JP2012252300A

JP2012252300A - 画像表示装置

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Publication number: JP2012252300A
Application number: JP2011127104A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Toyoshima; 吉宏豊島; Yoshitaka Kitaoka; 義隆北岡; Takayuki Oya; 孝行大家; Tetsuro Mizushima; 哲郎水島
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-07
Also published as: JP4891450B1

Abstract

【課題】中間色、特に視感度が高い赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色の色相ズレを低減することができるようにする。
【解決手段】赤色、緑色および青色の各色レーザ光をそれぞれ出力する赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置と、これらの各レーザ光源装置から時分割で順次出力されるレーザ光を映像信号に基づいて変調する空間光変調素子と、１フレームを構成する複数の点灯区間ごとにレーザ光源装置の点灯を制御するとともに、空間光変調素子での各色レーザ光の出力を制御する制御部と、を備え、緑色レーザ光源装置は、ＣＩＥｘｙ色度図上において標準緑色よりも高いｙ値を有する緑色レーザ光を出力し、制御部は、隣接する２つのフレームに跨って緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンを含む点灯順序でレーザ光源装置を点灯させる構成とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、光源として半導体レーザを用いたレーザ光源装置を備えた時分割表示方式の画像表示装置に関する。

近年、スクリーン上に画面を投写する投写式の画像表示装置の光源に半導体レーザを用いる技術が注目されている。この半導体レーザは、従来から画像表示装置に多用されてきた水銀ランプに比較して、色再現性がよい点、瞬時点灯が可能である点、長寿命である点、高効率で消費電力を低減することができる点、及び小型化が容易である点など種々の利点を有している。

このような半導体レーザを用いた画像表示装置においては、カラー画像を形成するために、赤色、緑色および青色の３つのレーザ光源装置と、１つの液晶表示素子からなる空間光変調素子を用い、各レーザ光源装置から出射される各色のレーザ光を空間光変調素子に順次入射させる時分割表示方式（フィールドシーケンシャル方式）による技術が知られている（特許文献１参照）。この時分割表示方式は、スクリーン上に投写された各色の画像を視覚の残像効果によってカラー画像として認識させるようにしたものであり、空間光変調素子が１つで済むため、装置の小型化を図る上で都合が良い。

特開２０１０−９１９２７号公報

さて、このような時分割表示方式では、１フレームを複数の点灯区間（サブフレーム）に分割し、その点灯区間ごとに赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置を点灯させ、この点灯タイミングに同期して空間光変調素子にて各色レーザ光の出力を制御する。特に中間色を表示させるには、赤色、緑色および青色のうち、中間色の色相を表現するために必要となる色のレーザ光を空間光変調素子にて出力させればよく、例えば黄色を表示させる場合には、赤色および緑色のレーザ光を出力させることになる。

ところが、空間光変調素子に用いられる液晶表示素子は、立ち上がりの際の応答性が低く、制御電圧の印加に応じて透過率が徐々に高くなる特性を有している。このため、前記のように中間色を表示させる場合には、点灯順序が先になる色の出力が小さくなり、これが原因で色相ズレが発生する。例えば赤色、緑色および青色の順序でレーザ光源装置を点灯する構成で、黄色を表示させる場合には、点灯順序が先になる赤色の出力が緑色に比較して小さくなるため、ＣＩＥｘｙ色度図上における黄色の標準色よりも緑色側にずれた色が表示される。特に赤色と緑色は視感度が高く、赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色で色相ズレが目立つという問題が生じる。

また、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置では、ＣＩＥｘｙ色度図上における各色の標準色に近似する色相のレーザ光を出力させることが難しく、特に緑色レーザ光源装置では標準緑色から大きく離れた色相の緑色レーザ光しか出力させることができない場合があり、このようなレーザ光源装置が発するレーザ光自体の色相ズレも、中間色の色相ズレを引き起こす要因となる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、中間色、特に視感度が高い赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色の色相ズレを低減することができるように構成された画像表示装置を提供することにある。

本発明の画像表示装置は、赤色、緑色および青色の各色レーザ光をそれぞれ出力する赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置と、これらの各レーザ光源装置から時分割で順次出力される各色レーザ光を映像信号に基づいて変調する空間光変調素子と、１フレームを構成する複数の点灯区間ごとに前記レーザ光源装置の点灯を制御するとともに、前記空間光変調素子での各色レーザ光の出力を制御する制御部と、を備え、前記緑色レーザ光源装置は、ＣＩＥｘｙ色度図上において標準緑色よりも高いｙ値を有する緑色レーザ光を出力し、前記制御部は、隣接する２つのフレームに跨って緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させる構成とする。

