WO2006129611A1 - レーザ画像表示装置およびカラー画像表示方法 - Google Patents

レーザ画像表示装置およびカラー画像表示方法 Download PDF

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WO2006129611A1
WO2006129611A1 PCT/JP2006/310682 JP2006310682W WO2006129611A1 WO 2006129611 A1 WO2006129611 A1 WO 2006129611A1 JP 2006310682 W JP2006310682 W JP 2006310682W WO 2006129611 A1 WO2006129611 A1 WO 2006129611A1
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laser
color
laser light
image display
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PCT/JP2006/310682
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Tetsuro Mizushima
Ken'ichi Kasazumi
Akihiro Morikawa
Kazuhisa Yamamoto
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0242—Compensation of deficiencies in the appearance of colours

Definitions

  • the present invention relates to an image display device and an image display method.
  • the present invention particularly relates to a laser image display device that forms an image using a laser light source as a light source, and uses the same.
  • It relates to a method for displaying color images in a flash.
  • a light source used in an image display device using this method is a lamp light source.
  • the lamp light source has problems such as short lifetime, limited color reproducible area, and low light use efficiency.
  • a laser light source As a light source for a projection display.
  • an image display device that uses a laser light source as a light source is referred to as a laser image display device, and similarly, a laser light source is used as a light source and an image display screen is referred to as a laser image display screen.
  • the laser light source of the laser image display device can easily improve the light utilization efficiency because of the strong directivity of the laser light, which has a longer life than the lamp light source.
  • the laser light emitted from the laser light source is excellent in monochromaticity, and the color reproducible region can be enlarged as compared with the lamp light source, enabling a vivid image display.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional laser image display device.
  • the laser image display device 100 has three color laser light sources, namely, a red (R) laser light source 1R, a green (G) laser light source 1G, and a blue (B) laser light source 1B in order to display a color image.
  • a red (R) laser light source 1R a green (G) laser light source 1G
  • a blue (B) laser light source 1B in order to display a color image.
  • the red, green, and blue laser beams emitted from the laser light sources 1R, 1G, and IB are guided to the optical integrator 2 and pass through the optical integrator 2.
  • the laser beam emitted from the optical integrator 2 is a laser beam having a rectangular cross section with a substantially uniform light intensity distribution.
  • the laser light passed through the illumination optical system 3 (relay lens, mirror 3a, field 'lens 3b, etc.) Thereafter, the light enters the spatial light modulator 4.
  • the spatial light modulation element 4 modulates the laser light so as to form a two-dimensional image.
  • the modulated red, green, and blue laser beams are combined by a dichroic prism 33 and projected onto a screen 10 from a projection lens 34, and a full-color two-dimensional image is formed on the screen 10. It is formed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-293268
  • the wavelength of laser light emitted from a laser light source is 625 to 635 nanometers for red laser light and 455 to 465 nanometers for blue laser light.
  • a method for expanding the color reproducible region is proposed.
  • the laser image display device can expand the color reproducible region by utilizing the characteristics of the laser light source that is the light source.
  • proposals relating to methods for improving the quality of displayed images have been made so far. Absent.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-293268
  • the present invention provides a light source (for example, a light source that emits light having a relatively wide spectral width) in an image display using an monochromatic light source (for example, a laser light source) that emits light having a narrow spectral width.
  • a light source for example, a light source that emits light having a relatively wide spectral width
  • an monochromatic light source for example, a laser light source
  • Image display device using a lamp light source An image display device (for example, a laser image display device) that secures a color reproducible region wider than the active region and displays natural colors that are preferable for the viewer, and A color image display method using such an image display device is provided.
  • the first laser light source capable of emitting the first laser light having the first wavelength and the second laser light capable of emitting the second laser light having the second wavelength
  • a laser image display device comprising: a laser light source; and a color output conversion controller capable of controlling the powers of the first and second laser lights for displaying pixels constituting an image based on an input signal.
  • the conversion controller can control the power of the first laser beam for displaying pixels between the first minimum power and the first maximum power, and can control the power of the second laser light for displaying pixels at the second minimum power.
  • Force Controllable between the 2nd maximum power and the input signal is substantially the 1st maximum power for the 1st laser beam and the 2nd minimum for the 2nd laser beam for the display of the pixel.
  • the light output conversion controller determines that the pixel is a first laser beam having a first power less than the first maximum power and a second power greater than the second minimum power.
  • the laser image display device displays the colors included in the color reproducible region excluding the end points on the pixels by controlling the power of the first and second laser beams so that the second laser beams are displayed.
  • the present invention further includes a third laser light source capable of emitting a third laser light having a third wavelength, and the first wavelength is in a range of 620 to 700 nanometers.
  • the second wavelength is included in the range of 500 to 550 nanometers
  • the third wavelength is included in the range of 430 to 470 nanometers
  • the light output conversion controller displays the pixel third laser
  • the power of the light is controllable between a third minimum power force and a third maximum power
  • the input signal relates to the display of the pixel
  • the first laser light is substantially at the first maximum power
  • the second and When indicating the end point of the color reproducible region of the laser image display device, which can be displayed by displaying the third laser light substantially at the second and third minimum powers
  • the light output conversion controller With the first laser beam of the first also have the third laser beam of a large third power than the second laser beam, and the third minimum power of the second Pawa one It is preferable to control the powers of the first, second, and third laser beams so
  • the color output conversion controller when the end point of the color reproducible region suggested by the input signal substantially corresponds to the primary color of red, the color output conversion controller includes the first, second, and The third power may be used for pixel display, which is obtained by additive color mixing of the first laser beam of the first power and at least one of the second laser beam of the second power and the third laser beam of the third power.
  • Strong chromatic power With respect to S chromaticity coordinates (Xr, Yr), Xr> 0.67, powerful, Yr ⁇ —1.5Xr + l.35, and Yr ⁇ 0.31, U, preferably controlling the power of the first, second, and third laser light to display the pixels.
  • the light output conversion controller includes the first and second powers so that the total power of the second power and the third power for displaying pixels is 1/200 or more of the first power. 2, and preferably control the power of the third laser beam.
  • the second power is preferably smaller than the third power.
  • the light output conversion controller controls at least one of the laser light output power from the first, second, and third laser light sources to thereby provide a pixel. It is preferable to control the power of the first, second, and third laser lights displayed on the screen.
  • the present invention further includes a light modulation element capable of modulating at least any of the first, second, and third laser lights
  • the light output conversion controller includes: It is preferable to control the power of the first, second, and third laser lights displayed on the pixel by controlling the light modulation element.
  • a first laser light source capable of emitting a first laser light having a first wavelength included in a range of 620 to 700 nanometers, and 500 to 550
  • a second laser light source capable of emitting a second laser light having a second wavelength included in the nanometer range, and a third laser light having a third wavelength included in the range of 430 to 470 nanometers.
  • Color output that can control the power of the 1st, 2nd, and 3rd laser lights that display the pixels that make up the image based on the third laser light source that is possible and the input signal
  • Chromatic force formed by additive color mixture of light and third laser light of third power For chromaticity coordinates (Xr, Yr), Xr> 0.67, vigorous, Yr ⁇ —1.5Xr + l. 35, force, color in the range of Yr ⁇ 0.31 -This is a method of displaying an image.
  • the total power of the second power and the third power is preferably 1Z200 or more of the first power.
  • the second power is smaller than the third power.
  • the image display device and the color image display method according to the present invention have a wider color reproducible region than conventional image display devices, and can display an image having natural color development that is preferable for a viewer. .
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional laser image display device.
  • FIG. 2 is a block diagram of a laser image display device according to the present invention.
  • FIG. 3A CIExy chromaticity diagram showing the color reproducible region of the laser image display device according to the present invention.
  • FIG. 3B Partial enlarged view of FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a flowchart of color image display according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a laser image display apparatus 200 according to an embodiment that is useful for the present invention.
  • the laser image display device 200 includes an image signal input unit 205 that receives an image input signal (input signal) of an external force, a color output conversion controller 207 that generates an output signal based on the image input signal (input signal), and an output signal.
  • Spatial light modulation element control unit 204C for controlling spatial light modulation element 204, spatial light modulation element 204 for modulating laser light emitted from the light source, and laser light sources for controlling laser light sources 201R, 201G, and 201B based on output signals It has an output control unit 203, a red (Red) laser light source 201R, a green (G) laser light source 201G, and a blue (B) laser light source 201B.
  • the color output conversion controller 207 includes a primary color vicinity image output correction unit 208, and the primary color vicinity image output correction unit 208 converts a color input signal (input signal) to obtain an output signal. Equipped with 208T.
  • the color management table 20 8T includes a primary color expression correction table 208TC as a part thereof.
  • the laser light source output control unit 203 drives the red laser light source driving unit 203R for driving and controlling the red laser light source 201R, the green laser light source driving unit 203G for driving and controlling the green laser light source 201G, and the blue laser light source 201B.
  • a blue laser light source driving unit 203B to be controlled is provided.
  • the laser image display device 200 is capable of displaying a color image by including the three color laser light sources corresponding to RGB and the spatial light modulator.
  • Red laser light source 201R can emit laser light with a wavelength of 620 to 700 nanometers
  • green laser light source 201G can emit laser light with a wavelength of 500 to 550 nanometers
  • blue laser light source 201B can emit laser light with a wavelength of 400 to 470 nanometers.
  • the laser image display device 200 can obtain a wide V, color reproducible region.
  • the red laser light source 201R is a semiconductor laser light source having a center wavelength of 638 nanometers
  • the green laser light source 201G is an SHG laser light source having a center wavelength of 525 nanometers, and is a blue laser.
  • the light source 201B is a semiconductor laser light source having a center wavelength of 454 nanometers.
  • the laser image display apparatus 200 relates to an illumination optical system that illuminates a spatial light modulation element with light source light, and a projection optical system that projects light modulated by the spatial light modulation element onto a screen (display surface).
  • the configuration can be the same as that of the display device 100 (see FIG. 1).
  • the laser image display device 200 displays a color image by an integral additive color mixing method in which R, G, and B colors are spatially modulated and mixed on the screen (display surface).
  • the laser image display device 200 has a modulation contrast capability of 500: 1 for each color of R, G, and B. When all three colors of R, G, and B are set to the maximum output, white ( White) is set to be displayed on the screen.
  • the laser image display device 200 displays black with all three colors of R, G, and B as the minimum output. At this time, the laser image display device 200 outputs 1Z500 for each of the three colors R, G, and B! /, In the case of white display.
  • the power for displaying one pixel of the screen by the laser light sources 201R, 201G, and 201B of the three colors R, G, and B of the laser image display device 200 and the spatial light modulation element 204 is Is as follows.
  • the maximum power at the time of maximum output (when white (W) is displayed) is red (Red (R)): 815nW,
  • the minimum power at the minimum output (black (Bk) display) is
  • Red (R) 1.6 nW
  • the modulation of the power for displaying colors in the laser image display device 200 is performed by changing the output power of the laser light sources 201R, 201G, and 201B, and the spatial light modulation element 204 is controlled to This can be done by changing the amount of each color laser beam for display.
  • the xy chromaticity coordinates of the R, G, and B colors that can be reproduced by the laser image display device 200 are as follows:
  • the above-described display of each color changes the output power of at least! / And the displacement force of the spatial light modulation element 204 and the laser light sources 201R, 201G, and 201B, thereby maximizing the output power for displaying one color. This can be achieved by setting the output power to be the minimum power, which is used to display the other two colors.
  • the spatial light modulation element 204 is not limited to a transmission type, and may be a reflection type modulation element. In such a case, the amount of light can be controlled by changing the amount of light reflected and emitted by the reflective modulation element.
