JP2008026682A - 色順次画像表示方法、および色順次画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色順次画像表示装置では、表示される階調の明るさは、光の反射時間に対して線形に比例しているため、階調変換によって実質表示される画像の階調数が減る。また、色再現範囲を広げるために、色画像の数が増えると、それぞれの色画像を表示する時間が短くなり、純色が暗くなる。
【解決手段】カラー画像を形成するために順次表示される複数の色画像のうち、少なくとも１つの色画像は、第一の波長領域の光（Ｒ１）と第二の波長領域の光（Ｒ２）を合成して表示され、第二の波長領域は、第一の波長領域の少なくとも一部を含むとともに該含まれる波長領域に連続する異なる波長領域（Ｒ２ｎ）を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は色順次画像表示方法及び装置に関する。

単版の光変調器を用いて複数の色の画像を順次表示することでカラー画像を得る色順次表示方法は、１つのデバイスで光変調器を構成できることから、安価で小型化が可能であるため、プロジェクターやプロジェクションテレビなどの表示装置として広く用いられている。これら表示装置に関連する技術として、下記特許文献１に、画像品質を向上させるための階調再現技術が開示されている。また、特許文献２に、色再現範囲を広げる技術が開示されている。

特開２０００−２５９１２７号公報（段落００２４、図１） 特開２００４−２８６９６３号公報（段落００２５、図４）

特許文献１に開示された階調再現技術は、微小ミラーによる光の反射時間により画像の明るさを制御する技術に関連し、あらかじめ決められた反射時間の組み合わせにより階調特性を向上させている。しかし、表示される階調の明るさは、光の反射時間に対して線形に比例しているため、一般的な表示装置の表示特性（例えばガンマ２．２乗）で画像を表示するためには、階調変換を行う必要があり、この階調変換によって実質表示される画像の階調数が減るという課題がある。
また、特許文献２は、赤緑青の３原色の画像を赤１、赤２、緑１、緑２、青１、青２というように入力より多い色画像に分解し、それぞれの画像を順次表示することで色再現範囲を広げている。しかし、色画像の数が増えると、それぞれの色画像を表示する時間が短くなり、結果的に赤１、赤２、緑１、緑２、青１、青２の純色が暗くなるという課題がある。また、カラーホイールを用いて白色光源を色分解する場合、各色フィルタのつなぎ目で色が混ざり、色画像の表示には使えないため、つなぎ目の数だけ暗くなるという課題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、再現できる表示階調数を増やすとともに、色の再現範囲を広げることが可能な色順次画像表示方法を提供することを目的とする。

本発明は、
異なる色で構成される複数の画像を順次表示することでカラー画像を得る色順次画像表示方法であって、
少なくとも１つの色の画像は、第一の波長領域の光と、前記第一の波長領域とは異なる第二の波長領域の光を合成して表示され、
前記第二の波長領域は、前記第一の波長領域の少なくとも一部を含むとともに該含まれる波長領域に連続する異なる波長領域を含むことを特徴とする色順次画像表示方法を提供する。

本発明によれば、所望の階調特性を得るために実施される階調変換において表示可能な階調数を増やすことができる。また、表示可能な色再現範囲を広げることができる。

図１は、本発明の実施の形態の色順次画像表示装置の構成を示すブロック図である。入力端子９から入力された画像信号は、受信部１０に入力され、受信部１０は、１フレームの始まりを示すタイミング信号と画像データＶａを出力する。受信部１０が出力したタイミング信号は、タイミング制御部１１に入力される。受信部１０から出力された画像データＶａは、階調制御部１２に入力され、階調制御部１２は、画像データＶａに対して階調変換を行って、階調変換された画像データＶｂを出力する。

タイミング制御部１１は、色選択部３が出力する色選択のタイミング情報と受信部１０が出力するタイミング信号を受信し、光変調器制御部１３を動作させるためのタイミング信号を出力する。光変調器制御部１３は、タイミング制御部１１が出力したタイミング信号に基づいて、階調変換された画像データＶｂから色画像の階調データＷを生成し光変調器６に出力する。

例えば受信部１０から出力される画像データＶａ、階調制御部１２から出力される画像データＶｂ、及び光変調器制御部１３から出力される階調データＷはすべて、赤、緑、青の色画像を表示するための色データから成るものである。

