JP2004286814A

JP2004286814A - ４色表示装置

Info

Publication number: JP2004286814A
Application number: JP2003075702A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamada; 修山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】画像の表示輝度の向上と良好な色相とを両立させた４色表示装置を提供すること。
【解決手段】４色表示装置では表示対象となるＲＧＢカラー画像の画素入力値（赤画素値Ｒｉ，緑画素値Ｇｉ，青画素値Ｂｉ）の内の最小値Ｉｍｉｎ、４色表示装置のＲＧＢ３原色による白色最大発光輝度Ｌ１と、白色Ｗの最大発光輝度Ｌ２とを用いて制御するにより、ＲＧＢ各画素値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）から当該の４色表示装置に最適な４色の出力制御値（赤出力制御値Ｒｏ，緑出力制御値Ｇｏ、青出力制御値Ｂｏ、白出力制御値Ｗｏ）の絶対値制御と配分を実現する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＧＢ３原色で構成されるカラー画像を、Ｒ、Ｇ、Ｂ、及びＷ（白色）の４色にて表示するカラー表示装置（以下「４色表示装置」という。）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この４色表示装置としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがあった。図９は、特許文献１に記載された従来の４色表示装置のデコーダのブロック図である。
【０００３】
図９において、このデコーダには画素毎のＲＧＢ３原色画素値（赤画素値Ｒｉ、緑画素値Ｇｉ、青画素値Ｂｉ）が入力され、コンパレータ９０１にて赤画素値Ｒｉと緑画素値Ｇｉと青画素値Ｂｉとのうちの最小値Ｙｍｉｎと最大値Ｙｍａｘとが求められる。最小値Ｙｍｉｎはこれを引数とした参照テーブルＬＵＴ９０２で変換され、カラー表示パネル９１０の白出力を制御する白出力制御値Ｗｏを出力する。最大値Ｙｍａｘは、赤画素値Ｒｉ、緑画素値Ｇｉ、青画素値Ｂｉそれぞれを入力とする演算回路９０３乃至９０５の係数値として入力される。演算回路９０３乃至９０５では赤画素値Ｒｉ、緑画素値Ｇｉ、青画素値Ｂｉに上記の白色成分を加えた後の赤色成分、緑色成分、および青色成分の比率がオリジナル画像の赤色成分、緑色成分、および青色成分の比率となるように換算して、赤出力制御値Ｒｏと緑出力制御値Ｇｏと青出力制御値Ｂｏとを出力する。
【０００４】
そして、これら４色の出力制御値が各表示色の駆動回路に入力され、各投射管回路（９０６乃至９０９）から表示色が投射されることによって４色表示を得ている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４７６６６号公報（第２−５頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、カラー画像値ＲＧＢから想定される各画素の輝度に比例した白色を各画素に加えているため画像中の輝度成分のコントラスト比が保たれ、結果として画像の暗黒部が白く浮きあがることは無く全体表示輝度を上昇させることができる。しかし、色度を保持した変換を行って白色を加えても、輝度（無彩色）表示範囲が拡張されたのに反して、有彩度方向については拡張しないことから表示画像の彩度は低下し、結局、薄くくすんだ色の表示となってしまうという課題があった。
【０００７】
また、４色表示の再現可能な表示色領域は、ＲＧＢ３原色の最大発光時の白色Ｗｍａｘを白色基準Ｗｓｔｄとし、ＲＧＢ各色の単独表示からなる１次色、及び２色の組合せからなる２次色で張られる有彩度方向への広がりによって形成される３原色表示の再現可能な表示色領域に比べて３原色の最大発光時白色Ｗｍａｘに白色Ｗが加わることにより白色基準Ｗｓｔｄの輝度が増加しているので、ＲＧＢの１次色、２次色に白色Ｗを加えても変化の無い、有彩度方向の広がりについては同等という特徴を持つ。言いかえれば、白色基準Ｗｓｔｄに対する有彩色の広がり（即ち、表示できる最大彩度）が低くなる。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、その目的とするところは、画像の表示輝度の向上と良好な色相とを両立させた４色表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決する本発明に係る４色表示装置では表示対象となるＲＧＢカラー画像の画素入力値（赤画素値Ｒｉ，緑画素値Ｇｉ，青画素値Ｂｉ）の内の最小値Ｉｍｉｎ、４色表示装置のＲＧＢ３原色による白色最大発光輝度Ｌ１と、白色Ｗの最大発光輝度Ｌ２とを用いて制御する。