  • FIG. 3A is a diagram showing a color reproducible region of the laser image display apparatus 200 of the present embodiment in a CIExy chromaticity diagram.
  • the color reproducible region of the laser image display device 200 is a region 303 surrounded by a one-dot chain line.
  • a laser light source is generally a light source with excellent monochromaticity. Therefore, in a laser image display device, by appropriately selecting the wavelength of the laser light to be used, a wide color reproducible region compared with conventional displays is achieved. Can be obtained.
  • the three vertices of the triangle formed by the region 303 are the chromaticity coordinates described in the previous stage, (0. 714, 0. 283), (0. 116, 0. 823), and (0. 153, 0. 023 ).
  • a conventional CRT color reproducible region (sRGB standard) is shown as a region 301 surrounded by a solid line.
  • the color reproducible area 30 3 of the laser image display device 200 of the present embodiment completely includes the color reproducible area 301 of the sRGB standard, and the area of the color reproducible area 30 3 in the CIExy chromaticity diagram is sRGB.
  • the standard color reproducible region 301 it has an area of 205%.
  • the main purpose is to secure a color reproducible region as wide as possible. Therefore, if the input signal indicates one of R, G, or B, the primary color (R, G, or B) is displayed using the color corresponding to the triangle vertex of color reproducible area 303. However, effective use of a wide color reproducible area is being attempted.
  • the inventor of the present application is not limited to using all of the wide color reproducible region in the laser image display device having a sufficiently wide and color reproducible region. I think it is important to aim for the realization of color expression that viewers recognize as natural coloring. In order to achieve natural color expression for viewers, it is important to consider the characteristics of human color vision when formulating color expression methods. This idea held by the inventor of the present application bears fruit as the present invention.
  • the present invention relates to a laser image display device and a color image display method in consideration of human color vision characteristics. According to the present invention, the progress of technological innovation in the laser image display device is stepped up to a new stage.
  • the laser light source has a very narrow spectrum width and is an excitation light source. People usually do not see light with such very narrow spectral characteristics. People tend to feel uncomfortable with monochromatic light. For this reason, people may feel uncomfortable when they see light emitted by only one of the R, G, or B laser light sources.
  • This “light emitted from only one color laser source of R, G, or B” is exactly what in conventional laser image display devices, the input signal is R (red), G (green), Or the light that the viewer sees when B (blue) shows one of the primary colors! Book
  • the invention pays attention to this point and realizes primary color expression that does not give viewers a sense of incongruity.
  • “primary colors” are red, green, and blue and those in the chromaticity diagram.
  • the laser image display apparatus 200 can detect the primary color indicated by the input signal even when the input signal indicates any of R, G, or B primary colors.
  • at least one output of the laser light source of other colors is added to display the primary color indicated by the input signal.
  • FIG. 3B is a partially enlarged view of FIG. 3A. This figure is 0.65 ⁇ Xr ⁇ 0.75, 0.
  • the primary color display method for red is described, but the present invention is also effective for displaying other primary colors (green and blue). Since the effect of the present invention is particularly remarkable for the red primary color display, the method of displaying the red primary color will be described for the purpose of illustration.
  • FIG. 4 is a flowchart of a color image display method that is useful in the present invention. The primary color display method will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 3B.
  • a signal including color information to be displayed on one pixel on the screen is input to image signal input unit 205.
  • the input image input signal is sent to the color output conversion controller 207 as an input signal.
  • the color output controller 207 has a function of converting an input signal into an output signal used for drive control of the spatial light modulator 204 and the laser light sources 201R, 201G, and 201B.
  • the operation according to the present invention is realized by the primary color vicinity image output correction unit 208 included in the color output controller 207. This conversion performed by the color output controller 207 can be performed by referring to a table provided in the primary color vicinity image output correction unit 208. This table is referred to in this application as the color management table and is indicated by the reference numeral 208T in FIG.
  • the primary color vicinity image output correction unit 208 of the color output conversion controller 207 determines whether or not the color indicated by the input signal is a “primary color vicinity color” (step S401).
  • “near primary color” includes primary colors and includes colors within a predetermined range from the primary colors in the xy chromaticity diagram.
  • whether or not the input signal is a color near the primary color is whether or not the ratio of the component having the maximum size to the other two components among the RGB3 components is equal to or greater than a predetermined value.
  • the determination may be made by providing such a determination criterion.
  • the primary color vicinity image output correction unit 208 uses the primary color representation correction table 208TC included in the color management 'table 208T to input signal Is converted into an output signal (step S403).
  • the image output correction unit 208 near the primary color is a normal table (primary color expression correction) included in the color management table 208T.
  • the input signal is converted to the output signal (step S403).
  • the normal table may be a signal conversion table by a conventional method.
  • the color output conversion controller 207 sends the output signal generated by the primary color vicinity image output correction unit 208 to the spatial light modulation element control unit 204C and the laser light source output control unit 203.
  • the spatial light modulation element control unit 204C determines a modulation element control value based on the output signal (step S407), and drives and controls the spatial light modulation element 204 based on this value (step S409).
  • the laser light source output control unit 203 sends a control signal to the red laser light source driving unit 203R, the green laser light source driving unit 203G, and the blue laser light source driving unit 203B based on the output signal.
  • the drive units 203R, 203G, and 203B drive the laser light sources 201R, 201G, and 201B (step S411).
  • the primary color expression correction table 208TC is a reference table having a value corresponding to an input signal, and particularly has a value corresponding to an input signal indicating a color near the primary color.
  • the primary color expression correction table 208TC is referred to when the input signal indicates a color near the primary color, and is used to derive the output signal.
  • the image display device uses red light as the maximum output power and green and blue light as the minimum output power. Represents the primary color.
  • the output power from the red laser light source 201R is reduced by a predetermined amount from the maximum output power or the maximum output power.
  • Each of the light sources 201R, 201G, and 201B has a low value and at least one of the output powers from the green laser light source 201G and the blue laser light source 201B is higher than the minimum output power by a predetermined amount.
  • the light is converted into an output signal that displays the light.
  • the maximum output power is the output power of light when displaying white
  • the minimum output power is the output power of light when displaying black.
  • the laser image display device 200 if the red laser beam is displayed at the maximum power and the green and blue laser beams are displayed at the minimum power, the xy chromaticity coordinates (0.714, 0. 283) is displayed on the screen. This color corresponds to the vertex (color reproducible area 303 red area end point) in the red area of the color reproducible area 303. In Fig. 3B, this xy chromaticity coordinate (0.714, 0.283) is the coordinate point C1. However, by using the primary color expression correction table 208TC, the laser image display device 200 actually displays the color corresponding to the coordinate point C2 as the red primary color. Coordinate point C2 has the xy chromaticity coordinates (0.706, 0.281). Incidentally, the power required to display one pixel of the screen of the three laser beams at this time is
  • Red (Red (R)) power 800nW
  • Blue (B)) power 4.2 nW.
  • the primary color expression correction table 208TC has the vertices of the polygon (triangle) formed by the color reproducible area 3 03 (end point of the color reproducible area) and the sides in the vicinity of the vertex (end point) in the chromaticity diagram.
  • a reference table that can be used As a result, the actual color expression area of the laser image display device 200 becomes a narrowed color reproducible area 307 included in the area indicated by the color reproducible area 303.
  • the color reproducible region 303 of the laser image display device 200 has a large region and the narrowed color reproducible region 307 is slightly narrowed, the function as an image display device is exhibited. There is no problem.
  • the power of the red laser light is set lower than the maximum output power because the luminance of the color displayed when the input signal is an intermediate color close to the red primary color. For the purpose of adjustment! If the objective is only to display the red primary color without giving the viewer a sense of incongruity, the power of the red laser beam should be the maximum output power.
  • the primary color expression correction table 208TC is larger than the minimum power of the laser beam output power of at least one of the blue and green laser beams in the same manner for an input signal indicating a color near the primary color of red.
  • the signal is converted so that Therefore, in the laser image display device 200, when displaying the red primary color and the colors near the primary color, the red laser light source 20
  • the presence of laser light output of other colors that cannot be displayed with only 1R laser light output makes viewers feel uncomfortable.
  • the primary color expression correction table 208TC that considers not only the case where the input signal indicates the primary color but also the vicinity of the primary color, the color reproducible area used for image display (narrow color reproduction is possible)
  • the region 307) is smoothly connected in the entire periphery.
  • FIG. 3B shows the narrowed color reproducible region 307 in the red primary color vicinity region, but the green and blue primary colors and the narrowed color reproducible region 307 in the vicinity region also have a smooth peripheral edge.
  • the chromaticity coordinate value when displaying the red primary color is color reproducible from the vertex coordinate point C1, which is used when the color reproducible region 303 is used to the maximum. Move to coordinate point C2 inside region 303.
  • the chromaticity coordinate value used for displaying the color near the primary color also changes the coordinate value of the color used when the color reproducible region 303 is utilized to the maximum.
  • the laser image display apparatus 200 displays an image using only colors included in the narrowed color reproducible region 307 shown in FIG. 3B, for example.
  • the laser image display device 200 can provide an image that does not feel uncomfortable for the viewer.
  • the narrow color reproducible area 307 includes, for example, all the conventional color reproducible areas, such as sRG Bt, and has an area that is significantly larger than the conventional color reproducible area. You can enjoy natural and colorful images.
  • the red laser light source 201R it is desirable to use a laser light source capable of emitting a wavelength longer than 620 nanometers as the red laser light source 201R.
  • the y value in the chromaticity diagram (the coordinate value of the vertical axis Yr axis in Fig. 3A and Fig. 3B) of the color used to display the red primary color can be reduced, so that it could not be displayed in the past High saturation ⁇ Red expression is possible.
  • the conventional display can express only colors up to saturation 11, but the laser image display device of the embodiment Can be expressed up to a saturation value of 16 CilS).
  • the primary color expression correction table 208TC is a sum of the powers of the green and blue laser lights in one pixel on the screen, which is effective for red primary color display when the input signal indicates the red primary color, that is, the power other than the red laser light. It is preferable that the total power of the red laser light is defined to be 1 Z200 or more. In addition, the color management table 208T always displays a red laser in one pixel on the screen for displaying that color, even if it is not included in the primary color or in the vicinity of the primary color! It is more preferable that the laser power other than light, that is, the total power power of the green and blue laser light is 1Z200 or more of the power of the red laser light.
  • the intermediate colors include light sources other than the red laser light source 201R, that is, laser beams having the power of the laser light sources 201G and 201B, so that a natural image can be provided to the viewer by adjusting the chromaticity. be able to.
  • the power of the red laser light from the red laser light source 201R is set to 800 nW, and the green laser light source 201G and the blue laser light source 201B are used.
  • the total power of the green and blue laser light is 6.2 nW.
  • the power S that satisfies the relationship of (red laser light power Z200) ⁇ (green laser light power + blue laser light power) stipulated.
  • the color management table 208T is defined as shown in. Since the power of the laser light from the three light sources satisfies the above relationship, two or more photoreceptor cells of the viewer are always displayed even in color display using a laser light source having a wavelength longer than 620 nm. Stimulation is possible, and it is possible to provide a viewer with an uncomfortable image.
  • the coefficient “1Z200”, which works on the power of the red laser beam, was implemented by the inventor. It is a value based on experiments. In this experiment, when the total power of the power of the green laser light and the power of the blue laser light was less than 1Z200 of the power of the red laser light, the subject often complained of discomfort.
  • each of them satisfies the relationship of (1/30) ⁇ (green laser light power + blue laser light power) Z (red laser light power) ⁇ (1Z200). It is desirable to define the primary color expression correction table 208TC so that the laser light power of the light source power is displayed with a single screen pixel that is effective for the display.