一方、光源１は、白色の光を出力し、光源１から出力された白色光は、コンデンサーレンズ２を介して色選択部３に入射される。色選択部３では、白色光から、それぞれの色画像に対応した波長の光を順次選択する。即ち、光変調器制御部１３から色データが順次出力されるのに伴い、これに同期して、色データに対応する色の光が順次選択される。
色選択部３で選択された波長の光は、ライトパイプ４と照明系レンズ５を介して光変調器６に入射される。

光変調器６は、色選択器３からの光を画素ごとにオン・オフするパルス幅変調によりを画像光を出力する。光変調器制御部１３から光変調器６に供給される階調データＷは例えば光変調器６の入力される光を画素ごとにパルス幅変調するためのものであり、各フレームにおいて、各色の光が選択されている期間中に、階調データＷにより表される、各色の各画素のための階調値に比例した時間幅の間（或いはデューティ比で）、光変調器６の各画素がオンにされる。例えば、光変調器６が反射型のもの、例えばＤＭＤ（digital micromirror device）で構成されるものである場合、階調値に比例した時間幅の間、光の反射が行われる。

光変調器６で生成された画像光は、投射レンズ７を介してスクリ-ン８に画像として表示される。光変調器６は、色選択部３が選択した波長に対応した画像を順次スクリーンに映し出すことで、カラー画像が表示される。

図２は、色選択部３を構成するカラーホイール（円盤状カラーフィルタ複合体）を示す。このカラーホイールは、軸線３ａを中心にして回転可能であり、それぞれ異なる角度領域に配置された、互いに異なる色のカラーフィルタを備える。図示の例では、緑のカラーフィルタＦｇ、青のカラーフィルタＦｂ、第一の赤のカラーフィルタＦｒ１及び第二の赤のカラーフィルタＦｒ２が設けられている。このように図示のカラーホイールは、赤、緑、青の３色のフィルタうち、赤フィルタＦｒだけを第一の赤フィルタＦｒ１と第二の赤フィルタＦｒ２で構成している。このカラーホイールが回転することで、光源１から出された白色光からカラーフィルタの特性に対応した波長領域の光を順次選択する。
図示の例では、緑のカラーフィルタＦｇが占める角度範囲、青のカラーフィルタＦｂが占める角度範囲、赤のカラーフィルタＦｒが占める角度範囲は互いに等しく、それぞれ全体の１／３であり、第一の赤のカラーフィルタＦｒ１が占める角度範囲及び第二の赤のカラーフィルタＦｒ２が占める角度範囲は互いに等しく、それぞれ全体の１／６である。しかし、それぞれの緑、青、赤のカラーフィルタＦｇ、Ｆｂ、Ｆｒが占める角度範囲を互いに異なるものとすることができ、また第一の赤のカラーフィルタＦｒ１が占める角度範囲と第二の赤のカラーフィルタＦｒ２が占める角度範囲を互いに異なるものとすることができる。

図３は、図２に示した色選択部３のカラーフィルタの特性（分光透過特性）を表す模式図である。第二の赤フィルタＦｒ２は、第一の赤フィルタＦｒ１に対してより短い波長の光も透過するように構成されており、従って第一の赤フィルタＦｒ１を透過した光Ｒ１の波長領域と第二の赤フィルタＦｒ２を透過した光の波長領域Ｒ２は一部が互いに重複し、第二の赤フィルタＦｒ２を透過した光の波長領域Ｒ２は、第一の赤フィルタＦｒ１を透過した光の波長領域Ｒ１の少なくとも一部を含むとともに該含まれる波長領域に連続する異なる波長領域Ｒ２ｎを含む。また第一の赤フィルタＦｒ１を透過した光Ｒ１の波長領域は、第二の赤フィルタＦｒ２を透過した光Ｒ２の波長領域よりも狭く、また第一の赤フィルタＦｒ１を透過した光Ｒ１の波長領域は、その全体が第二の赤フィルタＦｒ２を透過した光Ｒ２の波長領域に含まれている。

図４は、光源１から出される白色光のスペクトルを表す模式図で可視光が全て含まれているものとする。図５は、青フィルタＦｂで選択された青の光Ｂ、図６は、緑フィルタＦｇで選択された緑の光Ｇ、図７は、第一の赤フィルタＦｒ１で選択された第一の赤の光Ｒ１、図８は、第二の赤フィルタＦｒ２で選択された第二の赤の光Ｒ２のそれぞれのスペクトル(波長領域)を模式的に表した図である。

