专利名称：投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及对从具有发光二极管而构成的光源射出的光进行光调制，并能够将显示图像投射显示在屏幕上的投影机。
背景技术：
为了谋求降低功耗和装置的小型化，已经设计出了代替高压水银灯等光源，而采用高亮度的发光二极管作为光源的投影机。作为这种投影机的一例，在特开2002-244211号公报中公开了具备包含多个发光二极管(11～15)的LED光源(101～103)而构成的图像投影装置。在此情况下，LED光源(101)具有多个蓝色的发光二极管(11～15)，能射出蓝色光；LED光源(102)具有多个绿色的发光二极管(11～15)，能射出绿色光；LED光源(103)具有多个红色的发光二极管(11～15)，能射出红色光。在该图像投射装置中，采用如下所述的单板式的光调制方式依次切换点亮各LED光源(101～103)，依次射出蓝色光、绿色光及红色光，同时与LED光源(101～103)的点亮切换定时同步地利用液晶光阀(141)，对蓝色光、绿色光及红色光依次进行光调制。
具体地说，点亮LED光源(101)时，从LED光源(101)射出的蓝色光通过偏振光变换元件(111)变成偏振光后，被二向色棱镜(分色棱镜)(121)及偏振光束分离器(131)反射，朝向反射型的液晶光阀(141)照射。这时，由液晶光阀(141)进行了光调制的蓝色光(调制后的蓝色光)通过偏振光束分离器(131)，由投射透镜(151)朝向屏幕投射。另外，点亮了LED光源(102)时，从LED光源(102)射出的绿色光通过偏振光变换元件(112)变成偏振光后，被二向色棱镜(121)及偏振光束分离器(131)反射，朝向液晶光阀(141)照射。这时，由液晶光阀(141)进行了光调制的绿色光(调制后的绿色光)通过偏振光束分离器(131)，由投射透镜(151)朝向屏幕投射。另外，点亮了LED光源(103)时，从LED光源(103)射出的红色光通过偏振光变换元件(113)变成偏振光后，被二向色棱镜(121)及偏振光束分离器(131)反射，朝向液晶光阀(141)照射。这时，由液晶光阀(141)进行了光调制的红色光(调制后的红色光)通过偏振光束分离器(131)，由投射透镜(151)朝向屏幕投射。这样，通过以极短的周期反复进行LED光源(101～103)的切换点亮、以及由液晶光阀(141)进行的光调制，将彩色显示图像投射在屏幕上进行显示。
特开2002-244211号公报(第4-5页)可是，在现有的图像投射装置中，存在以下问题。即，在该图像投射装置中，LED光源(101～103)分别具有相同数量的发光二极管(11～15)，通过切换点亮它们，依次射出蓝色光、绿色光及红色光。在此情况下，为了用自然的色调(在进行了白平衡调整的状态下)在屏幕上进行投射显示，作为一例，需要使入射到液晶光阀(141)中的蓝色光、绿色光及红色光的光量之比为1∶6∶3。另外，蓝色的发光二极管、绿色的发光二极管及红色的发光二极管在被供给了相同的电流值的电流时的亮度(发光效率)分别不同。因此，为了从具有相同数量的各自的亮度不同的发光二极管(11～15)的LED光源(101～103)，按照其光量比为1∶6∶3射出蓝色光、绿色光及红色光，需要通过减少高亮度的发光二极管的供给电流来降低其亮度，以使其与低亮度的发光二极管一致。其结果，在现有的图像投射装置中，尽管通过降低供给电流来降低亮度，但由于高亮度的发光二极管与低亮度的发光二极管的数量相同，所以存在制造成本高的问题。
发明内容
本发明就是鉴于这样的问题而完成的，主要目的在于提供一种能谋求降低制造成本的投影机。
为了达到上述目的，本发明的投影机具备具有设置多个发光二极管射出红色光的第一光射出部、设置多个发光二极管射出绿色光的第二光射出部和配置多个发光二极管射出蓝色光的第三光射出部的光源；以及对从该光源射出的上述红色光、上述绿色光和上述蓝色光进行光调制的光调制单元；并且通过将由该光调制单元光调制的光投射在屏幕上，能够将显示图像投射显示在该屏幕上；其特征在于上述光源被构成为，上述第一光射出部、上述第二光射出部及上述第三光射出部中的任意一者具备与其他的该光射出部不同数量的上述发光二极管，使得在点亮了所有的上述发光二极管的状态下入射到上述光调制单元中的上述红色光、上述绿色光和上述蓝色光的光量之比满足规定的条件。在此情况下，作为满足规定的条件的光量之比，包括能够用自然的色调显示图像的光量比(作为一例，红色光、绿色光及蓝色光的光量比为24∶70∶6)等各种光量比。
