(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源およびカラーフィルターを備え、上記光源から照射される光を上記カラーフィルターにより色分解し、上記色分解された光を用いてカラー画像を再現する画像ディスプレイであって、
上記光源から照射される光の分光放射率特性に等色関数を乗じて得られる分光分布が、所定のしきい値より小さな値となる波長領域に、上記カラーフィルターのカットオフ波長が存在することを特徴とする画像ディスプレイ。
【請求項２】
上記カラーフィルターは、４種類以上のカラーフィルターであることを特徴とする請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項３】
上記所定のしきい値は、上記分光分布の所定の波長領域における平均値に定数を乗じた値であり、かつ該分光分布の所定の波長領域における最大値よりも小さい値であることを特徴とする請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項４】
上記所定の波長領域は、380nmから780nmの波長領域であることを特徴とする請求項３に記載の画像ディスプレイ。
【請求項５】
上記定数は、整数であることを特徴とする請求項３に記載の画像ディスプレイ。
【請求項６】
上記光源は、超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【請求項７】
上記光源は、メタルハライドランプであることを特徴とする請求項１に記載の画像ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像ディスプレイに関し、特にカラーフィルターを使用して色再現を行う画像ディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、カラーフィルターを用いて光源からの光をＮ種類の色に分解し、Ｎ色に分解した光をスクリーン上に投影することにより、カラー画像を再現するディスプレイが多数登場している。ここで、Ｎは正の整数である。通常はＮ＝３であり、カラーフィルターにより赤、緑および青（以下、「Ｒ、Ｇ、Ｂ」と記す。）の３色に分解された光を投射してカラー画像の再現を行う。
【０００３】
上記のフィルターにより色分解された光を用いてカラー画像を再現するディスプレイは、その構成から大きく２種類に分類される。１つは時分割色投射方式であり、もう一つは同時色投射方式である。以下、時分割色投射方式および同時色投射方式を、カラーフィルターによりＲ、Ｇ、Ｂの３色に分解された光を投射してカラー画像の再現を行う場合について説明する。
【０００４】
時分割色投射方式は、カラーフィルターによりＮ種類の色に分解された光を、単一画像フレーム内において時分割で順番に投射することによりカラー画像の再現を行う方式である。カラーフィルターによりＲ、Ｇ、Ｂの３色に分解された光を投射してカラー画像の再現を行う場合においては、Ｒ、Ｇ、Ｂに分解された光を順番に時分割で投射することによりカラー画像の再現を行う。
【０００５】
一方、同時色投射方式は、カラーフィルターによりＮ種類の色に分解された光を同時に投射することにより、カラー画像の再現を行う方式である。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に分解された光を投射してカラー画像の再現を行う場合においては、カラーフィルターによりＲ、Ｇ、Ｂに分解された光を同時に投射することによりカラー画像の再現を行う。
【０００６】
図１５は、ライトバルブを用いた時分割色投射方式のカラー画像ディスプレイの一例を表す図である。ライトバルブは光を変調する素子であり、ＤＭＤや液晶などが考えられる。図１５において、１０１は光源、１０２は色円盤（１）、１０３はライトバルブ、１０４はスクリーン、１０５は信号処理部である。また、図１５のカラー画像ディスプレイにおいては、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に分解された光を投射することにより、カラー画像を再現するものとしている。
【０００７】
以下、図１５を用いて時分割色投射方式の動作について述べる。信号処理部１０５には、画像データが入力される。信号処理部１０５では、入力された画像データから色円盤（１）１０２およびライトバルブ１０３の制御信号を生成し、色円盤（１）１０２およびライトバルブ１０３へと供給する。
【０００８】
光源１０１から照射される光は、色円盤（１）１０２の一部分に入射される。色円盤（１）１０２は、３つの領域に分割されており、それぞれの領域はそれぞれ赤色の光を透過するフィルター、緑色の光を透過するフィルター、青色の光を透過するフィルターとなっている。色円盤（１）１０２は信号処理部１０５からの制御信号に制御されて回転しており、光源１０１からの光が入射する場所に位置するフィルターは、時分割で変化する。したがって、光源１０１から入射した光は色円盤（１）１０２により、時分割でＲ、Ｇ、Ｂの光に色分解される。色円盤（１）１０２により時分割でＲ、Ｇ、Ｂの光に色分解された光は、ライトバルブ１０３に入射することになる。
【０００９】
ライトバルブ１０３に入射したＲ、Ｇ、Ｂの光は、信号処理部１０５からの制御信号にしたがって、ライトバルブ１０３において変調され、スクリーン１０４上に投射される。
【００１０】