図７および図８に示したように、第一の赤フィルタＦｒ１で選択される光Ｒ１は、純度の高い赤となるため、第一の赤フィルタＦｒ１の光Ｒ１を用いて表示した画像は、鮮やかな赤色の画像となる。また、第二の赤フィルタＦｒ２で選択された光Ｒ２は、広い範囲の波長の光を含む明るい赤となるため、第二の赤フィルタＦｒ２で選択された光Ｒ２を用いて表示した画像は、明るい赤色の画像となる。そこで、本実施の形態では、赤の色データにより赤の色画像を形成する際、階調値の低いとき、即ち赤の色データにより表される階調値が所定値以下のときは、第一の赤フィルタＦｒ１が選択されている期間だけ光変調器６による光の反射が起こるように（第二の赤フィルタＦｒ２が選択されている期間は光変調器６による光の反射が起こらないように）することで純度の高い色の表示を可能にし、階調値の高いとき、即ち赤の色データにより表される階調値が所定値よりも大きいときは、第一の赤フィルタＦｒ１が選択されている期間のみならず、第二の赤フィルタＦｒ２が選択されている期間も光変調器６による光の反射が起こるようにすることにより、明るい色の表示を可能にすることとしている。

図９は、光選択部３が選択した光を時系列に表示した図で、横軸が時間を表している。図９に示されたように色選択部３は、カラーホイールを回転させることで、光源１から出された白色光から、図５から図８に示された特性の光Ｇ、Ｂ、Ｒ１、Ｒ２を順次選択する。前述したとおり、赤の光は、第一の赤の光Ｒ１と第二の赤の光Ｒ２で構成されている。

図１０は、色選択部３により第一の赤の光Ｒ１と第二の赤の光Ｒ２が選択されている期間に光変調器６に入力される階調データＷの値と、光変調器６により変調された光によって表示される画像の明るさ、即ち各画素の輝度Ｌとの関係の一例を示す図で、画像データを８ビットとして表示した場合を示している。表示される画像の明るさ（輝度）Ｌは、各画素についての、変調された光の１フレーム期間にわたる平均的明るさに比例し、従って各画素において光の反射が行われる時間の長さに比例する。図１０に示す例では、第一の赤の光Ｒ１の強さ（明るさ）と第二の赤Ｒ２の強さ（明るさ）の比が１：３である場合を想定している。図９と同様に横軸は、時間を示しているが、対応する階調データＷの値が示されている。ここでは、光変調器６が光を反射する時間（各画素の画像光をオン状態にする時間）は、階調データＷの値に比例するものとしている。各画素についての変調された光の１フレーム期間にわたる平均的明るさ、即ち表示画像の各画素の輝度Ｌは２５５を最大値とする相対値で表されている。(なお、輝度Ｌや階調データＷなどの値に関し、他の値との関係では２５５が２５６に等しいとして近似計算している。)
輝度Ｌを０（黒）とするには、光変調器６に入力される階調データＷの値が０とされ、第一の赤の光Ｒ１の透過期間（第一の赤フィルタＦｒ１が選択されている期間）および第二の赤の光Ｒ２の透過期間（第二の赤フィルタＦｒ２が選択されている期間）のいずれにおいても光の反射が行われない。
輝度Ｌを３２とするには、光変調器６に入力される階調データＷの値が６４とされ、第一の赤の光Ｒ１の透過期間の半分の時間だけ光の反射が行われる。
輝度Ｌを６４とするには、光変調器６に入力される階調データＷの値が１２８とされ、第一の赤の光Ｒ１の透過期間の全部にわたり光の反射が行われる。
輝度Ｌを６４よりも大きな値とするには、光変調器６に入力される階調データＷの値が１２８よりも大きな値とされ、第一の赤の光Ｒ１の透過期間の全部と、第二の赤の光Ｒ２の透過期間の全部又は一部の期間において、光の反射が行われる。例えば、輝度Ｌを１６０とするには、光変調器６に入力される階調データＷの値が１９２とされ、第一の赤の光Ｒ１の透過期間の全部と、第二の赤の光Ｒ２の透過期間の半分の期間において、光の反射が行われる。
輝度Ｌを２５５とするには、光変調器６に入力される階調データＷの値が２５５とされ、第一の赤の光Ｒ１の透過期間の全部と、第二の赤の光Ｒ２の透過期間の全部の期間において、光の反射が行われる。

このように光変調器６は、色の階調データが低い（表示すべき画像が暗い）時は、色純度の高い第一の赤の光Ｒ１を画像表示に用い、色の階調データが高い（表示すべき画像が明るい）時は、第一の赤の光Ｒ１と第二の赤の光Ｒ２を時間的に合成して画像表示を行う。

