JPH0775117A

JPH0775117A - テレビ用投写装置及び投写方法

Info

Publication number: JPH0775117A
Application number: JP6032694A
Authority: JP
Inventors: Christhard Deter; データークリストハルト; Dirk Loeffler; レーフラーディルク
Original assignee: Schneider Elektronik Rundfunkwerke GmbH; Schneider Rundfunkwerke AG
Current assignee: LDT Laser Display Technology GmbH; Schneider Elektronik Rundfunkwerke GmbH
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: HU212690B; CA2115728C; US5440352A; SK23994A3; CZ285006B6; HU9400457D0; AU5500394A; BR9400550A; TR27696A; FI941018A; IL108656A0; FI941018A0; CN1101197A; RU2115264C1; AU669247B2; SK280667B6; PL302443A1; CA2115728A1; CZ39494A3; HUT69369A

Abstract

(57)【要約】【目的】テレビ画像の観察者のために、第１のベースシ
ステムにおいて固定された色相の再生を改善する。【構成】異なる波長の光信号Ｒ_L’，Ｇ_L’，Ｂ_L’に
よって照射されるテレビ画像のカラー画像点７４を生成
するテレビ用投写方法であり、第１のベースシステムか
ら第２のベースシステムへの変換が行列式によって有効
化される。光信号Ｒ_L’，Ｇ_L’，Ｂ_L’の最短波長は
４７０ナノメートル以下である。また、光信号の波長
は、共通範囲の色相がスクリーン蛍光体によって決めら
れる最短波長より大きな波長を有する第１のベースシス
テムの色相範囲４４０の頂点を少なくとも含むように決
定される。第２のベースシステムにおける色相の共通範
囲内において、行列式変換によって生成される全ての色
相は、第１のベースシステムの色信号によって決定され
る色相と同一である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はテレビ用の投写装置及
び投写方法に係り、詳しくは、異なる波長の光信号の強
度が制御される少なくとも３つの光源を備え、テレビ映
像のカラー画像点を生成するテレビ用投写装置及び投写
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術では、「第６回国際
量子エレクトロニクス会報」（１９７０年）ヤマダ、カ
ワモト、ノムラ等による、「大型スクリーン用レーザカ
ラーテレビ投写装置」と題された論文にテレビ用投写装
置が述べられている。この装置では３つの異なる色を有
するレーザが光源として使用され、ＤＫＤＰ結晶により
変調されるように構成されている。（「ＫＤＰ」はカリ
ウム二水素燐酸塩であり、これは光変調のためのポッケ
ルス素子として使用される。サラ及びタイによる「光学
の基礎」ｐ６９９）そして、ダイクロイックミラーを利
用した装置により、３色のレーザ光は結合され、通常の
光線に形成される。この光線は偏向装置を介してスクリ
ーン上に投写される。偏向装置は、スクリーン上にカラ
ーテレビ画像を形成するように、画像周波数及びライン
周波数に基づいて光線をラスター走査する。

【０００３】しかしながら、カラーテレビ受像管は、比
較的広いカラースペクトルを放射する蛍光体スクリーン
によって発色するのに対し、レーザ光は単色光である。
従って、この種の投写画像は、カラーテレビ受像機の受
像管によるカラー画像とは実質的に異なる。従来のテレ
ビの色補正による再生のために、テレビカメラの色感度
は蛍光体スクリーンの座標に対応するようになってい
る。レーザ装置による投写において、前述の事実は極め
て大きな色ひずみをもたらす。大きな色ひずみの他の要
因としては、必要とする全ての波長のレーザ光源を現状
において入手することは困難であり、このため、たとえ
細心の注意を払ってレーザを選択したとしても望ましい
全ての色相が得られるわけではない。

【０００４】前述のヤマダ等の論文において、波長４８
８ナノメートル（ｎｍ）、５１４ｎｍ、６４７ｎｍの３
つのレーザ光によってビデオ画像が形成されるテレビ用
投写装置について述べられている。レーザによって発生
される色はＮＴＳＣ映像信号用の色には適合しない。従
って、前述の著者等は、ＮＴＳＣ標準を介して伝達され
る色相のために、レーザによって形成される色相がマト
リックス回路により補正されることを提案している。し
かしながら、この場合、限定された色相補正のみが可能
であることが明確に述べられている。

【０００５】ラング、ファーラング（ミュンヘン、ウィ
ーン）等による「色彩論及びカラーテレビ（１９７８
年）」という本の中で、色相は１つのベースシステムか
ら他のベースシステムへ行列式演算によって変換される
ことが述べられている。色相用のベースシステム及びベ
クトル成分が存在すること、さらに、それらがＸ，Ｙ，
Ｚ座標におけるベクトルによって表されることが、この
変換を可能にする前提条件である。しかしながら、ベク
トル空間において、スペクトル色のある成分は負である
という問題が発生することが示されている。負の色成分
は肉眼では認識できない。負成分が発生すると、色相ベ
クトル自身が変換されないのに対し、追加の正ベクトル
によって補われる他の色相ベクトルが変換される。

【０００６】更なるテレビ用投写装置の開発において
は、色相変換はもはや使用されていない。ＮＨＫ研究所
ノート（１９７２年）１５２号において、タネダ等によ
る「高品質レーザカラーテレビ表示装置」という論文の
中で、緑を除き、ＮＴＳＣ標準に基づく色の近傍に位置
する波長４７７ｎｍ、５１５ｎｍ、６３３ｎｍを使用し
たレーザ投写装置について述べられている。形成された
色相においてＮＴＳＣ標準色からの偏差があるにもかか
わらず、色変換は不要となっている。

