CN101185110A - 激光图像显示装置以及彩色图像显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光图像显示装置，具有：可射出具有第1波长的激光的第1激光光源；可射出具有第2波长的激光的第2激光光源；以及能够根据输入信号，分别控制对构成图像的像素进行显示的所述第1及第2激光光源的功率的颜色输出变换控制器；在输入信号含在颜色可再现区域的端点中，实质上以第1最大功率驱动具有第1波长的激光，实质上以第2最大功率驱动具有第2波长的激光时，颜色输出变换控制器将第1波长的激光设为第1最大功率以下的第1功率，且将第2波长的激光设为大于第2最小功率的第2输出功率，将包含在除了所述端点的颜色可再现区域中的颜色显示于像素。

Description

激光图像显示装置以及彩色图像显示方法

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置以及图像显示方法。本发明特别涉及使用激光光源作为光源来形成图像的激光图像显示装置、以及利用该装置来显示彩色图像的方法。

背景技术

现在，各种方式的图像显示装置正在普及。采用这些各种图像显示装置的图像显示方式之一，有将调制过的光源光投射到屏幕上来显示图像的投影显示方式。以前，采用该方式的图像显示装置中所使用的光源是灯(lamp)光源。但灯光源存在寿命短、颜色可再现区域受限、以及光利用效率低等问题。

为了解决灯光源所具有的这些问题，近年来尝试着使用激光光源作为投影显示的光源。本申请中，将光源中使用激光光源的图像显示装置称作激光图像显示装置，同样，将光源中使用激光光源来显示图像的屏幕称作激光图像显示屏幕。激光图像显示装置的激光光源与灯光源相比，寿命较长，激光所具有的指向性较强，因此容易提高光利用效率。并且，激光光源所发出的激光的单色性优异，与灯光源相比，能够扩大可颜色再现的区域，显示出颜色鲜艳的图像。

图1是现有的激光图像显示装置的概要构成图。激光图像显示装置100为了能够显示彩色图像，具有红色(R)激光光源1R、绿色(G)激光光源1G、以及蓝色(B)激光光源1B所构成的3色激光光源。从激光光源1R、1G、1B出射的红、绿、蓝3色激光被导入到光积分器2，并透过光积分器(integrator)2。从光积分器2射出的激光是具有光强度分布几乎一样的长方形剖面的激光。进而，激光经过了照明光学系统3(中继透镜、反射镜3a、场透镜3b等)之后，入射到空间光调制元件4中。空间光调制元件4对激光进行调制以构成2维图像。接受了调制的红、绿、蓝3色激光被二向色棱镜33合波，通过投射透镜34投射到屏幕10上，在屏幕10上形成全彩色的二维图像。

以往，关于使用激光图像显示装置的二维图像的全彩色显示，有很多以扩大颜色可再现区域为目的的提案。例如，专利文献1(特开平10-293268号公报)中提出了下述方法：作为激光光源所发出的激光的波长，红色激光使用625～635纳米，蓝色激光使用455～465纳米，通过这样来扩大颜色可再现区域。

另外，在基于显示装置的颜色再生中，以往为了确保颜色可再现区域尽可能大，当显示R(红色)、G(绿色)、或B(蓝色)中任意一个原色时，在xy色度图中使用与形成显示装置所具有的颜色可再现区域的多边形(三角形)的顶点对应的颜色，进行原色显示。

同样，在激光图像显示装置中也考虑当显示R、G、或B中任意一个原色时，在xy色度图中使用与颜色可再现区域所构成的多边形(三角形)的顶点对应的颜色，进行原色显示，从而有效地利用较宽的颜色可再现区域。

这样，激光图像显示装置通过灵活地运用作为其光源的激光光源的特性，能够扩大颜色可再现区域。但是，在使用了具有扩大后的颜色可再现区域的激光图像显示装置的全彩色图像的显示中，至今几乎没有与提高所显示的图像的品质的方法相关的提案。

专利文献1：特开平10-293268号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种在使用发出频谱宽度窄的光的单色性光源(例如激光光源)的图像显示装置中的图像显示中，可确保比使用发出频谱宽度较宽的光的光源(例如灯光源)的图像显示装置的图像显示的颜色可再现区域大的颜色可再现区域，且所显示的图像是鉴赏者所喜好的实现了发色自然的图像显示装置(例如激光图像显示装置)、以及采用了该图像显示装置的彩色图像显示方法。

本发明的一个方案是一种激光图像显示装置，具有：可射出具有第1波长的第1激光的第1激光光源；可射出具有第2波长的第2激光的第2激光光源；以及能够根据输入信号，控制对构成图像的像素进行显示的第1及第2激光的功率的颜色输出变换控制器；光输出变换控制器能够在第1最小功率到第1最大功率之间控制显示像素的第1激光的功率，且能够在第2最小功率到第2最大功率之间控制显示像素的第2激光的功率；当输入信号在像素的显示中，表示通过实质上以第1最大功率表示第1激光、且实质上以第2最小功率表示第2激光从而能够进行显示的、激光图像显示装置的颜色可再现区域的端点时，光输出变换控制器控制第1及第2激光的功率，使得像素由第1最大功率以下的第1功率的第1激光、和大于第2最小功率的第2功率的第2激光显示，从而将包含在除了端点之外的颜色可再现区域中的颜色显示于像素。

在本发明的一个方案中，优选还具有可射出具有第3波长的第3激光的第3激光光源；第1波长包含在620～700纳米的范围内；第2波长包含在500～550纳米的范围内；第3波长包含在430～470纳米的范围内；光输出变换控制器能够在第3最小功率到第3最大功率之间控制显示像素的第3激光的功率，当输入信号在像素的显示中，表示通过实质上以第1最大功率表示第1激光、且实质上以第2及第三最小功率表示第2及第三激光从而能够进行显示的、激光图像显示装置的颜色可再现区域的端点时，光输出变换控制器控制第1、第2及第3激光的功率，使得像素由第1功率的第1激光、和至少第2功率的第2激光及大于第3最小功率的第3功率的第3激光中任意一个来显示，从而将包含在除了端点之外的颜色可再现区域中的颜色显示于像素。

