CN103886807A - 五种颜色激光色域扩展显示装置及其显示颜色的方法 - Google Patents

Abstract

本发明五种颜色激光色域扩展显示装置及其显示颜色的方法，涉及控制来自独立光源的光的强度、颜色、相位、偏振或方向的装置，其构成包括五个半导体激光器可调电源a、b、c、d和e，黄绿光、红光、绿光、蓝紫光和蓝绿光五种颜色半导体激光器，透镜a、b、c、d、e和f，反射镜a和b，合束器a、b和c，及显示屏。本发明采用五种非等间距中心波长半导体激光器输出五种颜色激光，扩展1931CIE-XYZ色度图中颜色显示，克服了现有技术显示颜色覆盖1931CIE-XYZ色度图舌型区域面积低，没有最大程度显示人眼能感觉到的显色范围，没有达到使用少量的显示器件实现接近整个1931CIE-XYZ色度图范围内的颜色显示的缺陷。

Description

五种颜色激光色域扩展显示装置及其显示颜色的方法

技术领域

本发明的技术方案涉及控制来自独立光源的光的强度、颜色、相位、偏振或方向的装置，具体地说是五种颜色激光色域扩展显示装置及其显示颜色的方法。

背景技术

国际照明委员会（CIE）在1931年明确规定了人眼对红蓝绿三种颜色的刺激值，彩色电视及液晶显示器等设备中采用红蓝绿三基色组合显示图像及视频中彩色图案，虽然红蓝绿三基色可以显示红、橙、黄、蓝、绿、白等多种颜色，实际中由于在彩色电视的荧光粉及液晶显示器中发光二极管（LED）发光光谱限制了三基色的色度覆盖范围，在全电视信号中三基色只覆盖了1931CIE-XYZ色度图舌型色度区域面积的35.8%。本技术领域的现有技术开始注重提高1931CIE-XYZ色度图颜色区域覆盖的显示方法，CN101720045B公开了激光显示色域扩展中色调与亮度转换的方法，采用三基色激光呈现图像更具有层次及接近自然界的真实色彩，但是由于只采用红蓝绿三基色激光，在显示1931CIE-XYZ色度图中的靠近绿蓝色区域还有较多颜色未能够显示。CN101002135A公告了多原色显示装置，采用多原色的图像显示来扩大色彩显示范围的液晶显示装置，CN101006484A公告了多原色显示装置和液晶显示装置，使用大于等于4的整数原色构成图像的显示装置，但是并没有说明各个原色的色度坐标及覆盖1931CIE-XYZ色度图区域。CN101617353B披露了多原色显示装置，按照该专利采用的五种颜色的色度坐标点（x，y）计算得到该方法覆盖了47.0%的1931CIE-XYZ色度图舌型区域，并且该专利中将多个像素分成包含红色子像素、绿色子像素和青色子像素的第一子集和包含蓝色子像素和黄色子像素子像素的第二子集。概括起来，上述公开的现有技术存在的问题是：显示颜色覆盖1931CIE-XYZ色度图舌型区域面积太低，没有最大程度显示人眼能够感觉到的显色范围，没有达到使用数量少的显示器件实现接近整个1931CIE-XYZ色度图范围内的颜色显示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供五种颜色激光色域扩展显示装置及其显示颜色的方法，采用五种非等间距中心波长半导体激光器输出五种颜色激光，扩展实现1931CIE-XYZ色度图中颜色显示，既包含红绿蓝三基色显色区域，又扩展了红绿蓝三基色不能显示的区域，克服了现有技术显示颜色覆盖1931CIE-XYZ色度图舌型区域面积太低，没有最大程度显示人眼能够感觉到的显色范围以及没有达到使用数量少的显示器件实现接近整个1931CIE-XYZ色度图范围内的颜色显示的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：五种颜色激光色域扩展显示装置，其构成包括半导体激光器可调电源a、半导体激光器可调电源b、半导体激光器可调电源c、半导体激光器可调电源d、半导体激光器可调电源e、黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器、绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器、蓝绿光半导体激光器、透镜a、透镜b、透镜c、透镜d、透镜e、透镜f、反射镜a、反射镜b、合束器a、合束器b、合束器c和显示屏；上述部件的连接方式是：半导体激光器可调电源a与黄绿光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源b与红光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源c与绿光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源d与蓝紫光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源e与蓝绿光半导体激光器通过导线连接，黄绿光半导体激光器输出激光端面正对透镜a，透镜a放置在黄绿光半导体激光器输出激光端面焦点位置，反射镜a放置在黄绿光半导体激光器输出激光方向，黄绿光半导体激光器输出激光经过透镜a再通过反射镜a，红光半导体激光器输出激光端面正对透镜b，透镜b放置在红光半导体激光器输出激光端面焦点位置，合束器a放置在红光半导体激光器输出激光方向，红光半导体激光器输出激光经过透镜b再通过合束器a，绿光半导体激光器输出激光端面正对透镜c，透镜c放置在绿光半导体激光器输出激光端面焦点位置，合束器b放置在绿光半导体激光器输出激光方向，蓝紫光半导体激光器输出激光端面正对透镜d，透镜d放置在蓝紫光半导体激光器输出激光端面焦点位置，合束器c放置在蓝紫光半导体激光器输出激光方向，蓝紫光半导体激光器输出激光经过透镜d再通过合束器c，蓝绿光半导体激光器输出激光端面正对透镜e，透镜e放置在蓝绿光半导体激光器输出激光端面焦点位置，反射镜b放置在蓝绿光半导体激光器输出激光方向，蓝绿光半导体激光器输出激光通过透镜e再通过反射镜b，反射镜a、反射镜b、合束器a、合束器b和合束器c放置在同一平面内的一条直线上，保证黄绿色激光经过反射镜a反射，进入合束器a与红色激光混合，黄绿色激光与红色激光混合进入合束器b，蓝绿激光经过反射镜b反射，进入合束器c与蓝紫色激光混合，蓝绿光与蓝紫激光混合进入合束器b，在合束器b激光传输方向依次是透镜f和显示屏；上述合束器a中有多层介质膜滤波器a，合束器b有多层介质膜滤波器b和多层介质膜滤波器c，合束器c中有多层介质膜滤波器d。

上述五种颜色激光色域扩展显示装置，其中所涉及的器件和设备均为本技术领域所公知的，并通过商购获得。

五种颜色激光色域扩展显示装置显示颜色的方法，步骤如下：

A.该装置的操作方法

（1）采用五种颜色激光色度确定在色度图中的坐标点确定控制显示颜色范围，即黄绿光半导体激光器输出黄绿色激光色度在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点、红光半导体激光器输出红色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点、绿光半导体激光器输出蓝紫色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点、蓝紫光半导体激光器输出蓝紫色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点以及蓝绿光半导体激光器输出蓝绿色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点；

（2）五种颜色的半导体激光器分成如下三个显示组：红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器为第一显示组，红光半导体激光器、黄绿光半导体激光器和绿光半导体激光器为第二显示组，绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器为第三显示组，根据所需要显示颜色的色度坐标点，确定显示组的显示区域及对应显示组中三种颜色半导体激光器的激射及输出功率，每一显示组中的三种半导体激光器输出激光非相干合成，五个半导体激光器可调电源分别实现五种颜色的半导体激光器中选择三种颜色半导体激光器发光,即半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg控制黄绿光半导体激光器、半导体激光器可调电源b输出电流I_R0控制红光半导体激光器、半导体激光器可调电源c输出电流I_G0控制绿光半导体激光器、半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp控制蓝紫光半导体激光器和半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg控制蓝绿光半导体激光器，每一个半导体激光器发光强度由需要显示颜色的色度坐标点控制，在显示屏中显示1931CIE-XYZ色度图范围内中颜色，三个显示组构成五种颜色激光色度坐标点围成显示范围内的颜色，三个显示组显示区域不重叠；

（3）合束器a中多层介质膜滤波器a对红色激光高反射，对黄绿色激光高透射；合束器b的两组多层介质膜滤波器中，其中红色激光和黄绿色激光入射对应一组多层介质膜滤波器b对黄绿色激光和红色激光高反射，对绿色激光高透射，对蓝绿色激光和蓝紫色激光入射的一组多层介质膜滤波器c对蓝绿色激光和蓝紫色激光高反射，对绿色激光高透射；合束器c中多层介质膜滤波器d对蓝紫色激光高反射，对蓝绿色激光高透射；

（4）半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg、半导体激光器可调电源b输出电流I_R0、半导体激光器可调电源c输出电流I_G0、半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp和半导体激光器可调电源e输出电流组成（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）信号源，（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）中某一个电流为0时表示注入电流小于半导体激光器的阈值电流，对应半导体激光器无激光输出，电流大于相应半导体激光器阈值电流时表示对应半导体激光器激射输出激光；

B.扩展显示1931CIE-XYZ色度图中颜色方法，步骤如下：

第一步，计算五种颜色激光的光谱分布

黄绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Yg(λ)、红光半导体激光器输出激光的光谱分布P_R0(λ)、绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_G0(λ)、蓝紫光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bp(λ)和蓝绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bg(λ)可以分别描述成：

$P_{\mathrm{Yg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Yg}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Yg}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Yg}}}^2}]---\left(1\right)$

$P_{R0}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{R0}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{R0}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{R0}}^2}]---\left(2\right)$

$P_{G0}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{G0}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{G0}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{G0}}^2}]---\left(3\right)$

$P_{\mathrm{Bp}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Bp}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Bp}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Bp}}}^2}]---\left(4\right)$

$P_{\mathrm{Bg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Bg}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Bg}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Bg}}}^2}]---\left(5\right)$

其中λ表示波长

和

分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光的中心波长，σ_Yg、σ_R0、σ_G0、σ_Bp和σ_Bg分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光的光谱半宽，

和

分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光在中心波长处激光强度；

分别对黄绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Yg(λ)、红光半导体激光器输出激光的光谱分布P_R0(λ)、绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_G0(λ)、蓝紫光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bp(λ)和蓝绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bg(λ)各自整个频谱范围内积分可以得到黄绿光半导体激光器输出激光总功率

