图像显示装置和图像生成方法与流程

本技术涉及诸如投影仪的图像显示装置和图像生成方法。

背景技术：

诸如投影仪之类的图像显示装置已被广泛使用。例如，来自光源的光被诸如液晶元件的光调制元件调制，并且经调制的光被投射到屏幕等上以显示图像。汞灯、氙灯、LED(发光二极管)、LD(激光二极管)等被用作光源。在这些光源中，固态光源(诸如LED和LD)具有寿命长，不需要更换已有的灯，以及在通电后立即点亮这样的优势。

如在专利文献1的图1中示出，描述了包括基准光源10和激发光源20的视频显示装置，基准光源10包括RGB的各色LED等，激发光源20发射用于生成辅助色成分光的激发光。响应于从激发光源20发射的激发光，辅助色成分光从反射型轮40的发光体层发射。通过在从RGB的各色LED发射基准色成分光的光学路径上叠加这个辅助色成分光，来试图提高色彩再现范围(例如，见说明书的第0016到0019段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2011-248272号

技术实现要素：

本发明所要解决的问题

如上所述，在诸如投影仪的图像显示装置中，期望可以显示高质量的彩色图像的技术。

鉴于如上所述的情形，本技术的目的旨在提供一种能够显示高质量的彩色图像的图像显示装置和图像生成方法。

解决问题的手段

为实现上述目的，根据本技术的实施例的图像显示装置包括固态光源、发射单元和选择单元。

固态光源能够发射具有预定波长范围的第一可见光。

发射单元包括发射第二可见光的发光体，该发光体被从固态光源发射的第一可见光激发，该第二可见光具有与第一可见光不同的波长范围，发射单元能够发射包括第一可见光和第二可见光的合成光。

选择单元从合成光中选择第三可见光，该第三可见光包括第一可见光和在第二可见光的波长范围的预定部分中的光。

在这个图像显示装置中，生成包括激发发光体的第一可见光和在从发光体发射的第二可见光的波长范围的预定部分中的光的第三可见光。例如，通过调整第二可见光的波长的预定部分，可以调整第三可见光的波长范围。因此，可以通过使用第三可见光显示高质量的彩色图像。

选择单元可以以预定目标色度作为基准选择第三可见光。

在这个图像显示装置中，选择第三可见光使得色度是预定目标色度或接近目标色度。因此，可以生成高质量的彩色图像。

图像显示装置可以包括图像生成单元，该图像生成单元包括分别生成RGB的各色的图像的三个图像生成元件和将RGB的各色的图像相互合成的合成单元。在这个情况下，选择单元选择第三可见光作为用于生成RGB的各色的图像中的蓝色图像的蓝色光。

因此，因为蓝色光的波长范围或色度是可以调整的，所以可以生成高质量的彩色图像。

固态光源可以是发射在蓝色波长范围内的激光的蓝色激光光源。在这种情况下，在第二可见光的波长范围内的预定部分的光可以是在青色波长范围内的光。

通过包括在青色波长范围内的光，可以调整从蓝色激光光源中发射的激光的色度以获取预定的目标色度。

蓝色激光光源可以发射具有约445nm的中心波长的蓝色激光。在这种情况下，选择单元可以以波长为约520nm的光作为基准，从合成光中选择第三可见光。

如上文所述，即使在使用了具有短中心波长的蓝色激光光源的情况下，仍然可以选择具有预定目标色度的光或具有实质上目标色度的光作为第三可见光。

选择单元可以以预定的目标色度作为基准选择第三可见光。在这种情况下，目标色度可以是在sRGB色域中蓝色的色度。

在这个图像显示装置中，可以选择具有在sRGB色域中蓝色的色度的光或与其相似的光作为第三可见光。

发光体可以包括YAG系荧光体、LAG系荧光体和CaSN系荧光体中任意一个。

即使在使用了这样的荧光体的情况下，通过本技术仍然可以生成高质量的彩色图像。

根据本技术的实施例的图像生成方法，包括通过将具有预定波长范围的第一可见光发射到发光体以激发发光体，使得发光体产生具有与第一可见光不同的波长范围的第二可见光，并且发射包括第一可见光和第二可见光的合成光；以及通过从发射的合成光中选择第三可见光并且调制被选择的第三可见光来生成图像，第三可见光包括第一可见光和在第二可见光的波长范围的预定部分中的光。