本発明によれば、赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色を表示する場合に、空間光変調素子の立ち上がり応答性により点灯順序が先になる緑色の出力が小さくなるが、この緑色の出力不足は、緑色レーザ光源装置が発する緑色レーザ光自体の色相ズレを相殺するように作用するため、表示される中間色の色相ズレを低減することができる。

実施形態に係る画像表示装置１を内蔵したノート型の情報処理装置２を示す斜視図光学エンジンユニット１３に内蔵される光学エンジン部２１の概略構成図緑色レーザ光源装置２２におけるレーザ光の状況を示す模式図画像表示装置１の機能ブロック図赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４が発する各色のレーザ光の色相を示すＣＩＥｘｙ色度図従来例および第１，第２の実施形態による、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４を点灯させる順番と、空間光変調素子２５の極性を示す図図６（Ａ）に示した従来例により黄色を表示させる場合の各制御信号、空間光変調素子２５の動作、および出力波形の状況を示す図図６（Ｂ）に示した第１の実施形態により黄色を表示させる場合の各制御信号、空間光変調素子２５の動作、および出力波形の状況を示す図図６（Ｂ）に示した第１の実施形態によりシアンを表示させる場合の各制御信号、空間光変調素子２５の動作、および出力波形の状況を示す図第３の実施形態による、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４を点灯させる順番と、空間光変調素子２５の極性を示す図

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、赤色、緑色および青色の各色レーザ光をそれぞれ出力する赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置と、これらの各レーザ光源装置から時分割で順次出力される各色レーザ光を映像信号に基づいて変調する空間光変調素子と、１フレームを構成する複数の点灯区間ごとに前記レーザ光源装置の点灯を制御するとともに、前記空間光変調素子での各色レーザ光の出力を制御する制御部と、を備え、前記緑色レーザ光源装置は、ＣＩＥｘｙ色度図上において標準緑色よりも高いｙ値を有する緑色レーザ光を出力し、前記制御部は、隣接する２つのフレームに跨って緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させる構成とする。

これによると、赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色を表示する場合に、空間光変調素子の立ち上がり応答性により点灯順序が先になる緑色の出力が小さくなるが、この緑色の出力不足は、緑色レーザ光源装置が発する緑色レーザ光自体の色相ズレを相殺するように作用するため、表示される中間色の色相ズレを低減することができる。

この場合、赤色および緑色の順序で点灯するＲＧ点灯パターンとＧＲ点灯パターンとが混在する構成も可能であるが、赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色の色相ズレを低減するには、１フレーム当たり、ＧＲ点灯パターンがＲＧ点灯パターンと同じ回数かそれよりも多い回数存在する構成とするとよい。

また、第２の発明は、前記制御部は、１フレーム内に緑色、青色および緑色の順序で点灯するＧＢＧ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させる構成とする。

これによると、緑色と青色の組み合わせで表示される中間色を表示する場合に、空間光変調素子の立ち上がり応答性により点灯順序の先になる緑色の出力が小さくなるが、この緑色の出力不足は、緑色レーザ光源装置が発する緑色レーザ光自体の色相ズレを相殺するように作用するため、表示される中間色の色相ズレを低減することができる。

また、第３の発明は、前記制御部は、１フレームを構成する点灯区間が奇数個となる場合に、前記空間光変調素子の極性を、点灯区間ごとに反転させ且つ隣接するフレームにおいて対応する点灯区間が互いに逆の極性となるように切り換える構成とする。

これによると、１フレームを超えて点灯区間ごとに空間光変調素子の極性が反転する状態となるため、空間光変調素子に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができ、これにより空間光変調素子の焼き付きを防止することができる。

また、第４の発明は、前記緑色レーザ光源装置は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力された励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力する固体レーザ素子と、この固体レーザ素子から出力された赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力する波長変換素子と、を備えた構成とする。

