JP5268876B2 - 反射型カラー画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子看板や電子掲示板などに用いられる反射型カラー画像表示装置に関する。

外光を利用してカラー画像を表示する反射型カラー画像表示装置は、Ｒ（Ｒｅｄ；赤）色、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ；緑）色及びＢ（Ｂｌｕｅ；青）色の３原色のサブピクセルを１組の画素として用い、ＲＧＢの各色のサブピクセルにおける輝度の割合を変えることで画素のカラー表現を行う（例えば、特許文献１（段落０００５、図１）参照）。

ここで、図１２を参照して、ＲＧＢのサブピクセルを用いてカラー表現をする従来の反射型カラー画像表示装置の問題点について説明する。図１２は、ＲＧＢのサブピクセルを用いてカラー表現をする従来の反射型カラー画像表示装置の模式的断面図である。

図１２に示す従来の反射型カラー画像表示装置２２０は、一つの画素表示素子２２１について、それぞれＲ色、Ｇ色、Ｂ色の輝度成分を再現するためのサブピクセル２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂから構成されている。また、各サブピクセル２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂは、それぞれカラーフィルタ２２３ｒ、２２３ｇ、２２３ｂを備え、各サブピクセル２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂに共通して、輝度変調部２２２と反射部２２４とを備えている。

カラーフィルタ２２３ｒ、２２３ｇ、２２３ｂは、外光であるＷ（Ｗｈｉｔｅ；白）色の入射光から、それぞれのサブピクセル２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂの表示色に対応する色成分であるＲ色光、Ｇ色光、Ｂ色光を選択的に透過する。カラーフィルタを透過した各色成分の入射光は、輝度変調部２２２を透過し、反射部２２４で反射され、再び輝度変調部２２２を透過し、カラーフィルタ２２３ｒ、２２３ｇ、２２３ｂを透過して、観察方向に出射される。このとき、輝度変調部２２２は、外光が輝度変調部２２２を往復透過したときに画像データに対応した輝度となるように透過率を変調する。輝度変調部２２２としては、例えば、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モードで駆動する液晶表示素子を用いることができる。

そして、従来技術における反射型カラー画像表示装置２２０は、サブピクセル２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂにおけるＲ色、Ｇ色、Ｂ色の輝度レベルのバランスを変えることにより任意の色再現を行うものである。

また、特許文献２には、１画素当たり、３原色であるＲ色、Ｇ色、Ｂ色のサブピクセルに、Ｗ色のサブピクセルを加えた反射型カラー表示装置が記載されている（段落００２６、図１〜図３）。Ｗ色のサブピクセルを加えることで、表示しうる最高の輝度レベルを向上するものである。

特開平８−３０４８１６号公報 特開２００８−２３３４８４号公報

図１２に示したＲ色、Ｇ色、Ｂ色のサブピクセルを用いた反射型カラー画像表示装置２２０において、入射光に対する出射光の光の利用効率を考えると、各サブピクセル２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂは、それぞれＲ色光、Ｇ色光、Ｂ色光しか出射しない。従って、各サブピクセル２２１ｒ、２２１ｇ、２２１ｂは、１画素中の１／３ずつの面積を占めるとすると、１画素当たりのＲ色光、Ｇ色光、Ｂ色光の光の利用効率は、１／３となる。反射型カラー画像表示装置２２０は、入射する外光を反射してカラー画像を表示するものであるから、光の利用効率が表示される画像の輝度に影響するため、光の利用効率が１／３では、十分な輝度レベルでのカラー画像表示ができないという問題がある。
また、表示すべき元の画像の１画素につき、輝度変調可能な表示素子であるサブピクセルを３個必要とする。このため、例えば、図１２に示した反射型カラー画像表示装置２２０のように横方向に３個のサブピクセルを並設した場合には、１画素当たり１個の表示素子を用いるモノクロ画像表示装置の場合に比べて、横方向の解像度が１／３に低下する。

また、特許文献２に記載された反射型カラー画像表示装置の場合でも、Ｗ色のサブピクセルを加えることで、表示しうる最高の輝度レベルを向上することはできるが、４個のサブピクセルを用いるため、４個のサブピクセルを横方向に並設した場合には、モノクロ画像表示装置の場合に比べて、横方向の解像度が１／４に低下する。

そこで、本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、カラー画像を高輝度に表示する反射型カラー画像表示装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、画像の解像度を実質的に損なうことなくカラー画像を高輝度に表示する反射型カラー画像表示装置を提供することである。

前記した目的を達成するために、請求項１に記載の反射型カラー画像表示装置は、開口部から入射した入射光の輝度を変調し、３原色であるＲ色（赤色）、Ｇ色（緑色）、Ｂ色（青色）若しくはＷ色（白色）の中から選択した選択色に対応する色成分を反射して前記開口部から出射する複数の画素表示素子を２次元マトリクス状に配列して構成された画像表示手段と、画像入力手段と色変換手段とブロック分割手段と色配分手段と制御信号出力手段とを備えた画像処理手段と、を備えて構成した。

かかる構成によれば、反射型カラー画像表示装置は、画像処理手段の画像入力手段によって、例えば、ｓＲＧＢ（ＩＥＣ規格６１９６６−２−１）などに準拠した標準的なシステムにおけるカラー画像データである第１カラー画像データを入力する。
次に、反射型カラー画像表示装置は、画像処理手段の色変換手段によって、画像入力手段で入力した第１カラー画像データを、この第１カラー画像データの表色系における３原色である第１の３原色よりも高輝度に設定された３原色であって、画素表示素子が選択可能な選択色であるＲ色、Ｇ色及びＢ色からなる第２の３原色によって定められる表色系のカラー画像データである第２カラー画像データに変換する。
次に、反射型カラー画像表示装置は、画像処理手段のブロック分割手段によって、色変換手段で変換された第２カラー画像データを複数の画素からなるブロックに分割する。
次に、反射型カラー画像表示手段は、画像処理手段の色配分手段によって、ブロック分割手段で分割されたブロックごとに、第２カラー画像データによって定められる当該ブロックを構成する複数の画素の３原色の色成分（ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐ）ごとのそれぞれの総和（Ｒ_Ａ＝Σｒ_ｐ、Ｇ_Ａ＝Σｇ_ｐ、Ｂ_Ａ＝Σｂ_ｐ）から、この色成分ごとの総和（Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａ）の中の最小値（Ｍｉｎ（Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａ））を減じることで算出される有彩色分の各色成分（Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔ）の大きさに対応して、当該ブロック内の画素ごとに、第２の３原色であるＲ色、Ｇ色、Ｂ色若しくはＷ色の中から選択される選択色（Ｃ）と輝度（ｙ_ｐ）とを配分する。
次に、反射型カラー画像表示装置は、画像処理手段の制御信号出力手段によって、色配分手段で画素ごとに配分された選択色と輝度とで、対応する画素位置の画素表示素子によって表示されるように、画素表示素子が表示する選択色を選択するための制御信号である色選択制御信号と輝度を変調するための制御信号である輝度制御信号とを画像表示手段に出力する。
そして、反射型カラー画像表示装置は、画像表示手段の各画素表示素子によって、制御信号出力手段から入力した各画素表示素子に対応する色選択制御信号と輝度制御信号とに対応して、色選択と輝度変調とを行うことで、カラー画像を表示する。
これによって、反射型カラー画像表示装置は、高輝度な３原色又はＷ色に表示される複数の画素によって構成されるブロック単位に色度を表現する。

請求項２に記載の反射型カラー画像表示装置は、請求項１に記載の反射型カラー画像表示装置において、色配分手段は、画素ごとに、第２カラー画像データによって定められる対応する画素の輝度を配分するように構成した。

