WO2015190032A1 - 画像表示装置、及び画像生成方法 - Google Patents

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芳基 柏原
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ソニー株式会社
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Definitions

  • the present technology relates to an image display device such as a projector and an image generation method.
  • image display devices such as projectors have been widely used.
  • a light modulation element such as a liquid crystal element
  • the modulated light is projected onto a screen or the like to display an image.
  • a mercury lamp, a xenon lamp, an LED (Light Emitting Diode), an LD (Laser Diode), or the like is used as the light source.
  • solid-state light sources such as LEDs and LDs have the advantage that they have a long life and do not require conventional lamp replacement, and are turned on immediately upon being turned on.
  • Patent Document 1 As shown in FIG. 1, an image display including a reference light source 10 composed of LEDs of RGB colors and the like, and an excitation light source 20 that emits excitation light for generating auxiliary color component light.
  • the device is described.
  • the auxiliary color component light is emitted from the light emitter layer of the reflective wheel 40 in accordance with the excitation light emitted from the excitation light source 20.
  • the color reproduction range is improved (paragraphs [0016] to [0019], etc. in the specification). ).
  • an object of the present technology is to provide an image display device and an image generation method capable of displaying a high-quality color image.
  • an image display device includes a solid-state light source, an emission unit, and a selection unit.
  • the solid-state light source can emit first visible light having a predetermined wavelength range.
  • the emitting unit includes a light emitter that emits second visible light that is excited by the first visible light emitted from the solid-state light source and has a wavelength range different from that of the first visible light. And the synthesized light including the second visible light can be emitted.
  • the selection unit selects third visible light including the first visible light and light in a predetermined partial wavelength range of the second visible light from the combined light.
  • third visible light including first visible light that excites the light emitter and light in a predetermined partial wavelength range of the second visible light generated from the light emitter is generated.
  • the wavelength range of the third visible light can be adjusted by adjusting the wavelength range of the predetermined part of the second visible light. As a result, it is possible to display a high-quality color image using the third visible light.
  • the selection unit may select the third visible light based on a predetermined target chromaticity.
  • the third visible light is selected so as to have a predetermined target chromaticity or approach the target chromaticity. As a result, a high-quality color image can be generated.
  • the image display device may further include an image generation unit including three image generation elements that respectively generate RGB color images and a synthesis unit that synthesizes the RGB color images.
  • the selection unit selects the third visible light as blue light for generating a blue image among the RGB images.
  • the wavelength range and chromaticity of the blue light can be adjusted, so that a high-quality color image can be generated.
  • the solid light source may be a blue laser light source that emits laser light in a blue wavelength region.
  • the light in a predetermined wavelength region of the second visible light may be light in the cyan wavelength region.
  • the chromaticity of the laser light emitted from the blue laser light source can be adjusted toward a predetermined target chromaticity.
  • the blue laser light source may emit the blue laser light having a center wavelength of about 445 nm.
  • the selection unit may select the third visible light from the combined light using light having a wavelength of about 520 nm as a selection criterion. Even when a blue laser light source having a short center wavelength is used, light having a predetermined target chromaticity or light close to the target chromaticity can be selected as the third visible light.
  • the selection unit may select the third visible light based on a predetermined target chromaticity.
  • the target chromaticity may be a blue chromaticity in the sRGB color gamut.
  • light having a blue chromaticity in the sRGB color gamut or light close thereto can be selected as the third visible light.
  • the light emitter may include any one of a YAG phosphor, a LAG phosphor, and a CaSN phosphor. Even when such a phosphor is used, a high-quality color image can be generated by the present technology.
  • the first visible light having a predetermined wavelength range is irradiated and excited by irradiating the light emitter, and thus the wavelength range different from the first visible light from the light emitter.
  • Third visible light including the first visible light and light in a predetermined partial wavelength range of the second visible light is selected from the emitted combined light, and the selected third light is selected.
  • An image is generated by modulating the visible light.
  • FIG. 6 is an enlarged view of mainly a blue region of the xy chromaticity diagram shown in FIG. 5.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an image display device according to an embodiment of the present technology.
  • the image display device 500 is used as a projector for presentation or digital cinema, for example.
  • the present technology described below can also be applied to image display devices used for other purposes.
  • the image display device 500 includes a light source device 100 that can emit white light, an image generation system (image generation unit) 200 that generates an image based on light from the light source device 100, and a screen (not shown) that shows the generated image. And a projection system 400 that projects the image onto the screen.
  • a light source device 100 that can emit white light
  • an image generation system (image generation unit) 200 that generates an image based on light from the light source device 100
  • a screen (not shown) that shows the generated image.
  • a projection system 400 that projects the image onto the screen.
  • the light source device 100 includes a light source unit 110, a phosphor wheel 120, a lens unit 130, and an integrator optical system 140.
  • the light source unit 110 includes a blue laser light source (solid light source) 111 that can emit blue laser light B1 in the blue wavelength region, a condensing lens 114 that condenses the blue laser light B1 on a predetermined point of the phosphor wheel 120, and the like. Have.
  • a blue laser light source 111 that emits blue laser light B1 having a center wavelength of about 445 nm is used.
  • the blue laser light sources 111 may be used alone or in a plurality of two-dimensional arrangement.
  • a plurality of blue laser light sources 111 as laser array light sources (surface light sources), it is possible to display a high-luminance image.
  • the phosphor wheel 120 includes a disk-shaped substrate 121 that transmits the blue laser light B 1, and a phosphor layer (light emitter) 122 provided on the substrate 121.
  • a motor 123 that drives the phosphor wheel 120 is connected to the center of the substrate 121, and the phosphor wheel 120 is provided to be rotatable about a rotation shaft 124.
  • the phosphor layer 122 includes a fluorescent material that emits fluorescence when excited by the blue laser light B1.
  • the phosphor layer 122 converts part of the blue laser light B1 emitted from the blue laser light source 111 into light in the yellow wavelength region and emits it.