在本发明的一个方案中，优选在输入信号所表示的颜色可再现区域的端点实质上与红色原色对应的情况下，颜色输出变换控制器控制显示像素的第1、第2、及第3激光的功率，使得将第1、第2、及第3功率将第1功率的第1激光、和至少第2功率的第2激光及第3功率的第3激光中的任意一个相加混色而构成的、与像素的显示相关的颜色在色度坐标(Xr，Yr)中包含在Xr＞0.67且Yr＜-1.5Xr+1.35且Yr＜0.31的范围内。

在本发明的一个方案中，优选光输出变换控制器控制第1、第2、及第3激光的功率，使得显示像素的第2功率与第3功率的合计功率为第1功率的1/200以上。

本发明的一个方案中，优选第2功率小于第3功率。

本发明的一个方案中，优选光输出变换控制器通过控制来自第1、第2、及第3激光光源的激光输出功率的至少1个，来控制由像素显示的第1、第2、第3激光的功率。

本发明的一个方案中，优选还具有能够调制第1、第2、及第3激光的至少任意1个的光调制元件；光输出变换控制器通过控制光调制元件，来控制由像素显示的第1、第2、第3激光的功率。

本发明的另一个方案是一种显示彩色图像的方法，用于在激光图像显示装置中显示彩色图像，该激光图像显示装置具有：可射出第1激光的第1激光光源，该第1激光具有包含在620～700纳米的范围内的第1波长；可射出第2激光的第2激光光源，该第2激光具有包含在500～550纳米的范围内的第2波长；可射出第3激光的第3激光光源，该第3激光具有包含在430～470纳米的范围内的第3波长；以及能够根据输入信号，控制对构成图像的像素进行显示的第1、第2、及第3激光的功率的颜色输出变换控制器；该显示彩色图像的方法包括：判定输入信号是否表示由红色原色来显示像素的步骤；和当在判定步骤中判定为输入信号是表示由红色原色来显示像素时，通过第1功率的第1激光、和至少第2功率的第2激光及第3功率的第3激光中的任意一个来显示像素的步骤；在进行显示的步骤中，显示像素的、由第1功率的第1激光、和至少第2功率的第2激光及第3功率的第3激光中任意一个相加混色而构成的颜色，在色度坐标(Xr，Yr)中包含在Xr＞0.67且Yr＜-1.5Xr+1.35且Yr＜0.31的范围内。

本发明的另一个方案中，优选第2功率与第3功率的合计功率为第1功率的1/200以上。

本发明的另一个方案中，优选第2功率小于第3功率。

发明效果

本发明的图像显示装置及彩色图像显示方法，具有比以前的图像显示装置更大的颜色可再现区域，能够显示出对于观赏者来说更加理想的具有自然发色的图像。

附图说明

图1是以往的激光图像显示装置的概要结构图。

图2是本发明的激光图像显示装置的框图。

图3A是表示本发明的激光图像显示装置的颜色可再现区域的CIExy色度图。

图3B是图3A的局部放大图。

图4是本发明的彩色图像显示的流程图。

图5是表示彩色图像显示的评价结果的图。

图中：1R-红色激光光源，1G-绿色激光光源，1B-蓝色激光光源，2-光积分器，3-照明光学系统，3a-反射镜，3b-场透镜，4-空间光调制元件，10-激光图像显示屏幕，33-二向色棱镜，34-投射透镜，100-激光图像显示装置，200-激光图像显示装置，201R-红色激光光源，201G-绿色激光光源，201B-蓝色激光光源，203-激光光源输出控制部，203R-红色激光光源驱动部，203G-绿色激光光源驱动部，203B-蓝色激光光源驱动部，204-空间光调制元件，204C-空间光调制元件控制部，205-图像信号输入部，207-颜色输出变换控制器，208-原色附近图像输出校准部，208T-颜色管理表，208TC-原色表现校准表。

具体实施方式

下面对照附图，对本发明的实施方式进行说明。

图2是本发明的实施方式所涉及的激光图像显示装置200的框图。激光图像显示装置200具有：接收来自外部的图像输入信号(输入信号)的图像信号输入部205、根据图像输入信号(输入信号)生成输出信号的颜色输出变换控制器207、根据输出信号控制空间光调制元件204的空间光调制元件控制部204C、对从光源出射的激光进行调制的空间光调制元件204、根据输出信号控制激光光源201R、201G、以及201B的激光光源输出控制部203、红色(Red(R))激光光源201R、绿色(Green(G))激光光源201G、以及蓝色(Blue(B))激光光源201B。

颜色输出变换控制器207包括原色附近图像输出校准部208，原色附近图像输出校准部208具有用来变换图像输入信号(输入信号)来得到输出信号的颜色管理表208T。对于颜色管理表208T而言，其一部分中含有原色表现校准表208TC。

激光光源输出控制部203具备：驱动控制红色激光光源201R的红色激光光源驱动部203R、驱动控制绿色激光光源201G的绿色激光光源驱动部203G、以及驱动控制蓝色激光光源201B的蓝色激光光源驱动部203B。

这样，激光图像显示装置200通过具备与RGB对应的3色激光光源、以及空间光调制元件，能够显示彩色图像。优选红色激光光源201R能够出射620～700纳米波长的激光，绿色激光光源201G能够出射500～550纳米波长的激光，蓝色激光光源201B能够出射400～470纳米波长的激光。此时，激光图像显示装置200能够得到宽的颜色可再现区域。

本实施方式中，红色激光光源201R是具有中心波长为638纳米的半导体激光光源，绿色激光光源201G是具有中心波长为525纳米的SHG激光光源，蓝色激光光源201B是具有中心波长为454纳米的半导体激光光源。