かかる構成によれば、反射型カラー画像表示装置の各画素表示素子は、色配分手段で配分した元の第２カラー画像データにおける画素ごとの輝度に従った輝度レベルで表示する。
これによって、反射型カラー画像表示装置は、画素ごとに輝度レベルが保存されるようにカラー画像を表示する。

請求項３に記載の反射型カラー画像表示装置は、請求項１又は請求項２に記載の反射型カラー画像表示装置において、画素表示素子は、それぞれ第２の３原色であるＲ色、Ｇ色及びＢ色並びにＷ色に４つの側面を着色した四角柱形状の反射部を有する色選択手段を備えて構成した。

かかる構成によれば、反射型カラー画像表示装置の画素表示素子は、色選択手段によって、画像処理手段の制御信号出力手段から入力した色選択制御信号に対応した色に着色された４つの側面の一つを、四角柱形状の２つの底面の中心を結ぶ回転軸まわりに反射部を回転することによって入射光を反射する反射面として設定する。
これによって、反射型カラー画像表示装置の画素表示素子は、色選択手段の反射部の回転を制御することで、この画素表示素子に対応する画素に配分された選択色を表示する。

請求項４に記載の反射型カラー画像表示装置は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反射型カラー画像表示装置において、入射光の透過率を変化する輝度変調手段を備えて構成した。

かかる構成によれば、反射型カラー画像表示装置の画素表示素子は、輝度変調手段によって、画像処理手段の制御信号出力手段から入力した輝度制御信号に対応して、入射光に対する透過率を変化させることで表示する輝度を変調する。
これによって、反射型カラー画像表示装置の画素表示素子は、輝度変調手段の透過率を制御することで、この画素表示素子に対応する画素に配分された輝度で表示する。

請求項１に記載の発明によれば、反射型カラー画像表示装置は、高輝度な３原色又は白色の中から選択される複数の画素からなるブロック単位で色度の表現をするため、各画素が表示可能な輝度レベルが高く、例えば、ＲＧＢサブピクセル方式の反射型カラー画像表示装置に比べて、高輝度にカラー画像を表示することができる。

請求項２に記載の発明によれば、反射型カラー画像表示装置の各画素表示素子は、画素ごとの元のカラー画像データの輝度を保存するように表示するため、視覚的に分解能の高い輝度成分の解像度が維持され、実質的に解像度を損なわないでカラー画像を表示することができる。

請求項３に記載の発明によれば、四角柱形状の反射部の回転という簡単な制御で、画素表示素子の表示色を可変することができるため、容易に反射型カラー画像表示装置を実現することができる。
請求項４に記載の発明によれば、透過率の制御で画素表示素子の表示する輝度を変調するため、液晶表示素子のような従来技術を適用して反射型カラー画像表示装置を実現することができる。

本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置における画素表示素子の構成を示す模式図であり、（ａ）は模式的斜視図、（ｂ）は模式的断面図である。 本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置における色選択手段の構成を示す模式図であり、（ａ）は模式的正面図、（ｂ）は模式的右側面図である。 本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置おける色選択手段による色選択の機構を説明するための説明図であり、（ａ）は制御電極と色選択制御信号との接続を示し、（ｂ）は色選択制御信号と選択色との関係を示す。 本発明に係る実施形態のおける反射型カラー画像表示装置で用いる３原色と標準システムで用いられる３原色との関係を説明するためのｘｙ色度図である。 従来の標準システムにおける３原色の分光反射率特性の例を示すグラフであり、（ａ）はＲ色、（ｂ）はＧ色、（ｃ）はＢ色の分光反射率特性を示す。 本発明における３原色の分光反射率特性の例を示すグラフであり、（ａ）はＲ色、（ｂ）はＧ色、（ｃ）はＢ色の分光反射率特性を示す。 本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置におけるブロック分割処理を説明するための説明図であり、（ａ）はブロック分割の様子を説明する図であり、（ｂ）はブロックの画素構成を説明する図である。 本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置における処理の流れを示すフロー図である。 本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置における色配分処理の様子を説明するための説明図であり、（ａ）はブロック内における画素の色成分ごとの総和を説明するための図であり、（ｂ）はブロック内の画素に色と輝度とを配分する様子を説明するための図である。 本発明に係る実施形態の反射型カラー画像表示装置における色配分処理の流れを示すフロー図である。 従来の反射型カラー画像表示装置の構成を示す模式的断面図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照して説明する。
＜構成＞
まず、図１を参照して、本発明における実施形態の反射型カラー画像表示装置１の構成について説明する。

本実施形態の反射型カラー画像表示装置１は、標準的なシステム（以下、標準システムという）におけるカラー画像データである第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を入力し、画素ごとに、標準システムにおける３原色である第１の３原色よりも高輝度に設定された第２の３原色であるＲ色、Ｇ色又はＢ色若しくはＷ色の中から選択するとともに、原則として、入力した第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）の画素ごとの輝度レベルを再現する（保存する）ように表示する。また、色度（彩度及び色相）は、例えば４×４＝１６画素で構成される小さなブロック単位で、面積階調の原理を応用して再現するものである。

ここで、標準システムにおけるカラー画像データとは、例えば、ＩＴＵ−Ｒ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ−Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ；国際電気通信連合）が制定したハイビジョンに関する国際統一規格であるＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９で採用され、またＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ；国際電気標準会議）が制定したＲＧＢ色空間に関する標準規格であるｓＲＧＢ（ＩＥＣ規格６１９６６−２−１）に準拠したカラー画像データのように、高彩度な３原色によって定められる表色系におけるカラー画像データをいう。

図１に示すように、反射型カラー画像表示装置１は、画像処理手段１０と画像表示手段２０とから構成されている。画像処理手段１０は、画像入力手段１１と、色変換手段１２と、ブロック分割手段１３と、色配分手段１４と、制御信号出力手段１５とから構成されている。また、画像表示手段２０は、複数の画素表示素子２１が２次元マトリクス状に配列されて構成されている。

ここで、画像処理手段１０は、ｓＲＧＢなどの標準システムに準拠したカラー画像データである第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を入力し、入力した第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を画像表示手段２０によって表示するために、画像表示手段２０の各画素表示素子２１が表示すべき選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐに対応した色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔを算出して画像表示手段２０に出力する。

そして、画像表示手段２０は、画像処理手段１０から各画素表示素子２１に対応した色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔを入力し、入力した色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔに基づいて、各画素表示素子２１を駆動制御することで、カラー画像を表示する。
以下、各部の構成について、順次説明する。

まず、図２を参照（適宜図１参照）して、画素ごとに、第２の３原色であるＲ色、Ｇ色又はＢ色若しくはＷ色の中から表示する色を選択し、輝度レベルを変調して表示する画像表示手段２０の構成について説明する。

図２に示すように、画素表示素子２１は、輝度変調手段２２と色選択手段２３とから構成されている。画素表示素子２１は、外光を入射光Ｌ１とし、画素表示素子２１による反射光を出射光Ｌ４とする反射型の画素表示素子である。

画素表示素子２１は、画素表示素子２１の表面である輝度変調手段２２の表面２２ａの開口部に照射されるＷ色の外光を入射光Ｌ１とし、輝度変調手段２２を透過し（透過光Ｌ２）、標準システムにおける３原色である第１の３原色よりも高輝度な３原色である第２の３原色のＲ色、Ｇ色又はＢ色若しくはＷ色に設定された色選択手段２３の表面である反射面２３ａで反射され、輝度変調手段２２を再び透過して（透過光Ｌ３）、輝度変調手段２２の表面２２ａの開口部から観察方向である図２の上方に出射光Ｌ４を出射する。このとき、出射光Ｌ４として、色選択手段２３の反射面２３ａに設定された色で、かつ輝度変調手段２２によって変調された輝度レベルの光を出射する。

