專利名稱：光源裝置和使用該光源裝置的投射型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能確保從半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光的面內(nèi)亮度均一性的光源裝置和使用該光源裝置的投射型顯示裝置。
背景技術(shù)：
最近，用于大畫面顯示高精細(xì)彩色圖像的投射型顯示裝置被廣泛應(yīng)用，該高精細(xì)彩色圖像是在高分辨率電視播放標(biāo)準(zhǔn)和計算機(jī)圖形的UXGA(Ultra extended Graphics Array)標(biāo)準(zhǔn)中具有代表性的。
上述投射型顯示裝置作為顯示彩色圖像的圖像顯示器件，有使用透過型或反射型的空間光調(diào)制元件(例如液晶面板)的器件，或使用DMD(Digital Micromirror Device數(shù)字微反射鏡器件)的器件，根據(jù)在投射型顯示裝置中使用的圖像顯示器件的個數(shù)，有以時分技術(shù)顯示RGB 3色的單板方式和分離顯示RGB 3色的多板方式，通過上述方式的組合作為投射型顯示裝置，各種實施方式都適用，有使用上述中最引人注目的單板DMD的投射型顯示裝置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
此外，作為在投射型顯示裝置中使用的光源裝置，有時使用消耗功率少、發(fā)熱量小、壽命長的LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)陣列(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開2000-78602號公報(第3～4頁、圖1)專利文獻(xiàn)2特許第3319438號公報(第4～5頁、圖2)圖16是表示現(xiàn)有例1的圖像顯示裝置的方框圖。
圖16所示的現(xiàn)有例的圖像顯示裝置100是上述專利文獻(xiàn)1(特開2000-78602號公報)公開的技術(shù)，以下參照專利文獻(xiàn)1，進(jìn)行簡要的說明。
如圖16所示，在現(xiàn)有例1的圖像顯示裝置100中，從構(gòu)成光源的燈101射出的白色光借助于作為顏色選取裝置的、自由旋轉(zhuǎn)的彩色轉(zhuǎn)盤102而被分離為紅色(R)光、綠色(G)光、藍(lán)色(B)光，被分離的各色光入射到安裝有多個微小可動反射鏡(未圖示)的DMD(Digital Micromirror Device)103。其中，DMD 103是這樣的器件，即在1個芯片上集成了多個微小可動反射鏡，針對入射到芯片上的各色光，通過改變每一個微小可動反射鏡的傾斜，來有選擇的控制使各色光入射到投射透鏡側(cè)的ON狀態(tài)和不使各色光入射到投射透鏡側(cè)的OFF狀態(tài)。
另一方面，R、G、B的顏色信號被輸入時分多路復(fù)用電路104，在該時分多路復(fù)用電路104內(nèi)，按照來自于顏色順序控制電路105的顏色順序信號，以與由彩色轉(zhuǎn)盤102產(chǎn)生的顏色順序相同的顏色順序?qū)、G、B信號進(jìn)行時分，然后供給DMD 103。此時，彩色轉(zhuǎn)盤102針對被3分為120°的各模塊，具有每個40°的R、G、B過濾器。
然后，R、G、B各色光借助于由R、G、B各信號控制的DMD 103，在對應(yīng)的期間內(nèi)分別被反射，輸出的R、G、B的光信號按順序照射在屏幕S上，從而顯示為彩色圖像。此時，在比人的視覺反應(yīng)時間短的時間內(nèi)，把各色的信號一邊高速地重復(fù)，一邊時分地供給DMD 103，所以在人的視覺中，各種顏色被時間積分，從而作為包含白色的彩色圖像被識別。
上述現(xiàn)有例1的圖像顯示裝置100適于光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成簡單且小型化，所以被多數(shù)的投射型顯示裝置采用。
另一方面，作為輸出這樣的彩色圖像的投射型顯示裝置的光源，正在探討使用LED等的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
圖17(a)、(b)所示的現(xiàn)有例2的光源裝置200是上述專利文獻(xiàn)2(特許第3329438號公報)公開的技術(shù)，以下參照專利文獻(xiàn)2進(jìn)行簡單說明。
如圖17(a)所示，在現(xiàn)有例2的光源裝置200中，與二向棱鏡201中彼此正交的3個側(cè)面分別相向地配置有使多個紅色LED二維地排列在R用基板202R上的紅色LED陣列203R和與該紅色LED 203R相向的透鏡陣列204R、使多個綠色LED二維地排列在G用基板202G上的的綠色LED陣列203G和與該綠色LED陣列203G相向的透鏡陣列204G、使多個藍(lán)色LED二維地排列在B用基板202B上的藍(lán)色LED陣列203B和與該藍(lán)色LED陣列203B相向的透鏡陣列204B。
此時，如圖17(b)所示，例如紅色LED陣列203R的紅色LED被集成為5×4列矩陣狀，并且各紅色LED以同一時序發(fā)光。從紅色LED陣列203R射出的紅色光借助于透鏡陣列204R而被變換為平行性高的光，然后入射到二向棱鏡201中。
從紅色LED陣列103R射出的紅色光被二向棱鏡201的紅色反射鏡反射。此外，從綠色LED陣列203G射出的綠色光透過二向棱鏡101。從藍(lán)色LED陣列203B射出的藍(lán)色光被藍(lán)色反射鏡反射。這樣，在二向棱鏡101中，紅色光、綠色光和藍(lán)色光被合成，并從沒有配置各色LED陣列203R、203G、203B的側(cè)面射出。
但是，在上述現(xiàn)有例1的圖像顯示裝置100中，如果使用在上述現(xiàn)有例2的光源裝置200中使用的紅色LED陣列203R、綠色LED陣列203G、藍(lán)色LED陣列203B來代替射出白色光的燈101，雖然能實現(xiàn)低消耗功率化、低放熱化、長壽命化燈101，但也會產(chǎn)生如下的新問題。
即，第一問題點是，對應(yīng)于R、G、B各色的LED陣列203R、203G、203B，每個R、G、B都需要透鏡陣列204R、204G、204B，而且需要成本很高的二向棱鏡201，所以難以實現(xiàn)投射型顯示裝置和光源裝置的低成本化、小型化。
此外，第二問題點是，由于R、G、B各色的LED陣列203R、203G、203B內(nèi)的各個LED之間的發(fā)光差異，發(fā)光亮度在平面內(nèi)并不一定相同，當(dāng)該差異隨R、G、B而不同時，在顯示白色光時，會表現(xiàn)出顏色不均勻，使圖像顯示質(zhì)量明顯下降。