对于激光图像显示装置200而言，通过光源光照明空间光调制元件的照明光学系统、将空间光调制元件调制后的光投影到屏幕(显示面)上的投影光学系统，能够采用与激光图像显示装置100(参照图1)相同的构成。激光图像显示装置200通过对R、G、B各色进行空间调制并在屏幕(显示面)上进行混色的积分相加混色法，来显示彩色图像。激光图像显示装置200对于R、G、B各色具有500∶1的调制对比能力，被设为在R、G、B这3色都为最大输出的情况下，在屏幕中显示出白色(White)。另外，反过来当屏幕中显示黑色(Black)时，激光图像显示装置200将R、G、B这3色都设为最小输出，来显示黑色。此时，激光图像显示装置200对R、G、B这3色分别进行白色(White)显示时的1/500的输出。

通过激光图像显示装置200的R、G、B的3色激光光源201R、201G、201B、以及空间光调制元件204来显示屏幕的1像素时的功率，如下所示。

最大输出时(白色(White(W))显示时)的最大功率分别为：

红色(Red(R))  ：  815nW，

绿色(Green(G))：  540nW，

蓝色(Blue(B)) ：  355nW；

最小输出时(黑色(Black(Bk))显示时)的最小功率分别为：

红色(Red(R))：  1.6nW，

绿色(Green(G))：1.1nW，

蓝色(Blue(B))： 0.7nw。

另外，激光图像显示装置200中的与颜色的显示相关的功率调制，除了变更激光光源201R、201G、及201B的输出功率来进行之外，还可以通过控制空间光调制元件204，使与该颜色的显示相关的各色激光的量变化来进行。

而且，激光图像显示装置200的颜色可再现的R、G、B各色的xy色度坐标为：

红色(Red(R))：   (0.714，0.283)，

绿色(Green(G))： (0.116，0.823)，

蓝色(Blue(B))：  (0.153，0.023)。上述各色的显示可通过变更空间光调制元件204、激光光源201R、201G、及201B中至少1个的输出功率，将与1个颜色的显示相关的输出功率设为最大功率，将与其他两个颜色的显示相关的输出功率设为最小功率来实现。另外，空间光调制元件204并不仅限于透过型，还可以是反射型的调制元件。这种情况下，也可通过变更由反射型调制元件所反射、射出的光量，来实现上述光量的控制。

图3A是通过CIExy色度图表示本实施方式的激光图像显示装置200的颜色可再现区域的图。该图中，激光图像显示装置200的颜色可再现区域是被单点划线包围的区域303。激光光源一般是单色性优异的光源。因此，通过激光图像显示装置中适当选择所使用的激光的波长，与以往的显示器的比较能够得到较宽的颜色可再现区域。形成区域303的三角形的3个顶点与前面所记载的色度坐标(0.714，0.283)、(0.116，0.823)、以及(0.153，0.023)一致。

并且，为了进行比较，将以往的CRT的颜色可再现区域(sRGB标准)，显示为由实线包围的区域301。本实施方式的激光图像显示装置200的颜色可再现区域303，完全包含了sRGB标准的颜色可再现区域301，并且颜色可再现区域303的CIExy色度图中的面积与sRGB标准的颜色可再现区域301相比，具有205％的面积。

如前所述，在激光显示装置的颜色再生中，主要关注的是尽可能地将颜色可再现区域确保较大。因此，在输入信号表示R、G、或B中任意一个原色的情况下，使用与颜色可再现区域303的三角形的顶点对应的颜色来显示原色(R、G、或B)，可实现较宽的颜色可再现区域的有效运用。

但是，本申请的发明人在具有足够大的颜色可再现区域的激光图像显示装置中，并没有无益地局限于利用整个较大的颜色可再现区域，而是认为致力于实现观赏者认为是比较自然的发色的颜色表现比较重要。为了实现对观赏者来说是自然的颜色表现，在制定了颜色表现的方法的基础上考虑人的色觉特性这一点很重要。本申请的发明人所怀有的该思想便产生了本发明。本发明是一种考虑了人的色觉特性的激光图像显示装置及彩色图像显示方法。通过本发明，能够将激光图像显示装置中的技术革新的步伐提高到一个新的阶段。

激光光源原本是频谱宽度非常窄的激励光源。人类一般无法看到这样的具有非常狭窄的频谱特性的光。人对于单色性的光具有感到不谐调的倾向。因此，人在看到只从R、G、或B中任意一色的激光光源发出的光的情况下，有时会感到不谐调。这里的“只从R、G、或B中任意一色的激光光源发出的光”，是指在以往的激光图像显示装置中，输入信号表示R(红色)、G(绿色)、或B(蓝色)中任意一个原色的情况下，观赏者所看到的光。本发明着眼于这一点，实现了不会让观赏者感到不谐调的原色表现。这里，“原色”是指红色、绿色、蓝色、以及色度图中该3色附近的颜色。

特别对于波长比620纳米长的光而言，人主要只有1种视觉细胞被刺激，来识别颜色。因此，在入射到人的瞳孔的光中不存在波长为620纳米以下的光的情况下，除了上述1种视觉细胞之外的视觉细胞都没有受到刺激，从而无法比较不同种类的视觉细胞所受到的刺激，因此人容易感到不谐调。在实际的世界中，为了使人类的视觉细胞接近平时所受到的刺激形态，即使在输入信号表示红色、绿色、或蓝色这些原色的情况下，最好也添加其他颜色的激光光源输出进行显示。

本发明的实施方式所涉及的激光图像显示装置200，在输入信号表示R、G、B中任意一个原色的情况下，除了与输入信号所表示的原色对应的激光光源的输出之外，还添加至少一种颜色的其他颜色的激光光源的输出，来显示输入信号所表示的原色。通过在与输入信号所表示的原色对应的激光光源的光中混入与之不同颜色的激光光源的光而构成的光，并将其提供给观赏者，可减轻观赏者所感到的不谐调。

图3B是图3A的局部放大图。该图是从图3A中抽出0.65≤Xr≤0.75、0.2≤Yr≤0.35的区域并放大表示的图。这里，图3B所示出的区域包括红色。参照本图，对激光图像显示装置200中的原色的显示方法进行说明。