輝度変調手段２２は、画像処理手段１０から入力される輝度制御信号Ｔに基づいて、第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）に対応する輝度ｙ_ｐのレベルの光を出射光Ｌ４として出射するように透過率を変調する素子である。
輝度変調手段２２としては、例えば、上下に偏光板（図示せず）を配し、透明電極（図示せず）及び配向膜（図示せず）が設けられた上下の透明基板（図示せず）で液晶（図示せず）を挟み、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モードで駆動する公知の透過型の液晶表示素子を用いることができる。このような液晶表示素子において、上下の透明基板（図示せず）に設けられた透明電極（図示せず）間に印加する電圧を変化させることで、液晶表示素子の透過率、すなわち透過する光の輝度レベルを変調することができる。

輝度変調手段２２は、画像表示手段２０において画素表示素子２１が占める画素領域に対応して、平面視がほぼ正方形の開口部を有する。また、輝度変調手段２２の裏面２２ｂは、色選択手段２３の表面である反射面２３ａと平行に設けられている。そして、輝度変調手段２２は、反射面２３ａを介して、入射光Ｌ１の方向と出射光Ｌ４の方向とに往復して透過する際に、輝度制御信号Ｔに基づいて設定された透過率で透過光Ｌ２及びＬ３を透過させる。

なお、輝度変調手段２２は、液晶型の素子に限定されるものではなく、例えば、開口部の面積を可変できる電気泳動型の素子など、他のタイプの透過率を変調できる素子を用いるようにしてもよい。

色選択手段２３は、画像処理手段１０から入力される色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４に基づいて、画素表示素子２１の出射光Ｌ４の色を選択する手段である。色選択手段２３の表面である反射面２３ａは、輝度変調手段２２の裏面２２ｂに対向して、この裏面２２ｂと平行に設けられている。反射面２３ａの色は、選択色Ｃに基づいて、第２の３原色のＲ色、Ｇ色又はＢ色若しくはＷ色の４色の中から選択可能に構成されている。
ここで、第２の３原色におけるＲ色、Ｇ色及びＢ色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ及びＢ_ｐは、標準システムの３原色である第１の３原色におけるＲ色、Ｇ色及びＢ色の色度点Ｒ_ｓ、Ｇ_ｓ及びＢ_ｓよりも、低彩度かつ高輝度に設定されている。
第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ及びＢ_ｐの設定の詳細については後記する。

次に、図３を参照して、色選択手段２３の構成例について説明する。
図３に示す画素表示素子２１における色選択手段２３は、四角柱（立方体）形状の反射部２４と、回転軸２５と、支柱２６と、支持台２７とから構成されている。

反射部２４は、回転軸２５が、横倒しに配置された四角柱形状の２つの底面２４ｔの中心を貫通し、回転軸２５の両端は２本の支柱２６と支持台２７とによって、回転自在に支持されている。これによって、反射部２４の四角柱形状の側面２４ｒ、２４ｇ、２４ｂ、２４ｗは、反射部２４を回転軸２５回りに回転することによって、輝度変調手段２２の裏面２２ｂに対向する反射面２３ａとして自在に設定される。
ここで、反射面２３ａとして設定された側面２４ｒ、２４ｇ、２４ｂ、２４ｗは、輝度変調手段２２の開口部の形状に合わせて、平面視がほぼ正方形の形状をしており、輝度変調手段２２の開口部から入射し、輝度変調手段２２を透過してきた透過光Ｌ２を、この開口部から出射されるように反射する。

また、反射部２４の側面２４ｒ、２４ｇ、２４ｂ、２４ｗの裏側には、それぞれ回転軸２５の軸方向に延伸する帯状の制御電極Ｍ１１〜Ｍ４２が設けられている。また、支持台２７の表面には固定電極Ｍ５１、Ｍ５２が設けられている。側面２４ｒに対向する側面２４ｂの裏側に設けられた制御電極Ｍ１１、Ｍ１２は、側面２４ｒを反射面２３ａとして選択され、色選択手段２３の表面（上面）の位置に設定されたときに、それぞれ固定電極Ｍ５１、Ｍ５２と対向するように設けられている。同様に、側面２４ｇが色選択手段２３の表面の位置に設定されたときに、制御電極Ｍ２１、Ｍ２２と固定電極Ｍ５１、Ｍ５２とが対向し、側面２４ｂが色選択手段２３の表面の位置に設定されたときに、制御電極Ｍ３１、Ｍ３２と固定電極Ｍ５１、Ｍ５２とが対向し、側面２４ｗが色選択手段２３の表面の位置に設定されたときに、制御電極Ｍ４１、Ｍ４２と固定電極Ｍ５１、Ｍ５２とが対向するように設けられている。

制御電極Ｍ１１〜Ｍ４２には、画像処理手段１０から入力される色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４に基づいて、所定の電圧が印加されるように構成されている。また、固定電極Ｍ５１、Ｍ５２には、反射部２４の回転を開始するとき、及び反射部２４を固定するときに応じて、それぞれ所定の電圧が印加されるように構成されている。

側面２４ｒ、２４ｇ、２４ｂは、それぞれ色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐの、第２の３原色におけるＲ色、Ｇ色、Ｂ色に着色されており、側面２４ｗはＷ色に着色されている。これによって、輝度変調手段２２を透過してきたＷ色の透過光Ｌ２は、反射面２３ａとして選択されている側面２４ｒ、２４ｇ、２４ｂ又は２４ｗに応じて、それぞれＲ色成分、Ｇ色成分、Ｂ色成分又はすべての色成分が、選択的に反射される。
このため、一つの画素表示素子２１は、その開口部全体が、すなわち１画素全体が一つの選択色Ｃを表示する素子として機能する。

次に、図４を参照（適宜図３参照）して、色選択手段２３による色選択機構について説明する。
図４（ａ）に示すように、制御電極Ｍ１１、Ｍ１２は色選択制御信号Ｓ１と、制御電極Ｍ２１、Ｍ２２は色選択制御信号Ｓ２と、制御電極Ｍ３１、Ｍ３２は色選択制御信号Ｓ３と、制御電極Ｍ４１、Ｍ４２は色選択制御信号Ｓ４と、それぞれ接続されており、色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４から「＋」信号が出力されると、対応する制御電極Ｍ１１〜Ｍ４２に所定の正電圧が印加されるように構成されている。
また、固定電極Ｍ５１、Ｍ５２には、通常は所定の負電圧が印加されている。

図４（ａ）に示した例では、Ｒ色の側面２４ｒが選択された状態であり、色選択制御信号Ｓ１から「＋」信号が出力されて所定の正電圧が印加された制御電極Ｍ１１、Ｍ１２が、所定の負電圧が印加された固定電極Ｍ５１、Ｍ５２とそれぞれ対向し、制御電極Ｍ１１と固定電極Ｍ５１との間のクーロン引力と、制御電極Ｍ１２と固定電極Ｍ５２との間のクーロン引力とがバランスし、反射部２４は回転することなく安定状態を保っている。

ここで、選択色を変更する場合には、まず、固定電極Ｍ５２に正電圧を印加する。これによって、制御電極Ｍ１１と固定電極Ｍ５１との間にクーロン引力が、制御電極Ｍ１２と固定電極Ｍ５２との間にクーロン斥力が作用し、反射部２４に反時計回りの回転力が付与される。しかる後に、再び固定電極Ｍ５２に所定の負電圧を印加するとともに、図４（ｂ）に示したように、所望の選択色に対応する色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４に「＋」信号を出力して、対応する制御電極Ｍ１１〜Ｍ４２に所定の正電圧を印加する。このとき、非選択の色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４に対応する制御電極Ｍ１１〜Ｍ４２には、電圧は印加されないものとする。