在该投影机中，规定每个光射出部的发光二极管的个数，以便将所有的发光二极管点亮(发光)时，从各光射出部例如按照24∶70∶6的光量比，射出红色光、绿色光及蓝色光。因此，与通过将电流值不同的电流供给每个光射出部来降低亮度的现有的结构不同，能充分地发挥各发光二极管的发光能力，能用必要的最低限度个数的发光二极管构成各光射出部，结果能充分地降低投影机的制造成本。
另外，本发明的投影机如上述的投影机，其中，上述光源具备与以满足上述规定的条件的方式配置的上述各发光二极管分开而单独进行点亮控制的，用于使上述红色光、上述绿色光、以及上述蓝色光中至少某一种光增加的色调调整用发光二极管。
在该投影机中，例如，将投射在屏幕上进行显示的显示图像变更成暖色系列的色调时，将增加红色光的色调调整用发光二极管(红色发光二极管)点亮。这时，入射到光调制单元中的红色光增加，结果不使供给各光射出部中的各发光二极管的电流值变化，也能容易地将显示图像的色调变成暖色系列(图像全部区域发红的图像)。
另外，本发明的投影机如上述的投影机，其中，上述光源的以满足上述规定的条件的方式配置的上述各发光二极管中的一部分与除该一部分之外的其它上述各发光二极管分开而单独进行熄灭控制，至少能够减少上述红色光、上述绿色光、以及上述蓝色光中的某一光。
在该投影机中，例如，将投射在屏幕上进行显示的显示图像变更成暖色系列的色调时，使射出绿色光的发光二极管的一部分、以及射出蓝色光的发光二极管的一部分熄灭。这时，入射到光调制单元中的绿色光及蓝色光减少，结果不使供给各光射出部中的各发光二极管的电流值变化，也能容易地将显示图像的色调变成暖色系列(图像全部区域发红的图像)。
图1是表示投影机1的结构框图。
图2是表示光学单元2的简略结构的剖面图。
图3是表示LED单元20r的结构的平面图。
图4是表示LED单元20g的结构的平面图。
图5是表示LED单元20b的结构的平面图。
附图标记的说明1投影机4控制部5LED驱动部6屏幕20r、20g、20bLED单元35r、35g、35b液晶光阀41r、41g、41b、41rx、41gx、41bx LEDLb蓝色光Lg绿色光Lr红色光
具体实施例方式
以下，参照附图，说明本发明的投影机的优选的实施例。
最初，说明投影机1的结构。图1所示的投影机1是具有3个后面所述的液晶光阀35，个别地对红色光、绿色光及蓝色光进行光调制后进行合成并射出的三板式投影机，根据由外部装置(录像走带机构及DVD唱机等的再生装置或个人计算机)输出的图像信号S，能将各种彩色图像投射到屏幕6上进行显示。具体地说，投影机1具有光学单元2、图像数据处理部3、控制部4及LED驱动部5。另外，投影机1实际上还具有声音信号处理部及扬声器等，但为了容易理解本发明，省略了它们的图示及说明。如图2所示，光学单元2具有LED单元20r、20g、20b(以下，不进行区别时，也称为“LED单元20”)，光调制部21r、21g、21b(以下，不进行区别时，也称为“光调制部21”)，棱镜22及投射透镜23。
LED单元20r、20g、20b分别构成本发明的第一至第三光射出部，它们一同构成本发明的光源。如图3所示，LED单元20r在基板上具有例如呈矩阵状配置、射出红色光Lr(参照图2)的28个LED(红色发光二极管)41r、41r、…。另外，如图4所示，LED单元20g在基板上具有呈矩阵状配置、射出绿色光Lg(参照图2)的28个LED(绿色发光二极管)41g、41g、…。另外，如图5所示，LED单元20b在基板上具有呈矩阵状配置、射出蓝色光Lb(参照图2)的16个LED(蓝色发光二极管)41b、41b、…。
另外，如图2所示，冷却用的散热片37及风扇38安装在各LED单元20的基板的背面上。