【００１０】
これにより、ＲＧＢ各画素値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）から当該の４色表示装置に最適な４色の出力制御値（赤出力制御値Ｒｏ，緑出力制御値Ｇｏ、青出力制御値Ｂｏ、白出力制御値Ｗｏ）の絶対値制御と配分を実現する。
【００１１】
さらに、そこで得られた出力制御値Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏのいずれかが最大制御値を超えた（４色表示装置の表示不能領域に至った）場合には、最大制御値を超えた出力制御値で最大制御値を除算した商を、出力制御値Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏそれぞれに乗じた値で出力制御値Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏを更新する。
【００１２】
これにより、４色表示装置の表示可能領域内にマッピングするので、４色表示装置での輝度表示が向上し、かつ良好な色合い表示を実現することが可能になる。
【００１３】
さらに、４色表示装置での表示対象が限定可能な場合には、表示対象画像の全画素値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）から求められるＲｉ−Ｉｍｉｎ、Ｇｉ−Ｉｍｉｎ、Ｂｉ−Ｉｍｉｎに対して、共通の最大値Ｍａｘを変数とした関数Ｆ（Ｍａｘ）、もしくは、平均値Ａｖｇ、および、分散値Ｖａｒを変数とした関数Ｆ（Ａｖｇ，Ｖａｒ）を用いて、赤出力制御値Ｒｏ、緑出力制御値Ｇｏ、青出力制御値Ｂｏ、白出力制御値Ｗｏを生成する。
【００１４】
これにより、限定された表示対象に対してはより最適な表示を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る４色表示装置は、４色出力用の出力制御値（赤出力制御値Ｒｏ，緑出力制御値Ｇｏ，青出力制御値Ｂｏ，白出力制御値Ｗｏ）を、ＲＧＢ３原色カラー画像の画素入力値（赤画素値Ｒｉ，緑画素値Ｇｉ，青画素値Ｂｉ）の内の最小値Ｉｍｉｎ、赤出力制御値Ｒｏと前記緑出力制御値Ｇｏと前記青出力制御値Ｂｏの各最大出力制御値での白色発光輝度Ｌ１、および、白出力制御値Ｗｏの最大出力制御値での発光輝度Ｌ２を用いて制御することを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、最大輝度Ｌ１分の白色成分を加えた場合の４色表示装置の表示可能色の分布形状に最適な４色の出力制御値を生成することができる。
【００１７】
また、本発明に係る４色表示装置は、ＲＧＢ３原色カラー画像の画素入力値（赤画素値Ｒｉ，緑画素値Ｇｉ，青画素値Ｂｉ）の内の最小値Ｉｍｉｎを求めるＭｉｎ演算器と、４色表示装置の４色の出力制御値（赤出力制御値Ｒｏ，緑出力制御値Ｇｏ，青出力制御値Ｂｏ，白出力制御値Ｗｏ）の内の赤出力制御値Ｒｏと緑出力制御値Ｇｏと青出力制御値Ｂｏの各最大出力制御値での白色発光輝度Ｌ１、および、白出力制御値Ｗｏの最大出力制御値での発光輝度Ｌ２を記憶している記憶部と、Ｍｉｎ演算器で求めた最小値Ｉｍｉｎと、記憶部に記憶している白色発光輝度Ｌ１と、発光輝度Ｌ２とを用いて、４色の出力制御値を制御する制御部とを有している。
【００１８】
また、本発明に係る４色表示装置は、４色に対して同じ値域で正規化された４色の出力制御値を用いて表示する場合において、白出力制御値Ｗｏを最小値Ｉｍｉｎに係数（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２を乗じて求め、
求められた白出力制御値Ｗｏが最大出力制御値Ｃｍａｘを超える場合には、白出力制御値Ｗｏを最大出力制御値Ｃｍａｘとすることを特徴とするものである。
【００１９】
これにより、ＲＧＢが共に最大画素入力値（Ｒｉｍａｘ，Ｇｉｍａｘ，Ｂｉｍａｘ）に対して、表示出力を４色表示装置の最大白色と一致させ、かつ、任意の画素入力値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）に対して、最大白色の増加による表示色の変化を補うように生成される出力制御値Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏを制御することができる白出力制御値Ｗｏを生成することができる。
【００２０】
また、本発明に係る４色表示装置は、４色の出力制御値を
【００２１】
【数５】

