JP2016541030A

JP2016541030A - 三原色共通ガンマ補正

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Publication number: JP2016541030A
Application number: JP2016554781A
Authority: JP
Inventors: ▲うぇい▼康丁; 展敏夏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-12-28
Also published as: EP3086310A1; US10147346B2; EP3086310A4; CN104732903A; AU2014366567B2; KR20160095087A; US20160293088A1; WO2015090120A1; KR101934465B1; AU2014366567A1

Abstract

【課題】三原色共通ガンマ補正を提供する。【解決手段】三原色共通ガンマ補正の方法は、三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システム、又は単一の電気光学表示システムに適用されて、電気光学非線形性を補正するとともに、システムの出力主波長を補正し、このような補正は他の原色分量を能動的に引き入れて重ね合わせることで達成され、重ね合わせの分量は補正される原色の色空間全体における関数である。システムの三原色の出力主波長が原三原色の固有波長又は主波長に対して有効に変更し、２つのシステムの固有波長が完全に同一ではない２組の三原色の出力主波長が色空間全体で大体一致であるようになり、又は単一のシステムの出力主波長が色空間全体で満たす補正需要を満たすようになる。

Description

本発明は、表示装置の三原色補正の方法に関し、特に、三原色共通ガンマ補正(Gamma correction)に関する。

現在、殆ど全ての表示装置の光電変換特性が非線形性である。ガンマ補正されない装置であれば、最終の出力画像（ビデオ）の輝度に影響を与える。例えば、５０%の赤色と８０%の緑色からなる色を、ガンマ補正されないディスプレー（図１に示すように、γ＝２．２）を通過させると、出力結果の輝度として、それぞれ赤色２１．８%と緑色６１．２%であり、輝度が大幅に低下する。

原画像（ビデオ）ファイルを回復するために、マイナス効果のガンマ補償曲線を利用して補正する方法は、一般的である。つまり、図２に示すように、冪がγ＝１／２．２＝０．４５である出力＝（入力）０．４５というガンマ曲線関数を設定して補正する。

ガンマ補正の本質は、非線形性変換を行うことである。その特徴は、原画像（ビデオ）ファイルを回復するために、三原色ＲＧＢの固有波長に基づいて、Ｒ、Ｇ、Ｂに対して別々に電気光学非線形性変換を行うことである。ガンマ補正は、図３に示すように、単色（１次元）に基づく非線形性変換−（単色／１次元）ガンマ補正である。

一般的に、画像（ビデオ）の取得、画像（ビデオ）ファイルの記憶、画像（ビデオ）ファイルの読取及び画像（ビデオ）ファイルのディスプレーへの表示の各ステップにも、単色非線形性変換が持ち入れられる。

しかしながら、図４に示すように、１つの画像（ビデオ）ファイルが固有波長の異なる２つの電気光学表示システムを組み合わせて表示することで回復させ、且つ２つのシステムにより回復された表示効果が一致であることが要求される場合、単色のガンマ補正では、この要求を満たすことは困難である。

電気光学システム_１と電気光学システム_２との差異は、三原色ＲＧＢの固有波長が異なることにある。つまり、下記の通りである。
波長Ｒ１≠波長Ｒ２
波長Ｇ１≠波長Ｇ２
波長Ｂ１≠波長Ｂ２

同一の画像（ビデオ）ファイルを入力する場合、実際的に通用された単色に基づくガンマ補正では、γ_１とγ_２の２組のガンマ関数を如何に設置しても、電気光学システム_１と電気光学システム_２によって同様な表示効果の画像（ビデオ）に回復させることはできない。

一般的な方法としては、固有波長が原画像（ビデオ）をより好適に回復させる１組の三原色の材料を選択して、電気光学表示システムを構成するものがある。しかしながら、このような選択が産業チェーン全体の対応を要求したり、このような選択を支持する産業チェーンがない場合、又は２つのシステムの三原色ＲＧＢの固有波長とも原画像（ビデオ）の回復に非常に適合するが、両者には依然として差異がある場合、つまり、固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システムによって同一の画像（ビデオ）の出力を共に表示し構成せざるを得ない場合、単色（１次元）に基づくガンマ補正では、なかなか達成できない。

