CN1914557A - 投影型显示装置和图像显示方法 - Google Patents

Abstract

提供一种投影型显示装置，该投影型显示装置轻便性优良，供电后能立即显示明亮的投影图像，而且实现与已有装置同等的亮度。包含：具有超高压汞灯(1)，并利用该灯产生第1光的灯单元(3)；具有发光二极管(11(a)～11(c))，并利用该二极管产生第2光的固体光源(14)；将所述第1光或所述第2光有选择地引导到反射型显示元件(41(a)～41(c))的可动镜(21)和镜部调整机构(101)；以及对受反射型显示元件(41(a)～41(c))调制的光进行投影的投影透镜(51)。

Description

投影型显示装置和图像显示方法

技术领域

本发明涉及使用光产生单元、聚光系统、光调制元件和投影单元将视像投影到屏幕上的投影型显示装置等。

背景技术

作为能大画面显示的投影型视像设备，近年来关注使用各种光调制元件的投影型显示装置(projector)。这些投影型显示装置由作为光产生单元的光源辐射的光照明可利用透射型、反射型液晶或能由配置成阵列状的微镜改变反射方向的DMD(Digital Micro-mirror Device：数字微镜器件)等进行光调制的光调制元件，在光调制元件上形成与从外部供给的视频信号相符光学图像后，利用投影透镜将受到光调制元件调制的照明光(即光学图像)放大并投影在屏幕上。

作为这种投影所得的大画面的重要光学特性，可列举从投影透镜出射的光输出(亮度)、以及该显示画面内的亮度均匀性。

最近，作为投影型显示装置，缩短屏幕上显示的图像的亮度从接通电源到达到最大亮度的时间的瞬时点亮性能、设置方便性、便携等轻便性，这些对一般图像显示装置要求的综合功能成为重要项目受到关注。

图13和图14中，示出使用已有的超高压汞灯1的光源装置3、用能均匀照明的光学单元构成的照明单元35、作为后面阐述的光调制元件的反射型显示元件41(a)～41(c)、以及使用投影透镜51等的投影型显示装置。这里，超高压汞灯的发光原理如下。即，由于接通电力造成的电极间隙的电弧放电使灯管内的温度升高，封入灯管内的汞产生蒸发，在灯管内对流。该汽化的汞返回电弧部分激励的基底状态时，发出光。

此外，作为能均匀照明的光学单元，采用玻璃柱、或图14所示的以粘合镜的方式构成的中空筒状棒形组合件32。这种棒形组合件32，从其入射侧开口处入射的光通过在棒形组合件32内重复全反射和镜面上的反射，在棒内部传播，并从出射侧开口出射均匀的光束。通过使用组合透镜31、33、34和棱镜36这些光学单元后得到的照明单元35，能对反射型显示元件41(a)～41(c)分别照射均匀性高的光束。

已公知将2维状配置多个透镜的透镜阵用作可作均匀照明的光学单元，也能分别在反射型显示元件41(a)～41(c)上均匀照明。

这里，在附图示出使用基于棒形组合件32的照明单元35的光学系统，以说明投影型显示装置的整个光学系统。

用作为聚光单元的反射镜2，汇聚从作为光产生单元的超高压汞灯1出射的光。这时，从反射镜2的开口出射的光束是存在光束的中央附近与周边部的亮度差大的亮度不匀的光束。因此，利用上述棒形组合件32从出射侧开口出射光束。从棒形组合件32出射的光由上述照明单元35使光传播到配置能利用光调制形成图像的反射型显示元件41(a)～41(c)的位置，以在反射型显示元件41的有效区形成大小适当的光束。

图14中，一般用于光源的超高压汞灯1是投射白光的单元，因而白光原样不变地照明反射型显示元件41(a)～41(c)，并通过投影透镜51将反射型显示元件41(a)～41(c)中作过光调制的光束投影到屏幕上时，只能输出黑白图像，即灰色调图像。

因此，为了显示彩色图像，使白光穿透将其分离成红、绿、蓝三原色的分色合色棱镜37，分解成3色的光束，由反射型显示元件41(a)～41(c)分别对各光束进行光调制后，再次作色合成，从而投射彩色图像。

这样，在屏幕上实现对大画面、明亮且均匀性高的彩色图像的视像显示。

图13中，使用分色合色棱镜37、3个反射型显示元件41(a)～41(c)形成彩色图像，但如图14所示的组成例那样，对超高压汞灯1出射的光利用色盘控制电路303和驱动单元302使称为色盘的分色滤光片301旋转，使照明反射型显示元件201的色按时间顺序至少划分成3原色，并且在各色的光照明的期间，将1个反射型显示元件201中形成的各色的图像投影到屏幕上，从而实现彩色图像。此投影型显示装置中，形成1画面的时间(17毫秒)内显示的图像即便是以不同色显示的图像，也因识别进入人眼的光有一段时间而产生错觉，宛如不同色的图像同时发亮，所以能显示彩色图像。

该图14的光学系统用1个反射型显示元件201即可，因此可以说成本低于需要3个反射型显示元件41(a)～41(c)的图13的光学系统。

上述已有光学系统中，还公知构成用发光二极管代替超高压汞灯1的投影型显示装置、用选色镜对超高压汞灯和激光光源、发光二极管的固体光源出射的光进行光谱合成后照明反射型显示元件41(a)～41(c)或反射型显示元件201的投影型显示装置。

作为本申请的发明所涉及的先行技术，已公知例如日本国专利公开平5-346557号公报、专利公开2002-296680和专利公开2003-302702号公报。

揭示已有例的课题。由投影透镜放大反射型显示元件形成的小图像并将图像投影到屏幕上的投影型显示装置中，从光源出射的光需要大的光输出。

近年来，用作商务谈判用途、小会议室用途的投影型显示装置，亮度为1000流明或更大的商品占大半。其大部分将耗电100瓦或更高且利用1毫米左右的电极间隙的电弧放电发光的超高压汞灯用作超高压汞灯1。这种超高压汞灯的发光效率为约60～70流明/瓦，因而判明超高压汞灯1出射的亮度为6000～7000流明左右，作为投影型显示装置内的整个光学系统的光输出，为超高压汞灯1的亮度的6～7分之一，即1000流明。