【００２２】
【数６】

【００２３】
【数７】

【００２４】
で求め、求めた４色の出力制御値の内のいずれかが最大制御値を超えた場合には、前記最大制御値を超えた出力制御値で最大制御値を除算し、その商の内の最小値を全ての前記４色の出力制御値に乗算することで、４色の出力制御値を更新することを特徴とするものである。
【００２５】
これにより、全ての最大画素入力値（Ｒｉｍａｘ，Ｇｉｍａｘ，Ｂｉｍａｘ）に対して表示出力を４色表示装置の最大白色と一致させ、かつ、３原色表示装置で表示した場合と同等に視覚できる４色表示装置での画像表示を可能にする４色の出力制御値を生成することができる。
【００２６】
また、本発明に係る４色表示装置は、表示対象の画像を構成する全ての前記画素入力値（前記赤画素値Ｒｉ，前記緑画素値Ｇｉ，前記青画素値Ｂｉ）から求められる画素値と前記最小値との隔たり量（Ｒｉ−Ｉｍｉｎ、Ｇｉ−Ｉｍｉｎ、Ｂｉ−Ｉｍｉｎ）からなる集合の隔たり量の統計値Ｓを用いた関数Ｆ（Ｓ）から求めた値を、前記発光輝度Ｌ２に乗じて得られる輝度値ＬＰを前記発光輝度Ｌ２に置換することを特徴としたものである。
【００２７】
これにより、表示対象を良好に表示するために４色表示装置に加えられるべき白色成分の最適な最大輝度ＬＰを、画素値と前記最小値との差の統計値から推定される表示対象の有彩色分布に応じた関数Ｆ（Ｍａｘ）もしくは、Ｆ（Ａｖｅ，Ｖａｒ）によって求め、４色表示装置の白色の最大発光輝度Ｌ２が、あたかも輝度値ＬＰであるように４色の出力制御値を制御することで、当該の表示対象に対して最適な表示状態を設定することができる。
【００２８】
また、本発明に係る４色表示装置は、集合の最大値Ｍａｘが、
【００２９】
【数８】

【００３０】
の条件を満たすとき、
前記関数Ｆ（Ｍａｘ）および、関数Ｆ（Ａｖｅ，Ｖａｒ）の値が１であることを特徴とするものである。
【００３１】
これにより、表示対象に高彩度の画素が含まれず、４色表示装置の表示可能色の分布形状から逸脱しない場合には、輝度値ＬＰを白色の最大発光輝度Ｌ２となるように制御することで、４色表示装置の表示性能を最大限生かした表示状態に設定することができる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における４色表示装置のブロック図を示す。
【００３４】
図１において、４色表示装置１０１は、γ特性除去装置１０５と、４原色制御値生成部１０３と、γ特性付加装置１０７と、４原色表示デバイス１０８とから構成されている。図１（ａ）のブロック図からγ特性除去装置１０５とγ特性付加装置１０７とを除いた図１（ｂ）に示す４色表示装置のブロック構成も本発明の簡易な実現法として有効であるといえる。
【００３５】
このγ特性除去装置１０５は、参照テーブル（図中「ＬＵＴ」と記す。）１０４からなり、入力信号からγ特性を除去する。
【００３６】
また、４原色制御値生成部１０３は、入力信号を詳細に後述する方法により４原色表示デバイス１０８用信号に変換する。この４原色制御値生成部１０３は、制御部に相当する。
【００３７】
γ特性付加装置１０７は、参照テーブル（図中「ＬＵＴ」と記す。）１０６からなり、入力信号を４原色表示デバイス１０８の入出力特性であるγ特性が付与された４原色表示デバイス制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏに変換する。
【００３８】
また、４原色表示デバイス１０８はフルカラー表示を行うものであり、各色駆動回路に入力された信号で単色画像を各投射管から投影する。
【００３９】
次に、４色表示装置１０１の動作概要を説明する。
【００４０】
まず、４色表示装置１０１は画像再生装置１０２から３原色信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを入力されると、γ特性除去装置１０５でγ特性が除かれ、輝度線形な発光特性を仮定したγ除去済み３原色信号Ｒｉ’、Ｇｉ’、Ｂｉ’に変換される。
【００４１】
ここで画像再生装置１０２とは従来型の３原色カラー画像を再生する３原色信号を出力するものである。
【００４２】
その後、３原色信号Ｒｉ’、Ｇｉ’、Ｂｉ’’は、４原色制御値生成部１０３により４色信号Ｒｏ’、Ｇｏ’、Ｂｏ’、Ｗｏ’に変換される。
【００４３】
そして、４色信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏはγ特性付加装置１０７によってγ特性が付与された４原色表示デバイス用信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏに変換される。
【００４４】
最後に、４原色表示デバイス用信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏが４原色表示デバイス１０８に入力されることで単色画像が各投射管から投影され、それらがスクリーン上で重畳表示されることでフルカラー表示が実現する。
【００４５】
３原色カラー画像の各画素値の持つγ特性は、ＣＲＴでの表示を前提としたものであり、ＲＧＢ各色独立の蛍光体の電圧発光輝度特性である。
【００４６】
そして、これら３原色信号の制御値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉは０乃至２５５の値域を持つとした場合、一般的には（式５）乃至（式７）の特性を持っている。
【００４７】
Ｒｉ’＝２５５×ＰＯＷ（（Ｒｉ／２５５），２．２）（５）
Ｇｉ’＝２５５×ＰＯＷ（（Ｇｉ／２５５），２．２）（６）
Ｂｉ’＝２５５×ＰＯＷ（（Ｂｉ／２５５），２．２）（７）
なお、ＰＯＷ（Ａ，Ｂ）はＡのＢ乗のべき乗関数である。
【００４８】
本発明の第１の実施の形態における画素入力値である３原色信号の制御値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉと出力制御値である４原色表示デバイス制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏは、γ特性を含まない輝度線形な値として定義することが望ましいが、一般的な画像表示上で要求される表示特性において、軸独立のγ特性を含んだまま、本発明を実施しても、表示色が大きく変化して表示に重大な影響を及ぼすようなことは無い。
【００４９】
図２は、図１（ｂ）に示した４原色制御値生成部１０３の詳細な構成を示したブロック図である。以降の図面において、同一の構成物は同一の符号を用いる。
【００５０】
図２において、Ｍｉｎ演算器２０１は３入力１出力の変換器であり、３つの入力値の内の最小の値を出力する。
【００５１】
ＬＴ比較器２０２は、２入力１出力の変換器で、２入力値の内の小さい値を出力する。
【００５２】
係数メモリ２０４は、４色表示装置の内部定数を格納するメモリであり、出力制御値のビット数で決定される最大制御値（’２５５’とする。）と、あらかじめ算出しておいた演算係数Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）と（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１とを記憶している。ここで、Ｌ１、及びＬ２は、４色表示装置が構成された時点で定まる定数であり、Ｌ１は４原色表示デバイスの出力制御値Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏの内の最大出力制御値での発光輝度であり、Ｌ２は白色制御値Ｗｏの最大出力制御値での発光輝度である。この係数メモリ２０４は記憶部に相当する。
【００５３】
除算器２０５はＭｉｎ演算器２０１からの出力を係数メモリ中の係数Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）で除算する演算器である。
【００５４】
色域外処理部２０３は入力値Ｒｏ＊、Ｇｏ＊、Ｂｏ＊のいずれかが出力可能領域外の値になっている場合に、可能領域内の値に丸め込む処理を行う。
【００５５】
以上のように構成された４原色制御値生成部１０３について、以下にその動作、作用を説明する。
【００５６】
まず、４原色制御値生成部１０３に入力された画素入力値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、Ｍｉｎ演算器によって画素入力値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉの内の最小値Ｉｍｉｎに変換される。その後、最小値Ｉｍｉｎは除算器２０５により係数Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）を用いて、（式８）に示した演算がなされる。
【００５７】
Ｉｍｉｎ’ ＝｛Ｉｍｉｎ × （Ｌ１＋Ｌ２）｝／Ｌ２（８）
その後、ＬＴ比較器２０２にて最大制御値（”２５５”）と比較され、小さい方の値が白出力制御値Ｗｏとなる。これにより、白出力制御値Ｗｏは原色表示デバイスの出力可能領域内に制限される。
【００５８】
一方、各画素入力値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉは減算器２０７と乗算器２０６、２０８とにより、白出力制御値Ｗｏと係数（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１と、Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）とを用いて（式９）乃至（式１１）に示した演算がなされる。
【００５９】
【数９】

