CN100489952C - 发光方法、发光装置、投影式显示装置 - Google Patents

Abstract

在以发光二极管那样的固体光源为代表的出射单色光的光源中，保持色重现性，而且提高光输出。在一幅图像的显示期间中，控制红色发光二极管1(a)～蓝色发光二极管1(c)的发光，使得执行在第1发光期间使红色发光二极管1(a)发光的第1发光步骤；在第2发光期间使绿色发光二极管1(b)发光的第2发光步骤；在第3发光期间使蓝色发光二极管1(c)发光的第3发光步骤；以及在第4发光期间同时使红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)及蓝色发光二极管1(c)发光的第4发光步骤。

Description

发光方法、发光装置、投影式显示装置

技术领域

本发明涉及采用作为光源的光发生装置、光调制元件、作为投影装置的投影透镜等的屏幕上投影大画面图像的投影式显示装置中使用的光源的发光方法及发光装置等。

背景技术

近年来，作为能够进行大画面显示的投影式图像设备，其中采用各种光调制元件的投影式显示装置(投影机)引起人们的注意。这些投影式显示装置是利用从光发生装置、即光源发射的光，对利用透射型或反射型的液晶、或者利用阵列状配置的微镜能够改变反射方面的DMD(数字微镜器件)等能够进行光调制的光调制元件进行照射，在光调制元件上形成与从外部供给的图像信号相对应的光学图像，将利用光调制元件调制的照射光即光学图像通过投影透镜放大，投影在屏幕上。

作为该投影的大画面的重要光学特性，可以举出有从投影透镜出射的亮度、亮度的均匀性、以及更忠实地再现红色、绿色、蓝色等单色和将三种颜色进行色合成而得到的白色等颜色的性能，即色重现性等。

另外，最近作为投影式显示装置，缩短屏幕上显示的图像亮度从电源接通到最大亮度为止的时间、即所谓的瞬时发光性能，以及设置是否容易及携带搬运等的移动性等所谓作为一般性的图像显示装置所要求的综合性的功能也作为重要项目引起人们的注意。

图8所示为以往的投影式显示装置，它具有采用超高压汞灯等白色灯401的光源单元403、采用能够均匀照射的光学装置而构成的照射单元35、作为光调制元件的反射型显示元件41、以及投影透镜51。

另外，作为能够均匀照射的光学装置，采用玻璃柱、或粘贴反射镜而构成的中空筒状的棒状积分器(intergrator)32。该棒状积分器32的从入射侧开口入射的光，在棒状积分器32内通过全反射或用反射镜面的反复反射，在棒体内部传输，从出射侧开口出射均匀的光束。另外，通过使用将透镜33及反射镜和棱镜36等光学装置组合而成照射单元35，能够对反射型显示元件41上照射均匀性的光束。

另外，作为能够均匀照射的光学装置，已经知道通过采用二维形状配置多个透镜的透镜阵列，也能够对显示元件上均匀照射。

这里，用图表示采用棒状积分器32构成的照射单元35的光学系统，对投影式显示装置的整个光学系统进行说明。

从光发生装置即灯401出射的光利用聚光装置即反射镜402聚光。这时从反射镜402的开口出射的光束是光束的中间附近与周边部分的辉度差较大的有亮度不均匀的光束。因此，利用上述的棒状积分器32，从出射侧开口出射均匀的光束。另外，从棒状积分器32出射的光束利用透镜33及反射镜的棱镜36等的照射单元35，向配置能够利用光调制形成图像的反射型显示元件41的位置传输光，使得在反射型显示元件41的有效区域形成适当大小的光束。

另外，以往作为一般性的光源而使用的白色灯401发出白色光，白色光照射反射型显示元件41，将利用反射型显示元件41进行光调制的光束通过投影透镜51向屏幕上投影的光，只能输出黑白即灰度图像。因此，在显示彩色图像时，必须将白色光分离为红、绿、蓝的三基色，并将三色光束再度进行色合成。

因此，通过将图9那样的称为彩色轮411的分色滤色片，在一幅图像的显示期间内以规定的周期旋转，将照射显示元件的颜色以红色、绿色、蓝色的时间序列着色，从而将从白色灯401出射的白色光分割为光的三基色，在用各色光照射的期间内，将用一个反射型显示元件41形成的各色图像向屏幕上投影，从而实现彩色图像。另外，在图8中，彩色轮411作为分色滤色片21插入透镜31与棒状积分器32之间。

对于该投影式显示装置，在形成一幅画面的期间(NTSC的图像显示中约为17毫秒)内显示的图像即使是用不同的颜色显示的图像，但由于进行眼睛的光在一定时间内能够识别，因此会引起错觉，完全就像不同颜色的图像正在同时发光，就能够显示彩色图像。

这样，在屏幕上使反射型显示元件41形成的彩色图像以大画面实现明亮的、均匀性好的图像。

近年来，还知道一种投影式显示装置，它是在上述以往的光学系统中，如图10所示，采用发光二极管1那样的称为固体光源的出射单透光的光源而构成，以代替主要采用超高压汞灯的白色灯401(例如参照“Performance of HighPower LED Illuminators in Color Sequential projection Displays”，GerardHarbers，et at al.IDW’03 pp1585-1588)。图10所示的投影式显示装置由光源单元4、照射单元35、作为将照射光进行调制的光调制元件的反射型显示元件41、以及投影透镜51构成，光源单元4具有红色发光二极管1(a)、将该光源出射的光束进行聚光用的透镜2(a)、绿色发光二极管1(b)、将该光源出射的光束进行聚光用的透镜2(b)、蓝色发光二极管1(c)、将该光源出射的光束进行聚光用的透镜2(c)、以及将各光源出射的光束合成用的正交棱镜3，照射单元25采用能够按照照射区域使光束成形和均匀的透镜31、33、34、能够提高照射均匀性的棒状积分器32、以及将透过透镜34的光引向反射型显示元件41的棱镜36。

