專利名稱：照明單元、投影式顯示單元及直視式顯示單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用具有激光二極管(LD)的固態(tài)發(fā)光器件的照明單元。另外，本發(fā)明涉及二者均裝配有該照明單元的投影式顯示單元和直視式顯示單元。
背景技術(shù)：
近年來，配置為將圖像投影到屏幕的投影儀廣泛應用于辦公室及家庭。典型的投影儀被設計成通過對來自使用電燈泡的光源的光進行調(diào)制以生成光學圖像并將所述光學圖像投影到屏幕。結(jié)果，屏幕上顯示有該圖像。當今，微型或掌上型投影儀及配備有這種微型投影儀的的便攜式電話商業(yè)上是可利用的(例如，參照日本未審查專利申請公開第2008-134324號)。

發(fā)明內(nèi)容
通常，投影儀主要使用高強度放電燈作為光源。然而，這種類型的燈尺寸相對較大并且具有高的功耗。因此，當前，用具有發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)及有機發(fā)光器件(OLED)的固態(tài)發(fā)光器件來代替高強度放電燈的嘗試受到了關(guān)注。固態(tài)發(fā)光器件在小型化、功耗及可靠性方面都比高強度放電燈具有優(yōu)勢。典型地，如上所述的投影儀通過使用三原色的獨立光束(即，紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)光束)來顯示彩色圖像。然而，存在分別發(fā)出三原色光束的器件(或者固態(tài)發(fā)光器件中的芯片)間的各個色彩的強度和亮度性質(zhì)不同的情況。在這種情況下，難以提高從照明系統(tǒng)輸出的照明光的整體亮度。例如，考慮三原色中的一種顏色(G)的光束具有比其它(R光束和B光束)低的強度的投影儀。在這種情況下，當調(diào)整光的整體白平衡時，需要將較低強度的光束(G光束) 用作基準，其它光束(R光束和B光束)需要被調(diào)整或適應于其。因此，需要提高從投影儀輸出的光的整體亮度的技術(shù)。期望提供一種能夠提高照明光的亮度的照明單元。而且，期望提供均配備有該照明單元的投影式顯示單元和直視式顯示單元。根據(jù)本發(fā)明實施方式的照明單元包括一個或多個光源，均包括被配置為從包括單個或多個發(fā)光斑的發(fā)光區(qū)發(fā)射光的固態(tài)發(fā)光器件，該固態(tài)發(fā)光器件包括發(fā)射光束的單個芯片或多個芯片，其中在一個或多個光源的整體中設置三個以上發(fā)光斑，以使得一個或多個光源整體發(fā)射彼此不同的兩個以上波段的光束，以及作為一個或多個光源中的至少一個光源的第一光源中的固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。根據(jù)本發(fā)明實施方式的投影式顯示單元包括照明光學系統(tǒng)；空間調(diào)制器件，根據(jù)輸入的圖像信號調(diào)制來自照明光學系統(tǒng)的光，以生成成像光；以及投影光學系統(tǒng)，將空間調(diào)制器件生成的成像光投影，該照明光學系統(tǒng)包括一個或多個光源，每個光源包括被配置為從包括單個或多個發(fā)光斑的發(fā)光區(qū)發(fā)射光的固態(tài)發(fā)光器件，該固態(tài)發(fā)光器件包括發(fā)射光束的單個芯片或多個芯片，其中在一個或多個光源的整體中設置三個以上發(fā)光斑，以使得一個或多個光源整體發(fā)射彼此不同的兩個以上波段的光束，以及作為一個或多個光源中的至少一個光源的第一光源中的固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。根據(jù)本發(fā)明實施方式的直視式顯示單元包括照明光學系統(tǒng)；空間調(diào)制器件，根據(jù)輸入的圖像信號調(diào)制來自照明光學系統(tǒng)的光，以生成成像光；投影光學系統(tǒng)，將空間調(diào)制器件生成的成像光投影；以及透射屏，顯示從投影光學系統(tǒng)所投影的成像光，該照明光學系統(tǒng)包括一個或多個光源，每個光源包括被配置為從包括單個或多個發(fā)光斑的發(fā)光區(qū)發(fā)射光的固態(tài)發(fā)光器件，該固態(tài)發(fā)光器件包括發(fā)射光束的單個芯片或多個芯片，其中在一個或多個光源的整體中設置三個以上發(fā)光斑，以使得一個或多個光源整體發(fā)射彼此不同的兩個以上波段的光束，以及作為一個或多個光源中的至少一個光源的第一光源中的固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。在根據(jù)本發(fā)明實施方式的照明單元、投影式顯示單元及直視式顯示單元中，在一個或多個光源的整體中設置三個以上發(fā)光斑，以使得一個或多個光源整體發(fā)射兩種以上彼此不同的波段的光束，并且一個或多個光源的中至少一個光源(例如，第一光源)中的固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。因此，當照明單元發(fā)射兩種以上波段的光束作為照明光時，能夠調(diào)整各個波段光間的相對發(fā)光強度。有利地，照明單元、投影式顯示單元及直視式顯示單元均進一步包括一個或多個傳播方向角度變換器件，用于變換從固態(tài)發(fā)光器件入射的光的傳播方向角度；積分器，使要被來自傳播方向角度變換器件的光照射的預定照明區(qū)中的照度分布均勻化。此外，有利地， 積分器包括第一復眼透鏡，具有接收來自傳播方向角度變換器件的光的單元；以及第二復眼透鏡，具有接收來自第一復眼透鏡的光的單元，并且由傳播方向角度變換器件和第一復眼透鏡和第二復眼透鏡構(gòu)成的光學系統(tǒng)具有使各個光源圖像的尺寸不超過第二復眼透鏡中的單元的尺寸的光學放大率，所述光源圖像由第一復眼透鏡中的各個單元形成于第二復眼透鏡上。在該實施方式中，入射到第二復眼透鏡上的光有效地到達照明區(qū)。因此，一個光源圖像跨接多個單元而形成是不可能的，使得能夠提高照明單元的光使用效率。根據(jù)本發(fā)明實施方式的照明單元、投影式顯示單元及直視式顯示單元，在一個或多個光源的整體中設置三個以上發(fā)光斑，以使得一個或多個光源整體發(fā)射兩種以上彼此不同的波段的光束，并且一個或多個光源的中至少一個光源(例如，第一光源)中的固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。當照明單元發(fā)射兩種以上波段的光束作為照明光時，這使得能夠調(diào)整各個波段光間的相對發(fā)光強度，從而使得能夠提高照明光的亮度。此外，在一個或多個光源中的至少一個光源(例如，第一光源)中設置發(fā)射相同波段光的多個發(fā)光斑。這使得能夠去除用于將從那些發(fā)光斑發(fā)射的光束合成的任何光學合成部件或用于合成的部件。因此，還能夠?qū)崿F(xiàn)單元的小型化，或防止單元大型化。應當理解，前述的一般描述和隨后的詳細描述為示例性的，用于提供對所要求保護的本發(fā)明的進一步說明。


包含附圖以用于提供對本發(fā)明的進一步理解，并且將附圖結(jié)合于本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了實施方式，并且與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。圖IA示出了從上方所看到的根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。
