光源装置、投影装置及投影方法

专利名称：光源装置、投影装置及投影方法
技术领域：
本发明涉及适合投影机装置等的光源装置、投影装置及投影方法。
背景技术：
例如，在专利文献1(日本国特开2004-341105号公报)中，在投射型显示装置中， 为了进行彩色显示，需要发出R、G、B各自的原色光的面状光源、和各自对应的空间光调制 器，所以部件个数增加，无法实现装置整体的小型、轻量化以及低价格化。因此，考虑采用如 下的技术光源中使用发出紫外光的发光二极管，在来自该发光二极管的紫外光被照射的 色轮(color wheel)的光源侧的表面，形成具有透过紫外光而反射可见光特性的可见光反 射膜，在该色轮的背面侧形成荧光体层，该荧光体层由于紫外光照射而分别发出与R、G、B 相对应的可见光。然而，包括上述专利文献，图5举例说明在使用单一的光源以及色轮的情况下，从 光源侧射出的光的颜色的发生变化。图5A表示由中心角设定为各120°的R、G、B的彩色 滤波器1R、1G、1B所构成的色轮1的结构。用与图像帧相对应的旋转相位的0° 360°的 角度来表示来自光源的光路中所插入的色轮的旋转位置。在该色轮1中，如图示那样按照B (蓝)色的彩色滤波器1B、R(红)色的彩色滤波 器1R、以及G(绿)色的彩色滤波器IG的顺序循环地配置于来自光源的光路中。图5B表示 照射于显示图像的微镜(micro mirror)元件的光源光的颜色和射出色轮1的光源光的颜 色。如图5B所示，使用单一光源，由色轮1选择各彩色滤波器所透过的光，并照射至微 镜元件从而由其反射光形成光像。因此，照射于微镜元件的光源光的颜色与射出色轮的光 源光的颜色一致。因为如上述图5A所示，以使各彩色滤波器1B、1R、1G的中心角固定的方式构成色 轮1，所以改变色轮1旋转一次360°期间中的B、R、G的各场期间的宽度这在物理上无法实 现的。因此，存在如下的问题，例如不能应对由于经过时间变化从而彩色滤波器的透过 波段特性变化等，并且在比起颜色平衡的调整和颜色再现性更想要增强图像的明亮度的情 况下等，无法对应各种使用者所希望的使用状况。

发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而进行的，其目的在于随时应对颜色平衡和投影图像 的明亮度等所希望的颜色环境。为了达成上述目的，本发明的一个方式是一种光源装置，其具备第一光源，其在 第一波段发光；光源光发生单元，其使用所述第一光源，以时间分割来产生多个颜色的光； 第二光源，其产生与所述第一波段不同的第二波段的光；以及光源控制单元，其在一个周期 中产生由所述光源光发生单元以及所述第二光源发出的各个光，并且控制所述第一及第二的各光源的驱动定时以便能够调整该各个光的发光定时以及发光期间。为了达成上述目的，本发明的一个方式是一种投影装置，其具备第一光源，其在 第一波段发光；光源光发生单元，其使用所述第一光源，以时间分割来产生多个颜色的光； 第二光源，其产生与所述第一波段不同的第二波段的光；光源控制单元，其在一个周期中产 生由所述光源光发生单元以及所述第二光源发出的各个光，并且控制所述第一及第二的各 光源的驱动定时以便能够调整该各个光的发光定时以及发光期间；输入单元，其输入图像 信号；以及投影单元，使用基于所述光源控制单元的控制而射出的各个光，对应各个光形成 与所述输入单元输入的图像信号相对应的彩色光像，并进行投影。为了达成上述目的，本发明的一个方式是一种投影方法，其用于投影装置，该投影 装置具有第一光源，其在第一波段发光；光源光发生部，其使用所述第一光源，以时间分 割来产生多个颜色的光；第二光源，其产生与所述第一波段不同的第二波段的光；输入部， 其输入图像信号；以及投影部，其使用各个光形成与所述输入部输入的图像信号相对应的 彩色光像并进行投影，所述投影方法特征在于具有光源控制步骤，该光源控制步骤中使其 在一个周期中产生由所述光源光发生部以及所述第二光源发出的各个光，并且控制所述第 一及第二的各光源的驱动定时，以便能够调整该各个光的发光定时和发光期间。


图1表示本发明的一实施方式所涉及的数据投影机装置整体的功能电路结构的 框图。图2主要表示本发明的一实施方式所涉及的光源系统的具体光学结构的图。图3表示本发明的一实施方式所涉及的色轮的结构、标准模式时以及绿色增强模 式时的各投影动作定时的图。图4表示本发明的一实施方式的其他动作例所涉及的色轮的结构、标准模式时以 及亮度增强模式时的各投影动作定时的图。图5表示一般的DLP (注册商标)方式的投影机装置所使用的色轮结构与由该色 轮所射出的光的颜色之间关系。