これによると、高出力の緑色レーザ光を出力することができる。この場合、標準緑色に比較してｙ値が高い緑色レーザ光が出力されるため、本発明が有効である。

なお、レーザ光源装置の温度上昇を抑えるとともに、空間光変調素子の立ち上がり応答性の低さを補うため、同じ色を連続して複数回ずつ点灯させる構成も可能であり、この場合、レーザ光源装置の点灯順序を表す点灯パターンは、同じ色を連続して点灯させる複数の点灯区間をまとめた点灯グループ単位で考えればよい。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明による画像表示装置１を携帯型情報処理装置２に内蔵した例を示す斜視図である。携帯型情報処理装置２の本体３には、光ディスク装置などの周辺機器が取り替え可能に収容される収容スペース、いわゆるドライブベイが、キーボード４の裏面側に形成されており、このドライブベイに画像表示装置１が取り付けられている。

画像表示装置１は、筐体１１と、筐体１１に対して出し入れ可能に設けられた可動体１２と、を有している。可動体１２は、レーザ光をスクリーンＳに投写するための光学部品が収容された光学エンジンユニット１３と、この光学エンジンユニット１３内の光学部品を制御するための基板などが収容された制御ユニット１４とで構成され、光学エンジンユニット１３が上下方向に回動可能に制御ユニット１４に支持されている。

この画像表示装置１は、不使用時に可動体１２が筐体１１内に格納され、使用時には可動体１２が筐体１１から引き出され、光学エンジンユニット１３を回動させて、光学エンジンユニット１３からのレーザ光の投写角度を調整することで、レーザ光をスクリーンＳ上に適切に投写させることができる。

図２は、図１に示した光学エンジンユニット１３に内蔵される光学エンジン部２１の概略構成図である。この光学エンジン部２１は、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置２２と、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置２３と、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置２４と、映像信号に応じて各レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光の変調を行う空間光変調素子２５と、各レーザ光源装置２２〜２４からのレーザ光を反射させて空間光変調素子２５に照射させるとともに空間光変調素子２５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ２６と、各レーザ光源装置２２〜２４から出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ２６に導くリレー光学系２７と、偏光ビームスプリッタ２６を透過した変調レーザ光をスクリーンＳに投射する投射光学系２８と、を備えている。

この光学エンジン部２１は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置２２〜２４から各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が視覚の残像効果によってカラー画像として認識される。

リレー光学系２７は、各レーザ光源装置２２〜２４から出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ３１〜３３と、コリメータレンズ３１〜３３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー３４，３５と、ダイクロイックミラー３４，３５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板３６と、拡散板３６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ３７と、を備えている。

投射光学系２８からスクリーンＳに向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置２４から青色レーザ光が後方に向けて出射され、この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置２２および赤色レーザ光源装置２３から緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー３４，３５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー３４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー３５で同一の光路に導かれる。

第１および第２のダイクロイックミラー３４，３５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー３４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー３５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。

これらの各光学部材は、筐体４１に支持されている。この筐体４１は、各レーザ光源装置２２〜２４で発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。

緑色レーザ光源装置２２は、側方に向けて突出した状態で筐体４１に形成された取付部４２に取り付けられている。この取付部４２は、リレー光学系２７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部４３と側壁部４４とが交わる角部から側壁部４４に直交する向きに突出した状態で設けられている。赤色レーザ光源装置２３は、ホルダ４５に保持された状態で側壁部４４の外面側に取り付けられている。青色レーザ光源装置２４は、ホルダ４６に保持された状態で前壁部４３の外面側に取り付けられている。

赤色レーザ光源装置２３および青色レーザ光源装置２４は、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置２３および青色レーザ光源装置２４は、ホルダ４５，４６に開設された取付孔４７，４８に圧入するなどしてホルダ４５，４６に対して固定される。青色レーザ光源装置２４および赤色レーザ光源装置２３のレーザチップの発熱は、ホルダ４５，４６を介して筐体４１に伝達されて放熱され、各ホルダ４５，４６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。

緑色レーザ光源装置２２は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ５１と、半導体レーザ５１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Fast-Axis Collimator）レンズ５２およびロッドレンズ５３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子５４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子５５と、固体レーザ素子５４とともに共振器を構成する凹面ミラー５６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー５７と、各部を支持する基台５８と、各部を覆うカバー体５９と、を備えている。