例えば、Ｇ色を選択する場合は、前記したように反射部２４に回転力を付与した後に、色選択制御信号Ｓ２に「＋」信号を出力する。これによって、制御電極Ｍ２１、Ｍ２２には所定の正電圧が印加される。そして、反射部２４が回転して側面２４ｇが反射面２３ａの位置に到達し、制御電極Ｍ２１、Ｍ２２が、それぞれ負電圧が印加された固定電極Ｍ５１、Ｍ５２と対向すると、制御電極Ｍ２１と固定電極Ｍ５１との間のクーロン引力と、制御電極Ｍ２２と固定電極Ｍ５２との間のクーロン引力とがバランスして、反射部２４の回転が止まり、安定状態となる。

このようにして、色選択手段２３の選択色をＧ色に変更することができる。同様にして、最初に反射部２４に回転力を付与し、所望の選択色に対応する色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４の何れかに「＋」信号を出力することにより、色選択手段２３による選択色の設定を変更することができる。

なお、図３及び図４に示した色選択手段２３は、制御電極Ｍ１１〜Ｍ４２及び固定電極Ｍ５１、Ｍ５２に適宜電圧を印加して反射部２４を回転するように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、幅数ｍで幅方向の画素数が１０００個の電子看板用の反射型カラー画像表示装置１へ適用する場合は、１画素のサイズが数ｍｍとなる。そこで、図３に示した回転軸２５に、１パルスで９０°回転するステッピングモータを取り付け、色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４に替えて、このステッピングモータに与えるパルス数を制御することで、反射部２４を回転するように構成することもできる。そして、与えるパルス数、すなわち反射部２４の回転角を制御することで、所望の選択色に対応する側面２４ｒ、２４ｇ、２４ｂ又は２４ｗを反射面２３ａとして設定することができる。
また、色選択手段２３は、反射面２３ａの色を選択可能な機構を備えた、他の構成のものでもよい。

図１に戻って、画像処理手段１０は、ｓＲＧＢなどの標準システムに準拠したカラー画像データである第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を入力し、入力した第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を画像表示手段２０によって表示するために、画像表示手段２０の各画素表示素子２１が表示すべき選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐに対応した色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔを算出して画像表示手段２０に出力する。

画像入力手段１１は、外部から第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を入力する入力Ｉ／Ｆ（インタ・フェース）である。画像入力手段１１は、入力した第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を、画素ごとに順次に色変換手段１２に出力する。
なお、画像入力手段１１は、フレームメモリ（図示せず）を備え、外部から入力したカラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）をフレームメモリに一時的に保存し、適宜なタイミングで、色変換手段１２に出力するように構成してもよい。

色変換手段１２は、画像入力手段１１から第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を入力し、標準システムにおける３原色である第１の３原色よりも高輝度に設定された３原色である第２の３原色に基づく表色系におけるカラー画像データである第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）に変換する。色変換手段１２は、変換した第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）をブロック分割手段１３に出力する。

ここで、標準システムにおける３原色である第１の３原色と、本実施形態における色変換手段１２において用いる第２の３原色とについて説明する。標準システムとして、ｓＲＧＢにおけるＲ色、Ｇ色、Ｂ色の３原色を、（ｘ，ｙ，ｚ）で表した色度点Ｒ_ｓ、Ｇ_ｓ、Ｂ_ｓは、式（１）の通りである。ここで、ｘ、ｙ、ｚは、ＣＩＥ（国際照明委員会）で定められたＣＩＥＸＹＺ表色系におけるＸ、Ｙ、Ｚ用いて、それぞれ、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｚ＝Ｚ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）で表される。

また、色変換手段１２において用いる第２の３原色のＲ色、Ｇ色、Ｂ色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐは、式（２）の通りである。

ここで、図５を参照して、これらの色度点Ｒ_ｓ、Ｇ_ｓ、Ｂ_ｓ、Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐの関係を、説明する。なお、図５において、Ｗは白色（Ｄ６５）の色度点（０．３１２７ ０．３２９０ ０．３５８３）である。

図５に示したｘｙ色度図において、白色色度点Ｗは、彩度が０である。従って、白色色度点Ｗに近いほど彩度は低下する。図５に示したように、標準システムにおける第１の３原色の色度点Ｒ_ｓ、Ｇ_ｓ、Ｂ_ｓは、スペクトル軌跡に近く、高彩度な３原色が採用されているのに対して、色変換手段１２で用いる第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐは、白色色度点Ｗに近く、低彩度であることが分かる。これは、純度の高い原色、すなわち高彩度な３原色は比較的輝度が低く、高輝度な３原色を採用する場合には、必然的に彩度が低下して、相対的に淡い色となるからである。

ここで、図６及び図７を参照して、第１の３原色と、本実施形態における色変換手段１２において用いる第２の３原色とにおける輝度について説明する。
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す分光反射特性を有する、標準システムとして用いられる第１の３原色の例であるＲ色、Ｇ色、Ｂ色の輝度は、それぞれ０．２３２、０．７７５、０．０７８である。但し、これらの輝度は、標準白色板を反射面として用いた場合における輝度を１としたときの相対的な値である。

同様に、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す分光反射特性を有する本実施形態における色変換手段１２において用いる第２の３原色の例であるＲ色、Ｇ色、Ｂ色の輝度は、それぞれ０．４９９、０．８８５、０．３６８である。本実施形態における色変換手段１２において用いる第２の３原色は、何れの色も、標準システムにおける第１の３原色よりも高輝度な３原色となっている。

本実施形態の反射型カラー画像表示装置１は、入力された第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を画像表示手段２０によって表示する際に、カラー画像の色相及び彩度の内で、特に彩度の再現性を犠牲にする替わりに、高輝度で表示することを優先する。
そのために、本実施形態の画像表示手段２０においては、高輝度かつ低彩度な第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐを採用してカラー画像を表示する。そして、画像処理手段１０においては、色変換手段１２によって、画像表示手段２０で採用した第２の３原色に適合するように、高彩度な第１の３原色の色度点Ｒ_ｓ、Ｇ_ｓ、Ｂ_ｓに基づく標準システムの表色系における第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を、第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づく表色系におけるカラー画像データである第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）に色変換する。

ここで、この表色系を変換するための色変換処理について説明する。
標準システムの表色系におけるＣＩＥＸＹＺの値は、第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）のガンマ値γを用いて、式（３）のように表すことができる。式（３）において、Ｍ_Ａは、３×３の行列である。

ここで、ガンマ値γは、画像表示装置などにおける入出力の階調特性を示す指標であり、予め定められたガンマ値γでカラー画像データが作成されている。このガンマ値γは、例えば、標準的なカラー画像表示装置においては、γ＝２．２である。

また、第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づく表色系におけるＣＩＥＸＹＺ値は、第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）のガンマ値γを用いて、式（４）にように表すことができる。式（４）において、Ｍ_Ｐは、３×３の行列である。

式（３）及び式（４）におけるＣＩＥＸＹＺ値は同じ値を示しているから、式（３）及び式（４）から、式（５）の関係式が得られる。

式（１）に示した色度点を有する第１の３原色を用いた表色系と、式（２）に示した色度点を有する第２の３原色を用いた表色系との間の変換式は、式（６）にようになる。

以上説明したように、色変換手段１２は、画像入力手段１１から第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を入力し、式（６）に基づいて、第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づく表色系における第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）を算出する。そして、色変換手段１２は、算出した第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）を、ブロック分割手段１３に出力する。

但し、式（６）に示した変換式において、第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）の中で、第２の３原色を用いた表色系において再現できない高彩度な画素のデータは、第２の３原色を用いた表色系において、色相が同じで再現可能な最高の彩度に対応する第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）に変換するものとする。