这时，使用消耗100瓦或更大的超高压汞灯时，用当前实用的大号干电池、充电电池等电池供电，则其大部分维持不到10分钟就消耗完。于是，形成接受从交流电插座永久获得外部电力或来自可长时间运转的发电机的供电的使用方式。因此，存在无交流电插座的场所中不能用或大发电机的使用使投影型显示装置的轻便性变差等使用范围受限制的问题。

一般而言，利用电弧放电发出光的超高压汞灯1那样的灯，其电极部为金属，灯管内的发光部邻近区为气体，是温度接近约1000℃也没有问题的结构，因而可接通的电力也能大，投影型显示装置常用的超高压汞灯从在电极间隙1毫米左右的范围作电弧放电的发光部，以100瓦取得光通量6000～7000流明的大光输出。然而，具有接通电力后到出射其最大光输出需要1分钟～2分钟的缺点。这起因于所使用的1毫米左右的范围的发光部中，可接通100瓦或更大的电力的超高压汞灯在灯管内含有常温下未汽化的汞，由于接通电力带来的电极间电弧放电使灯管内温度升高，封入该灯管内的汞蒸发，在灯管内对流，由电弧部分激励该汽化的汞在返回基底状态时发出光，取得亮度。1毫米左右的电极间隙电弧放电造成的发热使汞完全蒸发所需的时间为1分钟～2分钟左右，超高压汞灯获得最大输出前也需要相同的时间。

另一方面，发光二极管11(a)～11(c)利用半导体内的电作用发光，因此具有接通电力后1秒内达到最大亮度的特点，但存在作为发光部分的半导体接合部分的结温度≤100℃～150℃的热方面的制约，因而可接通的电力近年来对1毫米见方的元件而言，最大接通电力为1瓦～5瓦，与超高压汞灯等相比，耗电几乎都很小，发光效率最高的绿发光二极管为约40流明/瓦，因而1个元件为200流明左右，则与100瓦的超高压汞灯相比，相当小。因此，为了取得与与超高压汞灯100瓦相同的光通量，需要用30个左右的发光二极管，这使发光部的面积变成很大，而且不能汇聚从发光二极管出射的全部光束，难以汇聚发光部分分散在大范围的发光二极管出射的许多光束，实质上的光输出减小。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于实现一种能同时达到与已有装置同等的亮度和供电后立即获得需要的输出的投影型显示装置。

为了达到上述目的，第1本发明是一种投影型显示装置，包含

具有基于放电或灯丝通电的光源，并由该光源产生第1光的第1光产生单元；

具有固体光源，并由该光源产生第2光的第2发光单元；

对所述第1光或所述第2光进行调制的光调制元件；

有选择地将所述第1光或所述第2光引导到所述光调制元件的导光单元；以及

对受所述光调制元件调制的光进行投影的投影单元。

第2本发明是第1本发明的投影型显示装置，其中

还包含至少控制所述导光单元的运作的控制单元，

所述控制单元对所述导光单元进行控制，使其将所述第2光引导到所述光调制元件，经规定时间后，

再对所述导光单元进行控制，使其将所述第1光引导到所述光调制元件。

第3本发明是第2本发明的投影型显示装置，其中

所述控制单元对所述第1光产生单元和第2光产生单元进行控制，

使得所述导光单元将所述第2光引导到所述光调制元件的期间，所述第2光产生单元产生第2光，并且

使得所述导光单元将所述第1光引导到所述光调制元件的期间，所述第1光产生单元产生第1光。

第4本发明是第3本发明的投影型显示装置，其中

所述控制单元具有至少测量所述第1光产生单元的光量的光量测量单元，并且

控制所述导光单元，使其在作为规定时间，所述光量测量单元测量的所述光量大于等于规定值时，将所述第1光引导到所述光调制元件。

第5本发明是第1本发明的投影型显示装置，其中

还包含将所述第1光或所述第2光汇聚到所述光调制元件的聚光系统，

所述导光单元通过有选择地将所述第1光或所述第2光引导到所述聚光系统，有选择地将所述第1光或所述第2光引导到所述光调制元件。第6本发明是第5本发明的投影型显示装置，其中

所述第1光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第1光的光轴一，实质上在一直线上，

所述第2光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第2光的光轴，因所述导光单元介入而弯曲。

第7本发明是第5本发明的投影型显示装置，其中

所述第2光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第2光的光轴，实质上在一直线上，

所述第1光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第1光的光轴，因所述导光单元介入而弯曲。

第8本发明是第3的投影型显示装置，其中

由基于来自外部的供电的第1电源，驱动所述第1光产生单元，

由作为内置电源的第2电源，驱动所述第2光产生单元，

所述控制单元监视所述第1电源和所述第2电源的状态，

所述控制单元不管所述第1电源和所述第2电源的状态如何，都对所述导光单元进行控制，使其将所述第2光引导到所述光调制元件，并且

进行控制，使检测到至少所述第1电源从外部接受供电时，所述第2发光单元运作后，使所述第1发光单元运作。第9本发明是第1本发明的投影型显示装置，其中

所述第2发光单元是发光二极管或激光二极管。第10本发明是第1本发明的投影型显示装置，其中

所述第1发光单元是利用电弧放电发光的灯。

第11本发明是第1本发明的投影型显示装置，其中

所述导光单元具有利用旋转或平行移动，定位于所述第1光的光轴与所述第2光的光轴之间的镜面。

第12本发明是一种图像显示方法，其中

使用具有基于放电或灯丝通电的光源，并由该光源产生第1光的第1光产生单元；具有固体光源，并由该光源产生第2光的第2发光单元；对所述第1光或所述第2光进行调制的光调制元件；以及对受所述光调制元件调制的光进行投影的投影单元，并且包含