次に、同時色投射方式について説明する。図１６は、ライトバルブを用いた同時色投射方式のカラー画像ディスプレイの一例を表す図である。図１６において、１０１ａ〜１０１ｃは光源、１０３ａ〜１０３ｃはライトバルブ、１０４はスクリーン、１０５は信号処理部であり、１０６ａは赤色の光を透過するフィルター、１０６ｂは緑色の光を透過するフィルター、１０６ｃは青色の光を透過するフィルターである。また、図１６のカラー画像ディスプレイにおいては、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に分解された光を投射することにより、カラー画像を再現するものとしている。
【００１１】
以下、図１６を用いて同時色投射方式の動作について述べる。信号処理部１０５には、画像データが入力される。信号処理部１０５では、入力された画像データからライトバルブ１０３ａ〜１０３ｃの制御信号を生成し、ライトバルブ１０３ａ〜１０３ｃへと供給する。
【００１２】
光源１０１ａから照射される光は、カラーフィルター１０６ａに入射される。カラーフィルター１０６ａは、赤色の光を透過する特性を持ち、光源１０１ａからの光はカラーフィルター１０６ａにおいてＲの光に色分解される。カラーフィルター１０６ａにおいて色分解されたＲの光は、ライトバルブ１０３ａに入射する。
【００１３】
同様に、光源１０１ｂからの光はカラーフィルター１０６ｂにおいてＧの光に色分解され、ライトバルブ１０３ｂに入射する。また、光源１０１ｃからの光はカラーフィルター１０６ｃにおいてＢの光に色分解され、ライトバルブ１０３ｃに入射する。
【００１４】
ライトバルブ１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃに入射したＲ、ＧおよびＢの光は、信号処理部１０５からの制御信号にしたがって、ライトバルブ１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃにおいて変調され、スクリーン１０４上に投射される。
【００１５】
以上で述べたように、カラーフィルターを用いて光源からの光を色分解し、色分解した光によりカラー画像を再現するディスプレイは、時分割色投射方式または同時色投射方式により実現できる。両方式ともに光源から照射される光をカラーフィルターにより色分解して用いる点においては共通である。
【００１６】
ここで、一般にＮ色に分解された光によりカラー画像を再現するカラー画像ディスプレイについて考える。光源から照射される光の分光放射率をＥ（λ）、光源からの光を色分解するためのＮ枚のカラーフィルターの分光透過率をそれぞれｆｉ（λ）とする。ここで、ｉ＝１，２，…，Ｎである。この時、Ｎ枚のカラーフィルターにより色分解されたＮ色の光Ｃｉの分光分布ｃｉ（λ）は、下記の式（１）により表される。
【００１７】
【数１】
0003896719.tif 000002
【００１８】
式（１）より、色分解されたＮ色の光Ｃｉの分光分布ｃｉ（λ）は、光源から照射される光の分光放射率Ｅ（λ）と、カラーフィルターの分光透過率ｆｉ（λ）の積で表される。したがって、光源から照射される光を効率よく使用するためには、カラーフィルターの分光透過率ｆｉ（λ）は、光源から照射される光の分光放射率Ｅ（λ）の特性を考慮して決定する必要がある。
【００１９】
ここで、図１７に示すような分光放射率を持つ光源Ｓを仮定する。図１７において、縦軸は光源より照射される光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。図１７に示す光源Ｓの分光放射率において、ａおよびｂで示した２つの波長領域において強い放射が存在する。このような特定の波長において強い放射を持つ分光放射率特性は、超高圧水銀ランプやキセノンランプなどに見られる。
【００２０】
光源Ｓからの光をカラーフィルターにより色分解する場合を考える。図１８は、色分解に用いるカラーフィルターＦの分光透過率特性の一例を表す図である。図１８においては、カラーフィルターＦの分光透過率特性を実線で、光源Ｓの分光放射率を波線で示している。また、図１８において、縦軸はフィルターの透過率または光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。
【００２１】
図１９は、光源Ｓからの光をカラーフィルターＦによって色分解した場合に得られる光Ｃｉの分光分布特性を表す図である。図１９より、光源Ｓからの光をカラーフィルターＦによって色分解した場合には、光源Ｓの分光放射率が持つ２つの強い放射が充分透過されていないことが分かる。このことは、光源Ｓから照射される光が持つエネルギーを充分に活かしきれていないことを意味する。これは、カラーフィルターＦが持つカットオフ波長が、分光放射率における強い放射付近にあるためである。
【００２２】
次に、さらに具体的な例について考える。光源Ｓとしては、超高圧水銀ランプを想定し、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に分解された光を投射することにより、カラー画像を再現する場合を考える。図２０は、超高圧水銀ランプの分光放射率Ｅｕ（λ）の一例である。図２０において、縦軸は光源より照射される光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。図２０より、超高圧水銀ランプの分光放射率Ｅｕ（λ）は、いくつかの波長において強い放射を持つ。
【００２３】
図２１には、カラー画像ディスプレイに用いる３枚のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ１ｉ（λ）の一例を示す。ここで、ｉ＝１〜３である。図２１において、縦軸はフィルターの透過率を表し、横軸は波長を表す。この時、３枚のカラーフィルターにより色分解された３色の光Ｃ１ｉの分光分布ｃ１ｉ（λ）は、下記の式（２）により算出される。
