JPH0951548A - 単色光を用いたカラー画像の表示方法／表示媒体／表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示輝度および解像度を向上させ、色ずれの
発生を抑えることができるカラー画像の表示方法を提供
する。 【解決手段】 従来のＲＧＢ表色系における表示画素Ｑ
１のもつ画素値（ｒ，ｇ，ｂ）を、ＸＹＺ表色系におけ
る画素値（ｘ，ｙ，ｚ）に変換し、ＸＹＺ色立体内にお
いて、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）をプロットする。この点Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）に相当する合成色Ｃを、ベクトル合成式
Ｃ＝ｕ・λα＋ｖλβで表わす。ここで、λαおよびλ
βは任意の単色光を示すベクトルであり、ｕ，ｖは係数
である。画素Ｑ２内に２つの副画素Ｑ２１，Ｑ２２を定
義し、副画素Ｑ２１内に単色光λαを輝度ｕで表示し、
副画素Ｑ２２内に単色光λβを輝度ｖで表示すると、画
素Ｑ２全体としては、画素Ｑ１と同等の色表示がなされ
ているように観察される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単色光を用いたカラ
ー画像の表示方法／表示媒体／表示装置に関し、特に、
複数の画素からなるカラー画像を表示するための手法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラー画像は、複数の画素の集
合として表示され、１つの画素は三原色によって表現さ
れる。このとき用いられる三原色は、表示媒体によって
異なる。すなわち、ＣＲＴや液晶表示装置などのいわゆ
るディスプレイを表示媒体として用いた場合には、ＲＧ
Ｂ三原色表色系を利用し、紙面などの印刷媒体を表示媒
体として用いた場合には、ＣＭＹ三原色表色系（および
これにＫを加えたもの）を利用するのが一般的である。
このような三原色表色系を利用したカラー画像の表示方
法は、人間の眼に対して天然色に近い画像を提示するこ
とができるため、非常に広い分野において利用されてい
る。

【０００３】また、最近では、回折格子からなる画素の
集合により、カラー画像を表示する手法も提案されてい
る。たとえば、特開平３−２０６４０１号公報や、特願
平６−１７７５０４号明細書などには、ＲＧＢ三原色表
色系を利用し、回折格子からなる画素を平面上に配置す
ることにより、カラー画像を回折格子によって表示する
手法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】三原色表色系を利用し
てカラー画像を表示する場合、１つの画素を３つの色で
表示する必要がある。ところが、３つの色を平面上にお
いて物理的に重ねることができない場合には、１つの画
素を３つの副画素に分割し、個々の副画素内にそれぞれ
の色を提示する必要がある。たとえば、カラーディスプ
レイ装置などでは、１つの画素は３つの副画素から構成
され、個々の副画素にはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの色表示が
なされることになる。また、回折格子によって表現され
たカラー画像では、やはり１つの画素は３つの副画素か
ら構成され、個々の副画素にはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの回
折光を発生させる回折格子が形成されることになる。こ
のように、１画素を３つの副画素に分割し、各副画素の
提示する合成色として所定色を表示すると、１画素全体
で所定色を提示する場合に比べて、輝度が１／３に低下
することになる。また、解像度の限界が、１画素の大き
さではなく１副画素の大きさによって支配されることに
なるため、解像度も１／３に低下することになる。

【０００５】この三原色表色系を利用してカラー画像を
表示する方法のもうひとつの問題点は、色ずれが生じや
すいという点である。たとえば、ＣＲＴディスプレイ装
置では、いわゆるコンバージョンずれという現象が生じ
ることが知られており、また、印刷では、いわゆる色間
見当ずれという現象が生じることが知られている。

【０００６】そこで本発明は、表示輝度および解像度を
向上させることができ、また、色ずれの発生を抑えるこ
とができるカラー画像の表示方法／表示媒体／表示装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

(1) 本発明の第１の態様は、複数の画素からなるカラ
ー画像を表示する方法において、個々の画素を、少なく
とも２つの副画素によって表現し、第１の副画素には第
１の単色光λαを第１の輝度もしくは濃度ｕで表示し、
第２の副画素には第２の単色光λβを第２の輝度もしく
は濃度ｖで表示し、個々の画素ごとに、用いる単色光お
よびその輝度もしくは濃度をそれぞれ独立して設定する
ようにしたものである。

【０００８】(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１
の態様に係る表示方法において、可視波長域の単色光を
正の画素値によって表現することができる三原色表色系
を定義し、この三原色表色系で個々の画素を表現したカ
ラー画像を用意する段階と、この三原色表色系の色立体
内において、任意の単色光λαを示すベクトルλαと任
意の単色光λβを示すベクトルλβとを用いたベクトル
合成式「ｕ・λα＋ｖ・λβ」によって示される種々の
合成色のうち、カラー画像を構成する個々の画素のもつ
画素色と同一位置もしくは近傍位置を占める合成色を、
当該画素に対応づける段階と、カラー画像を構成する個
々の画素について、それぞれ対応づけられた合成色を示
すベクトル合成式の各因数「ｕ，λα，ｖ，λβ」を参
照して、第１の副画素に表示する第１の単色光λαおよ
びその輝度ｕと、第２の副画素に表示する第２の単色光
λβおよびその輝度ｖとを決定する段階と、を行うよう
にしたものである。

【０００９】(3) 本発明の第３の態様は、上述の第２
の態様に係る表示方法において、ベクトル合成式「ｕ・
λα＋ｖ・λβ」におけるベクトルλα，λβに相当す
る単色光として可視波長域内に有限個の単色光を定義す
るとともに、ベクトル合成式「ｕ・λα＋ｖ・λβ」に
おける係数ｕおよびｖの採るべき値として有限個の離散
値を定義し、これら有限個の単色光および離散値に基づ
いて有限個の合成色を定義し、定義した有限個の合成色
のうち、カラー画像を構成する画素のもつ画素色と同一
位置もしくは近傍位置を占める合成色を選択し、選択し
た合成色を当該画素に対応づけるようにしたものであ
る。

【００１０】(4) 本発明の第４の態様は、上述の第３
の態様に係る表示方法において、選択された合成色を示
すベクトル合成式「ｕ・λα＋ｖ・λβ」に基づいて、
単色光λαの波長に応じたピッチの回折格子を係数ｕに
応じた表示領域内に配置した第１の副画素と、単色光λ
βの波長に応じたピッチの回折格子を係数ｖに応じた表
示領域内に配置した第２の副画素と、を用意し、これら
の副画素によって該当画素の表現を行うようにしたもの
である。

【００１１】(5) 本発明の第５の態様は、上述の第３
の態様に係る表示方法において、選択された合成色を示
すベクトル合成式「ｕ・λα＋ｖ・λβ」に基づいて、
単色光λαの波長をもったビームを係数ｕに応じた強度
で所定の表示面上に照射したときのスポットとして現れ
る第１の副画素と、単色光λβの波長をもったビームを
係数ｖに応じた強度で所定の表示面上に照射したときの
スポットとして現れる第２の副画素と、を形成し、これ
らの副画素によって該当画素の表現を行うようにしたも
のである。

【００１２】(6) 本発明の第６の態様は、複数の画素
からなるカラー画像を表示した媒体において、個々の画
素を、少なくとも２つの副画素によって表現し、第１の
副画素には第１の単色光λαが第１の輝度もしくは濃度
ｕで表示され、第２の副画素には第２の単色光λβが第
２の輝度もしくは濃度ｖで表示され、用いられている単
色光およびその輝度もしくは濃度が、個々の画素ごとに
それぞれ独立しているようにしたものである。

【００１３】(7) 本発明の第７の態様は、上述の第６
の態様に係る表示媒体において、個々の副画素内に、単
色光を発する性質をもった表示領域を定義し、この表示
領域の面積によって表示すべき単色光の輝度を調節する
ようにしたものである。

【００１４】(8) 本発明の第８の態様は、上述の第６
の態様に係る表示媒体において、個々の副画素内に、所
定の面積をもった表示領域を定義し、この表示領域内
に、表示すべき単色光に応じたピッチの回折格子を形成
したものである。

【００１５】(9) 本発明の第９の態様は、複数の画素
からなるカラー画像を表示する装置において、所定の可
視波長域にわたって波長を連続的にもしくは離散的に変
調させることができ、単色光をビーム状にして発生させ
る機能をもった単色光光源と、この単色光光源で発生し
た単色光の強度を連続的にもしくは離散的に変調する機
能をもった強度変調器と、この強度変調器によって変調
された単色光ビームを所定の表示面に照射し、この表示
面上に単色光ビームのスポットを形成し、このスポット
を表示面上で走査することにより、表示面上にスポット
からなる多数の画素を形成するビーム走査装置と、単色
光光源に所定の波長指定信号を与えることにより、発生
させる単色光波長を指定する波長変調制御と、強度変調
器に所定の強度指定信号を与えることにより、単色光ビ
ームの強度を指定する強度変調制御と、を行う機能をも
った制御装置と、を設け、制御装置が、第１の単色光波
長と第１の強度とを指定する第１の制御と、第２の単色
光波長と第２の強度とを指定する第２の制御と、を実行
することにより、表示面上に１つの画素が形成されるよ
うにしたものである。することにより、表示面上に１つ
の画素が形成されるようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

＜＜＜三原色表色系＞＞＞ここでは、本発明をその基本
原理に基づいて説明しながら実施の形態について述べる
ことにする。図１は、ＣＲＴなどのディスプレイ装置へ
カラー画像を表示する場合に一般に利用されているＲＧ
Ｂ表色系の色立体を示す図である。この色立体は、Ｒ，
Ｇ，Ｂの三座標軸をもった三次元座標系内に定義された
立方体であり、この色立体内の１点Ｐは、Ｒ，Ｇ，Ｂの
三原色の合成によって現される１つの色を示すことにな
る。たとえば、図示の１点Ｐは、この色立体内での座標
値（ｒｐ，ｇｐ，ｂｐ）を有しており、輝度値（もしく
は濃度値、以下同様）ｒｐをもった原色Ｒと、輝度値ｇ
ｐをもった原色Ｇと、輝度値ｂｐをもった原色Ｂと、の
混合色として表現される色を示している。

【００１７】この図１に示す色立体内の点は、いずれも
０〜１の範囲内の座標値をとるが、この色立体内の点だ
けによってすべての色が表現できるわけではなく、色立
体外の点によって表現される色も存在する。たとえば、
図１において、色立体外の１点Ｑは、この色立体外の座
標値（ｒｑ，ｇｑ，−ｂｑ）を有しており、特に、Ｂ座
標値は負の値をとっている。このように、負の座標値を
含んだ１点Ｑによっても何らかの色が理論的には対応す
ることになるが、実際には、このような色を三原色ＲＧ
Ｂで再現することは不可能である。このことは、次のよ
うな例を考えれば容易に理解できる。いま、ＲＧＢなる
３本の光ビームを用意して、これを所定の表示面に照射
したとする。このとき、光ビームＲの強度をｒｐとし、
光ビームＧの強度をｇｐとし、光ビームＢの強度をｂｐ
とすれば、この３本の光ビームによって表示面に形成さ
れる３つのスポットを合成することにより、図１の色立
体内の１点Ｐに対応する色を再現することはできる。同
様に、図１の色立体外の１点Ｑに対応する色を再現する
ためには、光ビームＢの強度を−ｂｑとする必要がある
が、実際には、光ビームの強度を負の値にすることは物
理的にはできないので、結局、１点Ｑに対応する色はＲ
ＧＢなる三原色の組み合わせによっては再現できないこ
とになる。