有选择地将所述第1光和所述第2光引导到所述光调制元件的导光步骤，

所述导光步骤形成将所述第2光引导到所述光调制元件，经过规定时间后，再形成将所述第1光引导到所述光调制元件。

第13本发明是一种程序，其中

用于使计算机作为权利要求2中所述的投影型显示装置的、至少控制所述导光单元的运作的控制单元起作用。

第14本发明是一种记录媒体，其中

记录权利要求13中所述的程序。

根据本发明，能实现一种投影型显示装置，其轻便性优良，供电后能立即显示明亮的投影图像，而且实现与已有装置同等的亮度。

附图说明

图1是示出一例本发明实施方式1的投影型显示装置的概略组成的图。

图2是示出一例本发明实施方式1的投影型显示装置的概略组成的图。

图3是示出一例本发明实施方式1的投影型显示装置的概略组成的图。

图4是示出一例本发明实施方式1的投影型显示装置的概略组成的图。

图5是示出一例本发明实施方式2的投影型显示装置的总体组成概况的图。

图6是示出一例本发明实施方式2的投影型显示装置的建立步骤的流程图的图。

图7是示出一例本发明实施方式3的投影型显示装置的概略组成的图。

图8是示出一例本发明实施方式3的投影型显示装置的概略组成的图。

图9是示出一例本发明实施方式3的色盘的概略组成的图。

图10是示出一例本发明实施方式3的色盘的概略组成的图。

图11是示出一例本发明实施方式3的投影型显示装置的概略组成的图。

图12是示出一例本发明实施方式3的投影型显示装置的建立步骤的流程图的图。

图13是示出一例已有投影型显示装置的概略组成的图。

图14是示出一例已有投影型显示装置的概略组成的图。

图15是示出另一例本发明实施方式1的投影型显示装置的概略组成的图。

标号说明

1是超高压汞灯，2是反射镜，3是灯单元，11(a)、11(b)11(c)、111是发光二极管，12(a)、12(b)、12(c)、112是聚光透镜，13是正交棱镜，14、114是固体光源单元，21、22、23是可动镜，31是透镜，32是棒形组合件，33是棱镜，34是棱镜，35是照明单元，36是棱镜，37是分色合色棱镜，41(a)、41(b)、41(c)是反射型显示元件，51是投影透镜，101是镜部调整机构。

具体实施方式

参照下面的附图说明本发明的实施方式。

实施方式1

图1示出本实施方式1的投影型显示装置的概略组成。对与图13、图14所示的已有投影型显示装置相同或相当的部分标注相同的标号。

图1包含具有超高压汞灯1和抛物面反射镜2的灯单元3；具有发光二极管11(a)～11(c)和对应的透镜12(a)～12(c)的固体光源单元14；使用可形成符合照明区的光束并使其均匀的透镜31、33和34以及能高均匀性照明的组合件32的照明单元35；可切换入射到该照明单元35的光束的可动镜21；作为对照明光进行调制的光调制元件的反射型显示元件41(a)～41(c)；以及投影透镜51。

在上述组成中，灯单元3相当于包含本发明的第1光产生单元的组成，超高压汞灯1相当于本发明的基于放电的光源。固体光源单元14相当于包含本发明的第2光产生单元的组成，发光二极管11(a)～11(c)相当于本发明的固体光源。透镜31、33和34、棱镜36、棒形组合件32构成本发明的聚光系统，反射型显示元件41(a)～41(c)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单元。可动镜21和镜部调整机构101相当于本发明的导光单元。

在上述组成中，可用玻璃管中封入惰性气体并利用电弧放电形成发光体的氙灯或发光效率优良的金属卤化灯等灯，代替超高压汞灯1。也可用利用对灯丝通电进行发光的氪灯、卤素灯等灯。

可将椭圆面反射镜等出射的光束的汇聚状态不同的反射镜用于与照明单元35侧的光学系统匹配，以代替抛物面反射镜2。

此外，可用将与发光二极管11(a)～11(c)相同的半导体作为材料的半导体激光器、Nd:YAG激光器等固体激光器、Ar激光器的气体激光器，代替发光二极管11(a)～11(c)。

这时，为了从以单色光进行发光的发光二极管等取得与上述超高压汞灯1相同的白光，如图1所示，可对红、绿、蓝3种发光二极管(发光二极管11(a)～11(c)分别发各单色的光)出射的光进行合成，但判明除这种方法外，利用下列办法也能取得该白光：出射接近紫外线或其范围波长的光，并对入射该波长的光时发红、绿、蓝光的荧光体出射的光进行合成，或者对从出射蓝光的发光二极管和入射蓝光时发黄光或发绿光和红光的荧光体出射的光进行合成等。

利用同样的办法，也能从其它固体光源取得白光。

本实施方式中，示出的组成利用正交棱镜13等合成单元对出射红、绿、蓝各色发光二极管11(a)～11(c)进行色合成，从而固体光源14出射的光束形成白光。

这时，也可构成将出射接近紫外或紫外区的波长的光的发光二极管和入射该波长的光时发红、绿、蓝光的荧光体配置在发光二极管的发光部附近，从而使用收装在同一封装件内的单色发光二极管。

还可构成如图2所示的组成例那样，将出射蓝光的发光二极管和入射蓝光时发黄光的荧光体配置在发光二极管附近，从而使用装在同一封装件内的白发光二极管111或将红、绿、蓝发光二极管装在同一封装件内的白发光二极管111。

将透镜12用于把发光二极管11出射的光束汇聚到照明单元35，也可以是反射镜或使用反射镜和透镜两者的光学单元，以代替透镜。

说明具有上述组成的本发明实施方式的投影型图像显示装置的运作，同时根据该运作，参照图1说明一本发明图像显示方法实施方式。

图1示出反射型显示元件41(a)～41(c)的照明中使用固体光源单元14出射的光束的情况，固体光源单元14中以正交棱镜13对用透镜12(a)～12(c)汇聚的发光二极管11(a)～11(c)的3色光束进行色合成后，作为白光，通过可动镜21入射到照明单元35。这时，可使可动镜21移动到使固体光源单元14侧出射的光束大部分入射到照明单元35的位置。这样，可动镜21就使从固体光源单元14出射并到达照明单元35的光的光轴弯曲成直角。

反射型显示元件41(a)～41(c)的照明中使用从超高压汞灯1出射的光束时，如图3所示，将用抛物面反射镜2高效率汇聚的光束入射到照明单元35，不被可动镜21遮蔽。这时，利用镜部调整机构101的运作将可动镜3移动到不遮蔽大部分从灯单元3侧出射的光束的位置。