【００６０】
【数１０】

【００６１】
【数１１】

【００６２】
これにより得られた各制御値Ｒｏ＊，Ｇｏ＊，Ｂｏ＊は、色域外処理部２０３により以下に示す色域外処理が実施され、４原色表示デバイス制御値Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏを得る。
【００６３】
次に、図３を用いて色域外処理を以下に説明する。
【００６４】
図３は図２に示した色域外処理部２０３の内部構成を示したブロック図である。
【００６５】
図３において、ＧＴ比較器３０２は２入力１出力の変換器で、２入力値の内の大きい方の値を出力する。
【００６６】
除算器３０１はＧＴ比較器３０２の出力を係数メモリ２０４に記憶されている最大制御値で除算するものである。
【００６７】
ここで、４色の画像入力値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉのビット精度を８ビットとし、最大制御値を２５５、発光輝度Ｌ１とＬ２を共に２５５ｃｄ／ｍ^２として具体的に解説する。なお、４色表示装置が出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏの最大値で発光したときに得られる白色の色度と、上記の白色制御値Ｗｏの最大値で発光したときの白色の色度とが一致しているものとする。これにより、白色制御値Ｗｏは次のように求められる。
【００６８】
Ｗｏ＜２５５のとき
Ｗｏ＝［（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２］×ＭＩＮ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝２×ＭＩＮ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）（１２）
但し、ＭＩＮ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）は、Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉのうちの最小値を返す。
【００６９】
Ｗｏ＞＝２５５のとき、Ｗｏ＝２５５
４色表示では、後述するように３原色表示に比べて表示可能な彩度が低下するので、画素入力値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに含まれる白色成分を、白色画素で表示することが望ましい。これによって、出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏによる各原色の発光は極力有彩色の表示に振り向けることができる。
【００７０】
本実施の形態においては、全ての画素入力値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉが最大制御値”２５５”であった場合白色発光輝度はＬ１とＬ２の加算となるので、５１０ｃｄ／ｍ^２（＝２５５＋２５５）となり、これが最大白色発光輝度となる。
【００７１】
ここで、画素入力値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）が（１２８，６４，３２）の場合の白色成分は、３２（＝ＭＩＮ（１２８，６４，３２））となり、白色成分の発光輝度は６４ｃｄ／ｍ^２（＝５１０×３２／２５５）となる。
【００７２】
一方、白色制御値Ｗｏは（式１２）より６４（＝２×３２）であり、白色投射管からの発光輝度は、６４ｃｄ／ｍ^２（＝２５５×６４／２５５）となる。
【００７３】
これより、画素入力値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）が（１２８，６４，３２）の場合の白色成分は、すべて白色投射管からの発光でまかなわれることになる。
【００７４】
白色制御値Ｗｏに係る係数が２（＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２）よりも小さい、たとえば”１．５”の場合、白色投射管からの白色発光輝度は、４８ｃｄ／ｍ^２（＝２５５×１．５×３２／２５５）となる。これは必要とする白色成分の発光輝度６４ｃｄ／ｍ^２に対し、１６ｃｄ／ｍ^２の不足である。この不足分の白色の発光輝度を発光するために出力制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）＝（１６，１６，１６）が白色発光に使用される。
【００７５】
たとえば、赤方向の彩度については、白出力制御値Ｗｏに係る係数が’２’の場合、出力制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）が（２５５，０，０，６４）のとき、最大彩度発光の限界値となるが、係数が’１．５’の場合には、出力制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）が（２５５，１６，１６，４８）のとき限界値となる。
【００７６】
赤方向の有彩色を生成するために使用される出力制御値Ｒｏは、前者では２５５、後者では２３９（＝２５５−１６）となり、前者の出力制御値による表示の方が赤の彩度が高くなる。
【００７７】
また、白色制御値Ｗｏに係る係数が２より大きい場合には、白色投射管からの白色発光輝度が出力制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）に含まれる白色成分よりも大きくなってしまい、余分に発光した白色成分については、出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏをどの様に制御しても減らすことはできないことから、良好な表示を実現することはできない。
【００７８】
図４は、画素入力値の表示範囲（以下単に「表示範囲」という。）を示した図である。
【００７９】