【００１８】三原色表色系としては、この他にもＣＭＹ
表色系など、いくつかの表色系が知られているが、どの
表色系を採用するかによって、実用上再現できる色が若
干異なってくることになる。ＲＧＢ表色系としては、国
際照明委員会（ＣＩＥ）が１９３１年にその基準を制定
している。このＣＩＥが制定したＲＧＢ表色系では、Ｒ
＝７００ｎｍ、Ｇ＝５４６．１ｎｍ、Ｂ＝４３５．８ｎ
ｍと、三原色ＲＧＢの基準波長が定められており、国際
的な基準となっている。しかしながら、このＲＧＢ表色
系では、可視波長域内の単色光スペクトルをすべて表現
することはできない。図１に示すスペクトル閉曲線Ｓ
は、３８０ｎｍ〜６６０ｎｍに至るまでの単色光（単一
の波長をもった光）の色に対応する点を結んで得られた
閉曲線であるが、その一部は、座標値が負をとる空間へ
はみ出している。したがって、ＲＧＢ表色系では、表現
することができない可視波長域内の単色光が存在するこ
とになる。ＣＭＹ表色系でも同様に、表現することがで
きない可視波長域内の単色光が存在する。

【００１９】そこで、ＲＧＢ表色系やＣＭＹ表色系に代
わるＸＹＺ表色系なるものが知られている。図２は、こ
のＸＹＺ表色系の色立体を示す図である。この色立体
は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三座標軸をもった三次元座標系内に定
義された立方体であり、この色立体内の１点Ｐは、Ｘ，
Ｙ，Ｚの三原色の合成によって表される１つの色を示す
ことになる。たとえば、図示の１点Ｐは、この色立体内
での座標値（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）を有しており、輝度値
ｘｐをもった原色Ｘと、輝度値ｙｐをもった原色Ｙと、
輝度値ｚｐをもった原色Ｚと、の混合色として表現され
る色を示しており、同様に、１点Ｑは、この色立体内で
の座標値（ｘｑ，ｙｑ，ｚｑ）を有しており、輝度値ｘ
ｑをもった原色Ｘと、輝度値ｙｑをもった原色Ｙと、輝
度値ｚｑをもった原色Ｚと、の混合色として表現される
色を示している。ここで、図１に示すＲＧＢ表色系内の
点Ｐ，Ｑと、図２に示すＸＹＺ表色系内の点Ｐ，Ｑと
は、それぞれ同一の色を表現しているにもかかわらず、
各表色系における座標値は、それぞれ異なることにな
る。図示の例では、点Ｑは、ＲＧＢ表色系では色立体外
の点であるが、ＸＹＺ表色系では色立体内の点となって
いる。

【００２０】ここで留意すべき点は、このＸＹＺ表色系
においては、可視波長域に相当する３８０ｎｍ〜６６０
ｎｍに至るまでの単色光（単一の波長をもった光）の色
に対応する点を結んで得られたスペクトル閉曲線Ｓが、
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸がいずれも正の値をとる象限内に位置
するという点である。別言すれば、このスペクトル閉曲
線Ｓ上の点の３軸座標値はいずれも正の値をとるので、
可視波長域内の単色光の色は、必ずＸＹＺ表色系によっ
て実際に再現することができることになる。参考のため
に、４２５ｎｍ〜６６０ｎｍまでの単色光についてのＸ
ＹＺ表色系における輝度値（ｘ，ｙ，ｚ）の具体的な数
値を以下の表に示しておく。

【００２１】

【表１】 なお、三原色Ｘ，Ｙ，Ｚは、それぞれ三原色Ｒ，Ｇ，Ｂ
に近い色になるが、このＸＹＺ表色系自体は、仮想的な
加色混合系の基準色に基づく表色系というべきものであ
り、三原色Ｘ，Ｙ，Ｚはいずれも可視単色光にはなら
ず、また、このＸＹＺ表色系内には人間の眼には認識で
きない色も含まれていることになる。

【００２２】ＲＧＢ表色系からＸＹＺ表色系への変換
は、

【００２３】

【数１】 なる式によって一義的に行うことができる。すなわち、
図１に示すＲＧＢ表色系における点Ｐ（ｒ，ｇ，ｂ）に
よって表現された色（ＲＧＢ表色系の色）をＸＹＺ表色
系の色に変換するには、上述の式に（ｒ，ｇ，ｂ）の実
際の値を代入して（ｘ，ｙ，ｚ）の値を計算すればよ
い。得られた（ｘ，ｙ，ｚ）が、図２に示すＸＹＺ表色
系における点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の座標値となる。したが
って、ＲＧＢ表色系で表現された画像データを、ＸＹＺ
表色系で表現された画像データに変換するには、個々の
画素のもつ画素値（ｒ，ｇ，ｂ）を、上式に基づいて画
素値（ｘ，ｙ，ｚ）に変換すればよい。

【００２４】＜＜＜二次元色度図上における色合成＞＞
＞ところで、図２に示すような三次元座標系を用いた色
表現は、三次元空間上での表現になるため、紙面上での
議論を行う上では不便である。そこで、３つの座標値の
和が１となるような規格化を行い、このＸＹＺ表色系を
二次元平面上に表現する手法が一般に利用されている。
図３に示すＸＹ色度図は、このような手法を用いて、図
２に示すＸＹＺ表色系を二次元平面上に表現したもので
ある。たとえば、図２における点Ｐ（ｘｐ，ｙｐ，ｚ
ｐ）については、 ｘ＝ｘｐ／（ｘｐ＋ｙｐ＋ｚｐ） ｙ＝ｙｐ／（ｘｐ＋ｙｐ＋ｚｐ） なる規格化によって、ｘ，ｙが求められ、図３に示すＸ
Ｙ色度図上で、二次元座標値（ｘ，ｙ）に相当する位置
に対応点がプロットされることになる。図２に示したス
ペクトル閉曲線Ｓも、図３のＸＹ色度図上では二次元の
閉曲線になる。この図３のＸＹ色度図では、ほぼＵ字状
のスペクトル閉曲線Ｓ上に、波長４２０ｎｍ〜６６０ｎ
ｍの区間内の単色光の位置を２０ｎｍおきにプロットし
て示した。ここで、短波長側の端点（４２０ｎｍの点）
と長波長側の端点（６６０ｎｍの点）とが直線で結ば
れ、スペクトル閉曲線Ｓによって閉領域が形成されてい
るが、このスペクトル閉曲線Ｓ内部の閉領域内の任意の
点に相当する色は単色光ではなく、複数の単色光を合成
することによって得られる合成色になる。そして、この
閉領域内の任意の点に相当する色は、スペクトル閉曲線
Ｓ上の所定の３点に相当する３つの単色光を合成するこ
とによって表現できることが知られている。

【００２５】一方、スペクトル閉曲線Ｓ上の所定の２点
に相当する２つの単色光を合成すると、その２点を結ぶ
線分Ｌ上の色が表現できることが知られている。この原
理を図４のＸＹ色度図に示す。この図４の例では、スペ
クトル閉曲線Ｓ上の１点λα（波長５００ｎｍの単色
光）と１点λβ（波長５８０ｎｍの単色光）とが選択さ
れており、両点間に線分Ｌが引かれている。この場合、
線分Ｌ上の任意の点に相当する色は、点λαに相当する
波長５００ｎｍの単色光と点λβに相当する波長５８０
ｎｍの単色光とを合成することにより表現できることに
なる。合成された色が、線分Ｌ上のどの色になるかは、
合成比に基づいて決定される。すなわち、波長５００ｎ
ｍの単色光の合成比を高めれば高めるほど、点λαに近
い色が表現され、波長５８０ｎｍの単色光の合成比を高
めれば高めるほど、点λβに近い色が表現されることに
なる。

【００２６】ところで、スペクトル閉曲線Ｓ上の任意の
２点を結ぶ線分Ｌは無数に存在し、幾何学的には、スペ
クトル閉曲線Ｓで囲まれた閉領域内の任意の点を通る線
分Ｌは無数に存在する。したがって、この閉領域内の任
意の点の色（人間が認識可能なすべての色がここに含ま
れている）は、必ず、スペクトル閉曲線Ｓ上の２点に相
当する単色光の合成によって表現することができ、しか
も、その２つの単色光の組み合わせは無限に存在する。
したがって、原理的には、たった２種類の単色光を用い
たとしても、この閉領域内のすべての色を表現すること
が可能であり、しかもその自由度はかなり高いことにな
る。この自由度の高さに着目すれば、２種類の単色光の
うちの一方を固定したとしても、閉領域内のすべての色
を表現することが可能であることがわかる。図５は、こ
のように、一方の単色光を固定した場合の色表現方法を
示すＸＹ色度図である。この例では、第１の単色光の波
長λαを４２０ｎｍに固定している。このように、第１
の単色光の波長λαが固定されていたとしても、第２の
単色光の波長λβが自由であれば、この閉領域内のすべ
ての色を表現することが可能である。なぜなら、第２の
単色光の波長λβは自由に設定できるので、線分の一方
の端点λαは固定されていたとしても、もう一方の端点
λβはスペクトル閉曲線Ｓ上を自由に動けるからであ
る。

【００２７】これは、スペクトル閉曲線Ｓで囲まれた閉
領域内の任意の点に相当する色は、４２０ｎｍの単色光
と、もう１つの別な単色光とを合成することにより表現
できることを意味する。このような原理が正しいこと
は、図６に示す人間の眼球内の錐体の分光感度特性から
もわかる。一般に、人間の眼球内には、ＲＧＢの三原色
による刺激を受ける３種類の錐体が存在し、これらの錐
体の分光感度特性Ｓ_Ｒ，Ｓ_Ｇ，Ｓ_Ｂは、図６のグラフに
示すようになることが知られている。ここで、感度特性
Ｓ_Ｒ，Ｓ_Ｇは互いに重複しており、同一の単色光で２つ
の錐体に同時に刺激を与えることができることがわか
る。また、感度特性Ｓ_Ｂのピーク位置は、図に破線で示
すようにほぼ４２０ｎｍ付近に位置している。そこで、
４２０ｎｍという波長固定の単色光λαにより感度特性
Ｓ_Ｂをもつ錐体に対する刺激を与え、波長可変の単色光
λβにより感度特性Ｓ_Ｒをもつ錐体および感度特性Ｓ_Ｇ
をもつ錐体に対する刺激を与えるようにすれば、２つの
単色光によって、３つの錐体のすべてに対して刺激を与
えることができ、人間が認識できるほぼすべての色を表
現することができることになる。本発明の基本的な着想
は、このような原理により、２つの単色光の合成によっ
て色表現を行う点にある。