这样，可用简朴的可动镜21从固体光源单元14和灯单元3这两个光源装置选择入射到照明单元35侧的光束。

图3构成镜部调整机构102通过使选择入射到照明单元35的光源装置的可动镜22与镜面平行地滑动，选择光束。另一方面，也可如图4那样，构成使灯单元3的光束入射到照明单元35侧时，使可动镜21以可动镜23的1条边为旋转轴(图中的黑圆点所示)进行旋转，以便将可动镜21配置成不遮蔽灯单元2的出射光束的规定角度。

即，可构成上文所述那样，能通过用可动镜21等导光单元，对来自灯单元3的光束和来自固体光源单元14的光束切换入射到照明单元35的光束。

该可动镜21靠镜部调整机构101进行运转，但也可构成利用手动和由使用电动机的驱动电路自动驱动调整机构。

接着，进行照明单元35至投影透镜51的说明。

根据可动镜21的位置选择的入射光在透镜31上受到汇聚后，通过玻璃柱、以贴合镜的方式构成的中空状棒形组合件32、透镜33，进而通过由将各光源装置出射的白光源分离成3色用的分色合色棱镜37等光学单元构成的照明单元35，对3个反射型显示元件41(a)～41(c)进行照明，而且将受到3个反射型显示元件41调制的光再次用分色合色棱镜37进行色合成，并经投影透镜51投影在屏幕上，显示放大的彩色图像。

在上述组成中，通过可动镜21入射到照明单元35侧的情况下，在可动镜21使反射时产生光反射损耗。

因此，本实施方式中，构成在可不受可动镜21反射地入射到照明单元35的光路侧配置产生尽量多的光通量的光源装置，从而使投影型显示装置的最大输出较大。

这种情况下，考虑使用当前的两个光源时，可以把将与使用发光二极管的固体光源单元14相比，发光效率高达60～70流明/瓦、能用接通100瓦电力取得600～700流明的光输出的超高压汞灯1作为光源的灯单元3如图1那样配置成不经可动镜3的光路侧，即配置成灯单元3的出射光与照明单元35之间的光轴为直线的光路侧。

然而，希望以尽量小的耗电取得较大光输出时，将低耗电的光源装置出射的光束配置成不经可动镜21的光路侧较佳。此情况下，考虑使用当前的两个光源时，将与可用接通100瓦电力取得大的光输出的超高压汞灯1相比，即使最大也每一元件耗电小达1～5瓦的发光二极管11(a)～11(c)作为光源的固体光源单元14容易形成低耗电，可将固体光源单元14配置成固体光源单元14的出射光与照明单元35之间的光轴为直线的光路侧，不经可动镜21；即图1的灯单元3与固体光源单元14对调(未图示出)。

但是，从投影型显示装置总体规模和设计方面看，可构成交换灯单元3和固体光源单元14的位置，将灯单元3出射的光束入射到照明单元35时经可动镜21入射，并使固体光源单元14出射的光束直接入射到照明单元35。

如已有例中所说明，亮度1000流明左右的投影型显示装置使用的具有1毫米左右的发光部且能接通100瓦或更大的电力的超高压汞灯在灯管内含有未汽化的汞，但1毫米左右的电极间隙电弧放电中取得最大输出前，需要蒸发汞所需的时间，即1分钟～2分钟左右。存在问题。

另一方面，发光二极管耗电小于5瓦左右，具有接通电力后1秒内出射大致最大输出的优点，但使用与超高压汞灯相同的1毫米见方的元件时，从发光部出射的光为100流明左右，存在发不出作为商务谈判用和小会议室用要求的亮度的问题。

针对这些问题，本发明的投影型显示装置在接通投影型显示装置的主电力后，使可动镜21配置在固体光源单元14侧的光路中。然后，使超高压汞灯1和发光二极管11(a)～11(c)这两个光源点亮。

于是，使用供电后达到足够亮度前需要时间的电弧放电的超高压汞灯1的灯单元3出射的光量大致达到作为本发明规定值的预定的足够光量，或经过到达该光量的预定时间后，使光路中的可动镜21移动，切换可动镜21，使灯单元3出射的光束入射到照明单元35。其后，使发光二极管11(a)～11(c)熄灭。

利用这一系列运作，使紧接在投影型显示装置的主电力接通后1秒内可作大致最大输出的发光二极管11(a)～11(c)瞬时点亮，可作投影图像显示，进而主电力接通后经过规定时间，则能由可作大输出的超高压汞灯1显示亮度较大的投影图像显示。上述“预定光量”可根据发光二极管的额定值、实测值光量决定。预定时间是本发明规定时间的一个例子，可将实际测量达到上述光量的时间的值作为固定值原样使用，也可取为未图示出的光量传感器的测量值达到该实测值前的时间。

上述说明中，取为存在同时进行发光二极管11(a)～11(c)的点亮和超高压汞灯1的点亮的期间，但仅限于从两者中的一方出射由可动镜21导入到照明单元35的光，并非两者同时通过可动镜21出射到照明单元35。这是由于下面的原因。即，其原因在于，利用选色镜合成超高压汞灯和半导体激光器或发光二极管(固体光源)的单色光时，为了利用选色镜对半导体激光器或发光二极管的光束作光谱合成，由选色镜滤除超高压汞灯的连续光谱中与固体光源具有的光谱对应的的波长区的光，所以存在即使合成，作为绝对光量也不太增加的问题。

这时，由于选色镜是镀覆多层电介体的光学部件，透射光谱变化大的截止波长的精度为5纳米～10纳米级，产生个体差异，为了与来自固体光源的光可靠地合成，必须将选色镜滤除的超高压汞灯的光谱宽度取大，存在超高压汞灯出射的光束的利用率大为降低的问题。

因此，本发明中，避免这些问题，能充分确保光束的利用效率。

如上所述，通过使用本发明的组成，能实现具有能在接通电力后瞬时点亮并且时间一过就取得已有装置那样大的光输出的效果的投影型显示装置。

又，可将与发光二极管11(a)～11(c)的各色对应设置的3个透射型显示元件61(a)～61(c)用作光调制元件，以代替反射型显示元件41(a)～41(c)。图15是使用透射型显示元件时的组成图。如图15所示，能使来自发光二极管11(a)～11(c)的光分别直接入射到透射型显示元件61(a)～61(c)，而不作色合成。