図４において、細い実線で囲まれた立方体４０１は画素入力値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の表示可能範囲であり、太い破線で囲まれた立方体４０２はそれに一致する出力制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）で表示する３原色表示装置での表示可能範囲を示している。また、Ｗ_４ｍａｘ４０３は白出力制御値Ｗｏを加えた場合の４色表示装置の最大白色点（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）＝（２５５，２５５，２５５，２５５）である。
【００８０】
本実施の形態では、４色表示装置が出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏの最大値で発光したときに得られる白色の色度と、白色制御値Ｗｏの最大値で発光する白色の色度とが一致しているため３色表示装置での最大制御値での白色発光Ｗ_３ｍａｘ４０４と最大白色制御値の白色発光Ｗ_４ｍａｘは同一線上にあり、白色発光Ｗ_４ｍａｘは白色発光Ｗ_３ｍａｘの２倍の輝度となる。
【００８１】
（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態における４色表示装置のブロック図を示す。
【００８２】
図２に示した４原色制御値生成部１０３とは、係数メモリ２０４に画素入力値が全て表示可能となるように設定するための係数Ｐを保持している点と、その係数Ｐが白出力制御値と乗算されたものが４原色表示デバイスの制御値となる点とが異なる。
【００８３】
また、本実施の形態における４原色制御値生成部８０１は、第１の実施の形態における図２に示した４原色制御値生成部１０３と係数メモリ８０２の内容の違いと、乗算器８０１が追加されている点である。
【００８４】
すなわち、係数メモリ８０２は画素入力値が全て表示可能となるように設定するための係数Ｐを保持おり、仮想白出力制御値の係数となる。また、除算器２０５や乗算器２０６、２０８で使用する係数として、白出力制御値Ｗｏの最大値での発光輝度Ｌ２の代わりに仮想白色輝度ＬＰを使用している。
【００８５】
以上のように構成された４原色制御値生成部８０１の動作、作用について、以下に説明する。
【００８６】
まず、係数ＬＰ／（Ｌ１＋ＬＰ）および（Ｌ１＋ＬＰ）／Ｌ１は、図２中の係数Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）および（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１と全く同様の処理経過を辿り、結果として、白色成分Ｌ２の代わりに仮想白色成分ＬＰを加えた出力制御値Ｗｏ＊，Ｒｏ＊，Ｇｏ＊，Ｂｏ＊が求められる。
【００８７】
そして、この後に仮想白出力制御値Ｗｏ＊は、乗算器８０１にて係数Ｐと乗算して白出力制御値Ｗｏに変換され、出力制御値Ｒｏ＊，Ｇｏ＊，Ｂｏ＊は第１の実施の形態と同一の処理を行い、４原色表示デバイスへの出力制御値Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏを求める。
【００８８】
この係数Ｐについて以下に説明する。
【００８９】
図５は、図４と同様に画素入力値の表示範囲を示した図である。
【００９０】
図５において、細い実線で囲まれた立体領域５０１は表示輝度向上のため、４色表示の最大白色（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）＝（２５５，２５５，２５５，２５５）と入力画像の最大白色（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝（２５５，２５５，２５５）とを一致させるように再定義したものである。この図５において太い実線で囲まれた（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）が（０，０，０，０）と（２５５，２５５，２５５，２５５）を頂点とする１２面体は４色表示装置の表示可能領域を示す。
【００９１】
図５から明らかなように、入力画像空間（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）におけるＲｉ軸近辺のＲｉが２５５に近い領域と、Ｇｉ軸近辺のＧｉが２５５に近い領域と、Ｂｉ軸近辺のＢｉが２５５に近い領域は高彩度部分であり、この部分は、４色表示の最大白色と入力画像の最大白色とを一致させるようにした４色表示装置では表示できない。そのため、４色表示装置で任意の入力画像を良好に表示するためには、４色表示装置の表示可能領域と表示範囲の違いを考慮した出力制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）の生成が必要となる。
【００９２】
本実施の形態では、４色表示装置が出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏの最大値で発光したときに得られる白色と、白色出力制御値Ｗｏの最大値で発光する白色の色度とが一致しているため、点Ｐ５０２で示す表示可能領域の外縁一杯の画像入力値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝（１２７．５，２５５，２５５）は、（式１）乃至（式３）により出力制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）＝（０，２５５，２５５，２５５）に変換され、表示する色は全く同一となる。
【００９３】