这里，对与红色相关的原色显示的方法进行说明，关于其他原色(绿色以及蓝色)的显示，本发明也是有效的。由于红色的原色显示在本发明的效果中特别显著，因此以例示为目的，对红色的原始显示的方法进行说明。

另外，图4是本发明的彩色图像显示方法的流程图。以下一并参照本图与图2及图3B，来说明原色显示的方法。

激光图像显示装置200中，将包含有屏幕上1个像素所显示的颜色的信息的信号、即图像输入信号，输入到图像信号输入部205中。所输入的图像输入信号作为输入信号被发送给颜色输出变换控制器207。

颜色输出控制器207具有将输入信号变换成提供给空间光调制元件204、激光光源201R、201G、201B的驱动控制的输出信号的功能。本发明的作用通过颜色输出控制器207中含有的原色附近图像输出校准部208实现。原色输出控制器207所进行的该变换，能够通过参照原色附近图像输出校准部208所具有的表格(table)来实施。该表格在本申请中被称作颜色管理表，图2中通过参考符号208T表示。

接收到输入信号的颜色输出变换控制器207的原色附近图像输出校准部208，判断输入信号所表示的颜色是否是“原色附近色”(步骤S401)。这里，“原色附近色”包括原色，在xy色度图中包括距离原色在规定范围内的颜色。“输入信号表示原色”是指输入信号中含有的RGB3色的辉度信号处于R、G、B中只有任意一色为最大，且其他2色的辉度信号为最小的状态的情况。例如，在输入信号通过各8bit的RGB3成分来表现的情况下，红色的原色被设为(R，G，B)＝(255，0，0)。另外，例如也可以通过设置RGB3成分中大小最大的成分与其他两个成分的比是否都为规定值以上这种判断基准来进行判断。

在输入信号为原色附近色的情况下(步骤S401中的“是”)，原色附近图像输出校准部208使用色彩管理表208T中含有的原色表现校准表208TC，将输入信号变换成输出信号(步骤S403)。

关于使用原色表现校准表208TC的信号变换，将在后面详细说明。

在输入信号不是原色附近色的情况下(步骤S401中的“否”)，原色附近图像输出校准部208使用色彩管理表208T中含有的通常的表格(与原色表现校准表208TC不同的表格)，将输入信号变换成输出信号(步骤S403)。通常的表格可以是基于以往方法的信号变换表。

颜色输出变换控制器207将原色附近图像输出校准部208所生成的输出信号，发送给空间光调制元件控制部204C以及激光光源输出控制部203。接收到输出信号的空间光调制元件控制部204C根据输出信号决定调制元件控制值(步骤S407)，根据该值对空间光调制元件204进行驱动控制(步骤S409)。接收到输出信号的激光光源输出控制部203根据输出信号，向红色激光光源驱动部203R、绿色激光光源驱动部203G、以及蓝色激光光源驱动部203B发送控制信号，使得各激光光源驱动部203R、203G以及203B驱动各激光光源20 1R、201G、以及201B(步骤S411)。

对使用了图4的步骤S403中的原色表现校准表208TC的信号变换进行详细说明。

原色表现校准表208TC是具有与输入信号对应的值的参照表，尤其具备与表示原色附近的颜色的输入信号对应的值。

原色表现校准表208TC在输入信号表示原色附近的颜色的情况下被参照，用于输出信号的导出。

这里，以输入信号表示红色的原色为例，对使用了原色表现校准表208TC的信号变换进行说明。表示红色的原色的输入信号，在通过各成分8bit灰度的RGB3成分来表现时，为(R、G、B)＝(255，0，0)。一般在接收到(R、G、B)＝(255，0，0)的信号时，图像显示装置将红色光设为最大输出功率，将绿色及蓝色光设为最小输出功率，来表现红色的原色。与此相对，本申请中通过使用原色表现校准表208TC进行输入信号的信号变换，可变换成通过将来自红色激光光源201R的输出功率设为其最大输出功率或比最大输出功率低规定量的值，而将来自绿色激光光源201G及蓝色激光光源201B的输出功率的至少1个设为比其最小输出功率高规定量的值，来表示来自各光源201R、201G、以及201B的光的输出信号。这里，最大输出功率是指表示白色的情况下的光的输出功率，最小输出功率是表示黑色的情况下的光的输出功率。

激光图像显示装置200中，假设在以最大功率表示红色激光、以最小功率表示绿色及蓝色激光的情况下，具有xy色度坐标(0.714，0.283)的颜色被显示在屏幕中。该颜色与颜色可再现区域303的红色区域中的顶点(颜色可再现区域303红色区域端点)对应。图3B中，将该xy色度坐标(0.714，0.283)设为坐标点C1。但是，通过利用原色表现校准表208TC，激光图像显示装置200实际作为红色显示的是与坐标点C2对应的颜色。坐标点C2具有xy色度坐标(0.706，0.281)。因此，此时3个激光的、与屏幕的一个像素的显示相关的功率成为：

红色(Red(R))功率：  800nW，

绿色(Green(G))功率：2nW，

蓝色(Blue(B))功率： 4.2nW。

这样，原色表现校准表208TC是能够对输入信号进行信号变换的参照表，使得在色度图中，颜色可再现区域303所构成的多边形(三角形)的顶点(颜色可再现区域的端点)、顶点(端点)附近的边、以及颜色可再现区域303内部的顶点(端点)以及边的顶点(端点)附近部分的范围内含有的原色，不用于颜色表现。这样，激光图像显示装置200的实际的颜色表现区域，成为包含在颜色可再现区域303所表示的区域内的狭小化颜色可再现区域307。但是，由于激光图像显示装置200的颜色可再现区域303具有较大的区域，狭小化颜色可再现区域307的狭小化程度也很小，因此在发挥图像显示装置的功能上不会造成障碍。