这时，固体光源单元包含分别与各发光二极管11(a)～11(c)对应的3个固体光源单元14(a)～14(c)。作为导光单元，使用分别配置在透射型显示元件61(a)、61(c)的入射侧前的反射镜24(a)、24(c)和配置在灯单元3的出射光的光轴上的反射镜24(c)这3个反射镜、以及配置在灯单元3的出射光的光轴上的选色镜62(a)和配置在透射型显示元件61(b)的入射侧前的选色镜62(b)这2个选色镜，通过分别进行控制，构成至少在固体光源单元与透射型显示元件61(a)～61(c)之间不必设置诸如照明单元35那样的聚光系统。此组成中，使用对从利用反射镜24(a)～24(c)和选色镜62(a)、62(b)作色分离的灯单元3或固体光源单元14(a)～14(c)出射并穿透透射型显示元件61(a)～61(c)后受到光调制的光进行色合成用的正交棱镜40，以代替分色合色棱镜37。

这样，使作为固体光源的单元14(a)～14(c)中，不需要诸如图1的正交棱镜13的组成，所以具有与精简投影型显示装置的整个光学系统关联的优点。图15中，作为照明单元35，示出使用透镜38(a)、38(b)和透镜39以代替棒形组合件32等的组成。

图15所示的组成中，照明单元35不构成本发明的聚光系统。总之，本发明只要构成将来自灯单元3中包含的第1光产生单元和固体光源单元14或14(a)～14(c)中包含的第2光产生单元的光有选择地引导到当作透射型显示元件61(a)～61(c)或反射型显示元件41(a)～41(c)加以实施的光调制元件即可，不受第1光产生单元、第2光产生单元与光调制元件之间有没有聚光系统等光学组成限定。

实施方式2

图5对实施方式1的投影型显示装置示出含有驱动灯单元3等的电源等的投影型显示装置151的概略总体组成图。

图5中，对与图1～图4相同或相当的部分标注相同的标号，并省略详细说明。但是，可动镜21的两个面为反射面，在图5的配置中对来自灯单元3的光和来自固体光源单元14的光都能反射。电源电路121是对灯单元3和灯控制电路122、风扇控制电路125和冷却扇131、132供电的单元，灯控制电路122是使灯单元3的光输出通断以控制光量的单元，电池123是投影型显示装置151的独立内置电源并且是对固体光源单元14和固体光源控制电路124供电的单元，固体光源控制电路124是分批或分别地使固体光源单元14内的发光二极管11(a)～11(c)通断以控制光量的单元。

风扇控制电路125是控制使灯单元3冷却的冷却扇131和使反射型显示元件41(a)～41(c)冷却的冷却扇132的动作的单元，视频信号处理电路126是利用有效视频信号驱动反射型显示元件41(a)～41(c)的单元。电源线152是其一端连接交流电插座152以将来自外部的供电引导到电源电路121的单元。光量传感器141是测量从灯单元3出射并且在可动镜21上反射的光的光量的单元。

控制单元170是由外部电力和电池123两者驱动并且根据用户输入和/或来自光量传感器14的检测值自动监视并控制灯控制电路125和镜部调整机构101的运作的单元。上述组成中，电源电路121相当于本发明的第1电源，电池123相当于本发明的第2电源，镜部调整机构101和控制单元170构成本发明的控制单元。光量传感器141相当于本发明的光量测量单元。

下面，说明具有上述组成的本发明实施方式2的投影型显示装置152的运作。

首先，投影图像中不怎么需要亮度时，仅使每一元件耗电小的发光二极管11(a)～11(c)点亮，不使超高压汞灯1点亮。将可动镜21配置在固体光源单元14的光路中，使固体光源单元14出射的光束入射到照明单元35，从而投影透镜51出射的光束成为来自固体光源单元14的光束，不比点亮电弧放电的超高压汞灯1时亮，但利用耗电小就能实施的特点，以电池123对其驱动，用作无连接交流电插座153和投影型显示装置的机箱的电源线152的无绳投影型显示装置151。

投影图像需要亮度时，使用连接交流电插座153和投影型显示装置的机箱的电源线152，从外部供电，耗电变大，但使取得大的光输出的超高压汞灯1点亮，并从灯单元3的光路中去除可动镜21，以便使灯单元3出射的光束入射到照明单元35，从而投影透镜51出射的光束成为来自灯单元3的光束，能用作可获得大的光输出的投影型显示装置151。

这样，在投影图像不怎么需要亮度时，能以利用无绳方式点亮光源的状态自由携带，在不需要自由携带且能从外部交流电源供电的状况下，取得已有装置那样大的光输出，从而能实现具有以下效果的投影型显示装置151：可利用基于电池供电的无绳化达到轻便性，并且在可从交流电源供电时，取得已有装置那样大的输出。

此外，作为驱动固体光源单元14的电池123，可用碱干电池、锰干电池等于电池、锂电池、镍汞电池和镍镉电池等充电电池，还可用金属燃料电池、固体高分子型燃料电池等燃料电池等各种蓄电池和发电电池。

接着，阐述投影型显示装置151的省电化用的控制电路170的控制运作。

主电源启动后的初期，如实施方式1所说明，用电池123使投影型显示装置151运作，不使超高压汞灯1点亮，因而控制电路170根据此超高压汞灯1的工作状态(非点亮)控制风扇控制电路125，限制或停止对主要使超高压汞灯1冷却的风扇131供电，或者限制或停止对主要使设定成能适应超高压汞灯1出射的光量的反射型显示元件41(a)～41(b)冷却的风扇132的供电，以减小投影型显示装置151的总体耗电，从而取得能使可用固体光源单元14投影的时间较长的效果。

关于视频信号处理电路126，也只对显示所需的输入信号处理进行供电，以减小投影型显示装置151的总体耗电，从而取得能使可用固体光源单元14投影的时间较长的效果。

接着，参照图6说明上文所述那样使用本投影型显示装置151时具有大效果的投影型显示装置的建立步骤的控制。

首先，使投影型显示装置151的主电力开关(未图示出)接通(S601)。

然后，参照电源电路121的状态判断投影型显示装置151是否接受来自交流电插座153的供电(S602)。这时，从交流电源接受供电的情况下(S603)和不接受该供电而从电池123接受供电的情况下(S611)，其后的步骤不同。