圖IB示出了從一側(cè)所看到的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。圖2A示出了從上方所看到的圖IA和圖IB的投影儀中的典型光路。圖2B示出了從一側(cè)所看到的圖IA和圖IB的投影儀中的光路。圖3A示出了圖IA和圖IB的投影儀中的光源具有上表面發(fā)光型芯片時光源的示例性結(jié)構(gòu)的頂視圖。圖:3B示出了沿著圖3A的線A-A截取的光源的結(jié)構(gòu)的截面。圖4A示出了圖IA和圖IB的投影儀中的光源具有上表面發(fā)光型芯片時光源的另一示例性型結(jié)構(gòu)的頂視圖。圖4B示出了沿著圖4A的線A-A截取的光源的結(jié)構(gòu)的截面。圖5A示出了圖IA和圖IB的投影儀中的光源具有上表面發(fā)光型芯片時光源的又一示例性結(jié)構(gòu)的頂視圖。圖5B示出了沿著圖5A的線A-A截取的光源的結(jié)構(gòu)的截面。圖6A示出了圖IA和圖IB的投影儀中的光源具有上表面發(fā)光型芯片時光源上的發(fā)光斑的示例性排列的頂視圖。圖6B示出了圖IA和圖IB的投影儀中的光源具有上表面發(fā)光型芯片時光源上的發(fā)光斑的另一示例性排列的頂視圖。圖6C示出了圖IA和圖IB的投影儀中的光源具有上表面發(fā)光型芯片時光源上的發(fā)光斑的又一示例性排列的頂視圖。圖7A示出了光源中的芯片為側(cè)面發(fā)光型時圖IA和圖IB的投影儀中的光源的示例性結(jié)構(gòu)的截面。圖7B示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的固態(tài)發(fā)光器件。圖8A示出了當光源中的芯片為側(cè)面發(fā)光型時圖IA和圖IB的投影儀中的光源的另一示例性結(jié)構(gòu)的截面。圖8B示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的固態(tài)發(fā)光器件。圖9A示出了當光源中的芯片為側(cè)面發(fā)光型時圖IA和圖IB的投影儀中的光源的又一示例性結(jié)構(gòu)的截面。圖9B示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的固態(tài)發(fā)光器件。圖9C示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的單片結(jié)構(gòu)的固態(tài)發(fā)光器件。圖IOA示出了與XY面成90度角時圖7A的光源的結(jié)構(gòu)的截面。圖IOB示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的固態(tài)發(fā)光器件。圖IlA示出了與XY面成90度角時圖8A的光源的結(jié)構(gòu)的截面。圖IlB示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的固態(tài)發(fā)光器件。圖12A示出了與XY面成90度角時圖9A 圖9C的光源的結(jié)構(gòu)的截面。圖12B示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的固態(tài)發(fā)光器件。圖12C示出了從其發(fā)光面所看到的光源中的單片結(jié)構(gòu)的固態(tài)發(fā)光器件。圖13A示出了前復眼透鏡的示意性結(jié)構(gòu)。圖13B示出了后復眼透鏡的示意性結(jié)構(gòu)。圖14A示意性示出了形成于圖IA和圖IB的投影儀中的各個光源上的發(fā)光斑的示例性排列。
圖14B示意性示出了形成于圖IA和圖IB的投影儀中的各個光源上的發(fā)光斑的另一示例性排列。圖14C示意性示出了形成于圖IA和圖IB的投影儀中的各個光源上的發(fā)光斑的又一示例性排列。圖15A示出了形成于圖IA和圖IB的投影儀中的光源上的發(fā)光斑的排列與FFP之間的示例性關(guān)系。圖15B示出了形成于圖IA和圖IB的投影儀中的光源上的發(fā)光斑的排列與FFP之間的另一示例性關(guān)系。圖16示意性示出了圖IA和圖IB的投影儀中的后復眼透鏡的單元上的示例性光源圖像。圖17示意性示出了圖IA和圖IB的投影儀中的空間調(diào)制器件上的照明區(qū)的尺寸。圖18A示出了從上方所看到的根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。圖18B示出了從一側(cè)所看到的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。圖19A示出了從上方所看到的根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。圖19B示出了從一側(cè)所看到的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。圖20A示出了從上方所看到的圖19A和圖19B的投影儀中的示例性光路。圖20B示出了從一側(cè)所看到的圖19A和圖19B的投影儀中的光路。圖21示意性示出了形成于圖IA和圖IB的投影儀中的光源上的發(fā)光斑的示例性排列。圖22A示意性示出了形成于變形例1的投影儀中的各個光源上的發(fā)光斑的示例性排列。圖22B示意性示出了形成于變形例1的投影儀中的各個光源上的發(fā)光斑的另一示例性排列。圖22C示意性示出了形成于變形例1的投影儀中的各個光源上的發(fā)光斑的又一示例性排列。圖23示出了變形例2的投影儀中的光源的示例性結(jié)構(gòu)的截面。圖M示出了形成于圖23的投影儀中的光源上的發(fā)光斑的排列和FFP的示例性關(guān)系。圖25A示出了從上方所看到的變形例3的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。圖25B示出了從一側(cè)所看到的變形例3的投影儀的示意性結(jié)構(gòu)。圖沈示出了配備有根據(jù)實施方式和變形例中的任一個的照明光學系統(tǒng)的背投式顯示設備的示意性結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下面，將參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。將以下面的順序給出該說明。1.第一實施方式(使用設置在照明光學系統(tǒng)中的三個光源的示例)2.第二實施方式(使用反射型器件作為空間調(diào)制器件的示例)3.第三實施方式(使用設置在照明光學系統(tǒng)中的單個光源的示例)4.變形例
變形例1 (使用設置在照明光學系統(tǒng)中的多個光源的另一示例)變形例2(使用以相對于光源中的光軸成角度配置的芯片的示例)變形例3 (將照明光學系統(tǒng)中的積分器和聚光透鏡省略的示例)其它變形例(應用于背投式顯示設備等的示例)[第一實施方式][投影儀1的整體結(jié)構(gòu)]圖IA和圖IB示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的投影儀(本文中，稱作“投影儀 1”)的示意性結(jié)構(gòu)。需要注意，該投影儀1相當于根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的“投影式顯示單元”的具體示例。圖IA示出了從上方或Y軸上所看到的投影儀1的結(jié)構(gòu)，圖IB示出了從一側(cè)或X軸上所看到的投影儀的結(jié)構(gòu)。圖2A和圖2B示出了圖IA和圖IB的投影儀1中的光路。圖2A示出了從上方或Y軸上所看到的光路，以及圖2B示出了從一側(cè)或X軸上所看到的那些光路。通常，Y軸垂直延伸，而X軸水平延伸，但該實施方式并不局限于該取向?？商鎿Q地，Y軸可以水平延伸，而X軸可以垂直延伸。為了方便起見，將基于在實施方式中Y軸和 X軸分別為垂直軸和水平軸的前提給出描述。此外，“水平方向”表示X軸的方向，而“垂直方向”表示Y軸方向。投影儀1包括但并不局限于照明光學系統(tǒng)1A、空間調(diào)制器件60及投影光學系統(tǒng) 70。具體地，空間調(diào)制器件60通過基于輸入圖像信號對來自照明光學系統(tǒng)IA的光束進行調(diào)制來產(chǎn)生光學圖像(成像光)，并且投影光學系統(tǒng)70將來自空間調(diào)制器件60的光學圖像投影至反射屏2。需要注意，照明光學系統(tǒng)IA相當于根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的“照明單元，，的具體示例。[照明光學系統(tǒng)IA的構(gòu)成]照明光學系統(tǒng)IA具有供給用于照射空間調(diào)制器件60上的照明區(qū)60A的光束的功能。需要注意，在該照明光學系統(tǒng)IA中，可以根據(jù)需要在光束傳播的區(qū)域內(nèi)設置任何光學器件。光學器件的示例是用于削弱從照明光學系統(tǒng)IA所輸出的光中的可見光之外的光的濾光片。參照示例性圖IA和圖1B，照明光學系統(tǒng)IA包括但并不局限于光源10AU0B及 IOC ；耦合透鏡(或傳播方向角度變換器件)20A、20B及20C ；光路合成器件30、積分器40及聚光透鏡50。光路合成器件30具有將來自光源10AU0B及IOC的各個光束合成的功能。 該光路合成器件30包括但并不局限于兩個分色鏡30A和30B。積分器40具有使照明區(qū)60A 上的光的照度分布均勻化的功能，并且其包括但并不局限于一對復眼透鏡40A和40B。在光源IOA的光軸上，耦合透鏡20A、光路合成器件30、積分器40及聚光透鏡50 從光源IOA的位置順次排列。光源IOB的光軸垂直于光源IOA的光軸，并且兩個軸在分色鏡30A處交叉。在光源IOB的光軸上，耦合透鏡20B和分色鏡30A從光源IOB的位置順次排列。光源IOC的光軸也垂直于光源IOA的光軸，并且兩個軸在分色鏡30B處交叉。在光源IOC的光軸上，耦合透鏡20C和分色鏡30B從光源IOC的位置順次排列。需要注意，耦合透鏡(或傳播方向角度變換器件)20A、20B及20C與積分器40的組合相當于根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的光學部件的具體示例。該光學部件具有接收來自固態(tài)發(fā)光器件(隨后將描述)的光束并允許光束通過的功能。