以上のように色選択部３が選択する光を構成することで、比較的低い階調値では、純度の高い、鮮やかな（濃い）赤として表示され、高い階調値では、第一の赤の光Ｒ１と第二の赤の光Ｒ２を合成することで、第一の赤の光Ｒ１と同じ成分の光を同一時間だけ反射して表示した場合よりも明るい赤として表示されるので、色再現範囲を広げるとともに明るい赤の画像も表示することができる。

なお、撮影される映像（画像表示装置に映し出される映像）を考慮した場合、その多くは、光を反射する反射物であり、この反射物が持つ比較的暗く（輝度成分の低い）鮮やかな（濃い）色は、従来のディスプレイで表現することが難しく、また、鮮やかな（濃い）色にターゲットを絞って光源を選択すると明るい色が出なくなる。本実施の形態に示した構成で、比較的暗く鮮やかな色と明るさを両立することができる。

図１１は、従来の表示装置で用いられている階調変換の特性を示した図で、実線Ｃｗｄが、光変調器６に供給される階調データＷの値に対する光変調後の明るさ（表示画像の輝度）Ｌを示す。表示装置の場合、入力される画像データＶａの階調値に対して破線Ｃａｄで示したような特性（一般にはガンマ特性と言う）を持たせる必要があり、図１１に示したように階調値Ｗと明るさＬの関係が線形に近い場合は、入力される画像データＶａを階調変換により所望の特性の階調データに変換する必要がある。ここで、階調変換後の階調データについての「所望の特性」は、最終的に光変調後の明るさＬが所望の階調特性となるような特性を意味する。図１２および図１３は、階調データＷの値と明るさＬの関係が直線の場合に用いられる階調変換特性の一部を拡大した図である。図１２は、低階調値側、図１３は高階調値側を示している。なお、階調変換後のデータＶｂと光変調器制御部１３から出力される階調データＷとは直線的な関係を有するものとする。

図１２に示したとおり、低階調値側では、階調変換前のデータＶａが変化しても階調変換後のデータＶｂは変化せず、また図１３に示したとおり、高階調値側では、階調変換前のデータＶａの変化量１に対して階調変換後のデータＶｂは１以上変化することになり、データＶａ，Ｖｂがともに８ビットのデータであったとしても、データＶｂが取り得る階調数は、２５６階調よりも少なくなる。

一方、図１４は、図１０で示した第一の赤Ｒ１と第二の赤Ｒ２を用いて変調した場合の階調データＷと明るさの関係（図１７の曲線Ｃｗｄと同じものであるが縦軸と横軸のスケールを変えてある）を、上記の特性曲線Ｃａｄとともに示している。第一の赤の光Ｒ１だけが変調されて画像表示に用いられている低階調値側では、直線の傾きが緩やかで、第一の赤の光Ｒ１および第二の赤の光Ｒ２の両方が変調されて画像表示に用いられている高階調値側では、直線の傾きが急になる。このように、光変調器６に供給される階調データＷに対して、光変調器６で生成される画像の明るさが、直線的ではなく、入力される画像データＶａに対する光変調器６で生成される画像の明るさの関係（図１１）に近いものである。

以下この点につき図１５（ａ）及び（ｂ）、並びに図１６（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
図１５（ａ）及び図１６（ａ）において、入力される画像データＶａと、それに対する光画像の所望の明るさＬの関係は、図１１と同じく、曲線Ｃａｄで示される。光変調器６に供給される階調データＷと、それに対する光画像の明るさは曲線(折れ線)Ｃｗｄの如くである。このように折れ線状となるのは、上記のように、低階調範囲では、第一の赤の光Ｒ１のみを用い、高階調範囲では、第一の赤の光Ｒ１と第二の赤の光Ｒ２の双方を用いるためである。階調制御部１２では、曲線Ｃｗｄと曲線Ｃａｄの差を埋めるだけの階調変換を行えば良い。
従って、階調制御部１２における階調変換特性曲線Ｃａｂは図１５(ｂ)及び図１６（ｂ）に示すように、Ｖｂ＝Ｖａの関係を表す直線Ｃｐに近いものとなり、曲線Ｃａｂの、直線Ｃｐからの縦軸に平行な方向の隔たり、例えばｄ１、ｄ２、ｄ３は、図１５（ａ）及び図１６（ａ）における曲線Ｃａｄと曲線Ｃｗｄの縦軸に平行な方向の隔たり、例えばｅ１、ｅ２、ｅ３に略等しいものとすれば良い。このため、階調変換に伴う階調数の減少を抑制することができる。