【００２８】＜＜＜三次元ベクトルによる色合成＞＞＞
このように、２つの単色光の合成によって色表現を行う
方法は、三次元座標系においてはベクトル合成として説
明できる。たとえば、図７に示すＸＹＺ表色系におい
て、色立体内の任意の色を、原点Ｏからのベクトルで表
すことにする。すなわち、スペクトル閉曲線Ｓ上の点Ｐ
（ｘα，ｙα，ｚα）に相当する単色光の色は、原点Ｏ
からこの点へ向かうベクトルλαによって表現され、同
じくスペクトル閉曲線Ｓ上の別な点Ｐ（ｘβ，ｙβ，ｚ
β）に相当する単色光の色は、原点Ｏからこの点へ向か
うベクトルλβによって表現される（なお、本明細書で
は、電子出願の制約からベクトル記号は省略することと
し、記号「λα，λβ」は、特定の単色光もしくはその
波長を示す記号としても、また、色立体上におけるこの
単色光に相当する点を示すベクトルとしても、用いるこ
とにする）。ここで、ベクトルλα，λβと、所定の係
数ｕ，ｖを用いたベクトル合成式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・
λβ」を考えると、このベクトル合成式で表されるベク
トルＣは、２つの単色光λα，λβの合成によって表現
される合成色Ｐ（ｘαβ，ｙαβ，ｚαβ）を示すもの
になる。なお、上記ベクトル合成式において、係数ｕ，
ｖのいずれか一方が零、他方が１の場合、ベクトルＣの
示す合成色は単色光自身を示すことになる。そこで、本
明細書において「合成色」なる文言は、「単色光の色」
をも含んだ広い意味で用いることにする。

【００２９】既に述べたように、ＲＧＢ表色系とは異な
り、ＸＹＺ表色系は、可視波長域の単色光をすべて正の
座標値によって表現することができる三原色表色系であ
るため、ベクトルλα，λβはいずれも正の座標値をも
った（ｘ，ｙ，ｚ）の組み合わせで表現できる。また、
図４あるいは図５のＸＹ色度図における閉領域内の色
（人間が認識できるすべての色）も正の座標値をもった
（ｘ，ｙ，ｚ）の組み合わせで表現でき、これらの色を
上記ベクトル合成式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・λβ」で表し
た場合、係数ｕ，ｖは必ず正の値になる。ちなみに、Ｒ
ＧＢ表色系で同様のベクトル合成を試みると、（ｒ，
ｇ，ｂ）の組み合わせで表現される特定の色をベクトル
合成しようとした場合、係数ｕ，ｖが負の値をとる場合
が生じ、実用上、支障を生じることになる。なぜなら、
係数ｕ，ｖは、それぞれ単色光λα，λβの輝度値を示
すものであるから、負の値をとった場合、そのような単
色光を現実的に生成することができなくなるからであ
る。本発明において、個々の画素の色をＸＹＺ表色系で
表現するのは、このような理由によるものである。

【００３０】結局、ＸＹＺ表色系における（ｘ，ｙ，
ｚ）なる画素値で表現される色は、２つの単色光λαと
λβとの合成色で表わすことができる。具体的に、２つ
の単色光の組み合わせを求めるには、次のような方法を
採ればよい。まず、図７に示すようなＸＹＺ表色系の色
立体内において、任意の単色光λαを示すベクトルλα
と任意の単色光λβを示すベクトルλβとを用いたベク
トル合成式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・λβ」によって示され
るベクトルＣに相当する種々の合成色を考える。これら
の合成色は、色立体内では、ベクトルＣの矢印の先端位
置の点として表わされることになる。また、ＸＹＺ表色
系における（ｘ，ｙ，ｚ）なる画素値をもった画素は、
色立体内では、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）で示される位置の点
として表わされる。そこで、矢印の先端位置が、点Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）と同一位置を占めるようなベクトルＣを
求め、このベクトルＣについてのベクトル合成式「Ｃ＝
ｕ・λα＋ｖ・λβ」を参照すれば、特定の２つの単色
光λα，λβの組み合わせと、その合成比を示す係数
ｕ，ｖが求まる。

【００３１】＜＜＜有限個の単色光および離散値をとる
係数＞＞＞図４のＸＹ色度図に示されているように、ス
ペクトル閉曲線Ｓで囲まれた閉領域内の任意の点を通る
線分Ｌは、理論的には無数に存在する。これは、線分Ｌ
の両端点となる単色光λα，λβとして、理論上は、ス
ペクトル閉曲線ＳのＵ字状部分の任意の点（すなわち、
４２０ｎｍ〜６５０ｎｍという連続波長域内の任意の波
長）をとることができるからである。しかしながら、実
用上は、このような無限種類の単色光を用いてカラー画
像の表示を行うことは困難である。特に、後述するよう
に、回折格子を用いて単色光を表現するような場合に
は、無限種類の回折格子を用意することは非常に困難で
あり、実用上は、有限種類の回折格子に限定する必要が
ある。そこで、後述する例では、波長４２５ｎｍの単色
光〜波長６５０ｎｍの単色光に至るまで、２５ｎｍごと
のステップで１０種類の単色光を定義している。図８
は、このようにして定義された１０種類の単色光を、Ｘ
Ｙ色度図内にプロットしたものである。

【００３２】用いる単色光を、このような１０種類に限
定してしまうと、線分Ｌを構成する両端点は、この１０
種類の単色光の中から選択する必要があるため、１０種
類の中から２つを選択する組み合わせ、すなわち合計で
も４５通りの組み合わせしかなくなる。図８に示されて
いる４５本の線分は、この組み合わせを示すものであ
る。そして、この１０種類の単色光のみを用いた場合に
は、この４５本の線分上の点に相当する色しか表現でき
ないことになる。

【００３３】また、これまでは、２つの単色光λα，λ
βを合成するときの係数ｕ，ｖは、連続値をとることが
できるという前提で説明を行ってきたが、回折格子を用
いて単色光を表現するような場合は、後述するように、
これらの係数ｕ，ｖが離散値をとるようにせざる得な
い。後述する例では、係数ｕ，ｖは、０，１／３１，２
／３１，３／３１，４／３１，…，３０／３１，３１／
３１という合計３２通りの離散値のいずれかをとる（０
≦ｕ，ｖ≦１）。

【００３４】このように、有限個の単色光および離散値
をとる係数を用いることを前提とすると、ＸＹＺ表色系
において（ｘ，ｙ，ｚ）なる任意の画素値をもった色と
完全に同一の色を、２つの単色光で正確に表現すること
はできなくなる。たとえば、図９に示すように、ＸＹＺ
表色系の色立体内において、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）で示さ
れる位置の点として表わされる画素色があったとして
も、矢印の先端位置が、この点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と完全
に同一の位置を占めるようなベクトルＣは、必ずしも存
在しないことになる。このような場合は、矢印の先端位
置が、この点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の近傍位置を占めるよう
なベクトルＣを代用することになる。図９の例では、ベ
クトルＣの矢印の先端位置は点Ｐ（ｘαβ，ｙαβ，ｚ
αβ）であり、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とは完全には一致し
ていないが、両者の距離ｄは許容誤差範囲内であり、点
Ｐ（ｘαβ，ｙαβ，ｚαβ）は、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）
の近傍の点ということができる。そこで、このベクトル
Ｃについてのベクトル合成式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・λ
β」を参照し、２つの単色光λα，λβを、それぞれ係
数ｕ，ｖに応じた輝度で表示することにより、点Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）に相当する画素色を近似的に表現するこ
とになる。

【００３５】上述の例の場合、２つの単色光λα，λβ
は、いずれも予め定義した１０種類の単色光のうちのい
ずれかであり、２つの係数ｕ，ｖのとるべき値は、３２
通りの離散値のいずれかになる。したがって、２つの単
色光として、１０種類の単色光の中から同一の単色光の
選択を許すことにすれば、ベクトル合成式「Ｃ＝ｕ・λ
α＋ｖ・λβ」で表わされるベクトルＣは、（３２×１
０＋３２×１０）＝３２０^２通り存在することになる。
すなわち、図９において、Ｐ（ｘαβ，ｙαβ，ｚα
β）に相当する点が３２０^２通り存在することになるの
で、この３２０^２通りの点の中から、所定点Ｐ（ｘ，
ｙ，ｚ）に一致する点もしくは近傍の点を１つだけ選択
すればよい。別言すれば、ベクトル合成によって合成さ
れた３２０^２通りの合成色の中から、所定点Ｐ（ｘ，
ｙ，ｚ）で示される画素色に対応づける合成色を１つだ
け選択すればよい。

【００３６】このような選択を行うための第１の方法
は、３２０^２通りの合成色を示す点のそれぞれについ
て、所定点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）に対する色立体内における
空間距離ｄを計算し、この空間距離ｄが最も小さい合成
色を選択する方法である。同様の選択を行うための第２
の方法は、予め許容誤差範囲Ｅを定めておき、空間距離
ｄがｄ＜Ｅを満足するような合成色が見つかったら、直
ちにその合成色を選択する方法である。この第２の方法
では、ｄ＜Ｅなる条件を満たす最初の合成色が選択され
ることになる。

【００３７】第１の方法を採れば、理論的には最も近い
合成色が選択されることになるのに対し、第２の方法を
採れば、必ずしも最も近い合成色は選択されない。しか
しながら、実用上は、必ずしも第１の方法が優れている
ということはできない。第１の方法では、３２０^２通り
の合成色のすべてについて空間距離ｄを求める演算を行
う必要があるため、演算負担が膨大なものになるのに対
し、第２の方法では、許容誤差範囲Ｅとしてある程度の
値を設定しておけば、比較的早く合成色の選択が行われ
る可能性があり、条件を満たす合成色が得られれば、残
りの合成色についての演算を行う必要がないので、演算
負担は軽減される。

【００３８】また、第１の方法に対して第２の方法が有
するもうひとつのメリットは、実用上、より好ましい合
成色を選択できる可能性がある点である。たとえば、所
定の画素色の近傍にある合成色を１つだけ選択する場合
に、第１候補の合成色と画素色との空間距離がｄ１であ
り、第２候補の合成色と画素色との空間距離がｄ２であ
ったとする。そして、この場合にｄ１＜ｄ２だったとす
ると、理論的には、第１候補の合成色が画素色に最も近
い色であり、上述の第１の方法によれば、第１候補の合
成色が選択されることになる。ところが、第１候補の合
成色では、ｕ＝１／３１，ｖ＝２／３２と係数値がいず
れも零に近いのに対し、第２候補の合成色では、ｕ＝３
０／３１，ｖ＝２８／３２と係数値がいずれも１に近い
場合、実用上は、第２候補の合成色を選択した方が好ま
しい。なぜなら、係数値ｕ，ｖは、単色光を表示すると
きの輝度もしくは濃度を示す値であるから、鮮明な画像
表示を行う上では、できるだけ大きな値のものを用いる
のが好ましいからである。第２の方法において、係数値
ｕ，ｖの大きな合成色から順番に空間距離の計算と条件
判断を行うようにしておけば、上述の例での第２候補の
合成色が、ｄ＜Ｅなる条件を満足するものであった場合
には、第２候補の合成色が選択されることになるのであ
る。