【００２４】
【数２】
0003896719.tif 000003
【００２５】
カラーフィルターにより色分解された３色の光Ｃ１ｉの分光分布ｃ１ｉ（λ）を図２２に示す。図２２において、縦軸は色分解された光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。式（２）により求められたｃ１ｉ（λ）を用いて式（３）の演算を行うことにより、色分解された３色の光Ｃｉの三刺激値Ｘ１ｉ、Ｙ１ｉ、Ｚ１ｉを求めることが出来る。式（２）において、（λ）、（λ）、（λ）は等色関数を表す。
【００２６】
【数３】
0003896719.tif 000004
【００２７】
さらに、式（３）により求められた三刺激値Ｘ１ｉ、Ｙ１ｉ、Ｚ１ｉを用いて式（４）の演算を行うことにより得られるｘ１ｉ、ｙ１ｉ値により、色分解された３色の光Ｃ１ｉは色度図上に表すことが可能となる。色度図は色を平面の座標上の点として表したものである。
【００２８】
【数４】
0003896719.tif 000005
【００２９】
図２３は、カラーフィルターにより色分解された３色の光Ｃ１ｉを色度図上に表したものである。図２３において、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の３つの点により形成される３角形の内部が、３色の光Ｃ１ｉにより再現可能な色の座標とる。したがって、超高圧水銀ランプを光源として使用し、図２１に示す分光透過率特性を持つ３枚のカラーフィルターにより色分解を行うカラー画像ディスプレイにおいて再現可能な色の範囲は、図２３上のＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３の３つの点により形成される３角形の内部となる。
【００３０】
最近、３色よりも更に多くの色に分解された光を用いてカラー画像を再現するマルチバンド画像ディスプレイについて検討されつつある。マルチバンド画像ディスプレイにおいては、従来の３色による画像ディスプレイと比較して、再現可能な色の範囲を広げることが可能になるという利点がある。
【００３１】
マルチバンド画像ディスプレイの一例として、６色に分解された光を用いてカラー画像を再現する場合について考える。光源からの光を色分解するために用いる６枚のカラーフィルターは、例えば、400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するような分光透過率特性とすることが考えられる。図２４には、６枚のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ２ｊ（λ）の一例を示す。ここで、ｊ＝１〜６である。図２４において、縦軸はフィルターの透過率を表し、横軸は波長を表す。
【００３２】
光源としては、ふたたび超高圧水銀ランプを想定する。図２５に、カラーフィルターにより色分解された６色の光Ｃ２ｊの分光分布ｃ２ｊ（λ）を示す。ｃ２ｊ（λ）は、式（５）の演算により求めることができる。図２５において、縦軸は色分解された光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。
【００３３】
【数５】
0003896719.tif 000006
【００３４】
ｃ２ｊ（λ）を用いて式（６）の演算を行うことにより、色分解された６色の光Ｃ２ｊの三刺激値Ｘ２ｊ、Ｙ２ｊ、Ｚ２ｊを求めることが出来る。さらに、三刺激値Ｘ２ｊ、Ｙ２ｊ、Ｚ２ｊを用いて式（７）の演算を行うことにより得られるｘ２ｊ、ｙ２ｊ値により、色分解された６色の光Ｃ２ｊは色度図上に表すことが可能となる。
【００３５】
【数６】
0003896719.tif 000007
【００３６】
【数７】
0003896719.tif 000008
【００３７】
図２６は、カラーフィルターにより色分解された６色の光Ｃ２ｊを色度図上に表したものである。図２６において、Ｃ２１〜Ｃ２６の６つの点により形成される６角形の内部が、６色の光Ｃ２ｊにより再現可能な色の座標とる。したがって、超高圧水銀ランプを光源として使用し、図２４に示す分光透過率特性を持つ６枚のカラーフィルターにより色分解を行うカラー画像ディスプレイにおいて再現可能な色の範囲は、図２６上のＣ２１〜Ｃ２６の６つの点により形成される６角形の内部となる。
【００３８】
図２６において破線で示す三角形は、超高圧水銀ランプを光源として使用し、図２１に示す分光透過率特性を持つ３枚のカラーフィルターにより色分解を行うカラー画像ディスプレイにおいて再現可能な色の範囲である。図２６より、図２４に示す分光透過率特性を持つ６枚のカラーフィルターを用いるカラー画像ディスプレイは、図２１に示す分光透過率特性を持つ３枚のカラーフィルターを用いるカラー画像ディスプレイと比較して、再現可能な色の範囲が広くなっていることが分かる。
【００３９】
ここで、図２４に示す６枚のカラーフィルターの分光透過率特性と、図２０に示す超高圧水銀ランプの分光放射率特性の関係について考える。６枚のカラーフィルターの分光透過率特性のうち、ｆ２３（λ）およびｆ２４（λ）は550nmの波長付近にカットオフ波長を持つ。一方、超高圧水銀ランプの分光放射率特性は、550nmの波長付近において強い放射を持つ。
【００４０】
この関係により、超高圧水銀ランプの分光放射率特性が持つ550nmの波長付近の強い放射は、カラーフィルターによってかなりカットされることになる。したがって、図２４に示す分光透過率特性を持つ６枚のカラーフィルターは、図２０に示す分光放射率特性を持つ超高圧水銀ランプから照射される光のエネルギーを充分に有効活用しているとは言い難い。