  • the power of the laser light from the green and blue laser light sources 201G and 201B reaching the pixel is that of the blue laser light from the blue laser light source 201B.
  • Power power It is desirable to define the primary color expression correction table 208TC so that it exceeds the power of the green laser light from the green laser light source 201G. More preferably, the power of the blue laser light from the blue laser light source 201B is more than 1.5 times the power of the green laser light from the green laser light source 201G, and even more preferably from the blue laser light source 201B. It is desirable to define the primary color expression correction table 208TC so that the power of the blue laser light exceeds the power of the green laser light from the green laser light source 201G.
  • an intermediate color close to the red primary color is also displayed by adding an output from a light source other than the red laser light source 201R so that it matches well with the chromaticity coordinate value used for displaying the red primary color.
  • the color reproducible area (narrowed color reproducible area 307) actually used for display is narrower than the color reproducible range 303. Vivid images can be provided without making the viewer feel that they are.
  • the expression of the red unique color has been difficult to consider because of the narrow color reproducible area. like this This is a new attempt that has become possible because an enlarged color reproducible region has been obtained in a laser image display device.
  • the characteristics of the primary colors displayed by the laser image display device 200 will be described using an xy chromaticity diagram.
  • the red primary color displayed by the laser image display device 200 is actually Xr> 0.67, Yr ⁇ -1.5Xr + l.35 with respect to the red primary color power chromaticity coordinates (Xr, Yr) displayed on the screen.
  • Yr is included within the range of 0.31.
  • Figure 3B shows the above range.
  • the chromaticity coordinates of the actual display color corresponding to the input signal indicating the red primary color are the chromaticity coordinates included in Yr ⁇ —1.5 Xr + 1.35 (above line 313),
  • the display color is composed only of light having a long wavelength of 62 Onm or more, and when the primary color of red is displayed, the viewer feels uncomfortable because it strongly stimulates only one photoreceptor cell of the viewer. Learn. Further, this unpleasant feeling of the viewer is more noticeable by using a light source that emits laser light having a longer wavelength as the red laser light source 201R.
  • the periphery of the narrowed color reproducible region 307 is further narrowed inward (to the left in FIG. 3B). It is desirable to define the primary color expression correction table 208TC. Even when displaying a color corresponding to an input signal indicating a color other than the primary color of red and the vicinity of the primary color of red, it should be avoided to use a color of Yr ⁇ -1.5Xr + l.35. desirable. This is because the color of Yr ⁇ —1.5Xr + l. 35 tends to make viewers feel uncomfortable.
  • the pixel corresponding to the input signal is displayed with a color corresponding to the primary color (R, G, or B).
  • the output power from the laser light sources 201R, 201G, or 201B to be output preferably has an output power lower than the output power for displaying white.
  • the power of the red laser light from the red laser light source 201R is set to 800 nW, which is lower than 815 nW when displaying white (White).
  • the A highly saturated color using a laser light source appears brighter than a white display.
  • the laser beams from the red laser light source 201R and the blue laser light source 201B are displayed. It is preferable to display at least one of the powers smaller than in the case of white display.
  • the output power from the three light sources used for displaying magenta may be (99%, 0%, 99%).
  • 0% indicates the light source power during black display.
  • the power of light sources that are not used for magenta display can be adjusted.
  • the output power from the three light sources can be set to (100%, 1%, 100%). is there.
  • laser light that requires a large output is lower in power than white display, and power is low, and output is not required.
  • the power of laser light is higher than that during black display. It may be.
  • the power of laser light output from three light sources and displaying pixels may be (99%, 1%, 99%).
  • the present invention can be used other than the laser image display device.
  • the present invention This is effective for display devices that have a wide displayable chromaticity region in comparison with the chromaticity region (for example, sRGB) assumed by the signal.
  • the wavelength of the light is preferably a wavelength having a small y value in the xy chromaticity coordinates. Therefore, it is preferable that the red laser light source 201R can emit laser light having a wavelength longer than 620 nm, and the blue laser light source 201B can emit laser light having a wavelength shorter than 470 nm.
  • the red laser light source 201R can emit laser light having a y value of less than 0.31, and the blue laser light source 201B has a y value of less than 0.06. This corresponds to the ability to emit laser light.
  • the red laser light source 201R can emit laser light having a wavelength of 620 to 700 nanometers, and the blue laser light source 201B has a wavelength of 430 to 470 nanometers. It is preferable.
  • the wavelength of the laser beam of the red laser light source 201R is included in the range of 630 nm to 700 nanometers, and the wavelength of the laser beam of the blue laser light source 201B is More preferably, it is contained in 430 to 455 nanometers.
  • the above-described color expression method of the laser image display apparatus can be executed by a series of programs that convert an input signal (image input signal) into an output signal (image display signal). It is desirable that this program is provided in the laser image display device.
  • this program is provided in the color output conversion controller 207 and is executed by the controller 207.
  • This program converts not only an image input signal indicating a primary color of red but also an image input signal indicating a color in the vicinity thereof (a color close to the primary color) into an output signal based on the present invention, and expresses a color preferable for a viewer. Is realized.
  • the input signal indicating the primary color of red is converted into an output signal so that an optical output other than the red laser light source 201R is added.
  • the image input signal of intermediate color close to the Red primary color is converted into an output signal so that an optical output other than the red laser light source 201R is added so as to be compatible with the conversion of the input signal indicating the red primary color.
  • the output of each light source for the pixel illuminated by the input signal whose input signal indicates the primary color of red, and the chromaticity of the color of the illumination realized thereby are included in the preferred range described above. .
  • the above-mentioned program is preferable for the viewer, so that color expression can be performed so that chromaticity conversion of a conventional video input signal (specifically, a video input signal conforming to the sRGB standard) can be performed. Can be performed simultaneously and converted into an output signal (image display signal).
  • a conventional video input signal specifically, a video input signal conforming to the sRGB standard
  • an output signal image display signal.
  • Power that can be converted to display Preferably included in a wider chromaticity range (e.g., narrower color reproducible region 307) than in the past to fully utilize the color representation capability of the laser image display device 200. Display using the color to be displayed. At this time, the output signal (image display signal) is converted so as to make full use of the chromaticity range of the color display area of the present invention, that is, the narrowed color reproducible area 307.
  • the chromaticity range of the color display area of the present invention is, for example, when the input signal indicates the primary color of red, the chromaticity of the actually displayed color is output only from the red laser light source 201R.
  • Laser light sources of other colors (green and blue laser light sources 201G and 201B) other than the chromaticity indicated by the light to be determined to be the chromaticity indicated by the light composed of the laser light output
  • An input signal indicating an intermediate color is converted into an output signal so as to match the chromaticity of light irradiated based on the input signal indicating a primary color such as red and to be a favorable expression for the viewer.
  • FIG. 5 summarizes the results of this evaluation.
  • an input signal indicating a color near the primary color of red is converted into an output signal so as to add a predetermined amount of blue and green laser light output determined by each condition, and an image of the color near the primary color is displayed. This is done by allowing the subject to evaluate discomfort and color clarity.
  • red When converting the input signal indicating the primary color of the light into the output signal, the output of the light source power other than the red laser light source 201R is added most, and the color indicated by the input signal is converted by conversion according to the separation from the red primary color.
  • the output from light sources other than red laser light source 201R was monotonously decreased.
  • evaluation using an input signal indicating an intermediate color was also performed.
  • the output power described above is set to display the input signals indicating black and white.
  • a plurality of input signals were prepared to indicate several types of colors.
  • Ten viewers (subjects) evaluated these multiple images.
  • the output power ratio from the light sources 201G and 201B other than the red laser light source 201R added when displaying an image based on the input signal indicating the primary color of red, and the color actually displayed corresponding to the primary color of red Figure 5 shows the chromaticity and appreciation of the viewer.
  • the laser image display device 200 displays the force each pixel using an integral additive color mixing method in which the output of each color is applied on the image display surface as a method of adding the light output. You may use a time-average additive color mixing method that switches light of each color rapidly and mixes it over time, or a spatial additive color mixture method that makes up a single pixel using multiple micro pixels for each color. You can use it.
  • the laser image display apparatus 200 may modulate the power of the laser light source by using one spatial light modulation element as a modulation method for forming a force image having three spatial light modulation elements.
  • one spatial light modulation element as a modulation method for forming a force image having three spatial light modulation elements.
  • an image may be formed by laser power modulation and scanning.
  • a one-dimensional light modulation element or a color-separated light modulation element may be used.
  • the laser image display device 200 is configured to have three different laser light sources.
  • the laser image display device 200 uses the present invention as long as it is a laser image display device including at least two laser light sources capable of emitting different wavelengths. be able to.
  • the present invention can also be used in a laser image display device having a laser light source capable of emitting four or more different wavelengths.
  • the laser light source of the present invention may be a light source using laser oscillation! Not only semiconductor lasers, but also SHG lasers that have been wavelength-converted from gas lasers and solid-state lasers can be used.
  • the integrator, illumination optical system, modulation element, projection optical system, and the like of the laser image display device of the present invention are not limited to the configurations shown in the embodiments. Optical elements necessary for image display can be used as appropriate.
  • the screen (display surface) of the present invention is not limited to a screen used in a projection-type image display device.
  • the screen (display surface) includes an image display surface in any image display device.
  • the laser image display device and color image display method of the present invention can be used as a display device for images such as moving images and still images using laser light, such as a liquid crystal display, and a color display method used therefor. it can.