具体实施例方式以下参照附图对将本发明应用于DLP(注册商标)方式的数据投影机装置时的一 实施方式进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的数据投影机装置10具备的电子电路的概略功能 结构的框图。图中的11是输入输出连接器，包括例如管脚插孔(pin jack) (RCA)型的视频输入 端子、D-subl5型的RGB输入端子、以及USB(UniversalSerial Bus)连接器。由输入输出连接器部11输入的各种规格的图像信号经由输入输出接口(I/F)12、 系统总线SB输入到图像变换部13。图像变换部13将输入的图像信号变换为适于投影的规定格式的图像信号，写入 作为适当显示用的缓冲存储器的视频RAM14后，读出所写入的图像信号并送往投影图像处 理部15。
此时，用于0SD(0ri Screen Display)的表示各种动作状态的符号等数据也根据需 要从视频RAM14读出图像信号并进行重叠加工，并且写入视频RAM14。之后，读出加工后的 图像信号送往投影图像处理部15。投影图像处理部15根据送来的图像信号，通过将按照规定格式的帧频(frame rate)例如120 [帧/秒]、颜色分量的分割数、以及显示灰度等级数相乘后的更高速的时间 分割驱动，对作为空间光调制元件(SLM)的微镜元件16进行显示驱动。该微镜元件16通过使排列为阵列状的多个例如XGA(横1024像素X纵768像 素)个的微小反射镜的各倾斜角度分别高速进行开/关动作，从而由其反射光形成光像。另一方面，从光源部17以时间分割循环地射出R、G、B的原色光。来自该光源部 17的各R、G、B原色光由反射镜18反射并照射在微镜元件16上。并且，由微镜元件16上的反射光形成光像，所形成光像经由投影透镜单元19投影 显示在成为投影对象物的未作图示的投影屏上。关于光源部17的具体光学结构将在后面叙述，其具有2种光源，即发出蓝色的激 光的半导体激光器20和发出红色光的LED21。半导体激光器20发出的蓝色激光被反射镜22反射后，透过分色镜23照射在色轮 24圆周上的1点。该色轮24通过电动机25进行旋转。在激光所照射的色轮24的圆周上， 绿色荧光体反射板24G和蓝色用透过扩散板24B —起形成环状。在色轮24的绿色荧光体反射板24G位于激光的照射位置的情况下，通过激光的照 射激励绿色光，被激励的绿色光由色轮24反射后，再被上述分色镜23反射。之后，该绿色 光进一步被分色镜28反射，由积分仪(integrator) 29使其成为亮度分布大体均勻的光束 后被反射镜30反射，然后被送往上述反射镜18。另外，如图1所示，在色轮24的蓝色用透过扩散板24B位于激光的照射位置的情 况下，激光被蓝色用透过扩散板24B扩散同时透过色轮24，然后被反射镜26、27分别反射。 之后，该蓝色光透过上述分色镜28，由积分仪29使其成为亮度分布大体均勻的光束后被反 射镜30反射，然后被送往上述反射镜18。此外，上述LED21发出的红色光透过上述分色镜23后被分色镜28反射，由积分仪 29使其成为亮度分布大体均勻的光束后被反射镜30反射，然后被送往上述反射镜18。如上，分色镜23具有一方面透过蓝色光以及红色光另一方面反射绿色光的分光 特性。分色镜28具有一方面透过蓝色光另一方面反射红色光以及绿色光的分光特性。投影光处理部31总控制光源部17的半导体激光器20和LED21各自的发光定时、 以及基于电动机25的色轮24的旋转。投影光处理部31根据投影图像处理部15提供的图 像数据的定时，控制半导体激光器20、LED21各自的发光定时和色轮24的旋转。该CPU32使用由DRAM所构成的主存储器33、以及由存储了动作程序和各种定型数 据等的可以电重写的非易失性存储器所构成的程序存储器34，执行该数据投影机装置10 内的控制动作。所述CPU32根据来自操作部35的按键操作信号来执行各种投影动作。该操作部35包括设置于数据投影机装置10的本体的按键操作部、和在该数据投 影机装置10专用的未作图示的远程控制器(remote controller)之间接收红外光的激光接收部，将基于用户以本体的按键操作部或远程控制器进行的按键操作的按键操作信号直 接输出到CPU32。操作部35在具备所述按键操作部以及远程控制器的同时，还具备例如聚焦键 (FOCUS)、变焦键(ZOOM)、输入图像切换键(IMPUT)、菜单键(MENU)、光标(―、一、丨、I ) 键、设定键(ENTER)、取消键(ESC)等。