从交流电源供电时，首先，使可动镜21的位置配置成对照明单元35入射来自固体光源单元14的出射光(S604)。

在从交流电源供电的情况下，用户可选择要用超高压汞灯1显示明亮的投影图像(灯模式)，还是要用发光二极管11(a)～11(c)显示投影图像(固体光源模式)以减小耗电(S605)，例如选择用超高压汞灯1的灯模式时，使超高压汞灯1和发光二极管11(a)～11(c)两者都点亮(S606)。

这时，使可动镜21的位置配置成对照明单元35入射来自固体光源单元14的出射光，因而首先从投影透镜51出射作为固体光源单元14的光源的发光二极管11(a)～11(c)出射的光(S607)。

然后，使可动镜21移动，以确认超高压汞灯1的亮度大于发光二极管11(a)～11(c)出射的光量或达到超高压汞灯1出射的光的规定亮度等达到预定光量，或者事先测量好达到该预定光量的预定时间，并使从超高压汞灯1点亮或投影型显示装置151的开关接通起、经过达到该供电亮度的预定时间后，来自灯单元3的出射光入射到照明单元35侧(S608)。本实施方式中，预先测量作为光量传感器141测量的实测值的光量，并将达到控制单元170内预先设定的固定值前的时间作为预定时间。

然后，入射到照明单元35侧的光仅为灯单元3的超高压汞灯1的光束后，使固体光源单元3的发光二极管11(a)～11(c)熄灭(S609)。

这样，利用此操作步骤，从外部交流电源供电，并选择灯模式的情况下，也具有又能瞬时点亮又能取得与已有装置相同的亮度的投影图像(S610)的效果。

接着，说明第2例。不从交流电插座153供给外部电力的状态下，接通投影型显示装置151的主电力开关时，检测到从电池123供电(S611)后，首先将可动镜21的位置配置成对照明单元35入射来自固体光源单元14的出射光(S612)。

这时，超高压汞灯1保持熄灭不变，仅使发光二极管11(a)～11(c)点亮(S613)。

此外，即使从交流电源接受供电的情况下，也不选择灯模式时(S605)，超高压汞灯同样保持熄灭不变，仅使发光二极管点亮(S613)。

然后，从该电池123供电时，为了使投影型显示装置151的总体省电，形成仅点亮发光二极管11(a)～11(c)的状态，因而进行利用风扇控制电路125的控制，限制或停止对主要使超高压汞灯1和反射型显示元件41(a)～41(c)冷却的冷却风扇131、132供电，或对视频信号处理电路126也仅供给显示所需最小电力(S614)。

这样，利用此操作步骤，从电池123供电时，能进一步减小耗电，取得可作固体光源单元14的长时间投影图像(S615)的效果。

再者，设投影型显示装置151内的控制单元170进行判断，对需要上述操作步骤所示的判断的项目进行了说明，但该项目可由软件(程序)自动判断。也可做成用户进行判断，控制单元170则作为受理该判断的接口进行工作。

关于此操作步骤所示的可动镜21的移动，取为：作为控制单元170，利用软件(程序)使带能自动驱动的电动机的可动镜调整机构101自动移动；但也可用人工使其移动。

关于此操作步骤所示的光源的点亮、熄灭，取为由灯控制电路122和固体光源控制电路124进行控制，但可用软件使其自动点亮、熄灭，也可用户人工进行控制。

图1中，作为照明单元35，记述3个透镜31、33和34、棒形组合件32以及棱镜36，示出照明单元35中所示的在光路中对透镜折弯光路用的棱镜，作为将入射到照明单元35内的光变换成具有符合要对应该照明的反射型显示元件41(a)～41(c)侧照明的规模的形状和均匀性的照明光的光学单元，但也可以没有棱镜，或组合多个单棱镜，或包含图中未图示出的光学单元的光学系统。

图1中，构成将棒形组合件32用作可均匀照射照明单元35的光学单元，但也可构成使用将多个透镜配置成2维状的透镜阵。

上述投影型显示装置151中，将反射型显示元件41(a)～41(c)用作图像显示元件，但也可以是由透射性显示元件、或能用配置成阵列状的微镜改变反射方向的DMD(数字微镜器件)那样的显示元件构成的投影型显示装置。

上述投影型显示装置151中，如图1那样以各单色1个为最少个数记述作为固体光源的发光二极管11(a)～11(c)，但不专门限定为各单色1个，可以是用多个发光二极管构成的投影型显示装置。

上述投影型显示装置151中，如图1那样按使用作为电弧放电的灯的超高压汞灯的1个灯单元3和使用作为固体光源的发光二极管的1个固体光源单元14进行了记述，但不专门限定为1个，也可以是由多个灯单元3和多个固体光源单元14构成的投影型显示装置。

实施方式3

参照附图说明本发明实施方式3。

图7中示出本实施方式3的投影型显示装置的概略组成。对与图1相同或相当的部分标注相同的标号，省略详细说明。

本实施方式与图1所示的实施方式1基本上相同，但在下列方面不同。即，如图7所示，不同点为：作为光调制元件的反射型显示元件201从3个变为1个；在棒形组合件32前添加配置成通过光路的色盘301、使色盘301旋转的驱动用电动机302以及色盘控制电路303。

这里，在图9、图10示出色盘301的具体例。图9所示的色盘401具有将圆分别与光的三原色对应地染色的区域403～405和透明区域402，驱动用电动机302旋转时，光路通过该区域402～405。图10所示的色盘411没有透明区域，只有分别与光的三原色对应地染色的区域412～414。

通过使色盘301旋转，按时间顺序划分照明反射型显示元件201的光线并对其染色，在各色的光进行照明的的期间，将1个反射型显示元件201形成的各色图像投影到屏幕上，从而实现彩色图像。

该投影型显示装置中，形成1画面的时间(约17毫秒)内显示的图像即便是由不同的色显示的图像，由于识别进入人眼的光有一段时间，产生错觉，宛如不同色的图像同时照亮，从而能显示彩色图像。

这样，即便反射型显示元件201是1个光学系统，也可进行选择，利用可动镜21使固体光源单元14出射的光束入射到照明单元35(如图7所示)，或通过移动可动镜22使灯单元3出射的光束入射到照明单元35(如图8所示)，从而判明取得与实施方式相同的效果。