なお、上記の例では、第一の赤フィルタＦｒ１と第二の赤フィルタＦｒ２が図２に示されるように互いに同じ角度範囲を占め、第一の赤の光Ｒ１による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数と第二の赤の光Ｒ２による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数とが互いに等しいが、一方を他方よりも長くしても良い。また一方の期間に割り当てられる階調データＷの階調数を他方の期間に割り当てられる階調データＷの階調数よりも多くすることで、光変調器６に供給される階調データＷと画像光の明るさＬの関係を変更乃至調整して所望のものとすることができる。
しても良い。

例えば、第一の赤フィルタＦｒ１が占める角度範囲を、第二の赤フィルタＦｒ２が占める角度範囲の１／３とし、第一の赤の光Ｒ１による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数を、第二の赤の光Ｒ２による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数の１／３とした場合には、階調データＷと画像光の明るさＬの関係は、図１７に曲線Ｃｗｄ２で示されるように、階調データＷの階調値６４（最大階調値の１／４の値）に折れ点を有するものとなる。なお、図１７で曲線Ｃｗｄは、図１４の曲線Ｃｗｄと同じく、第一の赤フィルタＦｒ１と第二の赤フィルタＦｒ２が互いに同じ角度範囲を占め、第一の赤の光Ｒ１による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数と第二の赤の光Ｒ２による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数とが互いに等しい場合の階調データＷと画像光の明るさＬとの関係を示す。

また、第一の赤フィルタＦｒ１が占める角度範囲を、第二の赤フィルタＦｒ２が占める角度範囲の１／３とし、第一の赤の光Ｒ１による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数を、第二の赤の光Ｒ２による画像光の形成の期間に割り当てられる階調データＷの階調数と等しくした場合には、光変調器６に供給される階調データＷと画像光の明るさＬの関係は、図１７に曲線Ｃｗｄ３で示されるように、階調データＷが値１２８（最大階調値の１／２の値）であるところに折れ点を有し、その折れ点よりも高い階調値範囲における傾きをより大きなものとすることができる。

以上説明したように、色画像を表示するために用いる光を第一の赤の光Ｒ１と第二の赤の光Ｒ２で構成し、低階調側の表示に第一の赤の光Ｒ１を用い、高階調側の表示に第一の赤の光Ｒ１と第二の赤の光Ｒ２の両方を用いることで、所望の特性に階調を変換しても、実質表示される階調数が減るのを防ぐことができる。

なお、上記動作の説明では、色選択部３が選択する色が赤、緑、青の３色で、かつ赤の光が、第一の赤の光と第二の赤の光で構成される場合について説明したが、これに限るものではなく、色選択部３が選択する色に黄（Ｙ）、シアン（Ｃ）などを追加して４色以上としても良く、さらに、赤以外の色についても純度の高い色の光と明るい色の光で構成しても良く、任意の組み合わせで構成することが可能である。
この場合、光変調器制御部１３から光変調器６に供給される階調データＷは、光選択部３で選択される光の色に対応したものとする必要がある。従って、このようは変形例を含めるように、本発明の画像装置を一般化して表現すれば以下の如くとなる。即ち、色選択部３としては、光源が出力した光から第１乃至第Ｎ（Ｎは自然数）の互いに異なる波長領域の光を順次選択するものが用いられる。階調制御部１２としては、第１乃至第Ｍ（ＭはＮより小さい自然数）の色の画像データの階調特性を変換して、階調変換された第１乃至第Ｎの色の画像データを出力するものが用いられる。光変調器６としては、色選択部３によって順次選択された第１乃至第Ｎの波長領域の光を前記階調変換手段が出力する第１乃至第Ｍの色の画像データに基づいて画素ごとに変調して第１乃至第Ｎの画像光を出力するものが用いられる。第１乃至第Ｎの波長領域のうちの、第Ｊ及び第Ｋ（Ｊ及びＫは１以上Ｎ以下の自然数で、互いに異なる）の波長領域は、一部が互いに重複している。色選択部３で第Ｊの波長領域の光が選択されているときも、第Ｊの波長領域の光が選択されているときも、光変調器６は、第１乃至第Ｍの色の画像データのうちの、第Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の自然数）の色の画像データに基づいて変調を行う。