上述红色原色的显示时，将红色激光的功率设为比最大输出功率低，是为了调整在输入信号为接近红色原色的中间色时所显示的颜色的辉度。在只为了不给观赏者带来不谐调感地显示红色原色的情况下，红色激光的功率也可以是最大输出功率。

另外，原色表现校准表208TC对于表示红色的原色附近色的输入信号也同样地进行信号变换，使得蓝色及绿色激光中至少一方的激光输出比最小功率大。因此，激光图像显示装置200中，在显示红色的原色及原色附近色的情况下，不是只通过红色激光光源201R的激光输出来表示颜色，而是通过其他颜色的激光输出的存在，使得观赏者不会觉得不谐调。

通过使用除了考虑输入信号表示原色的情况，还考虑了表示原色附近色的情况的原色表现校准表208TC，使得图像显示中所使用的颜色可再现区域(狭小化颜色可再现区域307)在周边部全区域中平滑地连接起来。图3B示出了红色原色附近区域中的狭小化颜色可再现区域307，但绿色原色及蓝色原色和其附近区域的狭小化颜色可再现区域307也一样，具有平滑的周边部。

通过原色表现校准表208TC，可使显示红色的原色时的色度坐标值从最大限度运用颜色可再现区域303的情况下所使用的顶点的坐标点C1，移动到颜色可再现区域303内部的坐标点C2。伴随于此，原色附近色的显示中所使用的色度坐标值，也从最大限度运用颜色可再现区域303的情况下所使用的颜色的坐标值发生变化。结果，激光图像显示装置200例如只使用图3B中所示的狭小化颜色可再现区域307中含有的颜色进行图像显示。因此，即使在显示原色或原色附近色的情况下，也可从三原色(RGB)的激光光源中的至少2个，射出比最小输出功率大的功率的激光，通过示出了具有多个峰值的频谱特性的光，来显示图像中含有的所有像素。由此，激光图像显示装置200能够提供对于观赏者来说不会感到不谐调的图像。进而，由于狭小化颜色可再现区域307完全包括例如称作sRGB的以往的颜色可再现区域，具有比以往的颜色可再现区域更扩大了的区域，因此观赏者自然能够享受到颜色鲜艳的图像。

另外，本实施方式中，特别优选使用能够发出比620纳米长的波长的激光光源作为红色激光光源201R。由此，可缩小红色原色的显示中所使用的颜色在色度图中的y值(图3A以及图3B中的纵轴Yr轴的坐标值)，从而能够表现出以往无法显示的饱和度高的红色。具体而言，红色的表面色(5R3)中，通过以往的显示器只能显示到饱和度11为止的颜色，而本实施方式的激光图像显示装置能够表现到饱和度16(JIS规定的最高值)。

原色表现校准表208TC优选被规定为：在输入信号表示红色的原色的情况下，与该红色原色显示相关的屏幕上的一个像素中的绿色以及蓝色激光的功率的合计、即红色激光以外的功率的合计，为红色激光的功率的1/200以上。另外，色彩管理表208T优选被规定为：即使在显示原色以及原色附近色中不包括的颜色的情况下，与该颜色的显示相关的屏幕上的一像素中的红色激光以外的激光、即绿色以及蓝色激光的合计功率，也总是为红色激光的功率的1/200以上。通过总是让红色激光以外的激光的功率为所述功率以上进行显示，来显示各像素的颜色，可实现一种对观赏者来说没有不谐调感的图像显示，而不会发生只有红色激光对观赏者的特定的1种视觉细胞进行刺激的情况。此外，在中间色中也如上所述，由于含有来自红色激光光源201R以外的光源、即激光光源201G及201B的激光，因此通过进行色度调整，能够对观赏者提供自然的图像。

本实施方式的激光图像显示装置200中，在显示红色的原色的情况下，将来自红色激光光源201R的红色激光的功率设为800nW，将来自绿色激光光源201G以及蓝色激光光源201B的绿色及蓝色激光的功率合计设为6.2nW。即，按照满足(红色激光功率/200)≤(绿色激光功率+蓝色激光功率)的关系的功率，由与该显示相关的屏幕的一个像素显示的方式，设定原色表现校准表208TC。另外，在显示原色及原色附近色以外的颜色的情况下，按照满足(红色激光功率/200)≤(绿色激光功率+蓝色激光功率)的关系的功率，由与该显示相关的屏幕的一个像素显示的方式，设定色彩管理表208T。通过使来自3个光源的激光的功率满足上述关系，即使在使用波长比620nm长的激光光源的颜色显示中，也能够总是刺激观赏者的2个以上视觉细胞，从而可向观赏者提供没有不谐调的图像。在上述关系中，与红色激光功率相关的系数[1/200]是基于发明者所实施的实验的值。该实验中，在绿色激光的功率与蓝色激光的功率的合计功率不满红色激光功率的1/200的情况下，很多被实验者抱怨感到不谐调。更加优选在显示红色的原色的情况下，按照来自各光源的激光由与该显示相关的屏幕的一个像素显示，以满足(1/30)≥(绿色激光功率+蓝色激光功率)/(红色激光功率)≥(1/200)的关系的方式，设定原色表现校准表208TC。

进而，例如在输入信号表示红色的原色的情况下，优选按照来自涉及到该像素的绿色以及蓝色激光光源201G及201B的激光的功率中，来自蓝色激光光源201B的蓝色激光的功率比来自绿色激光光源201G的绿色激光的功率大的方式，设定原色表现校准表208TC。更加优选，按照来自蓝色激光光源201B的蓝色激光的功率比来自绿色激光光源201G的绿色激光的功率的1.5倍大的方式，设定原色表现校准表208TC，进一步优选按照来自蓝色激光光源201B的蓝色激光的功率比来自绿色激光光源201G的绿色激光的功率的2倍大的方式，设定原色表现校准表208TC。