红光半导体激光器输出激光总功率

绿光半导体激光器输出激光总功率

蓝紫光半导体激光器输出激光强度

和蓝绿光半导体激光器输出激光总功率

$P_{\mathrm{Yg}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Yg}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(6\right)$

$P_{R0}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{R0}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(7\right)$

$P_{G0}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{G0}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(8\right)$

$P_{\mathrm{Bp}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Bp}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(9\right)$

$P_{\mathrm{Bg}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Bg}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(10\right)$

第二步，计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图中的坐标

根据国际规定的三刺激值

分别与激光光强乘积，在整个谱空间积分，计算每一中颜色激光的X_i、Y_i和Z_i值，由此得到计算色度坐标（x_i，y_i）值公式如下：

$X_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{x}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(11\right)$

$Y_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{y}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(12\right)$

$Z_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{z}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(13\right)$

$x_i=\frac{X_i}{X_i+Y_i+Z_i}---\left(14\right)$

$y_i=\frac{Y_i}{X_i+Y_i+Z_i}---\left(15\right)$

其中i=R₀、Yg、G₀、Bg和Bp，表示计算得到的（x_i，y_i）分别对应红色激光色度坐标点R₀的色度坐标、黄绿色激光色度坐标点Yg的色度坐标、绿色激光色度坐标点G₀的色度坐标、蓝绿色激光色度坐标点Bg的色度坐标和蓝紫色激光色度坐标点Bp的色度坐标；

第三步，计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图中的覆盖率

连接1931CIE-XYZ色度图380nm和700nm的蓝紫色色度坐标点Bp和红光的色度坐标点R0，其直线与1931CIE-XYZ色度图构成封闭舌形区域，这个区域是人眼睛能够观察到颜色的区域，求出1931CIE-XYZ色度图红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp围成区域的面积S_cover，然后与舌形区域的面积S_CIE之比可以计算出覆盖率ξ_cover如下，

${\mathrm{\ξ}}_{\mathrm{cover}}=\frac{S_{\mathrm{cover}}}{S_{\mathrm{CIE}}}\×100\%---\left(16\right)$

S_cover为表示五种颜色半导体激光器能够展示色度区域的面积；

第四步，1931CIE-XYZ色度图中根据五种颜色激光色度坐标点划分三个显色区域

把1931CIE-XYZ色度图中的五种颜色激光色度坐标点划分为三个显色区域，在不同区域内选择三个色度坐标点对应半导体激光器输出激光相互混合，组成整个1931CIE-XYZ色度图中五种颜色激光围成区域点的颜色，具体方法是：在红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg和蓝紫色激光色度坐标点Bp形成的五边形中划分三个显示区域：红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点G₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的三角形为第一显色区域，第一显色区域包含这个三角形的三个边；绿色激光色度坐标点G₀、红色激光色度坐标点R0及黄绿色激光色度坐标点Yg围成的三角形为第二显色区域，在这个区域内包含红色激光色度坐标点R₀及黄绿色激光色度坐标点Yg连线以及黄绿色激光色度坐标点Yg与绿色激光色度坐标点G₀连线，但不包含绿色激光色度坐标点G₀与红色激光色度坐标点R₀连线；绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的三角形为第三显色区域，在该显示区域包括绿色激光色度坐标点G₀与蓝绿色激光色度坐标点Bg连线及蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp连线，但不包括绿色激光色度坐标点G₀与蓝紫色激光色度坐标点Bp连线，这三个区域划分即构成五种颜色围成的五边形，又避免了在分成三个显色区域中出现重叠区域；

第五步，根据需要显示颜色的色度坐标点属于显色的区域而确定显示方式

根据需要，判断需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）属于第四步中的1931CIE-XYZ色度图中五边形划分的三个显色区域范围中的哪个显色区域，三个显示区域都是三种颜色激光的色度坐标点构成三角形，每个三角形边作为该区域的边界，第一个显示区域包含该三角形的三个边，其余两个区域不与第一个显示区域重叠，判断需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）是否在该区域内，判断顺序依次为第一个显示区域、第二个显示区域及第三个显示区域，如果需要显示颜色的色度坐标点在第一显示区域，则红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器同时激射；如果需要显示颜色的色度坐标点在第二显示区域，则黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器显示同时激射；如果需要显示颜色的色度坐标点在第三显示区域，则绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器同时激射；寻找到显示区域则停止寻找，进行显示，如果需要显示点在五种颜色激光色度坐标点围成区域之外，则无法找到显示区域，输出无法显示，具体操作如下：

（1）在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域内色度坐标点的颜色显示方式

在判定需要显示颜色的色度坐标点在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域，再根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定红光半导体激光器输出激光总功率

绿光半导体激光器输出激光总功率

和蓝紫光半导体激光器输出激光总功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{R0}^a\\ P_{G0}^a\\ P_{\mathrm{Bp}}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{A}_{11}& A_{12}& A_{13}\\ A_{21}& A_{22}& A_{23}\\ A_{31}& A_{32}& A_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{A}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(17\right)$

其中A₁₁、A₁₂、A₁₃、A₂₁、A₂₂、A₂₃、A₃₁、A₃₂和A₃₃是变换矩阵

中的元素，变换矩阵

可以通过全电视信号中三基色变换方法得到，并且

z_S=1-x_S-y_S  (18)

半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg为0，半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg为0，而半导体激光器可调电源b输出电流I_R0、半导体激光器可调电源c输出电流I_G0和半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp分别为：

$I_{R0}=\frac{P_{R0}^a}{{\mathrm{\η}}_{R0}^d{V}_{R0}^d}+I_{R0\mathrm{th}}---\left(19\right)$

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(20\right)$

$I_{\mathrm{Bp}}=\frac{P_{\mathrm{Bp}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bp}}^d{V}_{\mathrm{Bp}}^d}+I_{\mathrm{Bpth}}---\left(21\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（0，I_R0，I_G0，I_Bp，0），红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器激射，黄绿光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器不输出激光，其中

和

分别表示为红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器的外量子效率，和

分别表示为红光半导体激光器、绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器的外加电压，I_R0th、I_G0th和I_Bpth分别表示红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器的阈值电流；

红光半导体激光器输出激光经过透镜b扩束后，再经过合束器a中的多层介质膜滤波器a反射进入合束器b，在合束器b中由多层介质膜滤波器b反射；蓝紫光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束后，再经过合束器c中的多层介质膜滤波器d反射进入合束器b，在合束器b中由多层介质膜滤波器c反射；绿光半导体激光器输出激光经过透镜d光束再在合束器b中经过多层介质膜滤波器b和多层介质膜滤波器c透射后，与合束器b中多层介质膜滤波器b反射的红色激光及与合束器b中多层介质膜滤波器c反射的蓝紫色激光形成强度混合光，再经过透镜f照射到显示屏上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，红色激光、绿色激光和蓝紫色激光在混合过程中非相干叠加；

调节红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器注入电流的大小，改变红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器各自输出激光强度，显示由红色激光、绿色激光和蓝紫色激光对应色度坐标点R₀、G₀和Bp围成三角形区域内的颜色；

（2）在黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域内色度坐标点的颜色显示方式

如果需要显示颜色的色度坐标点没有落在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域，则进行判断是否在黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域。如果需要显示颜色的色度坐标点落在黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域内，根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定黄绿光半导体激光器输出激光总功率

红光半导体激光器输出激光总功率

和绿光半导体激光器输出激光总功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{Yg}}^a\\ P_{R0}^a\\ P_{G0}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{B}_{11}& B_{12}& B_{13}\\ B_{21}& B_{22}& B_{23}\\ B_{31}& B_{32}& B_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{B}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(22\right)$

其中B₁₁、B₁₂、B₁₃、B₂₁、B₂₂、B₂₃、B₃₁、B₃₂和B₃₃是变换矩阵

中的元素，变换矩阵

可以通过类似全电视信号中三基色变换方法得到；

半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp为0，半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg为0，而半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg、半导体激光器可调电源b输出电流I_R0和半导体激光器可调电源c输出电流I_G0分别为：

$I_{\mathrm{Yg}}=\frac{P_{\mathrm{Yg}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Yg}}^d{V}_{\mathrm{Yg}}^d}+I_{\mathrm{Ygth}}---\left(23\right)$

$I_{R0}=\frac{P_{R0}^a}{{\mathrm{\η}}_{R0}^d{V}_{R0}^d}+I_{R0\mathrm{th}}---\left(24\right)$

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(25\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（I_Yg，I_R0，I_G0，0，0），黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器激射，蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器不输出激光，其中

和

别表示为黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器的外量子效率，

和

别表示为黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器的外加电压，I_Ygth、I_R0th和I_G0th分别表示黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器的阈值电流；

在黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器为第二显示组中，黄绿光半导体激光器输出激光经过透镜a扩束后，再经过反射镜a反射进入合束器a，在合束器a中多层介质膜滤波器a透射，进入合束器b；红光半导体激光器输出激光经过透镜b扩束后，再经过合束器a中的多层介质膜滤波器a反射，进入合束器b；黄绿光激光和红光激光在合束器b多层介质膜滤波器b的反射后，与绿光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束在合束器b中透射光非相干混合，形成黄绿色激光、红色激光及绿色激光的强度混合光，再经过透镜f射到显示屏上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，黄绿激光、红色激光和绿色激光在混合过程中非相干叠加；

调节黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器注入电流的大小，改变黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器各自输出激光强度，显示由黄绿色激光、红色激光和绿色激光色度坐标点Y_g、R₀及G₀围成三角形区域内的颜色；

（3）在绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域内色度坐标点的颜色显示方式

如果需要显示颜色的色度坐标点没有落在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域及黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域，则进行判断是否在绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域。对于在绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域的色度坐标点，根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定绿光半导体激光器输出激光总功率蓝紫光半导体激光器输出激光总功率

和蓝绿光半导体激光器输出功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{G0}^a\\ P_{\mathrm{Bp}}^a\\ P_{\mathrm{Bg}}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{C}_{11}& C_{12}& C_{13}\\ C_{21}& C_{22}& C_{23}\\ C_{31}& C_{32}& C_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{C}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(26\right)$