【００４１】
また、カラーフィルターの分光透過率特性は、カットオフ波長付近では急峻に変化する。したがって、カラーフィルターの分光透過率特性のカットオフ波長が、光源の分光放射率特性がにおける強い放射を示す波長領域にある場合、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布において大きな差となって現れるという問題もある。
【００４２】
以上のように、カラーフィルターにより色分解された光を用いてカラー画像を再現するディスプレイは、使用する光源からの光が持つ分光放射率特性と、色分解に用いるカラーフィルターの分光透過率特性の関係によっては、光源からの光のエネルギーを充分に活かしきれず、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布において大きな差となって現れるという問題がある。
【００４３】
この問題は、特にカラーフィルターにより４色以上に色分解された光を用いてカラー画像を再現するディスプレイにおいて顕著となる。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のカラーフィルターにより４色以上に色分解された光を用いてカラー画像を再現する画像ディスプレイにおいては、使用する光源からの光が持つ分光放射率特性と、色分解に用いるカラーフィルターの分光透過率特性の関係によっては、光源からの光が持つエネルギーを充分に活かしきれないという問題点があった。また、使用する光源からの光が持つ分光放射率特性と、色分解に用いるカラーフィルターの分光透過率特性の関係によっては、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布において大きな差となって現れるという問題点があった。
【００４５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、カラーフィルターにより4色以上に色分解された光を用いてカラー画像を再現するディスプレイにおいて、色分解に用いるカラーフィルターの分光透過率特性を、使用する光源からの光が持つ分光放射率特性を考慮して決定することにより、光源からの光が持つエネルギーを有効に使用し、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減することを目的とする。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像ディスプレイは、光源およびカラーフィルターを備え、上記光源から照射される光を上記カラーフィルターにより色分解し、上記色分解された光を用いてカラー画像を再現する画像ディスプレイであって、上記光源から照射される光の分光放射率特性に等色関数を乗じて得られる分光分布が、所定のしきい値より小さな値となる波長領域に、上記カラーフィルターのカットオフ波長が存在することを特徴とするものである。
【００４７】
又、上記カラーフィルターは、４種類以上のカラーフィルターであることを特徴とするものである。
【００４８】
又、上記所定のしきい値は、上記分光分布の所定の波長領域における平均値に定数を乗じた値であり、かつ該分光分布の所定の波長領域における最大値よりも小さい値であることを特徴とするものである。
【００４９】
又、上記所定の波長領域は、380nmから780nmの波長領域であることを特徴とするものである。
【００５０】
又、上記定数は、整数であることを特徴とするものである。
【００５１】
又、上記光源は、超高圧水銀ランプであることを特徴とするものである。
【００５２】
又、上記光源は、メタルハライドランプであることを特徴とするものである。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施形態による画像ディスプレイの構成の一例を示すブロック図である。図１において、１は超高圧水銀ランプ、２は色円盤（２）、１０３はライトバルブ、１０４はスクリーン、１０５は信号処理部である。また、図１の画像ディスプレイにおいては、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３、Ｃ３４、Ｃ３５、Ｃ３６の６色に分解された光を投射することにより、カラー画像を再現するものとしている。
【００５４】
以下、図１の画像ディスプレイの動作について述べる。信号処理部１０５には、画像データが入力される。信号処理部１０５では、入力された画像データから色円盤（２）２およびライトバルブ１０３の制御信号を生成し、色円盤（２）２およびライトバルブ１０３へと供給する。
【００５５】
超高圧水銀ランプ１から照射される光は、色円盤（２）２の一部分に入射される。図２０は、超高圧水銀ランプ１から照射される光の分光放射率Ｅｕ（λ）の一例である。図２０において、縦軸は光源より照射される光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。
【００５６】
色円盤（２）２は、６つの領域に分割されており、それぞれの領域は分光透過率特性ｆ３ｊ（λ）を持つフィルターとなっている。ここで、ｊ＝１〜６である。図２には、本発明の実施形態１のカラー画像ディスプレイに用いる６種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ３ｊ（λ）の一例を示す。図２において、縦軸はフィルターの透過率を表し、横軸は波長を表す。
【００５７】
本発明の実施形態１のカラー画像ディスプレイに用いる６種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ３ｊ（λ）は、以下のようにして決定される。