这是由于人的色觉中感觉为红色的红色单色，是红-紫上的非频谱色。通过使蓝色激光光源201B的输出比绿色激光光源201G的输出多，并添加到红色激光光源的输出中进行显示，可使得实际显示的红色原色的色度坐标接近上述红色单色。因此，观赏者可将根据表示红色原色的输入信号实际所显示的颜色，识别为饱和度高的红色。此时，为了使接近红色原色的中间色也适合红色原色的显示中所使用的色度坐标值，添加来自红色激光光源201R以外的光源的输出进行显示。这样，通过显示接近上述红色单色的颜色，可不会使观赏者感到实际显示中所使用的颜色可再现区域(狭小化颜色可再现区域307)变得比颜色可再现范围303地提供鲜艳的图像。在以往的显示装置，由于其颜色可再现区域的狭窄，所以无法考虑这种红色单色的表现。由于在激光图像显示装置中已经得到了被扩大的颜色可再现区域，因此这样的尝试是可能的新尝试。

使用xy色度图，对激光图像显示装置200所显示的原色，特别是红色原色的特征进行说明。对于激光图像显示装置200所显示的红色的原色而言，其实际在屏幕中显示的红色的原色关于色度坐标(Xr，Yr)，包含在Xr＞0.67，Yr＜-1.5Xr+1.35，Yr＜0.31的范围内。图3B示出了上述范围。直线309是表示Xr＝0.67的直线，直线311是表示Yr＝0.31的直线，直线313是表示Yr＝-1.5Xr+1.35的直线。因此，上述范围在图3B中是直线309的右侧、直线311的下侧、且直线313的下侧的范围。

通过使表示红色原色的输入信号所对应的实际显示色包含在该范围内，可向观赏者提供较大的颜色显示区域和观赏者不会感到不谐调的图像。在表示红色原色的输入信号所对应的显示色的色度坐标包含在Xr≤0.67(直线309的左侧)或Yr≥0.31(直线311的上侧)的情况下，只能得到与以前一样的饱和度较低的颜色表现。这是因为以原色的显示中所使用的色度坐标为基点，顺次设定了其他中间色的显示中所使用的色度坐标。另外，在表示红色原色的输入信号所对应的实际显示色的色度坐标是包含在Yr≥-1.5Xr+1.35(直线313的上侧)中的色度坐标时，实际的显示色只由620nm以上的长波长的光构成，在显示红色原色时，只对观赏者的1个视觉细胞进行强烈刺激，因此观赏者会感到不谐调。而且，该观赏者所感到的不谐调，通过在红色激光光源201R中使用发更长波长激光的光源，会表现的更加显著。因此，在所使用的红色激光光源201R所发出的激光波长被变更为长波长侧的情况下，优选按照将狭小化颜色可再现区域307的周边部进一步向内侧缩小(图3B中的左侧)的方式，设定原色表现校准表208TC。此外，在对表示红色原色以及红色原色附近色以外的颜色的输入信号所对应的颜色进行显示时，希望避免使用Yr≥-1.5Xr+1.35的颜色。因为Yr≥-1.5Xr+1.35的颜色具有很强的给观赏者带来不谐调感的倾向。

在输入信号表示R、G、B中任意一个原色的情况下，优选来自以相当于(R、G、或B的)原色的颜色对与该输入信号对应的像素进行显示的激光光源20 1R、201G或201B的输出功率，具有比显示白色时的上述输出功率低的输出功率。本实施方式中，在显示与红色原色对应的颜色的情况下，来自红色激光光源201R的红色激光的功率为800nW，输出的比白色(White)显示时的815nW低。使用了激光光源的饱和度高的颜色，看起来比白色显示亮。这尤其在显示饱和度最高的颜色可再现区域的顶点(端点)，即R、G、B的原色时最容易发生。因此，在根据表示原色的输入信号显示像素时，通过抑制来自与该原色相当的激光光源的激光，能够表现人所感到的自然色彩。另外，在显示相当于颜色可再现区域的边缘的纯色(黄色(Yellow)、品红(Magenta)等)的情况下，同样也优选按照抑制来自激光光源的输出的方式进行显示。例如，在根据表示品红(Magenta)的(R、G、B)＝(255，0，255)的输入信号显示颜色时，优选使来自红色激光光源201R及蓝色激光光源201B的激光中至少1个的功率比白色(White)显示时小地进行显示。例如，在将白色显示时的来自3个光源的输出功率表示为(红色激光光源输出功率，绿色激光光源输出功率，蓝色激光光源输出功率)＝(100％，100％，100％)的情况下，例如只要将品红的显示所使用的来自3个光源的输出功率设为(99％，0，99％)即可。这里，0％指黑色显示时的光源功率。由于饱和度高且明亮的品红附近的颜色在自然界较少，因此这一点特别有效果。或者还可以添加品红的显示时不使用的光源的功率，例如在品红的显示时，将来自3个光源的输出功率设为(100％，1％，100％)也同样有效果。进而，还可以兼用这两种方法，将需要较大输出的激光抑制为比白色显示时低的功率，将不需要输出的激光的功率设为比黑色显示时高的功率。例如，在品红的显示时，可以将3个光源所输出的显示像素的激光的功率设为(99％，1％，99％)。

本发明还能够应用于激光图像显示装置以外。在与输入信号的假设色度区域(例如sRGB)的比较中，本发明在可显示的色度区域较大的显示装置中尤其有效。

为了确保大的颜色可再现区域，同时对接近红色单色的颜色与饱和度高的红色、紫色进行表现，优选红色激光光源201R及蓝色激光光源201B所发出的激光的波长，是xy色度坐标中的y值小的波长。因此，优选红色激光光源201R能够射出波长比620nm长的激光，且蓝色激光光源201B能够射出波长比470nm短的激光。这对应于如果使用xy色度坐标，则红色激光光源201R能够射出y值不满0.31的激光，且蓝色激光光源201B能够射出y值不满0.06的激光。另外，为了确保视觉灵敏度，优选红色激光光源201R能够射出具有620～700纳米的波长的激光，且蓝色激光光源201B能够射出具有430～470纳米的波长的激光。而且，为了显示y值更小的色度的颜色，优选红色激光光源201R的激光波长包含在630～700纳米的范围内，且蓝色激光光源201B的激光波长包含在430～455纳米的范围内。通过使用具有这样波长的激光光源201R及201B、和绿色激光光源201G，能够表现以前无法表现的饱和度高的红色与紫色，可向观赏者提供颜色鲜艳且自然的图像。