この緑色レーザ光源装置２２は、基台５８を筐体４１の取付部４２に取り付けて固定され、緑色レーザ光源装置２２と筐体４１の側壁部４４との間に所要の幅（例えば０．５ｍｍ以下）の間隙が形成される。これにより、緑色レーザ光源装置２２の熱が赤色レーザ光源装置２３に伝わりにくくなり、赤色レーザ光源装置２３の昇温を抑制して、温度特性の悪い赤色レーザ光源装置２３を安定的に動作させることができる。また、赤色レーザ光源装置２３の所要の光軸調整代（例えば０．３ｍｍ程度）を確保するため、緑色レーザ光源装置２２と赤色レーザ光源装置２３との間に所要の幅（例えば０．３ｍｍ以上）の間隙が設けられている。

図３は、図２に示した緑色レーザ光源装置２２におけるレーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ５１のレーザチップ６１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ５２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ５３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。

固体レーザ素子５４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ５３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子５４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ_４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ_４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ^＋３に置換してドーピングしたものである。

固体レーザ素子５４におけるロッドレンズ５３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６２が形成されている。固体レーザ素子５４における波長変換素子５５に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６３が形成されている。

波長変換素子５５は、いわゆるＳＨＧ（Second Harmonics Generation）素子であり、固体レーザ素子５４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。この波長変換素子５５は、強誘電体結晶に、分極が反転した領域とそのままの領域を交互に形成した、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向（分極反転領域の配列方向）に基本波長レーザ光を入射させる。なお、強誘電体結晶には、例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム）にＭｇＯを添加したものが用いられる。

波長変換素子５５における固体レーザ素子５４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６４が形成されている。波長変換素子５５における凹面ミラー５６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６５が形成されている。

凹面ミラー５６は、波長変換素子５５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６６が形成されている。これにより、固体レーザ素子５４の膜６２と凹面ミラー５６の膜６６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。

波長変換素子５５では、固体レーザ素子５４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子５５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー５６で反射されて波長変換素子５５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子５５の膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射される。

ここで、固体レーザ素子５４から波長変換素子５５に入射して波長変換素子５５で波長変換されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー５６で一旦反射されて波長変換素子５５に入射して膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。

そこでここでは、波長変換素子５５を光軸方向に対して傾斜させて、入射面および出射面での屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。

なお、図２に示したガラスカバー５７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。

図４は、図１に示した画像表示装置１の機能ブロック図である。制御ユニット１４には、各色のレーザ光源装置２２〜２４を制御するレーザ光源制御部７１と、携帯型情報処理装置２から入力される映像信号を変換する映像信号変換部７２およびその出力信号に基づいて空間光変調素子２５を制御する空間光変調素子制御部７３を備えた画像表示制御部７４と、携帯型情報処理装置２から供給される電力をレーザ光源制御部７１および画像表示制御部７４に供給する電源部７５と、各部を総括的に制御する主制御部７６と、を有している。

主制御部７６は、画像表示制御部７４から入力される画像表示信号に基づき、各色のレーザ光源装置２２〜２４の点灯を制御する制御信号として、各レーザ光源装置２２〜２４の点灯を許可する点灯許可信号（LD ON）と、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４をそれぞれ点灯させる赤色点灯信号（LD RON）、緑色点灯信号（LD GON）および青色点灯信号（LD BON）を生成して、これらの制御信号をレーザ光源制御部７１に出力する。

レーザ光源制御部７１は、主制御部７６から入力される制御信号に基づき、各レーザ光源装置２２〜２４に対する駆動電流の印加を制御するための駆動制御信号（Ig、Ir、及びIb）を各レーザ光源装置２２〜２４に出力する。

空間光変調素子制御部７３は、映像信号変換部７２から出力される映像信号に基づき、空間光変調素子２５の動作を制御する制御信号として、基準電圧信号（LCOS VCOM）および画素電圧信号（LCOS ΔV）を生成して、これらの制御信号を空間光変調素子２５に出力する。画素電圧信号（LCOS ΔV）は、実際には、空間光変調素子２５が有する画素数分の信号数が存在するが、本実施の形態においては便宜上、空間光変調素子２５が有するｎ番目の画素の画素電圧信号を「LCOS ΔV」として説明する。

空間光変調素子２５は、反射型の液晶表示素子、いわゆるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）であり、シリコン基板上に形成した液晶層を透過したレーザ光をシリコン基板上の反射層で反射させて出射させる構成のものである。この空間光変調素子２５では、空間光変調素子制御部７３から入力される画素電圧信号（LCOS ΔV）に応じてレーザ光の出力（輝度）が増減し、各色のレーザ光源装置２２〜２４から時分割で入力される各色のレーザ光の出力を増減することで、所要の色相を表示させることができる。