本発明の目的は、従来技術による三原色補正の問題を解決するために、三原色（３次元）に基づく共通ガンマ補正方法を提供することにある。本発明では、三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システム、又は単一の電気光学表示システムに適用されて、電気光学非線形性を補正するとともに、システムの出力主波長を補正することで、システムの三原色の出力主波長が原三原色の固有波長（又は主波長）に対して有効に変更され、２つのシステムの固有波長が完全に同一ではない２組の三原色（ＲＧＢ）_１、２の出力主波長_１、２が色空間全体で大体一致であるようになり、又は単一のシステムの出力主波長が色空間全体で補正需要を満たすようになることを特徴とする三原色共通ガンマ補正を設計する。三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システム、又は単一の電気光学表示システムに対して、他の原色分量を能動的に引き入れて重ね合わせた三原色共通ガンマ補正によって、システムの同一の原画像（ビデオ）ファイルに対する出力を補正する。三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システムに対して、色空間全体で三原色共通ガンマ補正によって電気光学及び出力主波長を補正する。

固有波長の異なる２つの三原色電気光学非線形性表示システム（又は単一の電気光学非線形性表示システム）に対して、三原色共通ガンマ補正を利用して、電気光学非線形性を補正するとともに、２つのシステム（又は単一のシステム）に対してＲＧＢからなる色空間全体内の主波長を他の原色分量を能動的に引き入れて重ね合わせるように補正することで、システム出力の主波長が有効に変更し、２つのシステムにおける固有波長が完全に同一ではない２組の三原色（ＲＧＢ）_１、２の出力主波長_１、２が色空間全体で大体一致であるようになり、又は単一のシステムの出力主波長が色空間全体で現実世界に更に近付くようになる。γガンマ関数による連続的な補正だけではなく、色空間全体での点ごとに補正も可能になり、出力色空間の現実世界への近付きや回復を最大限度に満たす。

ガンマ補正されないディスプレーの出力特性である。図において、ガンマ補正ｙ＝２．２にすると、出力結果の輝度はそれぞれ赤色２１．８%及び緑色６１．２%となり、輝度が大幅に低下する。図において、縦軸は輝度%であり、横軸は入力電圧%である。冪がγ＝１／２．２＝０．４５であるガンマ関数曲線である。出力＝（入力）０．４５、ガンマ補正γ＝０．４５、ガンマ補正前γ＝２．２である。図において、縦軸は輝度%であり、横軸は入力電圧%である。単色（１次元）に基づく非線形性変換−（単色／１次元）ガンマ補正の原理図である。固有波長の異なる２つの電気光学表示システムが合わせて共に表示したものを、単色のガンマ補正によって回復させる場合の原理図である。本発明の三原色（３次元）共通ガンマ補正の原理図である。本発明の三原色（３次元）共通ガンマ補正によって、電気光学非線形性を補正するとともに、２つのシステムの出力主波長に対して非線形性補正を行う場合の波長を示す模式図である。図において、ＬＥＤ緑原色の固有波長Ｇ_ＬＥＤ＝５３０、ＬＣＤ緑原色の固有波長Ｇ_ＬＣＤ＝５４５である。本発明の三原色（３次元）共通ガンマ補正の場合の、異なる固有波長を有する２つの電気光学表示システムの緑原色の固有波長の差異を示す模式図である。図において、ＬＥＤ緑原色の固有波長Ｇ_ＬＥＤ＝５３０、ＬＣＤ緑原色の固有波長Ｇ_ＬＣＤ＝５４５、ＬＥＤ赤原色の固有波長Ｒ_ＬＥＤ＝６２５である。

三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システム、又は単一の電気光学表示システムに適用されて、電気光学非線形性を補正するとともに、システムの出力主波長を補正することで、システムの三原色の出力主波長が原三原色の固有波長（又は主波長）に対して有効に変更し、２つのシステムの固有波長が完全に同一ではない２組の三原色（ＲＧＢ）_１、２の出力主波長_１、２が色空間全体で大体一致であるようになり、又は単一のシステムの出力主波長が色空間全体で補正需要を満たすようになることを特徴とする三原色共通ガンマ補正である。三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システム、又は単一の電気光学表示システムに対して、他の原色分量を能動的に引き入れて重ね合わせた三原色共通ガンマ補正によって、システムの同一の原画像（ビデオ）ファイルに対する出力を補正する。三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システムに対して、色空間全体で三原色共通ガンマ補正によって電気光学及び出力主波長を補正する。

