照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元的制作方法

专利名称：照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用诸如激光二极管(LD)的固态发光器件的照明单元以及包括该照明单元的投影式显示单元和直视式显示单元。
背景技术：
近年来，将图像投影在屏幕上的投影仪不仅广泛用于办公室内，而且广泛用于家庭内。该投影仪通过将来自利用灯泡的光源的光进行调制生成图像光并通过将图像光投影在屏幕上来产生显示。近来，掌上型微型投影仪、包含微型投影仪的移动电话等开始普及 (例如，参见日本未审查专利申请公开第2008-1343M号)。

发明内容
作为投影仪中使用的光源，高亮度放电灯是主流。然而，放电灯具有相对大的尺寸和较大的功耗，因此诸如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和有机EL(OLED)的的固态发光器件代替放电灯作为光源已受到了人们的关注。与放电灯相比，这些固态发光器件不仅在尺寸和功耗上更有优势，而且在高可靠性上也更有优势。这里，在这种投影仪中，使用三原色(即，红色(R)、绿色(G)及蓝色(B))的光来进行彩色显示。在配置成发射每个原色光的器件(固态发光器件内的芯片)内，颜色间的发光强度(亮度)可不同，在这种情况下，难以试图提高来自照明单元的照明光(照射光)的整体亮度。这是因为，例如当三种原色中的一种颜色(例如绿色)的发光强度比另外两种颜色(例如红色和蓝色)的发光强度相对低时，如果试图调整照明光的整体白平衡，那么需要基于相对较低的发光强度进行调整。在这种情况下，期望提出一种提高照明光亮度的技术。期望提供能够提高照明光亮度的照明单元以及使用这种照明单元的投影式显示单元和直视式显示单元。根据本发明实施方式的照明单元包括多个光源，均包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，其中固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，在整个光源内设置有三个以上发光斑，以使得整个光源发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及多个光源中的两个以上光源包括各自的发出相同波段的光的发光斑。根据本发明实施方式的投影式显示单元包括照明光学系统；空间调制器件，根据输入图像信号调制来自照明光学系统的光，以生成成像光；以及投影光学系统，将通过空间调制器件生成的成像光投影，照明光学系统包括多个光源，每个所述光源均包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，其中固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，在整个光源内设置有三个以上发光斑，以使得整个光源发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及多个光源中的两个以上光源包括各自的发出相同波段的光的发光斑。根据本发明实施方式的直视式显示单元包括照明光学系统；空间调制器件，根据输入图像信号调制来自照明光学系统的光，以生成成像光；以及投影光学系统，将通过空间调制器件生成的成像光投影；以及透射屏，显示从投影光学系统所投影的成像光，照明光学系统包括多个光源，每个所述光源均包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，其中固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，在整个光源内设置有三个以上发光斑，以使得整个光源发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及多个光源中的两个以上光源包括各自的发出相同波段的光的发光斑。在根据本发明实施方式的照明单元、投影式显示单元和直视式显示单元中，整个光源内设置三个以上的发光斑，以使得整个光源发射彼此不同的两个以上波段的光束，并且多个光源中的两个以上光源包括各自的发射相同波段的光的发光斑。因此，当照明单元发射两个以上波段的光束作为照明光时，能够调整各个波段光间的相对发光强度。有利地，照明单元、投影式显示单元和直视式显示单元均进一步包括一个或多个传播方向角度变换器件，均将从固态发光器件入射的光的传播方向角度变换；以及积分器， 使来自传播方向角度变换器件的光所照射到的预定照明区中的照明分布均勻化。此外，有利地，积分器包括第一复眼透镜，具有接收来自传播方向角度变换器件的光的单元；以及第二复眼透镜，具有接收来自第一复眼透镜的光的单元，由传播方向角度变换器件和第一复眼透镜和第二复眼透镜构成的光学系统具有使通过第一复眼透镜中的各个单元形成在第二复眼透镜上的各个光源图像的尺寸不超过第二复眼透镜中的一个单元的尺寸的光学放大率。在该实施方式中，入射到第二复眼透镜上的光有效地到达照明区。因此，跨接多个单元形成一个光源图像是不可能的，这使得能提高照明单元的光利用率。根据本发明实施方式的照明单元、投影式显示单元和直视式显示单元，整个光源内设置有三个以上的发光斑，以使得整个光源发射彼此不同的两个以上波段的光束，多个光源中的两个以上光源包括各自的发射相同波段的光的发光斑。当照明单元发射两个以上波段的光束作为照明光时，这使得能够调整各个波段光间的相对发光强度。因此能够提高照明光的亮度。应当理解，前述的一般描述和随后的详细描述为示例性的，用于提供对所要求保护的本发明的进一步说明。


包含附图以用于提供对本发明的进一步理解，并且将附图结合于本说明书并构成本说明书的一部分。附图示出了实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。图IA和图IB是示出了根据本发明第一实施方式的投影仪的概略构造的示图；图2A和图2B是示出了图IA和图IB中的投影仪内的光路的示例的示图；图3是示出了图IA和图IB中所示的光源单元10-1的详细构造示例的示图；图4A和图4B是分别示出了图IA和图IB中的光源中的芯片为顶面发光型器件时的顶面构造和截面构造的示例的示图；图5A和图5B是分别示出了图IA和图IB中的光源中的芯片为顶面发光型器件时的顶面构造和截面构造的其他示例的示图；图6A和图6B是分别示出了图IA和图IB中的光源中的芯片为顶面发光型器件时的顶面构造和截面构造的另外其他示例的示图7A到图7C是示出了图IA和图IB中的光源的芯片为顶面发光型器件时发光斑的示例的示图；图8A和图8B是分别示出了图IA和图IB的光源中的芯片为端面发光型器件时从发光面一侧观看固态发光器件时的截面构造和构造的示例的示图；图9A和图9B是分别示出了图IA和图IB的光源中的芯片为端面发光型器件时从发光面一侧观看固态发光器件时的截面构造和构造的其他示例的示图；图IOA到IOC是分别示出了图IA和图IB的光源中的芯片为端面发光型器件时从发光面一侧观看固态发光器件时的截面构造和构造的另外其他示例的示图；图IlA和图IlB是示出了图7A至图7C中的光源在XY平面内旋转90度时的构造示例的示图；图12A和图12B是示出了图8A和图8B中的光源在XY平面内旋转