【００５８】
図２０に示す超高圧水銀ランプ１から照射される光の分光放射率特性は、405nm、440nm、550nm、580nmの4つの波長付近において強い放射を持つ。ここで、人間の目は感度の良い波長領域と感度の良くない波長領域を持つ。この人間の目の視覚特性を考慮すると、光源から照射される光のすべての波長領域における分光放射率を同等に扱う必要はないと考えられる。したがって、カラーフィルターの分光透過率特性の決定は、超高圧水銀ランプから照射される光の分光放射率特性に加えて、人間の目の視覚特性を考慮して行う。
【００５９】
図３（ａ）〜（ｃ）における実線は、超高圧水銀ランプ１から照射される光の分光放射率Ｅｕ（λ）に、等色関数（λ）、（λ）、（λ）をそれぞれ乗じて得られた分光分布特性Ｅｕｘ（λ）、Ｅｕｙ（λ）、Ｅｕｚ（λ）を示したものである。また、図３（ａ）〜（ｃ）における破線は、式（８）の演算により得られたｔｈｘ１、ｔｈｙ１、ｔｈｚ１の値を示す。
【００６０】
【数８】
0003896719.tif 000009
【００６１】
式（８）で与えられるｔｈｘ１、ｔｈｙ１、ｔｈｚ１は、Ｅｕｘ（λ）、Ｅｕｙ（λ）、Ｅｕｚ（λ）の380nmから780nmの波長範囲における平均値を４倍したものである。図３（ａ）〜（ｃ）において、Ｅｕｘ（λ）、Ｅｕｙ（λ）、Ｅｕｚ（λ）がそれぞれｔｈｘ１、ｔｈｙ１、ｔｈｚ１よりも大きくなる波長を、Ｅｕｘ（λ）、Ｅｕｙ（λ）またはＥｕｚ（λ）の分光分布が強い波長と判定し、上記の分光分布が強い波長以外を、分光分布が弱い波長と判定する。
【００６２】
図３（ａ）〜（ｃ）より、Ｅｕｘ（λ）、Ｅｕｙ（λ）、Ｅｕｚ（λ）のいずれかにおいて、440nm、550nm、580nmの３つの波長付近に分光分布が強い波長が見られる。6種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ３ｊ（λ）の決定は、上記の分光分布が強い波長を考慮して行う。超高圧水銀ランプ１からの光のエネルギーを有効に活用するためには、上記の分光分布が強い波長領域が、6種類のカラーフィルターのいずれかの透過波長領域に完全に含まれている必要がある。
【００６３】
また、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減するためには、6種類のカラーフィルターのカットオフ波長が、上記の分光分布が弱い波長領域にあることが望ましい。
【００６４】
6種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ３ｊ（λ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に示した分光分布特性の440nm、550nmおよび580nmの波長付近の分光分布が強い波長領域が、6種類のカラーフィルターのいずれかの透過波長領域に完全に含まれるように決定する。また、6種類のカラーフィルターのカットオフ波長は、Ｅｕｘ（λ）、Ｅｕｙ（λ）、Ｅｕｚ（λ）のいずれの分光分布も弱い波長領域に設定する。すなわち、6種類のカラーフィルターのカットオフ波長は、Ｅｕｘ（λ）＜ｔｈｘ１であり、かつＥｕｙ（λ）＜ｔｈｙ１であり、かつＥｕｚ（λ）＜ｔｈｚ１である波長領域に設定する。
【００６５】
以上のようにして、本発明の実施の形態１のカラー画像ディスプレイに用いる６枚のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ３ｊ（λ）は決定される。
【００６６】
色円盤（２）２は信号処理部１０５からの制御信号に制御されて回転しており、超高圧水銀ランプ１からの光が入射する場所に位置するフィルターは、時分割で変化する。したがって、超高圧水銀ランプ１から入射した光は色円盤（２）２により、時分割でＣ３１〜Ｃ３６の６色の光に色分解される。この時、６枚のカラーフィルターにより色分解された６色の光Ｃ３ｊの分光分布ｃ３ｊ（λ）は、下記の式（９）により算出される。
【００６７】
【数９】
0003896719.tif 000010
【００６８】
色円盤（２）２により時分割でＣ３１〜Ｃ３６の６色の光に色分解された光は、ライトバルブ１０３に入射することになる。ライトバルブ１０３に入射したＣ３１〜Ｃ３６の６色の光は、信号処理部１０５からの制御信号にしたがって、ライトバルブ１０３において変調され、スクリーン１０４上に投射される。
【００６９】
カラーフィルターにより色分解された６色の光Ｃ３ｊの分光分布ｃ３ｊ（λ）を図４に示す。図４において、縦軸は色分解された光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。
【００７０】
ここで、図２４に示す400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するような分光透過率特性を持つ6種類のカラーフィルターにより、超高圧水銀ランプからの光を色分解して得られる６色の光Ｃ２ｊの分光分布ｃ２ｊ（λ）は、図２５に示されている。図４に示されるｃ３ｊ（λ）は、図２５に示されるｃ２ｊ（λ）と比較して、超高圧水銀ランプが持つ550nmの波長付近の強い放射をよく透過している。
【００７１】
図５に、図３に示す本実施例におけるカラーフィルターの分光透過率特性が長波長側に5nmズレた場合の色分解された６色の光の分光分布を表す。また、図６に、図２４に示す400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するような分光透過率特性が長波長側に5nmズレた場合の色分解された６色の光の分光分布を表す。図４と図５、図２５と図６より、本実施例におけるカラーフィルターは、分光透過率特性のズレが色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減していることが分かる。
