一种照明装置，包括：光源(3a)，其包括峰值波长被设置在红色波段内的固态光源；光源(3b)，其包括峰值波长被设置在绿色波段内的固态光源；光源(3c)，其包括峰值波长被设置在蓝色波段内的固态光源；以及颜色合成光学元件(1)，其将从一个光源(3b)入射的P偏振的颜色光和从其他两个光源(3a和3c)入射的S偏振的颜色光结合。光源(3c)至少包括峰值波长被设置在与其他光源的一者(3b)对应的颜色的波段中的至少一个固态光源。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及投影式显示装置(投影仪是其代表)，尤其涉及产生照明光(其中，多种颜色的光被合成)的照明装置以及使用该照明装置的投影式显示装置。
技术介绍
投影式显示装置包括照明装置、由来自照明装置的照明光照明的显示元件、以及将显示在显示元件上的图像放大并投影到屏幕上的投影透镜。照明装置由白光源以及色轮构成，在色轮中，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤光片布置为盘状。来自白光源的光进入高速旋转的色轮，从而获得颜色按照时序进行切换的照明光。在具有上述照明装置的投影式显示装置中，通过与照明光的切换同步地将这些颜色成分的图像显示在显示元件上，按照连续补色混合的原理，全彩色图像可以被显示在屏幕上。这种类型的投影式显示装置被称作为场顺序或时分投影式显示装置。高亮度光源(诸如高压汞灯)被用作为白光源。然而，诸如高压汞灯的放电灯虽然具有高的亮度，但是在与色轮结合的照明装置或使用这种照明装置的投影式显示装置中产生了下文描述的问题。这种灯不方便使用，因为从打开到到达稳定的亮度状态需要长的时间；此外，在被关闭之后，在灯可以被再次打开之前需要等待一段时间来充分冷却。当从白光源通过色轮获得有色的光时，光利用效率极低，因为在例如光通过红色滤光片以产生红色照明的时间间隔内不能使用蓝色和绿色光。此外，在光通过彩色滤光片的边界部分时两种颜色混合。因此，已经通过边界部分的光的色纯度降低，或者光利用效率降低，因为这种光不能被用在投影显示中。此外，切换颜色的时间或顺序由所采用的色轮固定。除了以上内容之外，存在需要使得色轮高速旋转的机械部分和控制旋转稳定性的传感器和电子电路的问题，这导致了装置成本的相应上升。进一步地，存在高速旋转期间的噪声问题。近年来已经发展了诸如发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)的高亮度光源，它们被称作为半导体光源或固态光源。相比于以诸如高压汞灯的放电灯为代表的白光源的光来说，从这些半导体光源发射的光具有更窄的光谱宽度并且具有在不使用滤光片的状态下能够获得更高的颜色再现性的特征。如果使用例如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B) LED和颜色合成光学元件代替白光源和色轮来构造照明装置并且每个颜色的LED被顺序地点亮，则获得了颜色被时序切换的照明装置。相比于在点亮之后需要时间来使得亮度到达亮度的稳定状态的放电灯来说，半导体光源(诸如LED)在点亮之后立即获得照明光以及明亮的投影图像；此外，在重新点亮之前不需要用于冷却的等待时间。因此，使用半导体光源作为投影式显示装置的光源改善了用户便利性。此外，LED相比于放电灯具有更长的服务寿命并且因为不使用汞而从环境观点来看更具有优势。光的利用效率较高，因为蓝色和绿色LED在由LED发出红光时被熄灭，并且因此可以获得更低的功率消耗。此外，安装控制LED的电流量的亮度降低功能使得能够根据条件精确地节省功率。因为红色、绿色和蓝色LED中的每一者可以被分别控制，所以可以电子地控制颜色切换的时间和顺序，可以自由地切换颜色并且此外，可以以高的精确度实现与显示元件的同步。因为可以高速切换颜色，所以可以显著地减少在场序模式彩色显示中成问题的颜色破裂。不仅获得R-G-B照明光并且还获得C (青色)、M(洋红)、Y (黄色)以及W(白色)照明光的能力也使得显示器能够进行通过显示这些彩色图像使得亮度优先的显示模式。此外，不产生旋转机构部分的劣化或者由高速旋转引起噪声的问题。