已经知道，发射该单色光的发光二极管1(a)～1(c)等固体光源在供给电功率之后，到出射与该电功率相对应的几乎全部光输出功率为止的上升时间，以及停止供给电功率之后到光输出功率几乎没有为止的下降时间为小于等于1微秒，与以往的白色灯401相比非常短。即具有的优点是，发光二极管能够瞬时切换发光与熄灭。

另外，由于发光二极管能够出射单色光，因此不需要将发出的光重新进行分色。因而，如图10所示的发光二极管1(a)～1(c)那样，采用分别发出红色光(波长约600～700nm)、绿色光(波长约500～570nm)、蓝色光(波长约430～490)的发光二极管作为光源，利用未图示的控制装置的控制，以规定周期反复进行各二极管的发光及熄灭，通过这样能够与图8的投影式显示装置相同，显示彩色图像。已经知道在该投影式显示装置中，不需要以往的以白色灯401为光源的光学系统中所用的分色用的彩色办411等的分色滤色片21，能够构成具有更简洁的光学系统的投影式显示装置。

上述的以发光二极管1(a)～1(c)等固体光源作为光源的投影式显示装置中存在以下那样的问题。

即，在图10所示的投影式显示装置中最好这样进行调整，使得将红色、绿色、蓝色的三色合成而成的白色能够得到黑体辐射的色温5000～10000K的轨迹上或近似在它附近的白色的光，偏离该范围较大的白色将使投影的图像质量大大恶化。

这样，在黑体辐射的色温5000～10000的轨迹上或近似在它附近的白色的光取决于使用的光源的主波长及光谱宽度，多少有些不同，但红色、绿色、蓝色的发射量之比多为近似1:1:1。但是，对于红色、绿色、蓝色的各色光，肉眼感觉的亮度各不相同。一般若将相等发射强度的红色、绿色、蓝色的各色光以人所感觉的亮度(以下称为光通量)之比来表示，则多为例如红：绿：蓝＝3:7:1左右。因而，在取得白色平衡时，最好使光通量比例如为红：绿：蓝＝3:7:1左右。

对此存在以下那样的问题。

现在能够有最大输出的发光二极管的生产厂家之一的美国鲁勒兹公司已以商品化的、从几乎相同尺寸的发光部分出射的发光二极管光通量是红色为约44流明，绿色为约80流明，蓝色我为18流明，其比例约为红：绿：蓝＝2:4:1左右，红色及绿色较低，与上述的分配比不一致。

因此，关于这样的发光二极管的发光，在色合成中必须进行近似唯一性的光通量调整，通过以下那样的调整，能够得到合适的白色。

第1种控制方法是如图11所示，调整各色发光二极管的光强度(称为瞬间光通量。以下相同)。具体来说，进行控制使得以最大光强度使绿色的发光二极管发光，同时红色发光二极管及蓝色发光二极管的光强度分别为低于最大光强度的光强度。另外，图11中的红色、绿色、蓝色的发光二极管的发光期间是将一幅图像的显示期间T(对于NTSC的图像显示，约为17毫秒)三等分，分别为相同的期间。在该条件下，各光的光通量用红色发光二极管1(a)的区域501、绿色发光二极管1(b)的区域502、蓝色发光二极管1(c)的区域503的面积(光强度与发光期间之积)来表示，该比值提供考虑了肉眼的相对视觉灵敏度的分配比。

但是，在该图11所示的发光期间一定、而改变光强度的调整中，是将绿色发光二极管1(b)作为最大光强度，以它为基准，来决定其它发光二极管的光强度。因而，绿色发光二极管1(b)的最大光强度成为全体的限制，在一旦确保白色光的色重视性好的状态下，很难将光通量提高得比它更高。

另外，各种颜色的最大光强度的值是在发光元件的发光部分达到不损坏程度的电流量、产品的规格、为了延长寿命所应该维持的温度条件及电流量等条件下所能得到的最大的发光强度。

因此，还可进行以下的第2种控制方法。如图12所示那样进行控制，使得红色、绿色、蓝色的任何一种发光二极管都以最大光强度发光，但各自的发光期间不同，使光能量少的绿色发光二极管的发光期间更延长。具体来说，在一幅图像的显示期间T中，控制绿色发光二极管的发光期间Gt，使它比一幅图像的显示期间的T/3要长，而控制其它发光二极管的发光期间Rt及Bt，使它比该T/3要短(蓝色的比红色的更要短)。与图11的情况相同，用肉眼感觉到的各光的光通量用红色发光二极管的区域511、绿色发光二极管的区域512及蓝色发光二极管的区域513的面积表示，该比值提供考虑了肉眼的相对视觉灵敏度的分配比(例如3:7:1)。

在图11所示的例子和图12所示的例子中，红色、绿色、蓝色的面答(光通量)比分别相同，但绝对值、即各区域的面积(光通量)是图12的绝对值要大。因而，能够既保持各种颜色的分配比，又得到更高的光通量。

但是，在上述图12所示的发光期间可变、而使光强度一定的调整中，如上所述，由于在红色、绿色、蓝色中，光通量最大的是绿色，因此作为投影式显示装置，若为了增大出射的光的亮度，而想要增加绿色的量，则延长绿色发光二极管的发光期间，从而白色成为洗绿色的白色。即存在的问题是，为了增加亮度而超过规定的发光期间进行发光，将使白色的色更现性恶化。