上述CPU32还经由上述系统总线SB与声音处理部36连接。声音处理部36具备 PCM音源等的音源电路，将投影动作时提供的声音数据模拟化，驱动扬声器37使其扩音放 音，或者根据需要发出嘟嘟声等。图2主要表示光源部17的具体光学系统的构成例。该图以平面的布局来表现上 述光源部17周边的结构。例如设置3个具有相同的发光特性的半导体激光器20A 20C。这些半导体激光 器20A 20C的激光都是蓝色的，例如其发光波长约为450[nm]。这些半导体激光器20A 20C所振荡的蓝色光经由透镜41A 41C被大体平行 化，然后被反射镜22A 22C反射，并且在经由透镜42、43后透过所述分色镜23，经由透镜 群44照射在色轮24上。在本实施方式中，透镜42、43以及透镜群44形成聚光光学系统，该聚光光学系统 将所述大体平行化的蓝色光聚光于光轴上的色轮24的位置系统。在色轮24上，如上所述，蓝色用透过扩散板24B和绿色荧光体反射板24G位于同 一圆周上以构成圆环。在色轮24的绿色荧光体反射板24G位于蓝色光的照射位置的情况下，通过其照射 激励例如以波长约530[nm]为中心的波长带的绿色光。被激励的绿色光被色轮24的反射 面反射后，经由透镜群44之后被分色镜23反射。由分色镜23反射之后的绿色光经由透镜45后进一步被分色镜28反射，经由透镜 46后被导入积分仪29。在本实施方式中，透镜群44、透镜45、以及透镜46被设计成为将 由色轮24激励的绿色光的光束尺寸收束在积分仪29的开口尺寸之内并导入积分仪29的 导光光学系统。该导光光学系统的倍率被设计成与所述积分仪29的开口尺寸和照射在上 述色轮24上的光的照射尺寸的比例大体一致。并且，由积分仪29使绿色光变为亮度分布大体均勻的光束，然后经由透镜47被反 射镜30反射，经由透镜48后被送往所述反射镜18。由反射镜18反射之后的绿色光经由透镜49照射在微镜元件16上。然后，由该绿 色光的反射光形成绿色分量的光像，经由透镜49、上述投影透镜单元19投射到外部。另外，在色轮24的蓝色用透过扩散板24B位于蓝色光的照射位置的情况下，该蓝 色光由该蓝色用透过扩散板24B以比由大致完全扩散光所激励的绿色光低的扩散性被扩 散同时透过色轮24。并且，经由位于背面侧的透镜50之后由反射镜26反射。使色轮24旋转的电动机25配置于与透镜50相同一侧，该透镜50对透过色轮24 的蓝色光进行聚光。因为透过色轮24之后的蓝色光与由色轮24反射的绿色光相比具有低 扩散性，所以与透镜群44相比能够使透镜50小型化，其中的透镜群44对色轮24反射的绿 色光进行聚光。进而蓝色光经由透镜51之后被反射镜27反射，经由透镜52之后透过上述分色镜28，经由透镜46被导入积分仪29。在本实施方式中，透镜50、51、52以及透镜46被设计成 为将透过色轮24之后的蓝色光的光束尺寸收束在积分仪29的开口尺寸之内并导入积分 仪29的导光光学系统。该导光光学系统的倍率被设计为与所述积分仪29的开口尺寸和照 射在上述色轮24上的光的照射尺寸的比例大体一致。然后，由积分仪29使蓝色光成为亮度分布大体均勻的光束后，经由透镜47被反射 镜30反射，再经由透镜48后被送往上述反射镜18。由反射镜18反射之后的蓝色光经由透镜49照射在微镜元件16上。然后，由该蓝 色光的反射光形成蓝色分量的光像，经由透镜49、上述投影透镜单元19之后投射到外部。另一方面，所述LED21发出例如波长620[nm]的红色光。LED21所发出的红色光 经由透镜群53透过上述分色镜23，然后经由透镜45被上述分色镜28反射，进而经由透镜 46被导入积分仪29。在本实施方式中，透镜群53、透镜45、以及透镜46被设计成为将以 上述LED21的发光尺寸射出的红色光的光束尺寸收束在积分仪29的开口尺寸之内并导入 积分仪29的导光光学系统。该导光光学系统的倍率被设计为与上述积分仪29的开口尺寸 和上述LED21的发光尺寸的比例大体一致。并且，积分仪29使红色光成为亮度分布大体均勻的光束，然后经由透镜47被反射 镜30反射，经由透镜48之后被送往上述反射镜18。此外，上述LED21配置于靠近所述半导体激光器20A 20C并且其光轴与半导体 激光器20A 20C的光轴并行的方向。通过这样的配置，虽未作图示，但容易使用于冷却 LED21的设置于上述LED21背面的散热器和用于冷却上述半导体激光器20A 20C的设置 于半导体激光器背面的散热器一体化，可以使装置整体的尺寸变小的同时，削减部件的个数。由反射镜18反射之后的红色光经由透镜49照射在微镜元件16上。