光源裝置和使用它的投影型顯示裝置制造方法
光源裝置和使用它的投影型顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)光源裝置的小型化和屏幕上的照度均勻化的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置。光源裝置構(gòu)成為至少具備彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元、出射第三波長或波段的光的第三光源、合成來自光源的三束光的光合成元件、使光的光量分布平均化的光學(xué)元件、接收透過了光學(xué)元件的光并形成基于影像信號的影像光的影像顯示元件、將影像光投影在屏幕上的投影透鏡，第一波長或波段的光、第二波長或波段的光和第三波長或波段的光的對上述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
【專利說明】光源裝置和使用它的投影型顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用影像顯示元件將LED光源和激光光源的特定波長的光源光合成后的光源光在屏幕上投影影像的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，因為Red/Green/Blue (紅/綠/藍(lán))三色的單色LED光源和Red/Green/Blue的半導(dǎo)體激光器的高輸出化，以它們作為光源的小型投影儀市場在擴大。
[0003]小型投影儀中使用的影像顯示元件，已知有作為反射型液晶顯示元件的LCOS(Liquid Crystal On Silicon:娃基液晶)、作為微反射鏡型影像顯示元件的DMD (DigitalMicromirror Device:數(shù)字微鏡晶片)、使 MEMS (MicroElectro Mechanical Systems:微機電系統(tǒng))反射鏡進行二維掃描的元件等。
[0004]在這些小型投影儀中，將三色的單色LED和半導(dǎo)體激光器的輸出光合成，使該合成光通過LCOS或DMD等影像顯示元件影像化。此外，MEMS反射鏡對于在一個光路中合成的三色的單色LED或半導(dǎo)體激光器的輸出光按每種顏色順次掃描顯示影像。
[0005]專利文獻I中，公開了將三色的單色LED或半導(dǎo)體激光器的光束用由波長選擇性不同的面構(gòu)成的分色鏡合成的技術(shù)。
[0006]專利文獻1:美國專利第8238029號說明書
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]用三色的單色光源對一個影像顯示元件照射的情況下，需要設(shè)置將Red/Green/Blue光源合成為一個共用的光學(xué)系統(tǒng)的單元。為了合成三色使用個別的光學(xué)元件時，部件數(shù)量增加，光源裝置整體增大，不利于小型化和低成本化。
[0008]根據(jù)專利文獻I所公開的技術(shù)，能夠用一個分色鏡合成三色，但是記載了 MEMS反射鏡投影的光束的合成，沒有考慮LCOS或DMD等使用面光源的影像顯示元件。
[0009]本發(fā)明的目的在于提供使使用LED或半導(dǎo)體激光器等固體發(fā)光源的面光源為照度分布均勻且能夠小型化的光源的照明裝置和具備它的投影型顯示裝置。
[0010]為了解決上述課題，本發(fā)明的將投影影像進行面投影的投影型顯示裝置的光源裝置具備:輸出第一顏色光的面照射光的第一固體光源；輸出第二顏色光的面照射光的第二固體光源；輸出第三顏色光的面照射光的第三固體光源；反射上述第一固體光源的光束的第一分色面和反射上述第二固體光源的光束的第二分色面彼此非平行地相對設(shè)置，上述第三固體光源的光束折射透過上述第一分色面和上述第二分色面的楔型分色鏡；和使從上述楔型分色鏡入射的光束的照度分布平滑化的透鏡陣列，上述第三固體光源的光束以其光軸由上述楔型分色鏡折射為與上述透鏡陣列的光軸一致的方式對上述透鏡陣列入射，上述第一固體光源的光束和上述第二固體光源的光束，由上述楔型分色鏡反射成以上述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對上述透鏡陣列入射。
[0011]進而，上述第一固體光源和上述第二固體光源靠近地配置，包括:將上述第一固體光源和上述第二固體光源的出射光變換為大致平行光而對上述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第一平行化透鏡；和將上述第三固體光源的出射光變換為大致平行光對上述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第二平行化透鏡，上述第一固體光源和上述第二固體光源，配置在不同于上述第一平行化透鏡的光軸上的位置并偏移規(guī)定量，上述第一固體光源的大致平行化后的光束的光軸和上述第二固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與上述第一平行化透鏡的光軸的方向不同，上述第三固體光源配置在上述第二平行化透鏡的光軸上的位置，上述第三固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與上述第二平行化透鏡的光軸的方向相同。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)光源裝置的小型化和屏幕上的照度均勻化的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的實施例1的光源裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是表示本發(fā)明的光源光軸的關(guān)系的圖。
[0015]圖3是表示本發(fā)明的透鏡陣列上的光束的光量分布的圖。
[0016]圖4是表示本發(fā)明的影像顯示元件上的照度分布的圖。
[0017]圖5是表示本發(fā)明的其他光源光軸的關(guān)系的圖。
[0018]圖6是表示本發(fā)明的光源光軸與透鏡陣列的光軸的關(guān)系的圖。
[0019]圖7是表示本發(fā)明的光源光軸與透鏡陣列的光軸的其他關(guān)系的圖。
[0020]圖8是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖9是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖10是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖11是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖12是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖13是表示本發(fā)明的實施例3的光源裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖14是表示本發(fā)明的實施例3的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]符號說明
[0028]I……LED光源，2……LED光源，3……LED光源，4……光源單元，5……導(dǎo)入透鏡，6……導(dǎo)入透鏡，7……楔型分色鏡，8……透鏡陣列，9……透鏡陣列，10……中繼透鏡，11……中繼透鏡，12……影像顯示元件，13……投影透鏡，100……光學(xué)引擎
【具體實施方式】
[0029]以下參照【專利附圖】
【附圖說明】應(yīng)用了本發(fā)明的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置的實施方式的一例。其中，本發(fā)明不受以下的說明限定。此外，各圖中，表示相同作用的構(gòu)成要素的情況下一部分使用相同的符號。
[0030]【實施例1】
[0031]圖1表示本發(fā)明的實施例的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的一例。光學(xué)引擎100具有出射規(guī)定的波長或波段的光束的LED光源1、LED光源2、LED光源3。
[0032]本實施例中，例如，LED光源I是中心波長為約615nm的紅色光束，LED光源2是中心波長為約460nm的藍(lán)色光束，LED光源3是中心波長為約525nm的綠色光束。各波長也可以不是上述值。此外也可以具有規(guī)定的波段。此外，光源也可以是LED以外的發(fā)出可見光的激光二極管等固體發(fā)光元件。
[0033]本實施例的LED光源，從光源出射的光束是光源中心的強度最大的對稱的光量分布。本實施例中，將該強度最大的中心作為光源的光軸。
[0034]此外，實施例的LED光源I和LED光源2是在光源單元4中并排搭載的多芯片模塊的結(jié)構(gòu)。LED元件以相互的光源靠近的方式排列，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源元件的小型化。
[0035]本實施例中，使紅色的LED光源I和藍(lán)色的LED光源2為多芯片結(jié)構(gòu)的模塊，使綠色的LED光源3為單色的模塊。實施例中，出于綠色的發(fā)光效率這一點使LED光源3為單色結(jié)構(gòu)，但不限于該結(jié)構(gòu)。
[0036]從LED光源I出射的紅色光束和從LED光源2出射的藍(lán)色光束被導(dǎo)入透鏡5變換為大致平行光。從LED光源3出射的綠色光束被導(dǎo)入透鏡6變換為大致平行光。其中，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6設(shè)想為玻璃或塑料的各向同性的球面透鏡或非球面透鏡。
[0037]本實施例中，特征在于將LED光源I和LED光源2兩個光源用一個共用導(dǎo)入透鏡變換為大致平行光。通過使導(dǎo)入透鏡共用化，能夠削減部件數(shù)量。此外，能夠進行光學(xué)引擎100的小型化。
[0038]如上所述，將LED光源I和LED光源2兩個光源的光用一個導(dǎo)入透鏡5大致平行化，而光源光束的光軸與導(dǎo)入透鏡5的透鏡光軸是偏離的結(jié)構(gòu)。更詳細(xì)而言，是使LED光源
I和LED光源2的光源光束的光軸以透鏡光軸為中心平行地偏移的結(jié)構(gòu)。
[0039]此外，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6用一個透鏡將光束變換為大致平行光，而為了獲得要求的大致平行光束也可以例如在光束的前進方向上配置兩個以上。通過配置兩個以上，能夠使用與一個時相比更小型且折射率小的簡單的透鏡。
[0040]楔型分色鏡7是將通過導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6后的紅色光束、藍(lán)色光束、綠色光束合成的光合成元件。楔型分色鏡7的導(dǎo)入透鏡5 —側(cè)的反射鏡面7a是具有使紅色光束反射、使藍(lán)色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。此外，導(dǎo)入透鏡6 —側(cè)的反射鏡面7b是具有使藍(lán)色光束反射、使紅色光束和綠色光束透過的功能的波長選擇性反射鏡面。通過該分色功能，楔型分色鏡7將三色的LED光源的光束合成。楔型分色鏡7與LED光源的光軸的關(guān)系在后文詳細(xì)說明。
[0041]合成后的光束入射到透鏡陣列8和透鏡陣列9兩個透鏡陣列。透鏡陣列8和透鏡陣列9構(gòu)成積分器光學(xué)系統(tǒng)，由相同數(shù)量的透鏡單元構(gòu)成。透鏡陣列8將入射前具有光量分布的光束按透鏡單元數(shù)量分割并在透鏡陣列9上聚光。因為各LED光源和透鏡陣列9設(shè)計為共軛的關(guān)系，所以在透鏡陣列9上成為透鏡單元數(shù)量的虛擬光源像。此外，圖1中將一邊的透鏡數(shù)量記載為5個，但是不限于5個。
[0042]透過透鏡陣列9后的光束，在中繼透鏡10和中繼透鏡11中傳播對影像顯示元件12照射。中繼透鏡10具有使透鏡陣列9的透鏡單元的光學(xué)像疊加的功能，中繼透鏡11具有將疊加后的光束相對于影像顯示元件12變換為大致平行光而照射的功能。
[0043]這樣，通過從透鏡陣列8到中繼透鏡11的照明光學(xué)系統(tǒng)，能夠在影像顯示元件12中形成照度均勻的像。此外，圖1中中繼透鏡由兩個構(gòu)成，而只要能夠在影像顯示元件12中獲得要求的像，使用多少個都可以。[0044]在影像顯示元件12中形成的像，通過投影透鏡13在屏幕(未圖示)上顯示放大投影后的影像。如上所述，影像信息裝置的光源裝置，用三個單色光源和一個影像顯示元件和使光傳播的光學(xué)部件，在屏幕上顯示要求的影像。