【００７２】
なお、本実施例による画像ディスプレイは、時分割色投射方式により実現されるものとしているが、同時色投射方式によって実現しても良い。また、図２に示す分光透過率特性は、色分解に用いるフィルターの分光透過特性の一例である。さらに、色分解に用いるフィルターは必ずしも６種類である必要はない。
【００７３】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施形態２による画像ディスプレイの構成の一例を示すブロック図である。図７において、３はメタルハライドランプ、４は色円盤（３）、１０３はライトバルブ、１０４はスクリーン、１０５は信号処理部である。また、図７の画像ディスプレイにおいては、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３、Ｃ４４、Ｃ４５、Ｃ４６の６色に分解された光を投射することにより、カラー画像を再現するものとしている。
【００７４】
以下、図７の画像ディスプレイの動作について述べる。信号処理部１０５には、画像データが入力される。信号処理部１０５では、入力された画像データから色円盤（３）４およびライトバルブ１０３の制御信号を生成し、色円盤（３）４およびライトバルブ１０３へと供給する。
【００７５】
メタルハライドランプ３から照射される光は、色円盤（３）４の一部分に入射される。図８は、メタルハライドランプ３から照射される光の分光放射率Ｅｍ（λ）の一例である。図８において、縦軸は光源より照射される光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。
【００７６】
色円盤（３）４は、６つの領域に分割されており、それぞれの領域は分光透過率特性ｆ４ｊ（λ）を持つフィルターとなっている。ここで、ｊ＝１〜６である。図９には、本発明の実施形態２のカラー画像ディスプレイに用いる６種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ４ｊ（λ）の一例を示す。図９において、縦軸はフィルターの透過率を表し、横軸は波長を表す。
【００７７】
本発明の実施形態２のカラー画像ディスプレイに用いる６種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ４ｊ（λ）は、以下のようにして決定される。
【００７８】
図８に示すメタルハライドランプ３から照射される光の分光放射率特性は、405nm、435nm、545nm、575nmの4つの波長付近において強い放射を持つ。ここで、人間の目は感度の良い波長領域と感度の良くない波長領域を持つ。この人間の目の視覚特性を考慮すると、光源から照射される光のすべての波長領域における分光放射率を同等に扱う必要はないと考えられる。したがって、カラーフィルターの分光透過率特性の決定は、メタルハライドランプから照射される光の分光放射率特性に加えて、人間の目の視覚特性を考慮して行う。
【００７９】
図１０（ａ）〜（ｃ）における実線は、メタルハライドランプ３から照射される光の分光放射率Ｅｍ（λ）に、等色関数（λ）、（λ）、（λ）をそれぞれ乗じて得られた分光分布特性Ｅｍｘ（λ）、Ｅｍｙ（λ）、Ｅｍｚ（λ）を示したものである。また、図１０（ａ）〜（ｃ）における破線は、式（１０）の演算により得られたｔｈｘ２、ｔｈｙ２、ｔｈｚ２の値を示す。
【００８０】
【数１０】
0003896719.tif 000011
【００８１】
式（１０）で与えられるｔｈｘ２、ｔｈｙ２、ｔｈｚ２は、Ｅｍｘ（λ）、Ｅｍｙ（λ）、Ｅｍｚ（λ）の380nmから780nmの波長範囲における平均値を４倍したものである。図１０（ａ）〜（ｃ）において、Ｅｍｘ（λ）、Ｅｍｙ（λ）、Ｅｍｚ（λ）がそれぞれｔｈｘ２、ｔｈｙ２、ｔｈｚ２よりも大きくなる波長を、Ｅｍｘ（λ）、Ｅｍｙ（λ）またはＥｍｚ（λ）の分光分布が強い波長と判定し、上記の分光分布が強い波長以外を、分光分布が弱い波長と判定する。
【００８２】
図１０（ａ）〜（ｃ）より、Ｅｍｘ（λ）、Ｅｍｙ（λ）、Ｅｍｚ（λ）のいずれかにおいて、430nm〜470nmの波長範囲、および545nm、575nmの波長付近に分光分布が強い波長が見られる。6種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ４ｊ（λ）の決定は、上記の分光分布が強い波長を考慮して行う。メタルハライドランプ３からの光のエネルギーを有効に活用するためには、上記の分光分布が強い波長領域が、6種類のカラーフィルターのいずれかの透過波長領域に完全に含まれている必要がある。
【００８３】
また、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減するためには、6種類のカラーフィルターのカットオフ波長が、上記の分光分布が弱い波長領域にあることが望ましい。
【００８４】
6種類のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ４ｊ（λ）は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した分光分布特性の430nm〜470nmの波長範囲、および545nm、575nmの波長付近の分光分布が強い波長領域が、6種類のカラーフィルターのいずれかの透過波長領域に完全に含まれるように決定する。また、6種類のカラーフィルターのカットオフ波長は、Ｅｍｘ（λ）、Ｅｍｙ（λ）、Ｅｍｚ（λ）のいずれの分光分布も弱い波長領域に設定する。すなわち、6種類のカラーフィルターのカットオフ波長は、Ｅｍｘ（λ）＜ｔｈｘ２であり、かつＥｍｙ（λ）＜ｔｈｙ２であり、かつＥｍｚ（λ）＜ｔｈｚ２である波長領域に設定する。
