光源装置以及使用该光源装置的投射型显示装置的制作方法

专利名称：光源装置以及使用该光源装置的投射型显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投射型显示装置，该投射型显示装置的投射仪是具有代表性的， 并且更具体地涉及一种产生照明光的光源装置，在该照明光中合成了多种颜色的光，并且还涉及一种使用这个光源装置的投射型显示装置。
背景技术：
投射型显示装置包括光源装置；显示元件，该显示元件受到出自光源装置的照明光的照射；以及投射透镜，该投射透镜将显示元件上所显示的图像放大并且投射到屏幕上。投射型显示装置可以被广义地划分为两种类型。第一类型的投射型显示装置组成如下白色光源；多个二向色镜，该多个二向色镜将白光分成红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的三原色的光通量；三个液晶显示元件，该三个液晶显示元件受到红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)中的每一种颜色的相应的光通量的照射并且显示每种颜色成分的图像；二向色棱镜，该二向色棱镜再一次将三原色的光通量合成为单光束；以及投射透镜。这种类型的投射型显示装置被称为三板式或3LCD式投射型显示装置。第二类型的投射型显示装置的组成如下白色光源；色环，红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的滤色镜以盘状布置在该色环上；一个显示元件，该一个显示元件通过将出自白色光源的光照射到以高速旋转的色环上，与其中以时间序列切换颜色的照明光的颜色切换同步，显示彩色成分的图像；以及投射透镜。这种类型的投射型显示装置被称为单板式、场序式、或时间分割式投射型显示装置。两种类型均采用诸如用于白色光源的高压水银灯的高亮度光源。然而，高压水银灯在提供高亮度的同时，在采用这样的光源的投射型显示装置中产生了下列问题。由于水银的使用，从环境的立场来看，高压水银灯是有问题的，并且还具有使用寿命短的问题。因为用于稳定照明的条件是预先确定的，所以变暗为任何亮度是不可能的。因此， 不能根据投射型显示装置的使用条件，诸如房间的亮度或投射屏幕的倍率，来调整光源的亮度，导致了对消耗功率的浪费。此外，不仅在点灯之后需要时间来达到稳定的亮度状态，而且在熄灭灯之后，在立刻重新点亮之前，让灯冷却的等待期也是必须的，使得灯的使用不方便。近年来，已经看到了诸如发光二极管(LED)的被称为固态光源或半导体光源的较高亮度的光源的发展。固态光源具有比放电管更长的使用寿命，并且因为不使用水银所以从环境观点来讲固态光源也具有优越性。当在投射型显示装置中使用LED作为光源时，通过根据投射型显示装置的使用条件安装用于控制到LED的电流量的调光功能，可以根据条件而准确地节省功率。此外，使用LED作为光源的投射型显示装置在点亮之后立即获得明亮的图像。再者，在重新点亮之后不需要用于冷却的等待期，从而提升了用户的便利性。由于如上文所述的固态光源的许多优势，在投射型显示装置中极其期待使用例如 LED的光源装置。然而，在发出白光的白色LED中，发出黄光的荧光物质由蓝光激发以通过蓝光和黄光获得白光。图1示出白色LED的发射光谱。该发射光谱除在蓝色波长带中具有陡峭波峰之外， 还在覆盖绿色和红色的黄色波长带中具有缓和波峰。这种类型的白色LED在具有高发光效率的同时具有固定的发射光谱，并且因此不能调整白平衡。此外，已知的是，由于在制造LED 中产生的问题，白光的色度有变化。在三板式投射型显示装置或单板式投射型显示装置的情况下，彩色图像主要由红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的三原色的图像组成。在白色LED的情况下，绿光和红光的量比蓝光或黄光的量相对较小。为了获得具有优越的颜色再现性的投射图像，必须从发出的白ELD的光通量提取红色(R)、绿色(G)、和蓝色(B)的三原色的窄波长带的光通量。为此， 因此必须消去黄色光通量，并且蓝色光通量还必须受到控制以获得白平衡。在具有最小光通量的颜色是红色的情况下，绿色光通量也必须受到控制。换言之，光利用效率显著降低。当在室内照明装置中使用白色LED时，具有优越的显色性的光源可以通过布置发出不充足的红光和绿光或蓝绿光的LED而获得。然而，在投射型显示装置的情况下，存在对通过发散角和光源的面积而确定的集光率的限制。如果发散角和光源的面积的乘积的值并不限于在显示元件的面积和由投射透镜的f值所确定的接收角(立体角)的乘积的值以下，那么出自光源的光不被用作投射光。 换言之，存在对投射光学装置中的LED的半导体芯片的面积或LED的数量的限制，而且，存在对照明光的发散角的限制。即使以阵列方式布置了比由集光的限制条件所确定的数量多的LED，也不能获得亮度上的改善。作为响应，专利文件1和专利文件2公开了这样的显示装置，在该显示装置中，通过用出自另一光源的光取代出自白色光源的光中不充足的特定波长带的光，不仅亮度和颜色可再现性得到改善而且白平衡得到改善。根据专利文件1，被用作白色光源的高压水银灯的红色波长成分的光量很小。作为响应，在红色照明光中使用发出红光的LED阵列光源。根据专利文件2，白色光源的白光中光量很小的红色波长成分的光部分地由出自使用全息元件发出红光的半导体激光光源所取代。上述现有技术是其中高压水银灯被用作白色光源的实例，但是这些实例类似于高压水银灯由白色LED取代的情况。以这种方式，通过使用主要照明光和辅助照明光获得了不仅具有极好的亮度和颜色再现性而且还具有优越的白平衡的显示装置。作为合成多种颜色的光的另一实例，专利文件3公开了如下模式使用偏振差通过偏振光束分离器来合成色光的模式或使用波长差通过二向色镜来合成色光的模式。根据专利文件3，绿色P偏振光和红蓝色S偏振光通过偏振光束分离器合成。可替代地，该绿光和红蓝光通过二向色镜合成。从两个方向合成三种不同的颜色使得能够布置更大数量的不足以发出白光的颜色成分的光源。现有技术文献专利文件1 日本未审查专利申请公开No. 2000-305040(图1)专利文件2 日本未审查专利申请公开No. 2002-296680(图1)专利文件3 日本未审查专利申请公开No. 2006-337609(图1)

发明内容
如专利文件1或专利文件2中所示，当使用辅助照明光来增加亮度时，由于不仅未使用的原始光被取代，而且在取代期间还发生了光损失，所以光利用效率不一定得到改善。另一方面，在使用偏振差或波长差来合成光的专利文件3中，每种颜色的光从一个方向照射并合成，因而用于通过LED来增强不充足的颜色的光量受到限制并且光不能有效地得到增强。因此，本发明的目的是提供一种光源装置，该光源装置能够提高当混合颜色时的光利用效率，并且因此解决上述问题；以及一种设置有该光源装置的投射型显示装置。用于实现上述目的本发明的光源装置包括第一光源，该第一光源发出第一偏振的包括不同波长的多种颜色的光；光源机构，该光源机构发出偏振状态与第一偏振的偏振状态不同的第二偏振的光，并且包括所述多种颜色之中的至少一种颜色的光；以及颜色合成装置，该颜色合成装置合成从第一光源发出的第一偏振的光以及从光源机构发出的第二偏振的光。本发明的投射型显示装置包括上述光源装置；显示元件，该显示元件受到出自光源装置的光的照射；以及投射光学装置，该投射光学装置投射显示在所述显示元件上的图像。本发明的另一个投射型显示装置包括上述光源装置；偏振转换装置，该偏振转换装置将从光源装置发出的第一和第二偏振的光中的其中一个偏振的光转换成其中另一个偏振的光；颜色分离装置，该颜色分离装置将从偏振转换装置出射的另一个偏振的光分离成红光、绿光、和蓝光；第一显示元件，该第一显示元件受到由颜色分离装置分离出的红光的照射；第二显示元件，该第二显示元件受到由颜色分离装置分离出的绿光的照射；第三显示元件，该第三显示元件受到由颜色分离装置分离出的蓝光的照射；投射光学装置，该投射光学装置投射由第一至第三显示元件所显示的图像。


图1是示出了白色LED的发射光谱的图形。图2是示出了作为本发明的第一示例性实施例的光源装置的构造的透视图。图3A是示出了相对于图2中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的图形。