  • As the fluorescent substance contained in the phosphor layer 122 for example, a YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphor is used.
  • the phosphor layer 122 can also emit the blue laser light B1 emitted from the blue laser light source 111 by transmitting a part of the excitation light.
  • Blue laser light B1 is emitted from the laser light source 111 while the substrate 121 is rotated by the motor 123.
  • the blue laser light B ⁇ b> 1 is applied to the phosphor layer 122 so as to draw a circle relatively with the rotation of the substrate 121.
  • white light (synthetic light) W including blue laser light B ⁇ b> 1 transmitted through the phosphor 121 and light in the yellow wavelength region emitted from the phosphor layer 122 is emitted from the phosphor layer 122.
  • the lens unit 130 includes a first lens 131 that suppresses the spread of the white light W emitted from the phosphor wheel 120, and a second lens 132 that substantially parallelizes the white light W incident from the first lens 131.
  • the integrator optical system 140 includes an integrator element 141, a polarization conversion element 142, and a condenser lens 143.
  • the integrator element 141 includes first and second fly eye lenses 144 and 145.
  • the luminance distribution of the white light W irradiated on the polarization conversion element 142 is uniformly adjusted by the integrator element 141.
  • the polarization conversion element 142 has a function of aligning the polarization state of the white light W incident through the integrator element 141.
  • the white light W whose polarization state is aligned is emitted to the image generation system 200 via the condenser lens 143.
  • the emission unit is realized by the phosphor wheel 120, the lens unit 130, and the integrator optical system 140.
  • the image generation system 200 includes three liquid crystal light valves (image generation elements) 210 that respectively generate RGB color images (red image, green image, and blue image), and illumination optics that irradiates each liquid crystal light valve 210 with light.
  • System 220 The image generation system 200 also includes a dichroic prism (synthesizing unit) 310 that synthesizes RGB images.
  • Each liquid crystal light valve 210 modulates incident light for each pixel based on the supplied image signal, and generates a red image, a green image, and a blue image, respectively.
  • the modulated light of each color enters the dichroic prism 310 and is synthesized.
  • the dichroic prism 310 superimposes and combines the light (images) of the respective colors incident from the three directions and emits them toward the projection system 400.
  • the illumination optical system 200 uses, from the white light W emitted from the light source device 100, red light R2 for generating a red image, green light G2 for generating a green image, and blue light for generating a blue image. Select B2 respectively.
  • the light R2, G2, and B2 of each of the selected RGB colors are emitted to the liquid crystal light valves 210R, 210G, and 210B that modulate the light of each color. Thereby, an image of each color of RGB is generated.
  • the illumination optical system 220 includes dichroic mirrors 230 and 240, mirrors 250, 260 and 270, relay lenses 280 and 290, and field lenses 300R, 300G and 300B.
  • the dichroic mirrors 230 and 240 have a property of selectively transmitting colored light in a predetermined wavelength region and reflecting light in other wavelength regions.
  • the dichroic mirror 230 selectively transmits the blue light B2 and reflects the remaining light.
  • the dichroic mirror 240 selectively transmits the red light R2 among the light reflected by the dichroic mirror 230.
  • the remaining green light G2 is reflected by the dichroic mirror 240.
  • the white light W emitted from the light source device 100 is separated into light of each color of RGB.
  • the separated blue light R2 is reflected by the mirror 250, collimated by passing through the field lens 300B, and then enters the liquid crystal light valve 210B.
  • the red light R2 is reflected by the mirror 260 through the relay lens 280, and further reflected by the mirror 270 through the relay lens 290.
  • the red light R2 reflected by the mirror 270 is collimated by passing through the field lens 300R, and then enters the liquid crystal light valve 210R.
  • the green light G3 is collimated by passing through the field lens 300G, and then enters the liquid crystal light valve 210G.
  • the projection system 400 includes a plurality of lenses 410 and the like, and irradiates a screen or the like (not shown) with an image synthesized by the dichroic prism 310. As a result, a full color image is displayed.
  • the blue laser light B1 corresponds to first visible light having a predetermined wavelength range. Further, light in the yellow wavelength range generated from the phosphor layer 122 corresponds to second visible light having a wavelength range different from that of the first visible light. Therefore, the white light W becomes combined light including the first and second visible lights.
  • the dichroic mirror 230 shown in FIG. 1 generates the third visible light including the first visible light and the light in a predetermined partial wavelength range of the second visible light from the combined light. It also functions as a selection unit to select.
  • the dichroic mirror 230 separates the white light W as the third visible light including the blue laser light B1 and the light in a predetermined partial wavelength range of the yellow wavelength range light.
  • the separated third visible light is emitted to the liquid crystal light valve 210B as blue light B2 for generating a blue image.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an emission spectrum of light emitted from the projection system 400 when an image of each color of RGB and a white image obtained by combining these images are displayed in a single color.
  • the emission spectrum of each color image can be regarded as each emission spectrum of white light W emitted to the image generation system 200, red light R2, green light G2, and blue light B2 separated by the illumination optical system 220. .
  • the laser beam B1 having a relatively narrow wavelength range and a center wavelength of about 445 nm, and a relatively wide wavelength range from about 460 nm to about 700 nm, and the peak wavelength of the emission intensity is about White light W is generated by combining light Y in the yellow wavelength region of 550 nm.
  • FIG. 3 is a diagram showing the spectral characteristics of the dichroic mirror 230.
  • FIG. 4 is a diagram showing an emission spectrum of the blue light B2 among the emission spectra of the respective colors shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, light from about 410 nm to about 520 nm is transmitted by the dichroic mirror 230, and light of other wavelengths is reflected. The wavelength shown here is a half-value wavelength at which the transmittance is 50%.
  • the dichroic mirror 230 causes the laser beam B1 having a center wavelength of about 445 nm and the cyan wavelength range having a wavelength range from about 460 nm to about 545 nm and a peak wavelength of about 515 nm.
  • Light C (cyan component light) is transmitted.