另外，在该投影机1中，LED41r、41r、…的个数(在此情况下，为28个)和LED41g、41g、…的个数(28个)和LED41b、41b、…的个数(16个)的比(以下也称“数量比”)，根据应入射到液晶光阀35中的红色光Lr的光量、绿色光Lg的光量、以及蓝色光Lb的光量的比(以下也称“光量比”)来规定。在此情况下，为了用自然的色调(进行了白平衡调整的状态下)将显示图像投射在纯白色的屏幕6上进行显示，需要使入射到液晶光阀35中的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb(以下，不进行区分时，也称为“光L”)的光量比为24∶70∶6(本发明的“规定的条件”之一例)。另外，LED41r、LED41g及LED41b(以下，不进行区分时，也称为“LED41”)的亮度(例如供给最大允许电流的80％左右的电流，点亮时的亮度)互相不同。因此，在使各LED41的数量比与光量比相等，为24∶70∶6的情况下，入射到液晶光阀35中的光L的光量比与所希望的光量比(这时为24∶70∶6)不一致。因此，在该投影机1中，考虑到各LED41的亮度不同，通过将该数量比例如规定为7∶7∶4，将入射到液晶光阀35中的光L的光量比设计为24∶70∶6。
光调制部21r是对由LED单元20r射出的红色光Lr进行光调制的单元，如该图所示，具有透镜阵列32、33，入射侧偏振片34，液晶光阀35r及出射侧偏振片36。光调制部21g是对由LED单元20g射出的绿色光Lg进行光调制的单元，具有透镜阵列32、33，入射侧偏振片34，液晶光阀35g及出射侧偏振片36。
光调制部21b是对由LED单元20b射出的蓝色光Lb进行光调制的单元，具有透镜阵列32、33，入射侧偏振片34，液晶光阀35b及出射侧偏振片36。在此情况下，液晶光阀35r、35g、35b(以下，不进行区分时，也称为“液晶光阀35”)构成本发明的光调制单元。
多个小径透镜呈矩阵状排列，一体地形成透镜阵列32、33。在此情况下，透镜阵列32、33被配置在LED单元20和液晶光阀35之间，将从LED单元20射出的光L(发散光)变换成平行光。另外，透镜阵列32、33具有用于为将光L大致均匀地入射到液晶光阀35的全部区域中的光学积分器的功能。按照与液晶光阀35大致相同的形状、而且大致相等的大小形成入射侧偏振片34。该入射侧偏振片34配置在透镜阵列33和液晶光阀35之间，使由透镜阵列32、33变换成了平行光的光L变成线偏振光后入射到液晶光阀35中。液晶光阀35例如是透射型的光调制元件，根据由图像数据处理部3输出的图像数据Dr、Dg、Db，对红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb分别进行光调制。出射侧偏振片36将由液晶光阀35调制了的光L变成偏振光。
棱镜22将由各液晶光阀35r、35g、35b分别进行了光调制的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb进行合成后生成投射光Lp，并向投射透镜23射出。投射透镜23将由棱镜22射出的投射光Lp放大后朝向屏幕6投射。
图像数据处理部3根据由外部装置输出的图像信号S，生成对应于图像信号S的显示图像中的红色分量的图像数据Dr、绿色分量的图像数据Dg、以及蓝色分量的图像数据Db(以下，不进行区分时，也称为“图像数据D”)，输出给光学单元2(液晶光阀35)。控制部4控制与LED驱动部5有关的LED单元20的驱动状态、或由图像数据处理部3进行的图像数据D的生成及对光学单元2的输出等。LED驱动部5在控制部4的控制下，对各LED单元20供给电流值大致相等的电流(作为一例，LED41的最大允许电流的80％左右的电流以下也称“驱动电流”)。
其次，参照
投影机1的总体工作。在该投影机1中，接通了电源时，LED驱动部5将驱动电流供给各LED单元20。与此相对应，LED单元20r、20g、20b的各LED41点亮(发光)，分别射出红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb。在此情况下，在该投影机1中，如上所述，由于将LED单元20r、20g、20b的各LED41的数量比规定为例如7∶7∶4，所以入射到液晶光阀35中的光L的光量比被设计为24∶70∶6。因此，只要LED驱动部5对各LED单元20供给电流值大致相等的驱动电流，就会射出其光量比为24∶70∶6的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb。