在圖IA和圖IB中，在構(gòu)成投影儀1的所有部件中，光源IOB和IOC及耦合透鏡20B 和20C之外的部件排列在平行于Z軸的線上。然而，該實施方式并不局限于這種排列?？商鎿Q地，這些部件(或其一部分)可以排列在不平行于Z軸的線上。例如，盡管沒有示出， 但是照明光學系統(tǒng)IA中的所有部件的布局可以相對于圖IA和圖IB的布局旋轉(zhuǎn)90度，從而使得照明光學系統(tǒng)IA的光軸垂直于Z軸。在這種情況下，為了將來自照明光學系統(tǒng)IA 的光束導向空間調(diào)制器件60，需要諸如反射鏡的附加光學器件。此外，光源10A、耦合透鏡 20A及光路合成器件30的布局可以相對于圖IA和圖IB的布局成90度角，從而使得它們的光軸垂直于Z軸。即使在這種情況下，為了將來自光路合成器件30的光束導向積分器40， 諸如反射鏡的附加光學器件也是必要的。[光源10AU0B及IOC具有上表面發(fā)光型芯片IlA情況下的結(jié)構(gòu)]參照示例性圖3A和圖;3B至圖5A和圖5B，光源10A、IOB及IOC均包括但并不局限于固態(tài)發(fā)光器件11及其中固態(tài)發(fā)光器件11被支撐于基材上的封裝件12。換句話說，光源 10AU0B及IOC均可以通過固態(tài)發(fā)光器件11被支撐在基材上的封裝件實現(xiàn)。固態(tài)發(fā)光器件 11具有從發(fā)光區(qū)發(fā)射光束的功能，并且該發(fā)光區(qū)具有一個或多個點狀的發(fā)光斑或一個或多個非點狀的發(fā)光斑。如示例性圖3A和圖;3B中所示，固態(tài)發(fā)光器件11可以由發(fā)射預定波長 (波段)的光束的單個芯片IlA構(gòu)成?？商鎿Q地，如示例性圖4A、圖4B、圖5A及圖5B所示， 固態(tài)發(fā)光器件11可以由發(fā)射相同波長或不同波長的光束的多個芯片IlA構(gòu)成。在后者的情況下，芯片IlA可以如圖4A和圖4B所示的橫向排列成一行，或者可以如圖5A和圖5B所示排列成矩陣狀。此外，光源10AU0B及IOC可以在各自的固態(tài)發(fā)光器件11中具有不同數(shù)目的芯片IlA或相同數(shù)目的芯片IlA0如果固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則如圖3A所示，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)可以與單個芯片IlA的尺寸(WviXWm)相同。另一方面，如果固態(tài)發(fā)光器件 11由多個芯片IlA構(gòu)成，則如圖4A和圖5A所示，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸可以與通過將所有芯片IlA排列成彼此相鄰時所限定的面積相同。當多個芯片IlA如示例性圖4A所示橫向排列成一行時，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸 (WvXWh)等于尺寸(WvlX2ffH1)。另一方面，當多個芯片IlA如圖5A所示排列成矩陣狀時，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)等于尺寸OWviX^11)。芯片IlA可以是發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光器件(OLED)及激光二極管(LD)中的任一種。光源1(^、1( 及10(中的所有芯片1認可以是1^0、01^0或0)中的任一種?？商鎿Q地，光源10AU0B及IOC中的至少一個中的芯片IlA可以是LED，而其他中的芯片IlA是 OLED0此外，光源10AU0B及IOC中的至少一個中的芯片IlA可以是LED，而其他中的芯片 IlA是LD。此外，光源10AU0B及IOC中的至少一個中的芯片IlA可以是0LED，而其他中的芯片IlA是LD。然而，優(yōu)選地，光源10AU0B及IOC中的所有芯片IlA包括至少一個LD。光源10AU0B及IOC中的各個芯片IlA可設計為發(fā)射不同波長的光束。就一個示例而言，光源IOA的芯片IlA發(fā)射波長約為400nm 500nm的光束或藍色光束。光源IOB 的芯片IlA發(fā)射波長約為500nm 600nm的光束或綠色光束。光源IOC的芯片IlA發(fā)射波長約為600nm 700nm的光束或紅色光束。就另一個示例而言，光源IOA的芯片IlA發(fā)射藍色光束除外的光束，S卩，綠色光束或紅色光束。光源IOB的芯片IlA發(fā)射綠色光束除外的光束，S卩，藍色光束或紅色光束。光
10源IOC的芯片IlA發(fā)射紅色光束除外的光束，S卩，綠色光束或藍色光束。隨后，將參照示例性圖14A 圖14C給出來自光源10AU0B及IOC中的芯片IlA的光束的顏色的具體示例。參照圖3A和圖;3B至圖6A、圖6B及圖6C，每個芯片IlA具有發(fā)光斑11B，其尺寸 (Pv1XPhi)小于芯片IlA自身的尺寸(WvXWh)。該發(fā)光斑1IB相當于發(fā)光區(qū)，S卩，當通過向芯片提供電流來驅(qū)動芯片IlA時發(fā)射光束的區(qū)域。當芯片IlA是LED或OLED時，其上的發(fā)光斑IlB為非點狀，即，正方形或長方形形狀。另一方面，當芯片IlA是LD時，其上的發(fā)光斑 IlB為點狀，并且該點小于芯片IlA為LED或OLED時的發(fā)光斑11B。如果固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則如示例性圖6A所示，其上所形成的發(fā)光斑IlB的數(shù)目為1。例外地，如果固態(tài)發(fā)光器件11具有單片結(jié)構(gòu)，則如隨后將詳細描述的，發(fā)光斑IlB的數(shù)目為多個。另一方面，如果固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則如示例性圖6B和圖6C 所示，其上所形成的發(fā)光斑IlB等于芯片IlA的數(shù)目。同樣地，如果固態(tài)發(fā)光器件11具有單片結(jié)構(gòu)，則發(fā)光斑IlB的數(shù)目大于芯片IlA的數(shù)目。當固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成時，如圖6A所示，固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXPh)等于發(fā)光斑IlB的尺寸(PviXPhi)。然而，固態(tài)發(fā)光器件11具有如上所述的單片結(jié)構(gòu)的情況是個例外。另一方面，當固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成時，固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXPh)等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域的尺寸。當多個芯片IlA如圖6B所示排列成一行時，發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXPh)大于尺寸(PvlX2IV)而小于尺寸(WVXWH)。另外，當多個芯片IlA如圖6C所示排列成矩陣狀時，發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXI3h)大于尺寸OPvi X 21^)而小于尺寸(WvXWh)。