其中C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₃₁、C₃₂和C₃₃是变换矩阵

中的元素，变换矩阵

可以通过类似全电视信号中三基色变换方法得到；

半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg为0，半导体激光器可调电源b输出电流I_R0为0，而半导体激光器可调电源c输出电流I_G0、半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp和半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg分别为：

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(27\right)$

$I_{\mathrm{Bp}}=\frac{P_{\mathrm{Bp}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bp}}^d{V}_{\mathrm{Bp}}^d}+I_{\mathrm{Bpth}}---\left(29\right)$

$I_{\mathrm{Bg}}=\frac{P_{\mathrm{Bg}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bg}}^d{V}_{\mathrm{Bg}}^d}+I_{\mathrm{Bgth}}---\left(30\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（0，0，I_G0，I_Bp，I_Bg），绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器激射，黄绿光半导体激光器和红光半导体激光器不输出激光，其中

和

分别表示为绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器的外量子效率，和

分别表示为绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器的外加电压，I_G0th、I_Bpth和I_Bgth分别表示绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器的阈值电流；；

蓝绿光半导体激光器输出激光经过透镜e扩束后，再经过反射镜b进入合束器c，在合束器c中多层介质膜滤波器d透射，进入合束器b；蓝紫光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束后，再经过合束器c中的多层介质膜滤波器d反射，进入合束器b；蓝紫激光和蓝绿光激光在合束器b多层介质膜滤波器c中反射后，与绿光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束在合束器b中透射光混合，形成绿色激光、蓝紫激光及蓝绿激光的强度混合光，再经过透镜f照射到显示屏上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色；

调节绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器注入电流的大小，改变绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器各自输出激光强度，显示由绿色激光、蓝紫色激光和蓝绿色激光对应色度坐标点G₀、Bp和Bg围成三角形区域内的颜色，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，绿色激光、蓝紫色激光和蓝绿激光在混合过程中非相干叠加。

上述五种颜色激光色域扩展显示装置显示颜色的方法，所述的红色激光、绿色激光、蓝紫色激光、黄绿色激光和蓝绿色激光是分别由不同半导体激光器输出产生，五种颜色激光初始相位和中心波长不同，任何两个及以上激光混合都是非相干光叠加，不会出现相干条纹。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点是：

（1）在本发明五种颜色激光色域扩展显示装置中采用半导体激光器，半导体激光器具备体积小、功耗低以及直接注入电流控制输出光功率的特点，并且半导体激光器已经输出覆盖可见光范围的激光。AlGaAs/GaAs半导体激光器输出670nm到近红外波长的激光，以SiC和蓝宝石为衬底的InGaN/AlGaN半导体激光器输出紫色到黄橙色波长的激光，ZnSe/ZnCdSe有源区的半导体激光器激射480nm-510nm的激光。在半导体有源区结构方面，最早的同质结、单异质结到双异质结半导体激光器，后来发展到在量子阱、量子线及量子点半导体激光器，有源区的量子结构为降低半导体激光器的阈值和压缩光谱半宽提供了途径。另一方面，半导体激光器中谐振腔和模式竞争中实现了半导体激光器模式选择，分布布拉格反射镜或者分布反馈反射镜可以进一步压缩半导体激光器中光谱半宽，采用了量子阱和分布布拉格反射镜的垂直腔面发射半导体激光器中光谱半宽达到1nm之下。

（2）在本发明五种颜色激光色域扩展显示装置显示颜色的方法中选择五种颜色半导体激光器输出光具有相同光谱半宽，选择光谱半宽典型值为1nm，每个半导体激光器输出光幅度由合成过程中需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）控制。本发明中使用的五种颜色激光光谱归一化的分布，其中五种颜色半导体激光器输出中心波长分别为蓝紫色激光中心波长380nm，蓝绿色激光中心波长490.6nm，绿色激光中心波长510.4nm，黄绿色激光中心波长534.1nm及红色激光中心波长700.0nm。

激光的单色性、方向性好及高功率是激光器的特点，具有量子阱结构的分布反馈半导体激光器、分布布拉格半导体激光器以及垂直腔面发射半导体激光器很容易实现纳米光谱半宽甚至更窄激光输出。

（3）在发明五种颜色激光色域扩展显示装置显示颜色的方法中选择窄光谱半宽激光相比荧光粉发光激光可以实现窄光谱范围内高功率的输出，保证接近1931CIE-XYZ色度图中外围边界点，同时半导体激光器提供足够高亮度，弥补由于光束传输和扩展过程能量密度的降低。选择五种颜色激光的光谱半宽越窄越接近单色光源，在1931CIE-XYZ色度图中半导体激光对应的色度坐标点靠近舌形区域的边界。在色度坐标允许下选择五种颜色激光中增宽了波长范围，本发明中选择中心波长700.0nm红色激光为五种颜色激光的半导体激光器中最大波长，中心波长380nm蓝紫色激光是最短波长。700.0nm的长波基本与全电视信号中红色相近，而选择蓝紫色短波长激光取代大于400nm的蓝光，也是保证能够实现更大范围覆盖1931CIE-XYZ色度图的一个重要条件。只有五种颜色激光对应色度坐标点接近1931CIE-XYZ色度图中外围边界点，并且包含1931CIE-XYZ色度图中最短波长和最长波长,这样才能有利于提高显示1931CIE-XYZ色度图覆盖范围，否则如果选择基色的色度坐标点远离1931CIE-XYZ色度图外围边界而靠近1931CIE-XYZ色度图中心区域，无论任何组合这些颜色的光也不能覆盖没有围成的区域，特别是不能显示波长大于基色最长及波长小于最短波长的色度区域，这也是现有全电视信号中三基色对应荧光粉发光的光谱范围只能覆盖约三分之一1931CIE-XYZ色度图的原因。

与现有技术相比，本发明的显著进步是：

（1）不采用现有技术的电视信号中彩色电视中三基色的荧光粉显色，而采用五种颜色半导体激光器输出激光。激光谱线窄及单色性好，激光在1931CIE-XYZ色度图中坐标点更靠近舌形图的边沿，增大了显色范围。

（2）不采用现有技术的红绿蓝三种激光显示1931CIE-XYZ色度区域，而采用五种颜色激光显示，相同光谱半宽下采用五种颜色激光对应色度坐标点覆盖范围大于三种颜色激光对应色度坐标点覆盖范围，五种颜色激光显示拓展了1931CIE-XYZ色度图中靠近绿蓝色区的覆盖。

（3）采用使用五种颜色激光色域中对应红光、黄绿光、绿光、蓝绿光和蓝紫光的色度坐标点围成的区域，该区域大于现有采用五种原色的坐标点围成的区域，扩展了显色范围。

（4）采用使用五种颜色激光色域中的蓝紫光，对应波长小于蓝光，在1931CIE-XYZ色度图中向短波长范围延伸覆盖。

（5）把五种颜色半导体激光器进行组合划分成三组，在每个区域对应下只有一组中三种颜色半导体激光器输出，相比同时使用五种原色显色，本发明控制显示容易控制。

（6）把五种颜色半导体激光器进行组合划分成三个显示组，红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器为第一显示组，覆盖1931CIE-XYZ色度图中主要区域，也覆盖了现有电视信号红蓝绿三基色显示区域，使本发明装置具有红蓝绿三基色兼容性。该第一显示组，放置在显示光路的中心，而其它两个显示组分别放置第一显示组的上、下位置，光路更简单。

（7）本发明方法对应激光波长和光谱半宽计算得到色度坐标点，而不是直接采用色度坐标点，更容易构建五种颜色激光色域扩展显示装置。

（9）本发明五种颜色激光色域扩展显示装置的结构简单，容易安置，具有通用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明五种颜色激光色域扩展显示装置的构成示意框图。

图2为本发明五种颜色激光色域扩展显示装置中合束器a结构示意图。

图3为发明五种颜色激光色域扩展显示装置中合束器b结构示意图。

图4为明五种颜色激光色域扩展显示装置中合束器c结构示意图。

图5为1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点和围成覆盖范围、全电视信号中三基色色度区域色度坐标点和围成覆盖范围及现有技术CN101617353五原色色度区域色度坐标点和围成覆盖范围示意图。

图6为本发明五种颜色激光色域扩展显示装置中使用的五种颜色激光的光谱分布图。

图7为本发明五种颜色激光色域扩展显示装置中使用的五种颜色激光的1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点和围成覆盖范围示意图。

图8为本发明五种颜色激光色域扩展显示装置显示颜色的方法的总流程示意框图。

图9为根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在划分的三个显示区域中显示颜色的流程图。

图中，1.半导体激光器可调电源a，2.半导体激光器可调电源b，3.半导体激光器可调电源c，4.半导体激光器可调电源d，5.半导体激光器可调电源e，6.黄绿光半导体激光器，7.红光半导体激光器，8.绿光半导体激光器，9.蓝紫光半导体激光器，10.蓝绿光半导体激光器，11.透镜a，12.透镜b，13.透镜c，14.透镜d，15.透镜e，16.透镜f，17.反射镜a，18.反射镜b，19.合束器a，20.合束器b，21.合束器c，22.显示屏，201.多层介质膜滤波器a，301.多层介质膜滤波器b，302.多层介质膜滤波器c，401.多层介质膜滤波器d，501.1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点和围成覆盖范围，502.CN101617353五原色色度区域色度坐标点和围成覆盖范围，503.全电视信号中三基色色度区域色度坐标点和围成覆盖范围，601.蓝紫色激光的光谱分布，602.蓝绿色激光的光谱分布，603.绿色激光的光谱分布，604.黄绿色激光的光谱分布，605.红色激光的光谱分布，701.1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点和围成覆盖范围，702.五种颜色激光色度坐标点和围成覆盖区域，703.红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域，704.黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域，705.绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域，（x，y）为色度坐标，λ为波长，P_i(λ)为激光的归一化光强，a.u.为光强的相对单位，R₀为红色激光色度坐标点，Yg为黄绿色激光色度坐标点，G₀为绿色激光色度坐标点，Bg为蓝绿色激光色度坐标点，Bp为蓝紫色激光色度坐标点,S（x_S，y_S）为需要显示颜色的色度坐标点，其色度坐标为（x_S，y_S）。