【００３９】＜＜＜本発明に係るカラー画像の表示方法
の概要＞＞＞続いて、図１０を参照しながら、本発明に
係るカラー画像の表示方法の概要を説明する。ここで
は、ＲＧＢ表色系で表現された原画像が存在する場合
に、この原画像に基づいて本発明に係るカラー画像表示
を行う処理の概要を説明する。ＲＧＢ表色系で表現され
た原画像では、個々の画素について、画素値（ｒ，ｇ，
ｂ）が定義されている。このような画素Ｑ１をＣＲＴデ
ィスプレイなどに表示するには、図１０の左上に示すよ
うに、画素Ｑ１内に３つの副画素Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１
３を定義し、副画素Ｑ１１内に原色Ｒを輝度ｒで表示
し、副画素Ｑ１２内に原色Ｇを輝度ｇで表示し、副画素
Ｑ１３内に原色Ｂを輝度ｂで表示することになる。とこ
ろが、このような表示方法では、１画素が３つの副画素
に分割されるため、全体的な輝度や解像度が低下し、ま
た、３原色間の色ずれが生じるという問題があることは
既に述べたとおりである。

【００４０】そこで、ＲＧＢ表色系の画素値（ｒ，ｇ，
ｂ）を、ＸＹＺ表色系の画素値（ｘ，ｙ，ｚ）に変換
し、図９に示すようなＸＹＺ表色系の色立体内に点Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。このような（ｒ，ｇ，ｂ）→
（ｘ，ｙ，ｚ）の変換は、前述した式に基づいて一義的
に行うことができる。次に、前述した方法により、この
点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と同一位置もしくは近傍位置を占め
る合成色を求め、この合成色をもとの画素Ｑ１に対応づ
ける。そして、この対応づけられた合成色についてのベ
クトル合成式「ｕ・λα＋ｖ・λβ」の各因数「ｕ，λ
α，ｖ，λβ」を参照して、第１の副画素に表示する第
１の単色光λαおよびその輝度ｕと、第２の副画素に表
示する第２の単色光λβおよびその輝度ｖとを決定す
る。そして最後に、図１０の右上に示すように、画素Ｑ
２内に２つの副画素Ｑ２１，Ｑ２２を定義し、第１の副
画素Ｑ２１内に第１の単色光λαを輝度ｕで表示し、第
２の副画素Ｑ２２内に第２の単色光λβを輝度ｖで表示
する。

【００４１】図１０に示す画素Ｑ１は、従来の一般的な
ＲＧＢ表色系によって特定の画素を表示したものであ
り、画素Ｑ２は、本発明の方法によって同じ画素を表示
したものである。要するに、本発明に係るカラー画像の
表示方法では、１つの画素内には、２つの副画素が定義
され、第１の副画素には第１の単色光λαが第１の輝度
ｕで表示され、第２の副画素には第２の単色光λβが第
２の輝度ｖで表示されることになる。しかも重要な点
は、ＲＧＢ表色系による画像表示では、どの画素でも、
常に原色Ｒ，原色Ｇ，原色Ｂの３つの原色が各副画素内
に表示されるのに対し、本発明による画像表示では、個
々の画素ごとに、その副画素内に表示される単色光が異
なるということである。別言すれば、個々の画素ごと
に、用いる単色光およびその輝度は、それぞれ独立して
設定されていることになる。

【００４２】より具体的に説明すれば、従来の一般的な
ＲＧＢ表色系（ＣＭＹ表色系なども同様）による画像表
示方法では、副画素内に表示される色は、どの画素でも
常に原色Ｒ，原色Ｇ，原色Ｂの３つの原色に固定されて
おり、個々の画素間では、この３原色についての輝度値
（ＣＭＹ表色系の場合は濃度値）が異なるだけである。
これに対し、本発明による画像表示方法では、特定の単
色光の組み合わせが固定されているわけではなく、個々
の画素ごとにそれぞれ独立した単色光の組み合わせが生
じることになる。もちろん、各単色光についての輝度値
（値ｕ，ｖ）も個々の画素ごとに独立していることにな
る。たとえば、 画素１：λα＝420 nm，ｕ＝18／32，λβ＝580 nm，ｖ
＝22／32 画素２：λα＝550 nm，ｕ＝10／32，λβ＝650 nm，ｖ
＝12／32 画素３：λα＝480 nm，ｕ＝14／32，λβ＝560 nm，ｖ
＝15／32 画素４：λα＝500 nm，ｕ＝23／32，λβ＝620 nm，ｖ
＝32／32 というように、λα，ｕ，λβ，ｖという４つの要素が
画素ごとに全く独立して設定されることになる。

【００４３】図１０に示す画素Ｑ１が３つの副画素に分
割されているのに対して、画素Ｑ２は２つの副画素に分
割されている。したがって、本発明によれば、副画素を
用いることによる輝度や解像度の低下といった問題、あ
るいは色ずれが生じるといった問題が、従来方法に比べ
て３／２倍だけ解消されることになる。

【００４４】なお、図１０に示す例では、画素Ｑ２は２
つの副画素Ｑ２１，Ｑ２２に分割されているが、より多
数の副画素に分割することも可能である。たとえば、４
つの副画素Ｑ２１ａ，Ｑ２１ｂ，Ｑ２２ａ，Ｑ２２ｂに
分割し、副画素Ｑ２１ａ，Ｑ２１ｂ内には、第１の単色
光λαを輝度ｕで表示し、副画素Ｑ２２ａ，Ｑ２２ｂ内
には、第２の単色光λβを輝度ｖで表示するという方法
を採ることも可能である。要するに、本発明では、１つ
の画素内に、ベクトル合成式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・λ
β」で表わされる２つの単色光λα，λβによる合成色
が表示されるようにすれば、副画素の形態はどのような
ものでもかまわない。

【００４５】

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。

【００４６】§１． 回折格子を用いた従来のカラー画
像表示方法 クレジットカード、ビデオテープなどの偽造防止用シー
ルとして、回折格子を利用したシールが一般に利用され
ており、このような回折格子を利用した画像表示媒体
に、カラー画像を表示する方法が提案されている。たと
えば、特願平６−１７７５０４号明細書には、個々の画
素を回折格子で構成し、この回折格子の格子線ピッチに
より色を表現し、回折格子の表示面積により輝度を表現
する手法が開示されている。

【００４７】図１１は、このような回折格子Ｇを観察し
ている状態を示す側面図である。回折格子Ｇの垂直上方
から白色光を当てながら、この白色光の照射方向に対し
て角度φだけ傾いた方向から観察を行うと、 ｐ・ｓｉｎφ ＝ ｎ・λ なるブラッグの式に基づく回折現象が起こる。ここで、
ｐは回折格子の格子線ピッチ、φは回折角、λはこの回
折角φの方向に得られる回折光の波長、ｎは回折光の次
数である。したがって、観測方向を固定し（φが一
定）、１次の回折光（ｎ＝１）だけを考慮することにす
れば、この固定された観測方向において観測される回折
光の波長λは、回折格子のピッチｐに基づいて一義的に
定まることになる。

【００４８】ここでは、より具体的な数値で考えてみ
る。たとえば、図１１において、φ＝３０°となるよう
な観測方向から観測する場合を考える。すると、ｓｉｎ
φ＝１／２となるので、１次回折光についてのｎ＝１の
場合に、上述の式は、 ｐ・（１／２） ＝ λ となる。すなわち、この観測方向においては、回折格子
ピッチｐの（１／２）の波長をもった１次回折光が観測
されることになる。そこで、たとえば、ＲＧＢ表色系に
おける各原色の波長を近似的に、原色Ｒ＝６００ｎｍ、
原色Ｇ＝５００ｎｍ、原色Ｂ＝４００ｎｍに設定したと
すると、上述の観測条件では、ピッチｐ＝１．２μｍの
回折格子からは原色Ｒの波長の１次回折光が得られ、ピ
ッチｐ＝１．０μｍの回折格子からは原色Ｇの波長の１
次回折光が得られ、ピッチｐ＝０．８μｍの回折格子か
らは原色Ｂの波長の１次回折光が得られることになる。
こうして、この３種類の回折格子によって、ＲＧＢ表色
系の三原色を表示することができる。すなわち、１画素
を３つの副画素によって構成し、これら３つの副画素内
に、上述の３種類の回折格子をそれぞれ形成するように
すれば、この画素全体によって、ＲＧＢ表色系の任意の
色を表示することが可能になる。

【００４９】一方、個々の副画素の輝度は、表示面積に
よって調節することができる。たとえば、図１２に示す
ように、回折格子形成領域Ｖが異なる５種類の回折格子
パターンＰ１１〜Ｐ１５を用意してみる。いずれも外枠
は、副画素の全領域に対応しているが、この全領域内に
必ず回折格子が形成されるわけではなく、所定の面積を
もった回折格子形成領域Ｖ内にのみ回折格子が形成され
ている。回折格子パターンＰ１１では、回折格子形成領
域Ｖの面積が０に設定されているため、このパターンＰ
１１を副画素に割り付けても、回折光の輝度は０にな
る。これに対して、回折格子パターンＰ１５では、回折
格子形成領域Ｖの面積が外枠の面積と等しく設定されて
いるため、このパターンＰ１５を副画素に割り付けれ
ば、回折光の輝度は最大となる。図１２では、各回折格
子パターンの下に、回折格子形成領域Ｖの外枠に対する
面積比を示してある。ここでは、５種類の回折格子パタ
ーンＰ１１〜Ｐ１５しか示されていないが、面積比が、
０／３１，１／３１，２／３１，３／３１，…，３０／
３１，３１／３１となる合計３２種類の回折格子パター
ンを用意しておけば、１つの原色について、３２段階の
輝度表現（５ビットの階調表現）が可能になる。

【００５０】このように、回折格子の格子線ピッチによ
って色を設定することができ、表示面積（回折格子形成
領域Ｖの面積）によって輝度を設定することができるの
で、たとえば、図１３に示すように、１つの原色につい
て３２段階の輝度表現を行い、画素値０〜３１にそれぞ
れ対応づけられた３２通りの回折格子パターンを用意し
（図では、代表的な５段階のみを示してある）、これを
各原色ごとにそれぞれ用意すれば、各原色ごとに５ビッ
トの階調表現をもったカラー画像表示が可能になる。

【００５１】これらの回折格子パターンを用いて、実際
にカラー画像表示を行うには、たとえば、図１４(a) に
示すような割り付けを行えばよい。この例では、各正方
形は１つの副画素を示しており、横方向に並んだ３つの
副画素によって１画素が構成されている。すなわち、図
のＱ１，Ｑ２，Ｑ３は、いずれも１つの画素を構成して
いる。画素Ｑ１内の３つの副画素に記されたＲ１，Ｇ
１，Ｂ１なる記号は、図１３に示す回折格子パターンの
中のいずれか１つのパターンを示している。ここで、Ｒ
１は図１３のＲの列の中の１パターンであり、Ｇ１は図
１３のＧの列の中の１パターンであり、Ｂ１は図１３の
Ｂの列の中の１パターンである。画素Ｑ２，Ｑ３を構成
する副画素についても同様である。ただ、３つの副画素
についての三原色の配列順は、画素Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３に
おいて異なるようにしているが、これはより均一な色特
性が得られるようにするための配慮である。図１４(b)
は、この三原色の配列順を変えた別な例である。図１５
は、図１４(a) に示す割り付けに基づいて、媒体上に実
際に回折格子パターンを割り付けた状態を示す図であ
る。