90度时的构造示例的示图；图13A到图13C是示出了图9A和图9B中的光源在XY平面内旋转90度时的构造示例的示图；图14A和图14B是示出了图IA和图IB中的复眼透镜的概略构造的示图；图15A和图15B是示出了图IA和图IB中的各个光源中的各颜色发光斑的排列构造示例的示意图；图16A和图16B是示出了图IA和图IB中的光源中的发光斑的排列构造与FFP间的关系的示例的示图；图17是示出了图IA和图IB的投影仪中在后阶段呈现在复眼透镜上的光源图像的示例的示意图；图18是示出了图IA和图IB的照明区的尺寸的示意图；图19A到图19C是示出了根据第二实施方式的光源单元和相位差板阵列的构造示例的示图；图20是示出了图19A到图19C中的分色棱镜的操作示例的示图；图21是示出了图19A到图19C中的相位差板阵列的概略构造示例的示图；图22是示出了图19A到图19C中的积分器和相位差板阵列的操作示例的示图；图23是示出了图19A到图19C中的积分器的后阶段呈现在复眼透镜上的光源图像的示例的示意图；图24A和图24B是示出了根据变形例1的投影仪的概略构造的示图；图25A和图25B是示出了根据变形例2的投影仪的概略构造的示图；图沈是示出了使用实施方式和变形例中任一个的照明光学系统的背投式显示单元的概略构造示例的示图；图27是示出了根据另一变形例的每个光源中的各彩色发光斑的排列构造示例的示意图。
具体实施例方式下文中，将参照附图详细说明本发明的实施方式。将以下面的顺序给出该描述。1.第一实施方式(使用棱镜作为光源单元内的光路合成部的示例)
2.第二实施方式(使用分色棱镜和相位差板阵列等作为光源单元内的光路合成部的示例)3.变形例变形例1 (反射型器件用作空间调制器件的示例)变形例2 (将积分器和聚光透镜从照明光学系统中省略的示例)其他变形例(背投式显示单元等的示例)[第一实施方式][投影仪1的整体构成]图IA和图IB示出了根据本发明第一实施方式的投影仪(投影仪1)的概略构造。 该投影仪1相当于本发明一个实施方式中的“投影显示单元”的具体示例，图IA示出了从上方(y轴方向上)观察投影仪1时的构造示例，图IB示出了从侧边(χ轴方向上)观察投影仪1时的构造示例。图2A和图2B示出了图IA和图IB中的投影仪1内的光路的示例。 图2A示出了从上方(y轴方向上)观察投影仪1时的光路的示例，图2B示出了从侧边(χ 轴方向上)观察投影仪1时的光路的示例。此外，图3示出了稍后将描述的图1Α、图1Β、图 2Α和图2Β中所示的光源单元10-1的详细构造示例。通常y轴朝向垂直方向，而χ轴为水平方向，然而，相反地，y轴可朝向水平方向， 而χ轴可为垂直方向。下文中，为了方便起见，假设y轴朝向垂直方向且χ轴为水平方向来给出描述。下文中，“水平方向”指的是χ轴方向，而“垂直方向”指的是y轴方向。投影仪1包括例如照明光学系统IA ；空间调制器件60，被配置成通过基于输入图像信号对来自照明光学系统IA的光进行调制以生成图像光(成像光)；以及投影光学系统 70，被配置成将空间调制器件60中生成的图像光投影到反射型屏幕2上。这里，照明光学系统IA相当于本发明一个实施方式中的“照明单元”的具体示例。[照明光学系统IA的构成]照明光学系统IA提供用于照射空间调制器件60的照明区60A(要照射的表面) 的光束。可选地，还能够在照明光学系统IA的光穿过的区域中设置一些光学器件。例如， 还能够在照明光学系统IA的光穿过的区域中设置被配置为将来自照明光学系统IA的光中的可见光之外的光削弱的滤光片等。照明光学系统IA具有例如光源单元10-1，该光源单元10-1包括两个光源IOA和 IOD ；两个光源IOB和IOC ；耦合透镜(传播方向角度变换器件)20B和20C ；光路合成器件 30 ；积分器40和聚光透镜50，如图IA和图IB所示。例如，光源单元10_1除了具有上述光源IOA和IOD之外，还具有耦合透镜20A和20D (传播方向角度变换器件)和棱镜30C，如图 3中所示的。棱镜30C相当于本发明一个实施方式中的“光路合成部”的具体示例。棱镜30C将来自光源单元10-1内的两个光源IOA和IOD的光合成。光路合成器件 30将来自光源单元10-1的光(在分别从光源IOA和IOD发射出之后进行光路合成的光) 和来自光源IOB和IOC的光合成，并包括例如两个分色镜30A和30B。积分器40使照明区 60A内的光的照度分布均勻化，并包括例如一对复眼透镜40A和40B。耦合透镜20A、棱镜30C、光路合成器件30、积分器40和聚光透镜50从光源IOA — 侧顺次排列在光源IOA的光轴上。耦合透镜20D、棱镜30C、光路合成器件30、积分器40和聚光透镜50从光源IOD侧顺次排列在光源IOD的光轴上。光源IOB的光轴与光源IOA和
8IOD的光轴相交于分色镜30A处。耦合透镜20B和分色镜30A从光源IOB侧顺次排列在光源IOB的光轴上。光源IOC的光轴与光源IOA和IOD的光轴相交于分色镜30B处。耦合透镜20C和分色镜30B从光源IOC侧顺次排列在光源IOC的光轴上。这里，其中，耦合透镜 (传播方向角度变换器件)20A、20B、20C和20D以及积分器40相当于本发明一个实施方式中的“光学部件”(从稍后将描述的固态发光器件侧入射的光穿过光学部件并从该光学部件出射)的具体示例。图IA和图IB示出了投影仪1的各构成要素(不包括光源IOB和IOC和耦合透镜 20B和20C)排列在与ζ轴平行的线上的情况，然而，投影仪1的构成要素的一部分可排列在不平行于ζ轴的线上。例如，尽管未示出，但可将照明光学系统IA布置成为通过将整个照明光学系统IA从图IA和图IB的状态旋转90度而使照明光学系统IA的光轴朝向垂直于ζ 轴的方向。然而，在这种情况下，需要设置被配置为将从照明光学系统IA输出的光导向空间调制器件60的光学器件(例如反射镜)。此外，例如，光源单元10-1和光路合成器件30 可布置成通过将光源10Α、耦合透镜20Α和光路合成器件30从图IA和图IB的状态旋转90 度而使这些光轴朝向垂直于ζ轴的方向。然而，在这种情况下，需要设置被配置为将从光路合成器件30输出的光导向积分器40的光学器件(例如反射镜)。[光源10A、10B、10CU0D当芯片IlA为上表面发光型器件时]光源10Α、10BU0C和IOD均具有例如固态发光器件11和用于支撑固态发光器件 11的封装件12 (用以装配固态发光器件11的基板)，如图4Α和图4Β到图6Α和6Β所示。 换言之，每个光源10Α、10BU0C和IOD具有用作用以在基板上支撑固态发光器件11的封装件的功能。固态发光器件11被配置成从包括一个或多个点状发光斑或一个或多个非点状发光斑的发光区发射光。固态发光器件11可包括例如如图4Α和4Β中所示的配置成发射预定波段的光的单个芯片11Α，或者可包括例如如图5Α和5Β和图6Α和6Β中所示的配置成发射相同波段或者彼此不同波段的光的多个芯片UA0当固态发光器件11包括多个芯片IlA时，这些芯片IlA可以排列成例如如图5Α和图5Β所示的水平方向上的一行，或者排列成例如如图6Α和图6Β所示的水平方向和垂直方向上的格子状。固态发光器件11中所包含的芯片IlA的数量在光源10Α、10BU0C和IOD间可以是不同的，或者在所有光源10Α、 10BU0C和IOD中是相同的。如图4Α所示，当固态发光器件11包括单个芯片IlA时，固态发光器件11的尺寸 (WvXWh)例如等于单个芯片IlA的尺寸(WviXffm)。