【０００７】その後（１９７３年）「ＳＭＰＴＥジャー
ナル」８２巻、４７０頁おいて、前記著者は、この装置
について色合わせに関して進展がないことを示してい
る。国際公開番号ＷＯ、Ａ−８８／０１８２３号公報及
びクリニックによる「大型スクリーン高品位レーザビデ
オ投写装置」ＳＰＩＥ、１４５６巻、「大型スクリーン
投写」航空用ヘルメット装着型表示装置、１９９１年５
１〜５７頁、フィリップス等による「海軍海洋システム
センター（ＮＯＳＣ）におけるレーザを基礎とする表示
装置の技術開発」ＳＰＩＥ１４５４巻、「ビーム偏向及
び走査技術」１９９１年２９０〜２９８頁、等からもわ
かるように、大型画像投写装置の近年の開発において色
変換は使用されていない。むしろ、開発は、スクリーン
蛍光体の色再生を極めて正確に行うように、光源の色を
選択する方向に進められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】レーザの色をできるか
ぎりスクリーン蛍光体の色に合わせるために、ダイレー
ザが使用される。ダイレーザを使用することによって、
発生するレーザ光の波長をシフトさせることが可能で、
その色相はスクリーン蛍光体の色相に合わされる。しか
しながら、ダイレーザは効率が限られており、さらに、
レーザ出力が低くなる。高出力を得るためには装置が極
めて高価なものになってしまい、比較的低価格で高出力
を実現することはほぼ不可能なことである（「テレビ及
び映像技術」１９７４年第６号１６９頁参照）。さら
に、レーザ活性物質の毒性はダイレーザの不利益な点で
もあり、商用のダイレーザの有効寿命が極めて短いとい
う理由から、これは重大な廃棄問題をもたらす。にもか
かわらず、ダイレーザはレーザ投写装置における色シフ
トに使用されている（例えば、ＥＰ−Ａ−００８４４
３４号公報参照）。

【０００９】前述したクリニックの論文において、ダイ
レーザによってレーザ波長の選択が制限されることが述
べられている。すなわち、赤用には６００〜６２０ｎｍ
の波長が、緑用には５１４．５ｎｍの波長が、また、青
用には４５７〜４８８ｎｍの波長が選択される。ＨＤＴ
Ｖ用の色相の許容範囲を達成するために、回路によっ
て、色相はスクリーン蛍光体に合わされる。この回路に
おいて、赤、緑、青用の制御信号がガンマ補正により変
換される。しかしながら、ガンマ補正（これは本質的に
非直線性である）がどのように色相再生を改善するのか
不明であり、このため、この装置によってもたらされる
色相は自然色を再生できないことが予想される。

【００１０】フェルゼンベルグによる「高解像度テレビ
の初歩」（ゲルハルド・スピース出版、コットガイゼリ
ング、１９９０年１０月２６頁）という本の中で、ＨＤ
ＴＶ用の色再生が向上されるべきであると主張されてい
る。この点について、多くの提案が検証され、なかに
は、虚原色（imaginary primary colors) を計算によ
り、受像機における実色(real colors) に復元するとい
う提案も含まれている。しかしながら、この提案、すな
わち、行列式変換によって色相を改善するということ
は、干渉による品質障害の虞がある。

【００１１】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、テレビ画像の観察者のため
に、第１のベースシステムにおいて固定された色相の再
生を改善する方法を開発することを目的とする。さら
に、この方法を遂行するのに適したテレビ用投写装置を
提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するためにこの発明においては、光信号の波長は、最短
が４７０ｎｍあるいはそれ以下であり、かつ、共通範囲
の色相が少なくとも第１のベースシステムの色相の範囲
の頂点を含むように決定される。第１のベースシステム
の波長は、スクリーン蛍光体によって決定される最短の
波長より大きい。さらに、第２のベースシステムにおい
て、色相の共通範囲内の行列式変換によって形成される
全ての色相は、第１のベースシステムにおける色信号に
よって決定される色相と同一である。

【００１３】本発明に基づく方法において、光信号の波
長は、原色が赤、緑、明るい青から青及びそれらを混ぜ
たものによって与えられる色相の全ての範囲を包含する
ように選択される。ＣＩＥ色度図における暗い青領域の
４７０ｎｍ以下の波長においてのみ偏差が許容される。
しかしながら、この領域において人間の目の備えている
識別能力は低い。人間の目は、極めて暗い青の色相と他
の暗い青とを識別する能力は低く、それを黒と認識して
しまうことは、通常の実験においてしばしば見受けられ
ることである。

【００１４】正確な色変換が重要でない暗い青の範囲
は、照明に関する国際会議（ＣＩＥ１９２４，ＣＩＥ１
９５１）で決定されたスペクトル輝度感度曲線から外れ
ている。スペクトル感度曲線は幅４０ｎｍのほぼ正規分
布である。曲線の最大値は暗視用の５１０ｎｍ及び昼光
視用の５６０ｎｍである。このように、観察者は、５１
０ｎｍ±４０ｎｍの範囲においてのみ、夜間画像の色の
良好な知覚を有している。しかしながら、本発明にはビ
デオ画像用に４７０ｎｍ以上の全ての波長が使用されて
いるため、本発明に基づく方法において、短い波長を省
くことによって起こる色相の変化は、極めて暗い画像で
あっても肉眼では検知されない。ほとんどのビデオ画像
に関連する昼光において、感度が１０％以下であっても
４７０ｎｍ以下の波長は肉眼によって知覚される。この
ため、波長が４７０ｎｍ以下の色相範囲が完全に省略さ
れたときでも、実質的に観察者は本発明における色相の
正しくない発色を検知することができない。

【００１５】緑の範囲において、使用したレーザの波長
に包含されない前述の従来例とは対照的に、肉眼は緑に
対して特に敏感であるが、本発明はこの範囲において極
めて正確な色合わせが確実に行われる。全体として、本
発明では光信号の波長を極めて有効的に選択したため、
観察者の目に最適な色合わせをもたらすことが可能であ
る。