其次，透镜阵列32、33将从LED单元20射出的光L变换成平行光，入射侧偏振片34使由透镜阵列32、33变换成了平行光的光L变成线偏振光。其次，液晶光阀35根据由控制部4输出的图像数据D，对光L进行调制。这时，液晶光阀35r根据图像数据Dr对红色光Lr进行调制，液晶光阀35g根据图像数据Dg对绿色光Lg进行调制，液晶光阀35b根据图像数据Db对蓝色光Lb进行调制。其次，出射侧偏振片36使由各液晶光阀35进行了光调制的光L的振幅方向一致后出射到棱镜22中。其次，棱镜22将由各液晶光阀35r、35g、35b调制的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb合成后射出投射光Lp。接着，投射透镜23将由棱镜22合成的投射光Lp放大后投射到屏幕6上。由此，在屏幕6上显示出彩色显示图像。在此情况下，红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb约以24∶70∶6的光量比入射到液晶光阀35r、35g、35b中，所以显示图像能用自然的色调进行显示。
这样，如果采用该投影机1，则由于配置与LED单元20r、20g不同数量的LED41来构成LED单元20b，以便在将所有的LED41点亮的状态下，入射到液晶光阀35中的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb的光量比为24∶70∶6，所以只要从LED驱动部5将电流值大致相等的驱动电流供给各LED单元20，并使所有的LED41点亮，就能使红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb的光量比为24∶70∶6，(所希望的光量比)。因此，和为与低亮度的发光二极管保持一致而减少供给电流，使亮度降低的现有的结构不同，能充分地发挥所有的LED41r、41g、41b的发光能力，至少能将构成一个或两个LED单元20的LED41(在该例中，为LED单元20b的LED41b)的个数抑制为必要的最低限度的个数。因此，能使各LED单元20中使用的发光二极管的个数少，能充分地降低投影机1的制造成本。在此情况下，作为本发明的规定的条件，规定配置在各LED单元20中的LED41的个数，以便入射到液晶光阀35中的光量比为24∶70∶6，就能容易地投射并显示自然色调的显示图像(进行了白平衡调整的状态下的显示图像)。
另外，本发明不限定于上述的本发明的实施例。例如，虽然在本发明的实施例中说明了为了使入射到液晶光阀35中的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb的光量比为24∶70∶6，而将LED41r、41g、41b的数量比规定为7∶7∶4的例子，但本发明不限定于此。具体地说，输入一般色调的图像信号S，用暖色系列的色调投射并显示显示图像时，为了使入射到各液晶光阀35中的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb的光量比例如为96∶245∶21(本发明的“规定条件”的另一例)，使LED41r、41g、41b的数量比例如为8∶7∶4即可。另外，输入一般色调的图像信号S，用冷色系列的色调投射并显示显示图像时，为了使入射到各液晶光阀35中的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb的光量比例如为48∶140∶15(本发明的“规定条件”的又一例)，使LED41r、41g、41b的数量比例如为7∶7∶5即可。
另外，如图3～5所示，作为光源，可以采用在各LED单元20中设置与经常点亮的LED41r、41g、41b分开而单独进行点亮及熄灭的LED41rx(增加红色光Lr用的色调调整用发光二极管)、LED41gx(增加绿色光Lg用的色调调整用发光二极管)、以及LED41bx(增加蓝色光Lb用的色调调整用发光二极管)，通过适当地点亮它们中的一个或多个来改变入射到各液晶光阀35中的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb的光量比的结构。如果采用该结构，则不改变从LED驱动部5供给各LED41r、41g、41b的驱动电流的电流值，也能根据屏幕6的颜色、投影机1的设置环境的照明光的颜色、以及图像信号S的色调等，调整显示图像的色调，进行显示。