因此，希望光源裝置根據(jù)發(fā)光亮度的比例，將多個RGB 3色的半導(dǎo)體發(fā)光元件(例如LED)排列在一個或多個基板上，并且針對各種顏色時分地驅(qū)動各色的半導(dǎo)體發(fā)光元件，從而確保來自于各色的半導(dǎo)體發(fā)光元件的各色光的面內(nèi)亮度的均一性，并使用該光源裝置的投射型顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述課題而提出的，第一發(fā)明是一種光源裝置，其特征在于，具有半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列，使多個半導(dǎo)體發(fā)光元件二維地排列在基板上；聚光透鏡，使從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光會聚；以及光導(dǎo)管，沿從光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面形成反射鏡面，而且在上述光入射口側(cè)的內(nèi)部，使上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列和上述聚光透鏡朝向上述光出射口按順序配置，并且大致沿上述聚光透鏡的聚光角使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮，從而使被上述聚光透鏡會聚的光從上述光出射口射出。
第二發(fā)明是一種光源裝置，其特征在于，具有3色的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列，使多個半導(dǎo)體發(fā)光元件二維地排列在基板上，這些半導(dǎo)體發(fā)光元件分別相向地配置在二向棱鏡中彼此正交的3個側(cè)面上，在各個側(cè)面上分別為不同的顏色，并且對于同一側(cè)面發(fā)出同一顏色的光；聚光透鏡，用在上述二向棱鏡內(nèi)交叉形成的第一、第二分色鏡選擇從上述3色半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的各色光的波長帶，然后使從上述二向棱鏡的光出射面射出的各色光會聚；以及光導(dǎo)管，沿從光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面形成反射鏡面，而且在上述光入射口側(cè)附近配置上述二向棱鏡，而且在上述光入射口內(nèi)部配置上述聚光透鏡，并且大致沿上述聚光透鏡的聚光角使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮，從而使被上述聚光透鏡會聚的各色光從上述光出射口射出。
第三發(fā)明是一種光源裝置，其特征在于，該光源裝置在上述第一或第二發(fā)明的光源裝置的基礎(chǔ)上，上述光導(dǎo)管為了一邊用上述反射鏡面反復(fù)反射被上述聚光透鏡會聚的光(或各色光)，一邊使其射出，在緊接著使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮的部位形成彼此相向的平行內(nèi)壁表面。
第四發(fā)明是一種投射型顯示裝置，其特征在于，具有根據(jù)第一至第三發(fā)明任意一項所述的光源裝置；圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，將從上述光源裝置射出的光(或各色光)照射在圖像顯示器件上；以及投射光學(xué)系統(tǒng)，投射出由上述圖像顯示器件所顯示的圖像光。
第五發(fā)明是一種投射型顯示裝置，其特征在于，具有半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列，使多個半導(dǎo)體發(fā)光元件二維地排列在基板上；環(huán)形透鏡，使從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光會聚；光導(dǎo)管，沿從光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面形成反射鏡面，而且在上述光入射口側(cè)的內(nèi)部，使上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列和上述環(huán)形透鏡朝向上述光出射口按順序配置，并且大致沿上述聚光透鏡的聚光角使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮，從而使被上述聚光透鏡會聚的光從上述光出射口射出；圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，將從光導(dǎo)管的光出射口側(cè)射出的光照射在圖像顯示器件上；以及投射光學(xué)系統(tǒng)，投射出由上述圖像顯示器件所顯示的圖像光，將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列的長寬比中的水平方向成分設(shè)定得比上述圖像顯示器件的長寬比中的水平方向成分大，并且利用上述環(huán)形透鏡進(jìn)行變換，使得相對于上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列的長寬比，上述光導(dǎo)管的光出射口側(cè)的長寬比與上述圖像顯示器件的長寬比大致一致。
發(fā)明的效果在以上詳細(xì)說明的本發(fā)明所涉及的光源裝置和使用該光源裝置的投射型顯示裝置中，根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源裝置，特別是在用聚光透鏡來會聚從半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光時，由于在光導(dǎo)管的光入射口側(cè)內(nèi)部使半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列和聚光透鏡朝向光出射口按順序配置，并且使光導(dǎo)管的內(nèi)壁表面的一部分大致沿聚光透鏡的聚光角收縮，從而使被聚光透鏡會聚的光從光出射口射出，所以能高效地使從半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光會聚。