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Abstract

　本発明は、第１の波長を有するレーザ光を出力可能な第１のレーザ光源と、第２の波長を有するレーザ光を出力可能な第２のレーザ光源と、入力信号に基づいて、画像を構成する画素を表示する第１および第２のレーザ光源のパワーを個別的に制御可能な色出力変換コントローラとを有し、色出力変換コントローラは、入力信号が、色再現可領域の端点に含まれ、第１の波長を有するレーザ光を、実質的に第１最大パワーで、第２の波長を有するレーザ光を、実質的に第２最小パワーで駆動させるものであるとき、第１の波長のレーザ光を第１最大パワー以下の第１パワーで、かつ、第２の波長のレーザ光を第２最小パワーよりも大きな第２出力パワーで、前記端点を除く色再現可能領域に含まれる色を画素に表示するレーザ画像表示装置である。

Description

明 細 書
レーザ画像表示装置およびカラー画像表示方法
技術分野
[0001] 本発明は、画像表示装置および画像表示方法に関する。本発明は、特に、光源と してレーザ光源を使用して画像を形成するレーザ画像表示装置、および、これを用
Vヽてカラー画像を表示する方法に関する。
背景技術
[0002] 現在、様々な方式の画像表示装置が普及して!/、る。それら種々の画像表示装置の 採用する画像表示方式のひとつに、変調された光源光をスクリーン上に投影し画像 を表示するプロジェクシヨンディスプレイ方式がある。従来、この方式を用いた画像表 示装置に用いられる光源は、ランプ光源である。しかし、ランプ光源は、寿命の短さ、 色再現可能領域の制限、および、光利用効率の低さ、といった問題を有する。
[0003] これらランプ光源の有する問題を解決するために、近年、プロジェクシヨンディスプ レイの光源としてレーザ光源を用いることが試みられている。本願においては、光源 にレーザ光源を使用する画像表示装置をレーザ画像表示装置と称し、同様に、光源 にレーザ光源を使用し、画像を表示するスクリーンをレーザ画像表示スクリーンと称 すること〖こする。レーザ画像表示装置のレーザ光源は、ランプ光源に比べて寿命が 長ぐレーザ光の備える指向性の強さゆえに光利用効率の向上が容易である。さらに 、レーザ光源の発するレーザ光は単色性に優れており、ランプ光源に較べて色再現 可能領域を拡大することができ、色鮮ゃ力な画像表示を可能にする。
[0004] 図 1は、従来のレーザ画像表示装置の構成概略図である。レーザ画像表示装置 10 0は、カラー画像を表示可能とするため、赤色 (R)レーザ光源 1R、緑色 (G)レーザ光 源 1G、および、青色 (B)レーザ光源 1Bなる 3色のレーザ光源を備える。レーザ光源 1R、 1G、および IBを出射した赤、緑、および、青の 3色のレーザ光は、光インテグレ ータ 2に導かれ、光インテグレータ 2を透過する。光インテグレータ 2を出射したレーザ 光は、光強度分布がほぼ一様な長方形断面を有するレーザ光である。さらに、レー ザ光は、照明光学系 3 (リレーレンズ、ミラー 3a、フィールド 'レンズ 3b等）を経由した 後、空間光変調素子 4に入射する。空間光変調素子 4は、 2次元画像を構成するよう にレーザ光を変調する。変調を受けた赤、緑、および、青の 3色のレーザ光は、ダイク ロイック.プリズム 33により合波され、投射レンズ 34よりスクリーン 10上へ投射され、ス クリーン上 10にフルカラー 2次元画像が形成される。
[0005] 従来、レーザ画像表示装置を用いた 2次元画像のフルカラー表示に関し、色再現 可能領域の拡大を目的とする提案が数多くなされている。例えば、特許文献 1 (特開 平 10— 293268号公報）は、レーザ光源の発するレーザ光の波長として赤色レーザ 光は、 625ないし 635ナノメートル、青色レーザ光は、 455ないし 465ナノメートルを 用いることにより、色再現可能領域を拡大させる方法を提案する。
[0006] 一方、ディスプレイ装置による色の再生にお!、ては、従来、色再現可能領域をでき るだけ広く確保することを目的として、 R (赤色）、 G (緑色）、または、 B (青色)の 、ず れかの原色を表示する場合、 xy色度図において、ディスプレイ装置の有する色再現 可能領域の成す多角形 (三角形)の頂点に対応する色を使用して原色表示する。
[0007] 同様、レーザ画像表示装置にお!、ても、 R、 G、または、 Bの 、ずれかの原色を表示 する場合、 xy色度図において色再現可能領域の成す多角形 (三角形)の頂点に対 応する色を使用して原色を表示し、広い色再現可能領域を有効に活用することが考 えられている。
[0008] このように、レーザ画像表示装置は、その光源であるレーザ光源の特性を活用する ことによって、色再現可能領域を拡大することが可能である。しかし、拡大された色再 現可能領域を有するレーザ画像表示装置を用いたフルカラー画像の表示にぉ 、て 、表示された画像の品質を向上させる方法に関する提案は、これまでのところ、殆ど なされていない。
特許文献 1：特開平 10— 293268号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] そこで、本発明は、スペクトル幅の狭い光を発する単色性光源 (例えば、レーザ光 源）を用いた画像表示装置における画像表示において、スペクトル幅の比較的広い 光を発する光源 (例えば、ランプ光源)を用いた画像表示装置画像表示の色再現可 能領域よりも広い色再現可能領域を確保し、かつ、表示される画像が、鑑賞者にとつ て好ましい、自然な発色を実現する画像表示装置 (例えば、レーザ画像表示装置）、 および、そのような画像表示装置を用いたカラー画像表示方法を提供する。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、その一態様において、第 1の波長を有する第 1レーザ光を出射可能な 第 1のレーザ光源と、第 2の波長を有する第 2レーザ光を出射可能な第 2のレーザ光 源と、入力信号に基づいて、画像を構成する画素を表示する第 1および第 2レーザ光 のパワーを制御可能な色出力変換コントローラと、を有するレーザ画像表示装置であ つて、光出力変換コントローラは、画素を表示する第 1レーザ光のパワーを第 1最小 ノ ヮ一力 第 1最大パワーの間で制御可能であり、画素を表示する第 2レーザ光のパ ヮーを第 2最小パワー力 第 2最大パワーの間で制御可能であり、入力信号が、画素 の表示に関し、第 1レーザ光を実質的に第 1最大パワーで、かつ、第 2レーザ光を実 質的に第 2最小パワーで表示することによって表示可能な、レーザ画像表示装置の 色再現可能領域の端点を示唆する場合、光出力変換コントローラは、画素を、第 1最 大パワー以下の第 1パワーの第 1レーザ光、および、第 2最小パワーよりも大きな第 2 パワーの第 2レーザ光で表示するように、第 1および第 2レーザ光のパワーを制御し、 端点を除いた色再現可能領域に含まれる色を画素に表示するレーザ画像表示装置 である。
[0011] 本発明の一態様においては、さらに、第 3の波長を有する第 3レーザ光を出射可能 な第 3のレーザ光源を有し、第 1の波長は、 620ないし 700ナノメートルの範囲に含ま れ、第 2の波長は、 500ないし 550ナノメートルの範囲に含まれ、第 3の波長は、 430 ないし 470ナノメートルの範囲に含まれ、光出力変換コントローラは、画素を表示する 第 3レーザ光のパワーを、第 3最小パワー力 第 3最大パワーの間で制御可能であり 、入力信号が、画素の表示に関し、第 1レーザ光を実質的に第 1最大パワーで、かつ 、第 2および第 3レーザ光を実質的に第 2および第 3最小パワーで表示することによつ て表示可能な、レーザ画像表示装置の色再現可能領域の端点を示唆する場合、光 出力変換コントローラは、画素を、第丄パヮ一の第 1レーザ光と、少なくとも、第 2パヮ 一の第 2レーザ光および第 3最小パワーよりも大きな第 3パワーの第 3レーザ光のい ずれ力とで表示するように、第 1、第 2、および、第 3レーザ光のパワーを制御し、端点 を除いた色再現可能領域に含まれる色を画素に表示することが好ましい。
[0012] 本発明の一態様においては、入力信号の示唆する色再現可能領域の端点が、実 質的に、赤色の原色に対応する場合、色出力変換コントローラは、第 1、第 2、および 、第 3パワーを、第 1パワーの第 1レーザ光と、少なくとも、第 2パワーの第 2レーザ光 および第 3パワーの第 3レーザ光のいずれかとを加法混色してなる、画素の表示にか 力る色力 S色度座標（Xr, Yr)に関して、 Xr>0. 67、力つ、 Yr<— 1. 5Xr+ l. 35、 かつ、 Yr< 0. 31、の範囲に含まれるように、画素を表示する第 1、第 2、および、第 3 レーザ光のパワーを制御することが好ま U、。
[0013] 本発明の一態様においては、光出力変換コントローラは、画素を表示する第 2パヮ 一と第 3パワーの合計パワーが第 1パワーの 1/200以上になるように、第 1、第 2、お よび、第 3レーザ光のパワーを制御することが好ま 、。
[0014] 本発明の一態様においては、第 2パワーは、第 3パワーよりも小さいことが好ましい
[0015] 本発明の一態様においては、光出力変換コントローラは、第 1、第 2、および、第 3 のレーザ光源からのレーザ光出力パワーの少なくともいずれかを制御することによつ て、画素に表示される第 1、第 2、および、第 3レーザ光のパワーを制御することが好 ましい。
[0016] 本発明は、その一態様においては、さらに、第 1、第 2、および、第 3レーザ光の少 なくともいずれ力を変調可能な光変調素子を有し、光出力変換コントローラは、光変 調素子を制御することによって、画素に表示される第 1、第 2、および、第 3レーザ光 のパワーを制御することが好まし 、。
[0017] 本発明は、その別の一態様において、 620ないし 700ナノメートルの範囲に含まれ る第 1の波長を有する第 1レーザ光を出射可能な第 1のレーザ光源と、 500ないし 55 0ナノメートルの範囲に含まれる第 2の波長を有する第 2レーザ光を出射可能な第 2 のレーザ光源と、 430ないし 470ナノメートルの範囲に含まれる第 3の波長を有する 第 3レーザ光を出射可能な第 3のレーザ光源と、入力信号に基づいて、画像を構成 する画素を表示する第 1、第 2、および、第 3レーザ光のパワーを制御可能な色出力 変換コントローラと、を有するレーザ画像表示装置においてカラー画像を表示する方 法であって、入力信号が画素を赤色の原色で表示することを示唆するか否かを判定 するステップと、判定ステップにおいて、入力信号が、画素を赤色の原色で表示する ことを示唆するものであると判定された場合に、画素を、第 1パワーの第 1レーザ光と 、少なくとも、第 2パワーの第 2レーザ光および第 3パワーの第 3レーザ光のいずれか とで表示するステップとを有し、表示するステップにおいて画素を表示する、第 1パヮ 一の第 1レーザ光と、少なくとも、第 2パワーの第 2レーザ光および第 3パワーの第 3レ 一ザ光のいずれかとを加法混色してなる色力 色度座標 (Xr, Yr)に関して、 Xr>0 . 67、力つ、 Yr<— 1. 5Xr+ l. 35、力つ、 Yr< 0. 31、の範囲に含まれるカラー画 像を表示する方法である。
[0018] 本発明の別の一態様においては、第 2パワーと第 3パワーの合計パワーは、第 1パ ヮ一の 1Z200以上であることが好ましい。
[0019] 本発明の別の一態様においては、前記第 2パワーは、前記第 3パワーよりも小さい ことが好ましい。
発明の効果
