光源單元以及投射型顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光源單元以及具有該光源單元的投射型顯示設(shè)備，例如液晶投影儀。
【背景技術(shù)】
[0002]日本特開(“JP”)2012-142222公開了如下的白色光源單元，其中，該白色光源單元用于響應(yīng)于作為激發(fā)光的固體光源的光通過熒光層來生成熒光，使用該熒光作為綠色光束、并且針對紅色光束和藍色光束使用固體光源的光束從而通過分光鏡將光路彼此合成。在任意光路中，從多個光源發(fā)射的光束通過鏡頭系統(tǒng)聚光一次，然后，使紅色光束和藍色光束通過用于斑點去除的擴散器、使綠色光束通過熒光層并且再次被鏡頭系統(tǒng)準直。
[0003]JP2012-142222中的各光源需要高NA鏡頭系統(tǒng)以使得高效地取入任何光路中的擴散光，這導(dǎo)致尺寸增大。因此，該現(xiàn)有技術(shù)不能簡單地應(yīng)用于需要高亮度和小且重量輕的本體的投影儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種小且高效的光源單元以及具有該光源單元的投射型顯示設(shè)備。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的光源單兀，包括:第一光源，用于發(fā)射第一光束；第二光源，用于發(fā)射第二光束；以及聚光光學(xué)系統(tǒng)，用于將從所述第一光源發(fā)射的所述第一光束聚光至第一位置，并且將從所述第二光源發(fā)射的所述第二光束聚光至不同于所述第一位置的第二位置，所述光源單元的特征在于，所述聚光光學(xué)系統(tǒng)配置成使得所述第一光束和所述第二光束以彼此不同的角度入射至所述聚光光學(xué)系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一種投射型顯示設(shè)備，其特征在于，包括上述的光源單元。
【附圖說明】
[0007]圖1A和IB是根據(jù)本發(fā)明實施例1的光源單元的光路圖。
[0008]圖2A和2B是圖1A和IB中所示的光源單元的G光路圖。
[0009]圖3A和3B是圖1A和IB中所示的光源單元的R光路圖。
[0010]圖4A和4B是圖1A和IB中所示的光源單元的B光路圖。
[0011]圖5A?5C是示出圖1A和IB中所示的光源單元中所使用的分光鏡的特性的圖。
[0012]圖6A和6B是示出圖1A和IB中所示的光源單元的光譜的圖。
[0013]圖7A?7C是示出根據(jù)本發(fā)明實施例2的光源單元中所使用的分光鏡的特性的圖。
[0014]圖8A和8B是示出根據(jù)本發(fā)明實施例2的光源單元的光譜的圖。
[0015]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例3的光源單元的光路圖。
[0016]圖1OA?1C是示出圖9中所示的光源單元中所使用的分光鏡的特性的圖。
[0017]圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例1、2和3中的各個實施例的投射型顯示設(shè)備的光路圖。
[0018]圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例4的聚光光學(xué)系統(tǒng)的光路圖。
【具體實施方式】
[0019]圖11是根據(jù)本發(fā)明各實施例的液晶投影儀的光路圖。液晶投影儀是示例的投射型顯示設(shè)備(圖像顯示設(shè)備)。根據(jù)本實施例的液晶投影儀包括:光源201，分光鏡202和203，鏡204，偏振分束器205、206和207，液晶面板208、209和210，X棱鏡(交叉二向色棱鏡)211，以及投影透鏡(投影光學(xué)系統(tǒng))212。
[0020]光源201包括輸出白光的光源部和以來自光源部的光照射光調(diào)制器的照明光學(xué)系統(tǒng)(未示出)。稍后描述的實施例1?3的各個實施例中的光源單元作為該光源部應(yīng)用。如若需要，照明光學(xué)系統(tǒng)可以包括積分器、UV-1R(紫外-紅外光)截止濾波器和對齊偏振方向的偏振轉(zhuǎn)換器。
[0021]來自光源201的白光入射至分光鏡202。分光鏡202反射綠色(以下稱為“G”)成分光并且透過紅色(以下稱為“R”)成分光和藍色(以下稱為“B”)成分光。G成分光、R成分光和B成分光具有彼此不同的波長范圍。因此,從R成分光和B成分光分尚出G成分光。
[0022]然后，R成分光和B成分光入射至分光鏡203。分光鏡203反射R成分光并且透過B成分光。因此，從B成分光分離出R成分光。通過彎折鏡204使G成分光的光路彎折。
[0023]這樣，分光鏡202和203各自作為將白光分光為多個顏色成分的顏色分離單元。