此外，根據(jù)權(quán)利要求2所述的光源裝置，特別是在經(jīng)由二向棱鏡并用聚光透鏡來會聚從3色的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的各色光時，由于在光導(dǎo)管的光入射口側(cè)附近配置二向棱鏡，而且在光入射口內(nèi)部配置聚光透鏡，并且使光導(dǎo)管的內(nèi)壁表面的一部分大致沿聚光透鏡的聚光角收縮，從而使被聚光透鏡會聚的各色光從光出射口射出，所以能高效地使從3色的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的各色光會聚。
此外，根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源裝置，在權(quán)利要求1或2所述的光源裝置的基礎(chǔ)上，光導(dǎo)管為了一邊用反射鏡面反復(fù)反射被聚光透鏡會聚的光(或各色光)，一邊使其射出，在緊接著使內(nèi)壁表面的一部分收縮的部位形成彼此相向的平行內(nèi)壁表面，所以由于從半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列(或3色的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列)射出的光(或各色光)而導(dǎo)致分布不均勻的光源像也被積分平均，其結(jié)果是，能獲得均勻的強度分布，因此能確保從半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列(或3色的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列)射出的光(或各色光)的面內(nèi)亮度的均勻性。
此外，根據(jù)權(quán)利要求4所述的投射型顯示裝置，具有根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的光源裝置；圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，將從光源裝置射出的光照射在圖像顯示器件上；以及投射光學(xué)系統(tǒng)，投射出由圖像顯示器件所顯示的圖像光，因此，能在屏幕上顯示無色斑的圖像。
此外，根據(jù)權(quán)利要求5所述的投射型顯示裝置，在光導(dǎo)管的光入射口側(cè)內(nèi)部使半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列和環(huán)形透鏡朝向光出射口按順序配置，并且使光導(dǎo)管的內(nèi)壁表面的一部分大致沿環(huán)形透鏡的聚光角收縮，從而使被環(huán)形透鏡會聚的光從光出射口射出，然后照射在圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示器件上，并利用投射光學(xué)系統(tǒng)投射時，特別是將半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列的長寬比中的水平方向成分設(shè)定得比圖像顯示器件的長寬比中的水平方向成分大，并且利用環(huán)形透鏡進(jìn)行變換，使得相對于半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列的長寬比，光導(dǎo)管的光出射口側(cè)的長寬比與圖像顯示器件的長寬比大致一致，因此，在提高從半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光的亮度的情況下，不會增大將半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列和環(huán)形透鏡安裝在光導(dǎo)管的入射口側(cè)的光源裝置的厚度，從而可以實現(xiàn)其小型化，所以投射型顯示裝置能實現(xiàn)小型化，并且能在屏幕上顯示無色斑的圖像。


圖1是表示本發(fā)明第一實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第一實施例的投射型顯示裝置的外觀的外觀圖。
圖2是表示本發(fā)明第一實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第一實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖3是表示在本發(fā)明第一實施例的光源裝置中，用在光導(dǎo)管的小四角柱部內(nèi)形成的反射鏡面反復(fù)反射來自于LED陣列的各色光的狀態(tài)的圖。
圖4是表示在本發(fā)明第一實施例的光源裝置中，構(gòu)成LED陣列的紅色LED、綠色LED、藍(lán)色LED的圖，(a)是頂視圖，(b)是正視圖，(c)是底視圖，(d)是側(cè)視圖，(e)是透視圖。
圖5是表示在本發(fā)明第一實施例的光源裝置中的LED陣列的圖，(a)是頂視圖，(b)是正視圖，(c)是底視圖，(d)是側(cè)視圖，(e)是透視圖。
圖6是用于說明在本發(fā)明第一實施例的光源裝置的光導(dǎo)管的大四角柱部的長寬比和小四角柱部的長寬比的透視圖。
圖7是表示本發(fā)明第二實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第二實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖8是表示本發(fā)明第三實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第三實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖9是分解表示本發(fā)明第三實施例的光源裝置的分解透視圖。
圖10是局部剖切表示本發(fā)明第三實施例的光源裝置的局部剖切透視圖。
圖11(a)～(d)是用于說明在本發(fā)明第三實施例的光源裝置和投射型顯示裝置中，LED陣列、環(huán)形透鏡、光導(dǎo)管、DMD的各長寬比的透視圖。