[0020] 本発明にかかる画像表示装置およびカラー画像表示方法は、従来の画像表示装 置よりも広い色再現可能領域を有し、鑑賞者にとって好ましい、自然な発色を有する 画像を表示可能である。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]従来のレーザ画像表示装置の構成概略図
[図 2]本発明によるレーザ画像表示装置のブロック図
[図 3A]本発明によるレーザ画像表示装置の色再現可能領域を示す CIExy色度図 [図 3B]図 3Aの部分拡大図
[図 4]本発明によるカラー画像表示のフローチャート
[図 5]カラー画像表示の評価結果を示す図
符号の説明
[0022] 1R' . '赤色レーザ光源 1G' . '緑色レーザ光源
1B · · ·青色レーザ光源 2· · · ·光インテグレータ 3····照明光学系 3&···ミラー
3b · · ·フィールド ·レンズ 4… '空間光変調素子
10· · ··レーザ画像表示スクリーン
33····ダイクロイツク ·プリズム
34····投射レンズ 100····レーザ画像表示装置
200· · ··レーザ画像表示装置 201R' · '赤色レーザ光源
201G'.'緑色レーザ光源 201Β···青色レーザ光源
203·· ··レーザ光源出力制御部 203R' · '赤色レーザ光源駆動部
203G · · ·緑色レーザ光源駆動部 203B · · ·青色レーザ光源駆動部
204··· ·空間光変調素子 204C' · ·空間光変調素子制御部
205··· '画像信号入力部 207· · · '色出力変換コントローラ
208··· '原色近傍画像出力補正部
208Τ· · 'カラーマネージメント 'テーブル
208TC- '原色表現補正テーブル
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[0024] 図 2は、本発明に力かる実施形態によるレーザ画像表示装置 200のブロック図であ る。レーザ画像表示装置 200は、外部力もの画像入力信号 (入力信号)を受ける画 像信号入力部 205、画像入力信号 (入力信号)に基づき出力信号を生成する色出力 変換コントローラ 207、出力信号に基づき空間光変調素子 204を制御する空間光変 調素子制御部 204C、光源から出射したレーザ光を変調する空間光変調素子 204、 出力信号に基づきレーザ光源 201R、 201G、および、 201Bを制御するレーザ光源 出力制御部 203、赤色 (Red (R))レーザ光源 201R、緑色 (Green (G))レーザ光源 201G、ならびに、青色（Blue (B))レーザ光源 201Bを有する。
[0025] 色出力変換コントローラ 207は、原色近傍画像出力補正部 208を含み、原色近傍 画像出力補正部 208は、画像入力信号 (入力信号)を変換して出力信号を得るため のカラーマネージメント ·テーブル 208Tを備える。カラーマネージメント ·テーブル 20 8Tは、その一部に原色表現補正テーブル 208TCを含む。 [0026] レーザ光源出力制御部 203は、赤色レーザ光源 201Rを駆動制御する赤色レーザ 光源駆動部 203R、緑色レーザ光源 201Gを駆動制御する緑色レーザ光源駆動部 2 03G、および、青色レーザ光源 201Bを駆動制御する青色レーザ光源駆動部 203B を備える。
[0027] このように、レーザ画像表示装置 200は、 RGBに対応する 3色のレーザ光源、およ び、空間光変調素子を備えることにより、カラー画像の表示が可能である。赤色レー ザ光源 201Rは、 620ないし 700ナノメートル、緑色レーザ光源 201Gは、 500ないし 550ナノメートル、青色レーザ光源 201Bは、 400ないし 470ナノメートルの波長のレ 一ザ光を出射可能であることが望ましい。このとき、レーザ画像表示装置 200は、広 V、色再現可能領域を得ることができる。
[0028] 本実施形態においては、赤色レーザ光源 201Rは、中心波長 638ナノメートルを有 する半導体レーザ光源であり、緑色レーザ光源 201Gは、中心波長 525ナノメートル を有する SHGレーザ光源であり、青色レーザ光源 201Bは、中心波長 454ナノメート ルを有する半導体レーザ光源である。
[0029] レーザ画像表示装置 200は、光源光で空間光変調素子を照明する照明光学系、 空間光変調素子により変調された光をスクリーン (表示面）に投影する投影光学系に 関し、レーザ画像表示装置 100 (図 1参照。）と同等の構成にすることができる。レー ザ画像表示装置 200は、 R、 G、および、 Bの各色を空間変調させてスクリーン上 (表 示面上)で混色する積分的加法混色法によってカラー画像を表示する。レーザ画像 表示装置 200は、 R、 G、および、 Bの各色について、 500 : 1の変調コントラスト能力 を有し、 R、 G、および、 Bの 3色を全て最大出力とした場合に、白色 (White)がスクリ ーンに表示されるように設定されている。また、逆に、スクリーンに黒色（Black)を表 示する場合は、レーザ画像表示装置 200は、 R、 G、および、 Bの 3色を全て最小出 力として黒色を表示する。このとき、レーザ画像表示装置 200は、 R、 G、および、 Bの 3色それぞれにつ!/、て、白色（White)表示の場合の 1Z500の出力を行う。
[0030] レーザ画像表示装置 200の R、 G、および、 Bの三色のレーザ光源 201R、 201G、 および、 201B、ならびに、空間光変調素子 204によって、スクリーンの 1画素を表示 する際のパワーは、以下の通りである。 最大出力時（白色 (White (W) )表示時)の最大パワーは、それぞれ、 赤色（Red (R) ) : 815nW、
緑色（Green (G) )： 540nW、
青色（Blue (B) ) : 355nW、であり、
最小出力時 (黒色 (Black (Bk) )表示時)の最小パワーは、それぞれ、
赤色（Red (R) ) : 1. 6nW、
緑色（Green (G) )： 1. lnW、
青色（Blue (B) ) : 0. 7nwである。
なお、レーザ画像表示装置 200における色の表示に力かるパワーの変調は、レーザ 光源 201R、 201G、および、 201Bの出力パワーを変化させて行う他、空間光変調 素子 204を制御し、当該色の表示にかかる各色レーザ光の量を変化させることにより 行うことちでさる。
[0031] また、レーザ画像表示装置 200の色再現可能な、 R、 G、および、 Bの各色の xy色 度座標は、
赤色（Red (R) ) ： (0. 714, 0. 283)、
緑色（Green (G) )： (0. 116, 0. 823)、
青色 (Blue (B) ) ： (0. 153, 0. 023)、である。上記各色の表示は、空間光変調素 子 204、ならびに、レーザ光源 201R、 201G、および、 201Bの少なくとも!/、ずれ力 の出力パワーを変化させ、 1つの色の表示に力かる出力パワーを最大パワーとし、他 の 2つの色の表示に力かる出力パワーを最小パワーとすることで可能である。また、 空間光変調素子 204は、透過型に限定されず、反射型の変調素子でもよい。その場 合も反射型の変調素子で反射され出射する光量を変化させることで上記光量の制御 が可能である。
[0032] 図 3Aは、本実施形態のレーザ画像表示装置 200の色再現可能領域を CIExy色 度図で示した図である。本図においてレーザ画像表示装置 200の色再現可能領域 は、一点鎖線で囲む領域 303である。レーザ光源は、一般に、単色性に優れた光源 である。よって、レーザ画像表示装置においては、使用するレーザ光の波長を適切 に選択することにより、従来のディスプレイとの比較において、広い色再現可能領域 を得ることができる。領域 303の形成する三角形の 3つの頂点は、前段に記載の色度 座標、 (0. 714, 0. 283)、 (0. 116, 0. 823)、および、 (0. 153, 0. 023)と一致 する。
[0033] さらに、比較のため、従来の CRTの色再現可能領域（sRGB規格）を、実線で囲む 領域 301として示す。本実施形態のレーザ画像表示装置 200の色再現可能領域 30 3は、 sRGB規格の色再現可能領域 301を完全に包含し、かつ、色再現可能領域 30 3の CIExy色度図での面積に関して sRGB規格の色再現可能領域 301との比較で は、 205%の面積を有する。
[0034] 先述のとおり、レーザディスプレイ装置における色の再生においては、色再現可能 領域をできるだけ広く確保することに主眼を置いている。そのため、入力信号が R、 G 、または、 Bのいずれかの原色を示す場合、色再現可能領域 303の三角形の頂点に 対応する色を使用して原色 (R、 G、または、 B)を表示し、広い色再現可能領域の有 効活用が図られている。
[0035] し力しながら、本願の発明者は、十分に広!、色再現可能領域を有するレーザ画像 表示装置においては、徒に広い色再現可能領域の全てを利用することに囚われず に、鑑賞者が自然な発色と認識するような色表現の実現を目指すことが重要と考える 。鑑賞者にとって自然な色表現を実現するためには、色表現の方法を策定する上で 人の色覚の特性を考慮することが重要である。本願発明者の抱くこの思想は、本発 明として結実する。本発明は、人の色覚特性を考慮したレーザ画像表示装置および カラー画像表示方法である。この、本発明により、レーザ画像表示装置における技術 革新の歩みは、新たな段階へステップアップする。
[0036] そもそも、レーザ光源は、スペクトル幅が非常に狭 、励起光源である。人は普段、こ のような非常に狭いスペクトル特性を有する光を目にすることがない。人は、単色性 の光に対し、違和感を覚える傾向がある。そのため、人は、 R、 G、または、 Bのいず れカ 1色のレーザ光源のみ力 発せられた光を見た場合に違和感を覚える場合があ る。この、「R、 G、または、 Bのいずれ力 1色のレーザ光源のみから発せられた光」とは まさに、従来のレーザ画像表示装置において、入力信号が R (赤色）、 G (緑色）、また は、 B (青色)の 、ずれかの原色を示す場合にお!、て鑑賞者が目にする光である。本 発明は、この点に着目し、鑑賞者に違和感を抱力せないような原色表現を実現する ものである。ここで、「原色」とは、赤色、緑色、および、青色と、色度図におけるそれら
3色近傍の色を指す。
[0037] 特に、人は、波長 620ナノメートルよりも長波長の光に対しては、主に 1種類の視細 胞のみが刺激され、色を認識する。そのため、人の瞳に入射する光に 620ナノメート ル以下の波長の光が存在しな!、場合、上記 1種類の視細胞を除 、て視細胞は刺激 されず、異種の視細胞間で受けた刺激を比較することができないために、人は違和 感を覚えやすい。実世界において人の視細胞が普段受ける刺激の態様に近づける ためには、入力信号が赤色、緑色、または、青色、といった原色を示す場合であって も、その他の色のレーザ光源出力を加えて表示することが好ましい。
[0038] 本発明にかかる実施形態によるレーザ画像表示装置 200は、入力信号が R、 G、ま たは、 Bいずれかの原色を示す場合であっても、入力信号の示す原色に対応するレ 一ザ光源の出力に加え、他の色のレーザ光源の出力を少なくとも 1色加えて入力信 号の示す原色を表示する。入力信号の示す原色に対応するレーザ光源の光に、そ れとは異なる色のレーザ光源の光を混入させてなる光を鑑賞者に提供することにより 、鑑賞者の感じる違和感が軽減される。
[0039] 図 3Bは、図 3Aの部分拡大図である。本図は、図 3Aから、 0. 65≤Xr≤0. 75、 0.