[0045]接著，根據(jù)圖2，詳細(xì)說明楔型分色鏡7與LED光源的光軸的關(guān)系。圖2中，是追加了圖1中所示的LED光源I到透鏡陣列8的光學(xué)部件中，從LED光源I出射的紅色光束的光源光軸21、從LED光源2出射的藍(lán)色光束的光源光軸22、從LED光源3出射的綠色光束的光源光軸23的關(guān)系的圖。分別用實線表示紅色光束的光源光軸21，用虛線表示藍(lán)色光束的光源光軸22，用點劃線表示綠色光束的光源光軸23。
[0046]如上所述，本實施例中，為了使投影型顯示裝置的光源裝置小型化，使LED光源I和LED光源2兩個光源通過光源單元4成為一體。使LED光源I和LED光源2的光源光通過一個導(dǎo)入透鏡5將雙方的光束變換為大致平行光。因為該結(jié)構(gòu)，紅色光束和藍(lán)色光束的光源光軸相互非平行地對光合成元件(分色鏡)入射。
[0047]此處，使用平行平板的分色鏡作為光合成元件的情況下，設(shè)定為紅色光束相對于透鏡陣列8的光軸大致平行地入射的角度時,藍(lán)色光束相對于透鏡陣列8的光軸較大地傾斜地入射。結(jié)果，從透鏡陣列8向透鏡陣列9的光的傳播的效率損失較大，在屏幕上成為照度分布劣化的影像。
[0048]此外，在光合成元件配置有紅色用的平行平板分色鏡和藍(lán)色用的平行平板分色鏡兩個分色鏡的情況下，因為紅色光束和藍(lán)色光束能夠分別獨立地設(shè)定反射鏡面的角度，能夠使所有的光束的光軸相對于透鏡陣列8的光軸大致平行地入射。但是，會產(chǎn)生因為使用兩個分色鏡所以配置部件的空間增大而不利于小型化、因為增加至兩個分色鏡所以安裝誤差的影響增大、透過兩個平行平板分色鏡的綠色光束的效率的劣化增大等新的問題。
[0049]于是，本實施例中，配置具有相互非平行的相對的反射鏡面的楔型分色鏡7。該情況下，例如成為在反射鏡面7a上僅使紅色光束反射，在反射鏡面7b上僅使藍(lán)色光束反射的楔形形狀時，如圖2所示合成后的所有光源光軸能夠變換為相對于透鏡陣列8的光軸大致平行。此外，因為元件是一個，所以能夠改善安裝誤差和透射效率劣化的課題，配置空間也能夠減小。
[0050]此外，如圖2所示，使LED光源3的綠色光束的光源光軸23與導(dǎo)入透鏡6的光軸一致地配置。而且對楔型分色鏡7入射，在反射鏡面7a和反射鏡面7b上折射，向透鏡陣列8出射。
[0051]此時，使綠色光束的光源光軸23與透鏡陣列8的光軸一致。紅色光束的光源光軸21和藍(lán)色光束的光源光軸22，以綠色光束的光源光軸23為中心大致平行地對透鏡陣列8入射。
[0052]如上所述，實施例的結(jié)構(gòu)是紅色光束的光源光軸21和藍(lán)色光束的光源光軸22均相對于導(dǎo)入透鏡的光軸偏移規(guī)定量。因此，通過導(dǎo)入透鏡5后的光束的光量分布是非對稱的。從而，在楔型分色鏡7的反射面7a上反射并入射到透鏡陣列8的紅色光束的光量分布是非對稱的。同樣地，在楔型分色鏡7的反射鏡面7b上反射并入射到透鏡陣列8的藍(lán)色光束的光量分布也是非對稱的。因為綠色光束的光源光軸與導(dǎo)入透鏡6的光軸一致，所以透過楔型分色鏡7的反射鏡面7a和反射鏡面7b入射到透鏡陣列8的光量分布是對稱的。
[0053]對于光量分布非對稱的紅色光束和藍(lán)色光束，使其相對于透鏡陣列8的光軸偏移規(guī)定量地入射。通過使其偏移，被透鏡陣列的各個透鏡單元分割的光量分布分別成為非對稱，將它們疊加的影像顯示元件12上的照度中對稱性得到改善。
[0054]圖3作為一例表不了紅色光束入射到透鏡陣列8時的光束的光量分布。橫軸表不透鏡陣列的位置，縱軸表不光束的光量分布。位于橫軸的中心的實線表不透鏡陣列的光軸。波形31表示使光源光軸與透鏡陣列光軸一致時的光量分布。波形32表示如圖2的光源光軸21所不,相對于透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量時的光量分布。
[0055]此外圖4表示根據(jù)圖3的光量分布計算的影像顯示元件12上的照度分布。橫軸表示影像顯示元件12的位置，縱軸表示影像顯示元件上的照度分布。位于橫軸的中心的實線表示影像顯示元件的光軸。波形41表示根據(jù)圖3的波形31的光量分布獲得的照度分布。波形42表示根據(jù)圖3的波形32的光量分布獲得的照度分布。
[0056]根據(jù)圖3和圖4，如波形31所示使光源光軸與透鏡陣列的光軸一致時，如波形41所示成為非對稱的照度分布。但是，如波形32所示使光源光軸相對于透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量，能夠如波形42所示成為對稱的照度分布。此外，對于藍(lán)色光束，因為非對稱的方向與紅色光束反轉(zhuǎn)，所以通過如圖2的光源光軸22所示向與紅色光束相反的方向偏移規(guī)定量時能夠改善照度分布。
[0057]圖5是表不光源光軸21、光源光軸22和光源光軸23的與圖2不同的關(guān)系的圖。綠色光束的光源光軸23與圖2同樣地變換為與透鏡陣列8的光軸大致一致。但是，紅色光束的光源光軸21相對于透鏡陣列8的光軸傾斜規(guī)定的角度地變換。藍(lán)色光束的光源光軸22也相對于透鏡陣列8的光軸傾斜規(guī)定的角度地變換。像這樣，不需要使所有光源光軸變換為相對于透鏡陣列8的光軸大致平行，也可以傾斜規(guī)定的角度。由此緩和了楔型分色鏡7的反射鏡面7a和反射鏡面7b的角度的限制，楔型分色鏡7的制造變得容易，能夠?qū)崿F(xiàn)部件的低成本。
[0058]圖6是表示圖5的光源光軸與透鏡陣列的光軸的關(guān)系的詳情的圖。作為代表說明實線描述的紅色光束的光源光軸21與點劃線描述的透鏡陣列8的光軸61的關(guān)系。圖6中，假設(shè)紅色光束的光源光軸21的在反射鏡面7a上的反射點62和透鏡陣列8的光軸61與反射鏡面7a的交點63 —致。
[0059]如圖6所示，設(shè)在反射鏡面7a反射后的紅色光束的光源光軸21與透鏡陣列8的光軸61所成的角是0。此外，設(shè)從透鏡陣列8的光軸61與反射鏡面7a的交點63向下延伸至透鏡陣列8的垂線的距離是L。此外，設(shè)透鏡陣列的透鏡單元的一邊的長度是W。
[0060]特征在于此時滿足以下關(guān)系:
[0061 ] tan 0 < (ff/2) /L......(式 I)
[0062]根據(jù)式1，光源光軸對透鏡陣列的中心的透鏡單元以規(guī)定的角度入射。
[0063]在滿足式I的角度0中，通過變換為對規(guī)定的位置入射，光量分布非對稱的光束的情況下，也能夠?qū)⒂跋耧@示元件的照度分布改善為對稱。此外，藍(lán)色光束的光源光軸22與透鏡陣列8的光軸61所成的角也滿足同樣的關(guān)系。
[0064]圖7是表示如圖6所示紅色光束的光源光軸21的在反射鏡面7a上的反射點62和透鏡陣列8的光軸61與反射鏡面7a的交點63不一致的情況下的光源光軸21與透鏡陣列8的光軸61的關(guān)系的圖。
[0065]如圖7所示，設(shè)紅色光束的光源光軸21與透鏡陣列8的光軸61所成的角是0。此外，設(shè)從紅色光束的光源光軸21的在反射鏡面7a上的反射點62向下延伸到透鏡陣列8的垂線的距離是L。此外，設(shè)透鏡陣列的透鏡單元的一邊的長度是W。此外，設(shè)從紅色光束的光源光軸21的在反射面7a上的反射點62向下延伸到透鏡陣列8的光軸61的垂線的距
離是D。
[0066]特征在于此時滿足以下關(guān)系:
[0067]tan 0 < (W/2-D) /L......(式 2)
[0068]此外，特征在于此時D的絕對值小于W/2。根據(jù)式2，光源光軸對透鏡陣列的中心的透鏡單元以規(guī)定的角度入射。
[0069]在滿足式2的角度0中，通過變換為對規(guī)定的位置入射，光量分布非對稱的光束的情況下，也能夠?qū)⒂跋耧@示元件的照度分布改善為對稱。此外，藍(lán)色光束的光源光軸22與透鏡陣列8的光軸61所成的角也滿足同樣的關(guān)系。
[0070]此外，使投影儀的光源裝置尺寸小型化時入射光束直徑減小，因此透鏡陣列的透鏡單元數(shù)量相對增大。所以，因為透鏡單元數(shù)量減少，積分的數(shù)量減少，光量分布非對稱時影像顯示元件的照度分布的非對稱性變得顯著。對于入射光束有效的規(guī)定的方向的透鏡陣列的數(shù)量較少，例如是5個以下的情況下，如本發(fā)明所示地使具有非對稱的分布的光束對于透鏡陣列偏移規(guī)定量地入射的結(jié)構(gòu)，作為使照度分布均勻的手段是有效的。
[0071]此外，為了縮短光程而將透鏡陣列8和影像顯示元件12的倍率設(shè)計得較小的情況下，因為透鏡陣列8的透鏡單元的尺寸增大，所以本結(jié)構(gòu)這樣的使非對稱的光束相對于透鏡陣列偏移規(guī)定量地入射的結(jié)構(gòu)，作為使照度分布均勻的方式更加有效。
[0072]此外，透鏡單元的曲率半徑設(shè)計得較小例如為Imm以下時，易于產(chǎn)生透鏡單元的邊界的通過率劣化等透鏡陣列性能的劣化。因此為了在曲率半徑1_以上小型化，需要減小倍率，透鏡單元的尺寸增大。在這樣的情況下，本結(jié)構(gòu)這樣的使非對稱的光束相對于透鏡陣列偏移規(guī)定量地入射的結(jié)構(gòu)，作為使照度分布均勻的方式更加有效。
[0073]此外，小型投影儀使用的搭載了 LED光源I和LED光源2的光源單元4，例如優(yōu)選光源的光軸間距離例如是1.5mm以下。該情況下，能夠不增大楔型分色鏡7的反射鏡面7a與反射鏡面7b的間隔地制造小型的楔型分色鏡7。
[0074]此外，為了減小透鏡陣列8中的規(guī)定的偏移量，或在紅色光束與藍(lán)色光束中使其對稱，優(yōu)選LED光源I與LED光源2光軸的中點，與導(dǎo)入透鏡5的光軸一致。
[0075]此外，由于楔型分色鏡7的制造上的限制，優(yōu)選以反射鏡面7a與反射鏡面Sb之間的邊中較短的一方的邊為0.3mm以上的方式?jīng)Q定反射鏡面7a與反射鏡面7b的角度。
[0076]此外，關(guān)于綠色光束的光源光軸，因為通過導(dǎo)入透鏡6后的光束的光量分布是對稱的，所以優(yōu)選使綠色光源和導(dǎo)入透鏡6旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，調(diào)整為通過楔型分色鏡7時的光源光軸與透鏡陣列8的光軸一致。
[0077]使相互的光源光軸一致的結(jié)構(gòu)，在存在具有非對稱的分布的光束的情況下，用透鏡陣列將光束疊加時影像信息元件的照度分布變得非對稱成為問題。但是，透鏡陣列的透鏡單元相對于入射到透鏡陣列的光束充分小時，影像信息元件的照度分布的非對稱變得不顯著。因此，在透鏡單元充分小的情況下也可以是使相互的光源光軸一致的結(jié)構(gòu)。
[0078]本發(fā)明中，光源單元4中搭載的LED光源I和LED光源2分別使用一個芯片。但是，各色的光源的芯片數(shù)不限于一個，也可以使用兩個以上。例如，將兩個和兩個合計四個芯片作為光源單元時，以田字配置交替地配置不同的LED光源的情況下，各色的光源的光軸與導(dǎo)入透鏡的光軸大致一致。一般而言，將兩色的不同的LED光源芯片排列多個時，優(yōu)選其配置是點對稱的關(guān)系時采用使相互的光源光軸一致的結(jié)構(gòu)，是線對稱或不對稱的關(guān)系時采用使相互的光源光軸不一致的結(jié)構(gòu)。
[0079]但是，因為各色的光源的亮度分布按每一個LED光源具有峰值，所以優(yōu)選如本實施例所示，以使各LED光源的光軸相對于導(dǎo)入透鏡的光軸對稱的方式設(shè)置各LED光源，且以使各LED光源的光軸相對于透鏡陣列的光軸對稱的方式，選擇LED光源的設(shè)置間隔和楔型分色鏡7的形狀。[0080]此外，將電源部、電路部、信號處理單元與本實施例記載的光學(xué)引擎100組合而成的影像顯示裝置，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)小型化和屏幕上的照度均勻。
[0081]對上述實施例進一步概念性而言，本發(fā)明的光源裝置至少具備彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元；出射第三波長或波段的光的第三光源；合成來自該光源的三個波長或波段的光的光合成元件；使上述光的分布平均化的光學(xué)元件；上述第一波長或波段的光、上述第二波長或波段的光和上述第三波長或波段的光的對上述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
[0082]【實施例2】
[0083]接著，參照圖8說明將本發(fā)明應(yīng)用于使用微反射鏡型影像顯示元件即DMD作為影像顯示元件的投影型顯示裝置時的結(jié)構(gòu)例。
[0084]光學(xué)引擎100具有出射規(guī)定的波長或波段的光束的LED光源1、LED光源2、LED光源3。本實施例中，例如設(shè)LED光源I是中心波長約615nm的紅色光束，LED光源2是中心波長約460nm的藍(lán)色光束，LED光源3是中心波長約525nm的綠色光束。各波長也可以不是上述的值。此外也可以具有規(guī)定的波段。此外，從LED光源出射的光束，是光源的中心的強度最大的對稱的光量分布，以強度最大的中心為光軸。
[0085]LED光源I和LED光源2在光源單元4中并排搭載。因為光源相互靠近排列，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源元件的小型化。
