６５０号
【特許文献２５】
米国特許第６，２１７，１７４号
【特許文献２６】
米国特許第５，６１２，７５３号
【特許文献２７】
米国特許第５，９０５，５４５号
【非特許文献１】
ビルメイヤ（Ｂｉｌｌｍｅｙｅｒ）、ザルツマン（Ｓａｌｔｚｍａｎｎ）、及び、Ｒ．バーンズ（Ｒ．　Ｂｅｒｎｓ）、「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　Ｃｏｌｏｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第３版、Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　Ｓｏｎｓ出版、２０００年、ｐ．５９−６５
【非特許文献２】
Ｒ．Ｗ．Ｇ．ハント（Ｈｕｎｔ）博士、「Ｔｈｅ　Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｌｏｕｒ」、第５版、英国、Ｆｏｕｎｔａｉｎ　Ｐｒｅｓｓ出版、ｐ．１０６−１３５
【発明が解決しようとする課題】
従って、デジタル投影への従来のアプローチは、４色投影システムに使用することができるが、パフォーマンス制限を軽減し、画質を改善し、且つ、ビデオカメラによるコピーの機会を無くす新規の解決策が必要である。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの面は、デジタルデータからのカラー画像を、表面上に投写する表示装置を提供する。本発明の装置は、
（ａ）第１の変調ビームを供給する第１の変調システムと、
（ｂ）第２の変調ビームを供給する第２の変調システムと、
（ｃ）第１の変調ビーム及び第２の変調ビームを、投写レンズによって表面上に投写するよう方向付ける光学コンバイナと、を含み、
第１の変調システムは、
（ａ１）デジタルデータに応じて第１の変調ビームを形成するよう第１の入射光ビームを変調する第１の空間光変調器と、
（ａ２）第１の入射光ビームとしての第１のカラービームを供給する第１の光源と、
（ａ３）第１の入射光ビームとしての第２のカラービームを供給する第２の光源とを含み、
第２の変調システムは、
（ｂ１）デジタルデータに応じて第２の変調ビームを形成するよう第２の入射光ビームを変調する第２の空間光変調器と、
（ｂ２）第２の入射光ビームとしての第３のカラービームを供給する第３の光源と、
（ｂ３）第２の入射光ビームとしての第４のカラービームを供給する第４の光源とを含む。
【００３３】
本発明の特徴は、最大限可能な色域を供給することができるよう高い度合いのスペクトル純度を有する光源を使用することにある。レーザは、本質的に色飽和しているので、好適な実施例に使用する光源である。
【００３４】
本発明の特徴は、１対の空間光変調器を使用することにある。各空間光変調器は、２つの色のうちの１つを交互に変調する。この配置は、画質を最適化し、且つ、ビデオカメラによるコピープロテクションスキームを可能にする多数のタイミングシーケンスを実施することを可能にする。
【００３５】
本発明は、従来の３色レーザ及びアークランプに基づいた機器と比較して、デジタル動画を表示するのに広い色域を達成することを可能にする装置を提供するという利点を有する。本発明の装置及び方法は、これまでのシステムでは不可能であった色の表示を可能にする。
【００３６】
本発明は、本質的に偏光されるレーザ光を用いるという利点を有する。従って、ＬＣＤ空間光変調器にレーザ光を方向付けるときに、レーザ光をフィルタリングする、又は、偏光する必要がなく、従って、フィルタによる損失もない。
【００３７】
本発明は更に、視覚的に最適にし、且つ、光変調路の素子を支援することを可能にするという利点を有する。
【００３８】
本発明の上述した目的、特徴、及び、利点、更に、上述以外の目的、特徴、及び、利点は、本発明の例示的な実施例を示し且つ説明する図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読むことにより、当業者に明らかとなろう。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本願明細書は、本発明の主題を特に指摘する特許請求の範囲を結論とするが、本発明は、添付図面と共に以下の説明を参照することにより、良好に理解できるものとする。