另一方面，如图5Α和图6Α所示，当固态发光器件11包括多个芯片IlA时，固态发光器件11的尺寸例如等于所有芯片IlA聚集成一个时的尺寸。当多个芯片IlA在水平方向排列成一行时，在图5Α的示例中，固态发光器件11的尺寸(WvXWh)为Wv1X2Wh1。当多个芯片IlA在水平方向和垂直方向排列成格子状时，在图6A的示例中，固态发光器件11的尺寸(WvXWh)为2WV1X2WH1。芯片IlA包括发光二极管(LED)、有机EL发光器件⑴LED)或激光二极管(LD)。 每个光源10A、10B、10C和IOD中所包含的所有芯片IlA可由LED、OLED或LD构成。光源 10A、10B、10C和IOD中的至少一个所包含的芯片IlA由LED构成而其他光源中所包含的芯片IlA由OLED构成也是可行的。此外，光源10A、10BU0C和IOD中的至少一个所包含的芯片IlA由LED构成而其他光源中所包含的芯片IlA由LD构成也是可行的。再者，光源10A、 10BU0C和IOD中的至少一个所包含的芯片IlA由OLED构成而其他光源中所包含的芯片IlA由LD构成也是可行的。然而，光源10A、10BU0C和IOD整体中的至少一个芯片IlA由 LD构成是期望的。各个光源10A、10BU0C和IOD中所包含的芯片IlA被构造成例如在光源IOA和 10D、光源IOB和光源IOC间发射彼此不同波段的光。包含在光源IOA和IOD中的芯片IlA 被配置成发射波长例如大约为400nm 500nm的光(蓝光)。包含在光源IOB内的芯片IlA 被配置成发射波长例如大约为500nm 600nm的光(绿光)。包含在光源IOC内的芯片IlA 被配置成发射波长例如为大约600nm 700nm的光(红光)。光源IOA和IOD内所包含的芯片IlA可被配置成发射蓝光以外的光(S卩，绿光或红光)。此外，光源IOB内所包含的芯片IlA可被配置成发射绿光以外的光(即，蓝光或红光)。再者，光源IOC内所包含的芯片 IlA可被配置成发射红光以外的光(即，绿光或蓝光)。稍后将对从包含在各个光源10A、 10BU0C和IOD中的芯片IlA(各颜色发光斑)发射的光的颜色的具体示例(图15A和图 15B等)进行描述。如图4A和图4B到图7A、图7B和图7C所示，芯片IlA具有尺寸(PviXPhi)小于芯片IlA的尺寸(WvXWh)的发光斑11B。发光斑IlB相当于电流流入芯片IlA以驱动芯片IlA 时从芯片IlA发出光的区域(发光区)。当芯片IlA包括LED或OLED时，发光斑IlB为非点状(平面状)，然而，当芯片IlA包括LD时，发光斑IlB为比包括LED或OLED的发光斑 IlB小的点状。当固态发光器件11包括单个芯片IlA时，发光斑IlB的数量例如为一个，如图7A 所示。然而，当固态发光器件11具有单片结构时，如稍后将描述的，发光斑IlB的数量为两个以上，并且以下同样适用。另一方面，如图7B和图7C所示，当固态发光器件11包括多个芯片IlA时，发光斑IlB的数量例如等于芯片IlA的数量(然而，当固态发光器件11如上所述具有单片结构时，发光斑IlB的数量大于芯片IlA的数量)。这里，当固态发光器件11 包括单个芯片IlA时，固态发光器件11的发光区的尺寸(PvXIV等于发光斑IlB的尺寸 (PviXPhi)(然而，固态发光器件11如上所述具有单片结构的情况除外)。另一方面，当固态发光器件11包括多个芯片IlA时，固态发光器件11的发光区的尺寸(PvXPh)等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑IlB时围圈的尺寸。当多个芯片IlA在水平方向排列成一行时，在图7B的示例中，发光区的尺寸(PvXPh)大于Pv1X2Ph1而小于WvXWh。当多个芯片 IlA在水平方向和垂直方向排列成格子状时，在图7C的示例中，发光区的尺寸(PvXIV大于 2PV1X2PH1 并小于 WvXWh。[光源10A、10B、10CU0D当芯片IlA为端面发光型器件时]这里，在图4A和图4B到图7A到图7B中，示出了芯片1IA为上表面发光型器件的情况，然而，芯片IlA可以是端面发光型器件，下文中将对此进行说明。在这种情况下，每个光源10A、10B、IOC和IOD具有例如罐式构造，在该构造中，将包括一个或多个端面发光芯片IlA的固态发光器件11容纳在由管座13和罩14所封闭的内部空间内，如图8A和图8B 到图13A、图1 和图13C所示。换言之，这里，每个光源10A、10BU0C和IOD均为包括固态发光器件11的封装件。管座13与罩14 一起构成各个光源10A、10B、IOC和IOD的封装件。管座13具有例如被配置成支撑热沉(sub-mount) 15的支撑基板13A、设置在支撑基板13A的背面上的外边框基板13B以及多个连接端子13C。CN 102540677 A热沉15包括具有导电散热性质的材料。支撑基板13A和外边框基板1 均为一个或多个绝缘通孔和一个或多个导电通孔形成于其中的具有导电散热性质的基板。支撑基板13A和外边框基板1 具有例如圆板状，并且以双方的中心轴重合的方式层叠(图中未显示出)。外边框基板13B的直径被制造得大于支撑基板13A的直径。外边框基板13B的外边缘在外边框基板13B的中心轴的法线的平面内形成从外边框基板1 的中心轴辐射状突出的环形凸缘。该凸缘用于限定在制造过程期间将罩14插入支撑基板并装于支撑基板 13中时的基准位置。多个连接端子13C至少穿过支撑基板13A。多个连接端子13C中至少一个端子除外的的端子(为了方便起见，下文中称为“端子α ”)逐个地电连接到各个芯片IlA的电极(图中未示意性示出)中。例如，端子α在外边框基板13Β—侧明显凸出，而在支撑基板13Α —侧稍微凸出。多个连接端子13C中端子α除外的端子(为了方便起见，下文中称为“端子β ”)电连接到所有芯片IlA的其他电极(图中未示意性示出)中。例如，端子β 在外边框基板13Β —侧明显凸出，而端子β的支撑基板13Α —侧的端缘嵌入例如支撑基板 13Α中。各个连接端子13C在外边框基板1 一侧明显凸出的部分相当于插入例如基板等内的部分。另一方面，多个连接端子13C在支撑基板13A—侧稍微凸出的部分相当于通过配线16与各个芯片IlA逐个电连接的那部分。多个连接端子13C的嵌入支撑基板13A的部分相当于通过例如支撑基板13A和热沉15与所有芯片IlA电连接的那部分。端子α 由设置于支撑基板13Α和外边框基板1 内的绝缘通孔支撑，并且通过通孔与支撑基板13A 和外边框基板13B绝缘和分离。此外，每个端子α通过上述绝缘部件彼此绝缘和分离。另一方面，端子β由设置于支撑基板13Α和外边框基板13Β内的导电通孔支撑并且与该通孔电连接。罩14被配置成封装固态发光器件11。罩14具有例如上端和下端设置有开口的圆柱部14Α。圆柱部14Α的下端与支撑基板13Α的侧表面相接触，且固态发光器件11位于圆柱部14Α的内部空间。罩14具有被配置为用于覆盖圆柱部14Α上端侧的开口的透光窗 14Β。透光窗14Β设置在与固态发光器件11的发光面相对的位置，并具有使从固态发光器件11输出的光透过的功能。如上所述，当芯片IlA包括端面发光型器件时，固态发光器件11被配置成从包括一个或多个点状发光斑或一个或多个非点状发光斑的发光区发射光。