2≤Yr≤0. 35の領域を抽出し拡大表示する図である。ここで図 3Bに示されている 領域は、赤色を含む。本図を参照し、レーザ画像表示装置 200における原色の表示 方法を説明する。
[0040] ここでは、赤色に関し原色表示の方法を説明するが、他の原色 (緑色および青色） の表示においても、本発明は有効である。赤色の原色表示は、本発明の効果が特に 顕著であるため、例示目的で、赤色の原色表示の方法を説明する。
[0041] また、図 4は、本発明に力かるカラー画像表示方法のフローチャートである。本図を 図 2および図 3Bと併せて参照し、原色表示の方法を説明する。
[0042] レーザ画像表示装置 200において、スクリーン上の一画素に表示する色の情報を 含む信号、すなわち画像入力信号は、画像信号入力部 205に入力される。入力され た画像入力信号は、入力信号として、色出力変換コントローラ 207に送られる。 [0043] 色出力コントローラ 207は、入力信号を、空間光変調素子 204ならびにレーザ光源 201R、 201G、および、 201Bの駆動制御に供される出力信号に変換する機能を有 する。本発明にかかる作用は、色出力コントローラ 207に含まれる原色近傍画像出力 補正部 208により実現される。色出力コントローラ 207の行うこの変換は、原色近傍 画像出力補正部 208に備わったテーブルを参照することにより実施可能である。この テーブルは、本願においては、カラーマネージメント 'テーブルと称され、図 2におい ては、参照数字 208Tで示される。
[0044] 入力信号を受けた色出力変換コントローラ 207の原色近傍画像出力補正部 208は 、入力信号の示す色が、「原色近傍色」であるか、否かを判定する (ステップ S401)。 ここで、「原色近傍色」は、原色を含み、 xy色度図において原色から所定の範囲に含 まれる色を含むものである。「入力信号が、原色を示す」とは、入力信号に含まれる R GB3色の輝度信号が、 R、 G、および、 Bのいずれ力 1色のみについて最大で、かつ 、他の 2色の輝度信号が最小の状態である場合を指す。例えば、入力信号が、各 8bi tの RGB3成分によって表現される場合、赤色の原色は、 (R, G, B) = (255, 0, 0) とされる。また、例えば、入力信号が原色近傍色であるか、否かは、 RGB3成分のうち 、最大の大きさを有する成分と他の 2成分との比が、共に所定値以上であるか、否か といった判定基準を設けることにより判定すればよい。
[0045] 入力信号が、原色近傍色である場合 (ステップ S401における「YES」 )、原色近傍 画像出力補正部 208は、カラーマネージメント 'テーブル 208Tに含まれる原色表現 補正テーブル 208TCを用いて、入力信号を出力信号に変換する (ステップ S403)。
[0046] 原色表現補正テーブル 208TCを用いた信号変換にっ 、ては、後で詳述する。
[0047] 入力信号が原色近傍色ではな!/、場合 (ステップ S401における「NO」 )、原色近傍 画像出力補正部 208は、カラーマネージメント 'テーブル 208Tに含まれる通常のテ 一ブル (原色表現補正テーブル 208TCとは異なるテーブル)を用いて、入力信号を 出力信号に変換する (ステップ S403)。通常のテーブルは、従来的な手法による信 号変換テーブルであってよ 、。
[0048] 色出力変換コントローラ 207は、原色近傍画像出力補正部 208の生成した出力信 号を、空間光変調素子制御部 204Cおよびレーザ光源出力制御部 203に送る。出 力信号を受けた空間光変調素子制御部 204Cは、出力信号に基づいて変調素子制 御値を決定し (ステップ S407)、この値に基づいて空間光変調素子 204を駆動制御 する (ステップ S409)。出力信号を受けたレーザ光源出力制御部 203は、出力信号 に基づいて、赤色レーザ光源駆動部 203R、緑色レーザ光源駆動部 203G、および 、青色レーザ光源駆動部 203Bに制御信号を送り、各レーザ光源駆動部 203R、 20 3G、および、 203Bは、各レーザ光源 201R、 201G、および、 201Bを駆動する（ス テツプ S411)。
[0049] これより、図 4のステップ S403における、原色表現補正テーブル 208TCを用いた 信号変換について詳述する。
[0050] 原色表現補正テーブル 208TCは、入力信号に対応した値を有する参照テーブル であり、特に、原色近傍の色を示す入力信号に対応した値を備えている。
[0051] 原色表現補正テーブル 208TCは、入力信号が、原色近傍の色を示す場合に参照 され、出力信号の導出に用いられる。
[0052] ここでは、入力信号が、赤色の原色を示す場合を例に、原色表現補正テーブル 20 8TCを用いた信号変換を説明する。赤色の原色を示す入力信号は、各成分 8bit階 調の RGB3成分で表現した場合、 (R, G, B) = (255, 0, 0)である。一般に、（R, G , B) = (255, 0, 0)といった信号を受けた場合、画像表示装置は、赤色光を最大出 力パワーとし、緑色および青色光を最小出力パワーとして、赤色の原色を表現する。 これに対し、本願においては、原色表現補正テーブル 208TCを用いて入力信号の 信号変換を行うことで、赤色レーザ光源 201Rからの出力パワーを、その最大出力パ ヮーまたは最大出力パワーよりも所定量だけ低い値で、そして、緑色レーザ光源 201 Gおよび青色レーザ光源 201Bからの出力パワーの少なくともいずれかを、それらの 最小出力パワーよりも所定量だけ高い値で、各光源 201R、 201G、および、 201B力 らの光を表示させるような出力信号に変換する。ここで、最大出力パワーとは、白色を 表示させる場合における光の出力パワーであり、最小出力パワーとは、黒色を表示さ せる場合における光の出力パワーである。
[0053] レーザ画像表示装置 200にお 、ては、仮に、赤色レーザ光を最大パワーで表示し 、緑色および青色レーザ光を最小パワーで表示した場合、 xy色度座標（0. 714, 0. 283)を有する色がスクリーンに表示される。この色は、色再現可能領域 303の赤色 領域における頂点（色再現可能領域 303赤色領域端点）に対応する。図 3Bでは、こ の xy色度座標（0. 714, 0. 283)を座標点 C1としている。しかし、原色表現補正テ 一ブル 208TCを利用することによって、レーザ画像表示装置 200が実際に、赤色の 原色として表示するのは、座標点 C2に対応する色である。座標点 C2は、 xy色度座 標（0. 706, 0. 281)を有する。因みに、このときの 3つのレーザ光の、スクリーンの 一画素の表示にかかるパワーは、
赤色（Red (R) )パワー： 800nW、
緑色（Green (G) )パワー： 2nW、
青色（Blue (B) )パワー ：4. 2nW、となる。
このように、原色表現補正テーブル 208TCは、色度図において、色再現可能領域 3 03の成す多角形 (三角形)の頂点 (色再現可能領域の端点）、および、頂点 (端点） 近傍の辺、ならびに、色再現可能領域 303内部の、頂点 (端点）および辺の頂点 (端 点)近傍部分の範囲に含まれる色を色表現に使わな!/、ように、入力信号を信号変換 することができる参照テーブルである。これによつて、レーザ画像表示装置 200の実 際の色表現領域は、色再現可能領域 303の示す領域内に包含される、狭小化色再 現可能領域 307になる。しかし、レーザ画像表示装置 200の色再現可能領域 303が 、広大な領域を有し、狭小化色再現可能領域 307の狭小化の程度も僅かであるため 、画像表示装置としての機能を発揮する上で支障はない。
[0054] 上記赤色原色の表示に際し、赤色レーザ光のパワーが、最大出力パワーよりも低く 設定されるのは、入力信号が、赤色原色に近い中間色である場合において表示され る色の輝度との調整を目的として!/、る。鑑賞者に違和感を与えずに赤色原色を表示 することのみを目的とした場合、赤色レーザ光のパワーは、最大出力パワーであって ちょい。
[0055] また、原色表現補正テーブル 208TCは、赤色の原色近傍色を示す入力信号に対 しても、同様に、青色および緑色レーザ光の少なくともいずれか一方のレーザ光出力 力 最小パワーよりも大きくなるように、信号変換する。よって、レーザ画像表示装置 2 00においては、赤色の原色および原色近傍色を表示する場合、赤色レーザ光源 20 1Rのレーザ光出力のみで色を表示することがなぐ他の色のレーザ光出力の存在に よって、鑑賞者は違和感を覚えなくなる。
[0056] 入力信号が原色を示す場合のみならず、原色近傍色を示す場合も考慮した原色 表現補正テーブル 208TCを用いることにより、画像表示に使用される色再現可能領 域 (狭小化色再現可能領域 307)は、周縁部全域において滑らかに接続される。図 3 Bは、赤色原色近傍領域における狭小化色再現可能領域 307を示すが、緑色原色 および青色原色とその近傍領域における狭小化色再現可能領域 307も同様に、滑 らかな周縁部を有する。
[0057] 原色表現補正テーブル 208TCにより、赤色の原色を表示するときの色度座標値は 、色再現可能領域 303を最大限に活用する場合に利用される頂点の座標点 C1から 、色再現可能領域 303の内部の座標点 C2に移る。これに伴い、原色近傍色の表示 に用いる色度座標値も、色再現可能領域 303を最大限に活用する場合に利用され る色の座標値力 変化する。結果、レーザ画像表示装置 200は、例えば図 3Bで示さ れる狭小化色再現可能領域 307に含まれる色のみを用いて画像表示を行う。そのた め、原色または原色近傍色を表示する場合であっても、 3原色 (RGB)のレーザ光源 の少なくとも 2つから、最小出力パワーよりも大きいパワーのレーザ光が出射され、複 数のピークを有するスペクトル特性を示す光によって、画像に含まれる全ての画素を 表示する。これにより、レーザ画像表示装置 200は、鑑賞者にとって違和感のない画 像を提供することができる。さらにまた、狭小化色再現可能領域 307は、例えば sRG Bt 、つた従来の色再現可能領域を全て包含し、従来の色再現可能領域よりも格段 に拡大された領域を有するため、鑑賞者は、自然で、色鮮ゃ力な画像を楽しむことが できる。
[0058] また、本実施形態においては、赤色レーザ光源 201Rとして、特に 620ナノメートル よりも長い波長を発行可能なレーザ光源を用いることが望ましい。そうすることで、赤 色原色の表示に使用する色の、色度図における y値（図 3Aおよび図 3Bにおける縦 軸 Yr軸の座標値)を小さくすることができ、従来表示できなかったような彩度の高 ヽ 赤色の表現が可能となる。具体的には、赤色の表面色（5R3)では、従来のディスプ レイでは、彩度 11までの色しか表現できないが、実施の形態のレーザ画像表示装置 は彩度 16 CilS規定最高値)まで表現することができる。
[0059] 原色表現補正テーブル 208TCは、入力信号が赤色の原色を示す場合に当該赤 色原色表示に力かるスクリーン上一画素における緑色および青色レーザ光のパワー の合計、すなわち赤色レーザ光以外のパワーの合計力 赤色レーザ光のパワーの 1 Z200以上であるように、規定されることが好ましい。また、カラーマネージメント'テ 一ブル 208Tは、原色および原色近傍色に含まれな!/ヽ色を表示する場合にお!ヽても 、常に、当該色の表示にかかるスクリーン上一画素における赤色レーザ光以外のレ 一ザ光、すなわち緑色および青色レーザ光の合計パワー力 赤色レーザ光のパワー の 1Z200以上であるように、規定されることがより好ましい。常に、赤色レーザ光以 外のレーザ光のパワーが、前記したパワー以上表示されて、各画素の色を表示する ことにより、赤色レーザ光のみが、鑑賞者の特定の 1種類の視細胞のみを刺激するこ とがなくなり、鑑賞者にとって違和感のない画像の表示が実現できる。また、中間色 においても、前述したように、赤色レーザ光源 201R以外の光源すなわちレーザ光源 201Gおよび 201B力ものレーザ光が含まれるため、色度調整を行うことで、鑑賞者 に自然な画像を提供することができる。