并且由该红 色光的反射光形成红色分量的光像，经由透镜49、上述投影透镜单元19之后投射到外部。下面对于上述实施方式的动作进行说明。在本实施方式中，如图3A所示，将构成色轮24的蓝色用透过扩散板24B，配置于对 应图像帧的旋转相位为0°至150°的位置具有约150°中心角的圆周上。另一方面，将绿 色荧光体反射板24G配置于该旋转相位为约150°至360° (0° )的位置具有约210°中 心角的圆周上。在此，作为两个彩色模式，可以对标准模式和绿色增强模式进行切换。在标准模式中，如图3B所示，使得构成1帧投影彩色图像的B、R、G各原色图像的 投影期间的时间比为1 1 1。将对B、R、G各原色图像进行投影的期间分别定义为B场、R场、G场。也就是说，针对进行恒速旋转的色轮24旋转一次的360°，若置换为色轮24的中 心角度则B场、R场、以及G场的时间比b r g为120° 120° 120°。在另一方的绿色增强模式中，如图3C所示使得构成1帧彩色图像的B、R、G各原色 图像的投影期间的时间比为10 11 15。也就是说，针对进行恒速旋转的色轮24的旋转一次的360°，若置换为色轮24的 中心角度则B场、R场、以及G场的时间比b r g为100° 110° 150°。伴随上述彩色模式切换的动作控制全都是在CPU32进行总控制的基础上由投影光处理部31来执行的。图3B表示在标准模式时由微镜元件16形成的光像的颜色、LED21的发光定时、与 半导体激光器20A 20C的发光定时以及色轮24的输出之间的关系。在该标准模式时，在1帧的最初，相当于色轮24的中心角度上的120°的B场的期 间中，如图3B的CW输出所示，通过半导体激光器20A 20C的振荡发出蓝色光。并且，使 透过色轮24的蓝色用透过扩散板24B扩散之后的该蓝色光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与蓝色相对应的图像，从而由其反射光形成蓝色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，LED21熄灭。此后，与暂时停止半导体激光器20A 20C的振荡同步地点亮LED21。然后，在相 当于色轮24的中心角度上的120°的R场期间中，如图3的R-LED所示通过LED21的点亮 发出红色光并照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与红色相对应的图像，从而由其反射光形成红色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止。因此，虽然若半导体激光器 20A 20C振荡，则在其光轴上的位置存在色轮24的蓝色用透过扩散板24B以及绿色荧光 体反射板24G，但是因为半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止，所以作为光源光的蓝色 光以及绿色光都不会产生。此后，与LED21的熄灭同步地再次开始半导体激光器20A 20C中的振荡。之后， 在相当于色轮24的中心角度上的120°的G场期间中，由色轮24的绿色荧光体反射板24G 所激励的绿色的反射光作为光源光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与绿色相对应的图像，从而由其反射光形成绿色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。进而，色轮24进行旋转从而G场以及1帧期间结束。此后，当替代绿色荧光体反 射板24G而蓝色用透过扩散板24B再次位于来自半导体激光器20A 20C的光轴上时，则 为下一帧的B场期间。这样，与形成了蓝色用透过扩散板24B和绿色荧光体反射板24G的色轮24的旋转 同步地控制半导体激光器20A 20C和LED21的振荡、点亮定时。由此，由半导体激光器 20A 20C的振荡形成的绿色光及蓝色光、以及由LED21的点亮形成的红色光以时间分割循 环地产生，并照射在微镜元件16上。下面对绿色增强模式时的动作进行说明。图3C表示在绿色增强模式时由微镜元件16形成的光像的颜色、LED21的发光定 时、与半导体激光器20A 20C的发光定时以及色轮24的输出之间的关系。在该绿色增强模式中，在1帧的最初，相当于色轮24的中心角度上的100°的B场 期间中，如图3C的CW输出所示，通过半导体激光器20A 20C的振荡发出蓝色光。