发明的效果

如上所述，根据本技术，可以显示高质量的彩色图像。应当注意到，在这里描述的效果不一定是限制性的，并且可以得到在本公开中描述的任何效果。

附图说明

[图1]示出了根据实施例的图像显示装置的构造示例的示意图。

[图2]示出了当RGB的各色的图像和白色图像被各自的单色显示时，从投影系统发射的光的发光光谱示图。

[图3]示出了被用作选择单元的二向色镜的光谱特性示图。

[图4]示出了蓝光的发光光谱的示图。

[图5]示出了基于由CIE定义的XYZ色彩空间的xy色度图的示图。

[图6]通过主要放大图5中所示的xy色度图中的蓝色区域获取的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述本技术的实施例。

[图像显示装置]

图1是示出了根据本技术的实施例的图像显示装置的构造示例的示意图。图像显示装置500被用作例如用于演示或数字影院的投影仪。在下面描述的本技术也适用于其他目的的图像显示装置。

图像显示装置500包括能够发射白光的光源装置100、基于来自光源装置100的光而生成图像的图像生成系统(图像生成单元)200、以及将所生成的图像投射到屏幕等(未示出)上的投影系统400。

光源装置100包括光源单元110、荧光体轮120、透镜单元130、以及积分器光学系统140。光源单元110包括能够发射在蓝色波长范围内的蓝色激光B1的蓝色激光光源(固态光源)111、将蓝色激光收集到荧光体轮120上的预定的点的集光透镜114等。

在这个实施例中，使用了发射具有约445nm的中心波长的蓝色激光B1的蓝色激光光源。蓝色激光光源111可以被单独使用或多个蓝色激光光源111可以被布置为二维样式并且使用。通过将多个蓝色激光光源111用作激光阵列光源(表面光源)，可以显示高亮度的图像。

荧光体轮120包括了碟形基底121以及设置在基底121上的荧光体层(发光体)122，蓝色激光B1穿过该基底121透射。在基底121的中心，连接了驱动荧光体轮120的电机123。荧光体轮120被设置为可以绕转轴124转动。

荧光体层122包含被蓝色激光B1激发而发出荧光的荧光物质。荧光体层122将由蓝色激光光源111发射的蓝色激光B1的一部分，转换成在黄色波长范围中的光，并且将它发射。例如，使用YAG(钇铝石榴石)系荧光体作为包括在荧光体层122中的荧光物质。另外，荧光体层122也能够通过将一部分激发光穿过其间透射来发射由蓝色激光光源111发射的蓝色激光B1。

在基底121被电机123转动的状态下，激光光源111发射蓝色激光B1。蓝色激光B1在基底121转动的同时以相对圆周运动被施加到荧光体层122。因此，从荧光体层122发射包括了穿过荧光体121透射的蓝色激光B1和从荧光体层122发射的在黄色波长范围内的光的白色光(合成光)。

透镜单元130包括第一透镜131和第二透镜132，其中第一透镜131抑制从荧光体轮120发射的白色光W的扩散，第二透镜132将从第一透镜131入射的白色光W大致准直。

积分器光学系统140包括积分器元件141、偏振转换元件142和集光透镜143。积分器单元141包括第一复眼透镜144和第二复眼透镜145。通过积分器单元141，使得被应用到偏振转换元件142的白色光W的亮度分布均匀。