【００４０】
以下の説明は、本発明の装置の一部を形成する素子、又は、本発明の装置とより直接的に協働する素子に特に係る。具体的に示さない又は説明しない素子は、当業者には周知である様々な形式をとり得ることを理解するものとする。
【００４１】
［色域拡張の理論上の背景］
図１に示す色域マッピング配置を再び参照する。尚、ディスプレイの色域を拡張する基本ストラテジは、馬蹄状の円周上の、又は、円周付近の色源を選択することにある。レーザは、スペクトル的に純粋で、且つ、飽和した色源を供給するので、この目的のために有利であり、また、レーザは、好適な実施例におけるスペクトル的に純粋な光源である。レーザカラーは、可視色域１００の馬蹄状曲線上の点に直接マッピングされることが可能である。尚、ＲＧＢ　ＬＥＤは、略スペクトル的に純粋である光源として代替的に用いることが可能であるが、ＬＥＤは、実際のスペクトル品質及び輝度に関してレーザに劣る。
【００４２】
図２を参照するに、本発明の装置を用いて与えられる、４つの色源を有する色域１０６を有する可視色域１００を示す。４つのレーザを用いることによって、本発明は、図示するように、可視色域１００のかなりの部分を表現することが可能となる。１つの好適な実施例では、４色源色域１０６の４つの頂点は、以下のガスレーザによって与えられ、対応する頂点は図２に示す。
【００４３】
頂点１０８−４４２ｎｍにおけるヘリウム・カドミウム
頂点１１２−４８８ｎｍにおけるアルゴン
頂点１１４−５１５ｎｍにおけるアルゴン
頂点１１６−６４７ｎｍにおけるクリプトン
当然のことながら、頂点１０８、１１２、１１４、及び、１１６のうち１つ以上を適切にシフトし、４光源色域１０６の形状を対応して調整することにより、異なる波長を有する異なるレーザ、又は、他のスペクトル的に純粋で且つ明るい光源を選択することも可能である。
【００４４】
最適光源波長の選択は、可視色域１００のどの部分が、投写装置の到達範囲内にある必要があるのかに依存する。この点に関し大きな要因は、人間の目の応答である。図３を参照するに、網膜における３つのタイプの色受容体（錘状体）の基準化された感度を示す。青の応答は、青の感度曲線１１８ｂにより示し、赤の応答は、赤の感度曲線１１８ｒにより示し、緑の応答は、緑の感度曲線１１８ｇにより示す。点線で示す垂線は、頂点１０８、１１２、１１４、及び、１１６に対する上述した４つのレーザ波長を示す。尚、青の応答は、かなり良好に離されるが、赤の受容体と緑の受容体ではかなりの重なりがあり、緑と赤の比率を判断することにより、この領域における色の識別をかなり可能にする。尚、カラー投写における目的は、オリジナルのシーンコンテンツによって引き起こされる目−脳色応答にできる限り同一の目−脳色応答を導き出すことである。例えば、オリジナルのシーンのオブジェクトは、太陽のスペクトル内の色を反射する青味がかった緑色の海水を含むとする。投写は、できる限り近い、同一のシーンコンテンツの目−脳応答を提供する。このことは、青色源及び緑色源を適切に組合わせることにより達成することができる一方で、緑色源は、無意図的に、目の赤の受容体も刺激することができる。このために、代替の青−緑色光源を使用することが、このようなシーンコンテンツに対しては好適である。この選択の知覚色域における効果は、例えば、図１及び図２に示すようなＣＩＥ色度図を用いて、最も良好にグラフィカル的に可視化される。好適な第４のスペクトル的に純粋な光源を選択することにより、色域をその方向に拡張する。図１及び図２の色度図、及び、図３の特性応答に基づいて、例えば、イエロー及びオレンジの波長から多数のレーザを選択することには利点がほとんどないが、青−緑の波長における色を有する追加のレーザを選択することによってかなりの利点があることが分かる。別の好適な代替案としては、イエロー−緑の色レンジにおける波長を有するレーザを選択することである。
【００４５】
［投写システム１０の好適な実施例］
図４ａを参照するに、本発明の投写システム１０の好適な実施例を示す。本発明の投写システム１０は、４つのコンポーネント色に対しそれぞれの変調路を有する。図４ａでは、各変調路の色は、以下のように、必要な箇所に文字を添付することにより示す。即ち、ｒは、赤の変調路における素子に対し添付する。ｇは、緑の変調路における素子に対し添付する。ｂは、青の変調路における素子に対し添付する。ｂｇは、青−緑の変調路又はそれ以外の変調路における素子に対し添付する。しかし、以下の説明では、特定の色の変調路の特徴を示す活動を区別する必要がある場合以外には、添付文字は省略される。各色の変調路は、別個の光源１２を有する。光源は、必要に応じて、追加の光調整及び偏光処理素子が具備される。