  • the third visible light including the blue laser light B1 and the cyan wavelength band light C is emitted to the liquid crystal panel 210B as blue light B2.
  • wavelength range for each color such as RGB, yellow, and cyan is not limited to that specified by a specific value, and may be set as appropriate. A value generally considered as the wavelength range of each color may be appropriately used.
  • FIG. 5 is a diagram showing an xy chromaticity diagram based on the XYZ color system defined by the CIE (International Commission on Illumination).
  • FIG. 6 is an enlarged view of mainly the blue region of the xy chromaticity diagram.
  • a horseshoe-shaped range H in FIG. 5 represents a range of colors that can be recognized by human eyes.
  • the approximate center of the range H corresponds to white (achromatic color), and the saturation increases as it approaches the periphery.
  • the peripheral edge of the range from the lower left chromaticity point of the range H to the right chromaticity point via the curve is a single color (pure color) chromaticity point from purple to red.
  • the range H three types of color gamuts C1, C2, and C3 indicated by triangles are illustrated.
  • the apex of the triangle in each color gamut corresponds to the RGB chromaticity points that are the three primary colors of the color gamut.
  • the lower left vertex of the triangle is the blue chromaticity point, and the upper vertex is the green chromaticity point.
  • the right vertex is a red chromaticity point.
  • These RGB represent the color inside the triangle. Therefore, the color gamut represents a reproducible (expressible) color range.
  • a color gamut C1 shown in FIG. 5 is an sRGB color gamut defined by IEC (hereinafter referred to as sRGB color gamut C1).
  • the color gamut C2 is a color gamut in which the red light R2, the green light G2, and the blue light B2 dispersed by the illumination optical system 220 including the dichroic mirror 230 according to the present embodiment are the three primary colors.
  • the color gamut C3 is a color gamut shown as a comparative example, and is a color gamut when the blue laser light B1 emitted from the blue laser light source 111 shown in FIG. 1 is used as blue light as it is.
  • the dichroic mirror 230 shown in FIG. 1 it is assumed that a dichroic mirror that transmits light up to about 500 nm and reflects light having a wavelength longer than that is used (the wavelength is a half-value wavelength).
  • the laser beam B1 having a center wavelength of about 445 nm is emitted as it is to the liquid crystal panel 210B as blue light.
  • the light Y in the yellow wavelength range emitted from the phosphor layer 122 is reflected and divided into red light and green light (referred to as red light R1 and green light G1).
  • the color gamut C3 is a color gamut in which these blue laser light B1, red light R1, and green light G1 are the three primary colors.
  • the blue light B2 selected by the dichroic mirror 230 includes blue laser light B1 and cyan wavelength band light C. Therefore, as shown in FIG. 6, the chromaticity point of the blue light B2 is located sufficiently close to the chromaticity point of the blue B of sRGB. Of course, it is also possible to match the chromaticity point of the blue light B2 with the chromaticity point of the blue B of sRGB using this technology.
  • the blue laser light B1 that excites the phosphor layer 122 and the light in a predetermined partial wavelength range of the yellow wavelength band light Y generated from the phosphor layer 122 are used.
  • Blue light B2 including cyan wavelength band light C is generated.
  • the wavelength range of the blue light B2 can be adjusted by adjusting the wavelength range of the light applied to the blue laser light B1. As a result, it is possible to generate a high-quality color image using the blue light B2. Further, since a new light source for generating auxiliary color component light as described in Patent Document 1 is unnecessary, it is very advantageous for downsizing and simplification of the apparatus.
  • the blue light B2 from the white light W is changed so that the chromaticity of the blue light B2 becomes the target chromaticity or approaches the target chromaticity with the predetermined target chromaticity as a reference.
  • the chromaticity of the light can be calculated based on the emission spectrum shown in FIGS. Therefore, the wavelength range of the light added to the blue laser light B2 may be appropriately adjusted so that the blue light B2 has an emission spectrum corresponding to the desired chromaticity.
  • the chromaticity of the blue light B2 can be adjusted by using dichroic mirrors having different spectral characteristics.
  • the cyan component light added to the blue laser light B2 can be adjusted by adjusting the transmissive wavelength range, and the chromaticity of the blue light B2 can be adjusted.
  • the selection unit that selects the blue light B2 from the white light W is not limited to the dichroic mirror, and may be another optical member such as a dichroic prism.
  • cyan component light is often cut in order to obtain appropriate blue light. This is because when the cyan component light is transmitted through the optical path of blue light, the blue color becomes shallow.
  • the first visible light, the second visible light, the third visible light, and the light of a predetermined partial wavelength range of the second visible light are all colors, wavelength ranges, center wavelengths, peak wavelengths, etc.
  • the present technology can be applied without limitation.
  • light of any color such as a red wavelength range, a green wavelength range, or a yellow wavelength range may be emitted as the first visible light.
  • a phosphor layer that can be excited by the first visible light is appropriately disposed, and synthesized light including the first visible light and the second visible light is emitted. Since the wavelength range and chromaticity of the third visible light selected from the combined light can be adjusted as appropriate, a high-quality color image can be generated and displayed.
  • this technique is effectively used to adjust the depth (darkness, saturation) of the color of light emitted as the first visible light.
  • this technique is effectively used to adjust the depth (darkness, saturation) of the color of light emitted as the first visible light.
  • this technique is not limited to this.
  • a fluorescent substance contained in the phosphor layer in addition to the YAG phosphors listed above, a LAG (lutetium, aluminum, garnet) phosphor that emits yellow wavelength band light, or a CaSN system that emits red wavelength band light ( A nitride-based phosphor or the like may be used. Other phosphors may be used.
  • the blue light B2 is selected from the white light W by the first dichroic mirror 230.
  • the order in which the third visible light is selected is not limited. For example, in the above embodiment, first, red light and light in the cyan wavelength region are separated. Next, green light and blue light that is the third visible light may be separated from light in the cyan wavelength range. In this case, the spectral characteristics of the second dichroic mirror may be set as appropriate.