ブロック分割手段１３は、色変換手段１２から第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）を入力し、入力した第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）から、複数の画素で構成される所定サイズのブロックＢごとに、ブロックＢ内の画素の第２カラー画像データ（ｒ_ｐ（ｎ，ｍ），ｇ_ｐ（ｎ，ｍ），ｂ_ｐ（ｎ，ｍ））を分割して、色配分手段１４に出力する。ブロックＢのサイズは、例えば、４×４＝１６画素程度とすることができる。
なお、（ｎ，ｍ）は、ブロックＢ内における画素位置を示し、ｎ及びｍは、それぞれ水平方向及び垂直方向の画素位置を示す。ブロックＢのサイズを４×４とすると、ｎ及びｍは、それぞれｎ＝１〜４及びｍ＝１〜４の整数である。

ここで、図８を参照（適宜図１参照）して、ブロック分割手段１３によるブロック分割処理について説明する。
図８（ａ）に示すように、ブロック分割手段１３は、画像表示手段２０の表示画面に対応した第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）を、複数の４×４の矩形領域からなるブロックＢに分割する。ブロック分割手段１３は、ブロックＢごとに、図８（ｂ）に示したように、ブロックＢ内の画素位置（ｎ，ｍ）に対応付けて、分割したブロックＢ内の１６画素の第２カラー画像データ（ｒ_ｐ（ｎ，ｍ），ｇ_ｐ（ｎ，ｍ），ｂ_ｐ（ｎ，ｍ））を色配分手段１４に出力する。

なお、ブロックＢは、次段の色配分手段１４において、色度（色相及び彩度）の表現単位となる領域である。本実施形態においては、ブロックＢのサイズは４×４としたが、１画素の大きさや表現したい色相及び彩度の色数に応じて、３×３、５×５、３×５など、他のサイズでもよい。また、ブロックＢの形状は、４×４のような矩形形状に限定されず、菱形や正六角形などの非矩形形状としてもよい。

図１に戻って説明を続ける。
色配分手段１４は、ブロック分割手段１３から、ブロックＢごとに分割された第２カラー画像データ（ｒ_ｐ（ｎ，ｍ），ｇ_ｐ（ｎ，ｍ），ｂ_ｐ（ｎ，ｍ））を入力し、入力した第２カラー画像データ（ｒ_ｐ（ｎ，ｍ），ｇ_ｐ（ｎ，ｍ），ｂ_ｐ（ｎ，ｍ））から、画像表示手段２０の各画素表示素子２１に対応した選択色Ｃ（ｎ，ｍ）及び輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）を算出する。色配分手段１４は、ブロックＢごとに算出した選択色Ｃ（ｎ，ｍ）及び輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）を、画像フレームおけるブロックＢの位置情報及びブロックＢ内における画素位置情報とに対応付けて、一旦フレームメモリ（図示せず）に保存して、フレームメモリ（図示せず）上に全画素についての選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐからなるフレーム画像データを構築する。そして、色配分手段１４は、全ブロックＢについての色配分処理が完了すると、画素順次に選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐを制御信号出力手段１５に出力する。
ブロックＢ内の各画素に選択色Ｃ（ｎ，ｍ）と輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）とを分配する手順の詳細については後記する。

なお、色配分手段１４は、ブロックＢごとに算出した選択色Ｃ（ｎ，ｍ）及び輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）を、フレームメモリ（図示せず）に保存せず、順次にブロックＢごとに制御信号出力手段１５に出力するようにしてもよい。

制御信号出力手段１５は、色配分手段１４から選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐを入力し、入力した選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐから、画像表示手段２０の各画素表示素子２１を表示制御するための色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔに変換する。制御信号出力手段１５は、変換して得られた色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔを画像表示手段２０に出力する。

制御信号出力手段１５は、前記したように、選択色ＣがＲ色、Ｇ色、Ｂ色又はＷ色のときに、それぞれ色選択制御信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３又はＳ４に「＋」信号を画像表示手段２０に出力する。また、制御信号出力手段１５は、予め求めておいた画素表示素子２１の透過率と、色選択手段２３が選択色Ｃを選択したときに画素表示素子２１で表示される輝度ｙ_ｐとの関係に基づいて、画素表示素子２１が所望の輝度ｙ_ｐとなる透過率に設定するための制御信号である輝度制御信号Ｔを画像表示手段２０に出力する。

画像表示手段２０は、前記したように、制御信号出力手段１５から入力した色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔに基づいて、それぞれ対応する位置の画素表示素子２１の色選択手段２３及び輝度変調手段２２を制御し、カラー画像を表示する。

なお、画像処理手段１０において、入力するカラー画像データは、ＲＧＢで表現されたデータに限定されず、ＣＩＥＸＹＺやＣＩＥＬＡＢなどの、他の形式で表現されたカラー画像データを入力し、画像入力手段１１や色変換手段１２によって、ＲＧＢ形式に変換して第１カラー画像データとして取り扱うように構成してもよい。

また、画像処理手段１０は、一部またはすべてを専用のハードウェアを作成して実現することができるが、コンピュータプログラムを実行させ、コンピュータ内の演算装置、記憶装置、入力装置などを動作させることにより実現することもできる。

＜装置の動作＞
次に、図９を参照（適宜図１〜図４参照）して、本実施形態の反射型カラー画像表示装置１の動作について説明する。

まず、反射型カラー画像表示装置１は、画像入力手段１１によって、標準システムの表色系の第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を入力する（ステップＳ１０）。

次に、反射型カラー画像表示装置１は、色変換手段１２によって、ステップＳ１０で入力した第１カラー画像データ（ｒ_ｓ，ｇ_ｓ，ｂ_ｓ）を、標準システムにおける３原色である第１の３原色の色度点Ｒ_ｓ、Ｇ_ｓ、Ｂ_ｓよりも高輝度な３原色である第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づく表色系に色変換するために、式（６）に従って、第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）を算出する（ステップＳ１１）。

次に、反射型カラー画像表示装置１は、ブロック分割手段１３によって、ステップＳ１１で算出した第２カラー画像データ（ｒ_ｐ，ｇ_ｐ，ｂ_ｐ）から、所定サイズのブロックＢごとに、ブロックＢ内の画素の第２カラー画像データ（ｒ_ｐ（ｎ，ｍ），ｇ_ｐ（ｎ，ｍ），ｂ_ｐ（ｎ，ｍ））を分割する（ステップＳ１２）。

次に、反射型カラー画像表示装置１は、色配分手段１４によって、ステップＳ１２で分割したブロックＢ内の画素の第２カラー画像データ（ｒ_ｐ（ｎ，ｍ），ｇ_ｐ（ｎ，ｍ），ｂ_ｐ（ｎ，ｍ））に基づいて、ブロックＢ内の画素ごとに選択色Ｃ（ｎ，ｍ）及び輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）を配分し、配分した選択色Ｃ（ｎ，ｍ）及び輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）を、画像フレームにおける画素の位置情報に対応付けて、フレームメモリ（図示せず）に保存する（ステップＳ１３）。

一つのブロックＢについての色配分処理が完了すると（ステップＳ１３）、反射型カラー画像表示装置１は、ステップＳ１２で分割した全ブロックＢについて色配分処理が完了したか確認し（ステップＳ１４）、完了していない場合は（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１３に戻って、残りのブロックＢについて色配分処理を繰り返す。

全ブロックＢについて色配分処理が完了すると（ステップＳ１４でＹｅｓ）、反射型カラー画像表示装置１は、制御信号出力手段１５によって、色配分手段１４のフレームメモリ（図示せず）から、ステップＳ１３で保存した選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐを画素順次に読み出し、選択色Ｃ及び輝度ｙ_ｐに対応する色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔを算出して、画像表示手段２０に出力する（ステップＳ１５）。