偏振转换元件142具有使经由积分器元件141入射的白色光W的偏振状态一致的功能。偏振状态被一致的白色光W被经由集光透镜143发射到光生成系统200。在这个实施例中，由荧光体轮120、透镜单元130和积分器光学系统140实现发射单元。

图像生成系统200包括生成RGB的各色的图像(红色图像、绿色图图像和蓝色图像)的三个液晶光阀(图像生成元件)210，以及将光施加到每一个液晶光阀210的照明光学系统220。另外，图像生成系统200包括将RGB的各色的图像相互合成的二向棱镜(合成单元)310。

每一个液晶光阀210基于供应的图像信号调制对于每一个像素的入射光，并且生成红色图像、绿色图像和蓝色图像。调制过的各个颜色的光(形成各个颜色的图像)进入二向棱镜310并且被相互合成。二向棱镜310将从三个方向进入的各个颜色的光(图像)相互叠加，将它们相互合成，并且将合成光发射到投射系统400。

照明光学系统200从发射自光源装置100的白光W中选择用于产生红色图像的红色光R2、用于产生绿色图像的绿色光G2以及用于产生蓝色图像的蓝色光B2。被选择的RGB的各色的光R2、G2和B2分别被发射到调制各个颜色的光的液晶光阀210R、210G和210B。因此，生成RGB的各色的图像。

如图1所示，照明光学系统220包括二向色镜230和240，反射镜250、260和270，中继透镜280和290，以及场透镜300R、300G和300B。

二向色镜230和240每一个均具有选择性地透射预定波长范围的有色光并且反射其他波长范围的光的特性。在这个实施例中，二向色镜230使得蓝色光B2被选择性地穿过其间透射，并且反射其他光。二向色镜240使得被二向色镜230反射的光中的红色光R2被选择性地穿过其间透射。剩余的绿色光G2被二向色镜260反射。因此，从光源装置100发射的白色光W被分离为RGB的各色的光。

分离后的蓝色光R2被反射镜250反射，并且在进入液晶光阀210B前通过穿过场透镜330B而被准直。红色光R2穿过中继透镜280，被反射镜260反射，穿过中继透镜290，并且被反射镜270反射。被反射镜270反射的红色光R2在进入液晶光阀210R前通过穿过场透镜300R而被准直。绿色光G3在进入液晶光阀210G前通过穿过场透镜300G而被准直。

投影系统400包括多个透镜410等并且将由二向色棱镜310合成的光投影到屏幕等(未示出)上。因此，全色图像被显示。

在这个实施例中，蓝色激光B1对应于具有预定波长范围的第一可见光。另外，从荧光体层122发射在黄色波长范围内的光对应于具有与第一可见光不同的波长范围的第二可见光。因此，白色光W是包括了第一和第二可见光的合成光。

另外，在这个实施例中，图1中示出的二向色镜230还被用作选择单元，该选择单元从合成光中选择包括第一可见光和在第二可见光的波长范围的特定部分中的光的第三可见光。

因此，通过二向色镜230，从白色光W中分离了包括蓝色激光B1和在黄色波长范围中的光的波长范围的特定部分中的光的第三可见光。被分离的第三可见光被作为用于产生蓝色图像的蓝色光B2发射到液晶光阀210B。

图2是当RGB的各色图像和通过合成它们获取的白色图像通过各个单色显示时，从投影系统400发射的光的发光光谱的示图。各色图像的发光光谱可以被认为是发射到图像生成系统200的白色光W以及被照明光纤系统220分离的红色光R2、绿色光G2和蓝色光B2的发光光谱。

如图2所示，激光B1和在黄色波长范围内的光Y被相互合成以生成白色光W，激光B1具有相对窄的波长范围和约445nm的中心波长，并且光Y具有从约460nm到约700nm的相对宽的波长范围和约550nm的发光强度的峰值波长。