并且， 使透过色轮24的蓝色用透过扩散板24B扩散之后的该蓝色光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与蓝色相对应的图像，从而由其反射光形成蓝色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，LED21熄灭。此后，与暂时停止半导体激光器20A 20C的振荡同步地开始LED21的点亮。之 后，在相当于色轮24的中心角度上的110 °的R场期间中，如图3C的R-LED所示通过LED21的点亮发出红色光，并照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与红色相对应的图像，从而由其反射光形成红色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止。因此，虽然若半导体激光器 20A 20C振荡，则在其光轴上的位置存在色轮24的蓝色用透过扩散板24B以及绿色荧光 体反射板24G，但是因为半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止，所以作为光源光的蓝色 光以及绿色光都不会产生。此后，与LED21熄灭同步地再次开始半导体激光器20A 20C中的振荡。之后，在 相当于色轮24的中心角度上的150°的G场期间中，由色轮24的绿色荧光体反射板24G所 激励的绿色的反射光作为光源光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与绿色相对应的图像，从而由其反射光形成绿色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。然后，色轮24进行旋转从而G场以及1帧期间结束。此后，若替代绿色荧光体反 射板24G而蓝色用透过扩散板24B位于来自半导体激光器20A 20C的光轴上，则为下一 帧的B场期间。这样，与形成了蓝色用透过扩散板24B和绿色荧光体反射板24G的色轮24的旋转 同步地控制半导体激光器20A 20C和LED21的振荡、点亮定时。由此，由半导体激光器 20A 20C的振荡形成的绿色光及蓝色光、以及由LED21的点亮形成的红色光以时间分割循 环地产生，并照射在微镜元件16上。并且，与从构成色轮24的蓝色用透过扩散板24B至绿色荧光体反射板24G的边界 定时同步地配置根据LED21点亮的R场，如上述标准模式时和绿色增强模式时所示，可以控 制半导体激光器20A 20C和LED21的发光定时，从而调整1帧期间的B、R、G各场期间的 时间长度。如上所述，根据本实施方式，与使用了色轮的光学系统无关，能够任意调整分配给 各颜色分量的时间长度，可以随时对应颜色平衡和投影图像的明亮度等所希望的颜色环
^Mi ο特别是在上述绿色增强模式中，与其他的原色成分相比，将基于更接近亮度分量 的G (绿)色光的绿色图像的投影时间设定得更长。这样一来，不仅成为在整体上绿色被增 强的图像，而且图像整体的亮度也将会提高，从而投影出更加明亮的图像。另外，在上述实施方式中，通过采用半导体激光器20A 20C作为使用色轮24产 生B(蓝)色光及G(绿)色光的光源，从而可以进行特别在响应速度和光强度方面优异的 稳定动作。并且，可以根据数据投影机装置的光源使用合适的元件从而提高商品性。与此同时，在当前所使用的荧光物质中，从蓝色激光变换为红色的波长变换效率 较低，这样无法得到充足的发光亮度。因此，通过使用红色LED来作为第2光源元件，如上所 述可以调整各原色图像场的期间，从而可以由充足的发光亮度进行红色图像的投影显示。(其他的动作例)接下来，对本实施方式所涉及的其他的动作例进行说明。在本动作例中，如图4A所示，将构成色轮24的蓝色用透过扩散板24B配置于在与 图像帧相对应的旋转相位为0°到150°的位置具有150°中心角的圆周上。另一方面，将绿色荧光体反射板24G配置于在该旋转相位为约150°到360° (0° )的位置具有约210° 的中心角的圆周上。在此，作为两个彩色模式，可以在标准模式和亮度增强模式之间进行切换。在标准模式中，使得构成所投影的1帧彩色图像的B、R、G的各原色图像的投影期 间的时间比为1 1 1。也就是说，对于横速旋转的色轮24旋转一次360°，若置换为色轮24的中心角度 则B场、R场、以及G场的时间比b r g为120° 120° 120°。在另一方的亮度增强模式中，除了构成1帧彩色图像的R、G、B的各原色图像之外， 还投影Y(黄)的图像。