  • the dichroic mirror 230 having a half-value wavelength of about 520 nm was used.
  • the method in which the third visible light is selected by a dichroic mirror or the like in which the maximum wavelength light that can be transmitted is about 520 nm is also selected. Included in the selection method.
  • the third visible light was selected with the blue chromaticity of sRGB as the target chromaticity.
  • the target chromaticity is not limited to this.
  • the chromaticity of other colors of sRGB may be set as the target chromaticity.
  • the chromaticity of each vertex such as the color gamut of the Adobe (registered trademark) RGB standard, DCI (Digital Cinema Initiatives) standard, or NTSC (National Television System Committee) standard different from sRGB may be set as the target chromaticity. Good.
  • chromaticity having arbitrary chromaticity coordinates may be set by the user or the like as the target chromaticity.
  • red light, green light, and blue light were generated in order to generate RGB color images.
  • the present invention is not limited to this.
  • light of three colors of cyan, magenta, and yellow may be generated, and a color image may be generated by combining the images of these three colors. Four or more color images may be combined. Even in these cases, the present technology can be applied.
  • This technology is applicable even when an LED is used as a solid light source.
  • Other solid light sources may be used.
  • the effects described in the present disclosure are merely examples and are not limited, and may have other effects.
  • the above description of the plurality of effects does not necessarily mean that these effects are necessarily exhibited at the same time. It means that at least one of the above-described effects can be obtained depending on conditions and the like, and of course there is a possibility that an effect not described in the present disclosure is exhibited.
  • this technique can also take the following structures.
  • a solid-state light source capable of emitting first visible light having a predetermined wavelength range
  • a light emitter that emits second visible light that is excited by the first visible light emitted from the solid-state light source and has a wavelength range different from that of the first visible light
  • An emission part capable of emitting synthetic light including visible light
  • An image display device comprising: a selection unit that selects, from the combined light, third visible light including the first visible light and light in a predetermined partial wavelength range of the second visible light.
  • the image display device according to (1) or (2), An image generation unit including three image generation elements that respectively generate RGB color images and a synthesis unit that combines the RGB color images;
  • the selection unit is an image display device that selects the third visible light as blue light for generating a blue image among the RGB images.
  • the solid-state light source is a blue laser light source that emits laser light in a blue wavelength range,
  • the image display apparatus wherein the light in a predetermined wavelength region of the second visible light is light in a cyan wavelength region.
  • the image display device (4)
  • the blue laser light source emits the blue laser light having a center wavelength of about 445 nm
  • the image display apparatus wherein the selection unit selects the third visible light from the combined light using light having a wavelength of about 520 nm as a selection criterion.