[光源10AU0B及 IOC具有側(cè)面發(fā)光型的芯片IlA的情況下的結(jié)構(gòu)]在此之前，參照圖3A和圖;3B至圖6A和圖6B，通過以芯片IlA為上表面發(fā)光型的情況作為示例給出了描述。然而，芯片IlA可以是側(cè)面發(fā)光型。接下來，將通過以芯片IlA 為側(cè)面發(fā)光型的情況作為示例給出描述。參照示例性圖7A和圖7B至圖12A、圖12B及圖12C，每個光源10AU0B及IOC具有罐型，并包括管座13、罩14及由一個或多個側(cè)面發(fā)光型芯片IlA所構(gòu)成的固態(tài)發(fā)光器件 11。另外，固態(tài)發(fā)光器件11設置在由管座13和罩14所限定的內(nèi)部空間內(nèi)。換句話說，各個光源10AU0B及IOC通過容納有固態(tài)發(fā)光器件11的封裝件來實現(xiàn)。管座13和罩14構(gòu)成包含有光源10A、10BU0C或IOD (隨后描述)的封裝件。該管座13包括但并不局限于用于支撐熱沉(sub-mount) 15的支撐基板13A、設置在支撐基板 13A背面的外邊緣基板1 及多個連接銷13C。熱沉15由導電散熱性材料制成。通過在導電散熱性基板中形成一個或多個絕緣通孔和一個或多個導電通孔來制造支撐基板13A和外邊緣基板1 的每一個。支撐基板13A 和外邊緣基板13B都具有例如圓盤狀，并且以雙方的中心軸重合的方式層疊。外邊緣基板 13B的直徑大于支撐基板13A的直徑。外邊緣基板1 是設置在垂直于基板13B的中心軸的平面上的圓形法蘭盤，并且在從中心軸的圓周方向上伸展形成。該圓形法蘭盤用于限定在制造過程期間將罩14接合至支撐基板13時罩14相對于支撐基板13A的基準位置。連接銷13C穿過支撐基板13A等。除至少一個連接銷之外的所有連接銷13C(為了方便起見稱作“連接銷α ”)分別電連接至芯片IlA上的相應電極(未示出)。例如，連接銷α從外邊緣基板1 和支撐基板13Α延伸。另外，每個連接銷α從支撐基板13Α凸起的部分可以比從外邊緣基板13Β凸起的部分長。另一方面，除連接銷α之外的連接銷13C(為了方便起見稱作“連接銷β ”)電連接至芯片IlA上的其它電極(未示出)。例如，連接銷β的一端可以從外邊緣基板1 縱向凸起，并且另一端嵌入支撐基板13A。連接銷13C的遠離外邊緣基板13B凸起的一端插入例如電路板(未示出)中。從支撐基板13A凸起一些的連接銷13C的多個端通過配線16 分別連接至芯片IlA0另一方面，嵌入支撐基板13A中的連接銷13C的其它端通過支撐基板13A和熱沉15電連接至所有芯片11A。連接銷α由形成于支撐基板13Α和外邊緣基板 1 中的絕緣通孔支撐。這些通孔使連接銷α與支撐基板13Α和外邊緣基板1 絕緣。而且，通孔使連接銷α彼此絕緣。另一方面，連接銷β由形成于支撐基板13Α和外邊緣基板 13Β中的通孔支撐，并且銷β電連接至這些通孔。罩14具有將固態(tài)發(fā)光器件11封裝的功能。該罩14包括但并不局限于在上端和下端設置有開口的圓柱部14Α。例如，圓柱部14Α的下端與支撐基板13Α的側(cè)面接觸，從而限定了固態(tài)發(fā)光器件11所在的內(nèi)部空間。罩14進一步包括發(fā)光窗口 14Β，用于覆蓋圓柱部 14Α的上部開口。發(fā)光窗口 14Β被設置為面向固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)，并且使來自固態(tài)發(fā)光器件11的光束通過。即使芯片IlA為側(cè)面發(fā)光型，固態(tài)發(fā)光器件11也能夠從由一個或多個點狀發(fā)光斑或一個或多個非點狀發(fā)光斑所組成的發(fā)光區(qū)發(fā)射光束。固態(tài)發(fā)光器件11可以由用于發(fā)射預定波長的光束的單個芯片IlA構(gòu)成?？商鎿Q地，固態(tài)發(fā)光器件11可以由用于發(fā)射相同波長或不同波長的光束的多個芯片IlA構(gòu)成。在后者情況下，芯片IlA可以如圖7Α、圖7Β、圖 8Α及圖8Β所示橫向排列成一行，或者如圖10Α、圖10Β、圖IlA及圖IlB所示縱向排列成一行。另外，光源10AU0B及IOC中的各個固態(tài)發(fā)光器件11可以具有不同數(shù)目的芯片IlA或相同數(shù)目的芯片IlA0如果固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則如示例性圖9Β和圖12Β所示，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)等于單個芯片IlA的尺寸(WviXffm)。例外地，如果固態(tài)發(fā)光器件11如示例性圖9C和圖12C所示具有單片結(jié)構(gòu)，則固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)為如下。具體地，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)大于圖9C所示情況下的尺寸(WviX^Vhi) 或圖12C所示情況下的尺寸QWviX^11)。另一方面，如果固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸等于如示例性圖7Β、圖8Β、圖IOB及圖IlB所示通過將所有芯片IlA平鋪所限定的面積的尺寸。當芯片IlA被橫向排列成一行時，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)大于圖7Β所示情況下的尺寸(WV1X3WH1)或者圖8B所示情況下的尺寸(WvlX2ffH1)。另外，當芯片IlA被縱向排列成一行時，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)大于圖IOB所示情況下的尺寸(3WV1XWH1) 或圖IlB所示情況下的尺寸QWviXffm)。芯片IlA可以為激光二極管(LD)，并且光源10AU0B及IOC中的所有芯片IlA可以為LD。可替換地，光源10AU0B及IOC中的至少一個中的芯片IlA可以為LD，而其它光源中的芯片IlA可以為LED或0LED。即使在這種情況下，優(yōu)選的是光源10AU0B及IOC中的芯片IlA包括至少一個LD。
如示例性圖7A和7B至圖15A、圖15B及圖15C所示，每個芯片IlA具有尺寸 (Pv1XPhi)小于芯片IlA自身尺寸(WvXWh)的發(fā)光斑11B。發(fā)光斑1IB相當于發(fā)光區(qū)，S卩，在通過向芯片提供電流來驅(qū)動芯片IlA時發(fā)射光束的區(qū)域。如果芯片IlA為LD，則芯片IlA 的發(fā)光斑IlB具有點狀，并且小于LED或0LED。如果固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則如示例性圖9B和圖12B所示，其上所形成的發(fā)光斑IlB的數(shù)目為1。例外地，如果固態(tài)發(fā)光器件11具有單片結(jié)構(gòu)，則如示例性圖9C和圖12C所示，發(fā)光斑IlB的數(shù)目為多個(圖中為2個)。另一方面，如果固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則如示例性圖7B、圖8B、圖IOB及圖IlB所示，其上所形成的發(fā)光斑IlB的數(shù)目等于芯片IlA的數(shù)目。當固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成時，固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸 (PvXPh)等于發(fā)光斑IlB的尺寸(PviXI3hi)。例外地，當固態(tài)發(fā)光器件11具有如示例性圖9C 和圖12C所示的單片結(jié)構(gòu)時，固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXIV為如下。具體地， 固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXPh)大于尺寸(PvlX2IV)且小于圖9C所示情況下的尺寸(WvXWh)。另外，固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXIV大于尺寸OPviXI3hi) 且小于圖12C所示情況下的尺寸(WvXWh)。