使投影B、R、G、Y各原色图像的期间的时间比为1 1 1 1。将投影Y原色图像的期间定义为Y场。也就是说，对于横速旋转的色轮24旋转一次360°，若置换为色轮24的中心角度 则R场、G场、B场以及Y场T的时间比b r g y为90° 90° 90° 90°。伴随上述彩色模式切换的动作控制全都是在CPU32进行总控制的基础上由投影 光处理部31来执行的。图4B表示在标准模式时由微镜元件16形成的光像的颜色、LED21的发光定时、与 半导体激光器20A 20C的发光定时以及色轮24的输出之间的关系。在该标准模式时，在1帧的最初，相当于色轮24的中心角度为120°的B场期间 中，如图4B的CW输出所示，通过半导体激光器20A 20C的振荡发出蓝色光。并且，使透 过色轮24的蓝色用透过扩散板24B扩散之后的该蓝色光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与蓝色相对应的图像，从而由其反射光形成蓝色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，LED21熄灭。此后，与暂时停止半导体激光器20A 20C的振荡同步地开始LED21的点亮。之 后，在相当于色轮24的中心角度为120°的R场期间中，如图4B的R-LED所示通过LED21 的点亮发出红色光，并照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与红色相对应的图像，从而由其反射光形成红色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止。因此，虽然若半导体激光器 20A 20C振荡，则在其光轴上的位置存在色轮24的蓝色用透过扩散板24B以及绿色荧光 体反射板24G，但是因为半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止，所以作为光源光的蓝色 光以及绿色光都不会产生。此后，与LED21熄灭同步地再次开始半导体激光器20A 20C中的振荡。之后，在 相当于色轮24的中心角度为120°的G场期间中，由色轮24的绿色荧光体反射板24G所激 励的绿色反射光作为光源光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与绿色相对应的图像，从而由其反射光形成绿色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。然后，色轮24进行旋转从而G场以及1帧期间结束。此后，当替代绿色荧光体反 射板24G而蓝色用透过扩散板24B再次位于来自半导体激光器20A 20C的光轴上时，则 为下一帧的B场期间。这样，与形成了蓝色用透过扩散板24B和绿色荧光体反射板24G的色轮24的旋转同步地控制半导体激光器20A 20C和LED21的振荡、点亮定时。由此，由半导体激光器 20A 20C的振荡形成的绿色光及蓝色光、以及由LED21的点亮形成的红色光以时间分割循 环地产生，并照射在微镜元件16上。下面对亮度增强模式时的动作进行说明。图4C表示在亮度增强模式时由微镜元件16形成的光像的颜色、LED21的发光定 时、与半导体激光器20A 20C的发光定时以及色轮24的输出之间的关系。在该亮度增强模式时，在1帧的最初，相当于色轮24的中心角度为90°的B场期 间中，如图4C的CW输出所示，通过半导体激光器20A 20C的振荡发出蓝色光。并且，使 透过色轮24的蓝色用透过扩散板24B扩散之后的该蓝色光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与蓝色相对应的图像，从而由其反射光形成蓝色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，LED21熄灭。此后，与暂时停止半导体激光器20A 20C的振荡同步地开始LED21的点亮。之 后，在相当于色轮24的中心角度为90 °的R场期间中，如图4C的R-LED所示通过LED21的 点亮发出红色光，并照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与红色相对应的图像，从而由其反射光形成红色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。