【００５２】以上、回折格子を用いた従来のカラー画像
表示方法を簡単に説明したが、この方法にはいくつかの
問題があることは既に指摘したとおりである。すなわ
ち、この方法では、１画素が３つの副画素に分割され、
しかも図１５に示すように、回折格子が形成されていな
い領域がかなりの面積を占ることになるので、全体的な
輝度が低下するという問題がある。また、解像度の限界
は、個々の副画素の大きさによって左右されるため、１
画素を３つの副画素から構成すると、本来得られるべき
解像度の１／３の解像度までしか実現できないことにな
る。更に、個々の副画素の配置に位置誤差があると、色
ずれが生じることにもなる。

【００５３】§２． 回折格子を用いた本発明のカラー
画像表示方法の概要 そこで、この回折格子を用いたカラー画像表示方法に本
発明を適用した実施例を以下に述べる。この実施例で
は、図１３に示す回折格子パターンに代わって、図１６
に示す回折格子パターンが用意される。図示の便宜上、
ここでは３×５＝１５通りのパターンしか示していない
が、実際には、１０×３２＝３２０通りのパターンが用
意される。すなわち、色に関しては、波長４２５ｎｍ
（回折格子ピッチｐ＝０．８５μｍ）から、２５ｎｍ刻
みで、波長６５０ｎｍ（回折格子ピッチｐ＝１．３μ
ｍ）に至るまで、合計１０種類の単色光が用意され、輝
度（輝度値ｕまたはｖで示される）に関しては、０／３
１，１／３１，２／３１，３／３１，…，３０／３１，
３１／３１の合計３２通りの階調が用意されている。

【００５４】図１７は、図１６に示されている回折格子
パターンを一覧表にして示したものである。この一覧表
に示されている合計３２０通りのパターンの中から、所
定の２つのパターンを選択し、この選択した２つのパタ
ーンを表の下に示したように並べれば、この２つのパタ
ーンによって１画素Ｑ１が表現されることになる（別言
すれば、個々のパターンがそれぞれ副画素Ｑ１１，Ｑ１
２を構成することになる）。図１７に示す例では、波長
λ３（４７５ｎｍ）の単色光が輝度（２／３１）で副画
素Ｑ１１内に表示され、波長λ７（５７５ｎｍ）の単色
光が輝度（３０／３１）で副画素Ｑ１２内に表示されて
いる。このように、２つの副画素Ｑ１１，Ｑ１２の合成
色として表示される画素Ｑ１の色は、図１８に示すＸＹ
Ｚ表色系の色立体における所定の合成ベクトルＣによっ
て示される色であり、このベクトルＣが、ベクトル合成
式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・λβ」で表わされることは既に
述べたとおりである。

【００５５】図１７の一覧表に示されている３２０通り
のパターンの中から、２つのパターンを選択する組み合
わせは、同一パターンを重複選択することを許せば、３
２０^２通り存在することになる。そして、これらの各組
み合わせは、それぞれ図１８に示す色立体内の１点に対
応する合成色を示すことになる。既に述べたように、本
発明による方法では、ＸＹＺ表色系の色立体において、
点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）で示される画素色が与えられた場
合、この点Ｐの近傍にある合成色を１つ選択し、この選
択された合成色によって画素表示を行うことになる。具
体的には、図１８において、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と所定
の合成色を示すベクトルＣの矢印の先端との空間距離ｄ
を計算し、この空間距離ｄが最小となる合成色を選択す
るか、あるいは、空間距離ｄが所定の許容誤差範囲Ｅ内
の１合成色を選択することになる。空間距離ｄを計算す
るには、具体的には、

【００５６】

【数２】 なる幾何学的演算式を用いればよい。ここで、ｘ，ｙ，
ｚは、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の各座標値、ｘα，ｙα，ｚ
αは、単色光ベクトルλαの矢印の先端点Ｐ（ｘα，ｙ
α，ｚα）の各座標値、ｘβ，ｙβ，ｚβは、単色光ベ
クトルλβの矢印の先端点Ｐ（ｘβ，ｙβ，ｚβ）の各
座標値である。

【００５７】§３． 回折格子を用いた本発明のカラー
画像表示方法の手順 続いて、回折格子を用いた本発明のカラー画像表示方法
の具体的な手順を、図１９の流れ図に基づいて説明す
る。ここでは、ＲＧＢ表色系によって表現された１画素
を、本発明による方法で表示する場合の手順を説明す
る。ＲＧＢ表色系による表現では、１画素は三原色ＲＧ
Ｂそれぞれについての画素値（ｒ，ｇ，ｂ）で表わされ
る。そこで、まずステップＳ１において、この画素値
（ｒ，ｇ，ｂ）を入力する。ここでは、０≦ｒ，ｇ，ｂ
≦１となるように規格化された画素値を入力している。
続いて、ステップＳ２において、このＲＧＢ表色系の画
素値（ｒ，ｇ，ｂ）を、ＸＹＺ表色系の画素値（ｘ，
ｙ，ｚ）に変換する。この変換は、前述したように、変
換式に基づいて一義的に行うことができる。なお、以下
の処理を、ＲＧＢ表色系ではなくＸＹＺ表色系で行う理
由は、既に述べたように、ＸＹＺ表色系においては、可
視波長域の単色光がすべて正の画素値によって表現でき
るため、必要な合成色を示す合成ベクトルＣを得るため
のベクトル合成式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・λβ」の係数
ｕ，ｖが必ず正になるからである（係数ｕ，ｖが負にな
ると、負の面積をもった領域に回折格子を形成しなけれ
ばならなくなり、物理的に実現不可能になる）。

【００５８】次に、ステップＳ３〜Ｓ７において、種々
のパラメータの初期値が設定される。まず、ステップＳ
３では、許容誤差範囲Ｅの初期値を０．１／３１に設定
している。ここで述べる実施例では、空間距離ｄが最短
の合成色を求める方法ではなく、空間距離ｄが所定の許
容誤差範囲Ｅ未満であるという条件を満たす合成色を求
める方法を採っている。ステップＳ３では、この許容誤
差範囲Ｅの初期値が設定されることになる。続くステッ
プＳ４では、第１の単色光λαの初期値が６５０ｎｍに
設定され、ステップＳ５では、第２の単色光λβの初期
値が４２５ｎｍに設定される。更に、ステップＳ６で
は、第１の単色光λαについての輝度値ｕの初期値が
１．０に設定され、ステップＳ７では、第２の単色光λ
βについての輝度値ｖの初期値が１．０に設定される。
結局、このような初期設定では、図１７に示す一覧表に
おいて、最も右側の列（λ１０の欄）の最も下の行（３
１／３１＝１．０の欄）のパターンと、最も左側の列
（λ１の欄）の最も下の行（３１／３１＝１．０の欄）
のパターンとの組み合わせが、最初の候補の合成色とな
る。

【００５９】続くステップＳ８では、この合成色と、も
との画素値（ｘ，ｙ，ｚ）で表現される色との色立体上
での空間距離ｄが計算され、ステップＳ９において、こ
の空間距離ｄがステップＳ３で設定した許容誤差範囲Ｅ
未満であるかどうかが判断される。なお、三次元空間に
おける空間距離ｄを計算し、ｄ＜Ｅであるか否かを判断
する代わりに、Ｘ軸方向に関する一次元の隔たりΔｘ、
Ｙ軸方向に関する一次元の隔たりΔｙ、Ｚ軸方向に関す
る一次元の隔たりΔｚをそれぞれ別個に算出し、三次元
の許容誤差範囲Ｅの代わりに設定した一次元の隔たりに
関する誤差ｅを用いて、Δｘ＜ｅ、かつ、Δｙ＜ｅ、か
つ、Δｚ＜ｅなる条件を満足していた場合には、誤差範
囲内と判断するようにしてもよい。

【００６０】このステップＳ８における判断において、
誤差以上であった場合には、ステップＳ１０からステッ
プＳ１１へと進み、輝度値ｖが（１／３１）だけ減らさ
れ、ステップＳ８からの処理が繰り返される。こうし
て、第２の単色光λβについての輝度値ｖが、初期値
１．０（３１／３１）から、３０／３１，２９／３１，
…と更新され、その都度、新たな合成色についての空間
距離ｄと許容誤差範囲Ｅとの比較が行われる。こうし
て、輝度値ｖ＝０になっても、誤差内の合成色が見つか
らなかったら、ステップＳ１０からステップＳ１２を経
てステップＳ１３へと進み、今度は輝度値ｕが（１／３
１）だけ減らされ、ステップＳ７からの処理が繰り返さ
れる。こうして、第１の単色光λαについての輝度値ｕ
が、初期値１．０（＝３１／３１）から、３０／３１，
２９／３１，…と更新され、ステップＳ７〜Ｓ１３の手
順が繰り返し実行される。

【００６１】こうして、輝度値ｕ＝０になっても、誤差
内の合成色が見つからなかったら、ステップＳ１２から
ステップＳ１４を経てステップＳ１５へと進み、今度は
第２の単色光λβの波長が２５ｎｍだけ増加し（λβ＝
４５０ｎｍとなる）、ステップＳ６からの処理が繰り返
される。こうして、第２の単色光λβが、初期値４２５
ｎｍから、４５０ｎｍ，４７５ｎｍ，…と更新され、ス
テップＳ６〜Ｓ１５の手順が繰り返し実行される。そし
て、λβ＝λα＝６５０ｎｍになっても、誤差内の合成
色が見つからなかったら、ステップＳ１４からステップ
Ｓ１６を経てステップＳ１７へと進み、今度は第１の単
色光λαの波長が２５ｎｍだけ減少し（λα＝６２５ｎ
ｍとなる）、ステップＳ５からの処理が繰り返される。
こうして、第１の単色光λαが、初期値６５０ｎｍか
ら、６２５ｎｍ，６００ｎｍ，…と更新され、ステップ
Ｓ５〜Ｓ１７の手順が繰り返し実行される。

【００６２】こうして、すべての合成色についての処理
が完了しても、なお誤差内の合成色が見つからなかった
ら、ステップＳ１６からステップＳ１８へと進み、許容
誤差範囲Ｅを（０．１／３１）だけ増加させ、条件を緩
やかに設定しなおし、再びステップＳ４からの処理を繰
り返し実行する。このような手順によれば、最後には必
ずステップＳ９の条件を満足する合成色が見つかること
になり、そのときには、ステップＳ９からステップＳ１
９へと進み、その合成色を確定する。すなわち、その時
点での「ｕ，λα，ｖ，λβ」の値が確定することにな
り、ＸＹＺ表色系の画素値（ｘ，ｙ，ｚ）で表現された
画素は、ベクトル合成式「Ｃ＝ｕ・λα＋ｖ・λβ」で
示される合成色で表示されることになる。