圖12是表示本發(fā)明第四實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第四實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖13是表示本發(fā)明第五實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第五實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖14是表示本發(fā)明第六實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第六實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖15是表示本發(fā)明第七實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第七實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖16是表示現(xiàn)有例1的圖像顯示裝置的方框圖。
圖17是用于說明作為現(xiàn)有例2的、使用RGB 3色LED陣列的光源裝置的圖，(a)是從上面觀察光源裝置的俯視圖，(b)是從側(cè)面觀察紅色LED陣列的側(cè)視圖。
具體實施例方式
以下參照圖1至圖15，按照實施例1～實施例7的順序，對本發(fā)明的光源裝置和使用該光源裝置的投射型顯示裝置的一個實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
(第一實施例)圖1是表示本發(fā)明第一實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第一實施例的投射型顯示裝置的外觀圖，圖2是表示本發(fā)明第一實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第一實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖，圖3是表示在本發(fā)明第一實施例的光源裝置中，利用在光導(dǎo)管的小四角柱部內(nèi)形成的反射鏡面來反復(fù)反射來自于LED陣列的各色光的狀態(tài)的圖，圖4是表示在本發(fā)明第一實施例的光源裝置中，構(gòu)成LED陣列的紅色LED、綠色LED、藍(lán)色LED的圖，(a)是頂視圖、(b)是正視圖、(c)是底視圖、(d)是側(cè)視圖、(e)是透視圖，圖5是表示在本發(fā)明第一實施例的光源裝置中的LED陣列的圖，(a)是頂視圖、(b)是正視圖、(c)是底視圖、(d)是側(cè)視圖、(e)是透視圖，圖6用于說明在本發(fā)明第一實施例的光源裝置中，光導(dǎo)管的大四角柱部的長寬比和小四角柱部的長寬比的透視圖。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明第一實施例的投射型顯示裝置1A大致由以下部分構(gòu)成光源裝置10A，在光導(dǎo)管11內(nèi)，利用作為會聚透鏡工作的凸透鏡14，對從安裝在一個矩形基板12上的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13射出的光進(jìn)行會聚并使之射出；圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20，使從光源裝置10A射出的光照射在圖像顯示器件(以下記為DMD)29上；以及投射光學(xué)系統(tǒng)30，對顯示在DMD 29上的圖像光進(jìn)行投射。
即，在上述本發(fā)明第一實施例的光源裝置10A中，一體地形成有大四角柱部11a，在光導(dǎo)管11的光入射口側(cè)開口為較大的大四角形狀；四角錐部11b，與該大四角柱部11a連接，并使內(nèi)壁表面向光出射口側(cè)變窄；以及小四角柱部11c，與四角錐部11b連接，并且相對于大四角柱部11a以相似形縮小，使光出射口側(cè)開口為較小的小四角形狀，同時沿著大四角柱部11a、四角錐部11b和小四角柱部11c的各內(nèi)壁表面，使用鋁或銀等，對反射鏡面11am、11bm、11cm進(jìn)行鏡面加工。此時，在沿從光導(dǎo)管11的光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面上形成的反射鏡面11am、11bm、11cm中，反射鏡面11am沿與大四角柱部11a彼此相向的平行內(nèi)壁表面形成，反射鏡面11bm沿與四角錐部11b彼此相向的傾斜內(nèi)壁表面形成，反射鏡面11cm沿與小四角柱部11c彼此相向的平行內(nèi)壁表面形成，并且對大四角柱部11a、四角錐部11b和小四角柱部11c彼此接合的部位進(jìn)行無間隙連續(xù)的鏡面加工，由此可以防止從后述的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13射出的光的泄漏，同時可以使來自于半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13的光一邊借助于各反射鏡面11am、11bm、11cm而被反復(fù)全反射，一邊從光導(dǎo)管11的小四角柱部11c的光出射口側(cè)高效地射出。
此外，可以沿光導(dǎo)管11的內(nèi)壁表面貼合形成反射鏡面的板狀反射鏡(未圖示)。
此外，在光導(dǎo)管11的光入射口側(cè)的大四角柱部11a內(nèi)，安裝有根據(jù)發(fā)光亮度的比例而在一個矩形基板12上沿水平方向和垂直方向二維地排列分別發(fā)出紅(R)色光、綠(G)色光、藍(lán)(B)色光的多個半導(dǎo)體發(fā)光元件13R、13G、13B的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13，并且安裝有用于對從各半導(dǎo)體發(fā)光元件13R、13G、13B射出的光進(jìn)行會聚的、作為會聚透鏡的凸透鏡14。因此，在光導(dǎo)管11的光入射口側(cè)的內(nèi)部，半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13和凸透鏡14向著光出射口側(cè)按順序配置。
此時，作為構(gòu)成半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13的半導(dǎo)體發(fā)光元件13R、13G、13B，在本實施例中，使用分別發(fā)出紅(R)色光、綠(G)色光、藍(lán)(B)色光的LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)，以下將半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13稱為LED陣列13，將半導(dǎo)體發(fā)光元件13R、13G、13B稱為紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B而說明。另外，雖然省略了圖示，但作為半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列，也可以使用RGB的半導(dǎo)體激光器，或者RGB的有機(jī)場致發(fā)光元件等。