反射型カラー画像表示装置１は、画像表示手段２０の画素表示素子２１によって、ステップＳ１５で制御信号出力手段１５から入力した色選択制御信号Ｓ１〜Ｓ４及び輝度制御信号Ｔに基づいて、それぞれ色選択手段２３及び輝度変調手段２２を駆動制御し、カラー画像を表示する（ステップＳ１６）。

＜色配分処理＞
続いて、図１０及び図１１（適宜図１〜８参照）して、ブロックＢ内の各画素に選択色Ｃ（ｎ，ｍ）及び輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）を配分する色分配処理について説明する。なお、図１１に示すフロー図は、図９に示したフロー図のステップＳ１３に対応する。

本実施形態では、輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）の高い画素から順に、選択色Ｃ（ｎ，ｍ）として有彩色である第２の３原色のＲ色、Ｇ色又はＢ色を優先的に配分し、輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）の低い画素には選択色Ｃ（ｎ，ｍ）としてＷ色を配分し、無彩色成分に相当する輝度成分を配分する。

図１１に示すように、色配分手段１４は、まず、式（７）に従って、ブロックＢ内の１６画素における有彩色分のＲ色、Ｇ色、Ｂ色の色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔを算出する（ステップＳ２０）。

ここで、式（７）の演算について、詳細に説明する。
まず、式（７）の後半部の式に従って、ブロックＢ内の１６画素について、色成分ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐごとに、画像表示手段２０のガンマ値γを用い、画像表示手段２０によって表示されるべき色成分ごとの総和Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａを算出する。そして、式（７）の前半部の式に従って、色成分ごとの総和Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａから、これらの色成分ごとの総和Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａの中の最小値を減じることで、Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔを算出する。

図１０（ａ）に示すように、色成分ごとの総和Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａの中の最小値Ｍｉｎ（Ｒ_Ａ，Ｇ_Ａ，Ｂ_Ａ）は、各色成分に共通に有する無彩色分（Ｗ色成分）とみることができる。そして、色成分ごとの総和Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａから、この無彩色分を減じたＲ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔは、有彩色分とみることができる。

図１０（ａ）に示した例では、Ｂ色成分の総和であるＢ_Ａが最小値であるから、図１０（ｂ）に示すように、有彩色分の各色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔにおいて、Ｂ色成分Ｂ_Ｔが０となる。また、Ｒ色成分Ｒ_Ｔと、Ｒ色成分Ｒ_Ｔよりやや小さいＧ色成分Ｇ_Ｔが有彩色分として残ることが分かる。従って、このブロックＢ全体の平均色は、明るい橙色である。

本実施形態の反射型カラー画像表示装置１は、ブロックＢを単位として、ブロックＢを構成する１６個の画素に対して、適宜に選択色Ｃ（ｎ，ｍ）と輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）とを分配することにより、面積階調の原理を応用して色度（色相及び彩度）を表現するものである。
ここで、選択色Ｃ（ｎ，ｍ）は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色、Ｗ色の４色の中から選択され、このＲ色、Ｇ色、Ｂ色は、それぞれ第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐで示される色度の色である。また、輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）は、原則として、各画素にそのまま配分するものとする。

なお、色度（色相及び彩度）情報はブロックＢ単位で平均化されるため、色度に関する画像の解像度は劣化するが、輝度情報は画素単位で保存されるため、輝度の関する画像の解像度は劣化しない。
輝度情報の視覚的な分解能に比べて、色度（色相及び彩度）情報の視覚的な分解能が低い。このため、本実施形態の反射型カラー画像表示装置１は、画素ごとの輝度情報を保存することで、実質的に画像の解像度を損なうことなく、カラー画像表示が可能となる。

本実施形態では、輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）の高い画素から順に、選択色Ｃ（ｎ，ｍ）として有彩色である第２の３原色のＲ色、Ｇ色又はＢ色を優先的に配分し、輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）の低い画素には選択色Ｃ（ｎ，ｍ）としてＷ色を配分し、無彩色分に相当する輝度成分を配分する。

そこで、色配分手段１４は、各画素の輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）を、式（８）に従って算出し、ブロックＢ内の１６画素について、輝度ｙ_ｐ（ｎ，ｍ）の高い順に並べ替えた輝度ｙ_ｐ（ｋ）を得る（ステップＳ２１）。
ここで、ｋは、輝度の高い順番を示すインデックスであり、ｋ＝１〜１６の整数である。このとき、輝度順と画素の位置情報ｎ、ｍとを対応付けた位置情報ｎ（ｋ）、ｍ（ｋ）を保存しておく。なお、ｎ（ｋ）及びｍ（ｋ）は、それぞれｋ番目に高い輝度ｙ_ｐ（ｋ）を有する画素のブロックＢ内における水平方向及び垂直方向の画素位置を示す。
また、式（８）において、Ｃ_Ｒ、Ｃ_Ｇ、Ｃ_Ｂは、それぞれ式（２）に示した第２の３原色の色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐにおける輝度成分への寄与を示す重み係数である。これらの係数Ｃ_Ｒ、Ｃ_Ｇ、Ｃ_Ｂは、式（４）の行列Ｍ_Ｐの２行目の係数、すなわち、Ｙ値を算出するときの、それぞれｒ_ｐ ^γ、ｇ_ｐ ^γ、ｂ_ｐ ^γに対する係数である。

次に、色配分手段１４は、インデックスｋを初期化（１を設定）し（ステップＳ２２）、以下のステップによって輝度ｙ_ｐ（ｋ）の高い画素から選択色Ｃ（ｎ（ｋ），ｍ（ｋ））を順次決定する。

色配分手段１４は、式（９）に従って、ブロックＢにおける有彩色分である各色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔの中から、輝度への寄与が最大となる色成分Ａを算出する（ステップＳ２３）。
図１０（ｂ）に示した例では、輝度への寄与が最大となる色成分ＡがＣ_Ｒ・Ｒ_Ｔである。

なお、本実施形態では、輝度への寄与が最大となる色成分Ａとして、ブロックＢにおける色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔの中の最大値ではなく、それぞれ輝度への寄与を示す係数Ｃ_Ｒ、Ｃ_Ｇ、Ｃ_Ｂを乗じた値の最大値を用いる。そして、輝度ｙ_ｐ（ｋ）と（色成分Ａ＋Δ）との大小を比較する。
これは、ある画素の選択色Ｃ（ｎ（ｋ），ｍ（ｋ））を、例えば、Ｒ色とした場合、輝度ｙ_ｐ（ｋ）で表示するためには、配分されるべきＲ色成分Ｒ_Ｔの信号レベルは、輝度への寄与を示す係数Ｃ_Ｒに見合うだけ大きくある必要があるからである。

次に、色配分手段１４は、輝度順が１番目の画素の輝度ｙ_ｐ（１）が、色成分Ａに微小値Δを加算した値より大きいかどうかを判定し（ステップＳ２４）、輝度ｙ_ｐ（１）の方が大きい場合は（ステップＳ２４でＹｅｓ）、輝度順が１番目の画素の選択色Ｃ（ｎ（１），ｍ（１））として、Ｗ色を配分し（ステップＳ２５）、ステップＳ２６に進む。

ここで、微小値Δを加算するのは、各画素に順次に有彩色分の色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔを配分していく過程において、色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔの大部分が、既に輝度順が上位の画素に配分されて、残った色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔの端数に対して、四捨五入や切り上げに相当する効果を得るためである。このため、微小値Δは、例えば、ブロックＢの画素数が１６画素である場合は、０．５画素／１６画素〜１画素／１６画素＝０．０３〜０．０６程度の値とすることができる。これによって、色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔに端数がある場合は、切り捨てではなく、有彩色であるＲ色、Ｇ色又はＢ色が選択される。本実施形態においては、３原色は標準システムよりも高輝度化しているため、必然的に表示画像の彩度が低下する。しかし、微小値Δを加算して判定することにより、有彩色であるＲ色、Ｇ色又はＢ色が選択されやすくなり、表示画像の彩度の低下を低減することができる。