また、この空間光変調素子２５は、空間光変調素子制御部７３から入力される基準電圧信号（LCOS VCOM）に基づいて極性（ｐおよびｎ）が制御され、画素電圧信号（LCOS ΔV）は、基準電圧信号（LCOS VCOM）に応じて正負が反転する。

図５は、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４が発する各色のレーザ光の色相を示すＣＩＥｘｙ色度図である。なお、ここでは、後述する従来例および第１の実施形態で中間色（黄色およびシアン）を表示させた場合の表示色の色相も示す。

赤色レーザ光源装置２３が発する赤色レーザ光（x=0.719,y=0.281）、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光（x=0.170,y=0.796）、および青色レーザ光源装置２４が発する青色レーザ光（x=0.161,y=0.014）はそれぞれ、ＣＩＥｘｙ色度図上における標準赤色（x=0.640,y=0.330）、標準緑色（x=0.300,y=0.600）、および標準青色（x=0.150,y=0.060）からずれた色相となるが、特に緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光は標準緑色より大きくずれている。

図６は、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４を点灯させる順番と、空間光変調素子２５の極性を示す図であり、（Ａ）に従来例による場合を、（Ｂ）に第１の実施形態による場合を、（Ｃ）に第２の実施形態による場合を、それぞれ示す。

図７，図８，図９は、各制御信号、空間光変調素子２５の動作、および出力波形の状況を示す図であり、図７は、図６（Ａ）に示した従来例により黄色を表示させる場合を、図８は、図６（Ｂ）に示した第１の実施形態により黄色を表示させる場合を、図９は、図６（Ｂ）に示した第１の実施形態によりシアンを表示させる場合を、それぞれ示している。

図６（Ａ）に示す従来例では、１フレームが６つの点灯区間（サブフレーム）に分割され、１フレームで緑色、赤色および青色をそれぞれ２回点灯させる２倍速表示となっており、１フレームにおいて赤色、緑色および青色の順序で点灯するＲＧＢ点灯パターンが２回繰り返される。

ここで、本画像表示装置１の動作を図７を用いて説明する（図４を併せて参照されたい）。本画像表示装置１では、点灯許可信号（LD ON）と、赤色点灯信号（LD RON）、緑色点灯信号（LD GON）および青色点灯信号（LD BON）とが主制御部７４からレーザ光源制御部７１に出力され、点灯許可信号（LD ON）がオンとなると、赤色点灯信号（LD RON）、緑色点灯信号（LD GON）および青色点灯信号（LD BON）に応じて、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４が点灯する。

また、基準電圧信号（LCOS VCOM）および画素電圧信号（LCOS ΔV）が空間光変調素子制御部７３から空間光変調素子２５に出力され、基準電圧信号（LCOS VCOM）に応じて空間光変調素子２５の極性が切り換えられ、画素電圧信号（LCOS ΔV）に応じて空間光変調素子２５の透過率が変化して各色レーザ光の出力（輝度）が調整される。

ここで、黄色（255,255,0（ＲＧＢ８ビット、以下同様））を表示する場合、空間光変調素子２５で赤色および緑色を出力させればよく、画素電圧信号の絶対値（LCOS |ΔV|）は、赤色および緑色の点灯区間で最低電圧となり、出力（輝度）は最大レベル（255）となる。また、この図７に示す従来例では、赤色、緑色および青色の順序で点灯するＲＧＢ点灯パターンを採用しているため、空間光変調素子２５において赤色および緑色の順序でレーザ光が出力される。

一方、空間光変調素子２５は、出力（輝度）の立ち上がりの際の応答性が低い。空間光変調素子２５では出力（輝度）を上げるとき、制御電圧を下げるが、このとき透過率が徐徐に高くなる特性を有している（図７のＬＣ動作）。このため、黄色を表示する場合には、点灯順序が先になる赤色の点灯区間で透過率が徐々に高くなる過渡状態となるため、赤色の出力が制限され、緑色に比較して赤色の出力が小さくなる（図７の出力波形）。