图3是示出二向色镜230的光谱特性的示图。图4是示出了来自于图2中所示的各个颜色的发光光谱中的、蓝色光B2的发光光谱的示图。如图3中所示，在这个实施例中，在从约410nm到约520nm的波长中的光穿过二向色镜230透射，并且其他波长的光被二向色镜230反射。这里示出的波长是具有50％透射率的半宽的波长。

因此，如图4中所示，激光B1和在青色波长范围内的光C(青色成分光)穿过二向色镜230透射，激光B1具有约445nm的中心波长1光C具有从约460nm到约545nm的波长范围和约515nm峰值波长。包括蓝色激光B1和在青色波长范围内的光C的第三可见光被作为蓝色光B2发送到液晶面板210B。

注意，RGB的各色、黄色、青色等的波长范围不限于被特定值指示的那些，并且可以被适当地设定。被认为是各个颜色的波长范围的通用的值可以被适当地使用。

图5是示出基于由CIE(国际照明委员会)定义的XYZ色彩空间的xy色度图的示图。图6是通过主要放大图5中所示的xy色度图中的蓝色区域获取的示图。在图5中的马蹄形的范围H代表人类眼睛可以识别的颜色范围。范围H的大概中央部分对应于白色光(非彩色)，并且随着其接近周边部分而饱和度增加。在范围H内从左下方的色度点通过曲线到右边的色度点的范围的周边部分代表从紫色到红色的单色(纯色)的色度点。

在范围H内，示出了由三角形代表的三个色域类型C1、C2和C3。在每一个色域中，三角形的顶点对应于作为色域的三原色的RGB的色度点。三角形的左下顶点是蓝色的色度点，并且上顶点是绿色的色度点。在另一方面，右边的顶点是红色的色度点。三角形内部的颜色由RGB表达。因此，色域代表了可以被再现(表达)的颜色的范围。

图5中示出的色域C1是由IEC定义的sRGB的色域(在下文中，被称为sRGB色域C1)。作为sRGB色域C1的三原色的RGB的色度坐标如下。

R:(x＝0.640,y＝0.330)

G:(x＝0.300,y＝0.600)

B:(x＝0.150,y＝0.060)

色域C2是具有红光R2、绿光G2和蓝光B2作为三原色的色域，其中由根据本实施例的包括二向色镜230的照明光学系统220分离红光R2、绿光G2和蓝光B2。

色域C3是示出作为对比示例的色域，并且是在从图1中所示的蓝色激光光源111发射的蓝色激光B1被原样用作蓝光的情况下的色域。例如，假设替代图1中所示的二向色镜230，使用使得波长小于约500nm的光穿过其透射并且反射不小于该波长的光的二向色镜(波长是半宽波长)。在这个情况下，具有约445nm的中心波长的激光B1被原样发射到液晶面板210B作为蓝色光。

从荧光体层122发射的在黄色波长范围内的光Y被反射，并且被分离为红色光和绿色光(分别被称为红色光R1和绿色光G1)。色域C3是具有蓝色激光B1、红色光R1和绿色光G1作为三原色的色域。

如图6中所示，蓝色激光B1的色度点的坐标对在(x＝0.160,y＝0.020)附近，并且从sRGB中的蓝色B的色度点较大地偏移。因为x和y坐标减小，它看上去是深蓝(靛蓝)的。此外，因为在sRGB中的蓝色的色度B不包括在色域C3中，显示sRGB中的蓝色很困难。因此，显示的图像的颜色再现性减小。

由二向色镜230选择的蓝色光B2包括蓝色激光B1和在青色波长范围内的光C。因此，如图6中所示，蓝色光B2的色度点的位置足够靠近sRGB中的蓝色B的色度点。不用说，可以使用本技术来使得蓝色光B2的色度点与sRGB中的蓝色光的色度点匹配。