【００６３】この手順で選択される合成色は、必ずしも
空間距離ｄが最小のものではなく、空間距離ｄが許容誤
差範囲Ｅ未満という条件を満たす合成色のうちの最初に
見つかったものにある。しかしながら、実用上は、空間
距離ｄが最小の合成色を見つける方法よりも、この手順
の方法の方がメリットが得られる。その第１の理由は、
ステップＳ３において、許容誤差範囲Ｅの初期値をある
程度緩く設定しておけば、この初期設定のままで合成色
が見つかる可能性が高くなり、３２０^２通りの全合成色
についてステップＳ８の演算を行う前に、選択すべき合
成色が見つかる可能性が高く、演算負担が軽減されるか
らである。そして第２の理由は、空間距離ｄが最小の合
成色よりも、より実用的に好ましい合成色が選択される
可能性があるからである。ステップＳ６，Ｓ７の初期設
定において、輝度値ｕ，ｖの初期値は１．０であり、以
下徐々に０まで減少させてゆく方法を採っている。した
がって、輝度値のより大きな組み合わせが選択される確
率が高くなる。実用上は、多少空間距離ｄが大きくて
も、輝度値のより大きい合成色を選択した方が、より鮮
明な表示を行うことができる点で好ましいのである。

【００６４】なお、ステップＳ１において入力される画
素値（ｒ，ｇ，ｂ）の組み合わせは、現実的には有限個
である。たとえば、ｒ，ｇ，ｂのそれぞれを０〜３１の
３２階調で表現したとすれば、画素値（ｒ，ｇ，ｂ）の
全組み合わせは、３２^３通りである。そこで、この３２
^３通の組み合わせのすべてについて、図１９に示す手順
を実行し、それぞれについて、「ｕ，λα，ｖ，λβ」
の値を求める処理を行っておけば、図２０に示すような
「（ｒ，ｇ，ｂ）→（ｕ，λα，ｖ，λβ）変換テーブ
ル」を作成することができる。一旦、このような変換テ
ーブルを作成してしまえば、この変換テーブルを利用し
て、任意の画素値（ｒ，ｇ，ｂ）について選択すべき合
成色（ｕ，λα，ｖ，λβ）を直ちに得ることができる
ので便利である。

【００６５】§４． 回折格子記録媒体上の具体的な表
示態様 図２１(a) は、本発明に係る方法によって、２画素分の
表示を行った状態を示す図である。画素Ｑ１，Ｑ２はい
ずれも２つの副画素から構成されている。画素Ｑ１を構
成する第１の副画素Ｑ１１には、単色光λα１が輝度値
ｕ１で表示されており、第２の副画素Ｑ１２には、単色
光λβ１が輝度値ｖ１で表示されている。同様に、画素
Ｑ２を構成する第１の副画素Ｑ２１には、単色光λα２
が輝度値ｕ２で表示されており、第２の副画素Ｑ２２に
は、単色光λβ２が輝度値ｖ２で表示されている。画素
Ｑ１とＱ２とで、第１の副画素と第２の副画素との配置
が左右入れ替わっているのは、図１９に示した手順を実
行すると、第１の副画素に表示する単色光λαは、第２
の副画素に表示する単色光λβに比べて常に長波長側の
色（赤側）になるため、隣接する画素ごとに、λα，λ
βを入れ替えて全体的な色の均一性を確保するためであ
る。図２１(b) は、画素Ｑ１，Ｑ２内に、実際に回折格
子パターンを割り付けた状態を示す図である。

【００６６】図２２は、本発明に係る方法による具体的
な表示態様の別な一例を示す図である。この例は、Ｍ行
Ｎ列の画素マトリックスからなるカラー画像を表示する
一態様を示すものである。ここでは、このＭ行Ｎ列に配
列された個々の画素について、それぞれＲＧＢ表色系に
おける画素値（ｒ，ｇ，ｂ）が与えられているものとす
る。この実施例では、図２２の右側に示すように、２行
２列からなる単位副画素配列を定義し、この単位副画素
配列を個々の画素に割り付けている。結局、１つの画素
は４つの副画素によって表現されることになる。画素値
（ｒ，ｇ，ｂ）が与えられた１画素を本発明による方法
で表示するためには、まず、この画素値（ｒ，ｇ，ｂ）
に対応する合成色（ｕ，λα，ｖ，λβ）を求める。こ
れは、図１９に示す手順を実行してもよいし、図２０に
示すテーブルを利用してもよい。

【００６７】次に、得られた合成色（ｕ，λα，ｖ，λ
β）を、図２３に示すようにして表示する。すなわち、
図の左上および右下の副画素には、合成色を構成する第
１の単色光λαを輝度値ｕで表示し、図の左下および右
上の副画素には、合成色を構成する第２の単色光λβを
輝度値ｖで表示するのである。もちろん、本発明による
方法では、少なくとも２つの副画素によって１画素を表
示することができればよいので、２行２列の単位副画素
配列の代わりに、たとえば、１行２列の単位副画素配列
を用いてもかまわないが、このように、２行２列の単位
副画素配列を用いると、画素の形状と副画素の形状を同
一にすることができる。なお、図２３に示す例におい
て、第１の単色光λαを左上および右下に配置し、第２
の単色光λβを左下および右上に配置し、いわゆる「た
すき掛け」配置を採っているのは、前述したように、図
１９に示した手順を実行すると、第１の単色光λαは、
第２の単色光λβに比べて常に長波長側の色（赤側）に
なるため、λα，λβを入れ替えて全体的な色の均一性
を確保するためである。

【００６８】ところで、回折格子記録媒体では、複数の
画像を同一面上に重畳して記録することが可能である。
ここでは、このような重畳記録型媒体に本発明を適用し
た例を説明する。いま、図２４に示すような画像１，画
像２が用意されている場合を考える。いずれの画像も、
７行７列に配された画素から構成され、個々の画素に
は、それぞれＲＧＢ表色系における画素値（ｒ，ｇ，
ｂ）が与えられているものとする。いま、図２４に太枠
で示した４行５列目の画素に着目し、画像１の着目画素
には画素値（ｒ１，ｇ１，ｂ１）が与えられており、画
像２の着目画素には画素値（ｒ２，ｇ２，ｂ２）が与え
られていたときに、回折格子記録媒体上で、この４行５
列目の画素をどのように表示すればよいかを考えてみ
る。

【００６９】まず、ＲＧＢ表色系で表現された画素値に
基づいて、それぞれ１つの合成色を選択する。ここで
は、画像１の着目画素の画素値（ｒ１，ｇ１，ｂ１）に
対して、合成色（ｕ１，λα１，ｖ１，λβ１）が選択
され、画像２の着目画素の画素値（ｒ２，ｇ２，ｂ２）
に対して、合成色（ｕ２，λα２，ｖ２，λβ２）が選
択されたとする。この場合、図２２に示した例と同様
に、１つの画素に対して２行２列の単位副画素配列を定
義し、２つの合成色を、図２５(a) に示すように表示す
るのである。すなわち、図の左上の副画素には、画像１
側の合成色を構成する第１の単色光λα１を輝度値ｕ１
で表示し、図の右下の副画素には、画像１側の合成色を
構成する第２の単色光λβ１を輝度値ｖ１で表示し、図
の右上の副画素には、画像２側の合成色を構成する第１
の単色光λα２を輝度値ｕ２で表示し、図の左下の副画
素には、画像１側の合成色を構成する第２の単色光λβ
２を輝度値ｖ２で表示するのである。しかも、画像１側
の合成色を表示するための左上および右下の副画素につ
いては、格子線配置角度を０°とし、画像２側の合成色
を表示するための右上および左下の副画素については、
格子線配置角度を４５°とする。

【００７０】図２５(b) は、配置角度が０°の回折格子
と配置角度が４５°の回折格子の回折格子パターンの相
違を示す図である。このように、格子線の配置角度が異
なる回折格子は、回折光が観測できる幾何学的な条件が
互いに異なる。したがって、同一媒体上に、配置角度０
°の回折格子と配置角度４５°の回折格子とを混在させ
ておくと、たとえば、媒体をある幾何学条件（たとえ
ば、視線に対する媒体の角度を所定角度においた状態）
で観察したときには、配置角度０°の回折格子からの回
折光のみが観測され、この同じ媒体を別な幾何学条件で
観察したときには、配置角度４５°の回折格子からの回
折光のみが観測される。

【００７１】いま、この媒体を、配置角度０°の回折格
子からの回折光のみが観測されるような幾何学条件で観
察している状態を考えると、図２５(a) に示した単位副
画素配列の中では、左上の副画素と右下の副画素だけが
観測されることになる。これらの副画素は、いずれも画
像１側の合成色を示す副画素であるため、画像１側の画
素色が呈示されることになる。一方、この媒体を、配置
角度４５°の回折格子からの回折光のみが観測されるよ
うな幾何学条件で観察している状態を考えると、図２５
(a) に示した単位副画素配列の中では、右上の副画素と
左下の副画素だけが観測されることになる。これらの副
画素は、いずれも画像２側の合成色を示す副画素である
ため、画像２側の画素色が呈示されることになる。結
局、同一の媒体でありながら、ある条件で観察すると画
像１が表示され、別な条件で観察すると画像２が表示さ
れることになる。

【００７２】一般に、複数ｎ枚のカラー画像を重畳表示
する場合には、２つの副画素からなる組をｎ組集めるこ
とにより１つの画素を構成し、各組ごとに回折格子の格
子線配置角度を変え、各組ごとに異なるカラー画像を割
り当てるようにすればよい。

【００７３】§５． 回折格子記録媒体の作成装置 ここでは、上述した回折格子記録媒体を作成する装置の
一例を、図２６に示すブロック図に基づいて簡単に説明
しておく。カラー画像生成部１は、グラフィックスアプ
リケーションソフトウエアなどを搭載したコンピュータ
によって構成され、ＲＧＢ表色系による三原色の画素値
が定義された多数の画素の集合としてカラー画像を作成
する機能を有している。一方、カラー画像入力部２は、
スキャナ装置などにより構成され、紙面上に描かれたカ
ラー原稿やカラーフィルムなどから、カラー画像を入力
する機能を有する。いずれの装置を用いた場合であって
も、結果的に、３２階調のＲＧＢ画素データが用意でき
る。

【００７４】こうして用意されたＲＧＢ画像データは、
変換処理部３に与えられる。変換処理部３は、個々の画
素のもつ画素値（ｒ，ｇ，ｂ）を、所定の合成色（ｕ，
λα，ｖ，λβ）に変換する処理を行う。この変換処理
は、実際には、変換テーブル４を引く単純な処理にな
る。変換テーブル４は、図２０に示すようなテーブルで
あり、変換テーブル生成部５によって予め作成してお
く。変換テーブル生成部５は、図１９に示す手順を実行
することにより、変換テーブル４を作成する機能を有す
る。