  • the image display device (6)
  • the image display device selects the third visible light based on a predetermined target chromaticity;
  • the target chromaticity is a blue chromaticity in an sRGB color gamut.
  • the image display device according to any one of (1) to (6),
  • the light-emitting body includes any one of a YAG phosphor, a LAG phosphor, and a CaSN phosphor.

Abstract

 本技術の一形態に係る画像表示装置は、固体光源と、出射部と、選択部とを具備する。前記固体光源は、所定の波長域を有する第1の可視光を出射可能である。前記出射部は、前記固体光源から出射された前記第1の可視光により励起され前記第1の可視光とは異なる波長域を有する第2の可視光を発する発光体を有し、前記第1及び前記第2の可視光を含む合成光を出射可能である。前記選択部は、前記合成光から、前記第1の可視光と、前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光を選択する。

Description

画像表示装置、及び画像生成方法
 本技術は、プロジェクタ等の画像表示装置、及び画像生成方法に関する。
 従来からプロジェクタ等の画像表示装置が広く用いられている。例えば光源からの光が液晶素子等の光変調素子により変調され、その変調光がスクリーン等に投影されることで画像が表示される。光源としては、水銀ランプ、キセノンランプ、LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等が用いられる。このうちLEDやLD等の固体光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。
 特許文献1には、その図1に示されるように、RGBの各色のLED等からなる基準光源10と、補助色成分光を生成するための励起光を出射する励起光源20とを有する映像表示装置について記載されている。励起光源20から出射された励起光に応じて反射型ホイール40の発光体層から補助色成分光が出射される。この補助色成分光をRGBの各色のLEDから出射された基準色成分光の光路上に重畳することで、色再現範囲の向上が図られている(明細書段落[0016]-[0019]等)。
特開2011-248272号公報
 このようにプロジェクタ等の画像表示装置において、高品質なカラー画像を表示することが可能となる技術が求められている。
 以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、高品質なカラー画像を表示することが可能な画像表示装置、及び画像生成方法を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、固体光源と、出射部と、選択部とを具備する。
 前記固体光源は、所定の波長域を有する第1の可視光を出射可能である。
 前記出射部は、前記固体光源から出射された前記第1の可視光により励起され前記第1の可視光とは異なる波長域を有する第2の可視光を発する発光体を有し、前記第1及び前記第2の可視光を含む合成光を出射可能である。
 前記選択部は、前記合成光から、前記第1の可視光と、前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光を選択する。
 この画像表示装置では、発光体を励起させる第1の可視光と、発光体から発生する第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光が生成される。例えば第2の可視光の所定の一部の光の波長域を調整することで、第3の可視光の波長域を調整することができる。この結果、第3の可視光を用いて高品質なカラー画像を表示することが可能となる。
 前記選択部は、所定の目標色度を基準として前記第3の可視光を選択してもよい。
 この画像表示装置では、所定の目標色度となる、あるいは目標色度に近づくように、第3の可視光が選択される。これにより高品質なカラー画像を生成することが可能となる。
 前記画像表示装置は、さらに、RGBの各色の画像をそれぞれ生成する3つの画像生成素子と、前記RGBの各色の画像を合成する合成部とを有する画像生成部を具備してもよい。この場合、前記選択部は、前記RGBの各色の画像のうち青色画像を生成するための青色光として、前記第3の可視光を選択する。
 これにより青色光の波長域や色度を調整可能となるので、高品質なカラー画像を生成することが可能となる。
 前記固体光源は、青色波長域のレーザ光を出射する青色レーザ光源であってもよい。この場合、前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光は、シアンの波長域の光であってもよい。
 シアンの波長域の光が含ませることで、青色レーザ光源から出射されたレーザ光の色度を、所定の目標色度にむけて調整することが可能となる。
 前記青色レーザ光源は、中心波長が約445nmの前記青色レーザ光を出射してもよい。この場合、前記選択部は、約520nmの波長の光を選択の基準として、前記合成光から前記第3の可視光を選択してもよい。
 このように中心波長が短い青色レーザ光源が用いられる場合でも、所定の目標色度となる光、あるいは目標色度に近い光を、第3の可視光として選択することができる。
 前記選択部は、所定の目標色度を基準として前記第3の可視光を選択してもよい。この場合、前記目標色度は、sRGB色域における青色の色度であってもよい。
 この画像表示装置では、第3の可視光として、sRGB色域における青色の色度の光、あるいはこれに近い光を選択することができる。
 前記発光体は、YAG系の蛍光体、LAG系の蛍光体、及びCaSN系の蛍光体のうちいずれか1つを含んでもよい。
 このような蛍光体が用いられる場合でも、本技術により高品質なカラー画像を生成することが可能となる。
 本技術の一形態に係る画像生成方法は、所定の波長域を有する第1の可視光を発光体に照射して励起させることで、前記発光体から前記第1の可視光とは異なる波長域を有する第2の可視光を発生させ、前記第1及び前記第2の可視光を含む合成光を出射することを含む。
 前記出射された合成光から、前記第1の可視光と、前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光が選択され、前記選択された第3の可視光を変調することで画像が生成される。
 以上のように、本技術によれば、高品質なカラー画像を表示することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。 RGBの各色の画像、及び白色の画像を、それぞれ単色で表示した際に投射システムから出射される光の発光スペクトルを示す図である。 選択部として機能するダイクロイックミラーの分光特性を示す図である。 青色光の発光スペクトルを示す図である。 CIEが定めるXYZ表色系に基づくxy色度図を示す図である。 図5に示すxy色度図の主に青色の領域を拡大した図である。
 以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
 [画像表示装置]
 図1は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置500は、例えばプレゼンテーション用、もしくはデジタルシネマ用のプロジェクタとして用いられる。その他の用途に用いられる画像表示装置にも、以下に説明する本技術は適用可能である。
