[发明专利]照明装置、投影型显示装置和直视型显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用诸如发光二极管(LED)的固态发光装置的照明装置，以及包括其的投影型显示装置和直视型显示装置。

背景技术

近年来，将画面投射到屏幕上的投影仪除了办公室以外还被广泛地应用在家庭中。该投影仪通过使用光阀门调节来自光源的光以产生图像光，并且将图像光投射到屏幕上，从而进行显示。最近，手掌尺寸的超小型投影仪、带有内置超小型投影仪的手机等已开始普及。

发明内容

顺便提及，作为在投影仪中使用的光源，具有高照度的放电灯是主流的。然而，该放电灯尺寸相对较大并且较耗电。因此，作为替代放电灯的光源，诸如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和有机EL(OLED)的固态发光装置已经引起了关注(例如，日本未审查专利申请公开第2008-134324号)。除了较小的尺寸和更低的耗能外，这些固态发光装置在高稳定性方面也比放电灯更有优势。

在将上述固态发光装置用作投影仪的光源的情况中，考虑缩小包括在投影仪中的其它主要部件的尺寸以进一步缩小投影仪自身的尺寸。然而，当缩小包括在投影仪中的其它主要部件的尺寸时，光使用效率容易被降低。因此，例如，即使通过增加上述固态发光装置的数目来增加光源的光量，也可能会出现由于光使用效率的降低而不能获得期望的亮度的问题。

期望提供一种具有提高光使用效率的小型照明装置。此外，期望提供使用这种小型照明装置的投影型显示装置和直视型显示装置。

根据本发明的实施方式的照明装置包括：一个或多个光源，均包括具有由一个或多个发光斑构成的发光区域的固态发光装置，一个或多个传播方向角度转换装置，均用于转换从固态发光装置入射的光的传播方向角度，以及积分器(integrator)，包括具有接收来自传播方向角度转换装置的光的多个单元(cell)的第一复眼透镜和具有接收来自该第一复眼透镜的光的多个单元的第二复眼透镜。该积分器将来自该传播方向角度转换装置的光所照明的预定照明范围中的照度分布均匀化。由传播方向角度转换装置和该第一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每个光源像的尺寸都不超过第二复眼透镜中的一个单元的尺寸的光学放大倍率。

根据本发明的实施方式的投影型显示装置包括：照明光学系统；空间调制装置，根据输入的图像信号调制来自照明光学系统的光以产生图像光；和投影光学系统，投影由空间调制装置产生的图像光。包括在该投影型显示装置中的照明光学系统具有与上述照明装置相同的部件。

根据本发明的实施方式的直视型显示装置包括：照明光学系统；空间调制装置，根据输入的图像信号调制来自照明光学系统的光以产生图像光；投影光学系统，投影由该空间调制装置产生的图像光；以及透射型屏幕，显示从投影光学系统投影出的图像光。包括在该直视型显示装置中的照明光学系统具有与上述照明装置相同的部件。

在根据本发明的实施方式的照明装置、投影型显示装置和直视型显示装置中，由传播方向角度转换装置和第一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每个光源像的尺寸都不超过第二复眼透镜中的一个单元的尺寸的光学放大倍率。因此，入射第二复眼透镜的光有效地到达照明范围。

在根据本发明的实施方式的照明装置、投影型显示装置和直视型显示装置中，在固态发光装置由发出预定波长范围内的光的单个芯片构成或由发出相同波长范围内或不同波长范围内的光的多个芯片构成的情况中，由传播方向角度转换装置和第一和第二复眼透镜构成的光学系统的光学放大倍率满足下面的表达式：

h＝P×m≤h_FEL2

其中，h是光源像的尺寸，P是发光区域的尺寸(当固态发光装置由一个芯片构成时，该尺寸等于芯片的发光斑的尺寸，而当固态发光装置由多个芯片构成时，该尺寸等于以最小内部面积包括所有芯片的发光斑的包围圈的尺寸)，m是由传播方向角度转换装置和第一和第二复眼透镜构成的光学系统的光学放大倍率，以及h_FEL2是第二复眼透镜中的单元的尺寸。

在根据本发明的实施方式的照明装置、投影型显示装置和直视型显示装置中，在传播方向角度转换装置将从固态发光装置入射的光的传播方向角度转换成等于或接近平行光的传播方向角度的情况中，传播方向角度转换装置的焦距和第一和第二复眼透镜中的每个的焦距都优选满足下面的表达式。这时，在第一和第二复眼透镜的每个单元都具有除1以外的纵横比的情况中，考虑纵横比来优选地设置传播方向角度转换装置的焦距和第一和第二复眼透镜中的每个的焦距。