此外，LED陣列13通過矩形基板12與時分驅(qū)動電路17連接，利用該時分驅(qū)動電路17，對顯示在后述的圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20內(nèi)的DMD 29上的圖像的1幀進(jìn)行3分割，從而時分驅(qū)動各色LED 13R、13G、13B。
來自于光源裝置10A內(nèi)的LED陣列13的各色光被凸透鏡14會聚，然后入射到圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20中。
在上述圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20中內(nèi)置有光源裝置10A，并且在安裝于殼體21(圖1)與該光源裝置10A相向的表面21a上的透鏡鏡筒22(圖1)內(nèi)，安裝有準(zhǔn)直透鏡組23～25，并且在殼體21內(nèi)安裝有反射鏡26、27、透鏡28以及使多個微小可動反射鏡集成在1個芯片上的DMD(digital Micromirror Device數(shù)字微反射鏡器件)29。
利用時分驅(qū)動從光源裝置10A的LED陣列13射出的紅色光、綠色光、綠色光按順序通過準(zhǔn)直透鏡組23～25，如果通過在投射光學(xué)系統(tǒng)30的前側(cè)立體交叉地安裝的反射鏡26、27和透鏡28，從傾斜的方向入射到DMD 29。此時，DMD 29與時分驅(qū)動電路17同步，借助于反射鏡控制電路(未圖示)選擇性地對多個微小可動反射鏡(未圖示)進(jìn)行ON-OFF控制。
然后，借助于時分驅(qū)動，利用投射光學(xué)系統(tǒng)30將分別對R、G、B進(jìn)行調(diào)制的圖像光投射到屏幕(未圖示)上，借助于時分驅(qū)動的高速重復(fù)，被投射到屏幕上的圖像光在人的視覺內(nèi)積分，從而作為全彩色的圖像被識別。
上述投射光學(xué)系統(tǒng)30在與殼體21(圖1)的平面正交的平面21b上安裝有透鏡鏡筒31，投射透鏡32被內(nèi)置在該透鏡鏡筒31中。
此外，從在光源裝置10A內(nèi)構(gòu)成LED陣列13的紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B射出的紅色光、藍(lán)色光、綠色光，在每次時分驅(qū)動時，與凸透鏡14的聚光角θ1對應(yīng)，使聚光面積縮小，但此時，通過將光導(dǎo)管11的四角錐部11b的傾斜角θ2設(shè)定為與凸透鏡14的聚光角θ1大致相同的角度，可以高效地對來自于LED陣列13的各色光進(jìn)行會聚，換言之，光導(dǎo)管11的四角錐部11b的內(nèi)壁表面大致沿著凸透鏡14的聚光角θ1縮小。
因此，從LED陣列13射出的各色光的大部分近似平行地在光導(dǎo)管11的大四角柱部11a內(nèi)前進(jìn)，然后入射到凸透鏡14，同時，一部分被大四角柱部11a內(nèi)的平行反射鏡面11a反射，然后入射到凸透鏡14。然后，通過了凸透鏡14的各色光被凸透鏡14會聚，其大部分沿著光導(dǎo)管11的四角錐部11b的傾斜角θ2向小四角柱部11c前進(jìn)，而其一部分被四角錐部11b內(nèi)的傾斜反射鏡面11b反射，同時向小四角柱部11c前進(jìn)。此外，進(jìn)入到光導(dǎo)管11的小四角柱部11c內(nèi)的各色光如圖3放大所示，被小四角柱部11c內(nèi)的平行反射鏡面11cm反復(fù)全反射，同時進(jìn)入光出射口，借助于設(shè)置在小四角柱部11c的光出射口側(cè)的準(zhǔn)直透鏡23的作用，在準(zhǔn)直透鏡24的附近形成多個像，該像的數(shù)量與小四角柱部11c內(nèi)形成的平行反射鏡面11cm反射的次數(shù)對應(yīng)。由此，成為在LED陣列13中被時分驅(qū)動的同色的多個LED的重疊照明，從而具有從LED陣列13射出的光導(dǎo)致的不均勻分布的光源像也被積分平均，其結(jié)果是，可以獲得均一的強度分布，所以能確保從LED陣列13射出的光的面內(nèi)亮度的均一性。
此時，根據(jù)發(fā)光亮度的比例而使紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B二維排列的LED陣列13在一個矩形基板12上被集成為斑狀，所以在單色發(fā)光的情況下，為不均一強度分布，在三色同時點亮?xí)r，由于分布情況不同，成為色斑多的斑狀照明光，但利用上述的重疊照明，即使是單色發(fā)光，也能獲得均一的強度分布，在三色同時點亮，也能獲得無光斑的白色光。
利用該第一實施例的時分混色法，雖然不是三色同時點亮，但由于在人的視覺內(nèi)進(jìn)行RGB的積分，所以借助于沿大四角柱部11a、四角錐部11b和小四角柱部11c的各內(nèi)壁表面形成的反射鏡面11am、11bm、11cm，實現(xiàn)了對來自于LED陣列13的光的均一照明化。
以下，如圖4(a)～(e)所示，分別用透明樹脂來封裝紅色LED13R、綠色LED 13G和藍(lán)色LED 13B來構(gòu)成LED陣列13，但在該第一實施例中，LED陣列13相對于出射軸，具有長方形的剖面，并將該剖面的水平方向尺寸x和垂直方向尺寸y的長寬比x∶y設(shè)定為2∶1。由此，可以無間隙地緊密集成紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B，并且從各色LED13R、13G、13B分別突出來的2根電源供給端子在上下左右等間隔地排列，從而使布線變得容易。此外，在紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B的4個側(cè)面13a～13d的外側(cè)以及除了電源供給端子周邊之外的底面13e的外側(cè)形成了反射鏡面，利用各反射鏡面防止了光泄漏，從而實現(xiàn)了增大向前方的出射光量的效果。在集成紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B時，在應(yīng)用相鄰的LED的反射鏡面的情況下，不必將上述5個表面都作為反射鏡面，只要將任意一個表面作為反射鏡面即可。