在此期间，半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止。因此，虽然若半导体激光器 20A 20C振荡，则在其光轴上的位置存在色轮24的蓝色用透过扩散板24B以及绿色荧光 体反射板24G，但是因为半导体激光器20A 20C的振荡暂时停止，所以作为光源光的蓝色 光以及绿色光都不会产生。此后，与LED21熄灭同步地再次开始半导体激光器20A 20C中的振荡。之后，在 相当于色轮24的中心角度为90°的G场期间中，由色轮24的绿色荧光体反射板24G所激 励的绿色的反射光作为光源光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与绿色相对应的图像，从而由其反射光形成绿色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。然后，色轮24进行旋转从而G场结束。接下来不使半导体激光器20A 20C的振 动停止，同时开始LED21的点亮。之后，在相当于色轮24的中心角度为90°的Y场期间中， 如图4C的R-LED所示通过LED21的点亮发出红色光。因此，由基于LED21的点亮所形成的红色光和基于色轮24的绿色荧光体反射板 24G的反射所形成的绿色光的混合色而产生的黄色光照射在微镜元件16上。此时通过由微镜元件16显示与黄色相对应的图像，从而由其反射光形成黄色的 光像，并经由投影透镜单元19向外部的投影对象进行投射。然后，色轮24进行旋转从而Y场以及1帧期间结束。此后，当替代绿色荧光体反 射板24G而蓝色用透过扩散板24B再次位于来自半导体激光器20A 20C的光轴上时，则 为下一帧的B场期间。这样，与形成了蓝色用透过扩散板24B和绿色荧光体反射板24G的色轮24的旋转 同步地控制半导体激光器20A 20C和LED21的振荡、点亮定时。由此，由半导体激光器 20A 20C的振荡所形成的绿色光及蓝色光、由LED21的点亮所形成的红色光、以及基于混 合色的黄色光以时间分割循环地产生，并照射在微镜元件16上。
并且，与从构成色轮24的蓝色用透过扩散板24B至绿色荧光体反射板24G的边界 定时同步地配置基于LED21点亮的R场，如上述标准模式时和亮度增强模式时所示，控制半 导体激光器20A 20C和LED21的发光定时，来设置1帧期间中的B、R、G各场并且根据需 要设置Y场，从而可以调整这些场期间的时间长度。由此，在本动作例中，可以随时对应颜色平衡和投影图像的亮度等所希望的颜色 环境。特别在上述其他的动作例所示的亮度增强模式中，与单独地使用各光源的各原色 分量相比，因为新设置了基于与亮度分量更接近的Y(黄)色的黄色图像投影时间，所以可 以大幅提高图像整体的亮度，投影出明亮的图像，其中的Y(黄)色由G(绿)色和R(红) 色的混合色形成。另外，虽然在上述动作例中没有表示，但也可以在色轮24的蓝色用透过扩散板 24B位于来自半导体激光器20A 20C的光路上的定时，同时发出基于LED21的红色光，并 通过其混合色发出MOiiagenta 紫红色)色光，从而设置形成所对应光像的期间。另外，当着眼于上述图4C中R-RED所示的LED21的点亮周期时，在1帧中R场和Y 场需要LED21的点亮，针对R场和Y场的共计2个场以2次循环来实施LED21的点亮和熄 灭。这样，通过提高LED21的驱动频率来缩短连续点亮的时间，考虑到由于连续驱动 所产生的热电阻而发光亮度降低的LED21的特性，能够维持稳定高亮度下的发光驱动。另外，上述实施方式中对以下内容进行了说明，由半导体激光器20A 20C发出蓝 色激光并通过色轮24产生蓝色光以及绿色光，另一方面由LED21发出红色光。但是，本发 明不限于此，例如也可以使LED21为发出红色激光的半导体激光器。该情况下，使红色激光 扩散从而产生红色光的扩散板需要位于发出红色激光的半导体激光器的光轴上。也就是说，在由一个光源可以发光的原色光的亮度平衡不适于实用的情况下，本 发明可以应用于使用其他光源对其进行补偿的使用多种光源的光源部、以及使用这种的光 源部的投影装置。另外，上述实施方式对将本发明应用于DLP (注册商标)方式的数据投影机装置的 情况进行了说明。但是，本发明同样可以应用于例如使用单色液晶面板形成光像的液晶投 影机等。此外，本发明不限定于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其主要内容的范围内 可以进行多种变形。另外，在上述实施方式中执行的功能可以通过适当组合来实施。在上 述实施方式中包含多种阶段，通过公开的多个结构要件的适当组合可以得到多种发明。例 如，即使从实施方式中所示的全部结构要件中删除几个构成要件，只要能获得效果，则删除 了该构成要件后的结构也可以作为发明而得到。