【００７５】変換処理部３によって、個々の画素には特
定の合成色（ｕ，λα，ｖ，λβ）が対応づけられた状
態になる。パターン合成部６は、これら個々の画素につ
いて、所定の画素パターンを割り付ける処理を行う。画
素パターンファイル７には、図１６に示すような種々の
回折格子画素パターンが用意されている。実際には、図
１７の一覧表に示すように、合計３２０通の画素パター
ンが画素パターンファイル７内に用意される。特定の合
成色（ｕ，λα，ｖ，λβ）が定まると、（ｕ，λα）
の組み合わせにより１つの画素パターンが選択され、
（ｖ，λβ）の組み合わせによりもう１つの画素パター
ンが選択される。結局、１つの画素について、２つの画
素パターンが選択されることになる。パターン合成部
は、こうして選択された２つの画素パターンを副画素と
して割り付ける処理を行う。

【００７６】個々の画素パターンは、回折格子パターン
であるから、パターン合成部６が出力するデータは、回
折格子パターンデータとなる。この回折格子パターンデ
ータは、データフォーマット変換装置８を介して、電子
ビーム描画装置９に与えられる。データフォーマット変
換装置８は、パターン合成部６で作成された回折格子パ
ターンデータのデータフォーマットを、電子ビーム描画
装置９が取り扱えるデータフォーマットに変換する処理
を行う装置である。電子ビーム描画装置９は、半導体マ
スクなどの作成に利用されている一般的な描画装置であ
り、電子ビームを用いて回折格子パターンを所定の媒体
上に描画し、回折格子原版１０を作成する。この回折格
子原版１０を用いて、プレス装置１１による印刷の手法
により、多数の回折格子記録媒体１２を作成することが
できる。

【００７７】図１７の一覧表に示す例では、波長λのス
テップを２５ｎｍおきに設定しているが、このステップ
は、電子ビーム描画装置９による描画解像度を考慮して
設定するのが好ましい。回折角度φ＝３０°の１次回折
光については、波長で２５ｎｍの差は、回折格子ピッチ
では５０ｎｍの差に相当するので、電子ビーム描画装置
９は、この５０ｎｍのピッチ差を十分に描画しうるだけ
の解像度を有している必要がある。現在、一般的に用い
られている電子ビーム描画装置は、この程度の解像度を
備えているのが普通である。より解像度の高い電子ビー
ム描画装置を用いる場合には、波長λのステップをより
細かく設定し、より多数の合成色を用意するようにすれ
ば、より品質の高い色表現が可能になる。

【００７８】§６． 波長可変レーザを用いたディスプ
レイへの応用 これまでの実施例では、回折格子記録媒体上にカラー画
像を表示する場合に本発明を適用した例を述べてきた
が、本発明は、カラー画像の表示分野一般に広く適用可
能なものである。ここでは、波長可変レーザを用いたデ
ィスプレイへの応用例を述べる。

【００７９】図２７は、従来用いられている一般的なレ
ーザを用いたディスプレイ装置の基本構成図である。こ
のディスプレイ装置の構成要素は、レーザ２１，２２，
２３、光変調器２４，２５，２６、反射鏡２７およびダ
イクロイックミラー２８，２９、反射鏡３０、ガルバノ
メータ３１、リレーレンズ３２，３３、回転多面鏡３
４、反射鏡３５、スクリーン３６である。レーザ２１，
２２，２３は、それぞれ三原色ＲＧＢの波長のレーザビ
ームを発生し、これら３本のレーザビームは、それぞれ
光変調器２４，２５，２６を通って、反射鏡２７および
ダイクロイックミラー２８，２９で合成される。こうし
て合成された多色光レーザビームは、反射鏡３０、ガル
バノメータ３１、リレーレンズ３２，３３、回転多面鏡
３４、反射鏡３５を経て、スクリーン３６上に照射され
る。ここで、ガルバノメータ３１は図の矢印の方向に回
転するため、スクリーン３６上のスポットが垂直走査さ
れ、回転多面鏡３４も図の矢印の方向に回転するため、
スクリーン３６上のスポットが水平走査される。こうし
て、スクリーン３６上には、二次元カラー画像が表示さ
れることになる。

【００８０】このようなディスプレイ装置では、やはり
ＲＧＢの三原色によって１画素を表現することになるた
め、解像度の低下や色ずれなどの問題が生じることにな
る。この装置に本発明を適用すれば、図２８に示すよう
なディスプレイ装置を構成することができる。この装置
は、図２７に示す従来装置における光源部周辺の構成要
素を置換したものであり、光源部周辺は、波長可変レー
ザ４１と、波長変調器４２と、強度変調器４３と、制御
装置４４と、によって構成されている。

【００８１】波長変調器４２は、与えられた波長変調信
号に基づいて、波長可変レーザの発振波長を制御する機
能を有する。波長変調操作としては、所定の可視波長域
にわたって連続的に波長を変化させる変調操作ができれ
ば理想的であるが、離散的ないくつかの波長を選択する
変調操作ができれば十分である。たとえば、図１７の一
覧表に示された１０種類の波長値λ１〜λ１０（４２５
ｎｍ〜６５０ｎｍ）のうちのいずれか１つを選択できる
ような構成になっていれば、前述した回折格子記録媒体
の実施例とほぼ同様のカラー画像表示が可能になる。い
ずれにしても、この波長可変レーザ４１および波長変調
器４２は、単色光をビーム状にして発生させる機能をも
った単色光光源を構成することになる。

【００８２】強度変調器４３は、波長可変レーザ４１で
発生したレーザビームの強度を連続的にもしくは離散的
に変調する機能をもった装置であり、レーザビームは、
強度変調信号で指示された強度でこの強度変調器４３か
ら出力されることになる。このレーザビームは、反射鏡
３０以降の光学系を通って、最終的にスクリーン３６に
スポットとして照射されることになるが、これらの光学
系の構成は、前述した従来のディスプレイ装置のものと
同じである。ただ、従来装置では、スクリーン３６に照
射されるビームは多色光であったのに対し、この装置で
は、単色光ビームがスクリーン３６に照射されることに
なり、スクリーン３６上に形成されるスポットは単色光
のスポットになる。なお、このように、光学系を通るビ
ームは単色光になるので、この装置では、高価な回転多
面鏡３４の代わりに、安価な回折格子を代用することも
可能である。

【００８３】制御装置４４は、波長変調器４２に対して
は波長変調信号（波長を指定する信号）を与え、強度変
調器４３に対して強度変調信号（強度を指定する信号）
を与える機能を有する。

【００８４】いま、第１の瞬間に、波長変調信号とし
て、所定の波長λαを示す信号を与え、同時に、強度変
調信号として、所定の強度ｕを示す信号を与えたとすれ
ば、その時点において、スクリーン３６上には、波長λ
αの単色光が強度ｕで照射されて第１のスポットが形成
される。続いて、第２の瞬間に、波長変調信号として、
所定の波長λβを示す信号を与え、同時に、強度変調信
号として、所定の強度ｖを示す信号を与えたとすれば、
その時点において、スクリーン３６上には、波長λβの
単色光が強度ｖで照射されて第２のスポットが形成され
る。このように時分割により２つのスポットを形成し、
第１のスポットを第１の副画素、第２のスポットを第２
の副画素とすれば、これまで述べてきた実施例と同様
に、スクリーン３６上には、２つの副画素からなる画素
が表示されることになる。そこで、各画素位置の走査時
にタイミングを合わせて、その画素に表示すべき合成色
を実現するための所定の波長変調信号および強度変調信
号を適宜与えるような制御を行えば、スクリーン３６上
に所望のカラー画像を表示することが可能になる。

【００８５】§７． カラープリンタへの応用 最後に本発明をカラープリンタへ応用した実施例を述べ
ておく。図２９は、この本発明に係るカラープリンタの
基本構成図である。このカラープリンタは、インキ保持
部５１と、インキ付着部５２と、制御装置５３と、を有
する。インキ保持部５１には、複数のインキが保持され
ている。これらのインキは、所定の可視波長域内に離散
的な波長分布をもって定義された複数の単色光にそれぞ
れ対応している。図示の例では、波長４２５ｎｍ，４５
０ｎｍ，４７５ｎｍ，…，６２５ｎｍ，６５０ｎｍの離
散的な１０種類の単色光のそれぞれに対応した１０種類
のインキが用意されている。

【００８６】もっとも、レーザ光や回折格子からの回折
光とは異なり、通常用いられているインキからの反射光
を利用したのでは本発明は実現できない。本発明をカラ
ープリンタへ応用するには、蛍光性あるいは燐光性をも
ったインキを用いることになる。したがって、インキ保
持部５１内に用意する複数のインキは、一応、特定の波
長に対応したスペクトル特性をもったインキであればよ
い。たとえば、「波長５００ｎｍに対応したインキ」と
しては、理想的には「波長５００ｎｍの線スペクトルの
蛍光が得られるインキ」を用いるのが好ましいが、実用
上は、「蛍光スペクトルのピーク位置がほぼ５００ｎｍ
の位置にくるようなインキ」を用いればよい。要する
に、本明細書において、「単色光に対応したインキ」な
る文言は、「そのインキを観察したときに得られるスペ
クトルのピーク位置がほぼその単色光位置にくるような
インキ」の意味である。

【００８７】インキ付着部５２は、このインキ保持部５
１内に保持されている複数のインキのうち指定されたイ
ンキを、所定の表示面５４（通常は紙面）の指定位置
に、指定された密度もしくは面積で付着させる機能を有
する。制御装置５３は、このインキ付着部５２に対し
て、インキの指定、位置の指定、密度もしくは面積の指
定を行う。

【００８８】いま、制御装置５３によって、所定のイン
キλα１を、表示面５４上の副画素Ｑ３１の位置へ、面
積ｕ１で付着させるような第１の制御信号を与えたとす
ると、図示のように、副画素Ｑ３１内の所定の面積から
なる表示領域にインキλα１の層が形成される。続い
て、制御装置５３によって、所定のインキλβ１を、表
示面５４上の副画素Ｑ３２の位置へ、面積ｖ１で付着さ
せるような第２の制御信号を与えたとすると、図示のよ
うに、副画素Ｑ３２内の所定の面積からなる表示領域に
インキλβ１の層が形成される。ここで、この副画素Ｑ
３１，Ｑ３２によって、画素Ｑ３を構成するようにすれ
ば、画素Ｑ３には、ベクトル合成式「ｕ１・λα１＋ｖ
１・λβ１」で表わされる合成色が表示されることにな
る。もっとも、前述したように、λα１およびλβ１は
完全な単色光波長にはならないので、本発明の基本原理
に基づく色表現が正確に行われるわけではないが、実用
上は大きな問題にはならない。

【００８９】上述した画素Ｑ３では、インキを付着させ
る面積によって発光輝度の制御を行っているが、インキ
を付着させる密度によって輝度制御を行った例を画素Ｑ
４として示す。この画素Ｑ４の表示を行うには、制御装
置５３によって、所定のインキλα２を、表示面５４上
の副画素Ｑ４１の位置へ、密度ｕ２で付着させるような
第１の制御信号を与えるとともに、所定のインキλβ２
を、表示面５４上の副画素Ｑ４２の位置へ、密度ｖ２で
付着させるような第２の制御信号を与えればよい。イン
キは、副画素Ｑ４１，Ｑ４２の全領域内に付着される
が、密度はそれぞれ異なったものとなる。