具体实施方式

图1所示实施例表明，本发明五种颜色激光色域扩展显示装置的构成包括半导体激光器可调电源a1、半导体激光器可调电源b2、半导体激光器可调电源c3、半导体激光器可调电源d4、半导体激光器可调电源e5、黄绿光半导体激光器6、红光半导体激光器7、绿光半导体激光器8、蓝紫光半导体激光器9、蓝绿光半导体激光器10、透镜a11、透镜b12、透镜c13、透镜d14、透镜e15、透镜f16、反射镜a17、反射镜b18、合束器a19、合束器b20、合束器c21和显示屏22；上述部件的连接方式是：半导体激光器可调电源a1与黄绿光半导体激光器6通过导线连接，半导体激光器可调电源b2与红光半导体激光器7通过导线连接，半导体激光器可调电源c3与绿光半导体激光器8通过导线连接，半导体激光器可调电源d4与蓝紫光半导体激光器9通过导线连接，半导体激光器可调电源e5与蓝绿光半导体激光器10通过导线连接，黄绿光半导体激光器6输出激光端面正对透镜a11，透镜a11放置在黄绿光半导体激光器6输出激光端面焦点坐标点，反射镜a17放置在黄绿光半导体激光器6输出激光方向，黄绿光半导体激光器6输出激光经过透镜a11再通过反射镜a17，红光半导体激光器7输出激光端面正对透镜b12，透镜b12放置在红光半导体激光器7输出激光端面焦点位置，合束器a19放置在红光半导体激光器7输出激光方向，红光半导体激光器7输出激光经过透镜b12再通过合束器a19，绿光半导体激光器8输出激光端面正对透镜c13，透镜c13放置在绿光半导体激光器8输出激光端面焦点位置，合束器b20放置在绿光半导体激光器8输出激光方向，绿光半导体激光器8输出激光经过透镜c13再通过合束器b20，蓝紫光半导体激光器9输出激光端面正对透镜d14，透镜d14放置在蓝紫光半导体激光器9输出激光端面焦点位置，合束器c21放置在蓝紫光半导体激光器9输出激光方向，蓝紫光半导体激光器9输出激光经过透镜d14再通过合束器c21，蓝绿光半导体激光器10输出激光端面正对透镜e15，透镜e15放置在蓝绿光半导体激光器10输出激光端面焦点位置，反射镜b18放置在蓝绿光半导体激光器10输出激光方向，蓝绿光半导体激光器10输出激光通过透镜e15再通过反射镜b18，反射镜a17、反射镜b18、合束器a19、合束器b20和合束器c21放置在同一平面内的一条直线上，保证黄绿色激光经过反射镜a17反射，进入合束器a19与红色激光混合，黄绿色激光与红色激光混合进入合束器b20，蓝绿激光经过反射镜b18反射，进入合束器c21与蓝紫色激光混合，蓝绿光与蓝紫激光混合进入合束器b20，在合束器b20激光传输方向依次是透镜f16和显示屏22。

图2所示实施例表明，合束器a19中包含多层介质膜滤波器a201。

图3所示实施例表明，合束器b20中包含多层介质膜滤波器b301和多层介质膜滤波器c302。

图4所示实施例表明，合束器c21中包含多层介质膜滤波器d401。

图5所示实施例表明，CN101617353五原色色度区域色度坐标点覆盖范围502大于全电视信号中三基色色度区域色度坐标点覆盖范围503，但是CN101617353五原色色度区域色度坐标点围成覆盖范围502和全电视信号中三基色色度区域色度坐标点围成覆盖范围503只覆盖了少部分1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点围成覆盖范围501。在图5中能够直观地观察全电视红蓝绿三基色显示颜色的范围以及五种原色显示色度覆盖区域。在使用五种原色显示色度的现有技术中，五种原色显示色度坐标点覆盖区域大于全电视信号中三基色色度坐标点围成覆盖区域，但是仍然存在较大范围的色度不能显示，而本发明的五种颜色激光色域扩展显示装置及其显示颜色的方法的覆盖1931CIE-XYZ色度区域范围克服了现有技术的上述缺陷。

图6显示了黄绿光半导体激光器6输出中心波长为534.1nm黄绿色激光的光谱分布是黄绿色激光的光谱分布604，红光半导体激光器7输出中心波长为700.0nm红色激光光谱分布是红色激光的光谱分布605，绿光半导体激光器8输出中心波长为510.4nm绿色激光光谱分布是绿色激光的光谱分布603，蓝紫光半导体激光器9输出中心波长为380nm蓝紫色激光光谱分布是蓝紫色激光的光谱分布601，蓝绿光半导体激光器10输出中心波长为490.6nm蓝绿色激光光谱分布是蓝绿色激光的光谱分布602。图6所示实施例表明本发明方法使用的五种颜色激光光谱成归一化的分布。

图7显示了1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点和围成覆盖范围701，五种颜色激光色度坐标点和围成覆盖区域702，红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点Yg和蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的第一显示区域703，黄绿色激光色度坐标点Yg、红色激光色度坐标点R₀和绿色激光色度坐标点G₀围成的第二显示区域704，绿色激光色度坐标点G₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp和蓝绿色激光色度坐标点Bg围成的第三显示区域705。图7表明，五种颜色激光色度坐标点和围成覆盖区域702以及划分的三个显色区域：红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点Yg和蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的第一显示区域703，黄绿色激光色度坐标点Yg、红色激光色度坐标点R₀和绿色激光色度坐标点G₀围成的第二显示区域704，绿色激光色度坐标点G₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp和蓝绿色激光色度坐标点Bg围成的第三显示区域705均在本发明的1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点和围成覆盖范围701之内。图7中红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp围成区域表示五种颜色半导体激光器能够展示色度区域。相比全电视信号中使用的荧光材料的红蓝绿三基色，光谱半宽1nm红色激光色度坐标点R₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp和绿色激光色度坐标点Bg接近1931CIE-XYZ色度区域色度坐标点和围成覆盖范围701的外边沿，因此包围的色度区域扩大。

图8所示实施例表明，本发明方法的步骤包括：计算五种颜色激光的光谱分布、计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图中的坐标点、计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图覆盖率、1931CIE-XYZ色度图中根据五种颜色激光色度坐标点划分三个显色区域和根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）属于显色的区域而确定显示方式。

图9所示实施例表明需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）的颜色在划分的三个显示区域中显示颜色的流程是：输入需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S），判断是否在第一显示区域？如果是在第一显示区域，则计算红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器注入电流并显示颜色；否则，判断显示颜色的色度坐标点是否在第二显示区域？如果是在第二显示区域，计算黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器注入电流并显示颜色；否则，判断显示颜色的色度坐标点判断是否在第三显示区域？如果是在第三显示区域，计算绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器注入电流并显示颜色；否则，显示不能显示。

实施例

本实施例的五种颜色激光色域扩展显示装置如图1所示及上面图1所示实施例所描述，该装置显示颜色的方法如下：

A.该装置的操作方法

（1）采用五种颜色激光色度确定在色度图中的坐标点确定控制显示颜色范围，即黄绿光半导体激光器6输出黄绿色激光色度在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点Yg、红光半导体激光器7输出红色激光色度在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点R₀、绿光半导体激光器8输出蓝紫色激光色度在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点G₀、蓝紫光半导体激光器9输出蓝紫色激光色度在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点Bp以及蓝绿光半导体激光器10输出蓝绿色激光色度在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点Bg；

（2）五种颜色的半导体激光器分成如下三个显示组：红光半导体激光器7、绿光半导体激光器8和蓝紫光半导体激光器9为第一显示组，红光半导体激光器7、黄绿光半导体激光器6和绿光半导体激光器8为第二显示组，绿光半导体激光器8、蓝紫光半导体激光器9和蓝绿光半导体激光器10为第三显示组，根据所需要的显示点的色度坐标点S（x_S，y_S），确定显示组的显示区域及对应显示组中三种颜色半导体激光器的激射及输出功率，每一显示组中的三种半导体激光器输出激光非相干合成，五个半导体激光器可调电源分别实现五种颜色的半导体激光器中选择三种颜色半导体激光器发光，即半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg控制黄绿光半导体激光器6、半导体激光器可调电源b输出电流I_R0控制红光半导体激光器7、半导体激光器可调电源c输出电流I_G0控制绿光半导体激光器8、半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp控制蓝紫光半导体激光器9和半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg控制蓝绿光半导体激光器10，每一个半导体激光器发光强度由需要显示颜色的色度坐标点S（x_s,y_s）控制，在显示屏中显示1931CIE-XYZ色度图范围内中颜色，三个显示组构成五种颜色激光色度坐标点围成显示范围内的颜色，三个显示组显示区域不会重叠；

（3）合束器a19中多层介质膜滤波器a201对红色激光高反射，对黄绿色激光高透射；合束器b20的两组多层介质膜滤波器中，其中红色激光和黄绿色激光入射对应一组多层介质膜滤波器b301对黄绿色激光和红色激光高反射，对绿色激光高透射，对蓝绿色激光和蓝紫色激光入射的一组多层介质膜c302滤波器对蓝绿色激光和蓝紫色激光高反射，对绿色激光高透射；合束器c21中多层介质膜滤波器d401对蓝紫色激光高反射，对蓝绿色激光高透射；

（4）半导体激光器可调电源a1输出电流I_Yg、半导体激光器可调电源b2输出电流I_R0、半导体激光器可调电源c3输出电流I_G0、半导体激光器可调电源d4输出电流I_Bp和半导体激光器可调电源e5输出电流组成（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）信号源，（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）中某一个电流为0时表示注入电流小于半导体激光器的阈值电流，对应半导体激光器无激光输出，电流大于相应半导体激光器阈值电流时表示对应半导体激光器激射输出激光。