另一方面，當固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成時，固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXIV等于當所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片11的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域的尺寸。當芯片IlA被橫向排列成一行時，發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXPh)大于尺寸(PvlX3IV)且小于圖7B所示情況下的尺寸(WvXWh)。同樣地，發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXPh)大于尺寸(PvlX2IV)且小于圖8B所示情況下的尺寸(WvXWh)。此外，當芯片IlA被縱向排列成一行時，發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXI3h)大于尺寸(3PvlXIV)且小于圖IOB所示情況下的尺寸 (WvXWh)0同樣地，發(fā)光區(qū)的尺寸(PvXIV大于尺寸OPviXI3hi)且小于圖IlB所示情況下的尺寸(WvXWh)。現(xiàn)在，再次參照圖2A和圖2B，將在下面給出投影儀1中的光學部件的功能的說明。 耦合透鏡20A具有將來自光源IOA的光束變換成基本準直的光束的功能。換句話說，耦合透鏡20A將來自光源IOA的光束的傳播方向角度(ΘΗ，θν)改變成準直或基本準直的光束的角度。該耦合透鏡20Α被定位為來自光源IOA的光束中的所有光分量中，僅擴展角小于傳播方向角度(ΘΗ，θν)的光分量入射到耦合透鏡20Α上。而且，如圖2Α和圖2Β所示，耦合透鏡20Β具有將來自光源IOB的光束變換成基本準直的光束的功能。換句話說，耦合透鏡20Β將來自光源IOB的光束的傳播方向角度(θ Η， θ ν)改變成準直或基本準直的光束的角度。該耦合透鏡20Β被定位為使來自光源IOB的光束中的所有光分量中，僅擴展角小于傳播方向角度(θ Η，θν)的光分量入射到耦合透鏡20Β 上。同樣地，如圖2Α和圖2Β所示，耦合透鏡20C具有將來自光源IOC的光束變換成基本準直的光束的功能。換句話說，耦合透鏡20C將來自光源IOC的光束的傳播方向角度 (θ Η, θ ν)改變成準直或基本準直的光束的角度。該耦合透鏡20C被定位為使來自光源IOC 的光束中的所有光分量中，僅擴展角小于傳播方向角度(ΘΗ，θν)的光分量入射到耦合透鏡20C上。因此，上述耦合透鏡20Α、20Β及20C被定位為分別與光源10Α、IOB及IOC (或它們的封裝件)相對應。需要注意，耦合透鏡20A、20B及20C均可以通過單個透鏡或多個透鏡的組合來實現(xiàn)。分色鏡30A和30B均包括具有波長選擇性的單個反射鏡。該反射鏡可以通過在鏡面上沉積多層干涉膜來形成。在示例性圖2A和圖2B中，一旦來自光源IOA的光束入射到分色鏡30A中的反射鏡的背面上，反射鏡就會使入射光通過并將該光從其正面輸出。另外，一旦來自光源IOB的光束入射到分色鏡30A中的反射鏡的正面上，反射鏡就會反射該入射光。同樣地，在示例性圖2A和圖2B中，一旦來自光源IOA的光束入射到分色鏡30B中的反射鏡的背面上，反射鏡就會使入射光通過并使該光從其正面輸出。另外，一旦來自光源 IOC的光入射到分色鏡30B中的反射鏡的正面上，反射鏡就會反射該入射光。以此方式，包括分色鏡30A和30B的光路合成器件30被配置為將來自光源10A、 IOB及IOC的各個光束合成為單束。構(gòu)成積分器40的復眼透鏡40A和40B均包括排列成預定形狀的多個透鏡部件(或單元)，如示例性圖13A和圖1 所示，在該實施方式中為4X3(長度X寬度)的矩陣狀。 復眼透鏡40B中的單元42被定位成分別與復眼透鏡40A中的相應單元41相對。復眼透鏡 40A被定位在復眼透鏡40B的焦點位置處或附近，而復眼透鏡40B被定位在復眼透鏡40A的焦點位置處或附近。因此，一旦光束入射到積分器40上，光束就被復眼透鏡40A分成多個光束，并且這些光束隨后聚焦于被定位為面向投影圖像的復眼透鏡40B的表面附近，從而形成第二光源面或光源圖像。該第二光源面位于投影光學系統(tǒng)70中的入射光瞳的共軛面上。 然而，該第二光源面可以不位于投影光學系統(tǒng)70中的入射光瞳的共軛面上?？商鎿Q地，它可以只是位于設計可允許的范圍內(nèi)。需要注意，復眼透鏡40A和40B可以集成為一體，即， 可以由單個透鏡來實現(xiàn)。通常，來自光源10AU0B及IOC的任意光束在垂直于其傳播方向的平面上表現(xiàn)出不均勻的強度分布。如果這樣的光束被導向至照明區(qū)60A(或照射面)，則其上的照度分布也會是不均勻的。如上所述，來自光源10AU0B及IOC的光束被變換成多個光束。隨后，光束被導向照明區(qū)60A并重疊在其上。這能夠使照明區(qū)60A上的照度分布均勻化。聚光透鏡50具有將來自積分器40的光束會聚的功能，從而照射照明區(qū)60A，同時會聚光束疊加在其上?？臻g調(diào)制器件60具有根據(jù)對應于來自光源10AU0B及IOC的光束的波長的彩色圖像信號對來自照明光學系統(tǒng)IA的光束進行二維調(diào)制的功能。這使得能夠形成光學圖像。 該空間調(diào)制器件60可以是圖2A和圖2B所示的透射型器件。其一個示例為透射型液晶面板。[投影儀1的特征部分的構(gòu)成]現(xiàn)在，將在下面給出根據(jù)第一實施方式的投影儀1的特征的說明。[第一特征]由于所有光源10A、IOB及IOC具有總共三個以上發(fā)光斑11B，所以光源發(fā)射兩種以上波長的光束(在該實施方式中為R、G及B光束)。此外，光源10AU0B及IOC中的至少一個(本文中稱作“第一光源”)設置有用于從固態(tài)發(fā)光器件11發(fā)射相同波長的光束(在該實施方式中為R、G、及B光束之一)的多個發(fā)光斑11B。換句話說，在該實施方式中，在一個或多個光源整體中設置三個以上發(fā)光斑，從而使一個或多個光源整體發(fā)射彼此不同的兩種以上波段的光束，并且作為一個或多個光源中的至少一個的第一光源中的固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。具體地，如圖14A 圖14C中所示的示例性示意圖中所示，紅色發(fā)光斑llBr、綠色發(fā)光斑IlBg及藍色發(fā)光斑IlBb設置于光源10A、10B、及IOC中。參照圖14A，光源IOA在固態(tài)發(fā)光器件11上具有單個R發(fā)光斑llBr。相當于第一光源的光源IOB在其上具有兩個綠色發(fā)光斑llBg。光源IOC在其上具有單個B發(fā)光斑 IlBb0參照圖14B，相當于第一光源的光源IOA在固態(tài)發(fā)光器件11上具有兩個R發(fā)光斑 llBr。也相當于第一光源的光源IOB在其上具有兩個G發(fā)光斑llBg。也相當于第一光源的光源IOC在其上具有兩個B發(fā)光斑11恥。參照圖14C，光源IOA在固態(tài)發(fā)光器件11上具有單個R發(fā)光斑llBr。相當于第一光源的光源IOB在其上具有兩個G發(fā)光斑llBg。也相當于第一光源的光源IOC在其上具有兩個G發(fā)光斑IlBg和單個B發(fā)光斑11恥。具體地，光源IOC在固態(tài)發(fā)光器件11上除了具有用于發(fā)射相同波長的光束(在該實施方式中為G光束)的多個發(fā)光斑之外，還具有用于發(fā)射波長與所述相同波長不同的光束(在該實施方式中為B光束)的一個或多個發(fā)光斑。[第二特征]考慮第一實施方式中光源10AU0B及IOC中的至少一個(本文中稱作“第二光源”)設置有由LD形成的芯片11A，并且在芯片上具有多個發(fā)光斑11B。需要注意，第二光源可以為第一光源或者可以獨立于第一光源。在這種情況下，優(yōu)選的是第二光源具有下面結(jié)構(gòu)。具體地，來自發(fā)光斑IlB的光束的遠場圖案(FFP)的短軸與垂直于光學部件的光軸的平面上的短軸一致或基本一致。例如，如果光學部件是圖IA和圖IB的積分器40，則來自發(fā)光斑IlB的光束的FFP的短軸與Y軸(在垂直于Z軸的XY面內(nèi))一致或基本一致 (即，從每個發(fā)光斑發(fā)出的光中的FFP的短軸方向與垂直于光學部件的光軸的平面內(nèi)的光學部件的短軸方向基本一致)。換句話說，來自第二光源中的發(fā)光斑IlB的光束的FFP的短軸與投影儀1的外部形狀(或矩形外殼)的短軸一致或基本一致。此外，如果第二光源發(fā)射不同波長的光束，則優(yōu)選的是來自各發(fā)光斑IlB的具有不同波長的光束的FFP的長軸彼此一致或基本一致。圖15A和圖15B示出了示例性第二光源。圖15A的第二光源具有均由LD形成的兩個芯片11A-1和11A-2，并且兩個芯片分別設置有包括活性層110的發(fā)光斑(或近場圖案 (NFP))1IB-I 和 11B-2。另一方面，圖15B的第二光源具有單片結(jié)構(gòu)。該光源具有由LD形成的單個芯片 11A，并且芯片IlA上設置有兩個發(fā)光斑11B-1和11B-2。發(fā)光斑1IB-I和11B-2可以發(fā)射相同波長或不同波長的光束。在這種情況下，來自發(fā)光斑11B-1和11B-2的光束的FFP(參見由參考標號Pll和P12所表示的橢圓形光圈)的短軸(在該圖中，平行于Y軸)與垂直于積分器40的光軸的平面內(nèi)的短軸(平行于Y軸)一致。另外，來自發(fā)光斑11B-1和11B-2 的光束的FFP的長軸(在該圖中，平行于X軸)彼此一致。[第三特征]