[0086]從LED光源I出射的紅色光束和從LED光源2出射的藍(lán)色光束，被導(dǎo)入透鏡5變換為大致平行光。從LED光源3出射的綠色光束，被導(dǎo)入透鏡6變換為大致平行光。其中，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6設(shè)想為玻璃或塑料的各向同性的球面透鏡或非球面透鏡。此外，圖8中導(dǎo)入透鏡4、5用一個透鏡表示，而為了獲得要求的大致平行光束也可以例如設(shè)置兩個以上。
[0087]楔型分色鏡7是將通過導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6后的紅色光束、藍(lán)色光束、綠色光束合成的光合成元件。楔型分色鏡7中導(dǎo)入透鏡5 —側(cè)的反射鏡面7a是具有使紅色光束反射、使藍(lán)色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。此外，導(dǎo)入透鏡6 —側(cè)的反射鏡面7b是具有使藍(lán)色光束反射、使紅色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。通過該功能，合成三色的光束。
[0088]此處，以紅色光束的光源光軸相對于透鏡陣列8的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7a的角度。此外，以藍(lán)色光束的光源光軸也同樣地，相對于透鏡陣列8的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7b的角度。此外，以綠色光束的光源光軸相對于透鏡陣列8的光軸大致一致地入射的方式，設(shè)定LED光源3和導(dǎo)入透鏡6的角度。
[0089]這樣，通過使用楔型分色鏡7使對透鏡陣列入射的三個光束的光源光軸相互不一致地入射，在光束的光量分布非對稱的情況下也能夠在屏幕上使照度分布均勻。
[0090]入射到透鏡陣列8的光束對透鏡陣列9入射，成為透鏡陣列中設(shè)置的透鏡單元數(shù)量的虛擬光源像。其中，圖8中將一邊的透鏡數(shù)量記載為5個，但是不限于5個。
[0091]通過透鏡陣列9后的光束，在通過中繼透鏡10后由反射鏡81向規(guī)定的角度反射。之后通過中繼透鏡11、三棱鏡82、TIR(Total Internal Refrection:全內(nèi)反射)棱鏡83的全反射面83a和棱鏡面83b，對作為微反射鏡型影像顯示元件的DMD84以規(guī)定的角度入射。中繼透鏡10具有使透鏡陣列9的透鏡單元的光源像疊加的功能。反射鏡81能夠使光路折彎，所以能夠在使光程保持較長的狀態(tài)下使光學(xué)引擎100小型化。中繼透鏡11具有將疊加后的光束相對于影像顯示元件12變換為大致平行光地照射的功能。三棱鏡82具有對之后配置的TIR棱鏡83產(chǎn)生的光程差進行補正的功能。TIR棱鏡83具有將從三棱鏡82入射的光束向DMD84傳播，使在DMD84上反射的光束在全反射面83a全反射并向投影透鏡13傳播的功能。此外，在三棱鏡82與TIR棱鏡83之間設(shè)置有規(guī)定的間隔的氣隙。
[0092]這樣，通過從透鏡陣列8到TIR棱鏡83的照明光學(xué)系統(tǒng)，能夠在DMD84中形成照度均勻的像。此外，圖8中中繼透鏡由兩個透鏡構(gòu)成，而只要能夠在DMD84獲得要求的像，使用多少個都可以。
[0093]在DMD84上反射的反射光束的主軸，相對于棱鏡面83b大致垂直地入射。通過棱鏡面83b后，在全反射面83a上全反射，通過棱鏡面83c。如上所述，TIR棱鏡83的全反射面83a與三棱鏡82之間設(shè)置有氣隙，所以利用這一點以使反射光束的入射角比全反射的臨界角更大的方式，設(shè)定TIR棱鏡83的折射率。
[0094]通過棱鏡面83c后的反射光束，通過投影透鏡13在屏幕(未圖示)上顯示放大投影后的影像。如上所述，通過使用反射鏡81和三棱鏡82、TIR棱鏡83，在使用作為需要以規(guī)定的角度使光束入射的影像顯示元件DMD84的結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)小型且照度分布均勻的光
源裝置。
[0095]圖9是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8不同，將兩側(cè)透鏡陣列91設(shè)置在透鏡陣列的位置代替兩個透鏡陣列。除此以外是與圖8相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0096]兩側(cè)透鏡陣列91是如圖所示在光束的入射面和出射面雙方上設(shè)置透鏡陣列的元件。一個兩側(cè)透鏡陣列91具有兩個透鏡陣列的功能，所以能夠減少部件數(shù)量，縮短安裝工序時間。此外，兩個透鏡陣列安裝時的相對位置偏離影響通過率和照度分布的劣化，而此處因為是一個元件，能夠減少其影響。
[0097]圖10是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8不同，設(shè)置了將透鏡陣列9和中繼透鏡10構(gòu)成為一體的復(fù)合透鏡101。除此以外是與圖8相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0098]復(fù)合透鏡101是如圖所示在光束的入射面設(shè)置了透鏡陣列、在出射面設(shè)置了透鏡面的元件。因為透鏡陣列之后的中繼透鏡曲率半徑較大，所以一個透鏡面也能夠充分具有使光源像疊加的功能。此外，因為一個元件具有透鏡陣列和中繼透鏡兩個元件的功能，所以能夠減少部件數(shù)量，縮短安裝工序時間。此外，因為能夠使透鏡陣列到中繼透鏡的距離縮短，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源裝置的小型化。
[0099]圖11是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8不同，設(shè)置有使中繼透鏡10和三棱鏡82成為一體的復(fù)合棱鏡111。除此以外是與圖8相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0100]復(fù)合棱鏡111如圖所示是在三棱鏡82的入射面設(shè)置了具有中繼透鏡的功能的透鏡面的元件。因為一個元件具有兩個透鏡陣列的功能，所以能夠減少部件數(shù)量，縮短安裝工序時間。此外，能夠縮短中繼透鏡到三棱鏡的距離，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光源裝置的小型化。
[0101]圖12是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8至圖11不同，是不使用三棱鏡82和TIR棱鏡83的結(jié)構(gòu)。反射鏡81配置于在DMD84上反射的光束不入射的位置。反射鏡81在圖中是平板反射鏡，而為了對光程差造成的像差進行補正，也可以是球面反射鏡、非球面反射鏡、自由曲面反射鏡等球面形狀的反射鏡。因為部件數(shù)量減少了兩個，所以能夠?qū)崿F(xiàn)安裝工序時間的縮短和低成本化。此外，通過將投影透鏡13設(shè)計得小型，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)引擎100的小型化。
[0102]此外，使用DMD84的光學(xué)引擎100不限于圖8至圖12的結(jié)構(gòu)。
[0103]此外，將電源部、電路部、信號處理單元與本實施例記載的光學(xué)引擎100組合而成的影像顯示裝置，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)小型化和屏幕上的照度均勻。
[0104]【實施例3】
[0105]對于將本發(fā)明應(yīng)用于使用作為反射型液晶顯示元件的LCOS作為影像顯示元件的影像顯示裝置時的實施例，基于圖13所示的結(jié)構(gòu)例說明。
[0106]圖13表示本發(fā)明的·實施例2的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的一例。光學(xué)引擎100具有出射規(guī)定的波長或波段的光束的LED光源1、LED光源2、LED光源3。本實施例中，例如設(shè)LED光源I是中心波長約615nm的紅色光束，LED光源2是中心波長約460nm的藍(lán)色光束，LED光源3是中心波長約525nm的綠色光束。各波長也可以不是上述的值。此外也可以具有規(guī)定的波段。此外，從LED光源出射的光束，是光源的中心的強度最高的對稱的光量分布，以強度最大的中心為光的光軸。
[0107]LED光源I和LED光源2在光源單元4中并排搭載。因為相互的光源靠近排列，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源元件的小型化。
[0108]從LED光源I出射的紅色光束和從LED光源2出射的藍(lán)色光束，被導(dǎo)入透鏡5變換為大致平行光。從LED光源3出射的綠色光束，被導(dǎo)入透鏡6變換為大致平行光。其中，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6設(shè)想為玻璃或塑料的各向同性的球面透鏡或非球面透鏡。此外，圖13中導(dǎo)入透鏡4、5用一個透鏡表示，而為了獲得要求的大致平行光束也可以例如設(shè)置兩個以上。
[0109]楔型分色鏡7是將通過導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6后的紅色光束、藍(lán)色光束、綠色光束合成的光合成元件。楔型分色鏡7中導(dǎo)入透鏡5 —側(cè)的反射鏡面7a是具有使紅色光束反射、使藍(lán)色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。此外，導(dǎo)入透鏡6 —側(cè)的反射鏡面7b是具有使藍(lán)色光束反射、使紅色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。通過該功能，合成三色的光束，對兩側(cè)透鏡陣列91入射。
[0110]此處，以紅色光束的光源光軸相對于透鏡陣列的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7a的角度。此外，以藍(lán)色光束的光源光軸也同樣地，相對于透鏡陣列的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7b的角度。此外，以綠色光束的光源光軸相對于透鏡陣列的光軸大致一致地入射的方式，設(shè)定LED光源3和導(dǎo)入透鏡6的角度。
[0111]這樣，通過使用楔型分色鏡7使對透鏡陣列入射的三個光束的光源光軸相互不一致地入射，在光束的光量分布非對稱的情況下也能夠在屏幕上使照度分布均勻。
[0112]對兩側(cè)透鏡陣列91入射的光束成為出射面的透鏡陣列中設(shè)置的透鏡單元數(shù)量的虛擬光源像。其中，圖13中將一邊的透鏡數(shù)量記載為5個，但是不限于5個。此外，也可以配置兩個單面透鏡陣列代替兩側(cè)透鏡陣列91。
[0113]通過兩側(cè)透鏡陣列91后的光束，對偏振光變換元件131入射。偏振光變換元件131是將任意偏振光變換為要求的偏振光的元件。本結(jié)構(gòu)中，將從LED光源出射的任意偏振光的光束，用兩面透鏡陣列91變換為在偏振光變換兀件131的各偏振膜上聚光。用各偏振膜分離為P偏振光和S偏振光后，例如通過在P偏振光的出射部設(shè)置1/2波長板使其成為S偏振光，具有將任意光束變換為S偏振光的功能。由此，能夠消除偏振分束器132產(chǎn)生的光量的損失，實現(xiàn)高效率的光學(xué)系統(tǒng)。
[0114]通過偏振光變換元件131后的光束，通過中繼透鏡10，在偏振分束器132的偏振膜132a上反射。偏振分束器132是具有使規(guī)定的方向的偏振光通過,使與該方向正交的方向的偏振光反射的功能的光分支兀件。本結(jié)構(gòu)中，具有使S偏振光反射,使P偏振光通過的功倉泛。
[0115]通過偏振分束器132后的光束，在通過中繼透鏡11后被1/4波長板133變換為圓偏振光，對作為反射型液晶顯示元件的LC0S134入射。這樣，通過從兩側(cè)透鏡陣列91到1/4波長板133的光學(xué)系統(tǒng)，能夠在LC0S134中形成照度均勻且高效率的像。此外，圖13中中繼透鏡由兩個透鏡構(gòu)成，而只要能夠在LC0S134獲得要求的像，使用多少個都可以。此外，為了使光束的效率提高，也可以例如在中繼透鏡10與偏振分束器132之間，和中繼透鏡10與1/4波長板133之間，設(shè)置相位補償板。