 画像表示装置500は、白色光を出射可能な光源装置100と、光源装置100からの光をもとに画像を生成する画像生成システム(画像生成部)200と、生成された画像を図示しないスクリーン等に投射する投射システム400とを有する。
 光源装置100は、光源部110と、蛍光体ホイール120と、レンズ部130と、インテグレータ光学系140とを有する。光源部110は、青色波長域の青色レーザ光B1を出射可能な青色レーザ光源(固体光源)111と、青色レーザ光B1を蛍光体ホイール120の所定のポイントに集光する集光レンズ114等を有する。
 本実施形態では、中心波長が約445nmの青色レーザ光B1を出射する青色レーザ光源111が用いられる。青色レーザ光源111は、単体で用いられてもよいし、二次元状に複数並べられて用いられてもよい。複数の青色レーザ光源111が、レーザアレイ光源(面光源)として用いられることで、高輝度の画像を表示することができる。
 蛍光体ホイール120は、青色レーザ光B1を透過させる円盤形状の基板121と、その基板121上に設けられた蛍光体層(発光体)122とを有する。基板121の中心には、蛍光体ホイール120を駆動するモータ123が接続され、蛍光体ホイール120は、回転軸124を中心として回転可能に設けられている。
 蛍光体層122は、青色レーザ光B1によって励起されて蛍光を発する蛍光物質を含んでいる。蛍光体層122は、青色レーザ光源111が出射する青色レーザ光B1の一部を、黄色波長域の光に変換して出射する。蛍光体層122に含まれる蛍光物質としては、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体が用いられる。また蛍光体層122は、励起光の一部を透過させることにより、青色レーザ光源111から出射された青色レーザ光B1も出射可能である。
 モータ123により基板121が回転されている状態で、レーザ光源111から青色レーザ光B1が出射される。青色レーザ光B1は、基板121の回転に合わせて、相対的に円を描くように蛍光体層122に照射される。これにより蛍光体層122から、蛍光体121を透過した青色レーザ光B1と、蛍光体層122から発する黄色波長域の光とを含む白色光(合成光)Wが出射される。
 レンズ部130は、蛍光体ホイール120から出射された白色光Wの広がりを抑える第1のレンズ131と、第1のレンズ131から入射される白色光Wを略平行化する第2のレンズ132とを有する。
 インテグレータ光学系140は、インテグレータ素子141と、偏光変換素子142と、集光レンズ143とを有する。インテグレータ素子141は、第1及び第2のフライアイレンズ144及び145を有する。インテグレータ素子141により、偏光変換素子142に照射される白色光Wの輝度分布が均一に整えられる。
 偏光変換素子142は、インテグレータ素子141を介して入射する白色光Wの偏光状態を揃える機能を有する。偏光状態が揃えられた白色光Wは、集光レンズ143を介して、画像生成システム200に出射される。本実施形態では、蛍光体ホイール120、レンズ部130、及びインテグレータ光学系140により、出射部が実現される。
 画像生成システム200は、RGBの各色の画像(赤色画像、緑色画像、青色画像)をそれぞれ生成する3つの液晶ライトバルブ(画像生成素子)210と、各液晶ライトバルブ210に光を照射する照明光学系220とを有する。また画像生成システム200は、RGBの各色の画像を合成するダイクロイックプリズム(合成部)310を有する。
 各液晶ライトバルブ210は、供給される画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像及び青色画像を生成する。変調された各色の光(形成された各色の画像)は、ダイクロイックプリズム310に入射して合成される。ダイクロイックプリズム310は、3つの方向から入射した各色の光(画像)を重ね合わせて合成し、投射システム400に向けて出射する。
 照明光学系200は、光源装置100により出射された白色光Wから、赤色画像を生成するための赤色光R2、緑色画像を生成するための緑色光G2、及び青色画像を生成するための青色光B2をそれぞれ選択する。選択されたRGBの各色の光R2、G2及びB2が、各色の光を変調する液晶ライトバルブ210R、210G及び210Bに出射される。これによりRGBの各色の画像が生成される。
 図1に示すように、照明光学系220は、ダイクロイックミラー230及び240、ミラー250、260及び270、リレーレンズ280及び290、フィールドレンズ300R、300G及び300Bを有する。
 ダイクロイックミラー230及び240は、所定の波長域の色光を選択的に透過させ、それ以外の波長域の光を反射する性質を有する。本実施形態では、ダイクロイックミラー230が、青色光B2を選択的に透過させ、残りの光を反射する。ダイクロイックミラー240は、ダイクロイックミラー230により反射された光のうち、赤色光R2を選択的に透過させる。残る緑色光G2は、ダイクロイックミラー240により反射される。これにより光源装置100から出射された白色光Wが、RGBの各色の光に分離される。
 分離された青色光R2は、ミラー250により反射され、フィールドレンズ300Bを通ることによって平行化された後、液晶ライトバルブ210Bに入射する。赤色光R2は、リレーレンズ280を通ってミラー260により反射され、さらにリレーレンズ290を通ってミラー270により反射される。ミラー270により反射された赤色光R2は、フィールドレンズ300Rを通ることによって平行化された後、液晶ライトバルブ210Rに入射する。緑色光G3は、フィールドレンズ300Gを通ることによって平行化された後、液晶ライトバルブ210Gに入射する。
 投射システム400は、複数のレンズ410等を有し、ダイクロイックプリズム310によって合成された画像を図示しないスクリーン等に照射する。これによりフルカラーの画像が表示される。
 本実施形態では、青色レーザ光B1が、所定の波長域を有する第1の可視光に相当する。また蛍光体層122から発生する黄色波長域の光が、第1の可視光とは異なる波長域を有する第2の可視光に相当する。従って白色光Wは、第1及び第2の可視光を含む合成光となる。
 また本実施形態では、図1に示すダイクロイックミラー230が、合成光から、第1の可視光と、第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光を選択する選択部としても機構する。
 従ってダイクロイックミラー230により、白色光Wから、青色レーザ光B1と、黄色波長域の光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光として分離される。分離された第3の可視光は、青色画像を生成するための青色光B2として、液晶ライトバルブ210Bに出射される。
 図2は、RGBの各色の画像、及びこれらを合成した白色の画像を、それぞれ単色で表示した際に投射システム400から出射される光の発光スペクトルを示す図である。各色の画像の発光スペクトルは、画像生成システム200に出射される白色光W、照明光学系220により分離される赤色光R2、緑色光G2、及び青色光B2の、各発光スペクトルとみなすことができる。
 図2に示すように、比較的狭い波長域を有し中心波長が約445nmであるレーザ光B1と、約460nmから約700nmまでの比較的広い波長域を有し、発光強度のピーク波長が約550nmとなる黄色波長域の光Yとが合成されて、白色光Wが生成されている。
 図3は、ダイクロイックミラー230の分光特性を示す図である。図4は、図2に示す各色の発光スペクトルのうち、青色光B2の発光スペクトルを示す図である。図3に示すように、本実施形態では、ダイクロイックミラー230により、約410nmから約520nmまでの光が透過され、それ以外の波長の光が反射される。ここで示す波長は、透過率が50%となる半値波長である。