なお、輝度順が１番目の画素に対するステップＳ２４の判定において、輝度ｙ_ｐ（１）の方が大きい場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）とは、ブロックＢにおける有彩色分の色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔが少なく、無彩色か無彩色に近い色である場合である。この場合は、前記したように、原則として画素ごとの輝度レベルを保存するために、輝度順が１番目の画素は、輝度ｙ_ｐ（１）のＷ色画素として、対応する画素位置の画素表示素子２１によって表示されることになる。

また、輝度順が２番目以降（ｋ≧２）の画素に対するステップＳ２４の判定においては、輝度ｙ_ｐ（ｋ）の方が大きい場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）とは、ブロックＢにおける有彩色分の色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔが少なく、無彩色か無彩色に近い色である場合か、輝度順が上位の画素に対して、既に有彩色分の色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔが配分されている場合である。

一方、輝度ｙ_ｐ（１）の方が小さいか等しい場合は（ステップＳ２４でＮｏ）、色配分手段１４は、ステップＳ２３で判定した色成分Ａを与える色成分の色を判定して（ステップＳ２７）、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色に応じて、それぞれステップＳ２８、ステップＳ３１、ステップＳ３４に進む。
ここで、図１０（ｂ）に示した例では、Ｒ色が色成分Ａを与える色であるから、ステップＳ２８に進む。

ここで、画素表示素子２１がＲ色を選択した場合の表示可能な最大輝度をＹＲｍａｘとすると、色配分手段１４は、輝度順が１番目の画素の輝度ｙ_ｐ（１）がＹＲｍａｘより大きいかどうかを判定する（ステップＳ２８）。輝度ｙ_ｐ（１）の方が大きい場合は（ステップＳ２８でＹｅｓ）、色配分手段１４は、輝度順が１番目の画素の選択色Ｃ（ｎ（１），ｍ（１））として、Ｗ色を配分する（ステップＳ２５）。選択色Ｃ（ｎ（１），ｍ（１））として、Ｒ色を配分すると、この画素の輝度ｙ_ｐ（ｎ（１），ｍ（１））が再現（保存）できないからである。

このように、輝度ｙ_ｐ（ｋ）がＹＲｍａｘより大きい場合には（ステップＳ２８でＹｅｓ）、色配分手段１４は、該当画素は選択色Ｃ（ｎ（ｋ），ｍ（ｋ））としてＷ色を配分し、有彩色分の色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔの配分は輝度順が下位の画素に繰り延べする。

一方、輝度ｙ_ｐ（１）がＹＲｍａｘより小さいか等しい場合には（ステップＳ２８でＮｏ）、色配分手段１４は、選択色Ｃ（ｎ（１），ｍ（１））としてＲ色を配分する（ステップＳ２９）。この場合は、輝度順が１番目の画素は、輝度ｙ_ｐ（１）のＲ色画素として対応する画素位置の画素表示素子２１によって表示されることになる。

次に、輝度順が１番目の画素に輝度ｙ_ｐ（１）のＲ色画素を配分することにより、輝度順が下位の画素に配分すべき有彩色分の色成分Ｒ_Ｔ、Ｇ_Ｔ、Ｂ_Ｔ中のＲ色成分Ｒ_Ｔが減少するため、色配分手段１４は、式（１０−１）に従って、Ｒ色成分Ｒ_Ｔの再計算を行う（ステップＳ３０）。
そして、ステップＳ２６に進む。

なお、式（１０−１）による色成分Ｒ_Ｔの再計算において、元のＲ_Ｔから配分した輝度ｙ_ｐ（１）を減じるのではなく、輝度ｙ_ｐ（１）を輝度への寄与を示す係数Ｃ_Ｒで除したｙ_ｐ（１）／Ｃ_Ｒを減じる。これは、前記したように、Ｒ色を選択し、輝度ｙ_ｐ（１）で表示するためには、配分されるＲ色成分Ｒ_Ｔの信号レベルは、輝度への寄与を示す係数Ｃ_Ｒに見合うだけ大きく、すなわち係数Ｃ_Ｒの逆数倍である必要があるからである。

また、ステップＳ２７において、色成分Ａを与える色がＧ色の場合は、Ｒ色の場合と同様にして、色配分手段１４は、輝度ｙ_ｐ（１）がＧ色で表示可能な最大輝度ＹＧｍａｘより大きいかどうかを判定し（ステップＳ３１）、大きい場合は（ステップＳ３１でＹｅｓ）、輝度順が１番目の画素の選択色（ｎ（１），ｍ（１））としてＷ色を配分する（ステップＳ２５）。一方、輝度ｙ_ｐ（１）の方が小さいか等しい場合は（ステップＳ３１でＮｏ）、色配分手段１４は、輝度順が１番目の画素の選択色（ｎ（１），ｍ（１））としてＧ色を配分し（ステップＳ３２）、式（１０−２）に従って、色成分Ｇ_Ｔの再計算を行う（ステップＳ３３）。

同様にして、ステップＳ２７において、色成分Ａを与える色がＢ色の場合は、色配分手段１４は、輝度ｙ_ｐ（１）がＢ色で表示可能な最大輝度ＹＢｍａｘより大きいかどうかを判定し（ステップＳ３４）、大きい場合は（ステップＳ３４でＹｅｓ）、輝度順が１番目の画素の選択色（ｎ（１），ｍ（１））としてＷ色を配分する（ステップＳ２５）。一方、輝度ｙ_ｐ（１）の方が小さいか等しい場合は（ステップＳ３４でＮｏ）、色配分手段１４は、輝度順が１番目の画素の選択色（ｎ（１），ｍ（１））としてＢ色を配分し（ステップＳ３５）、式（１０−３）に従って、色成分Ｂ_Ｔの再計算を行う（ステップＳ３６）。

色配分手段１４は、ステップＳ２５、ステップＳ３０、ステップＳ３３又はステップＳ３６で、輝度順が１番目又は一般的にｋ番目の画素に対する色配分が終了すると、ｋが１６かどうか、すなわち、ブロックＢ内の最後の画素かどうかを判定する（ステップＳ２６）。ｋが１６の場合は（ステップＳ２６でＹｅｓ）、ブロックＢ内のすべての画素に対する色配分が完了したので、色配分手段１６は処理を終了する。

一方、ｋが１６でない場合は（ステップＳ２６でＮｏ）、色配分が未処理の画素が残っているので、色配分手段１４は、インデックスｋに１を加算して（ステップＳ３７）、次の輝度順の画素に対する色配分処理を行うためにステップＳ２３に戻る。
そして、色配分手段１４は、１６個のすべての画素に対する色配分が終了するまでステップＳ２３〜ステップＳ３７までの処理を繰り返し実行する。

図１０（ｂ）に示した例について説明を続けると、輝度順が１番目の画素にＲ色が配分される。そして、１番目の画素に対して、Ｒ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）が、図中に数字「１」の直下に点線で示したレベルまで配分され、Ｒ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）の残余が減少する。

この１番目の画素へ配分後のＲ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）のレベルが、Ｇ色成分（Ｃ_Ｇ・Ｇ_Ｔ）よりも高いので、輝度順が２番目の画素に対しても、Ｒ色が配分される。そして、２番目の画素に対して、Ｒ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）が、図中に数字「２」の直下に点線で示したレベルまで配分され、Ｒ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）の残余が更に減少する。