また、表示可能領域の外である例えば点Ｑ５０３の画素入力値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝（２５５，１９２，６４）は、（式１）乃至（式３）により制御値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）＝（３８２，２５６，０，１２８）に変換される。しかし、赤色出力制御値Ｒｏは最大制御値２５５を超えるため色域外処理を行い、点Ｒ５０４（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）＝（２５５，１７０．８９，０，１２８）に変換する。この点Ｒ５０４（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）＝（２５５，１７０．８９，０，１２８）の表示する色は、白色成分を除いた有彩色を形成する原色比率２５５：１７０．８９：０が入力値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝（２５５，１９２，６４）から白色成分を引いた後の有彩色成分の比率１９１：１２８：０と等しく、色相（色味）は変化していない。
【００９４】
次に、図６（ａ）乃至（ｄ）と図７（ａ）乃至（ｄ）とは３原色の画素入力値の表示範囲をＲｉＧｉ平面へ射影した射影図である、この射影図は２次元であるが、本願発明の解決すべき課題、作用については３次元での図示と同様に説明できる。
【００９５】
図６（ａ）乃至（ｄ）と図７（ａ）乃至（ｄ）において、細い実線で囲まれた４角形領域６０１は図５に示した４色表示の最大白色（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ，Ｗｏ）＝（２５５，２５５，２５５，２５５）と入力画像の最大白色（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）＝（２５５，２５５，２５５）とを一致させるように再定義された表示範囲である。
【００９６】
また、太い実線で囲まれた６角形領域は４色表示装置の表示可能領域を示している。
【００９７】
また、点描の集合はＲｉＧｉ平面に一般的な映像を表示したときの画素入力値を１画素ずつ点描したものであり、表示範囲内に分布している。
【００９８】
図６（ａ）は、従来型の３原色表示装置での表示を仮定した場合における表示範囲内の画素の分布と表示可能領域の関係を示したものである。
【００９９】
図６（ｂ）は、ＲｉＧｉＢｉの合成により生成される白色成分を４色表示装置の最大白色表示に合致するように再定義した場合の、表示範囲内における画素分布と表示可能領域の関係を示す。前述したようにこの再定義により表示輝度の向上を図ることができる。しかし、図６（ｂ）に例示した入力画像の画素分布は、表示可能領域外の高彩度な画素を含むため、色域外処理部２０３での対処が必要になる。第１の実施の形態の色域外処理では、色相および表示輝度の変化を極力抑えた代用色での表示を実現するが、画像中に含まれる表示不能な高彩度色の頻度があまりに大きく（画像中の領域が広く）、代用色での領域が表示の大局を占めてしまうような場合には、入力画像の理想的な表示とは異なってしまう。
【０１００】
このような場合は、表示可能領域全体をあえて使用せず、図６（ｃ）に示すように、画素入力値Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉでの最大白色を抑えた表示範囲を設定することにより、表示不能な画素を減らすことができる。
【０１０１】
この場合の出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏの生成は、図６（ｄ）に太い破線で示すような仮想の４色表示装置（実際の４色表示装置の白色成分を抑制した仮想４色表示装置）を想定した出力制御値を生成すれば良い。
【０１０２】
抑えられた白色成分の発光輝度ＬＰを白色制御値Ｗｏの最大値での発光輝度Ｌ２に係数Ｐを乗算したものとすると、係数Ｐは全入力画素（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）について求めたＲｉ−Ｉｍｉｎ、Ｇｉ−Ｉｍｉｎ、Ｂｉ−Ｉｍｉｎを母集合（以下単に「母集合」という。）とする統計量を用いて制御することができる。たとえば、全ての画素が表示可能な領域に入るように設定する場合、
母集合の最大値Ｍａｘが、（式１３）の条件を満たす係数Ｐを（式１４）により求めることができる。
【０１０３】
Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２×Ｐ）＝Ｍａｘ／Ｃｍａｘ（１３）
Ｐ＝Ｌ１×（Ｃｍａｘ−Ｍａｘ）／（Ｌ２×Ｍａｘ）（１４）
そして、この白色成分の発光輝度ＬＰから４色表示装置での出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏを生成する。
【０１０４】
上記の様にすべての画素を４色表示装置の表示可能領域内に収める制御では、入力画像（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）の表示色は、発光輝度（Ｌ１＋ＬＰ）の輝度を持つ仮想最大白色に対して忠実に再現されるが、係数Ｐが小さくなり、結果として、４色表示装置の特性である表示輝度の向上を抑制することになる。このため、全ての画素を４色表示装置の表示可能領域内に収めるのではなく、ある程度の画素が４色表示装置の表示可能領域の外に有ることを許して色域外処理による代用色で表示することで、係数Ｐによる表示輝度の抑制を適切な程度で制御することができる。このような制御を実施する場合、（式１３）を満たすことが、Ｍａｘ以下の母集合に対応する全ての入力画像が４色表示装置の表示可能領域内に収まることを示すことから、このＭａｘの代わりに、表示対象画像の内の４色表示装置の表示可能領域内に収めたい閾値Ｔｈｒを母集合の統計量から導けば良い。たとえば、閾値Ｔｈｒを（式１５）とすれば、母集合の分布形態にもよるが、およそ８割程度の表示画素が４色表示装置の表示可能領域内に収まっているという目安となる。
【０１０５】
Ｔｈｒ＝Ｆ＊（Ａｖｇ，Ｖａｒ）＝Ａｖｇ＋ＳＱＲＴ（ｖａｒ）（１５）
但し、Ａｖｇは平均値、Ｖａｒは分散値、ＳＱＲＴ（ｖａｒ）は分散の平方根。
【０１０６】
一般的な画像では、
Ｔｈｒ＝Ｆ＊（Ａｖｇ，Ｖａｒ）＝Ａｖｇ＋０．５×ＳＱＲＴ（ｖａｒ）
とすることで良い結果が得られている。
【０１０７】
この場合の係数Ｐは以下の（式１６）になる。
【０１０８】