図１８は、赤、緑、青の３色が、それぞれ第一の波長領域の色と第二の波長領域の色で構成される場合の色選択部３のフィルタの配置例を示す図である。図示の例では、赤フィルタＦｒが第一の赤フィルタＦｒ１と第二の赤フィルタＦｒ２とを含み、緑フィルタＦｇが第一の緑フィルタＦｇ１と第二の緑フィルタＦｇ２とを含み、青フィルタＦｂが第一の青フィルタＦｂ１と第二の緑フィルタＦｂ２とを含み、これらがそれぞれ異なる角度領域を占めるように設けられている。

図示の例では、赤フィルタＦｒが占める角度範囲、緑フィルタＦｇが占める角度範囲、青フィルタＦｂが占める角度範囲が占める角度範囲は互いに等しく、それぞれ全体の１／３である。また、第一の赤フィルタＦｒ１が占める角度範囲及び第二の赤フィルタＦｒ２が占める角度範囲は互いに等しく、それぞれ全体の１／６であり、同様に第一の緑フィルタＦｇ１が占める角度範囲及び第二の緑フィルタＦｇ２が占める角度範囲は互いに等しく、それぞれ全体の１／６であり、同様に第一の青フィルタＦｂ１が占める角度範囲及び第二の青フィルタＦｂ２が占める角度範囲は互いに等しく、それぞれ全体の１／６である。しかし、それぞれの赤フィルタＦｒ、緑フィルタＦｇ、青フィルタＦｂが占める角度範囲を互いに異なるものとすることができ、また第一の赤フィルタＦｒ１が占める角度範囲と第二の赤フィルタＦｒ２が占める角度範囲を互いに異なるものとすることができ、同様に第一の緑フィルタＦｇ１が占める角度範囲と第二の緑フィルタＦｇ２が占める角度範囲を互いに異なるものとすることができ、同様に第一の青フィルタＦｂ１が占める角度範囲と第二の青フィルタＦｂ２が占める角度範囲を互いに異なるものとすることができる。

また、図１９乃至図２２は、この色選択部３が選択した第一の青フィルタＦｂ１で選択された第一の青の光Ｂ１、第二の青フィルタＦｂ２で選択された第二の青の光Ｂ２、第一の緑フィルタＦｇ１で選択された第一の緑の光Ｇ１、第二の緑フィルタＦｇ２で選択された第二の緑の光Ｇ２の波長領域を示した図である。
このように、緑フィルタＦｇ、青フィルタＦｂをそれぞれ２つのフィルタ部分に分けた場合、赤フィルタＦｒを２つのフィルタ部分Ｆｒ１、Ｆｒ２に分けた場合と同様に、各フィルタ部分を透過した光による画像光の形成の期間に対してそれぞれ階調数を割り当てることで、赤について説明したのと同様に、光変調器６への階調データＷと画像光の明るさＬの関係を変更することができ、各色の色純度、明るさを所望のものに調整することができる。

また、上記動作の説明では、色選択部３が選択した色が第一の波長領域と第二の波長領域で構成される場合を示したが、第三の波長領域というように２以上の波長領域の色で構成しても良く、その場合は、徐々に波長領域を広く取ることで、色の濃さと明るさを調整することができるとともに、図１４に示した階調変換の折れ線の数が増えるので、所望の階調特性に変換した場合の実質表示される階調数の減少を更に抑えることができる。

また、上記動作の説明では、図１０に示したように、光変調を連続した時間として示したが、離散した時間に変調してもよく、第一の色を用いて低階調側の画像を表示し、第一の色と第二の色を合成して高階調側の画像を表示すれば、任意の位置で光変調しても同様の効果がある。

また、上記動作で説明したとおり、第一の波長領域の光と第二の波長領域の光が合成されて１枚の色画像の表示に用いられるので、色選択部において、第一の波長領域の光の選択部と第二の波長領域の光の選択部を並べて配置することで、第一の波長領域の光と第二の波長領域の光が時間的に連続し、そのつなぎ目部分で２つの光が混色した場合であっても画像表示に利用することができるので、色数を増やした場合であっても表示画像が暗くなることを防ぐことができる。

なお、上記動作の説明では、光変調器６を反射時間によって光を変調する場合について説明したが、光の反射量、光の透過量、光の透過時間など、光を変調する手段であれば、任意のものを用いることができる。