图;3B是示出了相对于图2中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的图形。图4是示出了图2中所示的第一光源和第二光源的构造的框图。图5是示出了颜色在图2中所示的光源装置中合成的光路的实例的示意图。图6A是示出了白色LED的发射光谱与相对于图2中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的线图。图6B是示出了红色LED的发射光谱与相对于图2中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的线图。图7是示出了作为本发明的第二示例性实施例的光源装置的构造的透视图。图8A是示出了相对于图7中所示的第二颜色合成光学元件的第二偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的线图。图8B是示出了相对于图7中所示的第二颜色合成光学元件的第二偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的线图。图9是示出了在图7中所示的光源装置中合成颜色的光路的实例的示意图。图IOA是示出了白色LED的发射光谱与相对于图7中所示的第二颜色合成光学元件的第二偏振二向色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的线图。图IOB是示出了红色LED和绿色LED每一者的发射光谱与相对于图7中所示的第二颜色合成光学元件的第二偏振二向色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的线图。图11是示出了被用作图7中所示的光源装置的第三光源的LED模块的构造的示意图。图12A是示出了白色LED的发射光谱与相对于图7中所示的第二颜色合成光学元件的第二偏振二向色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的线图。图12B是示出了红色LED、绿色LED和蓝色LED每一者的发射光谱与相对于图7中所示的第二颜色合成光学元件的第二偏振二向色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的线图。图13是示出了作为本发明的第三示例性实施例的光源装置的构造的示意图。图14A是示出了相对于图13中所示的第三颜色合成光学元件的第三偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的线图。图14B是示出了相对于图13中所示的第三颜色合成光学元件的第三偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的线图。图15是示出了在图13中所示的光源装置中合成颜色的光路的实例的示意图。图16A是示出了白色LED的发射光谱与相对于图13中所示的第三颜色合成光学元件的第三偏振二向色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的线图。图16B是示出了红色LED、绿色LED和蓝色LED每一者的发射光谱和相对于图13 中所示的第三颜色合成光学元件的第三偏振二向色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的线图。图17是示出了作为本发明的第四示例性实施例的光源装置的构造的透视图。图18A是示出了相对于图17中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的线图。
图18B是示出了相对于图17中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的线图。图19是示出了被用作图17中所示的第二光源的LED模块的构造的示意图。图20是示出了在图17中所示的光源装置中合成颜色的光路的实例的示意图。图21A是示出了白色LED的发射光谱与相对于图17中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的线图。图2IB是示出了红色LED和绿色LED每一者的发射光谱与相对于图17中所示的第一颜色合成光学元件的第一偏振二向色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的线图。图22是示出了作为本发明的第五示例性实施例的投射型显示装置的构造的框图。图23A是用在图22中所示的投射型显示装置中的白色LED的发射光谱。图2 是用在图22中所示的投射型显示装置中的红色LED和绿色LED的发射光
■i並曰ο图23C是在从用在图22中所示的投射型显示装置中的白色LED的出射光通量中消去黄色光通量和蓝绿色光通量之后的光谱。图23D是在建立白平衡之后并且进一步在从用在图22中所示的投射型显示装置中的白色LED的出射光通量中消去黄色光通量和蓝绿色光通量之后的光谱。图23E是在从用在图22中所示的投射型显示装置中的白色LED的出射光通量中消去黄色光通量和蓝绿色光通量之后，已经向其添加红色光通量和绿色光通量的白色LED 的光谱。附图标记1第一颜色合成光学元件2第一偏振二向色镜3a第一光源3b第二光源
具体实施例方式接下来结合附图描述本发明的具体实施例。第一示例性实施例图2是示出了作为本发明的第一示例性实施例的光源装置的构造的透视图。参照图2，光源装置包括第一颜色合成光学元件1、第一光源3a和第二光源北。第一颜色合成光学元件1是偏振二向色棱镜，该偏振二向色棱镜由斜面彼此接合的由两个直角棱镜构成。由介电多层膜所构成的第一偏振二向色镜2形成在两个直角棱镜的接合表面上。第一颜色合成光学元件1的四个侧表面中的两个相邻的侧表面是入射表面Ia和 lb，并且与入射表面Ib相对的侧表面是出射表面lc。第一光源3a被布置成面对入射表面 la,并且第二光源北被布置成面对入射表面lb。第一光源3a发出白光(P偏振光)。第二光源北发出红光(S偏振光)。这里，白光至少包含红色波长成分、绿光波长成分和蓝色波长成分。
出自第一光源3a的P偏振光(白光)从入射表面Ia照射到第一颜色合成光学元件1中。出自第二光源北的S偏振光(红光)从入射表面Ib照射到第一颜色合成光学元件1中。在第一颜色合成光学元件1中，从入射表面Ia照射的P偏振光(白光)和从入射表面Ib照射的S偏振光(红光)通过第一偏振二向色镜2合成。已经通过第一偏振二向色镜2合成的光从出射表面Ic出射。图3A是示出了相对于第一偏振二向色镜2的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的线图。图3B是示出了相对于第一偏振二向色镜2的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的线图。截止波长被定义为透射率或反射率变成50%的波长。第一偏振二向色镜2相对于入射的P偏振光的截止波长是700nm。在这种情况下，第一偏振二向色镜2主要投射但不反射具有700nm或更短的波长的P偏振光。另一方面，第一偏振二向色镜2相对于入射的S偏振光的截止波长是580nm。在这种情况下，第一偏振二向色镜2主要投射但不反射具有580nm或更短的波长的S偏振光。此外，第一偏振二向色镜2主要反射但不投射具有比 580nm长的波长的S偏振光。如果从其对色光的作用的角度来表达第一偏振二向色镜2的特性，那么相对于红光，第一偏振二向色镜2透过P偏振光并且反射S偏振光。换言之，第一偏振二向色镜2相对于红光还起到偏振光束分离器的作用。此外，相对于绿光和蓝光，第一偏振二向色镜2透射且不以任何方式作用于P偏振光和S偏振光。换言之，关于P偏振光，第一偏振二向色镜 2透射且不反射红光、绿光、和蓝光，即白光，并且仅反射红色S偏振光。因此仅相对于特定的波长带起到偏振光束分离器的作用的第一偏振二向色镜2 具有比在整个可见光范围上起到偏振光束分离器的作用的装置更容易制造。图4是示出了被用作第一光源3a和第二光源北的光源的基本构造的框图。参照图4，光源包括LED模块30，其中作为发光单元31的LED安装在基板上。基板另外具有散热板的功能，并且散热器(未示出)附接到基板。强制冷却装置进一步设置在LED模块30上，并且进行温度控制，使得LED的发光特性被稳定化。发光单元31的面积基本上基于先前所述的集光率的限制条件而通过投射透镜的 f数和其中安装有本示例性实施例的光源装置的投射型显示装置的显示元件的面积来确定。然而，当确定该面积时，考虑了制造上的定位裕度和照明光的照度分布的均勻性。当接通光源装置的开关时，驱动电路33向发光单元(LED) 31提供驱动电流。当电流流向发光单元(LED)31时，该发光单元(LED)31发出光。出自发光单元(LED)31的光通过会聚光学装置32会聚。出自会聚光学装置32的光通量照射到第一颜色合成光学元件1 中。在图4中所示的实例中，使用透镜形光学元件作为会聚光学装置32，但是也可以使用诸如反射镜的反射光学元件。此外，蝇眼透镜或玻璃棒可被用作积分器，该积分器于使照射到显示元件中的光通量的截面上的照度分布均勻。再者，为了有效地获得偏振成分，可以利用诸如使用偏振光束分离器和半波片的偏振转换光学装置这样的光学装置，以再利用一个偏振成分。