一方、前記のように、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光（x=0.170,y=0.796）は、標準緑色（x=0.300,y=0.600）に比較してｙ値が高い。この緑色レーザ光の色相ズレは、表示色の色相を緑色側にずらすように作用し、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性に起因する赤色の出力不足との相乗作用により、図５に示したように、標準黄色（x=0.470,y=0.465）から緑色側に大きくずれた黄緑色に表示される。

図６（Ｂ）に示す第１の実施形態では、１フレームが４つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２２〜２４を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯する。ここでは、緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンが、隣接する２つのフレームに跨って存在する。すなわち、フレームの最後の点灯区間で緑色が点灯され、次のフレームの最初の点灯区間で赤色が点灯される。また、１フレーム内に緑色、青色および緑色の順序で点灯するＧＢＧ点灯パターンが存在する。

ここで、黄色（255,255,0）を表示する場合、空間光変調素子２５で赤色および緑色のレーザ光を出力させることになるが、この第１の実施形態では、図８に示すように、ＧＲ点灯パターンにより、緑色および赤色の順序でレーザ光が出力される。このとき、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性により、点灯順序が先になる緑色の出力が小さくなり、緑色の出力不足が発生する。

一方、図５に示したように、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光（x=0.170,y=0.796）は、ＣＩＥｘｙ色度図上における標準緑色（x=0.300,y=0.600）よりも高いｙ値を有する。この緑色レーザ光自体の色相ズレは、表示色の色相を緑色側にずらすように作用する。なお、赤色レーザ光源装置２３が発する赤色レーザ光（x=0.719,y=0.281）も標準赤色（x=0.640,y=0.330）からずれているが、緑色レーザ光の方が赤色レーザ光よりも色相ズレが顕著であるため、緑色レーザ光の色相ズレが支配的となる。

このように第１の実施形態では、黄色（255,255,0）を表示する場合に、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性による緑色の出力不足と、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光自体の色相ズレとが発生するが、これらは互いに相殺するように作用する。このため、表示される黄色の色相ズレを低減することができ、図５に示したように、表示色の色相を標準黄色（x=0.470,y=0.465）に近づけることができる。

なお、この第１の実施形態では、フレームの先頭に赤色および緑色の順序で点灯するＲＧ点灯パターンが存在するが、このＲＧ点灯パターンの赤色は、点灯開始直後の最初のフレームを除き、ＧＲ点灯パターンを構成するものである。したがって、この第１の実施形態では、実質的に、ＧＲ点灯パターンに重複しない独立したＲＧ点灯パターンは存在しない。

また、シアン（0,255,255）を表示する場合、空間光変調素子２５で緑色および青色のレーザ光を出力させることになるが、この第１の実施形態では、図９に示すように、ＧＢＧ点灯パターンにより、緑色、青色および緑色の順序でレーザ光が出力される。このとき、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性により、点灯順序の最初の緑色の出力が小さくなり、緑色の出力不足が発生する。

一方、図５に示したように、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光（x=0.170,y=0.796）は、ＣＩＥｘｙ色度図上における標準緑色（x=0.300,y=0.600）よりも高いｙ値を有する。この緑色レーザ光自体の色相ズレは、表示色の色相を緑色側に大きくずらすように作用する。なお、青色レーザ光源装置２４が発する青色レーザ光（x=0.161,y=0.014）も標準青色（x=0.150,y=0.060）からずれているが、緑色レーザ光の方が青色レーザ光よりも色相ズレが顕著であるため、緑色レーザ光の色相ズレが支配的となる。

このように第１の実施形態では、シアン（0,255,255）を表示する場合、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性による緑色の出力不足と、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光自体の色相ズレとが発生するが、これらは互いに相殺するように作用する。このため、表示されるシアンの色相ズレを低減することができ、図５に示したように、表示色の色相を標準シアン（x=0.225,y=0.330）に近付けることができる。すなわち、この第１の実施形態では、視感度の高い赤色および緑色によって表示される黄色に加え、青色と緑色によって表示されるシアンも標準色に近付けることができる。

また、図６（Ｂ）に示す第１の実施形態では、図６（Ａ）に示す従来例と比較すると、１フレームにおける２回目の赤色および青色の点灯区間が削除された状態となっており、１フレームにおいて緑色の点灯回数が２回となるのに対して、赤色および青色の点灯回数はそれぞれ１回となり、１フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色のうち、緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置２２〜２４の切り替え速度や空間光変調素子２５の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング（虹現象）を効率的に低減することができる。