B.扩展显示1931CIE-XYZ色度图中颜色方法，步骤如下：

第一步，计算五种颜色激光的光谱分布

黄绿光半导体激光器6输出激光的光谱分布P_Yg(λ)、红光半导体激光器7输出激光的光谱分布P_R0(λ)、绿光半导体激光器8输出激光的光谱分布P_G0(λ)、蓝紫光半导体激光器9输出激光的光谱分布P_Bp(λ)和蓝绿光半导体激光器10输出激光的光谱分布P_Bg(λ)可以分别描述成：

$P_{\mathrm{Yg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Yg}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Yg}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Yg}}}^2}]---\left(1\right)$

$P_{R0}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{R0}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{R0}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{R0}}^2}]---\left(2\right)$

$P_{G0}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{G0}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{G0}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{G0}}^2}]---\left(3\right)$

$P_{\mathrm{Bp}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Bp}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Bp}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Bp}}}^2}]---\left(4\right)$

$P_{\mathrm{Bg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Bg}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Bg}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Bg}}}^2}]---\left(5\right)$

其中λ表示波长，

和

分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光的中心波长，σ_Yg、σ_R0、σ_G0、σ_Bp和σ_Bg分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光的光谱半宽，和

分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光在中心波长处激光强度；

对黄绿光半导体激光器6输出激光的光谱分布P_Yg(λ)、红光半导体激光器7输出激光的光谱分布P_R0(λ)、绿光半导体激光器8输出激光的光谱分布P_G0(λ)、蓝紫光半导体激光器9输出激光的光谱分布P_Bp(λ)和蓝绿光半导体激光器10输出激光的光谱分布P_Bg(λ)各自整个频谱范围内积分可以得到黄绿光半导体激光器6输出激光总功率

红光半导体激光器7输出激光总功率

绿光半导体激光器8输出激光总功率蓝紫光半导体激光器9输出激光强度

和蓝绿光半导体激光器10输出激光总功率

$P_{\mathrm{Yg}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Yg}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(6\right)$

$P_{R0}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{R0}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(7\right)$

$P_{G0}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{G0}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(8\right)$

$P_{\mathrm{Bp}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Bp}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(9\right)$

$P_{\mathrm{Bg}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Bg}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(10\right)$

本实施例中选择五种颜色半导体激光器输出光具有相同光谱半宽，选择光谱半宽典型值为1nm，每个半导体激光器输出光幅度由合成过程中需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）控制。图6表明了本发明方法中使用的五种颜色激光光谱的归一化的分布，其中五种颜色半导体激光器输出中心波长分别为蓝紫色激光中心波长380nm，蓝绿色激光中心波长490.6nm，绿色激光中心波长510.4nm，黄绿色激光中心波长534.1nm及红色激光中心波长700.0nm。

第二步，计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图中的坐标

根据国际规定的三刺激值分别与激光光强乘积，在整个谱空间积分，计算每一中颜色激光的Xi、Yi和Zi值，由此得到计算色度坐标（x_i，y_i）值公式如下：

$X_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{x}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(11\right)$

$Y_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{y}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(12\right)$

$Z_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{z}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(13\right)$

$x_i=\frac{X_i}{X_i+Y_i+Z_i}---\left(14\right)$

$y_i=\frac{Y_i}{X_i+Y_i+Z_i}---\left(15\right)$

其中i=R₀、Yg、G₀、Bg和Bp，表示计算得到的（x_i，y_i）分别对应红色激光色度坐标点R₀的色度坐标、黄绿色激光色度坐标点Yg的色度坐标、绿色激光色度坐标点G₀的色度坐标、蓝绿色激光色度坐标点Bg的色度坐标和蓝紫色激光色度坐标点Bp的色度坐标。

表1列出了计算半宽1nm的五种颜色半导体激光器对应色度值和波长，其中色度值保留小数点后5为有效数字，波长保留了小数点后面1位有效数字。

表1.计算光谱半宽1nm的五种颜色半导体激光器对应色度值和波长

确定了五种颜色激光色度坐标后，1931CIE-XYZ色度图中标定出红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp，如图7所示。由于选择激光的光谱半宽1nm，五种颜色激光对应的色度坐标点在舌形区域的边界上，并且蓝紫色激光的色度坐标点Bp和红色激光的色度坐标点R0分别在1931CIE-XYZ色度图中最短波长和最长波长的坐标点，其分布区域大于图5中的现有技术CN101617353五原色色度区域色度坐标点围成的区域以及全电视信号中三基色色度区域色度中红绿蓝三基色对应的色度坐标点围成的区域。

第三步，计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图中的覆盖率

连接1931CIE-XYZ色度图中最短波长380nm的色度坐标点和最长波长700nm的色度坐标点，其直线与1931CIE-XYZ色度图构成封闭舌形区域，这个区域是人眼睛能够观察到颜色的区域，求出1931CIE-XYZ色度图红色激光色度坐标点R0、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp围成区域的面积S_cover然后与舌形区域的面积S_CIE之比可以计算出覆盖率ξ_cover如下，

${\mathrm{\ξ}}_{\mathrm{cover}}=\frac{S_{\mathrm{cover}}}{S_{\mathrm{CIE}}}\×100\%---\left(16\right)$

S_cover为表示五种颜色半导体激光器能够展示色度区域的面积；

用上述公式（17）对图5中全电视信号中三基色色度坐标点覆盖区域以及CN101617353五原色色度坐标点覆盖区域以及本发明图7中显示的红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp所围成的区域的覆盖率进行计算，结果见表2。

表2.计算光谱半宽1nm的五种颜色半导体激光器能够展示色度区域的覆盖率

结果表明使用荧光粉红绿蓝的全电视信号中三基色的色度坐标点和围成覆盖区域503只覆盖了1931CIE-XYZ色度图的35.8%，即全电视信号中三基色大约显示了我们视觉的三分之一的颜色，图5中CN101617353五原色色度坐标点和围成覆盖区域502使用五原色色度坐标点围成覆盖区域覆盖率提高到47.0%，相比全电视信号中三基色色度坐标点围成覆盖区域的覆盖率有所提高显示，但是还没有达到人们视觉的色度区域的一半，而本实施例使用五种颜色光谱半宽1nm的半导体激光器输出激光为基色的五种颜色激光色度坐标点Yg、R₀、G₀、Bg和Bp围成覆盖区域702可以覆盖1931CIE-XYZ色度图中的92.6%，接近1931CIE-XYZ色度图整个范围，远远大于使用荧光粉红绿蓝的全电视信号和CN101617353使用五原色的显示范围。

第四步，1931CIE-XYZ色度图中根据五种颜色激光色度坐标点划分三个显色区域

把1931CIE-XYZ色度图中的五种颜色激光色度坐标点划分了三个显色区域，在不同区域内选择三个色度坐标点对应半导体激光器输出激光相互混合，组成整个1931CIE-XYZ色度图中五种颜色激光围成区域点的颜色，具体方法是：在红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg和蓝紫色激光色度坐标点Bp形成的五边形中划分三个显示区域：红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点G₀和蓝紫色激光色度坐标点Bp围成三角形形成第一显示区域703，包含这个三角形的三个边；黄绿色激光色度坐标点Yg、红色激光色度坐标点R₀和绿色激光色度坐标点G₀围成三角形形成第二显示区域704，在这个区域内包含红色激光色度坐标点R₀及黄绿色激光色度坐标点Yg连线以及黄绿色激光色度坐标点Yg与绿色激光色度坐标点G₀连线，但不包含绿色激光色度坐标点G₀与红色激光色度坐标点R₀连线；绿色激光色度坐标点G₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp和蓝绿色激光色度坐标点Bg围成三角形形成第三显示区域705，在该显示区域包括绿色激光色度坐标点G₀与蓝绿色激光色度坐标点Bg连线及蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp连线，但不包括绿色激光色度坐标点G₀与蓝紫色激光色度坐标点Bp连线，这三个区域划分即构成五种颜色围成的五边形，又避免了在分成三个显色区域中出重叠区域；

在1931CIE-XYZ色度图的红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的五边形中，如果采用五种颜色激光组合显示五边形区域的色度坐标点，这个显色方法在显示五边形五个顶点对应的颜色需要单个半导体激光器工作，在显示五边形相邻边连线对应的颜色需要两个半导体激光器工作，而显示除了上面提到两种特殊点及线之外的区域时，即不包含五边形五个顶点及五条边的色度区域，五个颜色半导体激光器必须同时工作。而本实施例中把1931CIE-XYZ色度图中的五中颜色激光色度坐标点划分了三个显示区域，在不同区域内选择三个顶点对应半导体激光器输出激光相互混合，组成整个1931CIE-XYZ色度图中五种颜色激光色度坐标点Yg、R₀、G₀、Bg和Bp围成区域点的颜色。

第五步，根据需要显示颜色的色度坐标点属于显色的区域而确定显示方式

根据需要，判断需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）属于第四步中的1931CIE-XYZ色度图中五边形划分的三个显色区域范围中的哪个显色区域，三个显示区域都是三种颜色激光的色度坐标点构成的三角形，每个三角形边作为该区域的边界，第一个显示区域包含该三角形的三个边，其余两个区域不与第一个显示区域重叠，判断需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）是否在该区域内，判断顺序依次为第一个显示区域、第二个显示区域及第三个显示区域，如果需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在第一显示区域，则红光半导体激光器7、绿光半导体激光器8和蓝紫光半导体激光器9同时激射；如果需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在第二显示区域，则黄绿光半导体激光器6、红光半导体激光器7和绿光半导体激光器8显示同时激射；如果需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在第三显示区域，则绿光半导体激光器8、蓝紫光半导体激光器9和蓝绿光半导体激光器10同时激射，寻找到显示区域则停止寻找，进行显示，如果需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在五种颜色激光色度坐标点围成区域之外，则无法找到显示区域，输出无法显示，具体操作如下：

（1）在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域703内色度坐标点的颜色显示方式

在判定需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点G₀和蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的第一显示区域703，再根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定红光半导体激光器7输出激光总功率

绿光半导体激光器8输出激光总功率

和蓝紫光半导体激光器9输出激光总功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{R0}^a\\ P_{G0}^a\\ P_{\mathrm{Bp}}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{A}_{11}& A_{12}& A_{13}\\ A_{21}& A_{22}& A_{23}\\ A_{31}& A_{32}& A_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{A}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(17\right)$