此外，LED模块30的发光单元31的可以是产生偏振光的光源，或采用如下结构 发光单元31具有偏振转换功能并且从发光单元31产生偏振光。图5是用于描述当使用图2中所示的光源装置来合成色光时的光路的平面图。在图5中，以带有箭头的实线所表示的线示出入射光通量的代表性的前进方向。然而，这并不意味着仅以带有箭头的实线所表示的线是入射光线。入射光是具有不大于第一颜色合成光学元件1的入射表面的横截面积的光通量并且包含以带有箭头的实线所表示的线以外的位置以及具有角度成分的光束。出自第一光源3a的白色P偏振光照射到第一颜色合成光学元件1的入射表面la。 第一偏振二向色镜2不以任何方式对白色P偏振光作用。因此，白色P偏振光在没有改变的情况下穿过第一偏振二向色镜2，如图5中所示。另一方面，出自第二光源北的红色S偏振光照射到第一颜色合成光学元件1的入射表面lb。第一偏振二向色镜2反射所有的红色S偏振光。因此，红色S偏振光的光通量通过该第一偏振二向色镜2弯曲90°然后从出射表面Ic出射，如图5中所示。如上所述，在本示例性实施例的光源装置中，从入射表面Ia照射的白色P偏振光和从入射表面Ib照射的红色S偏振光被第一偏振二向色镜2合成，因而能够获得被红光增强的白光。图6A是示出了白色LED的发射光谱与相对于第一偏振二向色镜2的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的图形。白色LED的发射光谱在蓝色波长带中在460nm的波长处具有陡峭的波峰并且在黄色波长带中在565nm的波长处具有缓和的波峰。图6B是示出了红色LED的发射光谱与相对于第一偏振二向色镜2的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的图形。红色LED的峰值波长是630nm。如从图6A和6B显然地，因为白光和红光以不同偏振从不同方向合成，所以能够有效地合成色光。换言之，因为红色LED的光被添加到白色LED的光，而不是用红色LED的光取代白色LED中不充足的红光成分，所以不发生光损失。能够独立于白色LED的光量对红色LED的光量的调整。因此，本示例性实施例能够提供当混合颜色时具有高光利用效率并且使能够调整白平衡的光源装置。第二示例性实施例图7是示出了作为本发明的第二示例性实施例的光源装置的构造的透视图。参照图7，光源装置包括第一颜色合成光学元件1、第二颜色合成光学元件11、第一光源3a、第二光源北以及第三光源3c。第一颜色合成光学元件1、第一光源3a以及第二光源北与图2中所示的各部件相同。第二颜色合成光学元件11布置在从第一颜色合成光学元件1的出射表面Ic出射的光的前进方向上。第二颜色合成光学元件11是偏振二向色棱镜，该偏振二色棱镜由斜面接合到一起的两个直角棱镜构成。由介电多层膜所构成的第二偏振二向色镜12形成在该两个直角棱镜的接合表面上。第二颜色合成光学元件11的四个侧表面中的两个相邻的侧表面是入射表面Ila 和11b，并且与入射表面Ila相对的侧表面是出射表面11c。第二颜色合成光学元件11被布置成使得入射表面Ila面对第一颜色合成光学元件1的出射表面lc。第三光源3c被布置成面对入射表面lib。
在第一颜色合成光学元件1中，出自第一光源3a的白光(P偏振光)和出自第二光源北的红光(S偏振光)被合成，并且这束合成的光从出射表面出射。从这个出射表面 Ic出射的光照射到第二颜色合成光学元件11的入射表面Ila中。第三光源3c发出绿光(S偏振光)。出自第三光源3c的S偏振光(绿色)从入射表面lib照射到第二颜色合成光学元件11中。在第二颜色合成光学元件11中，从入射表面Ila照射的P偏振光(白色)和S偏振光(红色)以及从入射表面lib照射的S偏振光(绿色)被第二偏振二向色镜12合成。 已经被该第二偏振二向色镜12合成的光从出射表面Ilc出射。图8A是示出了相对于第二偏振二向色镜12的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的图形。图8B是示出了相对于第二偏振二向色镜12的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的图形。第二偏振二向色镜12相对于入射的P偏振光的截止波长是400nm。在这种情况下，第二偏振二向色镜12主要是透射但不反射具有400nm或更长的波长的P偏振光。另一方面，第二偏振二向色镜12相对于入射的S偏振光的截止波长是580nm。在这种情况下，第二偏振二向色镜12主要是透射但不反射具有580nm或更长的波长的S偏振光。此外，第二偏振二向色镜12主要反射但不透射具有比580nm短的波长的S偏振光。如果从其对色光的作用角度来表达第二偏振二向色镜12的特性，那么相对于绿光或蓝光，第二偏振二向色镜12透射P偏振光并且反射S偏振光。换言之，第二偏振二向色镜12相对于绿光或蓝光还起到偏振光束分离器的作用。相对于红光，第二偏振二向色镜12不以任何方式对P偏振光和S偏振光作用并且透过该P偏振光和S偏振光二者。换言之，关于P偏振光，第二偏振二向色镜12透射并且不反射红光、绿光、和蓝光，即，白光。关于S偏振光，另一方面，第二偏振二向色镜12透射红光但是反射绿光或蓝光。具有图4中所示的基本结构的光源能够被用作光源3c。图9是用于描述当使用图7中所示的光源装置来合成色光时的光路的平面图。在图9中，以带有箭头的实线所表示的线指示入射光通量的代表性的前进方向。然而，这并不意味着仅以带有箭头的实线所表示的线是入射光线。入射光是具有不大于颜色合成光学元件1和11中每一者的入射表面的横截面积的光通量，并且包含以带有箭头的实线所表示的线以外的位置以及具有角度成分的光线。在第一颜色合成光学元件1中合成色光时的光路如图5中所示。从第一颜色合成光学元件1的出射表面Ic出射的P偏振光(白色)和S偏振光(红色)照射到第二颜色合成光学元件11中。第二偏振二向色镜12不以任何方式作用于白色P偏振光和红色S偏振光。因此，白色P偏振光和红色S偏振光在没有改变的情况下穿过第二偏振二向色镜12， 如图9中所示。出自第三光源3c的绿色S偏振光照射到第二颜色合成光学元件11的入射表面 lib中。第二偏振二向色镜12反射所有的绿色S偏振光。因此，绿色S偏振光的光通量通过第二偏振二向色镜12弯曲90°，然后从出射表面Ilc出射，如图9中所示。如上所述，在本示例性实施例的光源装置中，出自第一光源3a的白色P偏振光和出自第二光源北的红色S偏振光通过第一颜色合成光学元件1合成，并且从这个颜色合成光学元件1出射的白色P偏振光和红色S偏振光以及出自第三光源3c的绿色S偏振光通过第二颜色合成光学元件11合成。因此能够获得红光和绿光已被增强的白光。图IOA是示出了白色LED的发射光谱和相对于第二偏振二向色镜12的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的图形。白色LED的发射光谱在蓝色波长带中在460nm的波长处具有陡峭的波峰并且在黄色波长带中在565nm的波长处具有缓和的波峰。图IOB是示出了红色LED和绿色LED的发射光谱与相对于第二偏振二向色镜12的 S偏振光的光谱反射特性之间的关系的图形。红色LED的峰值波长是630nm，并且绿色LED 的峰值波长是530nm。如从图IOA和IOB显然地，来自不同方向并且处于不同偏振的白光、红光、和绿光被合成，因而能够有效地合成白光。换言之，因为不是用红色LED的光和绿色LED的光取代白色LED中不充足的红光成分和绿光成分，而是将红色LED的光和绿色LED的光添加到白色LED的光，所以不发生光损失。能够独立于白色LED的光量对红色LED和绿色LED的光量调整。因此，本示例性实施例能够提供当混合颜色时具有高的光利用效率并且能够调整白平衡的光源装置。在本示例性实施例的光源装置中，第三光源3c并不限于发出绿色S偏振光的构造，并且可被构造成用以发出绿色和另一颜色(例如，蓝色)的S偏振光的构造。通过除绿光之外还发出蓝色S偏振光能够获得用于调整白平衡的甚至更高程度的自由度。图11是示出了被用作第三光源3c的LED模块的构造的示意图。参照图11，LED模块34具有由四个LED芯片36a_36d构成的发光单元35。所有的LED芯片36a-36c均由峰值波长为530nm的绿色LED构成。LED芯片36d由峰值波长为 460nm的蓝色LED构成。LED芯片36a_36d的芯片面积是大致相等的。发光单元35的面积基本上根据先前所描述的集光率的限制条件通过投射透镜的 f值和其中安装有本示例性实施例的光源装置的投射型显示装置的显示元件的面积来确定。然而，当确定面积时，考虑诸如制造上的定位裕度和照明光的照度分布的均勻性的因