【００１６】本発明に基づく方法において、色相が行列
式によって共通の色相範囲に正確に変換される色変換が
使用されている。対応する形式投影がラングによる文献
により知られているが、形式数学はそれ自身、負の光強
度が変換において重要な役割を果たすか否かに係わりが
ないため、この形式投影はいかにして原色が選択される
かは述べられていない。

【００１７】本発明は、前記方法を実施するためのテレ
ビ用投写装置についても係わっている。この方法におい
て、光源の最短波長は４７０ｎｍ以下である。さらに、
その他の光源の波長は、色相の共通範囲が少なくとも第
１のベースシステムの色相範囲の角点を含むように選択
される。このときの波長はスクリーン蛍光体によって決
められる最短波長より大きい。このようにすると、全て
の色相を第１から第２のベースシステムへ変換する回路
は、色相の共通範囲内の画像点の色相が色値信号によっ
て決められる色相と同一になるように設計される。

【００１８】本発明のテレビ用投写装置は本発明の方法
に基づく利点を有する。すなわち、入力段の信号は制御
装置に送られ、マトリックス回路で暗い青の色相領域を
除き真の色相が形成されるように処理される。

【００１９】回路への入力信号は色信号Ｒ，Ｇ，Ｂであ
り、それらは行列式により、光源を制御するために、要
求される色値信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’に変換される。この
変換により、入力回路は市販の部品により構成できると
ともに、信号のリニア変換に影響を与える単純な構成の
付加的な回路により色合わせが実行できるという利点を
有している。

【００２０】現在使用されているＰＡＬ，ＮＴＳＣ，Ｓ
ＥＣＡＭ等の標準を備えるテレビ技術において、送信側
の色値は直接伝送されるわけではなく、これらの色値の
リニア結合が伝送され、受像機において他の回路により
色信号に変換される。この回路の出力信号は入力信号に
対して行列積として表される。リニア結合しているＲ，
Ｇ，Ｂ信号をＲ’，Ｇ’，Ｂ’信号に変換するテレビ用
投写装置は、行列積に対応する変換用の２つの回路を提
供する必要がある。

【００２１】本回路において、行列積が、Ｒ，Ｇ，Ｂ信
号の発生及びＲ，Ｇ，Ｂ信号からＲ’，Ｇ’，Ｂ’信号
への変換のための係数を有している場合は消費を低減す
ることができる。このため、入力回路の電気信号は、色
差信号に比例する異なる２つの信号、及び３つの色値信
号の和に比例する輝度信号を有している。輝度信号Ｙ及
び伝達された色差信号Ｕ，Ｖ又はＩ，Ｑは、これらの信
号から光源を制御する信号を得ることが可能であり、制
御装置の入力に直接入力される。

【００２２】上述した回路は、本発明に基づいて、行列
式変換を決定する抵抗ネットワークを含むことによって
実現される。この抵抗ネットワークの利点は、特に正の
行列要素を実現することのみが必要な時には極めて経済
的であるということである。この場合、余分な供給電圧
が必要なく、周波数依存性に基づく誤差が重要で無くな
る。

【００２３】他の好適な実施例として、制御装置の回路
の出力信号用に演算増幅器が使用される。この演算増幅
器は電気信号から発生され行列式の係数によって決定さ
れる入力抵抗内を流れる電流の和を形成する。加算用演
算増幅器は単なる抵抗ネットワークと比較して回路のコ
ストを上昇させるが、入力信号間の不要な結合を防止す
ることができる。また、現在において演算増幅器のコス
トは極めて低く、若干のコストアップよりは、回路の入
力信号が分離できる利点の方が重要である。

【００２４】色信号、色差信号Ｕ，Ｖ（ＰＡＬ）に伴う
輝度信号、あるいは、Ｉ，Ｑ（ＮＴＳＣ，ＳＥＣＡＭ）
のいずれかが装置に入力信号として使用されたかに基づ
いて、行列式及びこれによる抵抗は変更される。さら
に、異なる波長のレーザ等、他の光源が使用されたとき
には、異なる行列式及び異なる抵抗が選択される。この
ため、本発明では、演算増幅器の入力抵抗あるいは抵抗
ネットワークをサブアセンブリあるいはパッケージと
し、そのサブアセンブリあるいはパッケージは、プラグ
イン接触により交換可能なようにテレビ用投写装置の他
の回路に接続されている。これは一般に数個の抵抗にし
か過ぎないため（本願実施例では、３つの入力信号及び
３つの出力信号があるため、全部で９個の抵抗を有して
いる）、単純な集積回路により構成することができる。
さらに、この集積回路は抵抗のみを含むため、厚膜回路
で構成されることができる。従って、数が少なくとも正
確な抵抗値が極めて安価に実現できる。

【００２５】一般に、スクリーン上に容易に光線を集束
させることが可能で、光強度をメガヘルツオーダーの周
波数で容易に変化させることができる光源が使用され
る。最新の技術によれば、光学系における最も経済的な
光源はレーザである。稀ガスレーザ、例えばアルゴンガ
スレーザ、クリプトンガスレーザ等が出力及びコストの
面で望ましい。これらのレーザは静的に運転され、光強
度の高周波変調は別に設けられた光変調器によって行わ
れる。しかしながら、本発明によれば、半導体レーザあ
るいはＬＥＤを光源として使用すれば、それらは直接の
電気制御に対して充分に早いため、別に光変調器を設け
る必要はない。

【００２６】

【実施例】以下、この発明におけるテレビ用投写装置を
具体化した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２７】図１に示すテレビ用投写装置において、入
力回路１０の出力端子１２，１４，１６では、三つの信
号Ｋ，Ｌ，Ｍが生成される。この入力回路１０は、例え
ば、テレビ受像用チューナを備えることもでき、色信号
或いは色搬送信号を復号するための回路を有する。この
信号Ｋ，Ｌ，Ｍは、３色の輝度を制御するために受像管
において通常発信される色信号Ｒ，Ｇ，Ｂである。