以下，如圖5(a)～(e)所示，使紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B二維地排列的LED陣列13的水平方向尺寸X1和垂直方向尺寸Y1的長寬比X1∶Y1，通常與DMD 29的反射鏡面29m(圖11(d))的長寬比X7∶Y7＝4∶3或16∶9大致對應(yīng)地設(shè)定。與此相伴，為了在從LED陣列13到DMD 29總是維持相同的長寬比的同時傳輸各色光，如圖6所示，光導(dǎo)管11的大四角柱部11a的長寬比X2∶Y2和以與大四角柱部11a相似形縮小的小四角柱部11c的長寬比X3∶Y3，也與DMD 29的反射鏡面29m(圖11(d))的長寬比X7∶Y7大致對應(yīng)地設(shè)定。由此，從LED陣列13射出的各色光能可靠地到達(dá)DMD29。
因此，如上所述，利用光源裝置10A能高效地會聚從LED陣列13射出的光。此外，在使用光源裝置10A的投射型顯示裝置1A中，能使彩色圖像無光斑地、以高畫質(zhì)投射到屏幕(未圖示)。
(第二實施例)圖7是表示本發(fā)明第二實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第二實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖7所示的本發(fā)明第二實施例的光源裝置10B和使用該光源裝置10B的第二實施例的投射型顯示裝置1B，除了一部分之外，與前面說明的第一實施例的光源裝置10A和第一實施例的投射型顯示裝置1A的構(gòu)成相同，以下為了說明方便，對與第一實施例相同的構(gòu)成部件，使用相同的標(biāo)號進(jìn)行圖示，對與第一實施例不同的構(gòu)成部件，使用新的標(biāo)號，并且僅對與第一實施例的不同點進(jìn)行說明。
即，如圖7所示，第二實施例的投射型顯示裝置1B大致由光源裝置10B、圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20、投射光學(xué)系統(tǒng)30構(gòu)成，并且僅光源裝置10B與上述第一實施例的不同。
在上述光源裝置10B中，在光導(dǎo)管11的光入射口側(cè)，在大四角柱部11a內(nèi)，LED陣列13與第一實施例同樣地被安裝在矩形基板12上，為了會聚從LED陣列13射出的各色光，而安裝有作為聚光透鏡的菲涅耳透鏡15這一點與第一實施例不同。因此，在光導(dǎo)管11的光入射口側(cè)的內(nèi)部，向著光出射口側(cè)按順序配置有LED陣列13和菲涅耳透鏡15。
上述菲涅耳透鏡15同心地形成數(shù)個或多個輪帶狀透鏡，由此可以將透鏡厚度設(shè)定得比在第一實施例中使用的凸透鏡14(圖2)的薄，所以可以使光源裝置10B小型化。
此時，在第二實施例的光源裝置10B中，從構(gòu)成LED陣列13的紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B射出的紅(R)色光、綠(G)色光、藍(lán)(B)色光在每次時分驅(qū)動時，與菲涅耳透鏡15的聚光角θ1′對應(yīng)，使聚光面積縮小，但此時通過將光導(dǎo)管11的四角錐部11b的傾斜角θ2′設(shè)定為與菲涅耳透鏡15的聚光角θ1′大致相同的角度，從而可以高效地會聚來自于LED陣列13的各色光。
與此相伴，使用光源裝置10B的投射型顯示裝置1B也可以實現(xiàn)小型化。當(dāng)然，光源裝置10B和使用該光源裝置10B的投射型顯示裝置1B也能獲得與第一實施例相同的效果。
(第三實施例)圖8是表示本發(fā)明第三實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第三實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖，圖9是分解表示本發(fā)明第三實施例的光源裝置的分解透視圖，圖10是局部剖切本發(fā)明第三實施例的光源裝置的局部剖切透視圖，圖11(a)用于說明在本發(fā)明第三實施例的光源裝置和投射型顯示裝置中，LED透鏡陣列、環(huán)形透鏡、光導(dǎo)管、DMD的各長寬比的透視圖。
圖8所示的本發(fā)明第三實施例的光源裝置10C和使用該光源裝置10C的第三實施例的投射型顯示裝置1C，除了一部分之外，與前面說明的第一、第二實施例的光源裝置10A、10B和第一、第二實施例的投射型顯示裝置1A、1B的構(gòu)成相同，這里為了說明上的方便，對與第一、第二實施例不同的構(gòu)成部件使用新的標(biāo)號，并且僅對與第一、第二實施例的不同點進(jìn)行說明。
即，如圖8所示，第三實施例的投射型顯示裝置1C，大致由光源裝置10C、圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20和投射光學(xué)系統(tǒng)30構(gòu)成，并且僅光源裝置10C與上述的第一、第二實施例的不同。
在上述光源裝置10C中，如圖8～圖10所示，在光導(dǎo)管11的光入射口側(cè)，在大四角柱部11a內(nèi)，LED陣列13與第一、第二實施例同樣地被安裝在矩形基板12上，并且為了會聚從LED陣列13射出的各色光，安裝有作為聚光透鏡的環(huán)形透鏡(toroidal lens)16，這一點與第一、第二實施例不同。因此，在光導(dǎo)管11的光入射口側(cè)的內(nèi)部，LED陣列13和環(huán)形透鏡16朝向光出射口側(cè)而按順序配置。
上述環(huán)形透鏡是透鏡面為環(huán)狀的二軸性透鏡，如圖9所示，由于可以將水平方向(橫向)的曲率半徑Rx和垂直方向(縱向)的曲率半徑Ry分別設(shè)定為不同的數(shù)值，所以可以將LED陣列13的長寬比設(shè)定為后述的數(shù)值。
即，一般，在提高光源裝置的亮度的情況下，要增加構(gòu)成LED陣列13的紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B的集成個數(shù)，但如果在現(xiàn)有的長寬比的條件下增加集成個數(shù)，則光源裝置的厚度增加，其結(jié)果是，帶來光源裝置的大型化。