ο如图8B中所示，关于绿光或蓝光，第二偏振二向色镜12透射P偏振光并且反射S 偏振光。因此，当蓝色(S偏振光)光照射通过与图9中的绿色(S偏振光)的光路相同的光路照射到第二颜色合成光学元件11中时，从第一颜色合成光学元件1出射的白色P偏振光和红色S偏振光以及从第三光源3c发出的绿色和蓝色S偏振光通过第二颜色合成光学元件11合成。因此能够获得红光、绿光、和蓝光被增强的白光。图12A是示出了白色LED的发射光谱与相对于第二偏振二向色镜12的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的图形。白色LED的发射光谱在蓝色波长带中在波长460nm处具有陡峭的波峰并且在黄色波长带中在波长565nm处具有缓和的波峰。图12B是示出了红色LED、绿色LED和蓝色LED每一者的发射光谱与相对于第三偏振二向色镜22的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的图形。红色LED的峰值波长是 630nm,绿色LED的峰值波长是530nm，并且蓝色LED的峰值波长是460nm。如从图12A和12B显然地，来自不同方向并且处于不同偏振的白光、红光、绿光、和蓝光被合成，因而能够有效地合成色光。换言之，因为不是用红色LED的光和绿色LED的光取代白色LED中不充足的红光成分和绿光成分，而是将红色LED的光和绿色LED的光添加到白色LED的光，所以不发生光损失。能够进一步添加蓝色LED的光，并且在这种情况下， 也不发生光损失。能够独立于白色LED的光量对红色LED、绿色LED和蓝色LED的光量调整。因此， 在颜色混合期间光利用效率很高，并且在调整白平衡上能够获得甚至更高程度的自由度。第三示例性实施例图13是示出了作为本发明的第三示例性实施例的光源装置的构造的透视图。参照图13，光源装置包括第一颜色合成光学元件1、第二颜色合成光学元件11、第三颜色合成光学元件21、第一光源3a、第二光源北、第三光源3c以及第四光源3d。第一颜色合成光学元件1、第二颜色合成光学元件11、第一光源3a、第二光源北以及第三光源与图7中所示的各元件相同。第三颜色合成光学元件21布置在从第二颜色合成光学元件11的出射表面Ilc出射的光的前进方向上。类似于第一颜色合成光学元件1和第二颜色合成光学元件11，第三颜色合成光学元件21是由斜面接合到一起的两个直角棱镜构成的偏振二向色棱镜。由介电多层膜所构成的第三偏振二向色镜22形成在所述两个直角棱镜的接合表面上。第三颜色合成光学元件21的四个侧表面中的两个相邻的侧表面是入射表面21a 和21b，并且与入射表面21a相对的侧表面是出射表面21c。第三颜色合成光学元件21被布置成使得入射表面21a面对第二颜色合成光学元件11的出射表面11c。第四光源3d被布置成面对入射表面21b。通过合成出自第一光源3a的白光(P偏振光)、出自第二光源北的红光(S偏振光)以及出自第三光源3c的绿光(S偏振光)所实现的光从第二颜色合成光学元件11的出射表面Ilc出射。从出射表面Ilc出射的该光照射到第三颜色合成光学元件21的入射表面21a中。第四光源3d发出蓝色(S偏振光)。出自第四光源3d的S偏振光(蓝色)从入射表面21b照射到第三颜色合成光学元件21中。在第三颜色合成光学元件21中，从入射表面21a照射的P偏振光(白色)、S偏振光(红色)和S偏振光(绿色)以及从入射表面21b照射的S偏振光(蓝色)通过第三偏振二向色镜22合成。已经通过第三偏振二向色镜22合成的光从出射表面21c出射。图14A是示出了相对于第三偏振二向色镜22的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的图形。图14B是示出了相对于第三偏振二向色镜22的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的图形。第三偏振二向色镜22相对于入射的P偏振光的截止波长是400nm。在这种情况下，第三偏振二向色镜22主要透射但不反射具有400nm或更长的波长的P偏振光。另一方面，第三偏振二向色镜22相对于入射的S偏振光的截止波长是490nm。在这种情况下，第三偏振二向色镜22主要透射但不反射具有490nm或更长的波长的S偏振光。此外，第三偏振二向色镜22主要反射但不透射具有比490nm短的波长的S偏振光。如果从其对色光的作用的角度来表达第三偏振二向色镜22的特性，那么相对于蓝色光，该第三偏振二向色镜22透射P偏振光并且反射S偏振光。换言之，第三偏振二向色镜22相对于蓝光还起到偏振光束分离器的作用。此外，相对于红光和绿光，第三偏振二向色镜22透射并且不以任何方式作用于P偏振光和S偏振光两者。换言之，关于P偏振光，第三偏振二向色镜22透射并且不反射红光、绿光、和蓝光，即，白光。另一方面，关于S偏振光，第三偏振二向色镜22透射红光和绿光但是反射蓝光。具有图4中所示的基本构造的光源能够被用作第四光源3d。图15是用于描述当使用图13中所示的光源装置来合成色光时的光路的平面图。 在图15中，以带有箭头的实线所表示的线指示入射光通量的代表性的前进方向。然而，这并不意味着仅以带有箭头的实线所表示的线是入射线。入射光是具有不大于颜色合成光学元件1、11、和21每一者的入射表面的横截面积的光通量，并且包含以带有箭头的实线所表示的线以外的位置以及具有角度成分的光线。在第一颜色合成光学元件1和第二颜色合成光学元件11中合成色光时的光路如图9所示。从第二颜色合成光学元件11的出射表面Ilc出射的P偏振光(白色)、S偏振光(红色)和S偏振光(绿色)照射到第三颜色合成光学元件21的入射表面21a中。第三偏振二向色镜22不以任何方式对白色P偏振光以及红色和绿色S偏振光作用，因此该白色P偏振光以及红色和绿色S偏振光没有改变地穿过第三偏振二向色镜22。出自第四光源3d的蓝色S偏振光照射到第三颜色合成光学元件21的入射表面 21b。第三偏振二向色镜22反射所有的蓝色S偏振光。因此，蓝色S偏振光的光通量通过第三偏振二向色镜22弯曲90°，然后从出射表面21c出射，如图15中所示。如上所述，在本示例性实施例的光源装置中，能够借助于第三偏振二向色镜22在第三颜色合成光学元件21中通过合成从入射表面21a照射的白色P偏振光以及红色和绿色S偏振光与从入射表面21b照射的蓝色S偏振光而获得红光、绿光和蓝光被增强的白光。图16A是示出了白色LED的发射光谱与相对于第三偏振二向色镜22的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的图形。白色LED的发射光谱在蓝色波长带中在460nm的波长处具有陡峭的波峰并且在黄色波长带中在565nm的波长处具有缓和的波峰。图16B是示出了红色LED、绿色LED和蓝色LED每一者的发射光谱与相对于第三偏振二向色镜22的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的图形。红色LED的峰值波长是 630nm,绿色LED的峰值波长是530nm，并且蓝色LED的峰值波长是460nm。如从图16A和16B显然地，白光、红光、绿光和蓝光从不同的方向以不同的偏振合成，因而能够有效地合成色光。