如上所述，在根据本实施例的图像显示装置500中，生成包括蓝色激光B1和在青色波长范围内的光C的蓝色光B2，其中该蓝色激光B1激发荧光体层122，光C是由荧光体层122发射的在黄色波长范围内的光Y的波长范围的预定部分中的光。例如，通过调整加入蓝色激光B1的光的波长范围，可以调整蓝色光B2的波长范围。因此，可以通过使用蓝色光B2生成高质量的彩色图像。此外，因为不需要在专利文献1中描述的用于产生辅助色成分光的新光源，所以对于装置的小型化或简化都是十分有利的。

典型地，如上所述，从白色光W中选择蓝色光B2，使得蓝色光B2的色度点是目标色度点或以预定目标色度点作为基准来接近目标色度点。例如，基于图1或图3所示的发光光谱，可以计算光的色度。因此，仅需要适当地调整加入蓝色激光B2的光的波长范围，使得蓝色光B2的发光光谱对应于期望的色度。

例如，通过使用具有不同光谱特性的二向色镜，可以调整蓝色光B2的色度。通过调整透射的波长范围，加入到蓝色激光B2的青色成分光可以被调整，并且因此，可以调整蓝色光B2的色度。注意从白色光W选择蓝色光B2的选择单元不限于二向色镜，并且可以是其他光学构件(诸如二向棱镜)。

在具有对应于汞灯等的现有的光谱特性的二向色镜的情况下，在大多数情况下青色成分光被滤光，以获取适当的蓝光。这是因为当青色成分光在蓝色光的光学路径上传输时，蓝色变浅。

当替代汞灯等使用固态光源(诸如激光光源)时，色域是在图5和图6中示出的色域C3并且如果使用具有现有光谱特性的二向色镜，颜色再现性可能会减少。鉴于这个新问题，本发明人已经发明了使得在相关技术中被滤光的青色成分光透射并加入到蓝色激光中。因此，即使在使用了具有较窄的波长范围的激光的情况下，仍可以提高其色度。

注意，可以设想发射具有长波长的中心波长的蓝色激光的激光光源被用于在不加入青色成分光的情况下获取适当的蓝色光。但是，当发射的激光的波长被延长是，激光光源的发光效率减小并且发光功率减小。因此，在使用这样的激光光源的情况下，显示的图像的亮度减小。在本技术中，因为蓝色光的色度可以被调整，所以即使在使用了发射短波长的蓝色激光并且具有高发光功率的蓝色激光光源的情况下，仍然可以显示高质量的图像。

<其他实施例>

本技术不限于上述的实施例，并且各种其他实施例也可以被实现。

本技术可以在不限制第一可见光、第二可见光、第三可见光以及在第二可见光波长范围中的预定部分的光的颜色、波长范围、中心波长、峰值波长等的情况下被应用。例如，任意颜色的光(诸如在红色波长范围内的光、在绿色波长范围内的光和在黄色波长范围内的光)可以作为第一可见光被发射。能够被第一可见光激发的荧光体层被适当地布置，并且发射包括第一可见光和第二可见光的合成光。因为从合成光中选择的第三可见光的波长范围和色度都可以被适当地调整，所以可以生成高质量的图像并且显示该图像。

典型地，为了调整作为第一可见光发射的光的颜色的深浅(密度、饱和度)，有效地使用本技术。不用说，并不限于此。

作为被包括在荧光体层中的荧光物质，除了上文描述的YAG系荧光体外，可以使用发射在黄色波长范围内的光的LAG(镥铝石榴石)系的荧光体、发射在红色波长范围内的光的CaSN系(氮化物系)荧光体等。替代地，可以使用其他荧光体。

在上文中，由作为第一二向色镜的二向色镜230从白色光W中选出蓝色光B2。但是，在包括第三可见光的三个或更多个光被从合成光中选择时，对第三可见光的选择顺序没有限制。例如，在上述实施例中，红色光和在青色波长范围内的光可以首先被分离，并且然后，绿色光和作为第三可见光的蓝色光可以从在青色波长范围内的光中被分离。在这个情况下，只需要适当地设定第二二向色镜的光谱特性。

