[发明专利]照明装置和使用照明装置的投影显示装置

说明书

公开了照明装置和使用照明装置的投影显示装置。照明装置包括：照明光学系统，被配置成照明光调制元件；多个光源单元，每个光源单元包括荧光构件、至少一个光源和导光光学系统；以及光路组合系统。由照明光学系统使用来自光路组合系统的光束形成光源图像的区域中的预定区域被定义为有效区域并且光源单元的数量由N表示。在这种情况下，光源图像和通过沿有效区域的第一边方向或与第一边方向正交的第二边方向将有效区域划分为N个而获得的N个子区域满足预定的关系。

技术领域

本发明涉及照明装置和使用照明装置的投影显示装置。

背景技术

近年来，已经开发了所谓的固态光源投影仪，其被配置成将从激光二极管(以下称为LD)发射的光作为激发光施加到荧光构件并使用波长转换的荧光光作为光源。与使用水银灯作为光源的现有技术的投影仪相似，固态光源投影仪需要亮度。作为实现更亮的固态光源投影仪的技术，已知在美国专利申请公开No.2014/0211170中描述的技术。

美国专利申请公开No.2014/0211170公开了如下的配置，其包括两个光源单元，每个光源单元包括蓝色LD和荧光构件、并且能够发射白色光束。来自两个光源单元的白色光束通过棒状积分器(rod integrator)的光入射侧的梯形棱镜对组合，并被引导到光调制元件。利用这种配置，实现了更亮的固态光源投影仪。两个光源单元被配置成使得在梯形棱镜对附近形成作为荧光构件上的光斑(spot)的图像的光源图像。

当增大荧光构件上的入射光的强度以增大固态光源投影仪的亮度时，由入射光在荧光构件的表面上形成的光斑的光密度增大。注意，这里的光密度是指每单位面积的光强度。所产生的亮度饱和现象可能降低光转换的效率，并且亮度的水平可能不会与LD的输出的增大成比例地增大。

作为其解决方案，美国专利申请公开No.2014/0211170给出了在LD和荧光构件之间提供扩散板的技术。这是为了使形成在荧光构件的表面上的光斑模糊(blur)，以防止光密度变得过高。当通过使用扩散板使光斑模糊时，光斑内部的光强度分布呈高斯分布的形式，其中光强度从中心朝向两端减小。因此，通过两个光源单元在梯形棱镜对的附近形成了各自具有呈高斯分布形式的光强度分布的两个光源图像。

在美国专利申请公开No.2014/0211170中描述的梯形棱镜对由并排设置的两个梯形棱镜形成，每个梯形棱镜具有棒状积分器的光入射表面的尺寸的一半的厚度，并且在入射侧在其端部处具有45度的反射表面，其中它们的反射表面彼此相对。

当在这种光路组合系统中形成各自具有呈高斯分布形式的光强度分布的两个光源图像时，通过组合这两个光源图像所获得的组合光源图像的尺寸增大。这增大了不进入梯形棱镜对的光量，并且导致低的光利用效率。为了减小组合光源图像的尺寸，可以使两个光源图像彼此靠近，直到它们重叠为止。然而，在两个光源图像重叠的区域中的光进入不是本来想要的反射表面的反射表面，并且在与光调制元件的方向不同的方向上被引导。这导致低的光利用效率。

发明内容

因此，本发明提供了可以减小由组合来自多个光源单元的光束而引起的光利用效率降低的照明装置，并且还提供了使用该照明装置的投影显示装置。

为了解决上述问题，根据本发明的实施例的照明装置包括:照明光学系统，被配置成照明光调制元件；多个光源单元，每个光源单元包括扩散元件、至少一个固态光源和被配置成将来自固态光源的光束引导到扩散元件的导光光学系统；以及光路组合系统，被配置成将来自光源单元的光束引导到照明光学系统。当由照明光学系统使用来自光路组合系统的光束形成光源图像的区域中的预定区域被定义为有效区域并且光源单元的数量由N表示时，满足以下表达式:0.7≤X1/Y1·Y2/X2≤1.3，其中X1表示有效区域的第一边方向上N个子区域中的每个的尺寸，N个子区域是通过沿着第一边方向或者与第一边方向正交的第二边方向将有效区域划分为N个而获得的，Y1表示在第二边方向上N个子区域中的每个的尺寸，X2表示在第一边方向上有效区域中的每个光源图像的尺寸，并且Y2表示在第二边方向上有效区域中的光源图像的尺寸。