【００２８】入力回路１０の出力端子１２，１４，１６
は制御装置２０の入力端子２１，２２，２３に接続され
ている。この制御装置２０は混合器として作用し、且つ
出力信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′を生成する。入力信号Ｋ，
Ｌ，Ｍにより、出力信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′が出力端子２
６，２７及び２８に出力される。入力信号Ｋ，Ｌ，Ｍか
ら如何にして出力信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′が形成されるか
については、図３に基づいて以下に詳細に説明する。

【００２９】制御装置２０の出力端子２６，２７，２８
における出力信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′により、光源３０，
４０，５０から発射される光線３６，４６，５６の輝度
が制御される。実施例において、光源３０，４０，５０
は連続的に作動するレーザ３２，４２，５２を有する。
レーザにより生成されるレーザ光の輝度は、変調器３
４，４４，５４を介し、電気信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′によ
り変調される。従来技術から公知であるＤＫＤＰ結晶を
変調のために使用できる。

【００３０】次に、３本のレーザビーム３６，４６，５
６は幾つかの機能を果たす光学装置６０へ給送される。
第一の機能は３本の独立したレーザビーム３６，４６，
５６を結合させ、１本の束状つまり共通レーザビームを
形成することにある。これはダイクロイックミラーによ
り公知の方法で実施される。光学装置６０はまた、テレ
ビ画像のラスタ走査のための偏向装置を有する。通常の
受像管用に知られているように、偏向装置は束状レーザ
ビームの走査線を１本ずつラスタ走査する。ラスタ走査
されたレーザビーム６６はスクリーン７０に衝突し、そ
の投射点において画像点７４が映像化される。図１にお
いて、スクリーン７０におけるこのテレビ画像のラスタ
走査はより細い走査線により行われることが望ましい。

【００３１】前記機能以外に、画質を向上させるために
光学装置６０には集束素子（focussing device) も追加
可能である。光学装置６０における偏向装置は、例え
ば、高速回転反射鏡を有し、この高速回転反射鏡には、
同期線及び光学装置６０の入力端子６２を介して、入力
回路１０の出力端子１８から同期信号が入力される。こ
の反射鏡により、ラスタ走査が映像信号に対応して同期
するようになっている。

【００３２】レーザビーム６６が投写装置における走査
に対応してスクリーン７０にてラスタ走査されるという
公知の方法でスクリーン７０に画像が形成される。そう
することにより、画像点７４の色相はレーザビーム３
６，４６及び５６の合成輝度により表される。本実施例
において使用されるレーザ、すなわち、この場合では青
色で４７０ｎｍ、緑色で５４５ｎｍ、赤色で６２０ｎｍ
の波長を有するアルゴンガスレーザ或いはクリプトンガ
スレーザは、従来テレビで使用されている蛍光体とは異
なる波長を放射するため、赤、緑、青のレーザに対し、
入力回路において生成されるＲＧＢ信号を直接モジュレ
ータに供給すれば色ひずみを起こす可能性がある。この
色誤差が訂正される新しい信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を生成
する制御装置２０により、この色ひずみは修正される。

【００３３】色相はＣＩＥベクトル空間のベクトルとし
て表示でき、ＣＩＥ色度図として図２にｘ，ｙ軸への投
影を示す。第１のベースシステムにおける色信号Ｒ，
Ｇ，Ｂを本発明に基づく第２のベースシステムにおいて
使用される信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’に変換することは、す
なわち、ベクトル空間における回転及び伸長として表示
でき、行列式乗算として数学的表示が可能である。制御
装置２０の入力信号値をＲ，Ｇ，Ｂで表示し、制御装置
２０の出力信号をＲ′，Ｇ′，Ｂ′で表示し、係数ａij
が変換行列ａの行列要素を示すのであれば、次の行列式
乗算が得られる。

【００３４】Ｒ’＝ａ₁₁Ｒ＋ａ₁₂Ｇ＋ａ₁₃ＢＧ’＝ａ₂₁Ｒ＋ａ₂₂Ｇ＋ａ₂₃ＢＢ’＝ａ₃₁Ｒ＋ａ₃₂Ｇ＋ａ₃₃Ｂ又は、

【００３５】

【数１】

【００３６】レーザ波長６２０ｎｍ，５４５ｎｍ及び４
７０ｎｍに対するＲ，Ｇ，Ｂ信号の変換のための行列値
を次の数表１に示す。数表１ａ₁₁＝１．２４；ａ₁₂＝−０．１５；ａ₁₃＝−
０．０９ａ₂₁＝−０．０９；ａ₂₂＝１．０５；ａ₂₃＝
０．０３ａ₃₁＝−０．０２；ａ₃₂＝−０．１４；ａ₃₃＝
１．１６別の実施例として、赤６４７．１ｎｍ、緑５１４．５ｎ
ｍ、青４５８．０ｎｍの波長を有するレーザ光源が使用
される。対応する行列式係数は次のようになる（数表
２）。

【００３７】数表２ａ₁₁＝０．５６７７；ａ₁₂＝０．４１６；ａ₁₃＝
０．０１４４；ａ₂₁＝０．０８６８；ａ₂₂＝０．８５９７；ａ₂₃＝
０．０５４３；ａ₃₁＝０．００９１；ａ₃₂＝０．０１６；ａ₃₃＝
０．９７５３；回路構成に関し、Ｒ，Ｇ，ＢシステムからＲ′，Ｇ′，
Ｂ′システムへの変換を如何に実現させるかについて
は、図３に基づいて詳細に説明する。