其中A₁₁、A₁₂、A₁₃、A₂₁、A₂₂、A₂₃、A₃₁、A₃₂和A₃₃是变换矩阵

中的元素，变换矩阵

可以通过全电视信号中三基色变换方法得到，并且

z_S=1-x_S-y_S (18)

半导体激光器可调电源a1输出电流I_Yg为0，半导体激光器可调电源e5输出电流I_Bg为0，而半导体激光器可调电源b2输出电流I_R0、半导体激光器可调电源c3输出电流I_G0和半导体激光器可调电源d4输出电流I_Bp分别为：

$I_{R0}=\frac{P_{R0}^a}{{\mathrm{\η}}_{R0}^d{V}_{R0}^d}+I_{R0\mathrm{th}}---\left(19\right)$

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(20\right)$

$I_{\mathrm{Bp}}=\frac{P_{\mathrm{Bp}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bp}}^d{V}_{\mathrm{Bp}}^d}+I_{\mathrm{Bpth}}---\left(21\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（0，I_R0，I_G0，I_Bp，0），红光半导体激光器7、绿光半导体激光器8和蓝紫光半导体激光器9激射，黄绿光半导体激光器6和蓝绿光半导体激光器10不输出激光；

在红光半导体激光器7、绿光半导体激光器8和蓝紫光半导体激光器9构成的第一显示组中，红光半导体激光器7输出激光经过透镜b12扩束后，再经过合束器a19中的多层介质膜滤波器a201反射进入合束器b20，在合束器b20中由多层介质膜滤波器b301反射；蓝紫光半导体激光器9输出激光经过透镜d14扩束后，再经过合束器c21中的多层介质膜滤波器d401反射进入合束器b20，在合束器b20中由多层介质膜滤波器c302反射；绿光半导体激光器8输出激光经过透镜d14的光束再在合束器b20中经过多层介质膜滤波器b301和多层介质膜滤波器c302透射后，与合束器b20中多层介质膜滤波器b301反射的红色激光及与合束器b20中多层介质膜滤波器c302反射的蓝紫色激光形成强度混合光，再经过透镜f16照射到显示屏22上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，红色激光、绿色激光和蓝紫色激光在混合过程中非相干叠加；

调节红光半导体激光器7、绿光半导体激光器8和蓝紫光半导体激光器9注入电流的大小，改变红光半导体激光器7、绿光半导体激光器8和蓝紫光半导体激光器9各自输出激光强度，显示由红色激光、绿色激光和蓝紫色激光对应色度坐标点R₀、G₀和Bp围成三角形内区域的颜色；

（2）在黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域704内色度坐标点的颜色显示方式

如果需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）没有落在红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点G₀和蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的第一显示区域703，则判定需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在黄绿色激光色度坐标点Yg、红色激光色度坐标点R₀和绿色激光色度坐标点G₀围成的第二显示区域704内，如果需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）在黄绿色激光色度坐标点Yg、红色激光色度坐标点R₀和绿色激光色度坐标点G₀围成的第二显示区域704内，根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定黄绿光半导体激光器6输出激光总功率

红光半导体激光器7输出激光总功率

和绿光半导体激光器输出激光总功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{Yg}}^a\\ P_{R0}^a\\ P_{G0}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{B}_{11}& B_{12}& B_{13}\\ B_{21}& B_{22}& B_{23}\\ B_{31}& B_{32}& B_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{B}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(22\right)$

其中B₁₁、B₁₂、B₁₃、B₂₁、B₂₂、B₂₃、B₃₁、B₃₂和B₃₃是变换矩阵

中的元素，变换矩阵

可以通过类似全电视信号中三基色变换方法得到。

半导体激光器可调电源d4输出电流I_Bp为0，半导体激光器可调电源e5输出电流I_Bg为0，而半导体激光器可调电源a1输出电流I_Yg、半导体激光器可调电源b2输出电流I_R0和半导体激光器可调电源c3输出电流I_G0分别为：

$I_{\mathrm{Yg}}=\frac{P_{\mathrm{Yg}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Yg}}^d{V}_{\mathrm{Yg}}^d}+I_{\mathrm{Ygth}}---\left(23\right)$

$I_{R0}=\frac{P_{R0}^a}{{\mathrm{\η}}_{R0}^d{V}_{R0}^d}+I_{R0\mathrm{th}}---\left(24\right)$

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(25\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（I_Yg，I_R0，I_G0，0，0），黄绿光半导体激光器6、红光半导体激光器7和绿光半导体激光器8激射，蓝紫光半导体激光器9和蓝绿光半导体激光器10不输出激光；

在黄绿光半导体激光器6、红光半导体激光器7和绿光半导体激光器8构成的第二显示组中，黄绿光半导体激光器6输出激光经过透镜a扩束后，再经过反射镜a反射进入合束器a，在合束器a19中多层介质膜滤波器a201透射，进入合束器b20；红光半导体激光器7输出激光经过透镜b12扩束后，再经过合束器a19中的多层介质膜滤波器a201反射，进入合束器b20；黄绿光激光和红光激光在合束器b20多层介质膜滤波器b301的反射后，与绿光半导体激光器8输出激光经过透镜d14扩束在合束器b20中透射光非相干混合，形成黄绿色激光、红色激光及绿色激光的强度混合光，再经过透镜f16射到显示屏22上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，黄绿激光、红色激光和绿色激光在混合过程中非相干叠加；

调节黄绿光半导体激光器6、红光半导体激光器7和绿光半导体激光器8注入电流的大小，改变黄绿光半导体激光器6、红光半导体激光器7和绿光半导体激光器8各自输出激光强度，显示由黄绿色激光、红色激光和绿色激光色度坐标点Y_g、R₀及G₀围成三角形内区域的颜色；

（3）在绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域705内色度坐标点的颜色显示方式

如果需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）没有落在红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点G₀和蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的第一显示区域703及黄绿色激光色度坐标点Yg、红色激光色度坐标点R₀和绿色激光色度坐标点G₀围成的第二显示区域704，则进行判断是否在绿色激光色度坐标点G₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp和蓝绿色激光色度坐标点Bg围成的第三显示区域705。对于在绿色激光色度坐标点G₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp和蓝绿色激光色度坐标点Bg围成的第三显示区域705的色度坐标点，根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定绿光半导体激光器8输出激光总功率

蓝紫光半导体激光器9输出激光总功率

和蓝绿光半导体激光器10输出功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{G0}^a\\ P_{\mathrm{Bp}}^a\\ P_{\mathrm{Bg}}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{C}_{11}& C_{12}& C_{13}\\ C_{21}& C_{22}& C_{23}\\ C_{31}& C_{32}& C_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{C}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(26\right)$

其中C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₃₁、C₃₂和C₃₃是变换矩阵

中的元素，变换矩阵

可以通过类似全电视信号中三基色变换方法得到；

半导体激光器可调电源a1输出电流I_Yg为0，半导体激光器可调电源b2输出电流I_R0为0，而半导体激光器可调电源c3输出电流I_G0、半导体激光器可调电源d4输出电流I_Bp和半导体激光器可调电源e5输出电流I_Bg分别为：

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(27\right)$

$I_{\mathrm{Bp}}=\frac{P_{\mathrm{Bp}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bp}}^d{V}_{\mathrm{Bp}}^d}+I_{\mathrm{Bpth}}---\left(28\right)$

$I_{\mathrm{Bg}}=\frac{P_{\mathrm{Bg}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bg}}^d{V}_{\mathrm{Bg}}^d}+I_{\mathrm{Bgth}}---\left(29\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（0，0，I_G0，I_Bp，I_Bg），绿光半导体激光器8、蓝紫光半导体激光器9和蓝绿光半导体激光器10激射，黄绿光半导体激光器6和红光半导体激光器7不输出激光；

蓝绿光半导体激光器10输出激光经过透镜e15扩束后，再经过反射镜b18进入合束器c21，在合束器c21中多层介质膜滤波器d401透射，进入合束器b20；蓝紫光半导体激光器9输出激光经过透镜d14扩束后，再经过合束器c21中的多层介质膜滤波器d401反射，进入合束器b20；蓝紫激光和蓝绿光激光在合束器b20中的多层介质膜滤波器c302反射后，与绿光半导体激光器8输出激光经过透镜d14扩束在合束器b20中透射光混合，形成绿色激光、蓝紫激光及蓝绿激光的强度混合光，再经过透镜f照射到显示屏22上，显示出色度坐标点S（xS，yS）的颜色；

调节绿光半导体激光器8、蓝紫光半导体激光器9和蓝绿光半导体激光器10注入电流的大小，改变绿光半导体激光器8、蓝紫光半导体激光器9和蓝绿光半导体激光器10各自输出激光强度，显示由绿色激光、蓝紫色激光和蓝绿色激光对应色度坐标点G₀、Bp和Bg围成三角形内区域的颜色，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，绿色激光、蓝紫色激光和蓝绿激光在混合过程中非相干叠加。

上述实施例中，所述的红色激光、绿色激光、蓝紫色激光、黄绿色激光和蓝绿色激光是分别由不同半导体激光器输出产生，五种颜色激光初始相位和中心波长不同，任何两个及以上激光混合都是非相干光叠加，不会出现相干条纹。

上述实施例中，所涉及的器件和设备均为本技术领域所公知的，并通过商购获得。

Claims (3)