在上文中，使用了具有约520nm的半宽波长的二向色镜230。这是具有在约520nm的波长中的光作为选择基准的选择方法的示例。但是，不限于此。例如，具有在约520nm的波长中的光作为选择基准的选择方法包括由最大波长约为520nm的光可以通过其透射的二向色镜等选择的第三可见光的方法。

在上文中，以在sRGB中的蓝色光的色度作为目标色度选择了第三可见光。但是，目标色度不限于该色度。在sRGB中的其他颜色的色度可以被设为目标色度。替代地，不同于sRGB的Adobe(注册商标)RGB标准、DCI(数字电影倡导联盟)标准、NTSC(国家电视系统委员会)标准的色域的每个顶点的色度等可以被设为目标色度。此外，具有任意色度坐标对的色度可以由用户等设为目标色度。

在上文中，红色光、绿色光和蓝色光已经被生成以用于生成RGB的各色的图像。但是，对此没有限制。例如，可以产生青色光、品红色光和黄色光，并且这三种颜色的图像可以相互合成，因此生成彩色图像。另外，四个颜色或更多的颜色的图像可以相互合成。本技术也可以应用到这些情况中。

本技术还可以被应用到LED被作为固态光源使用的情况。可以使用其他固态光源。

应当注意到，在本公开中描述的效果仅仅是示例并且不限于此，并且其他效果也可以被得到。关于多个效果的描述不一定意味着这些效果被同时产生。描述意味着上述效果中的至少一个根据条件等而被得到。不必说，未在本公开中描述的效果也可以被得到。

上述实施例中的至少两个特征部分也可以被结合。具体而言，在以上实施例中描述的各种特征部分无论实施例如何都可以被任意地结合。

应当注意到，本技术也可以采用以下构造。

(1)一种图像显示装置，包括：

固态光源，能够发射具有预定波长范围的第一可见光；

发射单元，包括发射第二可见光的发光体，所述发光体被从固态光源发射的第一可见光激发，所述第二可见光具有与第一可见光不同的波长范围，所述发射单元能够发射包括第一可见光和第二可见光的合成光；以及

选择单元，从合成光中选择第三可见光，所述第三可见光包括第一可见光和在第二可见光的波长范围的预定部分中的光。

(2)根据(1)所述的图像显示装置，其中

选择单元以预定目标色度作为基准选择第三可见光。

(3)根据(1)或(2)所述的图像显示装置，还包括

图像生成单元，包括分别生成RGB的各色的图像的三个图像生成元件和将RGB的各色的图像相互合成的合成单元，其中

选择单元选择第三可见光作为用于生成RGB的各色的图像中的蓝色图像的蓝色光。

(4)根据(1)至(3)中任一所述的图像显示装置，其中

所述固态光源是发射在蓝色波长范围内的激光的蓝色激光光源，以及

在第二可见光的波长范围内的预定部分中的光是在青色波长范围中的光。

(5)根据(4)所述的图像显示装置，其中

蓝色激光光源发射具有约445nm的中心波长的蓝色激光，以及

选择单元以波长为约520nm的光作为基准，从合成光中选择第三可见光。

(6)根据(1)至(5)所述的图像显示装置，其中

选择单元以预定的目标色度作为基准选择第三可见光，以及

所述目标色度是在sRGB色域中蓝色的色度。

(7)根据(1)至(6)所述的图像显示装置，其中

所述发光体包括YAG系荧光体、LAG系荧光体和CaSN系荧光体中任意一个。

附图标记的说明

B1 蓝色激光

B2 蓝色光

C 在青色波长范围内的光

W 白色光

Y 在黄色波长范围内的光

100 光源装置

111 蓝色激光光源

120 荧光体轮

122 荧光体层

130 透镜单元

140 积分器光学系统

200 图像生成系统

210 液晶面板

230 二向色镜

310 二向棱镜

400 投影系统

500 图像显示装置