使用图7所示的光学系统时，与已有的灯相同的超高压汞灯1从1个光源出射白光，因而色盘301必须利用分色滤光片将白光按时间顺序分色，但发光二极管11(a)～11(c)那样的固体光源是单色光源，如果是图7那样使用3色发光二极管11(a)～11(c)的固体光源单元14，则通过错开各色发光二极管11(a)～11(c)的点亮时间，便于按时间顺序分色。

因此，插入可动镜21，将固体光源单元14出射的光束入射到照明单元35时，不必对色盘301作旋转驱动。所以，色盘301由图9的色盘401那样的4色滤光片构成的情况下，使色盘401在通过光为白色的区域402停止，因而不需要使色盘401动作用的电力，取得能能减小耗电的效果。

利用时间经历使入射到照明单元35的光束从固体光源单元14出射的光束改变成灯单元3出射的光束的从交流电源的供电并按灯模式建立的情况下，由于使色盘301旋转的电动机302的转速不急剧升高，切换到灯单元3出射的光束时，来不及使色盘301同时旋转。因此，该情况下，利用固体光源单元14出射的光束时，也使色盘301以与发光二极管11(a)～11(c)的点亮时间同步地旋转。这样较好。

如图10所示，无白色区域的色盘411的情况下，最好也使色盘411与发光二极管11(a)～11(c)的点亮时间同步地旋转成二极管发光的色与光路通过的区域的色一致。

接着，图11中示出与实施方式2同样地包含驱动灯单元3等的电源等的投影型显示装置161的概略总体组成图。但是，图11中，对与图5和图7相同或相当的部分标注相同的标号，省略详细说明。控制单元170也控制色盘控制电路303的运作，这点与图5所示的例子不同。下面，参照图12的流程图阐述投影型显示装置161的用于达到省电的控制电路179的控制运作。

首先，使投影型显示装置161的主电力开关(未图示出)接通(S1201)。

然后，参照电源电路121的状态，判断投影型显示装置161是否接受来自交流电插座153的供电(S1202)。这时，从交流电源接受供电的情况下(S1203)和不接受该供电而从电池123接受供电的情况下(S1212)，其后的步骤不同。

然后，从交流电源供电时，首先使可动镜21的位置配置成对照明单元35入射来自固体光源单元14的出射光(S1204)。

在从交流电源供电的情况下，用户可选择要用超高压汞灯1显示明亮的投影图像(灯模式)，还是要用发光二极管11(a)～11(c)显示投影图像(固体光源模式)以减小耗电(S1205)，例如选择用超高压汞灯1的灯模式时，使色盘301旋转(S1206)，点亮超高压汞灯1，并且使发光二极管11(a)～11(c)与色盘301同步地按时间顺序依次点亮(S1207)。以与色盘301同步的方式有选择地点亮这时的发光二极管11(a)～11(c)，点亮单色发光二极管11(a)～11(c)中色与处在照明单元35的光路中的色盘301的区域的色相同一个二极管(与图9所示色盘401的区域403～405对应的一个二极管)，仅在色盘301的白色区域(相当于图9所示的色盘401的区域402)的情况下，形成发光二极管11(a)～11(c)的3色全部点亮的状态。

这时，使可动镜21的位置配置成对照明单元35入射来自固体光源单元14的出射光，因而首先从投影透镜51出射作为固体光源单元14的光源的发光二极管11(a)～11(c)出射的光(S1208)。

然后，使可动镜21移动，以确认超高压汞灯1的亮度大于发光二极管11(a)～11(c)出射的光量或达到超高压汞灯1出射的光的规定亮度等达到预定光量，或者事先测量好达到该预定光量的预定时间，并使从超高压汞灯1点亮或投影型显示装置161的开关接通起、经过达到该供电亮度的预定时间后，来自灯单元3的出射光入射到照明单元35侧(S1209)。本实施方式中，预先测量作为光量传感器141测量的实测值的光量，并将达到控制单元170内预先设定的固定值前的时间作为预定时间。

然后，入射到照明单元35侧的光仅为灯单元3的超高压汞灯1的光束后，使固体光源单元3的发光二极管11(a)～11(c)熄灭(S1210)。

这样，利用此操作步骤，从外部交流电源供电，并选择灯模式的情况下，也具有又能瞬时点亮又能取得与已有装置相同的亮度的投影图像(S1211)的效果。

不从交流电插座153供给外部电力的状态下，接通投影型显示装置161的主电力开关时，检测到从电池123供电(S1212)后，首先将可动镜21的位置配置成对照明单元35入射来自固体光源单元14的出射光(S1213)。

然后，在该情况下，色盘301具有白色区域(相当于图9所示的色盘401的白色区域402)，则在配置成位于照明单元35的光路的区域为白色区域以便光通过该区域的状态中使其停止(S1214)。因而，取得能减小使色盘301旋转的电动机302的耗电的效果。

这时，超高压汞灯1保持熄灭不变，仅使发光二极管11(a)～11(c)同时点亮(S1215)。

此外，即使从交流电源接受供电的情况下，也不选择灯模式时(S1205)，超高压汞灯同样保持熄灭不变，使色盘301在供电位置停止(S1214)，仅使发光二极管点亮(S1215)。

然后，从该电池123供电时，为了使投影型显示装置161的总体省电，形成仅点亮发光二极管11(a)～11(c)的状态，因而进行利用风扇控制电路125的控制，限制或停止对主要使超高压汞灯1和反射型显示元件41(a)～41(c)冷却的冷却风扇131、132供电，或对视频信号处理电路126也仅供给显示所需最小电力(S1216)。

这样，利用此操作步骤，从电池123供电时，能进一步减小耗电，取得可作固体光源单元14的投影图像显示(S1217)的效果。

再者，设投影型显示装置161内的控制单元170进行判断，对需要上述操作步骤所示的判断的项目进行了说明，但该项目可由软件(程序)自动判断。也可做成用户进行判断，控制单元170则作为受理该判断的接口进行工作。