[0116]在LC0S134上反射的反射光束，再次被1/4波長板133變換為P偏振光，通過偏振分束器132的偏振膜132a。通過偏振分束器132后的反射光束，通過投影透鏡13在屏幕(未圖示)上顯示放大投影后的影像。通過以上的結(jié)構(gòu)，在使用作為反射型液晶顯示元件的LCPS134的結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)照度分布均勻的光學(xué)引擎100。此外，通過將投影透鏡13設(shè)計得小型，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)引擎100的小型化。
[0117]圖14是表示使用了 LC0S134的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖14不同，將中繼透鏡11設(shè)置在偏振分束器132之前，在中繼透鏡10與中繼透鏡11之間設(shè)置反射鏡81。除此以外是與圖13相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0118]通過將中繼透鏡11設(shè)置在偏振分束器132之前，能夠成為僅對于對LC0S134的入射光束起作用的元件，所以能夠采用簡單的形狀。此外，通過設(shè)置反射鏡81使光路折彎，能夠使光學(xué)引擎100整體的尺寸變得小型。
[0119]此外，使用LC0S134的光學(xué)引擎100不限于圖13和圖14的結(jié)構(gòu)。
[0120]此外，將電源部、電路部、信號處理單元與本實施例記載的光學(xué)引擎100組合而成的影像顯示裝置，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)小型化和屏幕上的照度均勻。[0121]此外，本發(fā)明不限定于上述實施例，包括各種變形例。例如，上述實施例是為了易于理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)說明的，并不限定于必須具備說明的所有結(jié)構(gòu)。此外，能夠?qū)⒛硞€實施例的結(jié)構(gòu)的一部分置換為其他實施例的結(jié)構(gòu)，或者在某個實施例的結(jié)構(gòu)上添加其他實施例的結(jié)構(gòu)。
[0122]此外，上述實施例說明了將投影影像面投影的投影型顯示裝置的光源裝置，但其是也能夠應(yīng)用于使用面投影的光源光的裝置、例如光學(xué)顯微鏡的照明單元的技術(shù)。其特別是對于以發(fā)出擴散光的點光源為光源，具有實現(xiàn)照度的均勻性的透鏡陣列的照明單元有用的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種將投影影像進行面投影的投影型顯示裝置的光源裝置，其特征在于，包括: 輸出第一顏色光的面照射光的第一固體光源； 輸出第二顏色光的面照射光的第二固體光源； 輸出第三顏色光的面照射光的第三固體光源； 反射所述第一固體光源的光束的第一分色面和反射所述第二固體光源的光束的第二分色面彼此非平行地相對設(shè)置，所述第三固體光源的光束折射透過所述第一分色面和所述第二分色面的楔型分色鏡；和 使從所述楔型分色鏡入射的光束的照度分布平滑化的透鏡陣列， 所述第三固體光源的光束以其光軸由所述楔型分色鏡折射為與所述透鏡陣列的光軸一致的方式對所述透鏡陣列入射， 所述第一固體光源的光束和所述第二固體光源的光束，由所述楔型分色鏡反射成以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列入射。
2.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源和所述第二固體光源靠近地配置， 所述光源裝置包括: 將所述第一固體光源和所述第二固體光源的出射光變換為大致平行光而對所述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第一平行化透鏡；和 將所述第三固體光源的出射光變換為大致平行光對所述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第二平行化透鏡， 所述第一固體光源和所述第二固體光源，配置在不同于所述第一平行化透鏡的光軸上的位置并偏移規(guī)定量， 所述第一固體光源的大致平行化后的光束的光軸和所述第二固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與所述第一平行化透鏡的光軸的方向不同， 所述第三固體光源配置在所述第二平行化透鏡的光軸上的位置， 所述第三固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與所述第二平行化透鏡的光軸的方向相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束和所述第二固體光源的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列大致平行地偏移規(guī)定量地入射。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束和所述第二固體光源的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
5.如權(quán)利要求4所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸，通過所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點， 設(shè)所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為e時，滿足以下關(guān)系:tan 9 <(ff/2)/L0
6.如權(quán)利要求4所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束，其光軸通過從所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點偏移規(guī)定量的位置，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
7.如權(quán)利要求6所述的光源裝置，其特征在于: 設(shè)所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸通過所述第一分色面的位置與所述透鏡陣列的光軸的距離為D，所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為e時，滿足以下關(guān)系:tan 9<(ff/2-D)/L0
8.如權(quán)利要求1~7中任一項所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光是紅色光，所述第二顏色光是藍(lán)色光，所述第三顏色光是綠色光。
9.一種光源裝置，其特征在于，包括: 設(shè)置有輸出第一顏色光的第一固體光源和輸出第二顏色光的第二固體光源的第一光源； 具有輸出第三顏色光 的第三固體光源的第二光源； 將所述第一光源的出射光變換為大致平行光的第一平行化透鏡； 將所述第二光源的出射光變換為大致平行光的第二平行化透鏡； 合成所述第一平行化透鏡的出射光束和所述第二平行化透鏡的出射光束的楔型分色鏡；和 使所述楔型分色鏡合成后的光束的照度分布平滑化的透鏡陣列。
10.如權(quán)利要求9所述的光源裝置，其特征在于: 所述楔型分色鏡具有彼此非平行地相對的第一分色面和第二分色面， 所述第一分色面反射所述第一顏色光， 所述第二分色面反射所述第二顏色光， 所述第三顏色光透過所述第一分色面和所述第二分色面。
11.如權(quán)利要求10所述的光源裝置，其特征在于: 從所述第二光源出射的第三顏色光的光軸與所述第二平行化透鏡的光軸一致， 從所述第二平行化透鏡出射的第三顏色光的光束以其光軸由所述楔型分色鏡折射為與所述透鏡陣列的光軸一致的方式對所述透鏡陣列入射， 所述第一固體光源和所述第二固體光源配置在與所述第一平行化透鏡的光軸上不同的位置， 所述第一固體光源的大致平行化后的光束的光軸和所述第二固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與所述第一平行化透鏡的光軸的方向不同， 從所述第一平行化透鏡出射的所述第一顏色光的光束和所述第二顏色光的光束，由所述楔型分色鏡反射為以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列入射。
12.如權(quán)利要求11所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束和所述第二顏色光的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列大致平行地偏移規(guī)定量地入射。
13.如權(quán)利要求11所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束和所述第二顏色光的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
14.如權(quán)利要求13所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸通過所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點， 設(shè)所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為9時，滿足以下關(guān)系:tan 9 <(w/2)/L0
15.如權(quán)利要求11所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束，其光軸通過從所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點偏移規(guī)定量的位置，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
16.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于: 設(shè)所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸通過所述第一分色面的位置與所述透鏡陣列的光軸的距離為D，所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為e時，滿足以下關(guān)系:tan 9<(ff/2-D)/L0
17.如權(quán)利要求9~16中任一項所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光是紅色光，所述第二顏色光是藍(lán)色光，所述第三顏色光是綠色光。
18.一種投影型顯示裝置，其特征在于，至少包括: 彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元； 出射第三波長或波段的光的第三光源； 將所述第一波長或波段的光和所述第二波長或波段的光變換為大致平行光的第一光學(xué)透鏡； 將所述第三波長或波段的光變換為大致平行光的第二光學(xué)透鏡； 合成來自所述光源的三個波長或波段的光的光合成元件； 使所述光的分布平均化的光學(xué)元件； 使從所述光學(xué)元件出射的所述光疊加的第一中繼透鏡； 使所述光的光路折彎到規(guī)定的方向的反射鏡； 將所述光變換為大致平行光的第二中繼透鏡； 修正所述光的光程差的光學(xué)棱鏡； 根據(jù)所述光的入射角使光全反射或透射的TIR棱鏡； 接收所述光，形成基于影像信號的影像光的微反射鏡型影像顯示元件；和 將該影像光投影在屏幕上的投影透鏡， 所述第一波長或波段的光、所述第二波長或波段的光和所述第三波長或波段的光的對所述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
19.一種投影型顯示裝置，其特征在于，至少包括: 彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元； 出射第三波長或波段的光的第三光源； 將所述第一波長或波段的光和所述第二波長或波段的光變換為大致平行光的第一光學(xué)透鏡； 將所述第三波長或波段的光變換為大致平行光的第二光學(xué)透鏡； 合成來自所述光源的三個波長或波段的光的光合成元件； 使所述光的分布平均化的光學(xué)元件； 使所述光的偏振方向?qū)R的偏振光變換兀件； 使從所述光學(xué)元件出射的所述光疊加的第一中繼透鏡； 根據(jù)所述光的偏振方向使光反射或透射的偏振分束器； 將所述光變換為大致平行光的第二中繼透鏡； 接收所述光，形成基于影像信號的影像光的反射型液晶顯示元件；和 將該影像光投影在屏幕上的投影透鏡， 所述第一波長或波段的光、所述第二波長或波段的光和所述第三波長或波段的光的對所述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
【文檔編號】G03B21/20GK103713456SQ201310467505