上述激光图像显示装置的颜色表现方法，能够通过将输入信号(图像输入信号)变换成输出信号(图像输出信号)的一系列程序来执行。该程序优选设置在激光图像显示装置内。本实施方式的激光图像显示装置200在颜色输出变换控制器207中具有该程序，由控制器201执行。该程序不仅将表示红色原色的图像输入信号，还将表示其附近颜色(原色附近色)的图像输入信号，根据本发明变换成输出信号，实现对于观赏者来说理想的颜色表现。该变换对表示红色原色的输入信号，按照添加红色激光光源201R以外的光输出的方式将其变换成输出信号。另外，对于接近红色原色的中间色的图像输入信号，为了适合对表示红色原色的输入信号的变换，也按照添加红色激光光源201R以外的光输出的方式，将其变换成输出信号。此时，各光源基于输入信号表示红色原色的输入信号而对被照明的像素的输出、以及由此实现的照明颜色的色度，包含在上述优选范围内。

另外，为了能够得到对于观赏者来说是理想的颜色表现，上述程序还能够同时进行以往的视频输入信号(具体为遵照sRGB标准的视频输入信号等)的色度变换，将其变换成输出信号(图像显示信号)。在将遵照sRGB标准的视频输入信号(以往类型的视频信号)变换成输出信号时，还能够按照只在以往类型的基准色度范围(图3A所示的sRGB标准的颜色可再现区域301)的范围内显示颜色的方式进行变换，但为了完全运用激光图像显示装置200的颜色表现能力，优选使用比以往宽的色度范围(例如狭小化颜色可再现区域307)中含有的颜色进行显示。此时，输出信号(图像显示信号)按照完全利用本发明的颜色显示区域的色度范围、即狭小化颜色可再现区域307的方式被变换。如前所述，本发明的颜色显示区域的色度范围被定义为：例如在输入信号表示红色原色的情况下，实际显示的颜色的色度并不是只从红色激光光源201R输出的光所示出的色度，而是添加有来自其他颜色的激光光源(绿色及蓝色激光光源201G与201B)的激光输出而构成的光所表示的色度。对于根据表示红色原色的输入信号而实际输出的各光源的输出功率、以及各光源的光的混合所构成的光的色度而言，优选包含在上述范围内。另外，表示中间色的输入信号按照适合于根据表示红色等原色的输入信号而照射的光的色度，且成为观赏者理想的表现的方式，被变换成输出信号。

发明人使用具有图3A的颜色可再现区域303的激光图像显示装置200，进行了与颜色的显示相关的评价。图5是对该评价的结果进行归纳的表。该评价通过将表示红色原色附近色的输入信号，按照添加各条件所设定的规定量的蓝色及绿色激光的输出的方式变换成输出信号，对原色附近色的图像进行显示，并使被实验者评价不谐调感以及颜色的鲜艳度来进行。在将表示红色原色的输入信号变换成输出信号的情况下，来自红色激光光源201R以外的光源的输出增加最多，随着输入信号所表示的颜色远离红色原色，使基于变换而增加的来自红色激光光源201R以外的光源的输出单调减少。而且，还使用表示中间色的输入信号进行了评价。在表示黑色以及白色的输入信号的显示中，设定了上述输出功率。关于红色原色附近色，为了表示多种颜色而备有多个输入信号。由10个观赏者(被实验者)对这样的多个图像进行了评价。图5表示了来自根据表示红色原色的输入信号显示图像时所添加的红色激光光源201R以外的光源201G以及201B的输出功率比、对应于红色原色而实际显示的颜色的色度、以及观赏者的评价。

10个观赏者对于不谐调感给出0(没有不谐调感)或1(有不谐调感)的评价，对于颜色鲜艳度给出0(与以前没有变化)、1(比以前颜色稍微鲜艳)、以及2(比以前颜色鲜艳很多)中的任意一个评价。可知在将表示红色原色的输入信号的显示，实质上只通过来自红色激光光源201R的输出来进行的情况下(条件6与7)，感觉不谐调的反应较多。通过按照激光光源201G与201B的合计功率相对于来自红色激光光源201R的激光功率为1/200(0.005)以上的方式，在红色激光光源201R的光输出中添加绿色激光及蓝色激光，可从条件0、1、2、3、4以及5的结果得知，不谐调感消失，图像对于观赏者来说是理想的表现。关于所显示的颜色的色度，通过将其设置在Yr＜-1.5Xr+1.35的范围内，可知消除了仅由长波长的光(波长620纳米以上的光)构成的颜色的表现，使得不谐调感消失。而且，从条件2、3的比较可以得知，通过使蓝色激光的功率比绿色激光的功率大，容易感到图像鲜艳，对于观赏者来说较为理想。另外，当过多施加红色激光以外的颜色的激光，根据表示红色原色的输入信号实际显示的颜色的色度超过了Xr＞0.67或Yr＜0.31的范围(条件4与5)时，会存在很难感到鲜艳的表现的倾向，因此可以得知，红色原色的显示色度优选为Xr＞0.67且Yr＜0.31。

本实施方式中，激光图像显示装置200使用在图像显示面上添加各色的输出的积分相加混色法，作为添加光输出的方法，但为了显示各像素，也可以采用急速切换各色的光并断续混合的时间平均相加混色法，或者还可以使用多个各色用微小像素构成1个像素的空间相加混色法。

激光图像显示装置200采用具有3个空间光调制元件的构成，但作为形成图像的调制方法，也可以使用1个空间光调制元件来调制激光光源的功率，或者通过激光的功率调制与扫描来形成图像。还可以使用一维光调制元件或被色分离的光调制元件。