如上所述，在采用发光二极管那样的能够发出单色光的固体光源的光源中，难以兼顾提高光通量与保持色重现性的两方面。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到能够既保持色重现性、又提高光通量的光源的发光方法、发光装置及使用该发光装置的投影式显示装置。

发明内容

为了达到上述的目的，本发明的第1发明是一种发光方法，是采用发出红色光的第1光发生装置、发出绿色光的第2光发生装置、以及发出蓝色光的第3发光发生装置而发出成为图像用光源的光的图像用光源的发光方法，在一幅图像的显示期间中，具有

在第1发光期间使所述第1光发生装置发光的第1发光步骤；

在第2发光期间使所述第2光发生装置发光的第2发光步骤；

在第3发光期间使所述第3光发生装置发光的第3发光步骤；以及

在第4发光期间同时使所述第1光发生装置、所述第2光发生装置及所述第3光发生装置发光的第4发光步骤，

所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的长度的至少某一个与其它不同。

另外，本发明的第2发明是本发明的第1发明的发光方法中，进行以下控制中的至少某一个控制：

使所述第1光发生装置的光强度在所述第1发光期间与所述和4发光期间中不同的控制、

使所述第2光发生装置的光强度在所述第2发光期间与所述和4发光期间中不同的控制、以及

使所述第3光发生装置的光强度在所述第2发光期间与所述和4发光期间中不同的控制。

另外，本发明的第3发明是本发明的第2发明的发光方法中，使得在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间中的所述第1光发生装置的发光量与所述第2光发生装置的发光量与所述和3光发生装置的发光量之比、

和所述第4发光期间中的所述第1光发生装置的发光量与所述第2光发生装置的发光量与所述第3光发生装置的发光量之比

实质上相同。

另外，本发明的第4发明是本发明的第1发明的发光方法中，在所述一幅图像的显示期间中，分别连续或不连续发分配所述第1发光期间、所述第2发光期间、所述第3发光期间及所述第4发光期间。

另外，本发明的第5发明是本发明的第4发明的发光方法中，

在所述一幅图像的显示期间中，将所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间，按照这一顺序或不按这一顺序、而且连续或不连续地进行分配，

将所述第4发光期间插入在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间循环一圈后的期间进行分配。

另外，本发明的第6发明是本发明的第4发明的发光方法中，在所述一幅图像的显示期间中分割所述第3发光期间，插入在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的至少某一组的发光期间之间进行分配。

另外，本发明的第7发明是一种发光装置，是发出成为图像用光源的光的发光装置，具有

发出红色光的第1光发生装置；

发出绿色光的第2光发生装置；

发出蓝色光的第3光发生装置；以及

控制装置，

所述控制装置控制所述第1～第3光发生装置的发光，使得

在一幅图像的显示期间中，执行

在第1发光期间使所述第1光发生装置发光的第1发光步骤；

在第2发光期间使所述第2光发生装置发光的第2发光步骤；

在第3发光期间使所述第3光发生装置发光的第3发光步骤；

以及在第4发光期间同时使所述第1光发生装置、第2发光上装置及第3发光上装置发光的第4发光步骤，

所述控制装置进行使得所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的长度的至少某一个与其它不同的控制。

另外，本发明的第8发明是本发明的第7发明的发光装置中，

所述控制装置进行以下控制中控制的至少某一个控制：

使所述第1光发生装置的光强度在所述第1发光期间与所述第4发光期间中不同的控制、

使所述第2光发生装置的光强度在所述第2发光期间与所述第4发光期间中不同的控制、以及

使所述第3光发生装置的光强度在所述第3发光期间与所述第4发光期间中不同的控制。

另外，本发明的第9发明是本发明的第7发明的发光装置中，

所述控制装置进行控制，使得

在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间中的所述第1光发生装置的发光量与所述第2光发生装置的发光量与所述第3光发生装置的发光量之比、

和所述第4发光期间中的所述第1光发生装置的发光量与所述第2光发生装置的发光量与所述第3发光生装置的发光量之比

实质上相同。

另外，本发明的第10发明是本发明的第7发明的发光装置中，

所述控制装置进行控制，使得

在所述一幅图像的显示期间中，分别连续或不连续地分配所述第1发光期间、所述第2发光期间、所述第3发光期间及所述第4发光期间。

另外，本发明的第11发明是本发明的第10发明的发光装置中，

所述控制装置进行控制，使得

在所述位置图像的显示期间中将所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间按照这一顺序或不按这一顺序而且连续或不连续进行分配；以及

将所述第4发光期间插入在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间循环一圈后的期间进行分配。

另外，本发明的第12发明是本发明的第10发明的发光装置中，

所述控制装置进行控制，使得在所述一幅图像的显示期间中，分割所述第4发光期间并进行分配，使得插入在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的至少某一组的发光期间之间。

另外，本发明的第13发明是一种投影式显示装置，具有

光源、

使来自所述光源的光聚光的聚光系统、

使利用所述聚光系统聚光的光进行调制的光调制元件、以及

将利用所述光调制元件调制的光进行投影的投影装置，

所述光源具有如本发明的第7发明的发光装置。

另外，本发明的第14发明是一种程序，是使计算机起到作为控制所述第1～第3光发生装置发光的控制装置的功能用的程序，使得执行本发明的第8发明的发光装置的、在一幅图像的显示期间中的以下步骤：