固态发光器件11可包括例如被配置成发射预定波段的光的单个芯片11Α，或者可包括被配置成发射相同波段的光的多个芯片11Α，或者可包括被配置成发射彼此不同波段的光的多个芯片IlA0固态发光器件11包括多个芯片IlA时，这些芯片IlA排列成如图8Α和图8Β和图9Α和9Β所示的例如水平方向上的一行，或者排列成如图IlA和图IlB和图12Α和图12Β所示的例如垂直方向上的一行。固态发光器件11中所包含的芯片IlA的数量在光源10A、10B、10C和IOD 间可以是彼此不同的，或者在所有光源10A、10B、10C和IOD中是相同的。如图IOB和图1 所示，当固态发光器件11包括单个芯片IlA时，固态发光器件 11的尺寸(WvXWh)例如等于单个芯片IlA的尺寸(WviXWhi)。然而，当固态发光器件11具有例如如图IOC和图13C所示的单片结构时，尺寸如下，并且同样适用于以下。S卩，在图IOC 的示例中，固态发光器件11的尺寸(WvXWh)大于WV1X2WH1，以及在图13C的示例中，固态发光器件11的尺寸(WvXWh)大于2Wv1XWh1。另一方面，如图8B、图9B、图IlB和图12B所包括多个芯片IlA时，固态发光器件11的尺寸例如等于所有芯片 IlA聚集成一个时的尺寸。当多个芯片IlA在水平方向排列成一行时，固态发光器件11的尺寸(WvXWh)在图8B的示例中大于WviX 3WH1，而在图9B的示例中大于Wvi X 2&。当多个芯片IlA在垂直方向排成一行时，固态发光器件11的尺寸(WvXWh)在图IlB的示例中大于 3WvlXWm，而在图12B的示例中大于2WV1XWH1。芯片ila包括例如激光二极管(ld)。各个光源10a、10bu0c和iod中所包含的所有芯片ila可包括ld。可替换地，光源10a、10bu0c和iod中至少一个光源中所包含的芯片ila可包括ld，而其他光源中所包含的芯片ila可包括led和oled。然而，在这种情况下，也是期望光源10a、10bu0c和iod整体中的至少一个芯片ila包括ld。如图8a和图8b到图16a和图16b所示，芯片ila具有尺寸(pvixi3m)小于芯片 ila的尺寸(wvxwh)的发光斑11b。发光斑ilb相当于电流流入芯片ila以驱动芯片ila 时从芯片ila发出光的区域(发光区)。当芯片ila包括ld时，发光斑ilb为比包括led 或oled的发光斑小的点状。如图ioa和图1 所示，当固态发光器件11包括单个芯片ila时，发光斑ilb的数量例如为一个。然而，当固态发光器件11具有例如如图ioc和图13c所示的单片结构时，发光斑IlB的数量为两个以上(此处为两个)，并且以下同样适用。另一方面，当固态发光器件11包括多个芯片IlA时，发光斑IlB的数量例如等于芯片IlA的数量，如图8B、图 9b、图ilb和图12b所示。本文中，当固态发光器件11包括单个芯片ila时，固态发光器件 11的发光区的尺寸(pvxph)等于发光斑ilb的尺寸(pvixphi)0然而，例如如图ioc和图 13c所示，当固态发光器件11具有单片结构时，尺寸将为如下，并且以下同样适用。s卩，在图ioc的示例中，固态发光器件11的发光区的尺寸(pvxi3h)大于pvlx2pm而小于wvx wh。 此外，在图13c的示例中，固态发光器件11的发光区的尺寸(pvxph)大于2pvlxpm且小于 wvxwh。另一方面，当固态发光器件11包括多个芯片ila时，固态发光器件11的发光区的尺寸(pvxi3h)等于以最小面积包围所有芯片ila的发光斑ilb时围圈的尺寸。当多个芯片 ila在水平方向排列成一行时，发光区的尺寸(pvxph)在图8b的示例中大于pv1x3ph1且小 iwvxwh。类似地，在图9b的示例中，发光区的尺寸(pvxi3h)大于pv1x2ph1并小于wvxwh。 当多个芯片ila在垂直方向排成一行时，在图ilb的示例中，发光区的尺寸(pvxph)大于 pvlx3pm并小于wvxwh。类似地，在图12b的示例中，发光区的尺寸(pvxph)大于2pv1xph1 并小于Wv X WH。如图3所示，耦合透镜20a例如将从光源ioa发出的光变成基本平行的光，并将光源ioa发出的光的传播方向角度(θη，θν)变换成平行光的传播方向角度或使传播方向角度(θη，θν)接近于平行光的传播方向角度。耦合透镜20α设置在从光源ioa发出的光的传播方向角度内的光所入射的位置。如图2α和图2β所示，耦合透镜20β例如将从光源iob 发出的光变成基本平行的光，并将从光源iob发出的光的传播方向角度(θ Η，θ ν)变换成等于平行光的传播方向角度或使传播方向角度(θ Η，θν)接近于平行光的传播方向角度。耦合透镜20β设置在从光源iob发出的光的传播方向角度内的光所入射的位置处。如图2α 和图2β所示，耦合透镜20c例如将从光源ioc发出的光变成基本平行的光，并将从光源ioc 发出的光的传播方向角度(θ Η，θν)变换成等于平行光的传播方向角度或使传播方向角度 (θη，θ ν)接近于平行光的传播方向角度。耦合透镜20c设置在从光源ioc发出的光的传播方向角度内的光所入射的位置处。如图3所示，耦合透镜20D例如将从光源IOD发出的光变成基本平行的光，并将从光源IOD发出的光的传播方向角度(θ Η，θ v)变换成等于平行光的传播方向角度或使传播方向角度(θ Η，θν)接近于平行光的传播方向角度。耦合透镜 20D设置在从光源IOD发出的光的传播方向角度内的光所入射的位置处。即，以逐个的方式分别为光源10Α、10BU0C和IOD设置耦合透镜20A、20B、20C和20D。每个耦合透镜20A、 20B、20C和20D可包括单个透镜或多个透镜。分色镜30A和30B包括具有波长选择性的一个反射镜。通过例如蒸发沉积多层干涉膜来构造上述反射镜。如图2A和图2B所示，分色镜30A被配置成例如将入射到反射镜表面的光(从光源IOB入射的光)从反射镜反射，以及将从反射镜的背面入射的光(从光源IOA和IOD(从光源单元10-1)入射的光)透射到反射镜的表面。另一方面，如图2A和图2B所示，分色镜30B被配置成将入射到反射镜表面入射的光(从光源IOC入射的光)从反射镜反射，以及将从反射镜的背面入射的光(光源10AU0B和IOD入射到分色镜30A的光)透射到反射镜的表面。因此，光路合成器件30被配置成将从光源10A、10BU0C和IOD 发射的各光束合成单个光束。例如，如图14A和图14B所示，复眼透镜40A和40B均由布置成预定阵列状态(这里，为具有四行和三列的矩阵状)的多个透镜(单元)构成。包含在复眼透镜40B内的多个单元42排列成与复眼透镜40A的各个单元41 一一相对。复眼透镜40A设置在复眼透镜 40B的焦点位置(或者基本为焦点位置)，并且复眼透镜40B设置在复眼透镜40A的焦点位置(或者基本为焦点位置)。因此，积分器40被配置成使光束在复眼透镜40A内被分割并被形成以在复眼透镜40B的图像侧的透镜平面附近形成聚焦点并且在该平面处形成二次光源面(光源图像)。该二次光源面位于与投影光学系统70的入射光瞳共轭的平面的位置处。然而，该二次光源面不必严格地位于与投影光学系统70的入射光瞳共轭的平面的位置处，并且位于设计可允许的范围内就足以。复眼透镜40A和40B可形成为一体。本文中，通常，从光源10A、10BU0C和IOD发出的光束在垂直于其传播方向的平面内具有不均勻的强度分布。