换言之，因为不是用红色LED的光和绿色LED的光取代白色 LED中不充足的红光成分和绿光成分，而是将该红色LED的光和绿色LED的光添加到白色 LED的光，所以光损失不发生。再者，能够添加蓝色LED的光，并且在这种情况下，光损失也不发生。能够独立于白色LED的光量对红色LED、绿色LED和蓝色LED的光量调整。因此， 本示例性实施例提供了当混合颜色时具有高的光利用效率并且在调整白平衡上具有甚至更大程度的自由度的光源装置。第四示例性实施例图17是示出了作为本发明的第四示例性实施例的光源装置的构造的透视图。参照图17，光源装置包括第一颜色合成光学元件41、第一光源43a和第二光源 43b。类似于先前描述的颜色合成光学元件1、11和21，第一颜色合成光学元件41是由斜面接合到一起的两个直角棱镜构成的偏振二向色棱镜。由介电多层膜所构成的第一偏振二向色镜42形成在该两个直角棱镜的接合表面上。第一颜色合成光学元件41的四个侧表面中的两个相邻的侧表面是入射表面41a 和41b，并且与入射表面41a相对的侧表面是出射表面41c。第一光源43被布置成面对入射表面41a，并且第二光源4 被布置成面对入射表面41b。第一光源43a类似于图2中所示的第一光源3a并且发出白光(P偏振光)。出自第一光源43a的白光(P偏振光)从入射表面41a照射到第一颜色合成光学元件41中。在这种情况下，白光(P偏振光)至少包括红色波长成分、绿光波长成分和蓝色波长成分。第二光源4 发出红光和绿光(S偏振光)。出自该第二光源43b的红光和绿光 (S偏振光)从入射表面41b照射到第一颜色合成光学元件41中。在第一颜色合成光学元件41中，从入射表面41a照射的P偏振光(白色)和从入射表面41b照射的S偏振光(红色和绿色)用第一偏振二向色镜42合成。已经由第一偏振二向色镜42合成的光从出射表面41c出射。图18A是示出了相对于第一偏振二向色镜42的P偏振光和S偏振光的光谱透射特性的图形。图18B是示出了相对于第一偏振二向色镜42的P偏振光和S偏振光的光谱反射特性的图形。第一偏振二向色镜42相对于入射的P偏振光的截止波长是700nm。在这种情况下，第一偏振二向色镜42主要透射但不反射具有700nm或更短的波长的P偏振光。另一方面，第一偏振二向色镜42相对于入射的S偏振光的截止波长是490nm。在这种情况下，第一偏振二向色镜42主要透射但不反射具有490nm或更短的波长的S偏振光。此外，第一偏振二向色镜42主要反射但不透射具有比490nm长的波长的S偏振光。如果从其色光的作用的角度来表达第一偏振二向色镜42的特性，那么相对于红光和绿光，第一偏振二向色镜42透射P偏振光并且反射S偏振光。换言之，第一偏振二向色镜42相对于红光和绿光还起到偏振光束分离器的作用。关于蓝光，第一偏振二向色镜42透射并且不以任何方式对P偏振光和S偏振光作用。换言之，第一偏振二向色镜42透射并且不反射红色、绿色、和蓝色P偏振光，即，白色P 偏振光，但是反射红色和绿色S偏振光。图19是示出了被用作第二光源43b的LED模块的构造的示意图。参照图19，LED模块M包括由四个LED芯片56a_56d所构成的发光单元55。所有的LED芯片56a-56c均由具有630nm的峰值波长的红色LED构成。LED芯片56d由具有 530nm的峰值波长的绿色LED构成。LED芯片536a_56d的芯片面积是大致相等的。发光单元55的面积基本上基于先前所描述的集光率的限制条件通过投射透镜的 f数和其中安装有本示例性实施例的光源装置的投射型显示装置的显示元件的面积来确定。然而，当确定面积时，考虑诸如制造上的定位裕度和照明光的照度分布的均勻性的因
ο图20是用于描述当使用图17中所示的光源装置来合成色光时的光路的平面图。 在图20中，以带有箭头的实线所表示的线指示入射光通量的代表性的前进方向。然而，这并不意味着仅以带有箭头的实线所表示的线是实际的入射线。入射光是具有不大于第一颜色合成光学元件的入射表面的横截面积的光通量并且包含以带有箭头的实线所表示的线之外的位置以及具有角度成分的光束。出自第一光源43a的白色P偏振光照射到第一颜色合成光学元件41的入射表面 41a中。第一偏振二向色镜42不以任何方式作用于白色P偏振光。因此，白色P偏振光没有改变地穿过第一偏振二向色镜42，如图20中所示。另一方面，出自第二光源43b的红色和绿色S偏振光照射到第一颜色合成光学元件41的入射表面41b中。第一偏振二向色镜42反射所有的红色和绿色S偏振光。因此， 红色和绿色S偏振光的光通量通过第一偏振二向色镜42弯曲90度，然后从出射表面41c 出射，如图20中所示。如上所述，在本示例性实施例的光源装置中，增加了红光和绿光的白光能够借助于第一偏振二向色镜42通过合成从入射表面41a照射的白色P偏振光与从入射表面41b 照射的红色和绿色S偏振光而获得。图21A是示出了白色LED的发射光谱和相对于第一偏振二向色镜42的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的图形。白色LED的发射光谱在蓝色波长带中在460nm的波长处具有陡峭的波峰并且在黄色波长带中在565nm的波长处具有缓和的波峰。图21B是示出了红色LED和绿色LED每一者的发射光谱与相对于第一偏振二向色镜42的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的图形。红色LED的峰值波长是630nm，并且绿色LED的峰值波长是530nm。如从图21A和2IB显然地，白光、红光、和绿光从不同的方向以不同的偏振合成，因而能够有效地合成白光。换言之，因为不是用红色LED的光和绿色LED的光取代白色LED中不充足的红光成分和绿光成分，而是将该红色LED的光和绿色LED的光添加到白色LED的光，所以光损失不发生。能够独立于白色LED的光量对红色LED和绿色LED的光量的调整。因此，本示例性实施例能够提供当混合颜色时具有高的光利用效率并且在调整白平衡上具有高度的自由度的光源装置。第五示例性实施例使用上述示例性实施例中的每一个的光源装置能够实现获得明亮的投射图像的投射型显示装置。接下来描述装备有这样的光源装置的投射型显示装置。图22是示出了作为本发明的第五示例性实施例的投射型显示装置的构造的框图。参照图22，投射型显示装置包括光源装置100、偏振转换积分器101、镜子 102-105、二向色镜106和107、红色显示元件108、绿色显示元件109、蓝色显示元件110、交叉二向色棱镜111以及投射透镜112。光源装置100是图7中所示的第二示例性实施例的光源装置并且发出P偏振光 (白色)和S偏振光(红色和绿色)。除光源装置100之外，该构造与已知的三板式投射型显示装置的构造一样。偏振转换积分器101由一组蝇眼透镜、偏振光束分离器阵列和半波板组成。从光源装置100入射的光通量通过蝇眼透镜分成多个光束。这些光束中的每一束通过偏振光束分离器分离成正交偏振成分，之后，偏振成分之一的光的偏振方向通过半波板而旋转90 度。换言之，照射到偏振转换积分器101中的光通量被转换成偏振方向均对齐的光束。偏振方向均对齐的多个光束然后通过出射侧蝇眼透镜被叠加成单光束。镜子102布置在从偏振转换积分器101出射的光的前进方向上，并且二向色镜106 布置在通过镜子102反射的光的前进方向上。二向色镜106透射红光并且反射绿光和蓝光。镜子105布置在已经穿过二向色镜106的红光的前进方向上，并且红色显示元件 108元件布置在通过镜子105反射的红光的前进方向上。二向色镜107布置在通过二向色镜106反射的绿光和蓝光的前进方向上。二向色镜107透射蓝光并且反射绿光。绿色显示元件109布置在由二向色镜107反射的绿光的前进方向上。镜子104布置在穿过二向色镜子107的蓝光的前进方向上和由镜子103反射的蓝光的前进方向上。蓝色显示元件110布置在由镜子104反射的蓝光的前进方向上。交叉二向色棱镜111设置在已经穿过经光显示元件108的红光、已经穿过绿色显示元件109的绿光以及已经穿过蓝色显示元件110的蓝光的交汇位置处。交叉二向色棱镜111的四个侧表面中的三个是入射表面(第一至第三入射表面) 并且剩余的侧表面是出射表面。出自红色显示元件108的红光照射到第一入射表面。出自绿色显示元件109的绿光照射到第二入射表面。出自蓝色显示元件110的蓝光照射到第三入射表面。在交叉二向色棱镜111中，从第一入射表面照射的红光、从第二入射表面照射的绿光以及从第三入射表面照射的蓝光被合成，并且合成的光然后从出射表面出射。