在第1发光期间使所述第1发光装置发光的第1发光步骤；

在第2发光期间使所述第2发光装置发光的第2发光步骤；

在第3发光期间使所述第2发光装置发光的第3发光步骤；以及

在第4发光期间同时使所述第1光发生装置、第2光发生装置及第3光发生装置发光的第4发光步骤。

另外，本发明的第15发明是一种记录媒体，是利用计算机能够处理的记录媒体，是记录本发明的第14发明的程序的记录媒体。

根据本发明，在以发光二极管那样的固体光源为代表的出射单色光的光源中，能够既保护色重现性，又提高光通量。

附图说明

图1所示为本发明实施形态有关的发光装置及内装该发光装置的投影式显示装置的简要构成图的第1例。

图2所示为本发明实施形态有关的投影式显示装置内装的发光装置输出的各种颜色的光强度及时序图的第1例。

图3所示为本发明实施形态有关的投影式显示装置内装的发光装置输出的各种颜色的光强度及时序图的第2例。

图4所示为本发明实施形态有关的投影式显示装置内装的发光装置输出的各种颜色的光强度及时序图的第3例。

图5所示为本发明实施形态有关的投影式显示装置内装的发光装置输出的各种颜色的光强度及时序图的第4例。

图6所示为本发明实施形态有关的投影式显示装置内装的发光装置输出的各种颜色的光强度及时序图的第5例。

图7所示为本发明实施形态有关的投影式显示装置内装的发光装置的简要构成图的第2例。

图8所示为以往的投影式显示装置的简要构成图的第1例。

图9所示为以往的投影式显示装置使用的彩色轮的简要构成图的一例。

图10所示为以往的投影式显示装置简要构成图的第2例。

图11所示为以往的投影式显示装置输出的各种颜色的光强度及时序图的第1例。

图12所示为以往的投影式显示装置输出的各种颜色的光强度及时序图的第2例。

标号说明

1(a)  红色发光二极管

1(b)  绿色发光二极管

1(c)  蓝色发光二极管

2(a)  透镜

2(b)  透镜

2(c)  透镜

3     正交棱镜

4   光源单元

10  控制装置

21  分色滤色片

31  透镜

32  棒状积分器

33  透镜

34  透镜

35  照明单元

36  棱镜

41  显示元件

51  投影透镜

101 表示红色发光二极管1(a)在单色发光时利用光强度与发光期间之积表示的光通量的区域。

102 表示绿色发光二极管1(b)在单色发光时利用光强度与发光期间之积表示的光通量的区域。

103 表示蓝色发光二极管1(c)在单色发光时利用光强度与发光期间之积表示的光通量的区域。

104 表示红色发光二极管1(a)在三色同时发光时利用光强度与发光期间之表表示的光通量的区域。

105 表示绿色发光二极管1(b)在三色同时发光时利用光强度与发光期间之表表示的光通量的区域。

106 表示红色发光二极管1(c)在三色同时发光时利用光强度与发光期间之表表示的光通量的区域。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

实施方式

图1所示为本发明实施形态有关的投影式显示装置的简要构成。

图1由光源单元4、照射单元35、作为将照射光进行调制的光调制元件的反射型显示元件41、以及投影透镜51构成。光源单元4具有作为红色光源的红色发光二极管1(a)、和将该红色发光二极管1(a)出射的光束聚光用的红色光用透镜2(a)；作为绿色光源的绿色发光二极管1(b)、和将该绿色发光二极管1(b)出射的光束聚光用的绿色光用透镜2(b)；作为蓝色光源的蓝色发光二极管1(c)、和将该蓝色发光二极管1(c)出射的光束聚光用的蓝色光用透镜2(c)；将各发光二极管1(a)、1(b)、1(c)出射的光束合成用的正交棱镜3；以及控制红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)、蓝色发光二极管1(c)的各自的发光期间及发光时的光强度的控制装置10，照射单元35采用能够按照照明区或使光束成形及均匀化的透镜31、33、34；能够进行均匀性高的照明的棒状积分器32；以及将透过透镜34的光引导至反射型显示元件41的棱镜36。

在光源单元4中是这样组合的，它使各发光二极管1(a)、1(b)、1(c)的三色光源分时发光，将形成一幅画面的期间(NTSC等的图像显示中约为17毫秒)内显示的图像重合，形成彩色图像，另外将三色合成的光或重合而生成的光构成白色。

另外，也可以采用半导体激光器或Nd：YAG激光器等固体激光器、或Ar激光器等气体激光器等出射单色光而且发光和熄灭时间短的光源以代替三个发光二极管1(a)、1(b)、1(c)。同样，也可以采用发光及熄灭时间短、在形成一幅画面的期间(约17毫秒)内能够瞬时发光及熄灭的固体光源或其它光源。

图1所示的是使用从三基色的发光二极管1(a)、1(b)、1(c)出射的光束照射反射型显示元件41的情况，若同时发光，则使用各色用透镜2(a)、2(b)、2(c)分别聚光的三色光束用正交棱镜3进行色合成，生成白色光，并作为白色光入射照射单元35。

入射至照射单元35的光束用透镜31聚光，经过玻璃柱、或利用粘贴反射镜构成的中空筒形的棒状积分器32等均匀化照射装置、以及透镜33等光学装置，利用棱镜36进行正交反射后，照射反射型显示元件41。在反射型显示元件41中，光以光调制状态被反射，透过棱镜36，通过投影透镜51，向未图示的屏幕上投影。通过这样，将放大的彩色图像进行显示。

另外，在上述构成中，光源单元4及控制装置10相当于本发明的包含光源及发光装置的构成，红色发光二极管1(a)相当于本发明的第1光发生装置，绿色发光二极管1(b)相当于本发明的第2光发生装置，蓝色发光二极管1(c)相当于本发明的第3光发生装置，控制装置10相当于本发明的控制装置。另外，各色用透镜2(a)、2(b)、2(c)、正交棱镜3、透镜31、33、34、棱镜36、及棒状积分器32构成本发明的聚光系统，反射型显示元件41相当于本发明的光调制元件，投影透镜51相当于本发明的投影装置。