因此，如果照现在这样将这些光束被导向照明区60A(要照射的平面)，那么照明区60A内的照度分布会是不均勻的。与之相比，如果如上所述积分器40将从光源10A、10B、IOC和IOD发出的光束分成多个光束，然后以重叠的方式将各个光束导向照明区60A，那么就能够使照明区60A上的照度分布均勻。聚光透镜50被配置成将由积分器40形成的多个光源中的光束聚集并以重叠的方式照亮照明区60A。空间调制器件60被配置成基于对应于光源10A、10B、IOC和IOD的各个波长成分的彩色图像信号对来自照明光学系统IA的光束进行二维调制，从而生成图像光。例如，如图2A和图2B所示，空间调制器件60为透射型器件，并且包括例如透射型液晶面板。[投影仪1的特征部分的构成]接下来将描述本实施方式中的投影仪1的特征。[特征1]首先，在本实施方式中，为光源10A、10B、IOC和IOD整体设置三个以上发光斑11B， 以发出彼此不同的两个以上波段的光(在该实施方式中，为三个波段的红光、绿光和蓝光)。此外，在这些光源10A、10BU0C和IOD中的两个以上光源(在该实施方式中，为两个光源IOA和10D)间(通常)设置被配置成发出相同波段的光(在该实施方式中，为红光、 绿光或蓝光)的发光斑11B。此外，设置了被配置成将分别从这两个以上光源(在该实施方式中，为两个光源IOA和10D)发出的相同波段的光合成的光路合成部(在该实施方式中， 为棱镜30C)。换言之，在该实施方式中，整个光源内设置三个以上的发光斑，以允许整个光源发射彼此不同的两个以上波段的光束，并且多个光源中的两个以上光源包括发出相同波段光的相应的发光斑。此外，设置了被配置成将分别从两个以上光源发出的相同波段的光束合成的光路合成部。具体地说，如例如图15A和图15B示意性所示，在四个光源10A、10BU0C和IOD中设置红色发光斑llBr、绿色发光斑IlBg和蓝色发光斑11恥。S卩，在图15A示出的示例中， 在每个光源IOA和IOD中，固态发光器件11具有一个绿色发光斑llBg。在光源IOB中，固态发光器件11具有一个蓝色发光斑11恥。在光源IOC中，固态发光器件11具有一个红色发光斑llBr。在图15B示出的示例中，在每个光源IOA和IOD中，固态发光器件11具有两个绿色发光斑llBg。在光源IOB中，固态发光器件11具有一个蓝色发光斑11恥。在光源 IOC中，固态发光器件11具有一个红色发光斑llBr。此外，在图15A和图15B所示的这些示例的每一个中，在光源单元10-1内设置有被配置成将从如上所述的两个以上光源(在该实施方式中，为两个光源IOA和10D)发出的如上所述的相同波段的光(在该实施方式中， 为绿光)合成的光路合成部(在该实施方式中，为棱镜30C)。[特征2]此外，在本实施方式中，当在光源10A、10B、IOC和IOD中的至少一个内设置有包括 LD的芯片1IA内的多个发光斑1IB时，期望构造为如下。即，首先，期望从每个发光斑1IB发射的光的远场图案(FFP)的短轴的方向与垂直于先前描述的光学部件(这里为积分器40) 的光轴(这里为ζ轴方向)的平面(这里为xy平面)内的短轴方向(这里为y轴方向) 基本一致(优选地一致)(即，从每个发光斑发出的光的远场图案的短轴方向与垂直于光学部件的光轴的平面内的光学部件的短轴方向基本一致)。换言之，期望从每个发光斑IlB发出的光的FFP的短轴方向与投影仪1的单元外形(例如，矩形外壳)的短轴方向基本一致 (优选为一致)。当上述光源为被配置成发射彼此不同的两个以上的波段的光的光源时，期望从每个发光斑IlB发射的光的远场图案的长轴方向在两个以上波段间基本彼此一致(优选为一致)。具体地说，在图16A示出的示例中，在上述的光源中，设置了包含LD的两个芯片 11A-1和11A-2，并且设置了包括活性层110的发光斑(近场图案:NFP) 11B-1和11B-2。另一方面，在图16B示出的示例中(先前描述的单片结构的示例)，在上述的光源中，设置了包括LD的一个芯片11A，并且在IlA内设置了两个发光斑11B-1和11B-2。此外，这里假定从发光斑11B-1和11B-2发射相同波段的光或彼此不同的两个波段的光。在这种情况下， 从各个发光斑11B-1和11B-2发射的光的远场图案(参见图中的参考符号Pll和P12)的短轴方向(这里为y轴方向)分别与垂直于积分器40的光轴的平面内的短轴方向(这里为y轴方向)一致。同样，从各个发光斑11B-1和11B-2发射的光的远场图案的长轴方向 (这里为χ轴方向)在这些发光斑11B-1和11B-2之间彼此一致。[特征3]此外，在本实施方式中，优选的是，以由复眼透镜40A的每个单元41形成在复眼透镜40B上的每个光源图像S的尺寸不超过复眼透镜40B的一个单元42的尺寸的方式，来设定耦合透镜20A、20B、20C和20D的焦距和复眼透镜40A和40B的焦距。这由下列表达式 (1)到⑷表示，此外，在图17中示意性示出了此。图17示出了复眼透镜40A和40B的每个单元具有纵横比不为1的情况，稍后将具体描述图17。Ii1 = P1X (fFEL/fCL1) ( hFEL2 …(1)h2 = P2X (fFEL/fCL2) ^ hFEL2…O)h3 = P3X (fFEL/fCL3) ^ tw" (3)h4 = P4X (fFEL/fCL4) ( hFEL2 …G)其中，Ill 通过光源IOA的光所形成的光源图像S (光源图像S1)的尺寸，h2 通过光源IOB的光所形成的光源图像S (光源图像的尺寸，h3 通过光源IOC的光所形成的光源图像S (光源图像S3)的尺寸，h4:通过光源IOD的光所形成的光源图像S(光源图像S4)的尺寸，P1 光源IOA中所包含的固态发光器件11中的发光区的尺寸，P2 光源IOB中所包含的固态发光器件11中的发光区的尺寸，P3 光源IOC中所包含的固态发光器件11中的发光区的尺寸，P4 光源IOD中所包含的固态发光器件11中的发光区的尺寸，fFEL 复眼透镜40A和40B的焦距，fCL1 耦合透镜20A的焦距，fCL2 耦合透镜20B的焦距，fCL3 耦合透镜20C的焦距，fCL4 耦合透镜20D的焦距，以及hFEL2 复眼透镜40B的一个单元42的尺寸。当光源IOA中所包括的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，P1等于芯片IlA的发光斑IlB的尺寸。同样地，当光源IOB中所包括的固态发光器件11包括单个芯片IlA时， P2等于芯片IlA的发光斑IlB的尺寸。当光源IOC中所包括的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，P3等于芯片IlA的发光斑IlB的尺寸。当光源IOD中所包括的固态发光器件 11包括单个芯片IlA时，P4等于芯片IlA的发光斑IlB的尺寸。当光源IOA中所包括的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P1等于所有芯片IlA的发光斑IlB以最小面积被包围时的围圈的尺寸。同样地，当光源IOB中所包括的固态发光器件11包括多个芯片IlA时， P2等于所有芯片IlA的发光斑IlB以最小面积被包围时的围圈的尺寸。当光源IOC中所包括的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P3等于所有芯片IlA的发光斑IlB以最小面积被包围时的围圈的尺寸。