【００３８】前述の実施例において、信号Ｋ，Ｌ，Ｍは
色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに相当するものであった。しかし、入
力端子２１，２２及び２３における信号Ｒ，Ｇ，Ｂの代
わりに、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ，Ｖ若しくはＩ，Ｑ
を、色信号Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′に直接変換することも可能
である。これについてはＰＡＬシステムを例として用い
て説明する。また、ＮＴＳＣ及びＳＥＣＡＭシステムに
ついても同様に適用することができる。

【００３９】ＰＡＬシステムにおいて、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号
は次の行列式乗算に基づき生成される。

【００４０】

【数２】

【００４１】ここで、Ｌ_R、Ｌ_G、Ｌ_Bは輝度係数であ
り、同係数により、輝度信号Ｙは色信号Ｒ，Ｇ，Ｂによ
り、Ｙ＝Ｌ_R・Ｒ＋Ｌ_G・Ｇ＋Ｌ_B・Ｂと表現される。
ここで、Ｌ_R＋Ｌ_G＋Ｌ_B＝１である。

【００４２】これは

【００４３】

【数３】

【００４４】となり、ここでｂは変換行列式を表す。こ
のように、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号は、行列式乗算により、送信
された輝度信号Ｙ及び色差信号Ｕ並びにＶから得られ
る。この行列式乗算は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号からＲ’，
Ｇ’，Ｂ’信号を生成する際に使用される行列式乗算に
類似したものである。さらに、前述の等式により次の関
係が成立する。

【００４５】

【数４】

【００４６】行列式乗算で表される信号変換を発生させ
るために、図１に関する記載例のような二つの回路では
なく、個々の行列式乗算も可能であることを、この等式
は示している。しかし、使用される行列式の係数は積ａ
・ｂから選択されねばならない。制御装置２０における
行列式の係数が行列式ａ・ｂに対応する形で決定される
ならば、入力回路の信号Ｙ，Ｕ，Ｖに、或いはＮＴＳＣ
若しくはＳＥＣＡＭシステムの場合には信号Ｙ，Ｉ及び
Ｑに、直接同装置を接続することも可能である。テレビ
用投写装置のための回路に要する費用はこのようにして
削減可能である。

【００４７】図２は、テレビ投写装置の別の問題点を示
す。図２は、ＣＩＥ色度図における色三角形平面を示
す。低減された色度値の比率ｘ及びｙが、縦座標４１０
及び横座標４２０にプロットされている。曲線４００
は、全ての視覚的に検出可能な色刺激を取り囲んでい
る。大きな点（ドット）は、定位点として設けられてお
り、７００ｎｍ、５５０ｎｍ及び３８０ｎｍの波長に属
している。

【００４８】頂点Ｒ、Ｇ、Ｂを有する斜線で示される色
三角形４４０は、図２のＣＩＥ色度図中に示されてい
る。これは、ＥＢＵ標準に基づくカラー受像管の通常ス
クリーンで生み出され得る色の範囲を表す。色相（主波
長）は、白色から標準光源Ｄ６５までを結ぶ直線によ
り、及び、スペクトル軌跡４００を伴う頂点Ｒ、Ｇ、Ｂ
により与えられる。その直線は、対応する波長において
当該軌跡を横切る。

【００４９】図２にはまた、図１に基づく適用例に使用
されるような、三つの単色（モノクロ）波長６２０ｎ
ｍ、５４５ｎｍ及び４７０ｎｍ用の頂点Ｒ’、Ｇ’、
Ｂ’を伴う色三角形４５０が示されている。

【００５０】頂点Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’を伴う色三角形４５
０は、そのようなレーザーシステムで結像され得る色の
範囲を示す。頂点Ｒ、Ｇ、Ｂ及びＲ’、Ｇ’、Ｂ’をそ
れぞれに伴う二つの色三角形４４０と４５０とを比較す
ることによって、それらが完全には重ならないというこ
とが観察される。この例では、色相の共通範囲は、テレ
ビの色の原色Ｒ、Ｇ、Ｂの色相範囲を再生する色三角形
４４０の色相範囲よりもずっと狭い。色三角形４４０の
色相の一部領域は色三角形４５０によって発生されるこ
とができず、その領域はＢ点の近傍に残されている。こ
の一部領域は、暗い青の色合いを含んでおり、その部分
を省くことは、既に論じたように色感度の重大な減損を
もたらすものではない。

【００５１】しかしながら、三角形Ｒ、Ｇ、Ｂの全体
が、得られた三角形Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’によって囲まれて
しまう程度に波長が短い青色レーザー光源を用いること
によって、色感度の減損は回避される。Ｒ、Ｇ、Ｂ色三
角形４４０の全ての色相は、色三角形Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’
によって近似的に擬制され、青色領域ににおける置換を
行わなくとも受けた光の正確な再現が可能となる。

【００５２】青色領域のかかる改善は、コヒーレント社
(firm COHERENT) 製のスカイライト４００シリーズレー
ザーを用いて、ドイツのショットマインツ(Schott,Main
z)社製のフィルターＢＰ５５８，ＢＰ５１４．５によっ
てレーザー波長が透過される状態において、達成され
る。赤色用にクリプトンレーザーが使用され、青及び緑
色用にアルゴンレーザーが使用された。赤色は波長６４
７．１ｎｍ、緑色は波長５１４．５ｎｍ、青色は波長４
６８ｎｍで達成された。対応する色三角形が図２に破線
で示されている。この色三角形は、ＥＢＵ蛍光体のＲ、
Ｇ、Ｂの色相範囲を完全に取り囲むことが観察される。