由于由LED提供的这些许多优点，在投影式显示装置中的使用例如LED和颜色合成光学元件的照明装置很令人期待。 然而，当前不能通过单个LED获得足够亮度的光发射。因此，为了实现更高的亮度，已经提出了将多种颜色结合的各种技术。例如，专利文件1-3公开了这样的光源装置其借助于二色(dichroic)反光镜或二色棱镜将来自具有不同峰值波长的多个LED的光通量结合。这些光源装置具有把不同波长用来通过二色反射镜合成颜色光的模式。或者，在专利文件4和5中公开了这样的光源装置其中，三个光源中的至少一者具有下述构造具有不同峰值波长的多个光源被布置为阵列形式。这是空间合成颜色光的模式。另一种合成颜色光的模式是使用偏振的技术。例如，在专利文件6中公开了一种照明装置，其中，来自发射具有随机偏振方向的光的两个光源的光被转换为具有彼此垂直的偏振方向的线偏振光，随后由偏振分束器合成。作为相关专利技术，专利文件7公开了这样的光源装置每个颜色的光被预先设置为沿着特定偏振方向，随后由二色棱镜合成。此外，在专利文件8中公开了这样的投影式显示装置在考虑在由二色棱镜合成颜色时入射角度依赖性的同时选择入射光的偏振方向。被用在专利文件8中描述的光源装置中的颜色合成光学元件包括蓝色反射多层膜和红色反射多层膜。图IA示出了蓝色反射多层膜的光谱反射特性，并且图IB示出了红色反射多层膜的光谱反射特性。如图IA所示，蓝色反射多层膜的S偏振光的截止波长是至少510nm但是不大于540nm。如图IB所示,另一方面,红色反射多层膜的S偏振光的截止波长是至少540nm但是不大于560nm。来自绿色光阀(显示元件)的光(P偏振光)进入蓝色反射多层膜和红色反射多层膜，并且来自红色和蓝色光阀(显示元件)的光(S偏振光)进入蓝色反射多层膜和红色反射多层膜。现有技术文件专利文件专利文件I :日本未审查专利申请公报No. 2001-042431(图I)专利文件2 :日本未审查专利申请公报No. 2005-321524(图I)专利文件3 :日本未审查专利申请公报No. 2004-070018(图5)专利文件4 :日本未审查专利申请公报No. 2004-325630(图I)专利文件5 :日本未审查专利申请公报No. 2005-189277(图I)专利文件6 :日本未审查专利申请公报No. 2006-337609 (图I)专利文件7 :日本未审查专利申请公报No. 2000-056410(图7)专利文件8 :日本未审查专利申请公报No.H01_302385(图I)
技术实现思路
使用LED作为红色、绿色和蓝色每种颜色的光源并且将来自每种颜色的LED的颜色光合成以获得白光的投影式显示装置具有下述问题。在投影光学系统中，也存在由光源的面积和会聚角确定的集光率(etendue)约束。如果光源面积与会聚角的乘积的值不小于或等于显示元件的面积与由投影透镜的f 数确定的接受角(立体角)的乘积，那么来自光源的光不被用作投影光。换言之，在投影光学系统中，存在关于LED的半导体芯片面积或LED数的约束，并且此外，存在关于照明光的角扩散的约束。关键地，即使多于或等于由集光率约束确定的数目的多样的LED被排列为阵列，也不能改善亮度。此外，因为LED的光学输出特性对于红色、绿色和蓝色的每个颜色不同，所以其他颜色的LED的光学输出必须被限制为与具有最低性能的LED的光学输出抑制。因此，不能实现其他颜色的LED的最大光学输出性能。在集光率约束的条件下，即使通过结合在专利文件1-8中公开的技术也难以实现可以表现出每个颜色的LED的最大光学输出性能并且可以获得具有良好白平衡的白色光的照明装置。例如，即使在选择入射光的偏振方向时考虑二色反射镜的偏振依赖性的装置被用在考虑到入射角依赖型和偏振依赖性而使用偏振来合成光的装置(专利文件8)中或者将每种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：今井雅雄，斋藤悟郎，奥村藤男，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：
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