投射透镜112设置在从交叉二向色棱镜111的出射表面出射的光的前进方向上。 投射透镜112将在红色显示元件108、绿色显示元件109以及蓝色显示元件110中所形成的图像投射到屏幕(未示出)上。在本示例性实施例的投射型显示装置中，出自光源装置100的光被二向色镜106 和107分离成三原色红色、绿色、和蓝色的光通量。红色光通量照射到红色显示元件108，绿色光通量照射到绿色显示元件109，并且蓝色光通量照射到蓝色显示元件110。已经根据每种颜色的颜色成分的图像经历了强度调制的光束通过红色显示元件 108、绿色显示元件109和蓝色显示元件110在交叉二向色棱镜111中合成并且通过投射透镜112投射到屏幕上。图22是仅示出了主要组成元件的示意图。实际上，诸如聚光透镜的其它光学器件被用于有效地将光束照射到每个显示元件上。根据本示例性实施例，通过使用第二示例性实施例中所描述的光源装置，能够实现获得明亮的投射图像的投射型显示装置。接下来描述本示例性实施例的投射型显示装置的效果。光源装置100设置有如图7中所示的三个光源3a_3c。图23A示出了被用作第一光源3a的白色LED的发射光谱。图2 示出了用于增强白色LED中不充足的颜色成分的被用作第二光源北的红色LED以及被用作第三光源3c的绿色LED的发射光谱。图23A中所示的白色LED的发射光谱的色度坐标是(0. 313,0. 327)。这些色度坐标指示与标准光源D65的白色色度(0. 313,0. 329)并列的优质的白色。如前面所描述的，显示装置中的彩色图像由三原色红色、绿色、和蓝色的图像组成。因此，必须从出射的白色LED的光通量中消去具有565nm-595nm的波长的黄色的光通量和具有约500nm的波长的蓝绿色的光通量，以提取三原色红色、绿色、和蓝色的窄波长带的光通量。图23C示出在从出射的白色LED的光通量中消去黄色和蓝绿色的光通量之后的光谱。红色、绿色、和蓝色带的光通量的色度坐标分别是(0.677,0. 323)、(0. 231，0. 726)、以及(0.133，和0.057)。这些色度坐标等同于NTSC(国家电视系统委员会)的三原色色度标准(0. 670,0. 333)、(0. 210，0. 710)、(0. 140，0.080)并且是模拟电视的标准。然而，在上述情况下，白色色度坐标是(0. 264,0.观幻，这是带有蓝色调的白光。通常，为了获得令人满意的白光，当将最弱的红色光通量作为标准时，蓝色和绿色的光通量受到限制。这种限制致使光利用效率显著下降。图23D示出从出射的白色LED的光通量中消去黄色光通量和蓝绿色光通量并且进一步在建立白平衡之后的光谱。蓝色光通量减少到55%并且绿色光通量减少到82%。作为结果，所获得的白色的色度坐标是(0.311,0.331)并且能够获得优质的白色。然而，光量是白色LED的原始光量的56%，并且光利用效率因此大幅度降低。在本示例性实施例的光源装置中，不是根据图23C中所示的光谱中最低水平的红光的量降低蓝光和绿光的量，而是根据最高水平的蓝光的量来添加绿色和红色光通量的量。图23E示出已经添加了红色和绿色光通量的白色LED的光谱。在图23E中，点线是图23C中所示的光谱。划线示出已经添加到光源装置100的白色LED的光中的红色LED 和绿色LED的光谱。实线示出在将红色LED和绿色LED的光添加到白色LED之后的光谱。图23B中所示的红光和绿光的光谱中，为了获得白平衡而添加的红光和绿光的量分别是75 %和25 %。通过添加这个光，白光的量变成白色LED的原始光量的102 %，因而获得了足够的亮度。所获得的白光的色度坐标是(0. 318,0. 327)，表明已经获得了令人满意的白光。光通量的红光带、绿光带、和蓝光带的色度坐标分别是(0.684,0. 316)、(0.213， 0. 737)、以及(0. 133,0. 057)，并且获得了优质的三原色的光通量。根据如上文所示的本示例性实施例，通过使用第二示例性实施例的光源装置，能够获得得到明亮的投射图像的投射型显示装置。而且，在本示例性实施例的投射型显示装置中，光源装置100并不限于第二示例性实施例的光源装置。第一、第三、和第四示例性实施例中任一个的光源装置也可以被用作光源装置100。在这些情况下，也能够提供获得明亮的投射图像的投射型显示装置。此外，红色显示元件108、绿色显示元件109和蓝色显示元件110也可以由不同于液晶光阀的例如数字镜装置的装置组成。光源装置和使用上述示例性实施例的光源装置的投射型显示装置各自仅仅是本发明的实例，并且在不脱离本发明要旨的范围内能够适当地对构造和操作进行改进。在示例性实施例中的每一个中，由介电多层膜构成的抗反射涂层可以施加到第一颜色合成光学元件1、第二颜色合成光学元件11和第三颜色合成光学元件21的每个入射和出射表面，以减少因表面反射所导致的光损失。此外，在第二示例性实施例中，第一颜色合成光学元件1和第二颜色合成光学元件11可以借助于折射率匹配的粘合剂粘合。同样地，在第三示例性实施例中，第一颜色合成光学元件1，第二颜色合成光学元件11和第三颜色合成光学元件21可以借助于折射率匹配的粘合剂粘合。再者，相对的直角棱镜可被构造为一体的棱镜。这个构造使得甚至更紧凑的光源装置成为可能。在第三示例性实施例中，第四光源3d和第二颜色合成光学元件11的布置并不限于图15中所示的布置。例如，该第四光源3d和第二颜色合成光学元件11的布置可被布置成以第一光源3a的光轴作为基准与图15中所示的布置线性对称。这也适用于第二光源北和第一颜色合成光学元件1的布置以及第三光源3c和第二颜色合成光学元件11的布置。 然而，使得第二光源北、第三光源3c和第四光源3d相互不同的布置能够防止各部件之间的干扰。在每个示例性实施例的光源装置中，在第一颜色合成光学元件1、第二颜色合成光学元件11、第三颜色合成光学元件21以及第一颜色合成光学元件41中所使用的偏振二向色镜并不限于介电多层膜，并且也可以是诸如全息图的具有波长选择性或偏振选择性的光学膜。再者，第一颜色合成光学元件1、第二颜色合成光学元件11、第三颜色合成光学元件21以及第一颜色合成光学元件41可以是这样的组件膜形成在板玻璃上而不是棱镜形式。虽然LED被用于每一个光源3a、3b、3c、和3d，但是也可以使用诸如半导体激光器的其它固态光源。应用本发明的光源装置的投射型显示装置还可以是单板式投射型显示装置而不是三板式投射型显示装置。作为产生白光的白色LED，使用了如下类型的LED:其中发出黄光的荧光物质由蓝光激发以通过蓝光和黄光获得白光，但是也可以使用如下另一类型的LED 其中发出红光、 绿光和蓝光的荧光物质通过紫外线激发以获得白光。虽然已经描述了其中本发明的光源装置被应用到投射型显示装置的形式，但本发明的光源装置也可被应用到不是投射型的显示装置的照明装置。再者，本发明的光源装置还能够被应用到并不限于显示装置的照明装置。在经由诸如显微镜或聚光灯的照明装置的光学装置照亮物体的装置中，本发明的光源装置是特别有效的。本发明的光源装置可以采取允许添加第一偏振的光和第二偏振的光的任何构造， 该第一偏振的光包括两种或更多种颜色的光，在该第二偏振的光中，偏振状态不同于第一偏振的偏振状态并且包括上述的所包括的多种颜色中的至少一种颜色。所添加的光并不限于三原色的光，并且可以合成诸如黄光或蓝绿光的任何颜色的光。通过颜色合成光学元件合成的光不一定是白光。根据这个构造，能够实现获得明亮的光的照明装置。此外，能够通过调整所添加的颜色的光的比率而实现调色，因而能够获得例如可以对其调整白平衡的白光的照明装置能够实现。根据本发明的一个方面，光源装置包括第一光源，该第一光源发出具有不同波长的多种颜色的第一偏振的光；光源机构，该光源机构发出第二偏振的光，该第二偏振的光的偏振状态不同于第一偏振并且包括上述多种颜色中至少一种颜色的光；以及颜色合成装置，该颜色合成装置合成已经从上述第一光源发出的上述第一偏振的光以及已经从上述光源机构发出的上述第二偏振的光。