当光源IOD中所包括的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P4 等于所有芯片IlA的发光斑IlB以最小面积被包围时的围圈的尺寸。此外，当耦合透镜20A 包括多个透镜时，fCL1被认为是各个透镜的合成焦距。同样地，当耦合透镜20B包括多个透镜时，被认为是各个透镜的合成焦距。当耦合透镜20C包括多个透镜时，〖㈦被认为是各个透镜的合成焦距。当耦合透镜20D包括多个透镜时，fa4被认为是各个透镜的合成焦距。这里，基本上等同于上述表达式(1)到的表达式是指下面的表达式(5)到(8)。当固态发光器件11的发光区的尺寸基本上等于固态发光器件11的尺寸吋，表达式 (5)到⑶尤其有用。=W1X (fFEL/fCL1) く hFEL2 …(5)h2 = W2X (fFEL/fCL2) く hFEL2…(6)h3 = ff3X (fFEL/fCL3) く tw" (7)h4 = ff4X (fFEL/fCL4) く tw" (8)其中W1 光源IOA中所包含的固态发光器件11的尺寸W2 光源IOB中所包含的固态发光器件11的尺寸W3 光源IOC中所包含的固态发光器件11的尺寸W4 光源IOD中所包含的固态发光器件11的尺寸当固态发光器件11包括单个芯片IlA吋，W等于该芯片IlA的尺寸。当固态发光 器件11包括多个芯片IlA吋，W等于将所有芯片IlA看成单个芯片时芯片的尺寸。在本实施方式中，例如，如图14A和图14B所示，当复眼透镜40A和40B的各个单 元41和42具有不为1的纵横比吋，耦合透镜20A、20B、20C和20D的焦距和复眼透镜40A 和40B的焦距优选满足下面八个关系表达式。而且，更优选地，将耦合透镜20A、20B、20C和 20D的横向焦距和纵向焦距的比(fCUH/fCUV，fcL2H/fcL2V' fcL3H/fcL3V fCL4H/fcL4v)(或变形比)设 定为等于复眼透镜40B的各个单元42尺寸的纵横比的倒数(hFEm/hFE_)，并且将照明光学 系统IA形成为变形光学系统。例如，复眼透镜40B的各个单元42具有在第一方向(例如 水平方向)更长的形状吋，使用焦距fCLlv、fCL2V> fa3V、和fa4V比焦距fam、fCL2H> fa3H和 长的耦合透镜作为耦合透镜20A、20B、20C和20D。当示意性表示出下列表达式(9)到(16) 吋，获得图17中那些表达式。h1H = PihX (fFELH/fCL1H) く hFEL2ir. (9)h2H = P2hX (fFELH/fCL2H) く hFEL2ir. (10)h3H = P3hX (fFELH/fCL3H) く hFEL2ir. (11)h4H = P4hX (fFELH/fcLffl) ^ hFEL2H... (12)hlv = PivX (fFELV/fCLlv) く hFEm…(13)h2V = P2vX (fFELV/fCL2V) く hFEm (14)h3V = P3vX (fFELV/fCL3V) く hFEm (15)h4v = P4vX (fFELV/fCL4v) く !^哪…(16)其中，h1H:由光源IOA的光形成的光源图像S(光源图像S1)在第一方向(例如水平方 向)上的尺寸h2H:由光源IOB的光形成的光源图像S(光源图像S2)在第一方向(例如水平方 向)上的尺寸h3H:由光源IOC的光形成的光源图像S(光源图像。在第一方向(例如水平方 向)上的尺寸h4H:由光源IOD的光形成的光源图像S(光源图像S4)在第一方向(例如水平方 向)上的尺寸
hlv 由光源IOA的光形成的光源图像S (光源图像S1)在垂直于第一方向的第二方向(例如垂直方向)上的尺寸由光源IOB的光形成的光源图像S (光源图像S2)在垂直于第一方向的第二方向(例如垂直方向)上的尺寸h3V 由光源IOC的光形成的光源图像S (光源图像S3)在垂直于第一方向的第二方向(例如垂直方向)上的尺寸h4v:由光源IOD的光形成的光源图像S (光源图像S4)在垂直于第一方向的第二方向(例如垂直方向)上的尺寸Pih 光源IOA内所包含的固态发光器件11的发光区在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸P2h 光源IOB内所包含的固态发光器件11的发光区在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸P3h 光源IOC内所包含的固态发光器件11的发光区在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸P4h 光源IOD内所包含的固态发光器件11的发光区在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸Piv 光源IOA内所包含的固态发光器件11的发光区在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸光源IOB内所包含的固态发光器件11的发光区在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸P3v 光源IOC内所包含的固态发光器件11的发光区在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸P4v 光源IOD内所包含的固态发光器件11的发光区在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸fFELH 复眼透镜40A和40B在第一方向上的焦距fFELV 复眼透镜40A和40B在第二方向上的焦距fCL1H 耦合透镜20A在第一方向或与第一方向相对应的方向上的焦距fCL2H 耦合透镜20B在第一方向或与第一方向相对应的方向上的焦距fCL3H 耦合透镜20C在第一方向或与第一方向相对应的方向上的焦距fCL4H 耦合透镜20D在第一方向或与第一方向相对应的方向上的焦距fCLlv 耦合透镜20A在第二方向或与第二方向相对应的方向上的焦距fCL2V 耦合透镜20B在第二方向或与第二方向相对应的方向上的焦距fCL3V 耦合透镜20C在第二方向或与第二方向相对应的方向上的焦距fCL4v 耦合透镜20D在第二方向或与第二方向相对应的方向上的焦距hFEL2H 复眼透镜40B的一个单元42在第一方向上的尺寸hFEL2V 复眼透镜40B的一个单元42在第二方向上的尺寸这里，“第一方向或与第一方向相对应的方向”在光源10A、10BU0C和IOD以及耦合透镜20A、20B、20C和20D布置在积分器40的光轴上时指的是第一方向。“第一方向或与第一方向相对应的方向”在光源10A、10BU0C和IOD以及耦合透镜20A、20B、20C和20D布置在偏离积分器40的光轴的光路上时，指的是与设置于光源10A、10BU0C和IOD与积分器 40间的光路上的光学器件的布局有关的与第一方向相对应的方向。此外，“第二方向或与第二方向相对应的方向”在光源10A、10B、10C和IOD以及耦合透镜20A、20B、20C和20D布置在积分器40的光轴上时指的是第二方向。