【００５３】図３は、入力端子２１、２２、２３及び出
力端子２６、２７、２８を備えた制御装置２０の回路を
示す。信号Ｋ，Ｌ，Ｍが入力端子２１、２２、２３に印
加される。これらの信号Ｋ，Ｌ，Ｍは、テレビの規格に
応じて、色値信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、あるいは、輝度信号Ｙと
色差信号Ｕ、ＶまたはＩ、Ｑのいずれかにより代替され
てもよい。図面に示された実施例の制御装置２０の入力
端子２１、２２、２３と入力端子８１、８２、８３が直
接接続された回路８０において、行列式乗算が行われ
る。行列式乗算の結果生じた出力信号は、回路８０の出
力端子８６、８７、８８に接続され、そして、信号
Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’として制御装置２０の出力端子２６、
２７、２８に印加される前に、調整素子１５０、２５
０、３５０を介して出力増幅器１６０、２６０、３６０
へ送られる。調整素子１５０、２５０、３５０は、テレ
ビ投影システムの一連の生産において発生し得る変調器
の特性の違いを補償するために設けられている。

【００５４】信号に対する実際の行列式乗算は、演算増
幅器１４０、２４０、３４０によって実行される。これ
らの増幅器は、負帰還または帰還抵抗１００、２００、
３００を用いて、その出力端から当該増幅器１４０、２
４０、３４０の反転入力端へ負帰還的に連結されてい
る。演算増幅器１４０、２４０、３４０の負帰還接続さ
れた各反転入力端に対しては、それぞれ三つの追加抵抗
器１１０，１２０，１３０、２１０，２２０，２３０、
３１０，３２０，３３０が接続されている。かかる接続
のために、全ての演算増幅器１４０、２４０、３４０は
加算器として働き、抵抗器１１０，１２０，１３０、２
１０，２２０，２３０、３１０，３２０，３３０におけ
る入力信号は、加算前に抵抗比の係数で乗算される。数
値抵抗比は、数表３に示された行列式乗算用の係数の絶
対値で等式化され得る。

【００５５】数表３抵抗値１００／抵抗値１１０＝／ａ₁₁／抵抗値１００／抵抗値１２０＝／ａ₁₂／抵抗値１００／抵抗値１３０＝／ａ₁₃／抵抗値２００／抵抗値２１０＝／ａ₂₁／抵抗値２００／抵抗値２２０＝／ａ₂₂／抵抗値２００／抵抗値２３０＝／ａ₂₃／抵抗値３００／抵抗値３１０＝／ａ₃₁／抵抗値３００／抵抗値３２０＝／ａ₃₂／抵抗値３００／抵抗値３３０＝／ａ₃₃／しかしながら、図１の実施例に示された行列要素の係数
のいくつかは、負の値である。故に、全ての抵抗器１１
０，１２０，１３０、２１０，２２０，２３０、３１
０，３２０，３３０が、入力端子８１、８２、８３と直
接つながれ得るわけではない。数学における記号反転に
似せるために三つのインバータ１４５、２４５、３４５
が設けられている。これらのインバータ１４５、２４
５、３４５により、回路８０の入力端子８１、８２、８
３における信号は、抵抗器１１０，１２０，１３０、２
１０，２２０，２３０、３１０，３２０，３３０によっ
て構成される加算ネットワークに送られる以前に反転さ
れる。図３からわかるように、抵抗器１１０，１２０，
１３０、２１０，２２０，２３０、３１０，３２０，３
３０の入力端は、上述の行列要素の符号に対応した制御
装置２０の入力端子２１、２２、２３における信号Ｒ、
Ｇ、Ｂと接続されている。この実施例では、１キロオー
ムの同一抵抗値が、帰還抵抗１００、２００、３００に
対して選択された。従って、数表１に従うマトリックス
を現実のものとするために、当該実施例では次の抵抗値
が使用される。

【００５６】数表４抵抗値（キロオーム）１１０１１２０８．１６１３０１３．７４２１０１４．６２２２０１．１８２３０４３．６７３１０５５．２５３２０９．０５３３０１．０７レーザーの波長に対する抵抗値は数表２の根拠として役
立ち、相応の態様によって算出可能である。しかしなが
ら、すべての係数が正であるため、この場合の入力信号
は反転されるべきではないことを考慮に入れなければな
らない。

【００５７】演算増幅器１４０，２４０，３４０の出力
信号は出力抵抗１４２，２４２及び３４２を介して回路
８０の出力８６，８７，８８に供給される。図面に示す
実施例において、出力抵抗１４２，２４２，３４２の値
は５１オームであり、ビデオシステムの５０オームと整
合している。また、ダイオード１４４，２４４，３４４
は０．７ボルトの電位をもって各出力に接続されてい
る。これらのダイオード１４４，２４４，３４４は演算
増幅器の望ましくない極性（この場合では正）の出力電
圧を可能な限り抑制する。ダイオード１４４，２４４，
３４４はそれらのダイオード１４４，２４４，３４４の
スレッショルド電圧以下の小さな電位も抑制することが
できるように−０．７ボルトの電位に接続されている。
この実施例では、ダイオード１４４，２４４，３４４は
シリコンダイオードであり、それらのスレッショルド電
圧は０．７ボルトのバイアス電圧に正確に対応してい
る。他のダイオードの場合には、相当する電位が選択さ
れなければならない。例えば、ゲルマニウムダイオード
では、およそ０．２ボルトの電圧が０．７ボルトの代わ
りの電位として選択される。

【００５８】一般にダイオードは指数的なＩ／Ｕ特性を
備え、そのダイオードに小さな信号が入力された場合、
電圧降下は対応する演算増幅器の出力電圧に対し、対数
曲線に従って生じる。よって、ダイオード１５０，２５
０，３５０を適宜に選択することにより、抵抗１４１，
１４２，３４２の電位が低下し、電圧降下は望ましくな
い極性の出力電圧に向かって対数的な漸近線に沿いゼロ
に近づく。このような望ましくない極性は、変換された
色合いが、その色合いの通常の範囲内にない場合に生じ
る。ラングによる提案と比較すると、分離点が正確にゼ
ロである場合、対数的な分離には、色合いの通常の範囲
外における色合いの変化も表示されること、すなわち、
コントラストが認識可能であるということに有利性があ
る。