【００８５】
以上のようにして、本発明の実施形態２のカラー画像ディスプレイに用いる６枚のカラーフィルターの分光透過率特性ｆ４ｊ（λ）は決定される。
【００８６】
色円盤（３）４は信号処理部１０５からの制御信号に制御されて回転しており、メタルハライドランプ３からの光が入射する場所に位置するフィルターは、時分割で変化する。したがって、メタルハライドランプ３から入射した光は色円盤（３）４により、時分割でＣ４１〜Ｃ４６の６色の光に色分解される。この時、６枚のカラーフィルターにより色分解された６色の光Ｃ４ｊの分光分布ｃ４ｊ（λ）は、下記の式（１１）により算出される。
【００８７】
【数１１】
0003896719.tif 000012
【００８８】
色円盤（３）４により時分割でＣ４１〜Ｃ４６の６色の光に色分解された光は、ライトバルブ１０３に入射することになる。ライトバルブ１０３に入射したＣ４１〜Ｃ４６の６色の光は、信号処理部１０５からの制御信号にしたがって、ライトバルブ１０３において変調され、スクリーン１０４上に投射される。
【００８９】
カラーフィルターにより色分解された６色の光Ｃ４ｊの分光分布ｃ４ｊ（λ）を図１１に示す。図１１において、縦軸は色分解された光の相対強度を表し、横軸は波長を表す。
【００９０】
ここで、図２４に示す400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するような分光透過率特性を持つ6種類のカラーフィルターにより、メタルハライドランプからの光を色分解して得られる６色の光Ｃ５ｊの分光分布ｃ５ｊ（λ）を、図１２に示す。図１１に示されるｃ４ｊ（λ）は、図１２に示されるｃ５ｊ（λ）と比較して、メタルハライドランプが持つ545nmの波長付近の強い放射をよく透過している。
【００９１】
図１３に、図９に示す本実施例におけるカラーフィルターの分光透過率特性が短波長側に5nmズレた場合の色分解された６色の光の分光分布を表す。また、図１４に、図２４に示す400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するような分光透過率特性が短波長側に5nmズレた場合の色分解された６色の光の分光分布を表す。図１１と図１３、図１２と図１４より、本実施例におけるカラーフィルターは、分光透過率特性のズレが色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減していることが分かる。
【００９２】
なお、本実施例による画像ディスプレイは、時分割色投射方式により実現されるものとしているが、同時色投射方式によって実現しても良い。また、図９に示す分光透過率特性は、色分解に用いるフィルターの分光透過特性の一例である。さらに、色分解に用いるフィルターは必ずしも６種類である必要はない。
【００９３】
【発明の効果】
この発明に係る画像ディスプレイは、光源およびカラーフィルターを備え、上記光源から照射される光を上記カラーフィルターにより色分解し、上記色分解された光を用いてカラー画像を再現する画像ディスプレイであって、上記光源から照射される光の分光放射率特性に等色関数を乗じて得られる分光分布が、所定のしきい値より小さな値となる波長領域に、上記カラーフィルターのカットオフ波長が存在することを特徴とするので、光源から照射される光が持つエネルギーを有効に使用できるとともに、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減することができるという効果がある。
【００９４】
又、上記カラーフィルターは、４種類以上のカラーフィルターであることを特徴とするので、上記カラーフィルターの種類が増すほど顕著となる、光源からの光が持つエネルギーを充分に活かしきれないという問題、及び、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布において大きな差となって現れるという問題を良好に解決することが可能ととともに、再現可能な色の範囲を広げることができるという効果を奏する。
【００９５】
又、上記所定のしきい値は、上記分光分布の所定の波長領域における平均値に定数を乗じた値であり、かつ該分光分布の所定の波長領域における最大値よりも小さい値であることを特徴とするので、上記定数を適当に選定することで、上記カラーフィルターの種類数に応じた上記カットオフ波長の選定がなされ、そのため、光源から照射される光が持つエネルギーを更に有効に使用できるとともに、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を更に軽減することができるという効果がある。
【００９６】
又、上記所定の波長領域は、380nmから780nmの波長領域であることを特徴とするので、人間の目の可視領域である380nmから780nmの波長領域に応じた上記カットオフ波長の選定がなされ、そのため、光源から照射される光が持つエネルギーを更に有効に使用できるとともに、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を更に軽減することができるという効果がある。
【００９７】
又、上記定数は、整数であることを特徴とするので、上記カットオフ波長の選定が容易となるという効果がある。
【００９８】