下面，参照图2说明具有以上那样构成的本发明实施形态的投影式图像显示装置中对于光源单元4的红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)、蓝色发光二极管1(c)的光强度及发光期间的利用控制装置10的控制动作，同时通过这样来说明本发明的发光方法的一实施形态。另外，图2是利用控制装置10的控制的从投影式显示装置输出的各色的光强度及时序的第1例。

如图2所示，控制装置10将一幅图像的显示期间T四等分，每个为T/4，将四等分的最初三个期间的总和，分配给将三基色的红色发光二极管1(a)、蓝色发光二极管11(b)、绿色发光二极管1(c)分别单独分时发光用的期间Rt、Gt、Bt，将最后一个期间分配给将三基色的红色发光二极管1(a)、蓝色发光二极管11(b)、绿色发光二极管1(c)同时发光的期间Wt。

这时，最初的三个期间作为整个一个期间进行处理，不需要在同一期间使各单色发光。如图2所示，与图12的以往例相同，单元色光的单独发光期间的顺序为，绿色发光二极管1(b)的单独发光期间Gt最长，为T/4以上，接着是红色发光二极管1(a)的单独发光期间Rt，然后是蓝色发光二极管1(c)的单独发光期间Bt。另外，在图2中，红色发光二极管1(a)的单独发光期间Rt相当于本发明的第1发光期间，绿色发光二极管1(b)的单独发光期间Gt相当于本发明的第2发光期间，蓝色发光二极管1(b)的单独发光期间Bt相当于本发明的第3发光期间。该对应关系在以下的实施例中也通用。

然后，最后一个期间Wt由于使三基色的红色发光二极管1(a)、蓝色发光二极管11(b)、绿色发光二极管1(c)同时发光，因此从光源单元4出射混合白色光。因而，作为整个一幅画面显示期间，分别分时投影红色、绿色、蓝色的单色光、以及白色光。另外，该红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)及蓝色发光二极管1(b)的同时发光期间相当于本发明的第4发光期间。该对应关系也在以下的实施例中通用。

如用图12的以往例所说明的那样，在将分时发光的三基色的单色光重合组成白色光中，为了确保有好的色重现性，要使各单色光的单独发光期间变化，将绿色发光二极管的单独发光期间取得最长，但为了得到更高的光通量，若以能得到适当的白色所规定的绿色发光二极管发光期间以上的发光发期间发光，则存在的问题是在白色光中绿色的影响增大，色重现性变差。

与上不同的是，根据本实施形态，设置叠加混合白色光的同时发光期间Wt。通过这样，实质上能够增加一幅图像的显示期间T中的光通量之和(在图2中的区域101、102、103、104、105、106)，而且不会太大影响各色的平衡性，能够保证色重现性。

再有，在本实施形态中，单独使各发光二极管发光时与同时三色发光时，各发光二极管的光强度不同。利用该作用，首先即使延长绿色发光二极管的发光期间，也能够照原样维持色重现性好的白色，而且更明亮。以下对此加以说明。

考虑采用具有上述光输出的发光二极管的情况。

以一幅图像的显示期间T为基准，对于以单色发光时的光通量，若设红色发光二极管1(a)为44流明，绿色发光二极管1(b)为80流明，蓝色发光二极管1(c)为18流明，则若假设一个个发光二极管的发光期间相等，为T/4，则各色的亮度是红色为11流明，绿色为20流明，蓝色为4.5流明。

这时，用该投影式显示装置输出的色重现性好的白色的三色平衡若以三色的光通量比表示，由于例如设为红：绿：蓝＝3:7:1，因此将各单色光的发光期间变为，在红色发光二极管1(a)的发光期间中从T/4再缩小至它的97％，在绿色发光二极管1(b)的发光期间中从T/4再扩大至它的124％，在蓝色发光二极管1(c)的发光期间中从T/4再变成它的79％。通过这样，各单色光的光通量变为，红色为10.6流明，绿色为24.9流明，蓝色为3.6流明，可知三色的光通量比近似为红：绿：蓝＝3:7:1。该光通量比在图中以区域101、102及103的面积比来表示。

这样，在单独发光期间Rt、Gt、BT中的光通量以各单色的光强度为最大的状态出射，通过调整各单色的发光二极管发光的期间，能够得到所希望的色平衡而且最大的亮度。这是与图12的以往例的情况相同的控制。

另外，在接着执行的三色同时发光的期间Wt中，各单色发光二极管的期间必须相同。因而，若使各单色发光二极管都以量大光强度发光，则混合白色光中的三色的光通量比是与各单色的最大输出即红色为44流明、绿色为80流明、蓝色为18流明相同的比例，即成为红：绿：蓝＝2.4:4.4:1，而不是用该投影式显示装置输出的混合白色光的三色光通量比、即红：绿：蓝＝3:7:1的比例。

因此，若绿色发光二极管1(b)的光强度照原样利用最大光强度，使红色及蓝色的发光二极管的光强度降低，使红色发光二极管1(a)的光强度降低至最大光强度的77.9％，使蓝色发光二极管1(c)的光强度降低至最大光强度的63.5％，则三色的光通量比成为红∶绿∶蓝＝44×0.779:80×1.0：18×0.635≈3:7:1。因而，各发光二极管在同时发光期间Wt中的光通量比与各发光二极管在同时发光期间Wt中的光通量比与各发光二极管中单独发光期间Rt、Gt、Bt中的光通量比实质上能得到相同的数值，能够得到色重现性好的混合白色光。另外，该同时发光期间Wt的光通量比在图中以区域104、05及106的面积比来表示。