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】永澤充, 大內(nèi)敏, 大西邦一, 川村友人 申請人:日立視聽媒體股份有限公司
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)光源裝置的小型化和屏幕上的照度均勻化的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置。光源裝置構(gòu)成為至少具備彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元、出射第三波長或波段的光的第三光源、合成來自光源的三束光的光合成元件、使光的光量分布平均化的光學(xué)元件、接收透過了光學(xué)元件的光并形成基于影像信號的影像光的影像顯示元件、將影像光投影在屏幕上的投影透鏡，第一波長或波段的光、第二波長或波段的光和第三波長或波段的光的對上述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
【專利說明】光源裝置和使用它的投影型顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用影像顯示元件將LED光源和激光光源的特定波長的光源光合成后的光源光在屏幕上投影影像的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，因為Red/Green/Blue (紅/綠/藍(lán))三色的單色LED光源和Red/Green/Blue的半導(dǎo)體激光器的高輸出化，以它們作為光源的小型投影儀市場在擴大。
[0003]小型投影儀中使用的影像顯示元件，已知有作為反射型液晶顯示元件的LCOS(Liquid Crystal On Silicon:娃基液晶)、作為微反射鏡型影像顯示元件的DMD (DigitalMicromirror Device:數(shù)字微鏡晶片)、使 MEMS (MicroElectro Mechanical Systems:微機電系統(tǒng))反射鏡進行二維掃描的元件等。
[0004]在這些小型投影儀中，將三色的單色LED和半導(dǎo)體激光器的輸出光合成，使該合成光通過LCOS或DMD等影像顯示元件影像化。此外，MEMS反射鏡對于在一個光路中合成的三色的單色LED或半導(dǎo)體激光器的輸出光按每種顏色順次掃描顯示影像。
[0005]專利文獻I中，公開了將三色的單色LED或半導(dǎo)體激光器的光束用由波長選擇性不同的面構(gòu)成的分色鏡合成的技術(shù)。
[0006]專利文獻1:美國專利第8238029號說明書
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]用三色的單色光源對一個影像顯示元件照射的情況下，需要設(shè)置將Red/Green/Blue光源合成為一個共用的光學(xué)系統(tǒng)的單元。為了合成三色使用個別的光學(xué)元件時，部件數(shù)量增加，光源裝置整體增大，不利于小型化和低成本化。
[0008]根據(jù)專利文獻I所公開的技術(shù)，能夠用一個分色鏡合成三色，但是記載了 MEMS反射鏡投影的光束的合成，沒有考慮LCOS或DMD等使用面光源的影像顯示元件。
[0009]本發(fā)明的目的在于提供使使用LED或半導(dǎo)體激光器等固體發(fā)光源的面光源為照度分布均勻且能夠小型化的光源的照明裝置和具備它的投影型顯示裝置。
[0010]為了解決上述課題，本發(fā)明的將投影影像進行面投影的投影型顯示裝置的光源裝置具備:輸出第一顏色光的面照射光的第一固體光源；輸出第二顏色光的面照射光的第二固體光源；輸出第三顏色光的面照射光的第三固體光源；反射上述第一固體光源的光束的第一分色面和反射上述第二固體光源的光束的第二分色面彼此非平行地相對設(shè)置，上述第三固體光源的光束折射透過上述第一分色面和上述第二分色面的楔型分色鏡；和使從上述楔型分色鏡入射的光束的照度分布平滑化的透鏡陣列，上述第三固體光源的光束以其光軸由上述楔型分色鏡折射為與上述透鏡陣列的光軸一致的方式對上述透鏡陣列入射，上述第一固體光源的光束和上述第二固體光源的光束，由上述楔型分色鏡反射成以上述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對上述透鏡陣列入射。
[0011]進而，上述第一固體光源和上述第二固體光源靠近地配置，包括:將上述第一固體光源和上述第二固體光源的出射光變換為大致平行光而對上述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第一平行化透鏡；和將上述第三固體光源的出射光變換為大致平行光對上述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第二平行化透鏡，上述第一固體光源和上述第二固體光源，配置在不同于上述第一平行化透鏡的光軸上的位置并偏移規(guī)定量，上述第一固體光源的大致平行化后的光束的光軸和上述第二固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與上述第一平行化透鏡的光軸的方向不同，上述第三固體光源配置在上述第二平行化透鏡的光軸上的位置，上述第三固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與上述第二平行化透鏡的光軸的方向相同。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)光源裝置的小型化和屏幕上的照度均勻化的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的實施例1的光源裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是表示本發(fā)明的光源光軸的關(guān)系的圖。
[0015]圖3是表示本發(fā)明的透鏡陣列上的光束的光量分布的圖。
[0016]圖4是表示本發(fā)明的影像顯示元件上的照度分布的圖。
[0017]圖5是表示本發(fā)明的其他光源光軸的關(guān)系的圖。
[0018]圖6是表示本發(fā)明的光源光軸與透鏡陣列的光軸的關(guān)系的圖。
[0019]圖7是表示本發(fā)明的光源光軸與透鏡陣列的光軸的其他關(guān)系的圖。
[0020]圖8是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖9是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖10是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖11是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖12是表示本發(fā)明的實施例2的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖13是表示本發(fā)明的實施例3的光源裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖14是表示本發(fā)明的實施例3的光源裝置的其他概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]符號說明
[0028]I……LED光源，2……LED光源，3……LED光源，4……光源單元，5……導(dǎo)入透鏡，6……導(dǎo)入透鏡，7……楔型分色鏡，8……透鏡陣列，9……透鏡陣列，10……中繼透鏡，11……中繼透鏡，12……影像顯示元件，13……投影透鏡，100……光學(xué)引擎
【具體實施方式】
[0029]以下參照【專利附圖】
【附圖說明】應(yīng)用了本發(fā)明的光源裝置和具備它的投影型顯示裝置的實施方式的一例。其中，本發(fā)明不受以下的說明限定。此外，各圖中，表示相同作用的構(gòu)成要素的情況下一部分使用相同的符號。
[0030]【實施例1】
[0031]圖1表示本發(fā)明的實施例的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的一例。光學(xué)引擎100具有出射規(guī)定的波長或波段的光束的LED光源1、LED光源2、LED光源3。
[0032]本實施例中，例如，LED光源I是中心波長為約615nm的紅色光束，LED光源2是中心波長為約460nm的藍(lán)色光束，LED光源3是中心波長為約525nm的綠色光束。各波長也可以不是上述值。此外也可以具有規(guī)定的波段。此外，光源也可以是LED以外的發(fā)出可見光的激光二極管等固體發(fā)光元件。
[0033]本實施例的LED光源，從光源出射的光束是光源中心的強度最大的對稱的光量分布。本實施例中，將該強度最大的中心作為光源的光軸。
[0034]此外，實施例的LED光源I和LED光源2是在光源單元4中并排搭載的多芯片模塊的結(jié)構(gòu)。LED元件以相互的光源靠近的方式排列，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源元件的小型化。
[0035]本實施例中，使紅色的LED光源I和藍(lán)色的LED光源2為多芯片結(jié)構(gòu)的模塊，使綠色的LED光源3為單色的模塊。實施例中，出于綠色的發(fā)光效率這一點使LED光源3為單色結(jié)構(gòu)，但不限于該結(jié)構(gòu)。
[0036]從LED光源I出射的紅色光束和從LED光源2出射的藍(lán)色光束被導(dǎo)入透鏡5變換為大致平行光。從LED光源3出射的綠色光束被導(dǎo)入透鏡6變換為大致平行光。其中，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6設(shè)想為玻璃或塑料的各向同性的球面透鏡或非球面透鏡。
[0037]本實施例中，特征在于將LED光源I和LED光源2兩個光源用一個共用導(dǎo)入透鏡變換為大致平行光。通過使導(dǎo)入透鏡共用化，能夠削減部件數(shù)量。此外，能夠進行光學(xué)引擎100的小型化。
[0038]如上所述，將LED光源I和LED光源2兩個光源的光用一個導(dǎo)入透鏡5大致平行化，而光源光束的光軸與導(dǎo)入透鏡5的透鏡光軸是偏離的結(jié)構(gòu)。更詳細(xì)而言，是使LED光源
I和LED光源2的光源光束的光軸以透鏡光軸為中心平行地偏移的結(jié)構(gòu)。
[0039]此外，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6用一個透鏡將光束變換為大致平行光，而為了獲得要求的大致平行光束也可以例如在光束的前進方向上配置兩個以上。通過配置兩個以上，能夠使用與一個時相比更小型且折射率小的簡單的透鏡。
[0040]楔型分色鏡7是將通過導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6后的紅色光束、藍(lán)色光束、綠色光束合成的光合成元件。楔型分色鏡7的導(dǎo)入透鏡5 —側(cè)的反射鏡面7a是具有使紅色光束反射、使藍(lán)色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。此外，導(dǎo)入透鏡6 —側(cè)的反射鏡面7b是具有使藍(lán)色光束反射、使紅色光束和綠色光束透過的功能的波長選擇性反射鏡面。通過該分色功能，楔型分色鏡7將三色的LED光源的光束合成。楔型分色鏡7與LED光源的光軸的關(guān)系在后文詳細(xì)說明。
[0041]合成后的光束入射到透鏡陣列8和透鏡陣列9兩個透鏡陣列。透鏡陣列8和透鏡陣列9構(gòu)成積分器光學(xué)系統(tǒng)，由相同數(shù)量的透鏡單元構(gòu)成。透鏡陣列8將入射前具有光量分布的光束按透鏡單元數(shù)量分割并在透鏡陣列9上聚光。因為各LED光源和透鏡陣列9設(shè)計為共軛的關(guān)系，所以在透鏡陣列9上成為透鏡單元數(shù)量的虛擬光源像。此外，圖1中將一邊的透鏡數(shù)量記載為5個，但是不限于5個。
[0042]透過透鏡陣列9后的光束，在中繼透鏡10和中繼透鏡11中傳播對影像顯示元件12照射。中繼透鏡10具有使透鏡陣列9的透鏡單元的光學(xué)像疊加的功能，中繼透鏡11具有將疊加后的光束相對于影像顯示元件12變換為大致平行光而照射的功能。
[0043]這樣，通過從透鏡陣列8到中繼透鏡11的照明光學(xué)系統(tǒng)，能夠在影像顯示元件12中形成照度均勻的像。此外，圖1中中繼透鏡由兩個構(gòu)成，而只要能夠在影像顯示元件12中獲得要求的像，使用多少個都可以。[0044]在影像顯示元件12中形成的像，通過投影透鏡13在屏幕(未圖示)上顯示放大投影后的影像。如上所述，影像信息裝置的光源裝置，用三個單色光源和一個影像顯示元件和使光傳播的光學(xué)部件，在屏幕上顯示要求的影像。