【００４６】
各光変調路における基本動作は、赤の変調路における光線を追うことによって、追跡することができる。この好適な実施例ではガスレーザである光源１２は、シャッタ２６を介して切り替えられて、変調された光源照明を供給する。均一化光学素子１４が、光源１２からの光を均質化し、均等フィールドを供給する。個々のレンズであってもよいが、レンズセットである場合が多いテレセントリック集光レンズ１６が、原則的には、テレセントリック光である均一化された光源ビームを供給する。このビームは、空間光変調器２０に向かって、偏光ビームスプリッタ１８によって反射される。偏光ビームスプリッタ１８は、不必要な偏光状態を有する光を透過し、意図する偏光状態を有する光を、入射光として、空間光変調器２０に方向付ける。
【００４７】
この好適な実施例では、空間光変調器２０は、反射型ＬＣＤである。個々の画素に対し偏光の選択的な、可変回転を用いる空間光変調器２０は、イメージング技術において周知であり、入射光を変調して、変調カラービームを供給する。ダイクロイックミラー８７は、コンバイナとして機能し、空間光変調器２０ａからの変調光を投写レンズ１１０に向けて反射し、空間光変調器２０ｂからの変調光を投写レンズに向けて透過する。投写レンズ１１０は、組合わせられたカラー変調光を、ディスプレイ面１４０上に方向付ける。アナライザ２２を、組合わせられた変調光路に設けて、画像コントラストを向上する。
【００４８】
図４ａは、１つの好適な実施例に使用されるカラー変調路の配置を示す。ここでは、空間光変調器２０ａは、光源１２ｂ及び１２ｂｇからの入射青色光、及び、入射青−緑色光を変調する。空間光変調器２０ｂは、光源１２ｒ及び１２ｇからの入射赤色光、及び、入射緑色光を変調する。この色の配置は、空間光変調器２０ａ、及び、２０ｂの応答を最適化する。空間光変調器２０ａに対し、例えば、最適な青色変調のための電圧バイアスレベルと、最適な青−緑色変調のための電圧バイアスレベルは、略同一である。電圧バイアスレベルがこれほど近いと、装置応答における色毎の差は、空間光変調器２０へのデータ路（図示せず）におけるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を、各色の空間光変調器２０設定パラメータを調節するのではなく、補償するために用いることができるよう十分に小さい。空間光変調器２０ｂに対しては、最適な緑色変調のための電圧バイアスレベルと、最適な赤色変調のための電圧バイアスレベルは近いが、幾らかの調整が望ましい。この調整は小さいので、赤色光変調及び緑色光変調間で変わる際に、変調器装置の修正時間は最小限にされる。尚、色を対にする際に、他の基準も用いることが可能である。例えば、色は、以下に説明するように、色間の切替えを、視聴者により知覚可能にしてしまう輝度のフリッカを最小限にするよう対にされ得る。又は、色は、光源１２の偏光状態に応じて対にされ得る。
【００４９】
図４ｂは、素子の数を減らし、イメージング路における輝度を最大限にする代替の改善された実施例を示す。図４ｂの配置では、ダイクロイックコンバイナ３０が、青色の光源光路と、青−緑色の光源光路とを、空間光変調器２０ａに方向付けられる１つの軸に沿って組合わせるよう配置される。その場合、均一化光学素子１４及び集光レンズ１６は、青色光源１２ｂ及び青−緑色光源１２ｂｇの両方の、組合わせられた光源光路として機能することが可能である。同様に、もう１つのダイクロイックコンバイナ３０が、赤色の光路、及び、緑色の光路を、空間光変調器２０ｂに方向付けられる１つの軸に沿って組合わせ、それにより、この組合せ光路に対する均一化光学素子１４及び集光レンズ１６の要件を少なくする。次に、コンバイナとして機能するダイクロイックミラー８７は、４つ全てのコンポーネント色の変調光ビームを、１つの出力軸Ｏに沿って組合せ、それにより、投写レンズ１１０によって投写する。
【００５０】