又、上記光源は、超高圧水銀ランプであることを特徴とするので、超高圧水銀ランプを光源として使用する画像ディスプレイにおいて、超高圧水銀ランプから照射される光が持つエネルギーを有効に使用できるとともに、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減することができるという効果がある。
【００９９】
又、上記光源は、メタルハライドランプであることを特徴とするので、メタルハライドランプを光源として使用する画像ディスプレイにおいて、メタルハライドランプから照射される光が持つエネルギーを有効に使用できるとともに、カラーフィルターの分光透過率特性のわずかなズレが、色分解後の光の分光分布に及ぼす影響を軽減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による画像ディスプレイの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による画像ディスプレイに用いる６種類のカラーフィルターの分光透過率特性の一例を示す図である。
【図３】  超高圧水銀ランプからの光の分光放射率に等色関数をそれぞれ乗じて得られた分光分布特性を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１による画像ディスプレイにおけるカラーフィルターにより色分解された６色の光の分光分布を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１による画像ディスプレイにおけるカラーフィルターの分光透過率特性が長波長側に5nmズレた場合の色分解された６色の光の分光分布を示す図である。
【図６】  400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するようなカラーフィルターの分光透過率特性が長波長側に5nmズレた場合の超高圧水銀ランプからの光を色分解して得られる６色の光の分光分布を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態２による画像ディスプレイの構成の一例を示すブロック図である。
【図８】  メタルハライドランプから照射される光の分光放射率の一例を示した図である。
【図９】  この発明の実施の形態２による画像ディスプレイに用いる６種類のカラーフィルターの分光透過率特性の一例を示す図である。
【図１０】  メタルハライドランプからの光の分光放射率に等色関数をそれぞれ乗じて得られた分光分布特性を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態２による画像ディスプレイにおけるカラーフィルターにより色分解された６色の光の分光分布を示す図である。
【図１２】  400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するようなカラーフィルターによりメタルハライドランプからの光を色分解して得られる６色の光の分光分布を示す図である。
【図１３】  この発明の実施の形態２による画像ディスプレイにおけるカラーフィルターの分光透過率特性が短波長側に5nmズレた場合の色分解された６色の光の分光分布を示す図である。
【図１４】  400nm〜700nmの波長領域をほぼ６つに等分するようなカラーフィルターの分光透過率特性が短波長側に5nmズレた場合のメタルハライドランプからの光を色分解して得られる６色の光の分光分布を示す図である。
【図１５】  従来のライトバルブを用いた時分割色投射方式の画像ディスプレイの一例を示すブロック図である。
【図１６】  従来のライトバルブを用いた同時色投射方式の画像ディスプレイの一例を示すブロック図である。
【図１７】  仮定の光源の分光放射率を示す模式図である。
【図１８】  色分解に用いる仮定のカラーフィルターの分光透過率特性を示す模式図である。
【図１９】  仮定の光源からの光を仮定のカラーフィルターによって色分解した場合に得られる光の分光分布特性を示す模式図である。
【図２０】  超高圧水銀ランプから照射される光の分光放射率の一例を示した図である。
【図２１】  従来の画像ディスプレイに用いる３枚のカラーフィルターの分光透過率特性の一例を示す図である。
【図２２】  従来の画像ディスプレイにおける３枚のカラーフィルターにより色分解された３色の光の分光分布特性を示す図である。
【図２３】  従来の画像ディスプレイにおける３枚のカラーフィルターにより色分解された３色の光を色度図上に示した図である。
【図２４】  従来の画像ディスプレイに用いる６枚のカラーフィルターの分光透過率特性の一例を示す図である。
【図２５】  従来の画像ディスプレイにおける６枚のカラーフィルターにより色分解された６色の光の分光分布特性を示す図である。
【図２６】  従来の画像ディスプレイにおける６枚のカラーフィルターにより色分解された６色の光を色度図上に示した図である。
【符号の説明】
１  超高圧水銀ランプ、  ２  色円盤（２）、
３  メタルハライドランプ、  ４  色円盤（３）、  １０１  光源、
１０２  色円盤（１）、  １０３  ライトバルブ、  １０４  スクリーン、
１０５  信号処理部、  １０６ａ  赤色の光を透過するフィルター、
１０６ｂ  緑色の光を透過するフィルター、
１０６ｃ  青色の光を透過するフィルター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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