 従って図4に示すように、ダイクロイックミラー230により、中心波長が約445nmであるレーザ光B1と、約460nmから約545nmまでの波長域を有し、ピーク波長が約515nmとなるシアンの波長域の光C(シアン成分光)とが透過される。これら青色レーザ光B1とシアンの波長域光Cとを含む第3の可視光が、青色光B2として液晶パネル210Bに出射される。
 なおRGB、黄色、シアン等の各色についての波長域は、ある特定の値により規定されるものに限定されず、適宜設定されてよい。一般的に各色の波長域として考えられている値が適宜用いられてよい。
 図5は、CIE(国際照明委員会)が定めるXYZ表色系に基づくxy色度図を示す図である。図6は、xy色度図の主に青色の領域を拡大した図である。図5中の馬蹄形の範囲Hは、人の目で認識できる色の範囲を表す。範囲Hの略中央が白色(無彩色)に対応し、周縁部に近づくほど彩度が上がる。そして範囲Hの左下の色度点から曲線を介して右側の色度点までの範囲の周縁部が、紫色から赤色までの単色(純色)の色度点となる。
 範囲Hの中には、三角で示される3種類の色域C1、C2及びC3が図示されている。各色域において三角形の頂点は、その色域の三原色となるRGBの色度点に相当する。三角形の左下の頂点は青色の色度点となり、上側の頂点は緑色の色度点となる。また右側の頂点は、赤色の色度点となる。これらのRGBにより、三角形の内部の色が表現される。従って色域は、再現可能(表現可能)な色の範囲を表すものとなる。
 図5に示す色域C1は、IECにより規定されたsRGBの色域である(以下sRGB色域C1と記載する)。sRGB色域C1の、三原色のRGBの色度座標は以下のようになる。
 R:(x=0.640,y=0.330)
 G:(x=0.300,y=0.600)
 B:(x=0.150,y=0.060)
 色域C2は、本実施形態に係るダイクロイックミラー230を含む照明光学系220により分光された赤色光R2、緑色光G2、及び青色光B2を三原色とする色域である。
 色域C3は、比較例として示す色域であり、図1に示す青色レーザ光源111から出射された青色レーザ光B1をそのまま青色光として用いた場合の色域である。例えば図1に示すダイクロイックミラー230に代えて、約500nmまでの光を透過し、それ以上の波長の光を反射するダイクロイックミラーが用いられたとする(波長は半値波長)。この場合は、中心波長が約445nmであるレーザ光B1がそのまま青色光として、液晶パネル210Bに出射される。
 蛍光体層122から出射される黄色波長域の光Yは反射され、赤色光と緑色光とに分割される(赤色光R1及び緑色光G1と記載する)。色域C3は、これらの青色レーザ光B1、赤色光R1、及び緑色光G1を三原色とする色域である。
 図6に示すように、青色レーザ光B1の色度点の座標は、(x=0.160,y=0.020)付近となり、sRGBの青色Bの色度点よりも大きくずれている。x及びy座標がともに低くなるので、見た目においても深い青(藍色)となってしまう。またsRGBの青色の色度点Bは、色域C3内に含まれないので、sRGBにおける青色を表示することができない。この結果、表示される画像の色再現性が低下してしまう。
 ダイクロイックミラー230により選択された青色光B2は、青色レーザ光B1と、シアンの波長域光Cとを含む。従って図6に示すように、青色光B2の色度点は、sRGBの青色Bの色度点に十分に近い位置となる。もちろん本技術を用いて、青色光B2の色度点をsRGBの青色Bの色度点に一致させることも可能である。
 以上、本実施形態に係る画像表示装置500では、蛍光体層122を励起させる青色レーザ光B1と、蛍光体層122から発生する黄色波長域光Yの所定の一部の波長域の光であるシアンの波長域光Cとを含む青色光B2が生成される。例えば青色レーザ光B1に加えられる光の波長域を調整することで、青色光B2の波長域を調整することができる。この結果、青色光B2を用いて高品質なカラー画像を生成することが可能となる。また特許文献1に記載のような補助色成分光を生成するための新たな光源は不要であるので、装置の小型化や簡素化に非常に有利である。
 典型的には、上記で説明したように所定の目標色度を基準として、青色光B2の色度が目標色度となる、あるいは目標色度に近づくように、白色光Wから青色光B2が選択される。例えば図1や図3に示す発光スペクトルをもとに、その光の色度を算出することが可能である。従って青色光B2が、所望の色度に対応する発光スペクトルとなるように、青色レーザ光B2に加えられる光の波長域が適宜調整されればよい。
 例えば分光特性の異なるダイクロイックミラーを用いることで、青色光B2の色度を調整することができる。透過可能な波長域を調整することで青色レーザ光B2に加えられるシアン成分光を調整可能であり、青色光B2の色度を調整することができる。なお白色光Wから青色光B2を選択する選択部は、ダイクロイックミラーに限定されず、ダイクロイックプリズム等の他の光学部材であってもよい。
 従来の、水銀ランプ等に対応した分光特性を有するダイクロイックミラーでは、適正な青色光を得るために、シアン成分光はカットされる場合が多い。シアン成分光が青色光の光路上に透過されると、青色が浅くなってしまうからである。
 水銀ランプ等に代えてレーザ光源等の固体光源を使用する際に、従来の分光特性を有するダイクロイックミラーを用いると、図5及び図6に示す色域C3となってしまい、色再現性が低下してしまうことが懸念される。この新しい課題に対して、本発明者は、従来ではカットされていたシアン成分光を逆に透過させ、青色レーザ光に加えるということを考案するに至った。これにより波長域が狭いレーザ光が用いられる場合でも、その色度を改善させることが可能となった。
 なお中心波長が長波長側である青色レーザ光を出射するレーザ光源を用いて、シアン成分光を加えることなく、適正な青色光を得ることも考えられる。しかしながら、出射されるレーザ光の波長が長くなると、レーザ光源の発光効率が低下し発光パワーは低くなる。従ってこのようなレーザ光源を用いる場合、表示される画像の輝度が低下してしまう。本技術では、短い波長の青色レーザ光を出射する、発光パワーが高い青色レーザ光源が用いられる場合でも、青色光の色度を調整することが可能であるので、高品質なカラー画像を表示することが可能となる。
 <その他の実施形態>
 本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
 第1の可視光、第2の可視光、第3の可視光、及び第2の可視光の所定の一部の波長域の光として、色、波長域、中心波長、ピーク波長等、いずれも限定することなく本技術を適用することが可能である。例えば赤色波長域、緑色波長域、あるいは黄色波長域等の任意の色の光が第1の可視光として出射されてもよい。当該第1の可視光により励起可能な蛍光体層が適宜配置され、第1の可視光と第2の可視光とを含む合成光が出射される。合成光から選択される第3の可視光の波長域及び色度を適宜調整可能であるので、高品質なカラー画像を生成して表示することができる。
 典型的には、第1の可視光として出射される光の色の深さ(濃さ、彩度)を調整するために、本技術が有効に用いられる。もちろんこれに限定されるわけではない。
 蛍光体層に含まれる蛍光物質として、上記で挙げたYAG系蛍光体の他に、黄色波長域光を発するLAG(ルテチウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体や、赤色波長域光を発するCaSN系(窒化物系)の蛍光体等が用いられてもよい。その他の蛍光体が用いられてもよい。
 上記では1つ目のダイクロイックミラー230により白色光Wから青色光B2が選択された。しかしながら合成光から第3の可視光を含む3以上の光がそれぞれ選択される場合、第3の可視光が選択される順番は限定されない。例えば上記の実施形態において、最初に赤色光と、シアンの波長域の光とが分離される。その次に、シアンの波長域の光から、緑色光と、第3の可視光である青色光が分離されてもよい。この場合、2つ目のダイクロイックミラーの分光特性が適宜設定されればよい。