【００９０】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、１画素を
２種類の単色光によって表現することによりカラー画像
表示を行うようにしたため、従来の三原色を用いた表示
に比べて、表示輝度および解像度を向上させることがで
き、また、色ずれの発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＲＴなどのディスプレイ装置へカラー画像を
表示する場合に一般に利用されているＲＧＢ表色系の色
立体を示す図である。

【図２】可視波長域の単色光を正の画素値によって表現
することができるＸＹＺ表色系の色立体を示す図であ
る。

【図３】図２に示すＸＹＺ表色系を二次元平面上に表現
したＸＹ色度図である。

【図４】図３に示すＸＹ色度図において、スペクトル閉
曲線Ｓ上の所定の２点に相当する２つの単色光を合成す
ると、その２点を結ぶ線分Ｌ上の色が表現できる原理を
示す図である。

【図５】一方の単色光を固定した場合の色表現方法を示
すＸＹ色度図である。

【図６】人間の眼球内の錐体の分光感度特性を示す図で
ある。

【図７】２つの単色光の合成によって色表現を行う原理
を、ＸＹＺ表色系におけるベクトル合成として説明する
ための図である。

【図８】離散分布した有限個の単色光の組み合わせによ
る色表現方法を示すＸＹ色度図である。

【図９】ＸＹＺ表色系で表現された所定の画素色Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）とベクトル合成色との色立体上での空間
距離を示す図である。

【図１０】本発明に係るカラー画像の表示方法の概要を
説明する図である。

【図１１】一般的な回折格子Ｇを観察する状態を示す側
面図である。

【図１２】回折格子形成領域Ｖの面積が異なる複数の回
折格子パターンの一例を示す図である。

【図１３】回折格子形成領域の面積および格子線ピッチ
が異なる複数の回折格子パターンの一例を示す図であ
る。

【図１４】図１３に示す回折格子パターンを用いて、実
際にカラー画像表示を行う場合の割付態様を示す図であ
る。

【図１５】図１４(a) に示す割付態様に基づいて、媒体
上に実際に回折格子パターンを割り付けた状態を示す図
である。

【図１６】回折格子を用いたカラー画像表示方法に本発
明を適用する場合に用意する回折格子パターンの一例を
示す図である。

【図１７】図１６に示されている回折格子パターンを一
覧表にして示した図である。

【図１８】ＸＹＺ表色系で表現された所定の画素色Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）とベクトル合成色との色立体上での空間
距離とその算出方法を示す図である。

【図１９】本発明に係る方法において、ＲＧＢ表色系で
表現された画素値（ｒ，ｇ，ｂ）に基づいて、その近傍
の合成色（ｕ，λα，ｖ，λβ）を選択する処理の手順
の一例を示す流れ図である。

【図２０】図１９に示す処理を行うことにより得られた
（ｒ，ｇ，ｂ）→（ｕ，λα，ｖ，λβ）変換テーブル
を示す図である。

【図２１】本発明に係る方法によって、２画素分の表示
を行った状態を示す図である。

【図２２】本発明に係る別な表示態様の一例を示す図で
ある。

【図２３】図２２に示す表示態様により、１画素分の表
示を行った状態を示す図である。

【図２４】本発明において、複数の画像を同一面上に重
畳して記録する方法を説明する図である。

【図２５】図２４に示す方法により、１画素分の表示を
行った状態を示す図である。

【図２６】本発明に係る方法により回折格子記録媒体を
作成する装置の一例を示すブロック図である。

【図２７】従来用いられている一般的なレーザを用いた
ディスプレイ装置の基本構成図である。

【図２８】図２７に示すディスプレイ装置に本発明を適
用した実施例の基本構成図である。

【図２９】カラープリンタに本発明を適用した実施例の
基本構成図である。

【符号の説明】

１…カラー画像生成部 ２…カラー画像入力部 ３…変換処理部（（ｒ，ｇ，ｂ）→（ｕ，λα，ｖ，λ
β）） ４…変換テーブル ５…変換テーブル生成部 ６…パターン合成部 ７…画素パターンファイル ８…データフォーマット変換装置 ９…電子ビーム描画装置 １０…回折格子原版 １１…プレス装置 １２…回折格子記録媒体 ２１，２２，２３…レーザ ２４，２５，２６…光変調器 ２７…反射鏡 ２８，２９…ダイクロイックミラー ３０…反射鏡 ３１…ガルバノメータ ３２，３３…リレーレンズ ３４…回転多面鏡 ３５…反射鏡 ３６…スクリーン ４１…波長可変レーザ ４２…波長変調器 ４３…強度変調器 ４４…制御装置 ５１…インキ保持部 ５２…インキ付着部 ５３…制御装置 ５４…表示面（紙面） Ｃ…合成色を示すベクトル ｄ…色立体内での空間距離 Ｇ…回折格子 Ｐ…色立体内の点 Ｐ１１〜Ｐ１５…回折格子パターン ｐ…格子線ピッチ Ｑ…色立体内の点 Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４…画素 Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ３１，Ｑ
３２，Ｑ４１，Ｑ４２…副画素 Ｓ…スペクトル閉曲線 Ｖ…回折格子形成領域 ｕ，ｖ，ｕ１，ｖ１，ｕ２，ｖ２…ベクトル合成式の係
数、輝度値、濃度値、強度値 λα，λα１，λα２…第１の単色光、第１の単色光の
波長、第１の単色光を示すベクトル λβ，λβ１，λβ２…第２の単色光、第２の単色光の
波長、第２の単色光を示すベクトル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素からなるカラー画像を表示す
   る方法において、 個々の画素を、少なくとも２つの副画素によって表現
   し、第１の副画素には第１の単色光λαを第１の輝度も
   しくは濃度ｕで表示し、第２の副画素には第２の単色光
   λβを第２の輝度もしくは濃度ｖで表示し、個々の画素
   ごとに、用いる単色光およびその輝度もしくは濃度をそ
   れぞれ独立して設定することを特徴とする単色光を用い
   たカラー画像の表示方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の表示方法において、 可視波長域の単色光を正の画素値によって表現すること
   ができる三原色表色系を定義し、この三原色表色系で個
   々の画素を表現したカラー画像を用意する段階と、 前記三原色表色系の色立体内において、任意の単色光λ
   αを示すベクトルλαと任意の単色光λβを示すベクト
   ルλβとを用いたベクトル合成式「ｕ・λα＋ｖ・λ
   β」によって示される種々の合成色のうち、前記カラー
   画像を構成する個々の画素のもつ画素色と同一位置もし
   くは近傍位置を占める合成色を、当該画素に対応づける
   段階と、 前記カラー画像を構成する個々の画素について、それぞ
   れ対応づけられた合成色を示すベクトル合成式の各因数
   「ｕ，λα，ｖ，λβ」を参照して、第１の副画素に表
   示する第１の単色光λαおよびその輝度ｕと、第２の副
   画素に表示する第２の単色光λβおよびその輝度ｖとを
   決定する段階と、 を有することを特徴とする単色光を用いたカラー画像の
   表示方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の表示方法において、 ベクトル合成式「ｕ・λα＋ｖ・λβ」におけるベクト
   ルλα，λβに相当する単色光として可視波長域内に有
   限個の単色光を定義するとともに、ベクトル合成式「ｕ
   ・λα＋ｖ・λβ」における係数ｕおよびｖの採るべき
   値として有限個の離散値を定義し、これら有限個の単色
   光および離散値に基づいて有限個の合成色を定義し、 前記有限個の合成色のうち、カラー画像を構成する画素
   のもつ画素色と同一位置もしくは近傍位置を占める合成
   色を選択し、選択した合成色を当該画素に対応づけるよ
   うにしたことを特徴とする単色光を用いたカラー画像の
   表示方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の表示方法において、 選択された合成色を示すベクトル合成式「ｕ・λα＋ｖ
   ・λβ」に基づいて、単色光λαの波長に応じたピッチ
   の回折格子を係数ｕに応じた表示領域内に配置した第１
   の副画素と、単色光λβの波長に応じたピッチの回折格
   子を係数ｖに応じた表示領域内に配置した第２の副画素
   と、を用意し、これらの副画素によって該当画素の表現
   を行うようにしたことを特徴とする単色光を用いたカラ
   ー画像の表示方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の表示方法において、 選択された合成色を示すベクトル合成式「ｕ・λα＋ｖ
   ・λβ」に基づいて、単色光λαの波長をもったビーム
   を係数ｕに応じた強度で所定の表示面上に照射したとき
   のスポットとして現れる第１の副画素と、単色光λβの
   波長をもったビームを係数ｖに応じた強度で所定の表示
   面上に照射したときのスポットとして現れる第２の副画
   素と、を形成し、これらの副画素によって該当画素の表
   現を行うようにしたことを特徴とする単色光を用いたカ
   ラー画像の表示方法。
6. 【請求項６】 複数の画素からなるカラー画像を表示し
   た媒体において、 個々の画素が、少なくとも２つの副画素によって表現さ
   れ、第１の副画素には第１の単色光λαが第１の輝度も
   しくは濃度ｕで表示され、第２の副画素には第２の単色
   光λβが第２の輝度もしくは濃度ｖで表示され、用いら
   れている単色光およびその輝度もしくは濃度が、個々の
   画素ごとにそれぞれ独立していることを特徴とする単色
   光を用いたカラー画像の表示媒体。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の表示媒体において、 個々の副画素内に、単色光を発する性質をもった表示領
   域を定義し、この表示領域の面積によって表示すべき単
   色光の輝度を調節するようにしたことを特徴とする単色
   光を用いたカラー画像の表示媒体。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の表示媒体において、 個々の副画素内に、所定の面積をもった表示領域を定義
   し、この表示領域内に、表示すべき単色光に応じたピッ
   チの回折格子を形成したことを特徴とする単色光を用い
   たカラー画像の表示媒体。
9. 【請求項９】 複数の画素からなるカラー画像を表示す
   る装置において、 所定の可視波長域にわたって波長を連続的にもしくは離
   散的に変調させることができ、単色光をビーム状にして
   発生させる機能をもった単色光光源と、 この単色光光源で発生した単色光の強度を連続的にもし
   くは離散的に変調する機能をもった強度変調器と、 この強度変調器によって変調された単色光ビームを所定
   の表示面に照射し、この表示面上に単色光ビームのスポ
   ットを形成し、このスポットを前記表示面上で走査する
   ことにより、前記表示面上にスポットからなる多数の画
   素を形成するビーム走査装置と、 前記単色光光源に所定の波長指定信号を与えることによ
   り、発生させる単色光波長を指定する波長変調制御と、
   前記強度変調器に所定の強度指定信号を与えることによ
   り、単色光ビームの強度を指定する強度変調制御と、を
   行う機能をもった制御装置と、 を備え、 前記制御装置が、第１の単色光波長と第１の強度とを指
   定する第１の制御と、第２の単色光波長と第２の強度と
   を指定する第２の制御と、を実行することにより、前記
   表示面上に１つの画素が形成されるようにしたことを特
   徴とする単色光を用いたカラー画像の表示装置。