1.五种颜色激光色域扩展显示装置，其特征在于：其构成包括半导体激光器可调电源a、半导体激光器可调电源b、半导体激光器可调电源c、半导体激光器可调电源d、半导体激光器可调电源e、黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器、绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器、蓝绿光半导体激光器、透镜a、透镜b、透镜c、透镜d、透镜e、透镜f、反射镜a、反射镜b、合束器a、合束器b、合束器c和显示屏；上述部件的连接方式是：半导体激光器可调电源a与黄绿光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源b与红光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源c与绿光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源d与蓝紫光半导体激光器通过导线连接，半导体激光器可调电源e与蓝绿光半导体激光器通过导线连接，黄绿光半导体激光器输出激光端面正对透镜a，透镜a放置在黄绿光半导体激光器输出激光端面焦点位置，反射镜a放置在黄绿光半导体激光器输出激光方向，黄绿光半导体激光器输出激光经过透镜a再通过反射镜a，红光半导体激光器输出激光端面正对透镜b，透镜b放置在红光半导体激光器输出激光端面焦点位置，合束器a放置在红光半导体激光器输出激光方向，红光半导体激光器输出激光经过透镜b再通过合束器a，绿光半导体激光器输出激光端面正对透镜c，透镜c放置在绿光半导体激光器输出激光端面焦点位置，合束器b放置在绿光半导体激光器输出激光方向，蓝紫光半导体激光器输出激光端面正对透镜d，透镜d放置在蓝紫光半导体激光器输出激光端面焦点位置，合束器c放置在蓝紫光半导体激光器输出激光方向，蓝紫光半导体激光器输出激光经过透镜d再通过合束器c，蓝绿光半导体激光器输出激光端面正对透镜e，透镜e放置在蓝绿光半导体激光器输出激光端面焦点位置，反射镜b放置在蓝绿光半导体激光器输出激光方向，蓝绿光半导体激光器输出激光通过透镜e再通过反射镜b，反射镜a、反射镜b、合束器a、合束器b和合束器c放置在同一平面内的一条直线上，保证黄绿色激光经过反射镜a反射，进入合束器a与红色激光混合，黄绿色激光与红色激光混合进入合束器b，蓝绿激光经过反射镜b反射，进入合束器c与蓝紫色激光混合，蓝绿光与蓝紫激光混合进入合束器b，在合束器b激光传输方向依次是透镜f和显示屏；上述合束器a中有多层介质膜滤波器a，合束器b有多层介质膜滤波器b和多层介质膜滤波器c，合束器c中有多层介质膜滤波器d。

2.五种颜色激光色域扩展显示装置显示颜色的方法，其特征在于：步骤如下：

A.该装置的操作方法

（1）采用五种颜色激光色度确定在色度图中的坐标点确定控制显示颜色范围，即黄绿光半导体激光器输出黄绿色激光色度在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点、红光半导体激光器输出红色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点、绿光半导体激光器输出蓝紫色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点、蓝紫光半导体激光器输出蓝紫色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点以及蓝绿光半导体激光器输出蓝绿色激光在1931CIE-XYZ色度图中对应色度坐标点；

（2）五种颜色的半导体激光器分成如下三个显示组：红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器为第一显示组，红光半导体激光器、黄绿光半导体激光器和绿光半导体激光器为第二显示组，绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器为第三显示组，根据所需要显示颜色的色度坐标点，确定显示组的显示区域及对应显示组中三种颜色半导体激光器的激射及输出功率，每一显示组中的三种半导体激光器输出激光非相干合成，五个半导体激光器可调电源分别实现五种颜色的半导体激光器中选择三种颜色半导体激光器发光,即半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg控制黄绿光半导体激光器、半导体激光器可调电源b输出电流I_R0控制红光半导体激光器、半导体激光器可调电源c输出电流I_G0控制绿光半导体激光器、半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp控制蓝紫光半导体激光器和半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg控制蓝绿光半导体激光器，每一个半导体激光器发光强度由需要显示颜色的色度坐标点控制，在显示屏中显示1931CIE-XYZ色度图范围内中颜色，三个显示组构成五种颜色激光色度坐标点围成显示范围内的颜色，三个显示组显示区域不重叠；

（3）合束器a中多层介质膜滤波器a对红色激光高反射，对黄绿色激光高透射；合束器b的两组多层介质膜滤波器中，其中红色激光和黄绿色激光入射对应一组多层介质膜滤波器b对黄绿色激光和红色激光高反射，对绿色激光高透射，对蓝绿色激光和蓝紫色激光入射的一组多层介质膜滤波器c对蓝绿色激光和蓝紫色激光高反射，对绿色激光高透射；合束器c中多层介质膜滤波器d对蓝紫色激光高反射，对蓝绿色激光高透射；

（4）半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg、半导体激光器可调电源b输出电流I_R0、半导体激光器可调电源c输出电流I_G0、半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp和半导体激光器可调电源e输出电流组成（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）信号源，（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）中某一个电流为0时表示注入电流小于半导体激光器的阈值电流，对应半导体激光器无激光输出，电流大于相应半导体激光器阈值电流时表示对应半导体激光器激射输出激光；

B.扩展显示1931CIE-XYZ色度图中颜色方法，步骤如下：

第一步，计算五种颜色激光的光谱分布

黄绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Yg(λ)、红光半导体激光器输出激光的光谱分布P_R0(λ)、绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_G0(λ)、蓝紫光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bp(λ)和蓝绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bg(λ)可以分别描述成：

$P_{\mathrm{Yg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Yg}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Yg}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Yg}}}^2}]---\left(1\right)$

$P_{R0}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{R0}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{R0}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{R0}}^2}]---\left(2\right)$

$P_{G0}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{G0}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{G0}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{G0}}^2}]---\left(3\right)$

$P_{\mathrm{Bp}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Bp}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Bp}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Bp}}}^2}]---\left(4\right)$

$P_{\mathrm{Bg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=P_{\mathrm{Bg}}^0\exp [-\frac{{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{Bg}}^0)}^2}{{{2\mathrm{\σ}}_{\mathrm{Bg}}}^2}]---\left(5\right)$

其中λ表示波长，

和

分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光的中心波长，σ_Yg、σ_R0、σ_G0、σ_Bp和σ_Bg分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光的光谱半宽，

和分别表示黄绿色激光、红色激光、绿色激光、蓝紫色激光及蓝绿色激光在中心波长处激光强度；

分别对黄绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Yg(λ)、红光半导体激光器输出激光的光谱分布P_R0(λ)、绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_G0(λ)、蓝紫光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bp(λ)和蓝绿光半导体激光器输出激光的光谱分布P_Bg(λ)各自整个频谱范围内积分可以得到黄绿光半导体激光器输出激光总功率

红光半导体激光器输出激光总功率

绿光半导体激光器输出激光总功率

蓝紫光半导体激光器输出激光强度

和蓝绿光半导体激光器输出激光总功率

$P_{\mathrm{Yg}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Yg}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(6\right)$

$P_{R0}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{R0}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(7\right)$

$P_{G0}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{G0}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(8\right)$

$P_{\mathrm{Bp}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Bp}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(9\right)$

$P_{\mathrm{Bg}}^a=\underset{0}{\overset{+\∞}{\∫}}{P}_{\mathrm{Bg}}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(10\right)$

第二步，计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图中的坐标

根据国际规定的三刺激值

分别与激光光强乘积，在整个谱空间积分，计算每一中颜色激光的X_i、Y_i和Z_i值，由此得到计算色度坐标（x_i，y_i）值公式如下：

$X_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{x}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(11\right)$

$Y_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{y}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(12\right)$

$Z_i=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{P}_i\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\‾}{z}\left(\mathrm{\λ}\right)\mathrm{d\λ}---\left(13\right)$

$x_i=\frac{X_i}{X_i+Y_i+Z_i}---\left(14\right)$

$y_i=\frac{Y_i}{X_i+Y_i+Z_i}---\left(15\right)$

其中i=R₀、Yg、G₀、Bg和Bp，表示计算得到的（x_i，y_i）分别对应红色激光色度坐标点R₀的色度坐标、黄绿色激光色度坐标点Yg的色度坐标、绿色激光色度坐标点G₀的色度坐标、蓝绿色激光色度坐标点Bg的色度坐标和蓝紫色激光色度坐标点Bp的色度坐标；

第三步，计算五种颜色激光在1931CIE-XYZ色度图中的覆盖率

连接1931CIE-XYZ色度图380nm和700nm的蓝紫色色度坐标点Bp和红光的色度坐标点R₀，其直线与1931CIE-XYZ色度图构成封闭舌形区域，这个区域是人眼睛能够观察到颜色的区域，求出1931CIE-XYZ色度图红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp围成区域的面积S_cover，然后与舌形区域的面积S_CIE之比可以计算出覆盖率ξ_cover如下，

${\mathrm{\ξ}}_{\mathrm{cover}}=\frac{S_{\mathrm{cover}}}{S_{\mathrm{CIE}}}\×100\%---\left(16\right)$

S_cover为表示五种颜色半导体激光器能够展示色度区域的面积；

第四步，1931CIE-XYZ色度图中根据五种颜色激光色度坐标点划分三个显色区域

把1931CIE-XYZ色度图中的五种颜色激光色度坐标点划分为三个显色区域，在不同区域内选择三个色度坐标点对应半导体激光器输出激光相互混合，组成整个1931CIE-XYZ色度图中五种颜色激光围成区域点的颜色，具体方法是：在红色激光色度坐标点R₀、黄绿色激光色度坐标点Yg、绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg和蓝紫色激光色度坐标点Bp形成的五边形中划分三个显示区域：红色激光色度坐标点R₀、绿色激光色度坐标点G₀、蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的三角形为第一显色区域，第一显色区域包含这个三角形的三个边；绿色激光色度坐标点G₀、红色激光色度坐标点R₀及黄绿色激光色度坐标点Yg围成的三角形为第二显色区域，在这个区域内包含红色激光色度坐标点R₀及黄绿色激光色度坐标点Yg连线以及黄绿色激光色度坐标点Yg与绿色激光色度坐标点G₀连线，但不包含绿色激光色度坐标点G₀与红色激光色度坐标点R₀连线；绿色激光色度坐标点G₀、蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp围成的三角形为第三显色区域，在该显示区域包括绿色激光色度坐标点G₀与蓝绿色激光色度坐标点Bg连线及蓝绿色激光色度坐标点Bg及蓝紫色激光色度坐标点Bp连线，但不包括绿色激光色度坐标点G₀与蓝紫色激光色度坐标点Bp连线，这三个区域划分即构成五种颜色围成的五边形，又避免了在分成三个显色区域中出现重叠区域；