通过这样，由于一幅图像的显示期间T的前3T/4期间中的红色光、绿色光及蓝色光因单独分时发光而形成的白色光、以及后T/4期间中的混合白色光的任一种白色光都保持有好的色重现性，因此在一幅图像的整个显示期间T内都能够照原样保持好的色重现性，而且得到更大光通量的白色光。

如上所述，根据本实施形态，将一幅图像的显示期间T内，分配为使红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)及蓝色发光二极管1(c)分别以单色发光的期间Rt、Gt、Bt以及三色同时发光的期间Wt，再在单色单独发光期间中调整各自的发光期间，在同时发光期间中调整各自的光强度，使得在以单色发光的期间Rt、Gt、Bt与三色同时发光的期间Wt中的光通量比实质上为同一数值，通过这样能够得到照原样维持色重现性好的白色、而且明亮的效果。

另外，在上述的说明中，是将一幅图像的显示期间T四等分，将最初的3T/4分配给各单色光用的发光期间，将剩下的T/4分配给三色同时发光的期间，但并不特别需要该分配，也可以任意改变以单色光的发光期间与三色同时发光期间的时间分配。

图3是使投影混合白色光用的三色同时发光期间Rt、Gt、Bt增加为一幅图像的显示期间T的1/2、将剩下的1/2的期间分配给单色光显示用的发光期间Wt的例子。在该情况下，图中的以区域111、112及113的面积比表示的各单色光的光通量比、和以区域114、115及116的面积此表示的混合白色光的各单色光的光通量比实质上也相同，能够得到的效果是可以提供一种能够投影图像的投影式显示装置，该图像维持好的色重现性，并具有极大的白色峰值输出。

另外，图4是使单色光显示用的发光期间Rt、Gt、Bt增加至一幅图像的显示期间T的7/8、将剩下的T/8的期间分配给三色同时发光期间Wt的例子。在该情况下，图中的以区域121、122及123的面积比表示的各单色光的光通量比、和以区域124、125及126的面积比表示的混合白色光的各单色光的光通量比实质上也相同，能够得到的效果是可以提供一种能够投影图像的投影式显示装置，该图像维持好的色重现性，虽然白色峰值输出小，但以单色的显示光通量增加，单色的显示部分具有极大的亮度。

再有，在参照上述的图2～图4的说明中，是将一幅图像的显示期间T内的各发光二极管的发光顺序设定为红色发光二极管1(a)的单独发光、绿色发光二极管1(b)的单独发光、蓝色发光二极管1(c)的单独发光、以及三色同时发光的顺序，但发光顺序不限定于此。在一幅图像的显示期间T内，只要上述四种发光二极管发光控制根据上述说明那样调整的发光期间及光强度分别进行，则也可以按照不同顺序发光。

再有，在上述说明中，是在一幅图像的显示期间T中，设定以各单色光的单独发光分别连续进行，另外三色同时发光也连续进行，但各发光也可以不连续进行。例如，如图5所示，将三色同时发光期间三等分，将它们分别插入红色发光二极管1(a)的单独发光期间与绿色发光二极管1(b)的单独发光期间、绿色发光二极管1(b)的单独发光期间与蓝色发光二极管1(c)的单独发光期间之间、以及蓝色发光二极管1(c)的单独发光期间与红色发光二极管1(a)的单独发光期间之间。在该情况下，图中的以区域131、132及133的面积比表示的各单色光的光通量比、和以区域((134a+134b+134c)、(135a+135b+135c)及(136a+136b+136c)的面积比表示的混合白色光的各单色光的光量比，实质上也相同，能够得到的效果是可以提供一种能够投影图像的投影式显示装置，该图像维持好的色重现性，对于显示没有意义的色信息的灰度画面的混合白色光，使其显示期间在一幅图像的显示期间T时均匀分散，从而图像质量优异。

再有，三色同时发光期间也可以分割为四等分或四等分以上。另外，也可以将红色发光二极管1(a)的单独发光期间、绿色发光二极管1(b)的单独发光期间、蓝色发光二极管1(c)的单独发光期间分割为两个或两个以上。图6为三分割的例子，在将一幅图像的显示期间T三分割的显示期间T/3内，红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)的单独发光期间、蓝色发光二极管1(c)的单独发光期间及三色同时发光期间结束，该结束的周期600在一幅画面的显示期间T内重复三次。在该情况下，图中的以区域(101a+101b+101c)、(102a+102b+102c)及(103a+103b+103c)的面积比表示的一幅图像的显示期间T内的单独发光期间的各单色光的光通量比、和以区域(104a+104b+104c)、(105a+105b+105c)有(106a+106b+106c)的面积比表示的一幅图像的显示期间T内的三色同时发光期间的单色光的光通量比实质上也保持相同。再有，最好各周期600内的单独发光期间的各单色光的光通量比、和各周期600内的三色同时发光期间的各单色光的光量比分别实质上相同。在图6中，最好区域101a、102a、103a的面积比、和区域104a、105a、106a的面积比实质上相同，区域101b、102b、103b的面积比、和区域104b、105b、106b的面积比实质上相同，区域101c、102c103c的面积比、和区域104c、105c、106c的面积比实质上相同。

另外，再有最好一幅图像的显示期间T内全部的周期600中的单独发光期间的各单色光的光通量比、和一幅图像的显示期间T内全部的周期600中的三色同时发光期间的各单色光的光通量比分别实质上相同。在图6中，最好区域101a、102a、103a的面积比、和区域104a、105a、106a的面积比、和区域101b、102b、103b的面积比、和区域104b、105b、106b的面积比、和区域101c和102c、103c的面积比、和区域104c、105c、106c的面积比全部实质上相同。