【００５９】漸近線的な挙動を決定するには、選択され
た電位がダイオード１５０，２５０，３５０のスレッシ
ョルド電圧に等しくなければならない。降下抵抗１４
２，２４２，３４２の値により、入力電圧の関数として
の対数曲線が決定される。選択された抵抗１４２，２４
２，３４２がきわめて低いインピーダンスを備える場
合、この例では５１オームであるが、電圧降下の対数曲
線はまず対応する演算増幅器１４０の出力電圧の関数と
して、きわめて低い電圧で現れる。従って、色相の変換
により、蛍光体によって認識可能な真の色相、特にその
色相の範囲全体の境界にまで及ぶように提供される。

【００６０】制御装置２０はこの例で使用されるＲ，
Ｇ，Ｂ信号以外の信号、例えば、輝度信号Ｙ及び色差信
号Ｕ，ＶまたはＩ，Ｑによって動作可能である。しか
し、その後に行列式が変化するであろう。すなわち、係
数の値のみならず、それらの個々の符号も変化するであ
ろう。これは、抵抗１１０，１２０，１３０，２１０，
２２０，２３０，３１０，３２０，３３０がそれぞれの
方法で別個に選択され、インバータ１４４，２４５及び
３４５の入出力に図３とは異なるように接続されなけれ
ばならないことを意味する。実施例では、回路８０の簡
単な変更により、係数を決定する抵抗１１０，１２０，
１３０，２１０，２２０，２３０，３１０，３２０，３
３０が特殊な部品パッケージ９０に収容され、プラグイ
ン端子９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９
８，９９によって回路８０に差し込まれるように接続さ
れる。プラグイン端子９７，９８，９９は部品パッケー
ジ９０の出力であり、演算増幅器１４０，２４０，３４
０の負帰還接続入力端子に直接接続されている。プラグ
イン端子９１，９２，９３は回路８０の入力８１，８
２，８３から信号を入力し、一方、入力９４，９５，９
６は対応する反転信号を部品パッケージ９０に案内す
る。従って、部品パッケージ９０は各種の係数毎に異な
る抵抗を備えることができ、かつ、行列式乗算について
の係数の数学的符号に対応した各種の方法で、入力９
１，９２，９３，９４，９５，９６に接続することがで
きる。従って、部品パッケージ９０は各種の用途に応じ
て交換可能である。そのため、色度座標の変換や３つの
光学的チャネルの色値比率を容易に修正することができ
る。このような変換はレーザーの下流に接続された光学
的構造部品の選択的な伝達特性によって、あるいは他の
レーザーによって引き起こされる。

【００６１】標準化のためには、部品パッケージ９０を
集積回路として構成することが可能であり、特には、厚
膜技術をそのために使用できる。この技術を利用するこ
とにより、抵抗値については十分に高い精度を得ること
ができるからである。

【００６２】２つのアルゴンレーザー及びフィルタを備
えたクリプトンガスレーザーあるいはダイレーザーが３
つの光信号Ｒ_L’，Ｇ_L’，Ｂ_L’によって生成される
所望の波長を調整するために上記の実施例において使用
されている。しかし、テレビ画像を生成する程早くは、
アルゴンあるいはクリプトンガスレーザーの強度は、直
接には制御できない。この理由により、このようなレー
ザー光源３２，４２，５２は常には連続波モードにて動
作し、その強度は変調器４３，４４，５４によって個々
に制御される。しかし、適用可能な波長を有する半導体
レーザーがすぐにでも入手可能になるであろうことが予
測されるので、それらをもレーザー投写装置に具現する
ために利用できる。このような半導体レーザーは直接に
制御可能であろう。

【００６３】しかし、利用可能な光源としてはレーザー
に限定されるものではない。それに対し、焦点を良好に
合わせることが可能で、テレビ画像のためにラスター走
査を行うことが可能なすべての光源が原則的には利用可
能である。請求項１の記載に応じた波長により、それに
相応して大きな色三角形を決定する光学的に同等な光源
はすべて利用可能であり、それらの制御信号は色補正再
生を確実にするように組み合わされる。

【００６４】４つあるいはそれ以上のレーザーを使用し
て色質を向上させることも考えられる。これに必要な付
加的な信号は行列式乗算に応じて制御装置２０により生
成可能である。図３に基づく例と類似した方法で信号を
付加するため、演算増幅器及び入力抵抗を追加すること
によって、回路８０を修正することが可能である。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、色信号Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）は行列式変換
によって変換され、光信号は、原色の最短波長によって
与えられる暗い青の色相領域を除いて、正確な色相を再
生する。簡単な行列式変換を利用することによって、本
発明に基づく方法は、スクリーン蛍光体と同様な色相を
得るために、高価なダイレーザを使用する必要がない。
光線発生用に使用される光源は、それゆえに、パワー損
失がないように使用することができる。このような行列
式変換用の回路は、ダイレーザに比較してメンテナンス
が容易で信頼性が高く、不良品等の廃棄の問題も少な
い。

【００６６】本発明の更なる利点として、共通の色相の
範囲を越えた色相の色信号を伴って、行列式変換により
負の強度が発生するため、ゼロに近づく対数漸近関数に
よるそれぞれの負の強度により成し遂げられる強度を持
つ光信号が発生される。

【００６７】１９９０年コンスタンス大学における学術
会議、「ニューメディアＨＤＴＶ」（３０頁）の中で、
色及び画像再生が良好なエンドユーザ向けの大型スクリ
ーン装置は、２０００年までには実現されないであろう
という予測が成されているが、本発明に基づく方法によ
れば、このような高い色精度を有する装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のテレビ用投写装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】ＣＩＥ色度図中において異なる色三角形を示す
特性図である。