また、上記動作の説明では、画像が投影される場合について説明したが、液晶ディスプレイのように直視型の光変調器であっても同様の効果を示すことができる。

本発明の実施の形態に係る色順次画像表示装置を示すブロック図である。 色選択部３の構成を示す図である。 色選択部３が選択する光の波長領域を示す図である。 光源１の光の波長領域を示す図である。 色選択部３が選択する青の光の波長領域を示す図である。 色選択部３が選択する緑の光の波長領域を示す図である。 色選択部３が選択する第一の赤の光の波長領域を示す図である。 色選択部３が選択する第二の赤の光の波長領域を示す図である。 色選択部３による、各色の光の選択の順序を示す図である。 第一の赤の光及び第二の赤の光に割り当てられる階調値を示す図である。 従来の表示装置における、光変調器に供給される階調データＷ及び入力される画像データＶａと形成される画像光の明るさＬの関係を示す図である。 従来の表示装置における階調変換の動作について説明するための図である。 従来の表示装置における階調変換の動作について説明するための図である。 本発明の実施の形態において、光変調器に供給される階調データＷと形成される画像光の明るさＬの関係を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、入力される画像データＶａ及び光変調器６に供給される階調データＷと画像光の明るさＬの関係、及び階調制御部における階調変換特性を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、入力される画像データＶａ及び光変調器６に供給される階調データＷと画像光の明るさＬの関係、及び階調制御部における階調変換特性を示す図である。 本発明の他の例において、光変調器に供給される階調データＷと形成される画像光の明るさＬの関係を示す図である。 色選択部３の他の構成を示す図である。 光変調に用いられる第一の青フィルタの透過特性を示す図である。 光変調に用いられる第二の青フィルタの透過特性を示す図である。 光変調に用いられる第一の緑フィルタの透過特性を示す図である。 光変調に用いられる第二の緑フィルタの透過特性を示す図である。

符号の説明

１ 光源、 ２ コンデンサーレンズ、 ３ 色選択部、 ４ ライトパイプ、 ５ 照明系レンズ、 ６ 光変調器、 ７ 投射レンズ、 ８ スクリーン、 ９ 入力端子、 １０ 受信部、 １１ タイミング制御部、 １２ 階調制御部、 １３ 光変調器制御部、 Ｆｒ 赤フィルタ、 Ｆｒ１ 第一の赤フィルタ、 Ｆｒ２ 第二の赤フィルタ、 Ｆｇ 赤フィルタ、 Ｆｇ１ 第一の緑フィルタ、 Ｆｇ２ 第二の緑フィルタ、 Ｆｂ 青フィルタ、 Ｆｂ１ 第一の青フィルタ、 Ｆｂ２ 第二の青フィルタ。

Claims (18)