図４ａ及び図４ｂの好適な実施例は、様々なシャッタ機能、光調整機能、変調機能、及び、偏光処理機能を行う素子の多くの種類の代替を認める。上述したように、光源１２は、レーザであることが好適であるが、例えば、ＬＥＤといった他の種類の光源を使用することも可能である。光源１２の重要な特徴は、比較的高いスペクトル純度と、高い輝度レベルと、ＬＣＤを空間光変調器２０として使用する場合には正しい偏光状態である。
【００５１】
均一化光学素子１４は、様々なレンズアレイ、積分バー、例えば、リヒテンシュテインにあるアンアクシス・オプティックス（Ｕｎａｘｉｓ　Ｏｐｔｉｃｓ）社から販売されるライトトンネル（ＬｉｇｈｔＴｕｎｎｅｌ）（商標）といった積分トンネル、又は、空間光変調器２０に対し十分に広いフィールドに亘っての照明を与えるのに好適な他の光学素子のいずれかを含み得る。１つの好適な実施例では、均一化光学素子１４を通り供給される照明ビームに対し、幅：高さのアスペクト比は、空間光変調器２０の変調面の幅：高さのアスペクト比に対応する。この配置は、光を最も効率よく利用し、均等なフィールドを与えることを支援する。組合わせられたカラーイメージング路における非点収差を最小限にするために、ダイクロイックミラー８７は、プリズム８９に包まれてもよい。シャッタ２６は、光源１２からの光を、各照明路に切り替えるために設けられる。シャッタ２６は、機械的シャッタであっても、光学切替え装置において周知である音響−光学変調器（ＡＯＭ）であってもよい。
【００５２】
偏光ビームスプリッタ１８は、好適な実施例では、ワイヤグリッドビームスプリッタである。ワイヤグリッドビームスプリッタは、有利な角度及びスペクトル応答を有し、従来のタイプの偏光ビームスプリッタ１８に比べて、比較的高いコントラストを供給する。これらの装置は、標準マックニール（ＭｃＮｅｉｌｌｅ）プリズム又は他の好適な装置であってもよい。投写レンズ１１０及びディスプレイ面１４０は、最適な投写結果が得られるよう協働して作用するよう選択される。
【００５３】
図４ａ及び図４ｂの装置に使用される空間光変調器２０は、ＬＣＤである。他の種類の装置も、空間光変調器２０として機能することが可能である。例えば、透過型ＬＣＤを使用することができる。透過型ＬＣＤでは、光源１２は、光を透過するよう位置付けられ、光は、シャッタ２６を介して切り替えられ、均一化光学素子及びレンズ１６によって調整され、空間光変調器２０に通される。透過型ＬＣＤの場合、偏光ビームスプリッタ１８は必要ではない。もう１つの代替案として、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）、又は、同様の装置を、空間光変調器２０として使用してもよい。ＤＭＤを使用する場合、偏光調整素子は、必要ない。ＤＭＤは、偏光を用いて変調するのではなくて、特許文献２７に示すように、ある角度で入射光を反射することによる変調する。光源光をＤＭＤに方向付ける方法は、デジタル投写技術における当業者には周知である。
【００５４】
更に、ダイクロイックミラー８７又は他の組合せ素子を省略して、各色に対し別個の投写レンズ１１０を用いて各変調されたカラー光線を、別個にディスプレイ面１４０に投写することも可能である。しかし、そのような配置は、かなり面倒となり、また、費用も高くつく。
【００５５】
図４ａ及び図４ｂには、空間光変調器２０ａ及び２０ｂに画像データを方向付け、シャッタ２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ、及び、２６ｂｇを制御するために使用する論理制御素子を示さない。
【００５６】
［２つの空間光変調器２０のタイミングシーケンス］
図５ａを参照するに、図４ａの装置用の空間光変調器２０タイミングを有する単純な多重シーケンスを示す。各光路に対し、対応する変調タイミング波形１３０を示す。各時間間隔Ｃ_１−Ｃ_７の間に、各空間光変調器２０は、１つの光源１２からの光に対し変調を行う。従って、例えば、空間光変調器２０ｂは、赤の光と緑の光を交互に変調し、それに応じて、赤の変調タイミング波形１３０ｒと、緑の変調タイミング波形１３０ｇを与える。時間間隔Ｃ_１において、空間光変調器２０ｂは、赤の光を変調し、緑の光はオフにされる。次の時間間隔Ｃ_２において、空間光変調器２０ｂは、緑の光線を変調し、赤の光はオフにされる。同様に、空間光変調器２０ａも、青の変調タイミング波形１３０ｂと、青−緑の変調タイミング波形１３０ｂｇを与える。