【図３】本発明のテレビ用投写装置に使用される回路の
回路図である。

【符号の説明】

１０…入力回路、２０…制御装置、３０，４０，５０…
光源、３２，４２，５２…レーザ、３４，４４，５４…
変調器、７４…画像点、８０…回路、１１０，１２０，
１３０，２１０，２２０，２３０，３１０，３２０，３
３０…抵抗、１４０，２４０，３４０…演算増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる波長の光信号（Ｒ_L’，Ｇ_L’，
Ｂ_L’）によって照射されるテレビ画像のカラー画像点
（７４）を生成するテレビ用投写方法であって、スクリーン蛍光体の波長によって定義される色相領域
（４４０）の頂点によりＣＩＥ色度図中に示される第１
のベースシステムにおいて、同カラー画像点の色相を色
信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）により決定し、前記第１のベースシステムの色相の共通範囲を共有する
とともに光信号（Ｒ_L’，Ｇ_L’，Ｂ_L’）の波長が第
１のベースシステムの光信号の波長とは異なる第２のベ
ースシステムを設定し、前記光信号（Ｒ_L’，Ｇ_L’，Ｂ_L’）は少なくとも３
つの信号（Ｋ，Ｌ，Ｍ）によって発生され、同信号
（Ｋ，Ｌ，Ｍ）は少なくとも色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を含
み、前記第１のベースシステムから第２のベースシステムへ
の変換を行列式によって有効化するテレビ用投写方法に
おいて、前記光信号（Ｒ_L’，Ｇ_L’，Ｂ_L’）の最短波長を４
７０ナノメートル以下とし、かつ、同光信号の波長を、
共通範囲の色相がスクリーン蛍光体によって決められる
最短波長より大きな波長を有する第１のベースシステム
の色相範囲（４４０）の頂点を少なくとも含むように決
定し、前記第２のベースシステムにおける色相の共通範囲内に
おいて、前記行列式変換によって生成される全ての色相
を、前記第１のベースシステムの色信号によって決定さ
れる色相と同一にするテレビ用投写方法。
【請求項２】前記色相の共通範囲外の色相の色信号用
に対する、行列式変換によって負の強度を得るために、
光信号は、対数漸近線によりゼロに近づくそれぞれの負
の強度によって達成される強度を伴って生成される請求
項１に記載のテレビ用投写方法。
【請求項３】異なる波長の光信号（Ｒ_L’，Ｇ_L’，
Ｂ_L’）の強度を制御可能な少なくとも３つの光源を備
え、テレビ映像のカラー画像点（７４）を生成するテレ
ビ用投写装置であって、前記画像点（７４）の色相は、スクリーン蛍光体の波長
によって定義される色相領域（４４０）の頂点により、
ＣＩＥ色度図中に示される第１のベースシステムにおけ
る色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）により決定され、光信号（Ｒ_L’，Ｇ_L’，Ｂ_L’）の波長は、第１のベ
ースシステムの色相の共通範囲を共有するとともに第１
のベースシステムとは異なる第２のベースシステムを決
定し、前記色信号及び同色信号を含む混成信号のいずれかに比
例する少なくとも３個の電気信号（Ｋ，Ｌ，Ｍ）を発生
する入力回路（１０）を備え、前記光源（３０，４０，５０）を制御する制御装置（２
０）をさらに備え、同制御装置（２０）は入力回路（１
０）の信号（Ｋ，Ｌ，Ｍ）により起動されるとともに全
ての色相を前記第１のベースシステムから第２のベース
システムへ行列式によって変換する回路（８０）を有
し、請求項１又は２の方法を遂行するためのテレビ用投
写装置において、前記光源（３０，４０，５０）の最短波長は４７０ナノ
メートル以下で、かつ、光源（３０，４０，５０）の他
の波長は、共通の色相（４４０）の範囲が、少なくとも
スクリーン蛍光体によって決まる最短波長より大きな波
長を有する第１のベースシステムの色相（４４０）の範
囲の頂点を含むように決定され、前記回路（８０）は、色相の共通範囲内の画像点（７
４）の色相が色信号によって決められる色相と同一であ
るテレビ用投写装置。
【請求項４】前記入力回路（１０）の電気信号は、３
つの色信号及び色差信号（Ｕ，Ｖ、Ｉ，Ｑ）に比例する
２つの異なる信号の和に比例する輝度信号（Ｙ）を含む
請求項３に記載のテレビ用投写装置。
【請求項５】前記制御装置（２０）の回路（８０）
は、行列式変換を決定する抵抗（１１０，１２０，１３
０，２１０，２２０，２３０，３１０，３２０，３３
０）によるネットワーク（９０）を含む請求項３又は４
のいずれか一項に記載のテレビ用投写装置。
【請求項６】前記制御装置（２０）の回路（８０）
は、各々の出力信号に対応して演算増幅器（１４０，２
４０，３４０）を備え、同演算増幅器（１４０，２４
０，３４０）は、電気信号（Ｋ，Ｌ，Ｍ）によって発生
されるとともに、行列式の係数によって決まる入力抵抗
（１１０，１２０，１３０，２１０，２２０，２３０，
３１０，３２０，３３０）を流れる電流の和を形成する
請求項３乃至５のいずれか一項に記載のテレビ用投写装
置。
【請求項７】前記行列式の係数を決定する入力抵抗
（１１０，１２０，１３０，２１０，２２０，２３０，
３１０，３２０，３３０）は、前記制御装置（２０）の
回路（８０）内において交換可能である請求項６に記載
のテレビ用投写装置。
【請求項８】前記光源（３０，４０，５０）は光変調
器（３４，４４，５４）を備えたレーザ（３２，４２，
５２）であり、さらに、同光源（３０，４０，５０）の
光強度は光変調器の電気的制御によって変化可能である
請求項３乃至７のいずれか一項に記載のテレビ用投写装
置。
【請求項９】前記光源（３０，４０，５０）は、半導
体レーザ及びＬＥＤのいずれか一方である請求項３乃至
７のいずれか一項に記載のテレビ用投写装置。