再有，对于各单色光的单独发光期间的分割、三色同时发光期间的分割、对各周期的分割，也可以不是等分，而不均匀地分割，分割的各自的期间长度不同。

总之，在一幅图像的显示期间T内，只要处于执行红色发光二极管1(a)的单独发光期间、绿色发光二极管1(b)的单独发光期间、蓝色发光二极管1(c)的单独发光期间、以及三个发光二极管的同时发光期间的状态即可，每个发光期间只要连续或不连续地(等分或不均匀等分)分配即可。

再有，在使用上述图2～图5的说明中，是将红色发光二极管1(a)的单独发光期间、绿色发光二极管1(b)的单独发光期间、及蓝色发光二极管1(c)的单独发光期间之间的各光通量比、与各发光二极管同时发光产生的混合白色光的各单色光的光通量比，设定为实质上相同来进行说明的，但本发明不限定于此。即，本发明在使红色、绿色、蓝色的单色光分时发光时，由于若能用混合白色光来弥补分时显示的单色光的光通量不足，即可以某种程度上达到其目的，因此混合白色光的光通量比、和各发光二极管单独发光期间之间的光通量比也可以不同。例如，也可以设定各发光二极管单独发光期间的光通量比为红：绿：蓝＝3:7:1，而混合白色光的光通量比设定为以最大光强度使各发光二极管发光时的红：绿：蓝＝2.4:4.4:1。总之，只要采用色合成时为了实现好的色重现性而亮度不够的颜色的发光二极管光通量要比其它颜色的发光二极管光通量多的光能量比即可。

再有，在图2～图5所示的例子中，由于一幅图像的显示期间内的各发光二极管单独发光期间中各光通量的光通量比为红：绿：蓝＝3:7:1，因此至少在一幅图像的整个显示期间的各光通量的光通量比中，也可以任意改变混合白色光的单色光的光通量比，直到绿色发光二极管1(b)的光通量保持最大的程度。这时，也可以将各发光二极管同时发光产生的混合白色光的光通量比以红：绿：蓝＝3:7:1固定，而改变各发光二极管单独发光期间的光通量比。

另外，在上述说明中，是在各发光二极管单独发光期间设定使全部发光二极管以最大光强度发光来进行说明的，但本发明在各发光二极管单独发光期间中，也可以改变各自的光强度。这时，各发光二极管单独发光期间的光通量比及混合白色光的光通量比也可以任意选取。

如上所述，本发明只要在一幅图像的显示期间内分配的各发光二极管单独发光期间中，使红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)及蓝色发光二极管1(c)的发光期间的至少一个与其它不同，还对其分配红色发光二极管1(a)、绿色发光二极管1(b)及蓝色发光二极管1(c)的同时发光期间即可。另外，各发光二极管单独发光期间的发光期间的调整及光强度的调整也可以不是两者中选择一项进行，而是两者同时进行。

另外，在上述说明中，所示的发光控制方法是，在以美国鲁米勒兹公司的发光二极管的光通量为参考的情况下，对于得到适当的白色的平衡性好的红色、绿色、蓝色的比例，是在绿色光输出少的状态下的发光控制方法，但在使用发光效率或能够输入电功率不同的产品、以及美国鲁米勒兹公司以外的产品等情况下，由于红色或蓝色的光通量对于得到适当白色的平衡性好的红色、绿色、蓝色的比例变小，因此也可以使绿色以外的光源以最大光强度发光。

另外，在图1中，作为照射单元35包括三片透镜31、33及34、棒状积分顺32及棱镜36，作为照射单元35内所示的光学装置，它将入射照单元35的光变换为具有与向要照射的反射型显示元件41一起要照射的大小要对应的形状及均匀性的照射光，该光学装置在光路中图示有透镜及光路变曲用的棱镜，但作为本发明的聚光系统也可以采用无透镜的、或多个单透镜组合的、或包含未图示的反射镜等光学装置的光学系统。

另外，在图1中所示的是将三色发光二极管1(a)～1(c)出射并用透镜2(a)～2(c)聚光的光利用正交棱镜3进行色合成的光源单元4，但本发明的光发装置也可以是利用分色镜待滤色片将各色光不进行合成而构成。

另外，分配给红色发光二极管1(a)的单独发光、绿色发光二极管1(b)的单独发光、蓝色发光二极管1(c)的单独发光、以及各发光二极管同时发光的周期的一幅图像的显示期间是设定为NTSC图像显示的一幅画面显示期间的约17毫秒，但也可以将PAL或其它图像信号的一幅图像显示期间作为对象。即，若能在反射型显示元件41显示一幅画面的期间内分配给上述各周期，则一幅图像的显示期间的长度也可以是任意大小。

另外，在上述构成中，作为产生单色光发光的光发生装置是采用发光二极管，为了得到白色光，是将红色、绿色、蓝色的三种发光二极管出射的光进行合成，但也可以出射接近紫外线或紫外线范围的波长的光，若入射该波长的光，则从发出红色、绿色、蓝色荧光的荧光体出射，发出白色光。另外，也可以是红色、黄色、绿色、蓝绿色、蓝色等，不仅是红色、绿色、蓝色的三色，而且是将四色或四色以上的光进行合成而构成。

再有，图1中，作为照射单元35的能够均匀照射的光学装置是采用棒状积分器32构成的，但也可以如图7所示，采用将多个透镜按二维形状配置的第1透镜阵列301及第2透镜阵列而构成。

再有，在上述投影式显示装置中，作为图像显示元件是采用反射型显示元件41，但也可以是具有透镜型显示元件、或利用阵列状配置的微小反射镜能够改变反射方向的DMD(数字微镜器件)、或液晶那样的显示元件作为本发明的光调制元件的投影式显示装置。