【００５７】
図５ｂを参照するに、使用することのできる別のタイミングシーケンスを示す。ここでは、１つの色が、一時に変調される。このタイミングに関して、この配置は、特許文献１８に開示されるようなフィルタホイールを有するカラーシーケンシャル多重化配置を用いて与えられるタイミングと類似する。しかし、図４ａ及び図４ｂに示すように、シャッタ２６が追加されることにより、色間での移行がはっきりとするという推奨される改善を有する。図５ｂの配置は、各空間変調器２０に対し十分なデータロード時間及び装置修正時間を可能にするという利点を有する。図４ａ及び図４ｂの素子配置を再び参照するに、例えば、期間Ｃ_１において赤の光を変調した後、空間光変調器２０ｂは、図５ｂに示すフルサイクルＣ_２を有し、その間に、データをロードし、期間Ｃ_３において緑の光を変調するためのバイアス電圧を設定する。
【００５８】
図５ｃを参照するに、更に別のタイミングシーケンスを示し、ここでは、各空間光変調器２０ａ、２０ｂ用の変調期間はオフセットである。２つの色は、期間Ｃ_ｎの一部の間に変調され、移行は、移行の半分のみが同時に発生するよう時差的にされる。この配置では、各空間光変調器２０ａ、２０ｂに対し、かなりのデータロード時間及び装置修正時間が与えられる。
【００５９】
特定の装置によって必要とされる実際のタイミングは、各時間期間Ｃ_ｎの間に空間光変調器２０に供給される信号の特性を決定する。図５ｄを参照するに、１つの好適な実施例における特定の空間光変調器２０に適用される変調タイミング波形１３０の拡大図を示す。ここでは、空間光変調器２０は、交互にされる駆動電圧極性を必要とし、これは、装置自体における電荷ビルドアップ効果を補償することを支援する。交互の黒レベル電圧は、バイアス電圧レベルＶ_ｃ以上の電圧Ｖ_１と、バイアス電圧レベルＶ_ｃ以下の電圧Ｖ_２である。変調信号自体は、ビデオ信号１３２である。空間光変調器２０として使用される装置の特性、及び、色応答変動に依存して、バイアス電圧レベルＶ_ｃは、各色の最適パフォーマンスに対し異なるレベルを有し得る。従って、１つの照明カラーから次の照明カラーに変えるときに必要とされる装置設定の一部は、バイアス電圧レベルＶ_ｃを、適宜調整することである。上述したように、この調整は、応答時間を必要とするので、色間のバイアス電圧レベルＶ_ｃの調整の必要性をなくすか、又は、１つの空間光変調器２０に対し対にされる色の２つの別個のバイアス電圧レベルＶ_ｃ間の差を少なくとも最小限にすることが有利である。上述した背景資料において説明した、３つの原色（一般的に、Ｒ、Ｇ、及び、Ｂ）が同一の空間光変調器２０を共有する従来技術の実施例では、３色全てのバイアス電圧レベルＶ_ｃが同一である可能性が低い。しかし、図４ａを参照しながら説明したように、２つの色のみが同一の空間光変調器２０を共有する場合では、そのバイアス電圧レベルＶ_ｃの要件に基づいて、色をグループ分けすることが可能であり得る。一部の場合において、平均電圧を使用することが可能であり、それにより、ルックアップテーブル、又は、他の技術によって、装置応答における僅かな差を補償することが可能にされる。バイアス電圧レベルＶ_ｃ用に、単一の電圧を使用できない場合、電圧において、非常に小さい差が必要であるよう色をグループ分けすることが可能であり、それにより、装置の修正時間要件を最小限にする。
【００６０】
図５ａ、図５ｂ、及び、図５ｃに示すタイミング波形は例示的であり、制限することを意図しない。別の配置も可能であり、特に、装置タイミングは、空間光変調器２０ａ、２０ｂに送られるデータと同期することのできる電子タイミング回路（図示せず）の制御下にあるからである。毎秒２４フレーム（ダブルシャッタにより毎秒４８フレーム）の固定率を有する従来のカラーフィルム投写とは異なり、デジタルプロジェクタは、視聴環境に必要とされる輝度、及び、画質条件全体により適合するよう期間Ｃ_ｎタイミングを変更することができる。人間の目によってフリッカを検出する周波数に関する制限といった、一部の周知のタイミング制限はあるが、カラー動画を供給するための光強度、及び、継続時間に関し、幾らかの柔軟性がある。従って、例えば、図５ａにおける期間Ｃ_ｎは、１／４８秒で、良好に機能するが、図５ｃにおける期間Ｃ_ｎは、１／９６秒でより良好な画質を提供し得る。
【００６１】