另外，也可以变更各LED单元20，使LED41r中的一部分、LED41g中的一部分、以及LED41b中的一部分能够与除了这部分的其他LED41分开而单独进行熄灭控制。在该变更了的LED单元20中，在点亮上述其他LED41的状态下，对上述各一部分的LED41中的某一者进行熄灭控制。其结果，入射到各液晶光阀35中的红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb中的某一者被减光，从而使各光L的光量比变化。即使采用该结构，也可以不改变从LED驱动部5供给各LED41r、41g、41b的驱动电流的电流值，根据屏幕6的颜色、投影机1的设置环境的照明光的颜色、以及图像信号S的色调等，调整显示图像的色调，进行显示。在此情况下，还可以将上述的色调(色相)调整用的LED41rx、41gx、41bx配置在该LED单元20中。
另外，在本发明的实施例中，虽然举例说明了三板式的投影机，但也能将本发明应用于用一个液晶光阀对红色光Lr、绿色光Lg及蓝色光Lb进行光调制的单板式的投影机。在此情况下，可以采用按照规定的数量比在一个基板上配置了LED41r、41g、41b、...的LED单元，来代替LED20r、20g、20b。另外，本发明的光调制单元不限定于通过型(透射型)的液晶光阀，也能采用反射型的液晶光阀等各种光调制元件。另外，在本发明的实施例中，虽然举例说明了背面投射型的投影机1，但本发明不限定于此，也能适用于前面投射型的投影机。
权利要求
1.一种投影机，具备具有设置多个发光二极管射出红色光的第一光射出部、设置多个发光二极管射出绿色光的第二光射出部和配置多个发光二极管射出蓝色光的第三光射出部的光源；以及对从该光源射出的上述红色光、上述绿色光和上述蓝色光进行光调制的光调制单元；并且通过将由该光调制单元光调制的光投射在屏幕上，能够将显示图像投射显示在该屏幕上；其特征在于上述光源被构成为，上述第一光射出部、上述第二光射出部及上述第三光射出部中的任意一者具备与其他的该光射出部不同数量的上述发光二极管，使得在点亮了所有的上述发光二极管的状态下入射到上述光调制单元中的上述红色光、上述绿色光和上述蓝色光的光量之比满足规定的条件。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于上述光源被构成为，具备能够与以满足上述规定的条件的方式配置的上述各发光二极管单独地点亮控制、用于使上述红色光、上述绿色光和上述蓝色光中至少一种光增加的色相调整用发光二极管。
3.根据权利要求1或2所述的投影机，其特征在于上述光源被构成为，以满足上述规定的条件的方式配置的上述各发光二极管中的一部分能够与除该一部分以外的其他上述各发光二极管单独地熄灭控制，能够使上述红色光、上述绿色光和上述蓝色光中至少一种光减少。
全文摘要
本发明提供一种能谋求降低制造成本的投影机。投影机(1)具有具有配置多个LED(41r、41g、41b)，射出红色光(Lr)、绿色光(Lg)及蓝色光Lb的LED单元(20r、20g、20b)的光源；以及对从光源射出的红色光(Lr)、绿色光(Lg)及蓝色光(Lb)进行光调制的液晶光阀(35r、35g、35b)，通过将由液晶光阀(35)进行了光调制的投射光(Lp)投射在屏幕上，能对显示图像进行投射显示，光源这样构成，即各LED单元(20)中的某一个具有与其他LED单元(20)不同数量的LED(41)，以便在将所有的LED(41)点亮的状态下，入射到液晶光阀(35)中的红色光(Lr)、绿色光(Lg)、以及蓝色光(Lb)的光量之比满足规定的条件。
文档编号H04N9/31GK1573511SQ20041004811
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者保坂俊幸 申请人:精工爱普生株式会社