“第二方向或与第二方向相对应的方向”在光源10A、10BU0C和IOD以及耦合透镜20A、20B、20C和20D布置在偏离积分器40的光轴的光路上时，指的是与设置于光源10A、10BU0C和IOD与积分器 40间的光路上的光学器件的布局有关的与第二方向相对应的方向。当光源IOA中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，Pih等于该芯片IlA 的发光斑IlB在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。同样，当光源IOB中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，P2h等于该芯片IlA的发光斑IlB在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOC中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，P3h等于该芯片IlA的发光斑IlB在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOD中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，P4h等于芯片IlA的发光斑IlB在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。此外，当光源IOA中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，Pih等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑 IlB时的围圈在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。同样，当光源IOB中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P2h等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑IlB时的围圈在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOC中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P3h等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑 IlB时的围圈在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOD中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P4h等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑IlB 时的围圈在第一方向或与第一方向相对应的方向上的尺寸。另一方面，当光源IOA中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，Piv等于该芯片IlA的发光斑IlB在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。同样，当光源IOB中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，Pot等于该芯片IlA的发光斑IlB在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOC中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，P3v等于该芯片 IlA的发光斑IlB在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOD中所包含的固态发光器件11包括单个芯片IlA时，P4v等于该芯片IlA的发光斑IlB在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。此外，当光源IOA中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，Piv等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑IlB时的围圈在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。同样，当光源IOB中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P2v等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑IlB时的围圈在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOC中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA时，P3v等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑IlB时的围圈在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。当光源IOD中所包含的固态发光器件11包括多个芯片IlA 时，P4v等于以最小面积包围所有芯片IlA的发光斑IlB时的围圈在第二方向或与第二方向相对应的方向上的尺寸。在本实施方式中，当复眼透镜40A和40B的各个单元41和42具有不为1的纵横比时，复眼透镜40A和40B的各个单元41和42的纵横比和照明区60A的纵横比优选满足下面的关系表达式(表达式(17))。这里，照明区60A的纵横比H/V(參见图18)与空间调制 器件60的分辨率相关联。例如，当空间调制器件60的分辨率为VGA(640X480)时，纵横比 为640/480，并且当空间调制器件60的分辨率为WVGA(800X480)时，纵横比为800/480。hFEL1H/hFELlv = H/V- (18)其中，hFEL1H 复眼透镜40A的一个单元在第一方向上的尺寸hFELlv 复眼透镜40A的一个单元在第二方向上的尺寸H:照明区60A在第一方向上的尺寸V:照明区60A在第二方向上的尺寸[特征4]此外，在本实施方式中，以入射到耦合透镜20A、20B、20C和20D上的光束尺寸不超 过耦合透镜20A、20B、20C和20D的尺寸的方式，来设定耦合透镜20A、20B、20C和20D的焦 距和数值孔径。这由下面的表达式(19)到0 来表示。
权利要求
1.一种照明单元，包括多个光源，每个所述光源均包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，其中，所述固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，在多个所述光源的整体中设置有三个以上所述发光斑，以使得多个所述光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及多个所述光源中的两个以上光源包括发出相同波段的光的相应发光斑。