关于此操作步骤所示的可动镜21的移动，取为：作为控制单元170，利用软件(程序)使带能自动驱动的电动机的可动镜调整机构101自动移动；但也可用人工使其移动。

关于此操作步骤所示的光源的点亮、熄灭，取为由灯控制电路122和固体光源控制电路124进行控制，但可用软件使其自动点亮、熄灭，也可用户人工进行控制。

关于此操作步骤所示的色盘301与发光二极管11(a)～11(c)同步和在规定位置停止，取为根据投影型显示装置161内的色盘控制电路303的控制进行，但这方面可利用软件(程序)自动驱动，也可用户人工进行。

上述说明中，设色盘301为图9所示那样的4色滤光片进行了说明，但图10所示那样的色盘301为红、绿、蓝3色滤光片的情况下，即使从电池123供电，也必须使滤色片301与发光二极管11(a)～11(c)的发光色同步。这时，上文说明的图12中使位于照明单元35的光路的滤色片在配置成白色的状态下停止(S1214)的运作更改为色盘301与发光二极管11(a)～11(c)的发光色同步地旋转的运作。

本发明的程序可以是用于使计算机执行上述本发明投影型显示装置的控制单元的全部或部分功能并且与计算机协同运作的程序。

本发明可以是一种记录媒体，记录用于使计算机执行上述本发明投影型显示装置的控制单元的全部或部分功能的程序，并且可由计算机读取，读取的程序与计算机协同运作，以执行所述功能。

本发明也包含记录本发明的程序的计算机可读取的记录媒体。

本发明的程序的一种利用方式可以是：记录在计算机可读取的记录媒体中，并以与计算机协同运作的方式进行工作。

本发明的程序的一种利用方式可以是：在传输媒体中传送，并由计算机读取后，以与计算机协同运作的方式进行工作。

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、数据类型等。

作为记录媒体，包含ROM等；作为传输媒体，包含互联网等传输机构、光、电波、声波等。

上述本发明的计算机不限于CPU等纯硬件，也可包含固件、OS，甚至外围设备。

再者，如上文所说明，本发明的组成可用软件方式实现，也可用硬件方式实现。

工业上的实用性

本发明的投影型显示装置能适应可期待轻便性优良、能在供电后立即显示明亮图像且实现与已有装置同等的亮度的效果的投影型显示装置等可对图像投影的显示装置。

Claims (14)

1、一种投影型显示装置，其特征在于，包含

具有基于放电或灯丝通电的光源，并由该光源产生第1光的第1光产生单元；

具有固体光源，并由该光源产生第2光的第2发光单元；

对所述第1光或所述第2光进行调制的光调制元件；

有选择地将所述第1光或所述第2光引导到所述光调制元件的导光单元；以及

对受所述光调制元件调制的光进行投影的投影单元。

2、如权利要求1中所述的投影型显示装置，其特征在于，

还包含至少控制所述导光单元的运作的控制单元，

所述控制单元对所述导光单元进行控制，使其将所述第2光引导到所述光调制元件，经规定时间后，

再对所述导光单元进行控制，使其将所述第1光引导到所述光调制元件。

3、如权利要求2中所述的投影型显示装置，其特征在于，

所述控制单元对所述第1光产生单元和第2光产生单元进行控制，

使得所述导光单元将所述第2光引导到所述光调制元件的期间，所述第2光产生单元产生第2光，并且

使得所述导光单元将所述第1光引导到所述光调制元件的期间，所述第1光产生单元产生第1光。

4、如权利要求3中所述的投影型显示装置，其特征在于，

所述控制单元具有至少测量所述第1光产生单元的光量的光量测量单元，并且

控制所述导光单元，使其在作为规定时间，所述光量测量单元测量的所述光量大于等于规定值时，将所述第1光引导到所述光调制元件。

5、如权利要求1中所述的投影型显示装置，其特征在于，

还包含将所述第1光或所述第2光汇聚到所述光调制元件的聚光系统，

所述导光单元通过有选择地将所述第1光或所述第2光引导到所述聚光系统，有选择地将所述第1光或所述第2光引导到所述光调制元件。

6、如权利要求5中所述的投影型显示装置，其特征在于，

所述第1光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第1光的光轴，实质上在一直线上，

所述第2光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第2光的光轴，因所述导光单元介入而弯曲。

7、如权利要求5中所述的投影型显示装置，其特征在于，

所述第2光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第2光的光轴，实质上在一直线上，

所述第1光产生单元与所述聚光系统之间形成的所述第1光的光轴，因所述导光单元介入而弯曲。

8、如权利要求3中所述的投影型显示装置，其特征在于，

由基于来自外部的供电的第1电源，驱动所述第1光产生单元，

由作为内置电源的第2电源，驱动所述第2光产生单元，

所述控制单元监视所述第1电源和所述第2电源的状态，

所述控制单元不管所述第1电源和所述第2电源的状态如何，都对所述导光单元进行控制，使其将所述第2光引导到所述光调制元件，并且

进行控制，使检测到至少所述第1电源从外部接受供电时，所述第2发光单元运作后，使所述第1发光单元运作。

9、如权利要求1中所述的投影型显示装置，其特征在于，

所述第2发光单元是发光二极管或激光二极管。

10、如权利要求1中所述的投影型显示装置，其特征在于，

所述第1发光单元是利用电弧放电发光的灯。

11、如权利要求1中所述的投影型显示装置，其特征在于，

所述导光单元具有利用旋转或平行移动，定位于所述第1光的光轴与所述第2光的光轴之间的镜面。

12、一种图像显示方法，其特征在于，

使用具有基于放电或灯丝通电的光源，并由该光源产生第1光的第1光产生单元；具有固体光源，并由该光源产生第2光的第2发光单元；对所述第1光或所述第2光进行调制的光调制元件；以及对受所述光调制元件调制的光进行投影的投影单元，并且包含

有选择地将所述第1光和所述第2光引导到所述光调制元件的导光步骤，

所述导光步骤形成将所述第2光引导到所述光调制元件，经过规定时间后，再形成将所述第1光引导到所述光调制元件。

13、一种程序，其特征在于，

用于使计算机作为权利要求2中所述的投影型显示装置的、至少控制所述导光单元的运作的控制单元起作用。

14、一种记录媒体，可由计算机处理，其特征在于，

记录权利要求13中所述的程序。

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