本発明の特徴（数学）：
三原色（３次元）共通ガンマ補正：
Ｒ_ｏｕｔ＝ｆ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ）
Ｇ_ｏｕｔ＝ｇ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ）
Ｂ_ｏｕｔ＝ｈ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ）
α＝（Ｒ_ｏｕｔ,Ｇ_ｏｕｔ,Ｂ_ｏｕｔ,ｆ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ）,ｇ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ）,ｈ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ））
（Ｒ_ｏｕｔ,Ｇ_ｏｕｔ,Ｂ_ｏｕｔ）＝（ｆ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ）,ｇ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ）,ｈ（Ｒ_ｉｎ,Ｇ_ｉｎ,Ｂ_ｉｎ））
備考：単色（１次元）ガンマ補正：
Ｒ_ｏｕｔ＝ｆ（Ｒ_ｉｎ）
Ｇ_ｏｕｔ＝ｇ（Ｇ_ｉｎ）
Ｂ_ｏｕｔ＝ｈ（Ｂ_ｉｎ）
又は
α_Ｒ＝（Ｒ_ｏｕｔ,ｆ（Ｒ_ｉｎ））
α_Ｇ＝（Ｇ_ｏｕｔ,ｇ（Ｇ_ｉｎ））
α_Ｂ＝（Ｂ_ｏｕｔ,ｈ（Ｂ_ｉｎ））
（Ｒ_ｏｕｔ,Ｇ_ｏｕｔ,Ｂ_ｏｕｔ）＝（ｆ（Ｒ_ｉｎ）,ｇ（Ｇ_ｉｎ）,ｈ（Ｂ_ｉｎ））

電気光学変換に対して非線形性変換を行うとともに、固有波長（ＲＧＢ）_１と（ＲＧＢ）_２との出力主波長_１又は／且つ主波長_２に対して非線形性補償補正を行うことを特徴とする三原色（３次元）に基づく共通ガンマ補正である。

電気光学表示システム_１と電気光学表示システム_２とが様々な制限で固有波長が完全に同一である三原色を使用できない場合、三原色（３次元）共通ガンマ補正によって、２つのシステムの出力好適に近付かせることができる。このような三原色（３次元）共通ガンマ補正は、実際の状況に応じて、一方のシステムのみに適用されてもよいし、２つのシステムに適用されてもよい。

固有波長の異なる２つの電気光学表示システムによって同一の画像（ビデオ）ファイルを共に表示することは、ディスプレー接合辺消去装置に適用されてもよい。

現代世界において、ＬＣＤ液晶ディスプレー（又はＰＤＰディスプレー）には全て（黒）枠が付いており、産業チェーン及び物理的限界の制限で、このような枠が如何に細かくても、完全に除去されることはできない。これらの枠付きの液晶ディスプレーが配列されてより大きなサイズの表示システムになるように接合されると、これらの枠が画像（ビデオ）無しの仕切りになるので、接合された液晶ディスプレーは原画像（ビデオ）を完璧に表示できなくなる。

ディスプレーの周りの枠に、ある手段によってＬＥＤ（又はＯＬＥＤ、ＬＥ、更に別のＬＣＤ等）枠表示システムを配置することで、ＬＥＤ等の枠への表示がＬＣＤ液晶ディスプレー（又はＰＤＰディスプレー）の画像（ビデオ）全体の一部になり、原画像（ビデオ）ファイルと一致である画像（ビデオ）を形成し、配列された液晶ディスプレーは「シームレス」表示システムになる。