因此，在第三實施例的光源裝置10C中，在增加構(gòu)成LED陣列13的紅色LED 13R、綠色LED 13G、藍(lán)色LED 13B的集成個數(shù)的情況下，通過把LED陣列13的水平方向和垂直方向的長寬比中的水平方向成分取得比DMD 29的反射鏡面29m(圖11(d))的長寬比中的水平方向成分大，在不增大光源裝置10C的厚度的條件下實現(xiàn)薄型化。在該情況下，對應(yīng)于LED陣列13的長寬比，使環(huán)形透鏡16的縱向曲率半徑Rx和橫向曲率半徑Ry對應(yīng)變化。此時，由于環(huán)形透鏡16的聚光角θ1″也當(dāng)然變化，所以通過將光導(dǎo)管11的四角錐部11b的傾斜角θ2″設(shè)定為與環(huán)形透鏡16的聚光角θ大致相同的角度，來自于LED陣列13的各色光可以高效地會聚。
具體地講，如圖11(a)所示，將LED陣列13的水平方向尺寸X1′和垂直方向尺寸Y1′的長寬比X1′∶Y1′設(shè)定為例如5∶2。
此外，如圖11(d)所示，將DMD 29的反射鏡面29m的長寬比X7∶Y7設(shè)定為例如4∶3。
此外，如圖11(b)所示，與上述對應(yīng)，當(dāng)將環(huán)形透鏡16的長寬比X4∶Y4設(shè)定為5∶2，并且將環(huán)形透鏡16的橫向與縱向的曲率半徑比率Rx∶Ry設(shè)定為0.533∶1時，來自于長寬比X1′∶Y1′被設(shè)定為5∶2的LED陣列13的各色光通過環(huán)形透鏡16后的長寬比變?yōu)?∶3。
因此，如圖11(c)所示，收納LED陣列13和環(huán)形透鏡16的光導(dǎo)管11的大四角柱部11a的光入射口側(cè)的長寬比X5∶Y5變?yōu)?∶2，而作為光出射口的小四角柱部11c的長寬比X6∶Y6借助于環(huán)形透鏡16的變換而變?yōu)?∶3。從光導(dǎo)管11的小四角柱部11c的光出射口射出的各色光在保持長寬比4∶3的同時，被導(dǎo)到DMD 29的反射鏡面29m上，與DMD 29的反射鏡面29m的長寬比X7∶Y7＝4∶3一致而照射。由此，可以高效地照射沒有色斑的各色光。
與上述對應(yīng)，使用光源裝置10C的投射型顯示裝置1C可以使彩色圖像無色斑且高畫質(zhì)地投射到屏幕(未圖示)上。當(dāng)然，光源裝置10C和使用該光源裝置10C的投射型顯示裝置1C也能獲得與第一實施例相同的效果。
(第四實施例)圖12是表示本發(fā)明第四實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第四實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖12所示的本發(fā)明第四實施例的光源裝置10D和使用該光源裝置10D的第四實施例的投射型顯示裝置1D，除了一部分之外，與前面說明的第一～第三實施例的光源裝置10A～10C和第一～第三實施例的投射型顯示裝置1A～1C的構(gòu)成相同，這里為了說明上的方便，對與第一～第三實施例不同的構(gòu)成部件使用新的標(biāo)號，并且僅對與第一～第三實施例的不同點進(jìn)行說明。
即，如圖12所示，第四實施例的投射型顯示裝置1D大致由光源裝置10D、圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20和投射光學(xué)系統(tǒng)30構(gòu)成，并且僅光源裝置10D與上述的第一～第三實施例的不同。
在上述光源裝置10D中，光導(dǎo)管的形狀相對于第一～第三實施例，有部分變形，光導(dǎo)管41使光入射口側(cè)開口為較大的大型四角形狀，并且朝向光出射口側(cè)被一體地使內(nèi)壁表面收縮的四角錐部41a，緊接著該四角錐部41a，形成使光出射口側(cè)開口為較小的小型四角形狀，并且沿著四角錐部41a和小四角柱部41b的各內(nèi)壁表面，使用鋁或銀等對反射鏡面41am、41bm進(jìn)行鏡面加工。此時，通過使沿光導(dǎo)管41內(nèi)壁表面形成的反射鏡面41am、41bm接合的部位無間隙地連續(xù)并對其進(jìn)行鏡面加工，可以防止后述的從LED陣列13射出的光的泄漏，并且可以使來自于LED陣列13的光一邊反復(fù)地被各反射鏡面41am、41bm全反射，一邊從光導(dǎo)管41的小四角柱部41b的光出射口側(cè)高效地射出。
此外，也可以沿光導(dǎo)管41的內(nèi)壁表面貼合形成反射鏡面的板狀反射鏡(未圖示)。
此外，在光導(dǎo)管41的光入射口側(cè)的四角錐部41a內(nèi)，在外形為矩形、面內(nèi)形成為球面狀(或非球面狀)的一個球面狀基板(或一個非球面狀基板)42上安裝根據(jù)發(fā)光亮度的比例而使多個分別發(fā)出紅色光、綠色光、藍(lán)色光的紅色LED 43R、綠色LED 43G、藍(lán)色LED 43B排列的LED陣列(半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列)43，并且從這些紅色LED43R、綠色LED 43G、藍(lán)色LED 43B射出的各色光向球面(或非球面)的中心會聚。因此，光導(dǎo)管41的四角錐部41a的傾斜角(未圖示)大致按照來自于排列為球面狀(或非球面狀)的LED陣列43的光的聚光角(未圖示)而設(shè)定。
此外，LED陣列43經(jīng)由球面狀基板(或非球面狀基板)42而與時分驅(qū)動電路44連接，利用該時分驅(qū)動電路44，對由圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20內(nèi)的DMD 29所顯示的圖像的1幀進(jìn)行3分割，從而時分驅(qū)動各色LED 43R、43G、43B。
來自于光源裝置10D內(nèi)的LED陣列43的各色光從四角錐部41a被導(dǎo)向小四角柱部41b，然后一邊被形成于小四角柱部41b的內(nèi)壁表面上的反射鏡面41bm反復(fù)全反射，一邊進(jìn)入光出射口，然后入射到圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20中，然后與第一～第三實施例同樣，被圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20調(diào)制為R、G、B的圖像光被投射光學(xué)系統(tǒng)30投射到屏幕(未圖示)上，被投射到屏幕上的圖像光借助于時分驅(qū)動的高速重復(fù)，在人的視覺內(nèi)積分，從而作為全彩色的圖像被識別。
因此，如上所述，利用光源裝置10D也能使從LED陣列43射出的光高效地會聚。此外，利用使用光源裝置10D的投射型顯示裝置1D，也能使彩色圖像無色斑且高畫質(zhì)地投射到屏幕(未圖示)上。