在第一實施方式中，優(yōu)選的是，以復眼透鏡40A的單元41在復眼透鏡40B上形成的光源圖像S的尺寸分別不大于復眼透鏡40B的相應單元42的尺寸的方式，來設定耦合透鏡20A、20B及20C及復眼透鏡40A和40B的各個焦距。通過下面的式子(1) (3)表示滿足此的條件。另外，圖16中示出了該條件。該圖示出了復眼透鏡40A和40B中的每個單元具有除1以外的垂直長度/橫向比(或縱橫比)，并且將在隨后詳細描述該排列。^ = P1X(Wfcu)彡 hFEL2(l)h2 = P2 X (fFEL/fCL2)彡 hFEL2 (2)h3 = P3X (fFEL/fCLS)彡 hFEL2 (3)其中Ill表示通過來自光源IOA的光束所形成的光源圖像S (光源圖像S1)h2表示通過來自光源IOB的光束所形成的光源圖像S (光源圖像h3表示通過來自光源IOC的光束所形成的光源圖像S (光源圖像P1表示光源IOA中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸，P2表示光源IOB中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸，P3表示光源IOC中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸，fFEL表示復眼透鏡40A和40B的焦距，fCL1表示耦合透鏡20A的焦距，fCL2表示耦合透鏡20B的焦距，fCL3表示耦合透鏡20C的焦距，以及hFEL2表示復眼透鏡40B中的每個單元42的尺寸。在式子(1)中，如果光源IOA中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則P1等于芯片IlA中的發(fā)光斑IlB的尺寸。同樣地，如果光源IOB中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則P2等于芯片IlA中的發(fā)光斑IlB的尺寸。此外，如果光源IOC中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則P3等于芯片IlA中的發(fā)光斑IlB的尺寸。另一方面，在式子(1)中，如果光源IOA中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則P1等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域的尺寸。同樣地，如果光源IOB中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則I^2等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域的尺寸。此外，如果光源IOC中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則P3等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域的尺寸。如果通過多個透鏡的組合形成耦合透鏡20A，則fai相當于這些透鏡的合成焦距。同樣地，如果通過多個透鏡的組合形成耦合透鏡20B，則fa2相當于這些透鏡的合成焦距。此外，如果通過多個透鏡的組合形成耦合透鏡20C，則fa3相當于這些透鏡的合成焦距。下面，給出分別實質(zhì)上等效于式子(1) (3)的以下式子⑷ (6)。當固態(tài)發(fā)光器件11中的發(fā)光區(qū)的尺寸接近等于固態(tài)發(fā)光器件11自身尺寸時，這些式子尤其有效。K1=W1X(Wfcu)彡 W4)h2 = W2X (fFEL/fCL2)彡 hFEL2(5)h3 = ff3x (fFEL/fCL3)彡 hFEL2 (6)
的尺寸， 的尺寸， 的尺寸，
1
其中，W1表示光源IOA中固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸，W2表示光源IOB中固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸，以及W3表示光源IOC中固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸。如果固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則W等于芯片IlA自身的尺寸。另一方面，如果固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則W等于通過平鋪全部芯片IlA所限定的區(qū)域的尺寸。在該實施方式中，如果復眼透鏡40A和40B的單元41和42具有如示例性圖13A和圖13B所示的除1以外的縱橫比，則優(yōu)選的是耦合透鏡20A、20B及20C和復眼透鏡40A和 40B的各自的焦距具有由以下式子(7) (12)所定義的關(guān)系。另外，更優(yōu)選的是，耦合透鏡20A、20B及20C中的垂直焦距和水平焦距的比(或變
形比)(fa1H/fa1V、fa2H/fa2V及fa3H/fa3V)均等于復眼透鏡40B中每個單元42的垂直長度和水平長度的比的倒數(shù)(hFEm/hFa2H)。而且，更優(yōu)選的是，照明光學系統(tǒng)IA采用變形光學系統(tǒng)。例如，考慮復眼透鏡40B的每個單元42具有矩形形狀，并且其長邊沿著諸如水平方向
的第一-方向延伸。在這種情況下，優(yōu)選的是，耦合透鏡20A、20B及20C的焦距faiv、fCL2V及fa3V分別比其焦距fCUH、fa2H、及fa3H長。圖16中示出了由式子(7) (12)所表示的關(guān)系。
h1H = F丨IH X (f*FELH/ZfcLlH) ^ hFEL2H(7)
h2H = F'2HX (fFELH/,fcL2H) ^ hFEL2H(8)
h3H = F^hX (fFELH/,fcL3H) ^ hFEL2H(9)
V = F丨IV X (f*FELV/ZfcLiv) ^ hFEL2V(10)
h2V = F丨2 V X (fFELV/,fcL2V) ^ hFEL2V(11)
h3V = F^vX (fFELV/,fcL3V) ^ hFEL2V(12)
其中
h1H表示通過來自光源IOA的光束所形成的光源圖像S (光源圖像S1)沿著第一方
向(例如，水平方向)的尺寸(寬度)，h2H表示通過來自光源IOB的光束所形成的光源圖像S(光源圖像S2)沿著第一方向(例如，水平方向)的尺寸(寬度)，h3H表示通過來自光源IOC的光束所形成的光源圖像S (光源圖像S3)沿著第一方向(例如，水平方向)的尺寸(寬度)，hlv表示通過來自光源IOA的光束所形成的光源圖像S(光源圖像S1)沿著垂直于第一方向的第二方向(例如，垂直方向)的尺寸(寬度)，h2V表示通過來自光源IOB的光束所形成的光源圖像S (光源圖像S2)沿著第二方向(例如，垂直方向)的尺寸(寬度)，h3V表示通過來自光源IOC的光束所形成的光源圖像S (光源圖像S3)沿著第二方向(例如，垂直方向)的尺寸(寬度)，Pih表示位于光源IOA中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11上的發(fā)光區(qū)沿著第一方向或與其相應的方向的尺寸(寬度)，P2h表示位于光源IOB中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11上的發(fā)光區(qū)沿著第一方向或與其相應的方向的尺寸(寬度)，