このように、
電気光学表示システム_１＝ＬＣＤ液晶ディスプレー（又はＰＤＰディスプレー）
電気光学表示システム_２＝ＬＥＤ（又はＯＬＥＤ、ＬＥ、更に別のＬＣＤ等）
という固有波長の異なる２組の電気光学表示システムによって、同一の画像（ビデオ）ファイルを共に回復させることになる。もちろん、ＬＣＤ液晶ディスプレー（又はＰＤＰディスプレー）の三原色（ＲＧＢ）_{ＬＣＤ、ＰＤＰ}の固有波長とＬＥＤ等の三原色（ＲＧＢ）_ＬＥＤ等の固有波長とが完全に同一ではなく、つまり、固有波長（Ｒ、Ｇ、Ｂ）_{ＬＣＤ、ＰＤＰ}≠固有波長（Ｒ、Ｇ、Ｂ）_ＬＥＤ等である。

そのため、単色に基づくガンマ補正により、ＬＣＤ液晶ディスプレー（又はＰＤＰディスプレー）の表示とＬＥＤ等の枠への表示とを互いに近付かせ又は融合させることができなく、「シームレス」効果が影響されてしまう。

「加法混色」（ＡｄｄｉｔｉｖｅＣｏｌｏｒＭｉｘｔｕｒｅ）、及び「条件等色（ｍｅｔａｍｅｒｉｓｍ）」（色相が同じであるが、スペクトル組成が異なる）の原理に従って、三原色（３次元）共通ガンマ補正によって、電気光学非線形性を補正するとともに、２つのシステムの出力主波長に対して非線形性補正を行うことで、電気光学表示システム出力の主波長（色相）が原三原色の固有波長（又は主波長）に対して変更され、固有波長が完全に同一ではない２組の三原色（ＲＧＢ）_１の出力主波長_１と（ＲＧＢ）_２の出力主波長_２とが色空間全体で大体一致であるようになる。図６は、基本的な過程である。図７は、異なる固有波長を有する２つの電気光学表示システムの緑原色の固有波長の差異を示す模式図である。

異なる固有波長を有する２つの電気光学表示システムの緑原色の主波長_１、２が大体一致であるようになる三原色（３次元）共通ガンマ補正は、三原色に対して電気光学非線形性変換補正を行うとともに、システムの出力主波長に対して補償補正を行う。

一方、単に赤原色についていえば、赤原色（１次元）の電気光学非線形性を補正するとともに、１つの赤色分量を能動的に引き入れて重ね合わせる三原色（３次元）共通ガンマ補正によって、当該システム出力の緑色主波長が変更し、緑原色が色域にわたって変化するにつれて当該赤色分量の大きさが変化する。このように、三原色（３次元）共通ガンマ補正については、下記の通りである。
（１）システムの電気光学非線形性を補正する。
（２）色空間全体でシステムの出力主波長に対して非線形性補正を行う。
（３）このような主波長に対する補正は、他の原色分量を能動的に引き入れて重ね合わせることで達成される。
（４）重ね合わせの分量は補正される原色の色空間全体における関数である。

本発明は、単一の電気光学表示システムしかない場合に適用されてもよい。当該システムの１組の三原色ＲＧＢでは十分に現実世界に近付かせない場合、又は主波長の非線形性補正及びその能動変更を介して原固有波長の三原色ＲＧＢで現実世界により好適に近付かせることができる場合、三原色（３次元）共通ガンマ補正は、効果的な方法となっている。本発明の特徴は、下記リストに示す通りである。

Claims

三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システム、又は単一の電気光学表示システムに適用されて、電気光学非線形性を補正するとともに、システムの出力主波長を補正することで、システムの三原色の出力主波長が原三原色の固有波長又は主波長に対して有効に変更し、２つのシステムの固有波長が完全に同一ではない２組の三原色の出力主波長が色空間全体で大体一致であるようになり、又は単一のシステムの出力主波長が色空間全体で補正需要を満たすようになることを特徴とする三原色共通ガンマ補正。
三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システム、又は単一の電気光学表示システムに対して、他の原色分量を能動的に引き入れて重ね合わせた三原色共通ガンマ補正によって、システムの同一の原画像ビデオファイルに対する出力を補正する請求項１に記載の三原色共通ガンマ補正。
三原色の固有波長が完全に同一ではない２つの電気光学表示システムに対して、色空間全体で三原色共通ガンマ補正によって電気光学及び出力主波長を補正する請求項１に記載の三原色共通ガンマ補正。