权利要求
一种光源装置，其特征在于，具备第一光源，其在第一波段发光；光源光发生单元，其使用所述第一光源，以时间分割来产生多个颜色的光；第二光源，其产生与所述第一波段不同的第二波段的光；以及光源控制单元，其在一个周期中产生由所述光源光发生单元以及所述第二光源发出的各个光，并且控制所述第一及第二的各光源的驱动定时以便能够调整该各个光的发光定时以及发光期间。
2.一种投影装置，其特征在于，具备 第一光源，其在第一波段发光；光源光发生单元，其使用所述第一光源，以时间分割来产生多个颜色的光； 第二光源，其产生与所述第一波段不同的第二波段的光；光源控制单元，其在一个周期中产生由所述光源光发生单元以及所述第二光源发出的 各个光，并且控制所述第一及第二的各光源的驱动定时以便能够调整该各个光的发光定时 以及发光期间；输入单元，其输入图像信号；以及投影单元，使用基于所述光源控制单元的控制而射出的各个光，对应各个光形成与所 述输入单元输入的图像信号相对应的彩色光像，并进行投影。
3.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，所述第一光源发出蓝色波段的激光，并且所述光源光发生单元是至少在圆周方向并排 设置荧光体层和扩散层的色轮，该荧光体层以所述激光为激励光产生绿色波段，该扩散层 使所述激光扩散并透过。
4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述第二光源是发出红色波段光的发光二极管或激光光源。
5.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，具备至少两个以上所述光源控制单元和与所述光源控制单元对应的投影单元的控制 条件不同的彩色模式，并对其进行切换。
6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述彩色模式包括如下的彩色模式，在该彩色模式中发出所述红色波段光的发光二 极管的至少一个发光期间中停止发生所述蓝色波段的激光振荡，所述发光期间是包括在所 述色轮的一个周期中在所述激光的照射位置上跨越荧光体层和扩散层的期间的发光期间。
7.根据权利要求6所述的投影装置，其特征在于，所述彩色模式包括原色RGB的发光期间比例不同的两个彩色模式。
8.根据权利要求6所述的投影装置，其特征在于，所述彩色模式使由所述光源光发生单元所发出的多个颜色的光的至少一个与所述第 二光源的光的发光期间部分重复从而发出混合色的光，所述投影单元包括与所述混合色光的发光定时同步地形成对应于该光的颜色的光像 并进行投影的彩色模式。
9.根据权利要求8所述的投影装置，其特征在于，所述彩色模式包括如下的彩色模式，在该彩色模式中控制所述第一及第二的各光源的驱动定时，使得所述第二光源单独发光的期间和所述第一及第二光源共同发光从而产生 混合色光的期间在时间上分离。
10. 一种投影方法，其用于投影装置，该投影装置具有第一光源，其在第一波段发光； 光源光发生部，其使用所述第一光源，以时间分割来产生多个颜色的光；第二光源，其产生 与所述第一波段不同的第二波段的光；输入部，其输入图像信号；以及投影部，其使用各个 光形成与所述输入部输入的图像信号相对应的彩色光像并进行投影，其特征在于，该投影方法具有光源控制步骤，该光源控制步骤中使得在一个周期中产生由所述光 源光发生部以及所述第二光源发出的各个光，并且控制所述第一及第二的各光源的驱动定 时，以便能够调整该各个光的发光定时和发光期间。
全文摘要
本发明提供一种光源装置、投影装置及投影方法，光源装置特征在于，具备第一光源，其在第一波段发光；光源光发生单元，其使用所述第一光源的发光以时间分割来产生多个颜色的光源光；第二光源，其产生与所述第一波段不同的第二波段的光源光；以及光源控制单元，在一个周期中产生由所述光源光产生单元以及所述第二光源产生的各光源光，并且控制所述第一及第二的各光源的驱动定时以便可以调整该各光源光的发生定时。
文档编号G03B21/20GK101995750SQ20101026061
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月20日 优先权日2009年8月21日
发明者柴崎卫 申请人:卡西欧计算机株式会社