[0045]接著，根據(jù)圖2，詳細(xì)說明楔型分色鏡7與LED光源的光軸的關(guān)系。圖2中，是追加了圖1中所示的LED光源I到透鏡陣列8的光學(xué)部件中，從LED光源I出射的紅色光束的光源光軸21、從LED光源2出射的藍(lán)色光束的光源光軸22、從LED光源3出射的綠色光束的光源光軸23的關(guān)系的圖。分別用實線表示紅色光束的光源光軸21，用虛線表示藍(lán)色光束的光源光軸22，用點劃線表示綠色光束的光源光軸23。
[0046]如上所述，本實施例中，為了使投影型顯示裝置的光源裝置小型化，使LED光源I和LED光源2兩個光源通過光源單元4成為一體。使LED光源I和LED光源2的光源光通過一個導(dǎo)入透鏡5將雙方的光束變換為大致平行光。因為該結(jié)構(gòu)，紅色光束和藍(lán)色光束的光源光軸相互非平行地對光合成元件(分色鏡)入射。
[0047]此處，使用平行平板的分色鏡作為光合成元件的情況下，設(shè)定為紅色光束相對于透鏡陣列8的光軸大致平行地入射的角度時,藍(lán)色光束相對于透鏡陣列8的光軸較大地傾斜地入射。結(jié)果，從透鏡陣列8向透鏡陣列9的光的傳播的效率損失較大，在屏幕上成為照度分布劣化的影像。
[0048]此外，在光合成元件配置有紅色用的平行平板分色鏡和藍(lán)色用的平行平板分色鏡兩個分色鏡的情況下，因為紅色光束和藍(lán)色光束能夠分別獨立地設(shè)定反射鏡面的角度，能夠使所有的光束的光軸相對于透鏡陣列8的光軸大致平行地入射。但是，會產(chǎn)生因為使用兩個分色鏡所以配置部件的空間增大而不利于小型化、因為增加至兩個分色鏡所以安裝誤差的影響增大、透過兩個平行平板分色鏡的綠色光束的效率的劣化增大等新的問題。
[0049]于是，本實施例中，配置具有相互非平行的相對的反射鏡面的楔型分色鏡7。該情況下，例如成為在反射鏡面7a上僅使紅色光束反射，在反射鏡面7b上僅使藍(lán)色光束反射的楔形形狀時，如圖2所示合成后的所有光源光軸能夠變換為相對于透鏡陣列8的光軸大致平行。此外，因為元件是一個，所以能夠改善安裝誤差和透射效率劣化的課題，配置空間也能夠減小。
[0050]此外，如圖2所示，使LED光源3的綠色光束的光源光軸23與導(dǎo)入透鏡6的光軸一致地配置。而且對楔型分色鏡7入射，在反射鏡面7a和反射鏡面7b上折射，向透鏡陣列8出射。
[0051]此時，使綠色光束的光源光軸23與透鏡陣列8的光軸一致。紅色光束的光源光軸21和藍(lán)色光束的光源光軸22，以綠色光束的光源光軸23為中心大致平行地對透鏡陣列8入射。
[0052]如上所述，實施例的結(jié)構(gòu)是紅色光束的光源光軸21和藍(lán)色光束的光源光軸22均相對于導(dǎo)入透鏡的光軸偏移規(guī)定量。因此，通過導(dǎo)入透鏡5后的光束的光量分布是非對稱的。從而，在楔型分色鏡7的反射面7a上反射并入射到透鏡陣列8的紅色光束的光量分布是非對稱的。同樣地，在楔型分色鏡7的反射鏡面7b上反射并入射到透鏡陣列8的藍(lán)色光束的光量分布也是非對稱的。因為綠色光束的光源光軸與導(dǎo)入透鏡6的光軸一致，所以透過楔型分色鏡7的反射鏡面7a和反射鏡面7b入射到透鏡陣列8的光量分布是對稱的。
[0053]對于光量分布非對稱的紅色光束和藍(lán)色光束，使其相對于透鏡陣列8的光軸偏移規(guī)定量地入射。通過使其偏移，被透鏡陣列的各個透鏡單元分割的光量分布分別成為非對稱，將它們疊加的影像顯示元件12上的照度中對稱性得到改善。
[0054]圖3作為一例表不了紅色光束入射到透鏡陣列8時的光束的光量分布。橫軸表不透鏡陣列的位置，縱軸表不光束的光量分布。位于橫軸的中心的實線表不透鏡陣列的光軸。波形31表示使光源光軸與透鏡陣列光軸一致時的光量分布。波形32表示如圖2的光源光軸21所不,相對于透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量時的光量分布。
[0055]此外圖4表示根據(jù)圖3的光量分布計算的影像顯示元件12上的照度分布。橫軸表示影像顯示元件12的位置，縱軸表示影像顯示元件上的照度分布。位于橫軸的中心的實線表示影像顯示元件的光軸。波形41表示根據(jù)圖3的波形31的光量分布獲得的照度分布。波形42表示根據(jù)圖3的波形32的光量分布獲得的照度分布。
[0056]根據(jù)圖3和圖4，如波形31所示使光源光軸與透鏡陣列的光軸一致時，如波形41所示成為非對稱的照度分布。但是，如波形32所示使光源光軸相對于透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量，能夠如波形42所示成為對稱的照度分布。此外，對于藍(lán)色光束，因為非對稱的方向與紅色光束反轉(zhuǎn)，所以通過如圖2的光源光軸22所示向與紅色光束相反的方向偏移規(guī)定量時能夠改善照度分布。
[0057]圖5是表不光源光軸21、光源光軸22和光源光軸23的與圖2不同的關(guān)系的圖。綠色光束的光源光軸23與圖2同樣地變換為與透鏡陣列8的光軸大致一致。但是，紅色光束的光源光軸21相對于透鏡陣列8的光軸傾斜規(guī)定的角度地變換。藍(lán)色光束的光源光軸22也相對于透鏡陣列8的光軸傾斜規(guī)定的角度地變換。像這樣，不需要使所有光源光軸變換為相對于透鏡陣列8的光軸大致平行，也可以傾斜規(guī)定的角度。由此緩和了楔型分色鏡7的反射鏡面7a和反射鏡面7b的角度的限制，楔型分色鏡7的制造變得容易，能夠?qū)崿F(xiàn)部件的低成本。
[0058]圖6是表示圖5的光源光軸與透鏡陣列的光軸的關(guān)系的詳情的圖。作為代表說明實線描述的紅色光束的光源光軸21與點劃線描述的透鏡陣列8的光軸61的關(guān)系。圖6中，假設(shè)紅色光束的光源光軸21的在反射鏡面7a上的反射點62和透鏡陣列8的光軸61與反射鏡面7a的交點63 —致。
[0059]如圖6所示，設(shè)在反射鏡面7a反射后的紅色光束的光源光軸21與透鏡陣列8的光軸61所成的角是0。此外，設(shè)從透鏡陣列8的光軸61與反射鏡面7a的交點63向下延伸至透鏡陣列8的垂線的距離是L。此外，設(shè)透鏡陣列的透鏡單元的一邊的長度是W。
[0060]特征在于此時滿足以下關(guān)系:
[0061 ] tan 0 < (ff/2) /L......(式 I)
[0062]根據(jù)式1，光源光軸對透鏡陣列的中心的透鏡單元以規(guī)定的角度入射。
[0063]在滿足式I的角度0中，通過變換為對規(guī)定的位置入射，光量分布非對稱的光束的情況下，也能夠?qū)⒂跋耧@示元件的照度分布改善為對稱。此外，藍(lán)色光束的光源光軸22與透鏡陣列8的光軸61所成的角也滿足同樣的關(guān)系。
[0064]圖7是表示如圖6所示紅色光束的光源光軸21的在反射鏡面7a上的反射點62和透鏡陣列8的光軸61與反射鏡面7a的交點63不一致的情況下的光源光軸21與透鏡陣列8的光軸61的關(guān)系的圖。
[0065]如圖7所示，設(shè)紅色光束的光源光軸21與透鏡陣列8的光軸61所成的角是0。此外，設(shè)從紅色光束的光源光軸21的在反射鏡面7a上的反射點62向下延伸到透鏡陣列8的垂線的距離是L。此外，設(shè)透鏡陣列的透鏡單元的一邊的長度是W。此外，設(shè)從紅色光束的光源光軸21的在反射面7a上的反射點62向下延伸到透鏡陣列8的光軸61的垂線的距
離是D。
[0066]特征在于此時滿足以下關(guān)系:
[0067]tan 0 < (W/2-D) /L......(式 2)
[0068]此外，特征在于此時D的絕對值小于W/2。根據(jù)式2，光源光軸對透鏡陣列的中心的透鏡單元以規(guī)定的角度入射。
[0069]在滿足式2的角度0中，通過變換為對規(guī)定的位置入射，光量分布非對稱的光束的情況下，也能夠?qū)⒂跋耧@示元件的照度分布改善為對稱。此外，藍(lán)色光束的光源光軸22與透鏡陣列8的光軸61所成的角也滿足同樣的關(guān)系。
[0070]此外，使投影儀的光源裝置尺寸小型化時入射光束直徑減小，因此透鏡陣列的透鏡單元數(shù)量相對增大。所以，因為透鏡單元數(shù)量減少，積分的數(shù)量減少，光量分布非對稱時影像顯示元件的照度分布的非對稱性變得顯著。對于入射光束有效的規(guī)定的方向的透鏡陣列的數(shù)量較少，例如是5個以下的情況下，如本發(fā)明所示地使具有非對稱的分布的光束對于透鏡陣列偏移規(guī)定量地入射的結(jié)構(gòu)，作為使照度分布均勻的手段是有效的。
[0071]此外，為了縮短光程而將透鏡陣列8和影像顯示元件12的倍率設(shè)計得較小的情況下，因為透鏡陣列8的透鏡單元的尺寸增大，所以本結(jié)構(gòu)這樣的使非對稱的光束相對于透鏡陣列偏移規(guī)定量地入射的結(jié)構(gòu)，作為使照度分布均勻的方式更加有效。
[0072]此外，透鏡單元的曲率半徑設(shè)計得較小例如為Imm以下時，易于產(chǎn)生透鏡單元的邊界的通過率劣化等透鏡陣列性能的劣化。因此為了在曲率半徑1_以上小型化，需要減小倍率，透鏡單元的尺寸增大。在這樣的情況下，本結(jié)構(gòu)這樣的使非對稱的光束相對于透鏡陣列偏移規(guī)定量地入射的結(jié)構(gòu)，作為使照度分布均勻的方式更加有效。
[0073]此外，小型投影儀使用的搭載了 LED光源I和LED光源2的光源單元4，例如優(yōu)選光源的光軸間距離例如是1.5mm以下。該情況下，能夠不增大楔型分色鏡7的反射鏡面7a與反射鏡面7b的間隔地制造小型的楔型分色鏡7。
[0074]此外，為了減小透鏡陣列8中的規(guī)定的偏移量，或在紅色光束與藍(lán)色光束中使其對稱，優(yōu)選LED光源I與LED光源2光軸的中點，與導(dǎo)入透鏡5的光軸一致。
[0075]此外，由于楔型分色鏡7的制造上的限制，優(yōu)選以反射鏡面7a與反射鏡面Sb之間的邊中較短的一方的邊為0.3mm以上的方式?jīng)Q定反射鏡面7a與反射鏡面7b的角度。
[0076]此外，關(guān)于綠色光束的光源光軸，因為通過導(dǎo)入透鏡6后的光束的光量分布是對稱的，所以優(yōu)選使綠色光源和導(dǎo)入透鏡6旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，調(diào)整為通過楔型分色鏡7時的光源光軸與透鏡陣列8的光軸一致。
[0077]使相互的光源光軸一致的結(jié)構(gòu)，在存在具有非對稱的分布的光束的情況下，用透鏡陣列將光束疊加時影像信息元件的照度分布變得非對稱成為問題。但是，透鏡陣列的透鏡單元相對于入射到透鏡陣列的光束充分小時，影像信息元件的照度分布的非對稱變得不顯著。因此，在透鏡單元充分小的情況下也可以是使相互的光源光軸一致的結(jié)構(gòu)。
[0078]本發(fā)明中，光源單元4中搭載的LED光源I和LED光源2分別使用一個芯片。但是，各色的光源的芯片數(shù)不限于一個，也可以使用兩個以上。例如，將兩個和兩個合計四個芯片作為光源單元時，以田字配置交替地配置不同的LED光源的情況下，各色的光源的光軸與導(dǎo)入透鏡的光軸大致一致。一般而言，將兩色的不同的LED光源芯片排列多個時，優(yōu)選其配置是點對稱的關(guān)系時采用使相互的光源光軸一致的結(jié)構(gòu)，是線對稱或不對稱的關(guān)系時采用使相互的光源光軸不一致的結(jié)構(gòu)。
[0079]但是，因為各色的光源的亮度分布按每一個LED光源具有峰值，所以優(yōu)選如本實施例所示，以使各LED光源的光軸相對于導(dǎo)入透鏡的光軸對稱的方式設(shè)置各LED光源，且以使各LED光源的光軸相對于透鏡陣列的光軸對稱的方式，選擇LED光源的設(shè)置間隔和楔型分色鏡7的形狀。[0080]此外，將電源部、電路部、信號處理單元與本實施例記載的光學(xué)引擎100組合而成的影像顯示裝置，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)小型化和屏幕上的照度均勻。
[0081]對上述實施例進一步概念性而言，本發(fā)明的光源裝置至少具備彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元；出射第三波長或波段的光的第三光源；合成來自該光源的三個波長或波段的光的光合成元件；使上述光的分布平均化的光學(xué)元件；上述第一波長或波段的光、上述第二波長或波段的光和上述第三波長或波段的光的對上述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
[0082]【實施例2】
[0083]接著，參照圖8說明將本發(fā)明應(yīng)用于使用微反射鏡型影像顯示元件即DMD作為影像顯示元件的投影型顯示裝置時的結(jié)構(gòu)例。
[0084]光學(xué)引擎100具有出射規(guī)定的波長或波段的光束的LED光源1、LED光源2、LED光源3。本實施例中，例如設(shè)LED光源I是中心波長約615nm的紅色光束，LED光源2是中心波長約460nm的藍(lán)色光束，LED光源3是中心波長約525nm的綠色光束。各波長也可以不是上述的值。此外也可以具有規(guī)定的波段。此外，從LED光源出射的光束，是光源的中心的強度最大的對稱的光量分布，以強度最大的中心為光軸。