係数Ｐによって、想定される仮想４色表示装置の出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏの生成には、第１の実施の形態に示した手法を応用することで容易に求められる。
【０１０９】
すなわち、出力制御値Ｗｏは、まず仮想出力制御値Ｗｏ＊を以下の（式１７）で求め、仮想出力制御値Ｗｏ＊が最大制御値以上の場合には最大制御値を仮想出力制御値Ｗｏ＊とする。
【０１１０】
Ｗｏ＊＝（Ｌ１＋ＬＰ）／ＬＰ×ＭＩＮ（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）（１７）
次に、仮想出力制御値Ｗｏ＊に係数Ｐを乗算して白色制御値Ｗｏを得る。
【０１１１】
Ｗｏ＝Ｗｏ＊×Ｐ
また、出力制御値Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏについては、（式１８）乃至（式２０）で求め、最大制御値を超える場合には色域外処理を実施することになる。
【０１１２】
Ｒｏ＝（Ｌ１＋ＬＰ）／Ｌ１×（Ｒｉ−（ＬＰ／（Ｌ１＋ＬＰ））×Ｗｏ＊）（１８）
Ｇｏ＝（Ｌ１＋ＬＰ）／Ｌ１×（Ｇｉ−（ＬＰ／（Ｌ１＋ＬＰ））×Ｗｏ＊）（１９）
Ｂｏ＝（Ｌ１＋ＬＰ）／Ｌ１×（Ｂｉ−（ＬＰ／（Ｌ１＋ＬＰ））×Ｗｏ＊）（２０）
但し、ＬＰ＝Ｌ２×Ｐとする。
【０１１３】
図７（ａ）乃至（ｄ）は係数Ｐが１より大きい場合の射影図である。
【０１１４】
図７（ｂ）に示すように、低彩度の画素しか含まない画像分布では、４色表示装置の表示可能領域に対して彩度方向に余裕がある。また、彩度をできるだけ一杯に表示するためには、図７（ｃ）の様に４色表示装置の表示可能領域よりも表示輝度を向上させる係数Ｐを生成することが必要である。この場合、４色表示装置の表示可能領域よりも高輝度方向に外れる入力画素７０１ａ乃至７０１ｅが存在することになり、それらの画素は図７（ｄ）に示されるように４色表示装置の表示可能領域の高輝度部の外縁７０２、７０３の色で代用表示されることになる。これは、本実施の形態にて統計値の処理により高彩度画素の一部を代用色で表示したのと同様に輝度方向についても代用色の使用を許容するという意味に等しい。しかし、輝度方向で代用色を許容することは入力画像の表示状態を大きく劣化させることになる。これは一般の画像が最適な輝度コントラストを保存するように、入力画素範囲の最大値と最小値とにおいて適性調整されているためと、人間の視覚が輝度コントラストの変化に鋭敏であることとによる。
【０１１５】
したがって、高輝度表示部が潰れて４色表示装置の表示可能領域の高輝度外縁部に表示画素が集中することにより輝度コントラストが崩れる場合では、入力画像の表示意図を大きく崩す結果となる。このためＰ＞１の場合には、Ｐ＝１で固定し、輝度コントラストが崩れない制御することが良好な表示の実現には必須である。
【０１１６】
以上のように、係数Ｐを用いて４色表示装置を制御することにより、全ての画素入力値について表示可能な状態で、表示輝度を高めると共に、良好な色合いで表示することができるようになる。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明により、画像の表示輝度の向上と良好な色合いを両立した４色表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）本発明の第１の実施の形態における４色表示装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態における４原色制御値生成部のブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態における色域外処理部のブロック図
【図４】本発明の第１の実施の形態における画素入力値の表示範囲を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における画素入力値の表示範囲を示す図
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）従来の３原色表示装置の表示範囲の射影図
（ｄ）本発明の実施の形態２における仮想４色表示装置の表示範囲の射影図
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）本発明の第２の実施の形態における仮想４色表示装置の表示範囲の射影図
【図８】本発明の第２の実施の形態における４原色制御値生成部のブロック図
【図９】従来の４色表示装置のデコーダのブロック図
【符号の説明】
１０１４色表示装置
１０２画像再生装置
１０３４原色制御値生成部
１０４参照テーブル
１０５ γ特性除去装置
１０６参照テーブル
１０７ γ特性付加装置
１０８４原色表示デバイス
２０１Ｍｉｎ演算器
２０２ＬＴ比較器
２０３色域外処理部
２０４係数メモリ
２０５除算器
２０６、２０８乗算器
２０７減算器
３０１除算器
３０２ＧＴ比較器
３０３Ｍｉｎ演算器
３０４乗算器
８０１乗算器
８０２係数メモリ

