[发明专利]照明装置和显示单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种设置有发出具有不同波长的光束的多种光源的照明装置，以及涉及一种使用该照明装置进行图像显示的显示单元。

背景技术

作为投影器(或“投射型显示单元”)中的主要组件之一的光学模块通常由包括光源的照明光学系统(或“照明装置”)和包括光调制器件的投射光学系统(或“图像投射光学系统”)构成。近年来，一种通常被称为微型投影器的小型(手掌大小)且重量轻的便携式投影器已经逐步被广泛用于投影器的领域中。目前可用的微型投影器主要使用发光二极管(LED)作为照明装置的光源。

另一方面，现在，很多注意力都集中在使用激光作为照明装置的新型光源上。例如，作为使用红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的激光束的投影器，已知一种采用气体激光器的投影器。例如，在国际申请公开第2007/116935号、日本未审查专利申请公开第2009-288520号以及日本未审查专利申请公开第2010-32797号中均已经提出了例如使用激光作为光源的投影器。激光作为光源的使用能够实现具有更大范围的颜色再现性以及更低的功率消耗的投影器。

发明内容

根据国际申请公开第2007/116935号的投影器中的照明装置的缺点在于，为了执行从三原色的各个单色激光光源发出的光束的光路合成(色彩合成)并使用这些光束用于图像显示，必须构造大规模(大尺寸)的光学系统(光路合成光学系统)。更具体地，必须使用具有对应于光源个数的大小的光路合成光学系统(诸如二向色棱镜(dichroic prism)和二向色镜(dichroic mirror))，或者光路合成光学系统的个数必须与光源个数相一致。原因在于，为了避免光使用效率在进行光路合成时降低(避免光损失)，光路合成光学系统需要具有允许具有高数值孔径(高孔径比)的光被引入其中或在其上入射的尺寸。因此，根据国际申请公开第2007/116935号的照明装置在提高光使用效率的同时实现尺寸的减小、重量的减轻是很困难的。

根据日本未审查专利申请公开第2009-288520号和第2010-32797号的投影器中的照明装置具有在三原色的每一单色激光源与光路合成光学系统(二向色棱镜)之间的每个区域中设置准直透镜的构造。该构造使从单色光源进入的光束在准直透镜中分别被转换为平行光束，然后，在光路合成光学系统内使每个平行光束进行光路合成。因此，由于进行光路合成时的射束直径变小，所以根据日本未审查专利申请公开第2009-288520号和第2010-32797号的照明装置的每一个均可能在提高光使用效率(在保持较高的光使用效率的同时)的同时实现更小的光路合成光学系统。

顺便提及，除了装置的较小尺寸和较轻重量以外，人们对近年的投影器行业的更高性能(更高的图像质量)给予了很高的期望。因此，进一步有效降低照明中的不均衡(诸如照明光的亮度非均匀性和照度非均匀性)也是很重要的。换而言之，期望一种在实现更小尺寸并提高光使用效率的同时能够有效地降低照明光的亮度非均匀性(照度非均匀性)的照明装置以及一种使用该照明装置的显示单元。

期望提供在实现较小尺寸并提高光使用效率的同时能够有效降低照明光的亮度非均匀性的照明装置和显示单元。

根据本技术实施方式的照明装置包括：具有多种光源的光源部，其中，光源发出具有不同波长的光束；平行化光学系统，使从光源进入的每一光束平行化并使每一平行化的光束从中射出；光路合成光学系统，将从平行化光学系统发出的平行化的光束合成为单一光路；扩大光学系统，扩大被合成为单一光路的每一平行化的光束的射束直径，并使每一经扩大且平行化的光束从中射出；以及均匀化光学系统，使从扩大光学系统发出的每一经扩大且平行化的光束的面内强度分布均匀化。

根据本技术实施方式的显示单元包括：发出照明光的照明装置；以及光调制器件，基于图像信号调制从照明装置获得的照明光。该照明装置包括：具有多种光源的光源部，光源发出具有不同波长的光束；平行化光学系统，使从光源进入的每一光束平行化并使每一平行化的光束从中射出；光路合成光学系统，将从平行化光学系统发出的平行化的光束合成为单一光路；扩大光学系统，扩大被合成为单一光路的每一平行化的光束的射束直径，并使每一经扩大且平行化的光束从中射出；以及均匀化光学系统，使从扩大光学系统发出的每一经扩大且平行化的光束的面内强度分布均匀化。