17
P3h表示位于光源IOC中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11上的發(fā)光區(qū)沿著第一方向或與其相應的方向的尺寸(寬度)，Piv表示位于光源IOA中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11上的發(fā)光區(qū)沿著第二方向或與其相應的方向的尺寸(寬度)，P2v表示位于光源IOB中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11上的發(fā)光區(qū)沿著第二方向或與其相應的方向的尺寸(寬度)，P3v表示位于光源IOC中所包含的固態(tài)發(fā)光器件11上的發(fā)光區(qū)沿著第二方向或與其相應的方向的尺寸(寬度)，fFELH表示復眼透鏡40A和40B在第一方向上的焦距，fFELV表示復眼透鏡40A和40B在第二方向上的焦距，faiH表示耦合透鏡20A在第一方向或與其相應的方向上的焦距，fa2H表示耦合透鏡20B在第一方向或與其相應的方向上的焦距，fa3H表示耦合透鏡20C在第一方向或與其相應的方向上的焦距，fCLlv表示耦合透鏡20A在第二方向或與其相應的方向上的焦距，fCL2V表示耦合透鏡20B在第二方向或與其相應的方向上的焦距，fCL3V表示耦合透鏡20C在第二方向或與其相應的方向上的焦距，hFEL2H表示復眼透鏡40B中的單元42之一沿著第一方向的尺寸(寬度)，以及hFEL2V表示復眼透鏡40B中的單元42之一沿著第二方向的尺寸(寬度)。在上面式子中，如果光源1(^、1( 及10(和耦合透鏡2(^、2( 及20(配置在積分器40的光軸上，則“第一方向或與其相應的方向”表示第一方向。另外，如果光源10A、IOB 及IOC和耦合透鏡20A、20B及20C不在積分器40的光軸上，則“第一方向或與其相應的方向”表示對應于第一方向的方向。在這種情況下，基于各個光源10AU0B及IOC與積分器 40之間的光路上的光學器件的布局來確定對應于第一方向的方向。同樣地，在上面的式子中，如果光源1(^、1( 及10(和耦合透鏡2(^、2( 及20(在積分器40的光軸上，則“第二方向或與其相應的方向”表示第二方向。另外，如果光源10A、 IOB及IOC和耦合透鏡20A、20B及20C不在積分器40的光軸上，則“第二方向或與其相應的方向”表示對應于第二方向的方向。在這種情況下，基于各個光源10AU0B及IOC與積分器40之間的光路上的光學器件的布局來確定對應于第二方向的方向。如果光源IOA中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則Pih等于芯片IlA上的發(fā)光斑IlB在第一方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。同樣地，如果光源IOB中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則P2h等于芯片IlA上的發(fā)光斑IlB在第一方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。此外，如果光源IOC中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片 IlA構(gòu)成，則P3h等于芯片IlA上的發(fā)光斑IlB在第一方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。另一方面，如果光源IOA中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則Pih等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域在第一方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。同樣地，如果光源IOB中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則P2h等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域在第一方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。此外，當光源IOC中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成時，則P3h等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA 的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域在第一方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。如果光源IOA中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則Piv等于芯片IlA上的發(fā)光斑IlB在第二方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。同樣地，如果光源IOB中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片IlA構(gòu)成，則P2v等于芯片IlA上的發(fā)光斑IlB在第二方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。此外，如果光源IOC中的固態(tài)發(fā)光器件11由單個芯片 IlA構(gòu)成，則P3v等于芯片IlA上的發(fā)光斑IlB在第二方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。另一方面，如果光源IOA中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則Piv等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域在第二方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。同樣地，如果光源IOB中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則P2v等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域在第二方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。此外，如果光源IOC中的固態(tài)發(fā)光器件11由多個芯片IlA構(gòu)成，則P3v等于所有芯片IlA以最小面積平鋪時由芯片IlA 的發(fā)光斑IlB的外框所限定的區(qū)域在第二方向或與其相應的方向上的尺寸(寬度)。在該實施方式中，如果復眼透鏡40A和40B中的各個單元41和42具有除1以外的縱橫比，則優(yōu)選的是，復眼透鏡40A中的每個單元41的縱橫比和照明區(qū)60A的縱橫比具有由下面式子(13)所定義的關(guān)系。需要注意，照明區(qū)60A的縱橫比(H/V)(參見圖17)與空間調(diào)制器件60的分辨率相關(guān)。例如，如果空間調(diào)制器件60的分辨率(VGA)為640X480， 則照明區(qū)60A的縱橫比(H/V)為640/480。此外，如果空間調(diào)制器件60的分辨率(VGA)為 800 X 480，則照明區(qū) 60A 的(H/V)為 800/480。hFEL1H/hFELlv = H/V (13)其中hFEL1H表示復眼透鏡40A中的每個單元在第一方向上的尺寸(寬度)，hFELlv表示復眼透鏡40A中的每個單元在第二方向上的尺寸(寬度)，H表示照明區(qū)60A在第一方向上的尺寸(寬度)，以及V表示照明區(qū)60A在第二方向上的尺寸(寬度)。[第四特征]在該實施方式中，優(yōu)選的是，以入射到耦合透鏡20A、20B及20C上的光束的尺寸不大于這些耦合透鏡的尺寸的方式來設定耦合透鏡20A、20B及20C的焦距和數(shù)值孔徑(NA)。 這些條件由以下式子(14) (16)表示。
權(quán)利要求