激光图像显示装置200采用具有3个不同激光光源的构成，但只要是至少具有2个能够出射互不相同波长的激光光源的激光图像显示装置，就能够应用本发明。另外，在具有能够射出不同的4个以上波长的激光光源的激光图像显示装置中，也能够应用本发明。

本发明的激光光源可以是使用了激光谐振的光源。不但能够使用半导体激光器，还可以采用气体激光器、固体激光器等波长变换过的SHG激光。

另外，本发明的激光图像显示装置的积分器、照明光学系统、调制元件、投射光学系统等并不限定于实施方式中所示的构成。为了图像显示可以适当使用必要的光学元件。

此外，本发明的屏幕(显示面)不限定于投影方式的图像显示装置中所使用的屏幕。屏幕(显示面)包括任何图像显示装置中的图像显示面。

工业上的可利用性

本发明的激光图像显示装置及彩色图像显示方法，能够作为使用了激光的动态图像或静止图像等图像的显示装置，例如液晶显示器等、以及其中所使用的颜色显示的方法而使用。

Claims (10)

1.一种激光图像显示装置，具有：

可射出具有第1波长的第1激光的第1激光光源；

可射出具有第2波长的第2激光的第2激光光源；以及

能够根据输入信号，控制对构成图像的像素进行显示的所述第1及第2激光的功率的颜色输出变换控制器；

所述光输出变换控制器能够在第1最小功率到第1最大功率之间控制显示所述像素的所述第1激光的功率，且能够在第2最小功率到第2最大功率之间控制显示所述像素的所述第2激光的功率；

当所述输入信号在所述像素的显示中，表示通过实质上以所述第1最大功率表示所述第1激光、且实质上以所述第2最小功率表示所述第2激光从而能够进行显示的、所述激光图像显示装置的颜色可再现区域的端点时，所述光输出变换控制器控制所述第1及第2激光的功率，使得所述像素由所述第1最大功率以下的第1功率的所述第1激光、和大于所述第2最小功率的第2功率的所述第2激光显示，从而将包含在除了所述端点之外的所述颜色可再现区域中的颜色显示于所述像素。

2.根据权利要求1所述的激光图像显示装置，其特征在于：

还具备可射出具有第3波长的第3激光的第3激光光源；

所述第1波长包含在620～700纳米的范围内；

所述第2波长包含在500～550纳米的范围内；

所述第3波长包含在430～470纳米的范围内；

所述光输出变换控制器能够在第3最小功率到第3最大功率之间，控制显示所述像素的所述第3激光的功率，

当所述输入信号在所述像素的显示中，表示通过实质上以所述第1最大功率表示所述第1激光、且实质上以所述第2及第三最小功率表示所述第2及第三激光从而能够进行显示的、所述激光图像显示装置的颜色可再现区域的端点时，所述光输出变换控制器控制所述第1、第2及第3激光的功率，使得所述像素由所述第1功率的第1激光、和至少所述第2功率的第2激光及大于所述第3最小功率的第3功率的第3激光中任意一个来显示，从而将包含在除了所述端点之外的所述颜色可再现区域中的颜色显示于所述像素。

3.根据权利要求2所述的激光图像显示装置，其特征在于：

在所述输入信号所表示的所述颜色可再现区域的端点实质上与红色原色对应时，

所述颜色输出变换控制器控制显示所述像素的所述第1、第2、及第3激光的功率，使得将所述第1、第2、及第3功率将所述第1功率的第1激光、和至少所述第2功率的第2激光及所述第3功率的第3激光中任意一个相加混色而构成的、与所述像素的显示相关的颜色，在色度坐标(Xr，Yr)中包含在Xr＞0.67且Yr＜-1.5Xr+1.35且Yr＜0.3 1的范围内。

4.根据权利要求2或3所述的激光图像显示装置，其特征在于：

所述光输出变换控制器控制所述第1、第2、及第3激光的功率，使得显示所述像素的所述第2功率与所述第3功率的合计功率为所述第1功率的1/200以上。

5.根据权利要求3所述的激光图像显示装置，其特征在于：

所述第2功率小于所述第3功率。

6.根据权利要求2所述的激光图像显示装置，其特征在于：

所述光输出变换控制器通过控制来自所述第1、第2、第3激光光源的激光输出功率的至少1个，来控制由所述像素显示的所述第1、第2、第3激光的功率。

7.根据权利要求2所述的激光图像显示装置，其特征在于：

还具有能够调制所述第1、第2、及第3激光的至少1个的光调制元件；

所述光输出变换控制器通过控制所述光调制元件，来控制由所述像素显示的所述第1、第2、第3激光的功率。

8.一种显示彩色图像的方法，用于在激光图像显示装置中显示彩色图像，该激光图像显示装置具有：可射出第1激光的第1激光光源，该第1激光具有包含在620～700纳米的范围内的第1波长；

可射出第2激光的第2激光光源，该第2激光具有包含在500～550纳米的范围内的第2波长；

可射出第3激光的第3激光光源，该第3激光具有包含在430～470纳米的范围内的第3波长；以及

能够根据输入信号，控制对构成图像的像素进行显示的第1、第2、及第3激光的功率的颜色输出变换控制器；

该显示彩色图像的方法包括：判定所述输入信号是否表示由红色原色来显示所述像素的步骤；和

当在所述判定步骤中判定为所述输入信号是表示由红色原色来显示所述像素时，通过第1功率的第1激光、和至少第2功率的第2激光及第3功率的第3激光中的任意一个来显示所述像素的步骤；

在进行所述显示的步骤中，显示所述像素的、由第1功率的第1激光、和至少所述第2功率的第2激光及所述第3功率的第3激光中任意一个相加混色而构成的颜色，在色度坐标(Xr，Yr)中包含在Xr＞0.67且Yr＜-1.5Xr+1.35且Yr＜0.31的范围内。

9.根据权利要求8所述的激光图像显示方法，其特征在于：

所述第2功率与所述第3功率的合计功率为所述第1功率的1/200以上。

10.根据权利要求8所述的激光图像显示方法，其特征在于：

所述第2功率小于所述第3功率。

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