 上記では、約520nmを半値波長とするダイクロイックミラー230が用いられた。これは約520nmの波長の光を選択の基準とする選択方法の一例である。これに限定されるわけではなく、例えば透過可能な最大波長の光が約520nmの光であるダイクロイックミラー等により第3の可視光が選択される方法も、上記の約520nmの波長の光を選択の基準とする選択方法に含まれる。
 上記では、sRGBの青色の色度を目標色度として、第3の可視光が選択された。目標色度はこれに限定されない。sRGBの他の色の色度が目標色度として設定されてもよい。あるいは、sRGBとは異なるAdobe(登録商標)RGB規格、DCI(Digital Cinema Initiatives)規格、又はNTSC(National Television System Committee)規格の色域等の各頂点の色度が目標色度として設定されてもよい。また任意の色度座標を有する色度が、目標色度としてユーザ等により設定可能であってもよい。
 上記ではRGBの各色の画像を生成するために赤色光、緑色光、及び青色光が生成された。しかしこれに限定されず、例えばシアン、マゼンタ、黄色の3つの色の光が生成され、この3色の画像が合成されることでカラー画像が生成されてもよい。また4つ以上の色の画像が合成されてもよい。これらの場合でも本技術は適用可能である。
 固体光源としLEDが用いられる場合にでも、本技術は適用可能である。その他の固体光源が用いられてもよい。
 なお、本開示中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。上記の複数の効果の記載は、それらの効果が必ずしも同時に発揮されるということを意味しているのではない。条件等により、少なくとも上記した効果のいずれかが得られることを意味しており、もちろん本開示中に記載されていない効果が発揮される可能性もある。
 以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各形態で説明した種々の特徴部分は、各形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。
 なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)所定の波長域を有する第1の可視光を出射可能な固体光源と、
 前記固体光源から出射された前記第1の可視光により励起され前記第1の可視光とは異なる波長域を有する第2の可視光を発する発光体を有し、前記第1及び前記第2の可視光を含む合成光を出射可能な出射部と、
 前記合成光から、前記第1の可視光と、前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光を選択する選択部と
 を具備する画像表示装置。
(2)(1)に記載の画像表示装置であって、
 前記選択部は、所定の目標色度を基準として前記第3の可視光を選択する
 画像表示装置。
(3)(1)又は(2)に記載の画像表示装置であって、さらに、
 RGBの各色の画像をそれぞれ生成する3つの画像生成素子と、前記RGBの各色の画像を合成する合成部とを有する画像生成部を具備し、
 前記選択部は、前記RGBの各色の画像のうち青色画像を生成するための青色光として、前記第3の可視光を選択する
 画像表示装置。
(4)(1)から(3)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
 前記固体光源は、青色波長域のレーザ光を出射する青色レーザ光源であり、
 前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光は、シアンの波長域の光である
 画像表示装置。
(5)(4)に記載の画像表示装置であって、
 前記青色レーザ光源は、中心波長が約445nmの前記青色レーザ光を出射し、
 前記選択部は、約520nmの波長の光を選択の基準として、前記合成光から前記第3の可視光を選択する
 画像表示装置。
(6)(1)から(5)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
 前記選択部は、所定の目標色度を基準として前記第3の可視光を選択し、
 前記目標色度は、sRGB色域における青色の色度である
 画像表示装置。
(7)(1)から(6)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
 前記発光体は、YAG系の蛍光体、LAG系の蛍光体、及びCaSN系の蛍光体のうちいずれか1つを含む
 画像表示装置。
 B1…青色レーザ光
 B2…青色光
 C…シアンの波長域の光
 W…白色光
 Y…黄色波長域の光
 100…光源装置
 111…青色レーザ光源
 120…蛍光体ホイール
 122…蛍光体層
 130…レンズ部
 140…インテグレータ光学系
 200…画像生成システム
 210…液晶パネル
 230…ダイクロイックミラー
 310…ダイクロイックプリズム
 400…投射システム
 500…画像表示装置

Claims (8)

  1.  所定の波長域を有する第1の可視光を出射可能な固体光源と、
     前記固体光源から出射された前記第1の可視光により励起され前記第1の可視光とは異なる波長域を有する第2の可視光を発する発光体を有し、前記第1及び前記第2の可視光を含む合成光を出射可能な出射部と、
     前記合成光から、前記第1の可視光と、前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光を選択する選択部と
     を具備する画像表示装置。
  2.  請求項1に記載の画像表示装置であって、
     前記選択部は、所定の目標色度を基準として前記第3の可視光を選択する
     画像表示装置。
  3.  請求項1に記載の画像表示装置であって、さらに、
     RGBの各色の画像をそれぞれ生成する3つの画像生成素子と、前記RGBの各色の画像を合成する合成部とを有する画像生成部を具備し、
     前記選択部は、前記RGBの各色の画像のうち青色画像を生成するための青色光として、前記第3の可視光を選択する
     画像表示装置。
  4.  請求項1に記載の画像表示装置であって、
     前記固体光源は、青色波長域のレーザ光を出射する青色レーザ光源であり、
     前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光は、シアンの波長域の光である
     画像表示装置。
  5.  請求項4に記載の画像表示装置であって、
     前記青色レーザ光源は、中心波長が約445nmの前記青色レーザ光を出射し、
     前記選択部は、約520nmの波長の光を選択の基準として、前記合成光から前記第3の可視光を選択する
     画像表示装置。
  6.  請求項1に記載の画像表示装置であって、
     前記選択部は、所定の目標色度を基準として前記第3の可視光を選択し、
     前記目標色度は、sRGB色域における青色の色度である
     画像表示装置。
  7.  請求項1記載の画像表示装置であって、
     前記発光体は、YAG系の蛍光体、LAG系の蛍光体、及びCaSN系の蛍光体のうちいずれか1つを含む
     画像表示装置。
  8.  所定の波長域を有する第1の可視光を発光体に照射して励起させることで、前記発光体から前記第1の可視光とは異なる波長域を有する第2の可視光を発生させ、前記第1及び前記第2の可視光を含む合成光を出射し、
     前記出射された合成光から、前記第1の可視光と、前記第2の可視光の所定の一部の波長域の光とを含む第3の可視光を選択し、前記選択された第3の可視光を変調することで画像を生成する
     画像生成方法。
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