在图2中所示的构造中，第一光源对应于第一光源3a，光源机构对应于第二光源 3b，并且颜色合成装置对应于第一颜色合成光学元件1。在图7中所示的构造中，第一光源对应于第一光源3a，光源机构对应于第二光源北和第三光源3c，并且颜色合成装置对应于第一颜色合成光学元件1和第二颜色合成光学元件11。在图13中所示的构造中，第一光源对应于第一光源3a，光源机构对应于第二光源北、第三光源3c和第四光源3d，并且颜色合成装置对应于第一颜色合成光学元件1、第二颜色合成光学元件11和第三颜色合成光学元件21。在图17中所示的构造中，第一光源对应于第一光源43a，光源机构对应于第二光源 43b，并且颜色合成装置对应于第一颜色合成光学元件41。在图17中所示的构造中，可以添加图13中所示的第三颜色合成光学元件21和第四光源3d。在这种情况下，第三颜色合成光学元件21合成出自第一颜色合成光学元件 41 (白色P偏振光和红色及绿色S偏振光)的出射光和出自第四光源3d(蓝色S偏振光) 的发射光。在上述构造中，与如上述方面所描述的构造的对应关系如下文中所示。第一光源对应于第一光源43a，光源机构对应于第二光源4 和第四光源3d，并且颜色合成装置对应于第一颜色合成光学元件41和第三颜色合成光学元件21。虽然已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本发明并不限于上述示例性实施例。对本领域的普通技术人员来说将清楚的是，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以对本发明的构造和操作作出各种修改。本申请要求基于其申请于2009年9月28日提交的日本专利申请No. 2009-222704 的优先权的利益，并且那份申请的全部公开内容通过引用并入。
权利要求
1.一种光源装置，包括第一光源，该第一光源发出包括不同波长的第一偏振的多种颜色的光； 光源机构，该光源机构发出第二偏振的光，所述第二偏振的偏振状态与所述第一偏振的偏振状态不同，并且包括所述多种颜色之中的至少一种颜色的光；以及颜色合成装置，该颜色合成装置合成从所述第一光源发出的所述第一偏振的光以及从所述光源机构发出的所述第二偏振的光。
2.如权利要求1中所述的光源装置，其中所述光源机构包括第二光源，所述第二光源发出所述第二偏振的第一色光，所述第一色光的峰值波长被设定在第一波长带内；以及所述颜色合成装置包括第一颜色合成光学元件，所述第一颜色合成光学元件合成从所述第一光源发出的所述第一偏振的光以及从所述第二光源发出的所述第二偏振的第一色光。
3.如权利要求2中所述的光源装置，其中所述第一颜色合成光学元件包括第一出射表面；第一入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光从所述第一光源供给至该第一入射表面；第二入射表面，所述第二偏振的所述第一色光从所述第二光源供给至该第二入射表面；以及第一膜，该第一膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光；其中 所述第一膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光，并且反射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带中的光；所述第一膜相对于所述第二偏振的截止波长被设定在不同于所述第一波长带的带范围内；以及从所述第一入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光以及从所述第二入射表面入射的所述第二偏振的第一色光经由所述第一膜从所述第一出射表面出射。
4.如权利要求2或权利要求3中所述的光源装置，其中，所述第二光源包括峰值波长被设置在红色波长带内的固态光源。
5.如权利要求2中所述的光源装置，其中所述光源机构进一步包括第三光源，该第三光源发出所述第二偏振的第二色光，该第二色光的峰值波长被设定在不同于所述第一波长带的第二波长带内；并且所述颜色合成装置进一步包括第二颜色合成光学元件，该第二颜色合成光学元件合成从所述第一颜色合成光学元件出射的光以及从所述第三光源发出的所述第二偏振的第二色光。
6.如权利要求5中所述的光源装置，其中 所述第一颜色合成光学元件包括 第一出射表面；第一入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光从所述第一光源供给至该第一入射表面；第二入射表面，所述第二偏振的所述第一色光从所述第二光源供给至该第二入射表面；以及第一膜，所述第一膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光；其中 所述第一膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光，并且反射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带中的光；并且从所述第一入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光以及从所述第二入射表面入射的所述第二偏振的所述第一色光经由所述第一膜从所述第一出射表面出射；并且所述第二颜色合成光学元件包括 第二出射表面；第三入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光和所述第二偏振的所述第一色光从所述第一颜色合成光学元件供给至该第三入射表面；第四入射表面，所述第二偏振的所述第二色光从所述第三光源供给至该第四入射表面；以及第二膜，该第二膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光； 其中所述第二膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光、透射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带中的光，并且反射至少所述第二波长带中的光；从所述第三入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光和所述第二偏振的所述第一色光以及从所述第四入射表面入射的所述第二偏振的第二色光经由所述第二膜从所述第二出射表面出射；并且所述第一膜和第二膜相对于所述第二偏振的截止波长被设置在不同于所述第一波长带和所述第二波长带的带范围内。
7.如权利要求5或权利要求6中所述的光源装置，其中所述第二光源包括峰值波长被设定在红色波长带内的固态光源；以及所述第三光源包括峰值波长被设定在绿色波长带内的固态光源。
8.如权利要求5中所述的光源装置，其中所述光源机构进一步包括发出所述第二偏振的第三色光的第四光源，所述第三色光的峰值波长被设定在不同于所述第一波长带和第二波长带的第三波长带中；并且所述颜色合成装置进一步包括第三颜色合成光学元件，该第三颜色合成光学元件合成从所述第二颜色合成光学元件出射的光以及从所述第四光源发出的所述第二偏振的第三色光。
9.如权利要求8中所述的光源装置，其中 所述第一颜色合成光学元件包括 第一出射表面；第一入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光从所述第一光源供给至该第一入射表面；第二入射表面，所述第二偏振的所述第一色光从所述第二光源供给至该第二入射表面；以及第一膜，该第一膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光； 其中所述第一膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光，并且反射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带中的光；并且从所述第一入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光以及从所述第二入射表面入射的所述第二偏振的所述第一色光经由所述第一膜从所述第一出射表面出射； 所述第二颜色合成光学元件包括 第二出射表面；第三入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光和所述第二偏振的所述第一色光从所述第一颜色合成光学元件供给至该第三入射表面；第四入射表面，所述第二偏振的所述第二色光从所述第三光源供给至该第四入射表面；以及第二膜，该第二膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光；其中 