2.根据权利要求1所述的照明单元，其中，所述两个以上光源中的至少一个光源进一步包括发射具有与所述相同波段不同的波段的光的一个或多个发光斑。
3.根据权利要求1或2所述的照明单元，进一步包括光路合成部，被配置成将分别从所述两个以上光源发出的相同波段的光束合成。
4.根据权利要求3所述的照明单元，其中，所述光路合成部包括一个或多个传播方向角度变换器件，将从所述两个以上光源入射的光的传播方向角度变换；以及积分器，使来自所述传播方向角度变换器件的光所照射到的预定照明区中的照度分布均勻化；偏光分束器，设置于所述两个以上光源和所述积分器之间；以及相位差板阵列，设置于所述积分器和所述照明区之间，其中，所述偏光分束器将从所述两个以上光源入射的相同波段的光分成S偏振分量和P偏振分量，所述S偏振分量和所述P偏振分量在彼此不同的方向上传播，所述相位差板阵列包括相位差彼此不同的第一区域和第二区域，每个所述第一区域设置于由所述偏光分束器分离的S偏振分量和P偏振分量中之一的入射位置，并且每个所述第一区域允许入射到所述第一区域的光在保持偏振方向的状态下透过该第一区域，以及每个所述第二区域设置于S偏振分量和P偏振分量中的另一个的入射位置处，并且每个所述第二区域将入射到所述第二区域的光转换成与入射到所述第一区域的光的偏振方向相同的偏振光。
5.根据权利要求3所述的照明单元，其中，所述光路合成部包括棱镜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明单元，其中，所述多个光源整体中的一个或多个芯片包括激光二极管。
7.根据权利要求6所述的照明单元，进一步包括具有短轴和长轴的光学部件，并使从所述固态发光器件入射的光穿过所述光学部件，其中多个所述光源中的至少一个光源中，由所述激光二极管构成的芯片包括多个发光斑，以及从每个所述发光斑发射的光的远场图案的短轴方向与垂直于所述光学部件的光轴的平面内的所述光学部件的短轴方向基本一致。
8.根据权利要求7所述的照明单元，其中，所述光学部件包括一个或多个传播方向角度变换器件，将从所述固态发光器件入射的光的传播方向角度变换；以及积分器，具有短轴和长轴，并且使来自所述传播方向角度变换器件的光所照射到的预定照明区中的照度分布均勻化，其中，所述远场图案的短轴方向与垂直于所述积分器的光轴的平面内的所述积分器的短轴方向基本一致。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的照明单元，进一步包括一个或多个传播方向角度变换器件，将从所述固态发光器件入射的光的传播方向角度变换；以及积分器，使来自所述传播方向角度变换器件的光所照射到的预定照明区中的照度分布均勻化。
10.根据权利要求9所述的照明单元，其中，所述积分器包括第一复眼透镜，所述第一复眼透镜具有接收来自所述传播方向角度变换器件的光的单元；以及第二复眼透镜，所述第二复眼透镜具有接收来自所述第一复眼透镜的光的单元，以及由所述传播方向角度变换器件和所述第一复眼透镜和所述第二复眼透镜构成的光学系统具有使通过所述第一复眼透镜中的各个单元形成在所述第二复眼透镜上的各个光源图像的尺寸不超过所述第二复眼透镜中的一个单元的尺寸的光学放大率。
11.根据权利要求10所述的照明单元，其中， 所述光学系统的光学放大率满足以下表达式 h = PXm ( hFEL2其中，h为所述光源图像的尺寸，P为所述发光区的尺寸，当所述固态发光器件由一个芯片构成时，所述发光区的尺寸等于所述芯片的发光斑的尺寸，而当所述固态发光器件由多个芯片构成时，所述发光区的尺寸等于以最小内部面积包围所有芯片的发光斑时的围圈的尺寸， m为所述光学系统的光学放大率，以及 hFEL2为所述第二复眼透镜中的一个单元的尺寸。
12.根据权利要求10所述的照明单元，其中，所述第一复眼透镜基本设置在所述第二复眼透镜的焦点位置，以及所述第二复眼透镜基本设置在所述第一复眼透镜的焦点位置。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的照明单元，其中，各个所述光源以内置有所述固态发光器件的封装件的方式形成。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的照明单元，其中，各个所述光源以将所述固态发光器件支撑在基材上的封装件的方式形成。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的照明单元，其中，所述芯片包括发光二极管、有机EL发光器件或激光二极管。
16.一种投影式显示单元，包括 照明光学系统；空间调制器件，根据输入的图像信号调制来自所述照明光学系统的光，以生成成像光；以及投影光学系统，将通过所述空间调制器件生成的所述成像光投射，所述照明光学系统包括多个光源，每个所述光源都包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，其中所述固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，在多个所述光源的整体中设置三个以上所述发光斑，以使得多个所述光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及多个所述光源中的两个以上光源包括发出相同波段的光的相应发光斑。
17. 一种直视式显示单元，包括 照明光学系统；空间调制器件，根据输入的图像信号调制来自所述照明光学系统的光，以生成成像光；投影光学系统，将通过所述空间调制器件生成的所述成像光投射；以及透射屏，显示从所述投影光学系统所投射的所述成像光，所述照明光学系统包括多个光源，每个所述光源都包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，其中所述固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，在多个所述光源的整体中设置三个以上所述发光斑，以使得多个所述光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及多个所述光源中的两个以上光源包括发出相同波段的光的相应发光斑。
全文摘要
本发明公开了照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元，该照明单元包括多个光源，均包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件。固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片。在整个光源内设置有三个以上发光斑，以使得整个光源发射彼此不同的两个以上波段的光束。多个光源中的两个以上光源包括发出相同波段的光的相应发光斑。
文档编号G03B21/20GK102540677SQ20111037362
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月22日 优先权日2010年11月29日
发明者三浦幸治 申请人:索尼公司