1.一種照明單元，包括一個或多個光源，每個所述光源都包括配置為從包括單個或多個發(fā)光斑的發(fā)光區(qū)發(fā)射光的固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件包括發(fā)射光束的單個芯片或多個芯片，其中，在一個或多個所述光源的整體中設置三個以上所述發(fā)光斑，以使得一個或多個所述光源整體發(fā)射彼此不同的兩個以上波段的光束，以及作為一個或多個所述光源中的至少一個所述光源的第一光源中的所述固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，所述第一光源中的所述固態(tài)發(fā)光器件進一步包括發(fā)射具有與所述相同波段不同的波段的光的一個或多個發(fā)光斑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，一個或多個所述光源的整體中的一個或多個所述芯片包括激光二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明單元，進一步包括具有短軸和長軸的光學部件，并且來自所述固態(tài)發(fā)光器件的入射光通過所述光學部件，其中，在作為一個或多個所述光源中的至少一個所述光源的第二光源中，由所述激光二極管構(gòu)成的所述芯片包括多個發(fā)光斑，以及從各個所述發(fā)光斑發(fā)出的光的遠場圖案的短軸方向與垂直于所述光學部件的光軸的平面內(nèi)的所述光學部件的短軸方向基本一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明單元，其中，所述光學部件包括一個或多個傳播方向角度變換器件，用于變換從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光的傳播方向角度；以及積分器，具有短軸和長軸，并且使被來自所述傳播方向角度變換器件的光照射的預定照明區(qū)中的照度分布均勻化，其中所述遠場圖案的短軸方向與垂直于所述積分器的光軸的平面內(nèi)的所述積分器的短軸方向基本一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明單元，其中，所述第二光源被構(gòu)造為發(fā)射兩種以上不同波長的光束，以及其中，所述兩種以上不同波長的光束的所述遠場圖案的長軸方向彼此基本一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明單元，其中，所述第二光源中由所述激光二極管制成的至少一個所述芯片設置在相對于所述第二光源的光軸傾斜的方向上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，進一步包括一個或多個傳播方向角度變換器件，用于變換從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光的傳播方向角度；以及積分器，使被來自所述傳播方向角度變換器件的光照射的預定照明區(qū)中的照度分布均勻化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明單元，其中所述積分器包括第一復眼透鏡，所述第一復眼透鏡具有接收來自所述傳播方向角度變換器件的光的單元；以及第二復眼透鏡，所述第二復眼透鏡具有接收來自所述第一復眼透鏡的光的單元，以及由所述傳播方向角度變換器件和所述第一復眼透鏡和所述第二復眼透鏡構(gòu)成的光學系統(tǒng)具有使由所述第一復眼透鏡中的各個單元形成在所述第二復眼透鏡上的各個光源圖像的尺寸不超過所述第二復眼透鏡中的單元的尺寸的光學放大率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明單元，其中所述光學系統(tǒng)的光學放大率滿足下面的表達式 h = PXm ( hFEL2其中，h為所述光源圖像的尺寸，P為所述發(fā)光區(qū)的尺寸，當所述固態(tài)發(fā)光器件由一個芯片構(gòu)成時，所述發(fā)光區(qū)的尺寸等于所述芯片的發(fā)光斑的尺寸，而當所述固態(tài)發(fā)光器件由多個芯片構(gòu)成時，所述發(fā)光區(qū)的尺寸等于以最小內(nèi)部面積包圍所有芯片的發(fā)光斑的包圍尺寸， m為所述光學系統(tǒng)的光學放大率，以及 hFEL2為所述第二復眼透鏡中的單元的尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明單元，其中所述第一復眼透鏡基本設置在所述第二復眼透鏡的焦點位置，以及所述第二復眼透鏡基本設置在所述第一復眼透鏡的焦點位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，以內(nèi)置所述固態(tài)發(fā)光器件的封裝件方式形成各個所述光源。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，以將所述固態(tài)發(fā)光器件裝配在基板上的封裝件方式形成各個所述光源。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，所述芯片包括發(fā)光二極管、有機EL發(fā)光器件或激光二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，進一步包括一個或多個傳播方向角度變換器件，用于變換從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光的傳播方向角度；以及光路合成器件，將來自所述一個或多個光源的各個光束合成。
16.一種投影式顯示單元，包括 照明光學系統(tǒng)；空間調(diào)制器件，根據(jù)輸入的圖像信號調(diào)制來自所述照明光學系統(tǒng)的光，以生成成像光；以及投影光學系統(tǒng)，將所述空間調(diào)制器件生成的所述成像光投影，所述照明光學系統(tǒng)包括一個或多個光源，每個所述光源都包括配置為從包括單個或多個發(fā)光斑的發(fā)光區(qū)發(fā)射光的固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件包括發(fā)射光束的單個芯片或多個芯片，其中在一個或多個所述光源的整體中設置三個以上所述發(fā)光斑，以使得一個或多個所述光源整體發(fā)射彼此不同的兩個以上波段的光束，以及作為一個或多個所述光源中的至少一個所述光源的第一光源中的所述固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。
17.一種直視式顯示單元，包括 照明光學系統(tǒng)；空間調(diào)制器件，根據(jù)輸入的圖像信號調(diào)制來自所述照明光學系統(tǒng)的光，以生成成像光；投影光學系統(tǒng)，將所述空間調(diào)制器件生成的所述成像光投影；以及透射屏，顯示從所述投影光學系統(tǒng)所投影的所述成像光，所述照明光學系統(tǒng)包括一個或多個光源，每個所述光源都包括配置為從包括單個或多個發(fā)光斑的發(fā)光區(qū)發(fā)射光的固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件包括發(fā)射光束的單個芯片或多個芯片，其中在一個或多個所述光源的整體中設置三個以上所述發(fā)光斑，以使得一個或多個所述光源整體發(fā)射彼此不同的兩個以上波段的光束，以及作為一個或多個所述光源中的至少一個所述光源的第一光源中的所述固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。
全文摘要
本發(fā)明公開了照明單元、投影式顯示單元及直視式顯示單元，該照明單元包括一個或多個光源，均包括被配置為從包括單個或多個發(fā)光斑的發(fā)光區(qū)發(fā)射光的固態(tài)發(fā)光器件。該固態(tài)發(fā)光器件包括發(fā)射光束的單個芯片或多個芯片。在一個或多個光源的整體中設置三個以上發(fā)光斑，以使得一個或多個光源整體發(fā)射彼此不同的兩個以上波段的光束，以及作為一個或多個光源中的至少一個光源的第一光源中的固態(tài)發(fā)光器件具有發(fā)射相同波段的光的多個發(fā)光斑。
文檔編號G03B21/20GK102566232SQ20111036927
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者三浦幸治 申請人:索尼公司