図６（Ｃ）に示す第２の実施形態では、１フレームが５つの点灯区間に分割され、レーザ光源装置２２〜２４を赤色、緑色、赤色、青色、緑色の順で点灯する。ここでは、図６（Ｂ）に示す第１の実施形態と同様に、緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンが、隣接する２つのフレームに跨って存在する。

この第２の実施形態では、黄色（255,255,0）を表示する場合、ＧＲ点灯パターンにより、第１の実施形態と同様に、緑色および赤色の順序でレーザ光が出力されるため、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性による緑色の出力不足が発生し、この空間光変調素子２５の立ち上がり応答性による緑色の出力不足と、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光自体の色相ズレとが相殺されることで、表示される黄色の色相ズレを低減することができる。

また、この第２の実施形態では、１フレームにおいて赤色および緑色の点灯回数がそれぞれ２回となるのに対して、青色の点灯回数は１回となり、１フレームにおいて、視感度の高い赤色および緑色の点灯回数が、青色の点灯回数より多くなっている。このため、レーザ光源装置２２〜２４の切り替え速度や空間光変調素子２５の応答速度が高くなくても、カラーブレーキング（虹現象）を効率的に低減することができる。

また、この第２の実施形態では、１フレームを構成する点灯区間が奇数個となっているため、各フレームの点灯区間ごとに空間光変調素子２５の極性を反転させるとともに、各点灯区間での空間光変調素子２５の極性を各フレームで同一とすると、フレームの最後の点灯区間と次のフレームの最初の点灯区間とが同一の極性となり、空間光変調素子２５に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができない。

そこで、ここでは、空間光変調素子２５の極性を、点灯区間ごとに反転させ且つ隣接するフレームにおいて対応する点灯区間が互いに逆の極性となるように切り換えるようにしている。これにより、１フレームを超えて点灯区間ごとに空間光変調素子２５の極性が反転する状態となるため、空間光変調素子２５に発生する残留電荷を点灯区間ごとに確実に打ち消すことができ、これにより空間光変調素子２５の焼き付きを防止することができる。

図１０は、第３の実施形態による、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置２２〜２４を点灯させる順番と、空間光変調素子２５の極性を示す図である。ここでは、図６（Ｂ）に示す第１の実施形態と同様に、レーザ光源装置２２〜２４を赤色、緑色、青色、緑色の順で点灯するが、１フレームが４つの点灯グループに分割されるとともに、各点灯グループが２つの点灯区間に分割され、同じ色を連続して２回ずつ点灯させるようにしている。

このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させるようにすると、各レーザ光源装置２２〜２４における１回の点灯時間が短くなるため、レーザ光源装置２２〜２４の温度上昇を抑えるとともに、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性の低さを補うことができる。

また、このように同じ色を連続して複数回ずつ点灯させる場合には、レーザ光源装置２２〜２４の点灯順序を表す点灯パターンは、点灯グループ単位で考えればよく、この第３の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、ＧＲ点灯パターンとＧＢＧ点灯パターンとを有しており、空間光変調素子２５の立ち上がり応答性による緑色の出力不足と、緑色レーザ光源装置２２が発する緑色レーザ光自体の色相ズレとが互いに相殺されることで、表示される黄色およびシアンの色相ズレを低減することができる。

なお、以上の実施形態では、ＧＲ点灯パターンに重複しない独立したＲＧ点灯パターンが存在しない構成となっているが、このような独立したＲＧ点灯パターンがＧＲ点灯パターンと混在する構成も可能である。本発明は、前記のように、ＧＲ点灯パターンにより緑色の出力不足を発生させて緑色レーザ光自体の色相ズレと相殺させることで中間色の色相ズレを低減するものであり、一方、独立したＲＧ点灯パターンは、赤色の出力不足を発生させることから、ＧＲ点灯パターンによる効果を低下させるものとなる。したがって、独立したＲＧ点灯パターンをＧＲ点灯パターンと混在させる構成では、１フレーム当たり、ＧＲ点灯パターンが、独立したＲＧ点灯パターンと同じ回数かそれよりも多い回数存在する構成とするとよい。これにより、独立したＲＧ点灯パターンの影響を抑えて、中間色の色相ズレを低減することができる。