上述したカラーシーケンシングの１つの検討材料は、フリッカによる影響を最小限にすることに関する。高速連続で表示される画像フレームを視聴するとき、フリッカに対する人間の目の感度は、フレーム間の輝度差と、周波数に依存する。従って、輝度及び周波数の両方を操作することは、フリッカを除去するのに効果的である。図６ａ及び図６ｂを参照するに、シーケンシャルカラー表示用の２つの代替のシーケンスを示すが、それぞれ、各色に対する相対輝度を示す。図６ａに示すシーケンスでは、色変調は、輝度変化が、線Ｆによって示される明らかな周波数を有するよう個々の色Ｇ、ＢＧ、Ｒ、及び、Ｂを、サイクルする。対照的に、図６ｂのシーケンスは、これらの色を異なる順序でサイクルし、それにより、線Ｆ´により示される明らかな周波数が、図６ａにおいて線Ｆによってトレースされる周波数の２倍となる変調を示し、それにより、この明らかな周波数を可視レンジからシフトさせる。従って、カラーシーケンスの単純に再配置することにより、４色ディスプレイにおけるフリッカの視認性を最小限にする。しかし、この再配置は、図４ａに示すような空間光変調器２０への光源１２の再割当を必要とする場合があることに注意しなければならない。
【００６２】
［本発明を用いたビデオカメラによるコピープロテクション技術］
図４ａ及び図４ｂの例示的な実施例に示すような対にされる空間光変調器を使用することによる予期していなかった有用な結果は、投写装置１０から投写された画像のビデオカメラによるコピーの品質を下げることである。光変調のタイミングシーケンスを好適に調整することによって、ビデオカメラサンプリングを用いて形成されるコピーに不快な色効果を引き起こすことが可能である。同時に、引き起こされる効果は、投写画像の視聴者には検出可能ではない。例えば、図５ａ、図５ｂ、及び、図５ｃを参照しながら説明した色変調切替えのタイミングは、標準サンプリングレートで動作するビデオカメラによって、１つ以上の色が検出されないように設定することが可能である。或いは、変調タイミング波形１３０ｒ、１３０ｇ、１３０ｂ、及び、１３０ｂｇの切替えシーケンスを、各表示期間Ｃ_ｎの間に、特定の投写色が検出されないよう調整することが可能であり、それにより、コピーには、望ましくない色フレームのサイクルが引き起こされる。光の強度及び時間間隔Ｃ_ｎも、人間の目は受け付けることが可能であるが、ビデオカメラ回路によりサンプリングされると不愉快なカラーアーチファクトをもたらす画像を表示するよう調整することが可能である。
【００６３】
ビデオカメラによるコピーにおいて不快な色効果をもたらすことを目的として、図７は、一連のサンプル６３においてビデオカメラによってサンプリングされるカラーシーケンス６２が、低周波数にて繰り返される不快な色効果６１をもたらす方法を示す。しかし、図７に示す同一の原理は、任意に選択されるコンポーネント色に対しても適用される。各サンプル６３の間に、コンポーネント色の一部のみが表示される。従って、記録されたカラー画像は、サンプルサイクル６３のどの部分で撮られたのかに依存して異なる色効果６１を有する。カラーシーケンス６２の表示周波数が適切に特定されると、色効果６１は、例えば、６乃至１２Ｈｚといった低周波数において発生する。この周波数は、知覚可能であり、コピーされた動画を見ることを不快にする。
【００６４】
本発明は、拡張された色域で、明るい画像の投写を可能にする装置及び方法を提供することと理解することが可能である。本発明は、単一の空間光変調器２０を使用するフィールドシーケンシャル解決策に対し、実施において利点を有し、且つ、同時変調、及び、各色に対する空間光変調器２０を用いる装置に比べて追加の費用が必要でない。２つの色によりそれぞれ共有される１対の空間光変調器２０を用いることにより、装置１０は、改善された色域を提供する目的を達成し、且つ、他の解決策に比べて費用がかからず、タイミングの制限が少ない。最後に、装置１０は、ビデオカメラを用いて、表示動画コンテンツをコピーすることを阻止する対抗手段の設計も可能にする。
【００６５】