[0060] 本実施形態のレーザ画像表示装置 200においては、赤色の原色を表示する場合 、赤色レーザ光源 201Rからの赤色レーザ光のパワーを 800nWとし、緑色レーザ光 源 201Gおよび青色レーザ光源 201Bからの緑色および青色レーザ光のパワーの合 計を 6. 2nWとしている。つまり、（赤色レーザ光パワー Z200)≤ (緑色レーザ光パヮ 一 +青色レーザ光パワー）の関係を満足するパワー力 S、その表示に力かるスクリーン 一画素で表示されるように原色表現補正テーブル 208TCを定めている。また、原色 および原色近傍色以外の色を表示する場合も、（赤色レーザ光パワー Z200)≤ (緑 色レーザ光パワー +青色レーザ光パワー）の関係を満足するパワー力 その表示に かかるスクリーン一画素で表示されるようにカラーマネージメント 'テーブル 208Tを定 めている。 3つの光源からのレーザ光のパワーが上記のような関係を満足することに より、 620nmよりも長波長のレーザ光源を用いた色表示においても、常に、鑑賞者の 2つ以上の視細胞を刺激可能となり、鑑賞者に違和感のない画像を提供できる。上 記関係において赤色レーザ光パワーに力かる係数「1Z200」は、発明者の実施した 実験に基づく値である。この実験において、緑色レーザ光のパワーと青色レーザ光 のパワーの合計パワー力 赤色レーザ光のパワーの 1Z200に満たない場合、被験 者が違和感を訴えることが多くあった。さらに好ましくは、赤色の原色を表示する場合 、 (1/30)≥ (緑色レーザ光パワー +青色レーザ光パワー） Z (赤色レーザ光パワー )≥ (1Z200)、の関係を満足するように、各光源力 のレーザ光力 その表示にか 力るスクリーン一画素で表示されるように原色表現補正テーブル 208TCを定めること が望ましい。
[0061] さらには、例えば、入力信号が赤色の原色を示す場合、その画素に及ぶ緑色およ び青色レーザ光源 201Gおよび 201Bからのレーザ光のパワーは、青色レーザ光源 201Bからの青色レーザ光のパワー力 緑色レーザ光源 201Gからの緑色レーザ光 のパワーを上回るように、原色表現補正テーブル 208TCを定めることが望ましい。よ り好ましくは、青色レーザ光源 201Bからの青色レーザ光のパワーは、緑色レーザ光 源 201Gからの緑色レーザ光のパワーの 1. 5倍を上回るように、さらにより好ましくは 、青色レーザ光源 201Bからの青色レーザ光のパワーは、緑色レーザ光源 201Gか らの緑色レーザ光のパワーの 2倍を上回るように、原色表現補正テーブル 208TCを 定めることが望ましい。
[0062] これは、人の色覚で赤と感じる赤のユニーク色は赤一紫上の非スペクトル色である ことに起因する。青色レーザ光源 201Bの出力を、緑色レーザ光源 201Gの出力より も多く、赤色レーザ光源の出力に加えて表示することにより、実際に表示される赤色 の原色の色度座標を、上記赤のユニーク色に近づけることができる。よって、赤色の 原色を示す入力信号に基づいて実際に表示される色を、鑑賞者が彩度の高い赤で あると認識できるようになる。このとき、赤色の原色に近い中間色も、赤色の原色の表 示に用いる色度座標値とうまく適合するように、赤色レーザ光源 201R以外の光源か らの出力を加えて表示する。そのようにして上記赤のユニーク色に近い色を表示する ことで、実際に表示に用いている色再現可能領域 (狭小化色再現可能領域 307)が 、色再現可能範囲 303よりも狭くなつていることを鑑賞者に感じさせずに、鮮やかな 画像を提供することができる。従来のディスプレイ装置では、その色再現可能領域の 狭さ故、このような、赤のユニーク色の表現は、考慮することができな力つた。このよう な試みは、レーザ画像表示装置にぉ 、て拡大された色再現可能領域を得た故に可 能となった新 、試みである。
[0063] レーザ画像表示装置 200の表示する原色、特に、赤色の原色の特徴につ!、て、 xy 色度図を用いた説明を行う。レーザ画像表示装置 200の表示する赤色の原色は、実 際にスクリーンに表示される赤色の原色力 色度座標 (Xr, Yr)に関し、 Xr>0. 67、 Yr< - 1. 5Xr+ l. 35、 Yrく 0. 31の範囲内に含まれる。図 3Bは、上記範囲を示し ている。直線 309は、 Xr=0. 67を示す直線であり、直線 311は、 Yr=0. 31を示す 直線であり、直線 313は、 Yr=— 1. 5Xr+ l. 35の直線である。よって、上記範囲は 、図 3Bにおいて、直線 309の右側、かつ、直線 311の下側、かつ、直線 313の下側 の範囲である。
[0064] 赤色の原色を示す入力信号に対応した実際の表示色をこの範囲に含めるようにす ることで、広い色表示領域と、鑑賞者に違和感を与えない画像を鑑賞者に提供する ことができる。赤色の原色を示す入力信号に対応する表示色の色度座標が、 Xr≤0 . 67 (直線 309の左側）または Yr≥0. 31 (直線 311の上側）に含まれる場合、従来と 同様の彩度の低い色表現しかできなくなる。なぜなら、原色の表示に用いる色度座 標を基点として、他の中間色の表示に用いる色度座標が順次定まるためである。また 、赤色の原色を示す入力信号に対応した実際の表示色の色度座標が、 Yr≥— 1. 5 Xr+ 1. 35 (直線 313の上側）に含まれる色度座標である場合、実際の表示色は 62 Onm以上の長波長の光のみ力 構成されることになり、赤色の原色を表示したときに 、鑑賞者の 1つの視細胞のみを強く刺激するために、鑑賞者は、違和感を覚える。ま た、この、鑑賞者の抱く違和感は、赤色レーザ光源 201Rに、より長波長のレーザ光 を発する光源を使用することで、より顕著に表れる。そのため、使用する赤色レーザ 光源 201Rの発するレーザ光波長が長波長側に変更される場合、狭小化色再現可 能領域 307の周縁部を、さらに、内側に（図 3Bにおいて左側へ)狭めるように、原色 表現補正テーブル 208TCを定めることが望ましい。なお、赤色の原色および赤色原 色近傍色以外の色を示す入力信号に対応する色を表示する場合であっても、 Yr≥ - 1. 5Xr+ l. 35の色を使用することは避けることが望ましい。 Yr≥— 1. 5Xr+ l. 35の色は、鑑賞者に違和感を抱力せる傾向が強いためである。 [0065] 入力信号が R、 G、または、 Bのいずれかの原色を示す場合において、（R、 G、また は、 Bの)原色に相当する色で、その入力信号に対応した画素を表示するレーザ光 源 201R、 201G、または、 201Bからの出力パワーは、白色を表示するときの上記出 力パワーよりも低い出力パワーを有することが好ましい。本実施形態では、赤色の原 色に対応する色を表示する場合には、赤色レーザ光源 201Rからの赤色レーザ光の パワーは、 800nWとしており、白色（White)表示時の 815nWよりも低く出力される。 レーザ光源を用いた彩度の高い色は、白色表示に対し明るく見える。それは特に彩 度が最も高くなる色再現可能領域の頂点 (端点)である R、 G、および、 Bの原色を表 示する時に最も生じやすい。このため、原色を示す入力信号に基づいて画素を表示 するときに、その原色に相当するレーザ光源力ものレーザ光を抑えることで、人が感 じる自然な色合いを表現可能となる。また色再現可能領域の辺にあたる純色 (黄色（ Yellow)、マゼンタ（Magenta)等）を表示する場合も、同様にレーザ光源力もの出 力を抑えるように表示することが好ましい。例えば、マゼンタ（Magenta)を示す (R, G, B) = (255, 0, 255)なる入力信号に基づいて色を表示するときには、赤色レー ザ光源 201Rおよび青色レーザ光源 201Bからのレーザ光の少なくともいずれかのパ ヮーを白色 (White)表示の場合よりも小さくして表示することが好ましい。例えば、白 色表示の際の 3つの光源力もの出力パワーを、（赤色レーザ光源出力パワー，緑色 レーザ光源出力パワー，青色レーザ光源出力パワー） = (100%, 100%, 100%)と 表わした場合、例えば、マゼンタの表示に使う 3つの光源からの出力パワーを（99% , 0%, 99%)とすればよい。ここで、 0%は、黒色表示の時の光源パワーを指す。こ のことは、特に、彩度が高ぐ明るいマゼンタ近傍の色が自然界に少ないため、効果 的である。あるいは、マゼンタの表示に使用しない光源のパワーをカ卩えてもよぐ例え ば、マゼンタの表示の際、 3つの光源からの出力パワーを（100%, 1%, 100%)とし ても効果がある。さらには、両手法を兼ね併せて、大きな出力が必要なレーザ光は、 白色表示の時よりも低 、パワーに抑え、出力が必要でな 、レーザ光のパワーを黒色 表示の時よりも高いパワーにしてもよい。例えば、マゼンタの表示の際、 3つの光源か ら出力され画素を表示するレーザ光のパワーを（99%, 1%, 99%)としてもよい。
[0066] 本発明は、レーザ画像表示装置以外にも利用可能である。本発明は、特に、入力 信号の想定する色度領域 (例えば、 sRGB)との比較において、表示可能な色度領 域が広い表示装置に有効である。
[0067] 広 、色再現可能領域を確保しつつ、赤のユニーク色に近 、色や彩度の高 、赤色 や紫色を表現するために、赤色レーザ光源 201Rおよび青色レーザ光源 201Bの発 するレーザ光の波長は、 xy色度座標における y値が小さい波長であることが好ましい 。このため、赤色レーザ光源 201Rは、 620nmよりも長波長のレーザ光を出射可能 であり、かつ、青色レーザ光源 201Bは、 470nmより短波長のレーザ光を出射可能 であることが好ましい。このことは、 xy色度座標を用いれば、赤色レーザ光源 201R は、 y値が 0. 31未満のレーザ光を出射可能であり、かつ、青色レーザ光源 201Bは 、 y値が 0. 06未満のレーザ光を出射可能であることに対応する。また視感度を確保 するために、赤色レーザ光源 201Rは、 620ないし 700ナノメートルの波長を有する レーザ光を出射可能であり、かつ、青色レーザ光源 201Bは、 430ないし 470ナノメ 一トルの波長を有することが好ましい。また、より y値の小さい色度の色を表示するた めに、赤色レーザ光源 201Rのレーザ光の波長は、 630nmないし 700ナノメートル に含まれ、かつ、青色レーザ光源 201Bのレーザ光の波長は、 430ないし 455ナノメ 一トルに含まれること力 より好ましい。このような波長を有するレーザ光源 201Rおよ び 201Bと、緑色レーザ光源 201Gを使用することで、従来表現することができなかつ た彩度の高 、赤や紫を表現することができ、鑑賞者に色鮮やかで自然な画像を提供 できる。
[0068] 上述したレーザ画像表示装置の色表現の手法は、入力信号 (画像入力信号)を出 力信号 (画像表示信号）に変換する一連のプログラムによって実行することができる。 このプログラムは、レーザ画像表示装置内に備えることが望まれる。本実施形態のレ 一ザ画像表示装置 200は、色出力変換コントローラ 207にこのプログラムが備えられ 、コントローラ 207により実行される。このプログラムは、赤色の原色を示す画像入力 信号のみならず、その近傍の色 (原色近傍色)を示す画像入力信号を、本願発明に 基づいて、出力信号に変換し、鑑賞者にとって好ましい色表現を実現する。この変換 は、赤色の原色を示す入力信号に対し、赤色レーザ光源 201R以外の光出力が加 えられるように出力信号に変換する。また Red原色に近い中間色の画像入力信号に 対しても、赤色の原色を示す入力信号に対する変換と適合するように、赤色レーザ光 源 201R以外の光出力が加えられるように出力信号に変換する。このときも、入力信 号が赤色の原色を示す入力信号により照明される画素に対する各光源の出力、およ び、それによつて実現される照明の色の色度は前述した好ましい範囲に含まれる。