1. 異なる色で構成される複数の画像を順次表示することでカラー画像を得る色順次画像表示方法であって、
   少なくとも１つの色の画像は、第一の波長領域の光と、前記第一の波長領域とは異なる第二の波長領域の光を合成して表示され、
   前記第二の波長領域は、前記第一の波長領域の少なくとも一部を含むとともに該含まれる波長領域に連続する異なる波長領域を含むことを特徴とする色順次画像表示方法。
2. 前記第一の波長領域は、前記第二の波長領域より狭いことを特徴とする請求項１に記載の色順次画像表示方法。
3. 前記第一の波長領域は、その全体が前記第二の波長領域に含まれることを特徴とする請求項１に記載の色順次画像表示方法。
4. 前記第一の波長領域の光によって、前記一つの色の低階調の画像を表示し、前記第一の波長領域の光と前記第二の波長領域の光の両方で前記一つの色の高階調の画像を表示することを特徴とする請求項２又は３に記載の色順次画像表示方法。
5. 前記第一の波長領域の光を前記光変調器で変調することにより得られる画像光と前記第二の波長領域の光を前記光変調器で変調することにより得られる画像光とを合成したものが、所望の階調特性を有するように、画像データの階調変換を行うことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の色順次画像表示方法。
6. 前記第一の波長領域の光による画像と前記第二の波長領域の光による画像が時間的に連続して表示されることを特徴とする請求項１に記載の色順次画像表示方法。
7. 入力されたカラー画像データを異なる色で構成される複数の画像として順次表示することでカラー画像を表示する色順次画像表示装置であって、
   画像データの階調特性を変換する階調変換手段と、
   画像を表示するための光を出力する光源と、
   前記光源が出力した光から複数の異なる波長領域の光を順次選択する色選択手段と、
   前記色選択手段によって選択された波長領域の光を前記階調変換手段が出力する画像データに基づいて画素ごとに光を変調して表示画像を得る光変調器とを備え、
   前記色選択手段が選択する複数の波長領域のうち少なくとも２つの波長領域の一部が重複するように選択され、
   前記一部が重複した２つの波長領域の光を合成して１つの色の画像を表示することを特徴とする色順次画像表示装置。
8. 前記一部が重複した２つの波長領域のうち、一方の波長領域が他方の波長領域よりも狭いことを特徴とする請求項７に記載の色順次画像表示装置。
9. 前記一部が重複した２つの波長領域のうち、一方の波長領域の全体が、他方の波長領域に含まれることを特徴とする請求項７に記載の色順次画像表示装置。
10. 前記一部が重複した２つの波長領域のうち、前記一方の波長領域の光を用いて１つの色の低階調の画像を表示し、前記一方の波長領域の光と、前記他方の波長領域の光の両方を用いて前記一つの色の高階調の画像を表示することを特徴とする請求項８又は９に記載の色順次画像表示装置。
11. 前記階調変換手段は、前記一方の波長領域の光を前記光変調器で変調することにより得られる画像光と、前記他方の波長領域の光を前記光変調器で変調することにより得られる画像光とを合成したものが、所望の階調特性を有するように、画像データの階調変換を行うことを特徴とする請求項７に記載の色順次画像表示装置。
12. 前記色選択手段は、前記一方の波長領域の光と前記他方の波長領域の光を時間的に連続して選択することを特徴とする請求項７に記載の色順次画像表示装置。
13. 入力されたカラー画像データを異なる色で構成される複数の画像として順次表示することでカラー画像を表示する色順次画像表示装置であって、
    画像を表示するための光を出力する光源と、
    前記光源が出力した光から第１乃至第Ｎ（Ｎは自然数）の互いに異なる波長領域の光を順次選択する色選択手段と、
    第１乃至第Ｍ（ＭはＮより小さい自然数）の色の画像データの階調特性を変換して、階調変換された第１乃至第Ｎの色の画像データを出力する階調変換手段と、
    前記色選択手段によって順次選択された第１乃至第Ｎの波長領域の光を前記階調変換手段が出力する第１乃至第Ｍの色の画像データに基づいて画素ごとに変調して第１乃至第Ｎの画像光を出力する光変調器とを備え、
    前記第１乃至第Ｎの波長領域のうちの第Ｊ及び第Ｋ（Ｊ及びＫは１以上Ｎ以下の自然数で、互いに異なる）の波長領域は、一部が互いに重複し、
    前記色選択手段で前記第Ｊの波長領域の光が選択されているときも、前記第Ｊの波長領域の光が選択されているときも、前記光変調器は、前記第１乃至第Ｍの色の画像データのうちの、第Ｌ（Ｌは１以上Ｍ以下の自然数）の色の画像データに基づいて変調を行う
    ことを特徴とする色順次画像表示装置。
14. 前記第Ｊの波長領域が前記第Ｋの波長領域よりも狭いことを特徴とする請求項１３に記載の色順次画像表示装置。
15. 前記第Ｊの波長領域の波長領域の全体が、前記第Ｋの波長領域に含まれることを特徴とする請求項１３に記載の色順次画像表示装置。
16. 前記光変調器が、前記色選択器からの光を画素ごとにオン・オフするパルス幅変調によりを画像光を出力するものであり、
    ある画素について、前記第Ｌの色の画像データが所定値以下の階調値を表すものであるときは、前記第Ｊの波長領域の光が選択されているときにのみ、前記光変調器が当該画素についての画像光をオンにし、
    当該画素について、前記第Ｌの色の画像データが所定値よりも大きい階調値を表すものであるときは、前記第Ｊの波長領域の光が選択されているときにのみならず、前記第Ｋの波長領域の光が選択されているときにも、前記光変調器が当該画素についての画像光をオンにする
    ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の色順次画像表示装置。
17. 前記階調変換手段は、前記第Ｊの波長領域の光を前記光変調器で変調することにより得られる画像光と、前記第Ｋの波長領域の光を前記光変調器で変調することにより得られる画像光とを合成したものが、所望の階調特性を有するように、前記第Ｌの色の画像データの階調変換を行うことを特徴とする請求項１３に記載の色順次画像表示装置。
18. 前記色選択手段は、前記第Ｊの波長領域の光と前記第Ｋの波長領域の光を時間的に連続して選択することを特徴とする請求項１３に記載の色順次画像表示装置。

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