再有，在上述的投影式显示装置中，如图1所示，对各单色是采用一个作为固体光源的发光二极管，是最小的个数，但各单色并不特别限定为一个，光发生装置也可以采用多个发光二极管而构成。

另外，本发明有关的程序是使计算机执行上述本发明的发光装置的控制装置10的全部或一部分功能用的程序，也可以是与计算机协同动作的程序。

另外，本发明是记录了使计算机执行上述本发明的控制装置10的全部或一部分功能用的程序的媒体，也可以是利用计算机能够读取、而且读取的前述程序与前述计算机协同执行前述功能的媒体。

另外，记录本发明的程序的、计算机中能够读取的记录媒体也包含在本发明中。

另外，本发明的程序的一利用形态也可以是记录在计算机中能够读取的记录媒体中、并与计算机协同动作的形态。

另外，本发明的程序的一利用形态也可以是在传输媒体中传输、并能由计算机读取而且与计算机协同动作的形态。

另外，作为本发明的数据结构，包含数据库、数据格式、数据表、数据清单、数据种类等。

另外，作为记录媒体，包含ROM等，作为传输媒体，包含因特网等传输机构及光、电波、声波等。

另外，上述本发明的计算机不限于CPU等纯粹的硬件，也可以包含固件、0S、甚至于外围设备。

另外，如上所述，本发明的构成可以利用软件来实现，也可以利用硬件来实现。

工业上的实用性

本发明有关的发光装置及投影式显示装置，能够适用于采用以发光二极管那样的固体光源为代表的出射单色光的光源、并需要得到高的光利用效率的效果的投影式显示装置等能够投影图像的显示装置。

Claims (11)

1.一种发光方法，是采用发出红色光的第1光源、发出绿色光的第2光源、以及发出蓝色光的第3光源，发出成为图像用光源的光的图像用光源的发光方法，其特征在于，

在一幅图像的显示期间中，具有以下步骤：

在第1发光期间使所述第1光源发光的第1发光步骤；

在第2发光期间使所述第2光源发光的第2发光步骤；

在第3发光期间使所述第3光源发光的第3发光步骤；以及

在第4发光期间同时使所述第1光源、所述第2光源及所述第3光源发光的第4发光步骤，

所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的长度的至少某一个与其它不同，

所述第1发光期间的所述第1光源的光强度和所述第4发光期间的所述第1光源的光强度、

所述第2发光期间的所述第2光源的光强度和所述第4发光期间的所述第2光源的光强度、以及

所述第3发光期间的所述第3光源的光强度和所述第4发光期间的所述第3光源的光强度中，

至少一个不同。

2.如权利要求1所述的发光方法，其特征在于，

使得在所述第1发光期间的所述第1光源的发光量、所述第2发光期间的所述第2光源的发光量及所述第3发光期间的所述第3光源的发光量之比、

与所述第4发光期间中的所述第1光源的发光量、所述第2光源的发光量及所述第3光源的发光量之比

实质上相同。

3.如权利要求1所述的发光方法，其特征在于，

在所述一幅图像的显示期间中，将所述第1发光期间、所述第2发光期间、所述第3发光期间及所述第4发光期间，分别连续或不连续地进行分配。

4.如权利要求3所述的发光方法，其特征在于，

在所述一幅图像的显示期间中，将所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间，按照这一顺序或不按这一顺序地进行分配，

将所述第4发光期间进行分配，使得插入在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间循环一圈后的期间。

5.如权利要求3所述的发光方法，其特征在于，

在所述一幅图像的显示期间中，分割所述第4发光期间并进行分配，使得插入在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的至少一组的发光期间之间。

6.一种发光装置，其特征在于，具有：

在一幅图像的显示期间中，在第1发光期间及第4发光期间发出红色光的第1光源；

在一幅图像的显示期间中，在第2发光期间及第4发光期间发出绿色光的第2光源；以及

在一幅图像的显示期间中，在第3发光期间及第4发光期间发出蓝色光的第3光源；

所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的长度的至少某一个与其它不同，

所述第1发光期间的所述第1光源的光强度和所述第4发光期间的所述第1光源的光强度、

所述第2发光期间的所述第2光源的光强度和所述第4发光期间的所述第2光源的光强度、以及

所述第3发光期间的所述第3光源的光强度和所述第4发光期间的所述第3光源的光强度中，

至少一个不同。

7.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，

在所述第1发光期间的所述第1光源的发光量、所述第2发光期间的所述第2光源的发光量及所述第3发光期间的所述第3光源的发光量之比、

与所述第4发光期间中的所述第1光源的发光量、所述第2光源的发光量及所述第3光源的发光量之比

实质上相同。

8.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，

在所述一幅图像的显示期间中，分别连续或不连续地分配所述第1发光期间、所述第2发光期间、所述第3发光期间及所述第4发光期间。

9.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，

在所述一幅图像的显示期间中，将所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间，按照这一顺序或不按这一顺序地进行分配，

将所述第4发光期间进行分配在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间循环一圈后的期间中。

10.如权利要求8所述的发光装置，其特征在于，

在所述一幅图像的显示期间中，分割所述第4发光期间，使得插入在所述第1发光期间、所述第2发光期间及所述第3发光期间的至少一组的发光期间之间。

11.一种投影式显示装置，其特征在于，具有

在一幅图像的显示期间中，在第1发光期间及第4发光期间发出红色光的第1光源；

在一幅图像的显示期间中，在第2发光期间及第4发光期间发出绿色光的第2光源；以及

在一幅图像的显示期间中，在第3发光期间及第4发光期间发出蓝色光的第3光源，

使来自所述第1、第2、第3光源的光聚光的聚光系统、

使利用所述聚光系统聚光的光进行调制的光调制元件、以及

将利用所述光调制元件调制的光进行投影的投影装置。

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