[0069] また、前述のプログラムは、鑑賞者にとって好ま 、色表現が可能となるように、従 来型の映像入力信号 (具体的には sRGB規格に準ずる映像入力信号など）の色度の 変換も同時に行い、出力信号 (画像表示信号)に変換することもできる。 sRGB規格 に準ずる映像入力信号 (従来型の映像信号)を出力信号に変換する場合、従来型の 基準色度範囲（図 3Aに示す sRGB規格の色再現可能領域 301)の範囲内でのみ色 を表示するように変換することもできる力 好ましくはレーザ画像表示装置 200の色表 現能力を完全に活用するために、従来よりも広い色度範囲 (例えば、狭小化色再現 可能領域 307)に含まれる色を用いて表示を行う。このとき、出力信号 (画像表示信 号）は、本発明の色表示領域の色度範囲すなわち狭小化色再現可能領域 307をフ ルに活用するように変換される。先述のとおり、本発明の色表示領域の色度範囲とは 、例えば、赤色の原色を入力信号が示す場合に、実際に表示される色の色度が、赤 色レーザ光源 201Rのみから出力される光の示す色度ではなぐ他の色のレーザ光 源 (緑色および青色レーザ光源 201Gおよび 201B)力ゝらのレーザ光出力をカ卩えて構 成される光の示す色度となるように定められる色度の範囲である。赤色の原色を示す 入力信号に基づいて実際に出力される各光源の出力パワー、および、各光源の光 の混合によって構成される光の色度は、前述した範囲に含まれることが好ましい。ま た中間色を示す入力信号は、赤色等の原色を示す入力信号に基づいて照射される 光の色度に適合するように、かつ、鑑賞者に好ましい表現となるように出力信号に変 換される。
[0070] 発明者は、図 3Aの色再現可能領域 303を備えるレーザ画像表示装置 200を用い て、色の表示に関する評価を行った。図 5はこの評価の結果をまとめた表である。こ の評価は、赤色の原色近傍色を示す入力信号を、各条件の定める所定量の青色お よび緑色レーザ光の出力を加えるように出力信号に変換し、原色近傍色の画像を表 示し、被験者に違和感および色の鮮明度に対する評価をさせることにより行う。赤色 の原色を示す入力信号を出力信号に変換する場合に、赤色レーザ光源 201R以外 の光源力 の出力を最も多く加え、入力信号の示す色が、赤色の原色から離れるに 従って、変換によってカ卩える赤色レーザ光源 201R以外の光源からの出力を単調に 減少させた。また、中間色を示す入力信号を用いた評価も行った。黒色および白色 を示す入力信号の表示には、上述した出力パワーを設定している。赤色の原色近傍 色については、数種類の色を示すように、入力信号を複数用意した。このような複数 の画像を、 10人の鑑賞者 (被験者)が評価した。赤色の原色を示す入力信号に基づ いて画像を表示する際に加える赤色レーザ光源 201R以外の光源 201Gおよび 201 Bからの出力パワー比と、赤色の原色に対応して実際に表示される色の色度と、鑑賞 者の評価を図 5に示す。
10人の鑑賞者は、違和感につ!、て、 0 (違和感は無 、）または 1 (違和感がある）の いずれかの評価を与え、色鮮ゃ力さについて、 0 (従来と変わらない）、 1 (従来よりも 少し色鮮やか）、 2 (従来よりもとても色鮮ゃカ のいずれかの評価を与える。赤色の原 色を示す入力信号の表示を、実質的に赤色レーザ光源 201Rのみ力もの出力で行 つた場合 (条件 6および 7)、違和感を覚える反応が多いことがわかる。レーザ光源 20 1Gおよび 201Bの合計パワーが、赤色レーザ光源 201Rからのレーザ光のパワーに 対し、 1/200 (0. 005)以上となるように、赤色レーザ光源 201Rの光出力に緑色レ 一ザ光および青色レーザ光を加えることにより、条件 0、 1、 2、 3、 4、および 5の結果 からわかるように、違和感がなくなり、画像は鑑賞者にとって好ましい表現となる。表 示される色の色度についても、 Yrく一 1. 5Xr+ l. 35の範囲とすることで、長波長の 光 (波長 620ナノメートル以上の光）のみ力もなる色の表現がなくなり、違和感がなく なることがわかる。また条件 2, 3の比較力もわ力るように、青色レーザ光のパワーを緑 色レーザ光のパワーよりも大きくすることで、色鮮やかな画像と感じやすぐ鑑賞者に とって好ましいことがわかる。また、赤色レーザ光以外の色のレーザ光をカ卩えすぎ、赤 色の原色を示す入力信号に基づいて実際に表示される色の色度が Xr>0. 67もしく は Yrく 0. 31の範囲を超えてしまうと (条件 4および 5)、色鮮やかな表現と感じにくく なる傾向があることから、 Red原色の表示色度は、 Xr>0. 67および Yr< 0. 31であ ることが好ま U、ことがわかる。 [0072] 本実施形態においては、レーザ画像表示装置 200は、光出力を加える方法として 、各色の出力を画像表示面上で加える積分的加法混色法を用いている力 各画素 を表示するために各色の光を急速に切り換えて継時的に混ぜる時間平均的加法混 色法を用いてもよい、また、各色用の微小画素を複数個用いて 1画素を構成する空 間的加法混色法を用いても構わな 、。
[0073] レーザ画像表示装置 200は、 3つの空間光変調素子を有する構成とした力 画像 を形成する変調方法としては、空間光変調素子 1つを用いてレーザ光源のパワーを 変調させてもよぐまた、レーザのパワー変調と走査によって画像を形成してもよい。 また、一次元光変調素子や、色分離された光変調素子を用いてもよい。
[0074] レーザ画像表示装置 200は、 3つ相異なるレーザ光源を有する構成とした力 互い に異なる波長を出射可能なレーザ光源を少なくとも 2つ備えるレーザ画像表示装置 であれば、本発明を利用することができる。また、相異なる 4波長以上を出射可能な レーザ光源を有するレーザ画像表示装置においても、本発明を利用することができ る。
[0075] 本発明のレーザ光源は、レーザ発振を用いた光源であればよ!、。半導体レーザの みならず、気体レーザ、固体レーザなどを波長変換した SHGレーザを用いることがき る。
[0076] なお、本発明のレーザ画像表示装置のインテグレータ、照明光学系、変調素子、投 射光学系等は、実施形態に示した構成に限定されない。画像表示のために必要な 光学素子を適宜使用することができる。
[0077] なお、本発明のスクリーン (表示面）は、プロジェクシヨン方式の画像表示装置で使 用されるスクリーンに限定されない。スクリーン (表示面）は、あらゆる画像表示装置に おける、画像表示面を含む。
産業上の利用可能性
[0078] 本発明のレーザ画像表示装置およびカラー画像表示方法は、レーザ光を用いた 動画や静止画といった画像の表示装置、例えば液晶ディスプレイ等、およびそれに 使用する色表示の方法として使用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1の波長を有する第 1レーザ光を出射可能な第 1のレーザ光源と、
第 2の波長を有する第 2レーザ光を出射可能な第 2のレーザ光源と、
入力信号に基づいて、画像を構成する画素を表示する前記第 1および第 2レーザ 光のパワーを制御可能な色出力変換コントローラと、を有するレーザ画像表示装置 であって、
前記光出力変換コントローラは、前記画素を表示する前記第 1レーザ光のパワーを 第 1最小パワー力 第 1最大パワーの間で制御可能であり、前記画素を表示する前 記第 2レーザ光のパワーを第 2最小パワーから第 2最大パワーの間で制御可能であり 前記入力信号が、前記画素の表示に関し、前記第 1レーザ光を実質的に前記第 1 最大パワーで、かつ、前記第 2レーザ光を実質的に前記第 2最小パワーで表示する ことによって表示可能な、前記レーザ画像表示装置の色再現可能領域の端点を示 唆する場合、
前記光出力変換コントローラは、前記画素を、前記第 1最大パワー以下の第 1パヮ 一の前記第 1レーザ光、および、前記第 2最小パワーよりも大きな第 2パワーの前記 第 2レーザ光で表示するように、前記第 1および第 2レーザ光のパワーを制御し、前 記端点を除いた前記色再現可能領域に含まれる色を前記画素に表示するレーザ画 像表示装置。
[2] さらに、第 3の波長を有する第 3レーザ光を出射可能な第 3のレーザ光源を有し、 前記第 1の波長は、 620ないし 700ナノメートルの範囲に含まれ、
前記第 2の波長は、 500ないし 550ナノメートルの範囲に含まれ、
前記第 3の波長は、 430ないし 470ナノメートルの範囲に含まれ、
前記光出力変換コントローラは、前記画素を表示する前記第 3レーザ光のパワーを 、第 3最小パワー力 第 3最大パワーの間で制御可能であり、
前記入力信号が、前記画素の表示に関し、前記第 1レーザ光を実質的に前記第 1 最大パワーで、かつ、前記第 2および第 3レーザ光を実質的に前記第 2および第 3最 小パワーで表示することによって表示可能な、前記レーザ画像表示装置の色再現可 能領域の端点を示唆する場合、
前記光出力変換コントローラは、前記画素を、前記第 1パワーの第 1レーザ光と、少 なくとも、前記第 2パワーの第 2レーザ光および前記第 3最小パワーよりも大きな第 3 ノ ヮ一の第 3レーザ光のいずれかとで表示するように、前記第 1、第 2、および、第 3レ 一ザ光のパワーを制御し、前記端点を除!、た前記色再現可能領域に含まれる色を 前記画素に表示するレーザ画像表示装置。
[3] 前記入力信号の示唆する前記色再現可能領域の端点が、実質的に、赤色の原色 に対応する場合、
前記色出力変換コントローラは、
前記第 1、第 2、および、第 3パワーを、前記第 1パワーの第 1レーザ光と、少なくとも 、前記第 2パワーの第 2レーザ光および前記第 3パワーの第 3レーザ光の 、ずれかと を加法混色してなる、前記画素の表示にかかる色が色度座標 (Xr, Yr)に関して、 Xr>0. 67、力つ、
Yr<— 1. 5Xr+ l. 35、力つ、
Yr< 0. 31、の範囲に含まれるように、前記画素を表示する前記第 1、第 2、および、 第 3レーザ光のパワーを制御する請求項 2に記載のレーザ画像表示装置。
[4] 前記光出力変換コントローラは、前記画素を表示する前記第 2パワーと前記第 3パ ヮ一の合計パワーが前記第 1パワーの 1Z200以上になるように、前記第 1、第 2、お よび、第 3レーザ光のパワーを制御する請求項 2または 3に記載のレーザ画像表示装 置。
[5] 前記第 2パワーは、前記第 3パワーよりも小さい請求項 3に記載のレーザ画像表示 装置。
[6] 前記光出力変換コントローラは、前記第 1、第 2、および、第 3のレーザ光源からの レーザ光出力パワーの少なくともいずれかを制御することによって、前記画素に表示 される前記第 1、第 2、および、第 3レーザ光のパワーを制御する請求項 2に記載のレ 一ザ画像表示装置。
[7] さらに、前記第 1、第 2、および、第 3レーザ光の少なくともいずれ力を変調可能な光 変調素子を有し、 前記光出力変換コントローラは、前記光変調素子を制御することによって、前記画 素に表示される前記第 1、第 2、および、第 3レーザ光のパワーを制御する請求項 2に 記載のレーザ画像表示装置。
[8] 620ないし 700ナノメートルの範囲に含まれる第 1の波長を有する第 1レーザ光を出 射可能な第 1のレーザ光源と、
500ないし 550ナノメートルの範囲に含まれる第 2の波長を有する第 2レーザ光を出 射可能な第 2のレーザ光源と、
430ないし 470ナノメートルの範囲に含まれる第 3の波長を有する第 3レーザ光を出 射可能な第 3のレーザ光源と、
入力信号に基づいて、画像を構成する画素を表示する前記第 1、第 2、および、第 3レーザ光のパワーを制御可能な色出力変換コントローラと、を有するレーザ画像表 示装置においてカラー画像を表示する方法であって、
前記入力信号が前記画素を赤色の原色で表示することを示唆するか否かを判定 するステップと、
前記判定ステップにおいて、前記入力信号が、前記画素を赤色の原色で表示する ことを示唆するものであると判定された場合に、前記画素を、第 1パワーの第 1レーザ 光と、少なくとも、第 2パワーの第 2レーザ光および第 3パワーの第 3レーザ光のいず れカとで表示するステップとを有し、
前記表示するステップにおいて前記画素を表示する、第 1パワーの第 1レーザ光と 、少なくとも、前記第 2パワーの第 2レーザ光および前記第 3パワーの第 3レーザ光の いずれかとを加法混色してなる色力 色度座標 (Xr, Yr)に関して、
Xr>0. 67、力つ、
Yr<— 1. 5Xr+ l. 35、力つ、
Yr< 0. 31、の範囲に含まれるカラー画像を表示する方法。
[9] 前記第 2パワーと前記第 3パワーの合計パワーは、前記第 1パワーの 1Z200以上 である請求項 8に記載の方法。
[10] 前記第 2パワーは、前記第 3パワーよりも小さい請求項 8に記載の方法。
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