本発明にかかる画像表示装置は、中間色、特に視感度が高い赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色の色相ズレを低減することができる効果を有し、光源として半導体レーザを用いたレーザ光源装置を備えた時分割表示方式の画像表示装置などとして有用である。

１画像表示装置
２２緑色レーザ光源装置
２３赤色レーザ光源装置
２４青色レーザ光源装置
２５空間光変調素子
５４固体レーザ素子
５５波長変換素子
７１レーザ光源制御部
７２映像信号変換部
７３空間光変調素子制御部
７４画像表示制御部
７６主制御部

本発明の画像表示装置は、赤色、緑色および青色の各色レーザ光をそれぞれ出力する赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置と、これらの各レーザ光源装置から時分割で順次出力される各色レーザ光を映像信号に基づいて変調する空間光変調素子と、１フレームを構成する複数の点灯区間ごとに前記レーザ光源装置の点灯を制御するとともに、前記空間光変調素子での各色レーザ光の出力を制御する制御部と、を備え、前記緑色レーザ光源装置は、ＣＩＥｘｙ色度図上において標準緑色よりも高いｙ値を有する緑色レーザ光を出力し、前記制御部は、隣接する２つのフレームに跨って緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させると共に、当該ＧＲ点灯パターンに基づき、赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色を２つのフレームに跨って出力させるように前記空間光変調素子を制御し、前記中間色の出力を調整するための前記空間光変調素子の透過率は、緑色の点灯区間において立ち上がって徐々に高くなると共に、当該緑色の点灯区間とこれに続く赤色の点灯区間との間において立ち下がることなく推移する構成とする。

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、赤色、緑色および青色の各色レーザ光をそれぞれ出力する赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置と、これらの各レーザ光源装置から時分割で順次出力される各色レーザ光を映像信号に基づいて変調する空間光変調素子と、１フレームを構成する複数の点灯区間ごとに前記レーザ光源装置の点灯を制御するとともに、前記空間光変調素子での各色レーザ光の出力を制御する制御部と、を備え、前記緑色レーザ光源装置は、ＣＩＥｘｙ色度図上において標準緑色よりも高いｙ値を有する緑色レーザ光を出力し、前記制御部は、隣接する２つのフレームに跨って緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させると共に、当該ＧＲ点灯パターンに基づき、赤色と緑色の組み合わせで表示される中間色を２つのフレームに跨って出力させるように前記空間光変調素子を制御し、前記中間色の出力を調整するための前記空間光変調素子の透過率は、緑色の点灯区間において立ち上がって徐々に高くなると共に、当該緑色の点灯区間とこれに続く赤色の点灯区間との間において立ち下がることなく推移する構成とする。

また、第２の発明は、前記制御部は、１フレーム内に緑色、青色および緑色の順序で点灯するＧＢＧ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させると共に、当該ＧＢＧ点灯パターンに基づき、緑色と青色の組み合わせで表示される中間色を出力させるように前記空間光変調素子を制御する構成とする。

Claims

赤色、緑色および青色の各色レーザ光をそれぞれ出力する赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置と、
これらの各レーザ光源装置から時分割で順次出力される各色レーザ光を映像信号に基づいて変調する空間光変調素子と、
１フレームを構成する複数の点灯区間ごとに前記レーザ光源装置の点灯を制御するとともに、前記空間光変調素子での各色レーザ光の出力を制御する制御部と、を備え、
前記緑色レーザ光源装置は、ＣＩＥｘｙ色度図上において標準緑色よりも高いｙ値を有する緑色レーザ光を出力し、
前記制御部は、隣接する２つのフレームに跨って緑色および赤色の順序で点灯するＧＲ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させることを特徴とする画像表示装置。
前記制御部は、１フレーム内に緑色、青色および緑色の順序で点灯するＧＢＧ点灯パターンを含む点灯順序で前記レーザ光源装置を点灯させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
前記制御部は、１フレームを構成する点灯区間が奇数個となる場合に、前記空間光変調素子の極性を、点灯区間ごとに反転させ且つ隣接するフレームにおいて対応する点灯区間が互いに逆の極性となるように切り換えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
前記緑色レーザ光源装置は、励起用レーザ光を出力する半導体レーザと、この半導体レーザから出力された励起用レーザ光により励起されて赤外レーザ光を出力する固体レーザ素子と、この固体レーザ素子から出力された赤外レーザ光の波長を変換して緑色レーザ光を出力する波長変換素子と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像表示装置。