第五步，根据需要显示颜色的色度坐标点属于显色的区域而确定显示方式

根据需要，判断需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）属于第四步中的1931CIE-XYZ色度图中五边形划分的三个显色区域范围中的哪个显色区域，三个显示区域都是三种颜色激光的色度坐标点构成三角形，每个三角形边作为该区域的边界，第一个显示区域包含该三角形的三个边，其余两个区域不与第一个显示区域重叠，判断需要显示颜色的色度坐标点S（x_S,y_S）是否在该区域内，判断顺序依次为第一个显示区域、第二个显示区域及第三个显示区域，如果需要显示颜色的色度坐标点在第一显示区域，则红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器同时激射；如果需要显示颜色的色度坐标点在第二显示区域，则黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器显示同时激射；如果需要显示颜色的色度坐标点在第三显示区域，则绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器同时激射；寻找到显示区域则停止寻找，进行显示，如果需要显示点在五种颜色激光色度坐标点围成区域之外，则无法找到显示区域，输出无法显示，具体操作如下：

（1）在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域内色度坐标点的颜色显示方式

在判定需要显示颜色的色度坐标点在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域，再根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定红光半导体激光器输出激光总功率

绿光半导体激光器输出激光总功率

和蓝紫光半导体激光器输出激光总功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{R0}^a\\ P_{G0}^a\\ P_{\mathrm{Bp}}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{A}_{11}& A_{12}& A_{13}\\ A_{21}& A_{22}& A_{23}\\ A_{31}& A_{32}& A_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{A}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(17\right)$

其中A₁₁、A₁₂、A₁₃、A₂₁、A₂₂、A₂₃、A₃₁、A₃₂和A₃₃是变换矩阵中的元素，变换矩阵

可以通过全电视信号中三基色变换方法得到，并且

z_S=1-x_S-y_S  (18)

半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg为0，半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg为0，而半导体激光器可调电源b输出电流I_R0、半导体激光器可调电源c输出电流I_G0和半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp分别为：

$I_{R0}=\frac{P_{R0}^a}{{\mathrm{\η}}_{R0}^d{V}_{R0}^d}+I_{R0\mathrm{th}}---\left(19\right)$

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(20\right)$

$I_{\mathrm{Bp}}=\frac{P_{\mathrm{Bp}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bp}}^d{V}_{\mathrm{Bp}}^d}+I_{\mathrm{Bpth}}---\left(21\right)$ 即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（0，I_R0，I_G0，I_Bp，0），红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器激射，黄绿光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器不输出激光，其中

和

分别表示为红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器的外量子效率，和分别表示为红光半导体激光器、绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器的外加电压，I_R0th、I_G0th和I_Bpth分别表示红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器的阈值电流；

红光半导体激光器输出激光经过透镜b扩束后，再经过合束器a中的多层介质膜滤波器a反射进入合束器b，在合束器b中由多层介质膜滤波器b反射；蓝紫光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束后，再经过合束器c中的多层介质膜滤波器d反射进入合束器b，在合束器b中由多层介质膜滤波器c反射；绿光半导体激光器输出激光经过透镜d光束再在合束器b中经过多层介质膜滤波器b和多层介质膜滤波器c透射后，与合束器b中多层介质膜滤波器b反射的红色激光及与合束器b中多层介质膜滤波器c反射的蓝紫色激光形成强度混合光，再经过透镜f照射到显示屏上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，红色激光、绿色激光和蓝紫色激光在混合过程中非相干叠加；

调节红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器注入电流的大小，改变红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝紫光半导体激光器各自输出激光强度，显示由红色激光、绿色激光和蓝紫色激光对应色度坐标点R₀、G₀和Bp围成三角形区域内的颜色；

（2）在黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域内色度坐标点的颜色显示方式

如果需要显示颜色的色度坐标点没有落在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域，则进行判断是否在黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域。如果需要显示颜色的色度坐标点落在黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域内，根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定黄绿光半导体激光器输出激光总功率

红光半导体激光器输出激光总功率

和绿光半导体激光器输出激光总功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{Yg}}^a\\ P_{R0}^a\\ P_{G0}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{B}_{11}& B_{12}& B_{13}\\ B_{21}& B_{22}& B_{23}\\ B_{31}& B_{32}& B_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{B}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(22\right)$

其中B₁₁、B₁₂、B₁₃、B₂₁、B₂₂、B₂₃、B₃₁、B₃₂和B₃₃是变换矩阵中的元素，变换矩阵可以通过类似全电视信号中三基色变换方法得到；

半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp为0，半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg为0，而半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg、半导体激光器可调电源b输出电流I_R0和半导体激光器可调电源c输出电流I_G0分别为：

$I_{\mathrm{Yg}}=\frac{P_{\mathrm{Yg}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Yg}}^d{V}_{\mathrm{Yg}}^d}+I_{\mathrm{Ygth}}---\left(23\right)$

$I_{R0}=\frac{P_{R0}^a}{{\mathrm{\η}}_{R0}^d{V}_{R0}^d}+I_{R0\mathrm{th}}---\left(24\right)$

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(25\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（I_Yg，I_R0，I_G0，0，0），黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器激射，蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器不输出激光，其中和别表示为黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器的外量子效率，

0和

别表示为黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器的外加电压，I_Ygth、I_R0th和I_G0th分别表示黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器的阈值电流；

在黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器为第二显示组中，黄绿光半导体激光器输出激光经过透镜a扩束后，再经过反射镜a反射进入合束器a，在合束器a中多层介质膜滤波器a透射，进入合束器b；红光半导体激光器输出激光经过透镜b扩束后，再经过合束器a中的多层介质膜滤波器a反射，进入合束器b；黄绿光激光和红光激光在合束器b多层介质膜滤波器b的反射后，与绿光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束在合束器b中透射光非相干混合，形成黄绿色激光、红色激光及绿色激光的强度混合光，再经过透镜f射到显示屏上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，黄绿激光、红色激光和绿色激光在混合过程中非相干叠加；

调节黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器注入电流的大小，改变黄绿光半导体激光器、红光半导体激光器和绿光半导体激光器各自输出激光强度，显示由黄绿色激光、红色激光和绿色激光色度坐标点Y_g、R₀及G₀围成三角形区域内的颜色；

（3）在绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域内色度坐标点的颜色显示方式

如果需要显示颜色的色度坐标点没有落在红色激光色度坐标点、绿色激光色度坐标点和蓝紫色激光色度坐标点围成的第一显示区域及黄绿色激光色度坐标点、红色激光色度坐标点和绿色激光色度坐标点围成的第二显示区域，则进行判断是否在绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域。对于在绿色激光色度坐标点、蓝紫色激光色度坐标点和蓝绿色激光色度坐标点围成的第三显示区域的色度坐标点，根据需要显示颜色的色度坐标点S（x_S，y_S）确定绿光半导体激光器输出激光总功率

蓝紫光半导体激光器输出激光总功率

和蓝绿光半导体激光器输出功率

$\left(\begin{array}{c}{P}_{G0}^a\\ P_{\mathrm{Bp}}^a\\ P_{\mathrm{Bg}}^a\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{C}_{11}& C_{12}& C_{13}\\ C_{21}& C_{22}& C_{23}\\ C_{31}& C_{32}& C_{33}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)=\stackrel{=}{C}\left(\begin{array}{c}{x}_S\\ y_S\\ z_S\end{array}\right)---\left(26\right)$

其中C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₃₁、C₃₂和C₃₃是变换矩阵中的元素，变换矩阵

可以通过类似全电视信号中三基色变换方法得到；

半导体激光器可调电源a输出电流I_Yg为0，半导体激光器可调电源b输出电流I_R0为0，而半导体激光器可调电源c输出电流I_G0、半导体激光器可调电源d输出电流I_Bp和半导体激光器可调电源e输出电流I_Bg分别为：

$I_{G0}=\frac{P_{G0}^a}{{\mathrm{\η}}_{G0}^d{V}_{G0}^d}+I_{G0\mathrm{th}}---\left(27\right)$

$I_{\mathrm{Bp}}=\frac{P_{\mathrm{Bp}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bp}}^d{V}_{\mathrm{Bp}}^d}+I_{\mathrm{Bpth}}---\left(29\right)$

$I_{\mathrm{Bg}}=\frac{P_{\mathrm{Bg}}^a}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{Bg}}^d{V}_{\mathrm{Bg}}^d}+I_{\mathrm{Bgth}}---\left(30\right)$

即（I_Yg，I_R0，I_G0，I_Bp，I_Bg）为（0，0，I_G0，I_Bp，I_Bg），绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器激射，黄绿光半导体激光器和红光半导体激光器不输出激光，其中

和分别表示为绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器的外量子效率，和

分别表示为绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器的外加电压，I_G0th、I_Bpth和I_Bgth分别表示绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器的阈值电流；；

蓝绿光半导体激光器输出激光经过透镜e扩束后，再经过反射镜b进入合束器c，在合束器c中多层介质膜滤波器d透射，进入合束器b；蓝紫光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束后，再经过合束器c中的多层介质膜滤波器d反射，进入合束器b；蓝紫激光和蓝绿光激光在合束器b多层介质膜滤波器c中反射后，与绿光半导体激光器输出激光经过透镜d扩束在合束器b中透射光混合，形成绿色激光、蓝紫激光及蓝绿激光的强度混合光，再经过透镜f照射到显示屏上，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色；

调节绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器注入电流的大小，改变绿光半导体激光器、蓝紫光半导体激光器和蓝绿光半导体激光器各自输出激光强度，显示由绿色激光、蓝紫色激光和蓝绿色激光对应色度坐标点G₀、Bp和Bg围成三角形区域内的颜色，显示出色度坐标点S（x_S，y_S）的颜色，绿色激光、蓝紫色激光和蓝绿激光在混合过程中非相干叠加。

3.根据权利要求2所述五种颜色激光色域扩展显示装置显示颜色的方法，其特征在于：所述的红色激光、绿色激光、蓝紫色激光、黄绿色激光和蓝绿色激光是分别由不同半导体激光器输出产生，五种颜色激光初始相位和中心波长不同，任何两个及以上激光混合都是非相干光叠加，不会出现相干条纹。

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