Claims

ＲＧＢ３原色カラー画像の画素入力値（赤画素値Ｒｉ，緑画素値Ｇｉ，青画素値Ｂｉ）の内の最小値Ｉｍｉｎを求めるＭｉｎ演算器と、
４色表示装置の４色の出力制御値（赤出力制御値Ｒｏ，緑出力制御値Ｇｏ，青出力制御値Ｂｏ，白出力制御値Ｗｏ）の内の前記赤出力制御値Ｒｏと前記緑出力制御値Ｇｏと前記青出力制御値Ｂｏの各最大出力制御値での白色発光輝度Ｌ１、および、前記白出力制御値Ｗｏの最大出力制御値での発光輝度Ｌ２を記憶している記憶部と、
前記Ｍｉｎ演算器で求めた前記最小値Ｉｍｉｎと、前記記憶部に記憶している前記白色発光輝度Ｌ１と、前記発光輝度Ｌ２とを用いて、前記４色の出力制御値を制御する制御部と
を有する４色表示装置。
同じ値域で正規化された前記４色の出力制御値を用いて表示する場合において、
前記白出力制御値Ｗｏを前記最小値Ｉｍｉｎに係数（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２を乗じて求め、
求められた前記白出力制御値Ｗｏが最大出力制御値Ｃｍａｘを超える場合には、前記白出力制御値Ｗｏを最大出力制御値Ｃｍａｘとすることを特徴とする請求項１記載の４色表示装置。
前記４色の出力制御値を

で求め、
求めた前記４色の出力制御値の内のいずれかが最大制御値を超えた場合には、前記最大制御値を超えた出力制御値で最大制御値を除算し、その商の内の最小値を全ての前記４色の出力制御値に乗算することで、前記４色の出力制御値を更新することを特徴とする請求項２記載の４色表示装置。
表示対象の画像を構成する全ての前記画素入力値（前記赤画素値Ｒｉ，前記緑画素値Ｇｉ，前記青画素値Ｂｉ）から求められる画素値と前記最小値との隔たり量（Ｒｉ−Ｉｍｉｎ、Ｇｉ−Ｉｍｉｎ、Ｂｉ−Ｉｍｉｎ）からなる集合の隔たり量の統計値Ｓを用いた関数Ｆ（Ｓ）から求めた値を、前記発光輝度Ｌ２に乗じて得られる輝度値ＬＰを前記発光輝度Ｌ２に置換することを特徴とした請求項１乃至３のいずれかに記載の４色表示装置。
前記集合の最大値Ｍａｘが、

の条件を満たすとき、
ＬＰ＝Ｌ２
とすることを特徴とする請求項４記載の４色表示装置。