[0024]分離后的G成分光、R成分光和B成分光分別入射至偏振分束器205、206和207。偏振分束器205、206和207各自作為設(shè)置有透過第一偏振光并且反射第二偏振光的偏振分離面的偏振分離單兀。第一偏振光和第二偏振光具有彼此正交的偏振方向:例如，第一偏振光是P偏振光并且第二偏振光是S偏振光。
[0025]將在偏振分束器205、206和207處反射的G成分光、R成分光和B成分光分別供給至反射型液晶面板208、209和210。液晶面板208、209和210各自作為響應(yīng)于稍后描述的圖像信號輸出單元所輸出的圖像信號來調(diào)制對應(yīng)的成分光并且反射對應(yīng)的成分光的光調(diào)制器。
[0026]被液晶面板208、209和210反射并且偏振方向被轉(zhuǎn)換的G成分光、R成分光和B成分光分別返回到偏振分束器205、206和207。這樣，G成分光、R成分光和B成分光各自被分離為透過偏振分束器205、206和207中對應(yīng)的一個偏振分束器并且入射至X棱鏡211的成分光、以及被偏振分束器205、206和207中對應(yīng)的一個偏振分束器反射并且返回至光源的成分光。
[0027]X棱鏡211用作為對已調(diào)制且已通過偏振分離單元的成分光進行合成的合成單兀。X棱鏡211合成G成分光、R成分光和B成分光,并且將其作為合成光供給至投影透鏡212。投影透鏡212具有變焦功能，并且將供給的合成光以可選放大倍率投射至諸如畫面等的投影面以顯示圖像。本實施例描述了使用三個液晶面板的示例，但是本發(fā)明不限于此。本實施例可以應(yīng)用于以一個液晶面板通過時間分割來進行顏色再現(xiàn)的系統(tǒng)或者包括數(shù)字鏡裝置的系統(tǒng)。
[0028]接著，描述光源單元作為光源201的光源部的應(yīng)用。
[0029]根據(jù)本實施例的光源單元至少包括兩個光源，例如，用于發(fā)射第一光束的第一光源和用于發(fā)射第二光束的第二光源。在這種情況下，第一光源可以是發(fā)射綠色光的綠色光源，并且第二光源可以是發(fā)射紅色光的紅色光源或者是發(fā)射藍色光的藍色光源?？蛇x地，第一光源可以是發(fā)射紅色光的紅色光源，并且第二光源可以是發(fā)射藍色光的藍色光源。第一光束和第二光束可以具有相同或不同的波長帶。
[0030]光源單元還包括聚光光學(xué)系統(tǒng)、第一特性改變元件、第二特性改變元件、第一導(dǎo)光兀件和第二導(dǎo)光兀件。
[0031]聚光光學(xué)系統(tǒng)將從第一光源發(fā)射的第一光束聚光至第一位置，并且將從第二光源發(fā)射的第二光束聚光至不同于第一位置的第二位置。通過單一聚光光學(xué)系統(tǒng)在不同位置處形成聚光光斑使得能夠小型化。例如，聚光光學(xué)系統(tǒng)包括兩個平凸透鏡和兩個彎月透鏡。
[0032]在光源由該第一光源的陣列和該第二光源的陣列構(gòu)成的情況下，第一光源陣列和第二光源陣列可以相對于聚光光學(xué)系統(tǒng)的光軸以彼此不同的角度配置。這種配置便于聚光至兩個不同的聚光位置。其它結(jié)構(gòu)是可能的，其中，在該結(jié)構(gòu)中使第一光束透過第一導(dǎo)光元件，并且使第二光束不通過第二導(dǎo)光元件而入射至聚光光學(xué)系統(tǒng)。
[0033]第一特性改變元件配置于第一位置處，并且改變第一光束的波長帶和光路中的至少一個并反射第一光束。第二特性改變元件配置于第二位置處，并且改變第二光束的波長帶和光路中的至少一個并反射第二光束。第一特性改變元件和第二特性改變元件中的至少一個特性改變元件可以包括響應(yīng)于作為激發(fā)光的入射光來發(fā)出熒光的熒光層。例如，第一特性改變元件包括綠色光用熒光層，并且第二特性改變元件包括紅色光用熒光層。在入射光的光路和發(fā)射光的光路(內(nèi)向光路和外向光路)相同的情況下，通過特性改變元件改變發(fā)射光和入射光的至少波長特性?？蛇x地，第一特性改變元件和第二特性改變元件中的至少一個特性改變元件可以通過例如擴散反射器偏轉(zhuǎn)入射光并且改變其角度特性。這樣，可以在光源和聚光光學(xué)系統(tǒng)之間配置通過利用不同波長特性或偏轉(zhuǎn)入射光來透過入射光和反射發(fā)射光的導(dǎo)光元件，這使得光源單元能夠小型化。
[0034]可以使入射光通過或者不通過導(dǎo)光元件入射至聚光光學(xué)系統(tǒng)。
[0035]第一導(dǎo)光元件引導(dǎo)從第一特性改變元件通過聚光光學(xué)系統(tǒng)(至，例如照明光學(xué)系統(tǒng))的光束。第二導(dǎo)光元件配置于與第一導(dǎo)光元件的位置不同的位置處，并且引導(dǎo)從第二特性改變元件通過聚光光學(xué)系統(tǒng)(至，例如照明光學(xué)系統(tǒng))的光束。第一導(dǎo)光元件和第二導(dǎo)光元件可以但不限于是具有彼此不同的分光反射特性的分光鏡，并且例如可以是偏振分束器(PBS)。分光鏡的反射面以彼此不同的角度配置。這種配置