[0085]LED光源I和LED光源2在光源單元4中并排搭載。因為光源相互靠近排列，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源元件的小型化。
[0086]從LED光源I出射的紅色光束和從LED光源2出射的藍(lán)色光束，被導(dǎo)入透鏡5變換為大致平行光。從LED光源3出射的綠色光束，被導(dǎo)入透鏡6變換為大致平行光。其中，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6設(shè)想為玻璃或塑料的各向同性的球面透鏡或非球面透鏡。此外，圖8中導(dǎo)入透鏡4、5用一個透鏡表示，而為了獲得要求的大致平行光束也可以例如設(shè)置兩個以上。
[0087]楔型分色鏡7是將通過導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6后的紅色光束、藍(lán)色光束、綠色光束合成的光合成元件。楔型分色鏡7中導(dǎo)入透鏡5 —側(cè)的反射鏡面7a是具有使紅色光束反射、使藍(lán)色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。此外，導(dǎo)入透鏡6 —側(cè)的反射鏡面7b是具有使藍(lán)色光束反射、使紅色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。通過該功能，合成三色的光束。
[0088]此處，以紅色光束的光源光軸相對于透鏡陣列8的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7a的角度。此外，以藍(lán)色光束的光源光軸也同樣地，相對于透鏡陣列8的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7b的角度。此外，以綠色光束的光源光軸相對于透鏡陣列8的光軸大致一致地入射的方式，設(shè)定LED光源3和導(dǎo)入透鏡6的角度。
[0089]這樣，通過使用楔型分色鏡7使對透鏡陣列入射的三個光束的光源光軸相互不一致地入射，在光束的光量分布非對稱的情況下也能夠在屏幕上使照度分布均勻。
[0090]入射到透鏡陣列8的光束對透鏡陣列9入射，成為透鏡陣列中設(shè)置的透鏡單元數(shù)量的虛擬光源像。其中，圖8中將一邊的透鏡數(shù)量記載為5個，但是不限于5個。
[0091]通過透鏡陣列9后的光束，在通過中繼透鏡10后由反射鏡81向規(guī)定的角度反射。之后通過中繼透鏡11、三棱鏡82、TIR(Total Internal Refrection:全內(nèi)反射)棱鏡83的全反射面83a和棱鏡面83b，對作為微反射鏡型影像顯示元件的DMD84以規(guī)定的角度入射。中繼透鏡10具有使透鏡陣列9的透鏡單元的光源像疊加的功能。反射鏡81能夠使光路折彎，所以能夠在使光程保持較長的狀態(tài)下使光學(xué)引擎100小型化。中繼透鏡11具有將疊加后的光束相對于影像顯示元件12變換為大致平行光地照射的功能。三棱鏡82具有對之后配置的TIR棱鏡83產(chǎn)生的光程差進行補正的功能。TIR棱鏡83具有將從三棱鏡82入射的光束向DMD84傳播，使在DMD84上反射的光束在全反射面83a全反射并向投影透鏡13傳播的功能。此外，在三棱鏡82與TIR棱鏡83之間設(shè)置有規(guī)定的間隔的氣隙。
[0092]這樣，通過從透鏡陣列8到TIR棱鏡83的照明光學(xué)系統(tǒng)，能夠在DMD84中形成照度均勻的像。此外，圖8中中繼透鏡由兩個透鏡構(gòu)成，而只要能夠在DMD84獲得要求的像，使用多少個都可以。
[0093]在DMD84上反射的反射光束的主軸，相對于棱鏡面83b大致垂直地入射。通過棱鏡面83b后，在全反射面83a上全反射，通過棱鏡面83c。如上所述，TIR棱鏡83的全反射面83a與三棱鏡82之間設(shè)置有氣隙，所以利用這一點以使反射光束的入射角比全反射的臨界角更大的方式，設(shè)定TIR棱鏡83的折射率。
[0094]通過棱鏡面83c后的反射光束，通過投影透鏡13在屏幕(未圖示)上顯示放大投影后的影像。如上所述，通過使用反射鏡81和三棱鏡82、TIR棱鏡83，在使用作為需要以規(guī)定的角度使光束入射的影像顯示元件DMD84的結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)小型且照度分布均勻的光
源裝置。
[0095]圖9是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8不同，將兩側(cè)透鏡陣列91設(shè)置在透鏡陣列的位置代替兩個透鏡陣列。除此以外是與圖8相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0096]兩側(cè)透鏡陣列91是如圖所示在光束的入射面和出射面雙方上設(shè)置透鏡陣列的元件。一個兩側(cè)透鏡陣列91具有兩個透鏡陣列的功能，所以能夠減少部件數(shù)量，縮短安裝工序時間。此外，兩個透鏡陣列安裝時的相對位置偏離影響通過率和照度分布的劣化，而此處因為是一個元件，能夠減少其影響。
[0097]圖10是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8不同，設(shè)置了將透鏡陣列9和中繼透鏡10構(gòu)成為一體的復(fù)合透鏡101。除此以外是與圖8相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0098]復(fù)合透鏡101是如圖所示在光束的入射面設(shè)置了透鏡陣列、在出射面設(shè)置了透鏡面的元件。因為透鏡陣列之后的中繼透鏡曲率半徑較大，所以一個透鏡面也能夠充分具有使光源像疊加的功能。此外，因為一個元件具有透鏡陣列和中繼透鏡兩個元件的功能，所以能夠減少部件數(shù)量，縮短安裝工序時間。此外，因為能夠使透鏡陣列到中繼透鏡的距離縮短，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源裝置的小型化。
[0099]圖11是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8不同，設(shè)置有使中繼透鏡10和三棱鏡82成為一體的復(fù)合棱鏡111。除此以外是與圖8相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0100]復(fù)合棱鏡111如圖所示是在三棱鏡82的入射面設(shè)置了具有中繼透鏡的功能的透鏡面的元件。因為一個元件具有兩個透鏡陣列的功能，所以能夠減少部件數(shù)量，縮短安裝工序時間。此外，能夠縮短中繼透鏡到三棱鏡的距離，因此能夠?qū)崿F(xiàn)光源裝置的小型化。
[0101]圖12是表示使用DMD84的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖8至圖11不同，是不使用三棱鏡82和TIR棱鏡83的結(jié)構(gòu)。反射鏡81配置于在DMD84上反射的光束不入射的位置。反射鏡81在圖中是平板反射鏡，而為了對光程差造成的像差進行補正，也可以是球面反射鏡、非球面反射鏡、自由曲面反射鏡等球面形狀的反射鏡。因為部件數(shù)量減少了兩個，所以能夠?qū)崿F(xiàn)安裝工序時間的縮短和低成本化。此外，通過將投影透鏡13設(shè)計得小型，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)引擎100的小型化。
[0102]此外，使用DMD84的光學(xué)引擎100不限于圖8至圖12的結(jié)構(gòu)。
[0103]此外，將電源部、電路部、信號處理單元與本實施例記載的光學(xué)引擎100組合而成的影像顯示裝置，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)小型化和屏幕上的照度均勻。
[0104]【實施例3】
[0105]對于將本發(fā)明應(yīng)用于使用作為反射型液晶顯示元件的LCOS作為影像顯示元件的影像顯示裝置時的實施例，基于圖13所示的結(jié)構(gòu)例說明。
[0106]圖13表示本發(fā)明的·實施例2的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的一例。光學(xué)引擎100具有出射規(guī)定的波長或波段的光束的LED光源1、LED光源2、LED光源3。本實施例中，例如設(shè)LED光源I是中心波長約615nm的紅色光束，LED光源2是中心波長約460nm的藍(lán)色光束，LED光源3是中心波長約525nm的綠色光束。各波長也可以不是上述的值。此外也可以具有規(guī)定的波段。此外，從LED光源出射的光束，是光源的中心的強度最高的對稱的光量分布，以強度最大的中心為光的光軸。
[0107]LED光源I和LED光源2在光源單元4中并排搭載。因為相互的光源靠近排列，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光源元件的小型化。
[0108]從LED光源I出射的紅色光束和從LED光源2出射的藍(lán)色光束，被導(dǎo)入透鏡5變換為大致平行光。從LED光源3出射的綠色光束，被導(dǎo)入透鏡6變換為大致平行光。其中，導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6設(shè)想為玻璃或塑料的各向同性的球面透鏡或非球面透鏡。此外，圖13中導(dǎo)入透鏡4、5用一個透鏡表示，而為了獲得要求的大致平行光束也可以例如設(shè)置兩個以上。
[0109]楔型分色鏡7是將通過導(dǎo)入透鏡5和導(dǎo)入透鏡6后的紅色光束、藍(lán)色光束、綠色光束合成的光合成元件。楔型分色鏡7中導(dǎo)入透鏡5 —側(cè)的反射鏡面7a是具有使紅色光束反射、使藍(lán)色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。此外，導(dǎo)入透鏡6 —側(cè)的反射鏡面7b是具有使藍(lán)色光束反射、使紅色光束和綠色光束透射的功能的波長選擇性反射鏡面。通過該功能，合成三色的光束，對兩側(cè)透鏡陣列91入射。
[0110]此處，以紅色光束的光源光軸相對于透鏡陣列的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7a的角度。此外，以藍(lán)色光束的光源光軸也同樣地，相對于透鏡陣列的光軸大致平行或以規(guī)定的角度從透鏡陣列的光軸偏移規(guī)定量地入射的方式，設(shè)定反射鏡面7b的角度。此外，以綠色光束的光源光軸相對于透鏡陣列的光軸大致一致地入射的方式，設(shè)定LED光源3和導(dǎo)入透鏡6的角度。
[0111]這樣，通過使用楔型分色鏡7使對透鏡陣列入射的三個光束的光源光軸相互不一致地入射，在光束的光量分布非對稱的情況下也能夠在屏幕上使照度分布均勻。
[0112]對兩側(cè)透鏡陣列91入射的光束成為出射面的透鏡陣列中設(shè)置的透鏡單元數(shù)量的虛擬光源像。其中，圖13中將一邊的透鏡數(shù)量記載為5個，但是不限于5個。此外，也可以配置兩個單面透鏡陣列代替兩側(cè)透鏡陣列91。
[0113]通過兩側(cè)透鏡陣列91后的光束，對偏振光變換元件131入射。偏振光變換元件131是將任意偏振光變換為要求的偏振光的元件。本結(jié)構(gòu)中，將從LED光源出射的任意偏振光的光束，用兩面透鏡陣列91變換為在偏振光變換兀件131的各偏振膜上聚光。用各偏振膜分離為P偏振光和S偏振光后，例如通過在P偏振光的出射部設(shè)置1/2波長板使其成為S偏振光，具有將任意光束變換為S偏振光的功能。由此，能夠消除偏振分束器132產(chǎn)生的光量的損失，實現(xiàn)高效率的光學(xué)系統(tǒng)。
[0114]通過偏振光變換元件131后的光束，通過中繼透鏡10，在偏振分束器132的偏振膜132a上反射。偏振分束器132是具有使規(guī)定的方向的偏振光通過,使與該方向正交的方向的偏振光反射的功能的光分支兀件。本結(jié)構(gòu)中，具有使S偏振光反射,使P偏振光通過的功倉泛。
[0115]通過偏振分束器132后的光束，在通過中繼透鏡11后被1/4波長板133變換為圓偏振光，對作為反射型液晶顯示元件的LC0S134入射。這樣，通過從兩側(cè)透鏡陣列91到1/4波長板133的光學(xué)系統(tǒng)，能夠在LC0S134中形成照度均勻且高效率的像。此外，圖13中中繼透鏡由兩個透鏡構(gòu)成，而只要能夠在LC0S134獲得要求的像，使用多少個都可以。此外，為了使光束的效率提高，也可以例如在中繼透鏡10與偏振分束器132之間，和中繼透鏡10與1/4波長板133之間，設(shè)置相位補償板。