所述第二膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光、透射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带中的光，并且反射至少所述第二波长带中的光； 并且从所述第三入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光和所述第二偏振的所述第一色光以及从所述第四入射表面入射的所述第二偏振的所述第二色光经由所述第二膜从所述第二出射表面出射；并且所述第三颜色合成光学元件包括 第三出射表面；第五入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光以及所述第二偏振的第一色光和第二色光从所述第二颜色合成光学元件供给至该第五入射表面；第六入射表面，所述第二偏振的第三色光从所述第四光源供给至该第六入射表面；以及第三膜，该第三膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光； 其中所述第三膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光、透射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带和第二波长带中的光，并且反射至少所述第三波长带中的光；从所述第五入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光与所述第二偏振的第一色光和第二色光以及从所述第六入射表面入射的所述第二偏振的所述第三色光经由所述第三膜从所述第三出射表面出射；并且所述第一膜至第三膜相对于所述第二偏振的截止波长被设定在不同于所述第一波长带、所述第二波长带以及所述第三波长带的带范围内。
10.如权利要求8或权利要求9中所述的光源装置，其中所述第二光源包括峰值波长被设定在所述红色波长带内的固态光源； 所述第三光源包括峰值波长被设定在所述绿色波长带内的固态光源；并且所述第四光源包括峰值波长被设置在所述蓝色波长带内的固态光源。
11.如权利要求1中所述的光源装置，其中所述光源机构包括第二光源，该第二光源发出峰值波长被设定在所述第一波长带内的所述第二偏振的第一色光，并且发出峰值波长被设定在不同于所述第一波长带的第二波长带内的所述第二偏振的第二色光；并且所述颜色合成装置包括一第一颜色合成光学元件，该第一颜色合成光学元件合成从所述第一光源发出的所述第一偏振的光以及从所述第二光源发出的所述第二偏振的第一色光和第二色光。
12.如权利要求11中所述的光源装置，其中 所述第一颜色合成光学元件包括第一出射表面；第一入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光从所述第一光源供给至该第一入射表面；第二入射表面，所述第二偏振的所述第一色光和第二色光从所述第二光源供给至该第二入射表面；以及第一膜，该第一膜根据入射光的波长选择性地反射或透射该入射光； 其中所述第一膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光，并且反射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带和第二波长带中的光；所述第一膜相对于所述第二偏振的截止波长被设定在不同于所述第一波长带和所述第二波长带的带范围内；并且从所述第一入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光以及从所述第二入射表面入射的所述第二偏振的第一色光和第二色光经由所述第一膜从所述第一出射表面出射。
13.如权利要求11或权利要求12中所述的光源装置，其中所述第二光源包括 峰值波长被设定在红色波长带内的固态光源；以及峰值波长被设定在绿色波长带内的固态光源。
14.如权利要求11中所述的光源装置，其中所述光源机构进一步包括第三光源，该第三光源发出所述第二偏振的第三色光，所述第三色光的峰值波长被设定在不同于所述第一波长带和第二波长带的第三波长带内；并且所述颜色合成装置进一步包括第二颜色合成光学元件，该第二颜色合成光学元件合成从所述第一颜色合成光学元件出射的光以及从所述第三光源发出的所述第二偏振的第三色光。
15.如权利要求14中所述的光源装置，其中 所述第一颜色合成光学元件包括第一出射表面；第一入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光从所述第一光源供给至该第一入射表面；第二入射表面，所述第二偏振的第一色光和第二色光从所述第二光源供给至该第二入射表面；以及第一膜，该第一膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光； 其中所述第一膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光，并且反射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带和第二波长带中的光；从所述第一入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光以及从所述第二入射表面入射的第一色光和第二色光经由所述第一膜从所述第一出射表面出射；并且所述第二颜色合成光学元件包括 第二出射表面；第三入射表面，所述第一偏振的所述多种颜色的光与所述第二偏振的第一色光和第二色光从所述第一颜色合成光学元件供给至该第三入射表面；第四入射表面，所述第二偏振的第三色光从所述第四光源供给至该第四入射表面；以及第二膜，该第二膜根据光的波长选择性地反射或透射入射光； 其中所述第二膜透射所述第一偏振的可见光之中的至少所述多种颜色的光、透射所述第二偏振的可见光之中的至少所述第一波长带和第二波长带中的光，并且反射至少所述第三波长带中的光；从所述第三入射表面入射的所述第一偏振的所述多种颜色的光与所述第二偏振的第一色光和第二色光以及从所述第四入射表面入射的所述第二偏振的第三色光经由所述第二膜从所述第二出射表面出射；并且所述第一膜和第二膜相对于所述第二偏振的截止波长被设定在不同于所述第一波长带、所述第二波长带以及所述第三波长带的带范围内。
16.如权利要求14或权利要求15中所述的光源装置，其中 所述第二光源包括峰值波长被设定在红色波长带内的固态光源；峰值波长被设定在绿色波长带内的固态光源；并且所述第三光源包括峰值波长被设定在蓝色波长带内的固态光源。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的光源装置，其中，所述第一光源是白色光源。
18.一种投射型显示装置，包括如权利要求1至17中任一项所述的光源装置；显示元件，所述显示元件受到出自所述光源装置的光的照射；以及投射光学装置，所述投射光学装置投射由所述显示元件所显示的图像。
19.一种投射型显示装置，包括如权利要求1至17中任一项所述的光源装置；偏振转换装置，所述偏振转换装置将从所述光源装置发出的第一和第二偏振的光中的一个偏振的光转换成另一个偏振的光；颜色分离装置，所述颜色分离装置将从所述偏振转换装置出射的另一个偏振的光分离成红光、绿光、和蓝光；第一显示元件，所述第一显示元件受到由所述颜色分离装置分离出的红光的照射； 第二显示元件，所述第二显示元件受到由所述颜色分离装置分离出的绿光的照射； 第三显示元件，所述第三显示元件受到由所述颜色分离装置分离出的蓝光的照射；以及投射光学装置，所述投射光学装置投射由所述第一至第三显示元件所显示的图像。
全文摘要
一种光源装置，包括第一光源(3a)，该第一光源发出包括不同波长的多种颜色的第一偏振光；第二光源(3b)，该第二光源发出第二偏振光，该第二偏振光的偏振状态不同于第一偏振光的偏振状态并且包括所述多种颜色之中的至少一种颜色的光；以及第一颜色合成光学元件(1)，该第一颜色合成光学元件合成从第一光源(3a)发出的第一偏振光和从第二光源(3b)发出的第二偏振光。
文档编号G03B21/14GK102549492SQ201080043048
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年9月28日
发明者今井雅雄, 奥村藤男, 斋藤悟郎 申请人:日本电气株式会社