輝度順が２番目の画素に配分された後に残るＲ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）は、Ｇ色成分（Ｃ_Ｇ・Ｇ_Ｔ）よりも低いので、輝度順が３番目の画素に対しては、Ｇ色が配分される。そして、３番目の画素に対して、Ｇ色成分（Ｃ_Ｇ・Ｇ_Ｔ）が、図中に数字「３」の直下に点線で示したレベルまで配分され、Ｇ色成分（Ｃ_Ｇ・Ｇ_Ｔ）の残余が減少する。

同様にして、一つの画素に対する色配分がされるごとに、残っているＲ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）とＧ色成分（Ｃ_Ｇ・Ｇ_Ｔ）とを比較して、高いレベルの色成分を、次の輝度順の画素に配分する。
図１０（ｂ）に示した例では、輝度順が１、２、４及び６番目の画素がＲ色成分（Ｃ_Ｒ・Ｒ_Ｔ）が配分され、輝度順が３、５及び７番目の画素にＧ色成分（Ｃ_Ｇ・Ｇ_Ｔ）が配分されることで、すべての有彩色成分が配分され尽くされる。そして、輝度順が８〜１６番目の画素に対してＷ色が配分され、図１０（ｂ）においてハッチングを施して示した無彩色分の表示に寄与することになる。
なお、図１０（ｂ）に示した例では、Ｂ色成分（Ｃ_Ｂ・Ｂ_Ｔ）は最初から０であるから、Ｂ色が選択される画素はない。

以上の手順による各画素への色配分により、各画素に対応する画素位置の画素表示素子２１によって、輝度順１、２、４及び６の画素はＲ色画素として表示され、輝度順３、５及び７の画素はＧ色画素として表示され、輝度順８〜１６の画素はＷ色画素として表示されることになる。
この結果、画像表示手段２０におけるブロックＢとしては、ブロックＢ内の全画素の平均値に近似される色度で表示される。また、各画素は、元の輝度ｙ_ｐ（ｎ（ｋ），ｍ（ｋ））で表示されるため、実質的に画像の解像度が損なわれない。

＜改善効果＞
次に、図１２に示した、従来のＲＧＢサブピクセル方式の反射型カラー画像表示装置２２０に比べて、本発明の実施形態における反射型カラー画像表示装置１による表示画像の、輝度の改善効果について説明する。

式（２）に示した色度点Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐの第２の３原色を用いた場合、式（４）に示した色成分ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐとＣＩＥＸＹＺ値との関係は、式（１１）のようになる。

式（１１）において、Ｙが輝度を表すから、３×３行列の２行目各列の係数が、それぞれ各色成分ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐの輝度への寄与を示す重み係数Ｃ_Ｒ、Ｃ_Ｇ、Ｃ_Ｂである。
この例では、輝度への寄与が最も小さいのはＲ色であり、その係数Ｃ_Ｒは、０．２５６０である。これは、Ｒ色の色成分ｒ_ｐの信号レベルが１．０であれば、表示される画素の輝度が０．２５６０となることを示す。

ここで、式（６）に示した関係は、両辺に左から逆行列を乗じることにより、式（１２）の関係式に書き換えることができる。

従来方式との比較においては、標準システムにおける第１カラー画像データの色成分ｒ_ｓ、ｇ_ｓ、ｂ_ｓの最大値が１．０になる値までが第２カラー画像データの色成分ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐの取り得る範囲である。Ｒ色成分ｒ_ｐの信号レベルは、式（１２）において、ｒ_ｓが１．０になる値まで取ることが可能である。Ｒ色の原色表示の場合、他の原色の色成分ｇ_ｐ、ｂ_ｐは０とすると、Ｒ色の色成分ｒ_ｐは、１．０／０．６００３＝１．６６６まで取ることができる。これを、式（１１）におけるＹ値の計算式に代入すると、Ｙ＝０．２５６０×１．６６６＝０．４２６ となる。但し、ここでは、ガンマ値γ＝１とした。
これが、本実施形態におけるＲ色の原色を表示する場合の最大輝度である。

一方、従来方式においては、前記したように、Ｒ色の原色を表示する場合の輝度は、１画素中のＲ色サブピクセルの表示面積によって制限されるため、１／３＝０．３３３ である。
従って、本実施形態における輝度の改善率は、
（０．４２６−０．３３３）／０．３３３＝０．２７９
となり、輝度が約３０％向上することが分かる。

１ 反射型カラー画像表示装置
１０ 画像処理手段
１１ 画像入力手段
１２ 色変換手段
１３ ブロック分割手段
１４ 色配分手段
１５ 制御信号出力手段
２０ 画像表示手段
２１ 画素表示素子
２２ 輝度変調手段
２２ａ 表面
２２ｂ 裏面
２３ 色選択手段
２３ａ 反射面
２４ 反射部
２４ｂ、２４ｇ、２４ｒ、２４ｗ 側面
２４ｔ 底面
２５ 回転軸
２６ 支柱
２７ 支持台
Ｂ ブロック
Ｍ１１〜Ｍ４２ 制御電極
Ｍ５１、Ｍ５２ 固定電極

Claims (4)

1. 開口部から入射した入射光の輝度を変調し、３原色であるＲ色（赤色）、Ｇ色（緑色）、Ｂ色（青色）若しくはＷ色（白色）の中から選択した選択色に対応する色成分を反射して前記開口部から出射する複数の画素表示素子を２次元マトリクス状に配列して構成された画像表示手段と、前記画像表示手段を制御する画像処理手段とを備え、
   前記画像処理手段は、
   カラー画像データを入力する画像入力手段と、
   前記画像入力手段によって入力したカラー画像データである第１カラー画像データを、当該第１カラー画像データの表色系における３原色である第１の３原色よりも高輝度に設定された３原色であって、前記画素表示素子が選択可能な選択色である前記Ｒ色、前記Ｇ色及び前記Ｂ色からなる第２の３原色によって定められる表色系のカラー画像データである第２カラー画像データに変換する色変換手段と、
   前記色変換手段によって変換された第２カラー画像データを複数の画素からなるブロックに分割するブロック分割手段と、
   前記ブロック分割手段によって分割されたブロックごとに、前記第２カラー画像データによって定められる当該ブロックを構成する複数の画素の３原色の色成分ごとのそれぞれの総和から、前記色成分ごとの総和の中の最小値を減じることで算出される有彩色分の各色成分の大きさに対応して、当該ブロック内の画素ごとに、前記第２の３原色であるＲ色、Ｇ色、Ｂ色若しくはＷ色の中から選択される選択色と輝度とを配分する色配分手段と、
   前記色配分手段によって画素ごとに配分された前記選択色と前記輝度とで、対応する画素位置の前記画素表示素子によって表示されるように、前記画素表示素子が表示する選択色を選択するための制御信号である色選択制御信号と輝度を変調するための制御信号である輝度制御信号とを前記画像表示手段に出力する制御信号出力手段と、
   を備えたことを特徴とする反射型カラー画像表示装置。
2. 前記色配分手段は、画素ごとに、前記第２カラー画像データによって定められる対応する画素の輝度を配分することを特徴とする請求項１に記載の反射型カラー画像表示装置。
3. 前記画素表示素子は、それぞれ前記第２の３原色であるＲ色、Ｇ色及びＢ色並びにＷ色に４つの側面を着色した四角柱形状の反射部を有し、前記色選択制御信号に対応した色に着色された前記４つの側面の一つを、前記四角柱形状の２つの底面の中心を結ぶ回転軸まわりに前記反射部を回転することによって前記入射光を反射する反射面として設定する色選択手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反射型カラー画像表示装置。
4. 前記画素表示素子は、前記輝度制御信号に対応して、前記入射光に対する透過率を変化させることで表示する輝度を変調する輝度変調手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反射型カラー画像表示装置。

Images