尚、上述した好適な及び代替の実施例は、４色を使用するが、本発明は、５、又は６以上の光源１２と、それに応じた追加の空間光変調器２０を用いることも可能であることを明記する。しかし、そのような配置では、光学素子のコンパクトなパッケージングを必要とするだけでなく、得られる色域における任意の特定の色を表現する方法を決定する際に、かなり複雑な計算が必要となることを理解するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＮＴＳＣ　ＴＶ及び従来の動画フィルムに対する従来の色域表現を示すグラフである。
【図２】本発明の方法を用いて拡張された色域を示すグラフである。
【図３】波長に対する人間の目の錘状体感度を示すグラフである。
【図４ａ】２つの空間光変調器を用いる４色投写システムを示す概略ブロック図である。
【図４ｂ】２つの空間光変調器を用いる４色投写システムを示す概略ブロック図である。
【図５ａ】本発明の１つの好適な実施例の配置を用いて、色毎の変調タイミングを示すグラフである。
【図５ｂ】変調タイミングの別の配置を示すグラフである。
【図５ｃ】変調タイミングの別の配置を示すグラフである。
【図５ｄ】本発明の１つの好適な実施例における実際のバイアス電圧状態と変調信号を示すグラフである。
【図６ａ】輝度レベル移行シーケンスとしての１つの色移行シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図６ｂ】図６ａの周波数より高い周波数における、輝度レベル移行シーケンスとしての１つの色移行シーケンスを示す図である。
【図７】一般的なビデオカメラタイミングシーケンスに、１つの色移行シーケンスを相関させたタイミングチャートである。
【符号の説明】
１００　可視色域
１０２　動画フィルム色域
１０４　ＮＴＳＣ　ＴＶ色域
１０６　４つの色源を有する色域
１０８、１１２、１１４、１１６　頂点
１１８　感度曲線
１０　投写システム
１２　光源
１４　均一化光学素子
１６　集光レンズ
１８　偏光ビームスプリッタ
２０　空間光変調器
２２　アナライザ
２６　シャッタ
３０　ダイクロイックコンバイナ
６１　不快な色効果
６２　サンプリングされるカラーシーケンス
６３　サンプル
８７　ダイクロイックミラー
８９　プリズム
１１０　投写レンズ
１３０　タイミング波形
１３２　ビデオ信号
１４０　ディスプレイ面

Claims (10)

1. デジタルデータからのカラー画像を、表面上に投写する表示装置であって、
   （ａ）第１の変調ビームを供給する第１の変調システムと、
   （ｂ）第２の変調ビームを供給する第２の変調システムと、
   （ｃ）上記第１の変調ビーム及び上記第２の変調ビームを、投写レンズによって上記表面上に投写するよう方向付ける光学コンバイナと、を含み、
   上記第１の変調システムは、
   （ａ１）上記デジタルデータに応じて上記第１の変調ビームを形成するよう第１の入射光ビームを変調する第１の空間光変調器と、
   （ａ２）上記第１の入射光ビームとしての第１のカラービームを供給する第１の光源と、
   （ａ３）上記第１の入射光ビームとしての第２のカラービームを供給する第２の光源とを含み、
   上記第２の変調システムは、
   （ｂ１）上記デジタルデータに応じて上記第２の変調ビームを形成するよう第２の入射光ビームを変調する第２の空間光変調器と、
   （ｂ２）上記第２の入射光ビームとしての第３のカラービームを供給する第３の光源と、
   （ｂ３）上記第２の入射光ビームとしての第４のカラービームを供給する第４の光源とを含む、表示装置。
2. 上記第１の光源を均一化する積分バーを更に含む請求項１記載の投写装置。
3. 上記第１の光源を均一化する積分トンネルを更に含む請求項１記載の投写装置。
4. 上記第１の空間光変調器は、反射型液晶表示装置である請求項１記載の表示装置。
5. 上記第１の空間光変調器は、透過型液晶表示装置である請求項１記載の表示装置。
6. 上記第１の空間光変調器は、デジタルマイクロミラー装置である請求項１記載の表示装置。
7. 上記第１の光源及び上記第２の光源は、赤色光源、緑色光源、青色光源、青−緑色光源、及び、黄−緑色光源からなるグループから選択される請求項１記載の表示装置。
8. 上記光学コンバイナは、ダイクロイック面を含む請求項１記載の表示装置。
9. 上記光学コンバイナは、ダイクロイックプリズムである請求項１記載の表示装置。
10. 上記第１の光源は、レーザを含む請求項１記載の表示装置。

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