[0116]在LC0S134上反射的反射光束，再次被1/4波長板133變換為P偏振光，通過偏振分束器132的偏振膜132a。通過偏振分束器132后的反射光束，通過投影透鏡13在屏幕(未圖示)上顯示放大投影后的影像。通過以上的結(jié)構(gòu)，在使用作為反射型液晶顯示元件的LCPS134的結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)照度分布均勻的光學(xué)引擎100。此外，通過將投影透鏡13設(shè)計得小型，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)引擎100的小型化。
[0117]圖14是表示使用了 LC0S134的投影型顯示裝置的光學(xué)引擎100的其他示例的圖。與圖14不同，將中繼透鏡11設(shè)置在偏振分束器132之前，在中繼透鏡10與中繼透鏡11之間設(shè)置反射鏡81。除此以外是與圖13相同的結(jié)構(gòu)，所以省略說明。
[0118]通過將中繼透鏡11設(shè)置在偏振分束器132之前，能夠成為僅對于對LC0S134的入射光束起作用的元件，所以能夠采用簡單的形狀。此外，通過設(shè)置反射鏡81使光路折彎，能夠使光學(xué)引擎100整體的尺寸變得小型。
[0119]此外，使用LC0S134的光學(xué)引擎100不限于圖13和圖14的結(jié)構(gòu)。
[0120]此外，將電源部、電路部、信號處理單元與本實施例記載的光學(xué)引擎100組合而成的影像顯示裝置，能夠用簡單的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)小型化和屏幕上的照度均勻。[0121]此外，本發(fā)明不限定于上述實施例，包括各種變形例。例如，上述實施例是為了易于理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)說明的，并不限定于必須具備說明的所有結(jié)構(gòu)。此外，能夠?qū)⒛硞€實施例的結(jié)構(gòu)的一部分置換為其他實施例的結(jié)構(gòu)，或者在某個實施例的結(jié)構(gòu)上添加其他實施例的結(jié)構(gòu)。
[0122]此外，上述實施例說明了將投影影像面投影的投影型顯示裝置的光源裝置，但其是也能夠應(yīng)用于使用面投影的光源光的裝置、例如光學(xué)顯微鏡的照明單元的技術(shù)。其特別是對于以發(fā)出擴散光的點光源為光源，具有實現(xiàn)照度的均勻性的透鏡陣列的照明單元有用的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種將投影影像進行面投影的投影型顯示裝置的光源裝置，其特征在于，包括: 輸出第一顏色光的面照射光的第一固體光源； 輸出第二顏色光的面照射光的第二固體光源； 輸出第三顏色光的面照射光的第三固體光源； 反射所述第一固體光源的光束的第一分色面和反射所述第二固體光源的光束的第二分色面彼此非平行地相對設(shè)置，所述第三固體光源的光束折射透過所述第一分色面和所述第二分色面的楔型分色鏡；和 使從所述楔型分色鏡入射的光束的照度分布平滑化的透鏡陣列， 所述第三固體光源的光束以其光軸由所述楔型分色鏡折射為與所述透鏡陣列的光軸一致的方式對所述透鏡陣列入射， 所述第一固體光源的光束和所述第二固體光源的光束，由所述楔型分色鏡反射成以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列入射。
2.如權(quán)利要求1所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源和所述第二固體光源靠近地配置， 所述光源裝置包括: 將所述第一固體光源和所述第二固體光源的出射光變換為大致平行光而對所述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第一平行化透鏡；和 將所述第三固體光源的出射光變換為大致平行光對所述楔型分色鏡出射的球面或非球面的第二平行化透鏡， 所述第一固體光源和所述第二固體光源，配置在不同于所述第一平行化透鏡的光軸上的位置并偏移規(guī)定量， 所述第一固體光源的大致平行化后的光束的光軸和所述第二固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與所述第一平行化透鏡的光軸的方向不同， 所述第三固體光源配置在所述第二平行化透鏡的光軸上的位置， 所述第三固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與所述第二平行化透鏡的光軸的方向相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束和所述第二固體光源的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列大致平行地偏移規(guī)定量地入射。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束和所述第二固體光源的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
5.如權(quán)利要求4所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸，通過所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點， 設(shè)所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為e時，滿足以下關(guān)系:tan 9 <(ff/2)/L0
6.如權(quán)利要求4所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束，其光軸通過從所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點偏移規(guī)定量的位置，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
7.如權(quán)利要求6所述的光源裝置，其特征在于: 設(shè)所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸通過所述第一分色面的位置與所述透鏡陣列的光軸的距離為D，所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一固體光源的光束或所述第二固體光源的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為e時，滿足以下關(guān)系:tan 9<(ff/2-D)/L0
8.如權(quán)利要求1~7中任一項所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光是紅色光，所述第二顏色光是藍(lán)色光，所述第三顏色光是綠色光。
9.一種光源裝置，其特征在于，包括: 設(shè)置有輸出第一顏色光的第一固體光源和輸出第二顏色光的第二固體光源的第一光源； 具有輸出第三顏色光 的第三固體光源的第二光源； 將所述第一光源的出射光變換為大致平行光的第一平行化透鏡； 將所述第二光源的出射光變換為大致平行光的第二平行化透鏡； 合成所述第一平行化透鏡的出射光束和所述第二平行化透鏡的出射光束的楔型分色鏡；和 使所述楔型分色鏡合成后的光束的照度分布平滑化的透鏡陣列。
10.如權(quán)利要求9所述的光源裝置，其特征在于: 所述楔型分色鏡具有彼此非平行地相對的第一分色面和第二分色面， 所述第一分色面反射所述第一顏色光， 所述第二分色面反射所述第二顏色光， 所述第三顏色光透過所述第一分色面和所述第二分色面。
11.如權(quán)利要求10所述的光源裝置，其特征在于: 從所述第二光源出射的第三顏色光的光軸與所述第二平行化透鏡的光軸一致， 從所述第二平行化透鏡出射的第三顏色光的光束以其光軸由所述楔型分色鏡折射為與所述透鏡陣列的光軸一致的方式對所述透鏡陣列入射， 所述第一固體光源和所述第二固體光源配置在與所述第一平行化透鏡的光軸上不同的位置， 所述第一固體光源的大致平行化后的光束的光軸和所述第二固體光源的大致平行化后的光束的光軸的方向與所述第一平行化透鏡的光軸的方向不同， 從所述第一平行化透鏡出射的所述第一顏色光的光束和所述第二顏色光的光束，由所述楔型分色鏡反射為以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列入射。
12.如權(quán)利要求11所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束和所述第二顏色光的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列大致平行地偏移規(guī)定量地入射。
13.如權(quán)利要求11所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束和所述第二顏色光的光束，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
14.如權(quán)利要求13所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸通過所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點， 設(shè)所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為9時，滿足以下關(guān)系:tan 9 <(w/2)/L0
15.如權(quán)利要求11所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束，其光軸通過從所述透鏡陣列的光軸與所述第一分色面的交點偏移規(guī)定量的位置，以所述透鏡陣列的光軸作為對稱中心而對所述透鏡陣列傾斜規(guī)定的角度地入射。
16.如權(quán)利要求15所述的光源裝置，其特征在于: 設(shè)所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸通過所述第一分色面的位置與所述透鏡陣列的光軸的距離為D，所述交點與所述透鏡陣列的垂直距離為L，所述透鏡陣列的一個透鏡面的一邊為W，對所述透鏡陣列入射的所述第一顏色光的光束或所述第二顏色光的光束的光軸與所述透鏡陣列的光軸所成的角為e時，滿足以下關(guān)系:tan 9<(ff/2-D)/L0
17.如權(quán)利要求9~16中任一項所述的光源裝置，其特征在于: 所述第一顏色光是紅色光，所述第二顏色光是藍(lán)色光，所述第三顏色光是綠色光。
18.一種投影型顯示裝置，其特征在于，至少包括: 彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元； 出射第三波長或波段的光的第三光源； 將所述第一波長或波段的光和所述第二波長或波段的光變換為大致平行光的第一光學(xué)透鏡； 將所述第三波長或波段的光變換為大致平行光的第二光學(xué)透鏡； 合成來自所述光源的三個波長或波段的光的光合成元件； 使所述光的分布平均化的光學(xué)元件； 使從所述光學(xué)元件出射的所述光疊加的第一中繼透鏡； 使所述光的光路折彎到規(guī)定的方向的反射鏡； 將所述光變換為大致平行光的第二中繼透鏡； 修正所述光的光程差的光學(xué)棱鏡； 根據(jù)所述光的入射角使光全反射或透射的TIR棱鏡； 接收所述光，形成基于影像信號的影像光的微反射鏡型影像顯示元件；和 將該影像光投影在屏幕上的投影透鏡， 所述第一波長或波段的光、所述第二波長或波段的光和所述第三波長或波段的光的對所述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
19.一種投影型顯示裝置，其特征在于，至少包括: 彼此并排地配置有出射第一波長或波段的光的第一光源和出射第二波長或波段的光的第二光源的光源單元； 出射第三波長或波段的光的第三光源； 將所述第一波長或波段的光和所述第二波長或波段的光變換為大致平行光的第一光學(xué)透鏡； 將所述第三波長或波段的光變換為大致平行光的第二光學(xué)透鏡； 合成來自所述光源的三個波長或波段的光的光合成元件； 使所述光的分布平均化的光學(xué)元件； 使所述光的偏振方向?qū)R的偏振光變換兀件； 使從所述光學(xué)元件出射的所述光疊加的第一中繼透鏡； 根據(jù)所述光的偏振方向使光反射或透射的偏振分束器； 將所述光變換為大致平行光的第二中繼透鏡； 接收所述光，形成基于影像信號的影像光的反射型液晶顯示元件；和 將該影像光投影在屏幕上的投影透鏡， 所述第一波長或波段的光、所述第二波長或波段的光和所述第三波長或波段的光的對所述光學(xué)元件入射的光軸，至少兩個以上彼此不一致。
【文檔編號】G03B21/20GK103713456SQ201310467505
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】永澤充, 大內(nèi)敏, 大西邦一, 川村友人 申請人:日立視聽媒體股份有限公司
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