(第五實施例)圖13是表示本發(fā)明第五實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第五實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖13所示的本發(fā)明第五實施例的光源裝置10E和使用該光源裝置10E的第五實施例的投射型顯示裝置1E，除了一部分之外，與前面說明的第一～第四實施例的光源裝置10A～10D和第一～第四實施例的投射型顯示裝置1A～1D的構(gòu)成相同，這里為了說明上的方便，對與第一～第四實施例不同的構(gòu)成部件使用新的標(biāo)號，并且僅對與第一～第四實施例的不同點進(jìn)行說明。
即，如圖13所示，第五實施例的投射型顯示裝置1E大致由光源裝置10E、圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20和投射光學(xué)系統(tǒng)30構(gòu)成，并且僅光源裝置10E與上述的第一～第四實施例的不同。
在上述光源裝置10E中，光導(dǎo)管的形狀相對于第一～第四實施例而被變形，在光入射口側(cè)配置有形成為大徑圓筒狀的第一光導(dǎo)管51，并且在光出射口側(cè)配置有形成為小徑圓筒狀的第二光導(dǎo)管52，第一光導(dǎo)管51和第二光導(dǎo)管52分開規(guī)定的距離而設(shè)置。此時，第一光導(dǎo)管51與第二光導(dǎo)管52之間的間隔距離被大致設(shè)定為后述的凸透鏡55的會聚距離，并且第一光導(dǎo)管51與第二光導(dǎo)管52之間的間隔區(qū)間為空間。
此外，沿第一光導(dǎo)管51、第二光導(dǎo)管52的各內(nèi)壁表面，使用鋁或銀等對反射鏡面51m、52m進(jìn)行鏡面加工。
前面已經(jīng)對在上述光源裝置10E中，使第一光導(dǎo)管51和第二光導(dǎo)管52分離的情況進(jìn)行了說明，但不限于此，也可以使第一光導(dǎo)管51和第二光導(dǎo)管52以與第一實施例大致相同的形狀一體地形成。
此外，在第一光導(dǎo)管51內(nèi)的光入射口側(cè)，在外形為矩形、面內(nèi)形成為く字狀的一個く字狀基板53上安裝根據(jù)發(fā)光亮度的比例而使多個分別發(fā)出紅色光、綠色光、藍(lán)色光的紅色LED 54R、綠色LED54G、藍(lán)色LED 54B排列的LED陣列(半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列)54，并且從這些紅色LED 54R、綠色LED 54G、藍(lán)色LED 54B射出的各色光可以借助于配置在第一光導(dǎo)管51內(nèi)的光出射口的、作為聚光透鏡的凸透鏡55而會聚，并被導(dǎo)向第二光導(dǎo)管52，然后一邊被在第二光導(dǎo)管52的內(nèi)壁表面上形成的反射鏡面52m反復(fù)全反射，一邊從第二光導(dǎo)管52的光出射口側(cè)高效地射出。
此外，LED陣列54經(jīng)由く字狀基板53而與時分驅(qū)動電路56連接，利用該時分驅(qū)動電路56，對在圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20內(nèi)的DMD 29上所顯示的圖像的1幀進(jìn)行3分割，從而時分驅(qū)動各色LED 54R、54G、54B。
如上所述，來自于光源裝置10E內(nèi)的LED陣列54的各色光被設(shè)在第一光導(dǎo)管51內(nèi)的光出射口的凸透鏡55會聚，并被導(dǎo)向第二光導(dǎo)管52，然后一邊被在該第二光導(dǎo)管52的內(nèi)壁表面上形成的反射鏡面52m反復(fù)全反射，一邊進(jìn)入光出射口，然后入射到圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20中，然后與第一～第四實施例同樣，被圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20調(diào)制為R、G、B的圖像光被投射光學(xué)系統(tǒng)30投射到屏幕(未圖示)上，被投射到屏幕上的圖像光借助于時分驅(qū)動的高速重復(fù)，在人的視覺內(nèi)積分，從而作為全彩色的圖像被識別。
因此，如上所述，利用光源裝置10E也能使從LED陣列54射出的光高效地會聚。此外，利用使用光源裝置10E的投射型顯示裝置1E，也能使彩色圖像無色斑且高畫質(zhì)地投射到屏幕(未圖示)上。
(第六實施例)圖14是本發(fā)明的第六實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第六實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖14所示的本發(fā)明第六實施例的光源裝置10F和使用該光源裝置10F的第六實施例的投射型顯示裝置1F，其LED陣列被配置成反く字形，這一點與前面說明的第五實施例的光源裝置10E和第五實施例的投射型顯示裝置1E不同，這里僅對光源裝置10F使用新的標(biāo)號，并且僅對與第五實施例的不同點進(jìn)行說明。
即，如圖14所示，第六實施例的投射型顯示裝置1F大致由光源裝置10F、圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20和投射光學(xué)系統(tǒng)30構(gòu)成。
在上述光源裝置10F中，光導(dǎo)管的形狀與第五實施例同樣地構(gòu)成，在光入射口側(cè)配置有形成為大徑圓筒狀的第一光導(dǎo)管61，并且在光出射口側(cè)配置有形成為小徑圓筒狀的第二光導(dǎo)管62，第一光導(dǎo)管61和第二光導(dǎo)管62分開規(guī)定的距離而設(shè)置。此時，第一光導(dǎo)管61與第二光導(dǎo)管62之間的間隔距離被大致設(shè)定為后述的凸透鏡66的會聚距離，并且第一光導(dǎo)管61與第二光導(dǎo)管62之間的間隔區(qū)間為空間。
此外，沿第一光導(dǎo)管61、第二光導(dǎo)管62的各內(nèi)壁表面，使用鋁或銀等對反射鏡面61m、62m進(jìn)行鏡面加工。
前面已經(jīng)對在上述光源裝置10F中，使第一光導(dǎo)管61和第二光導(dǎo)管62分離的情況進(jìn)行了說明，但不限于此，也可以使第一光導(dǎo)管61和第二光導(dǎo)管62以與第一實施例大致相同的形狀一體地形成。
此外，在第一光導(dǎo)管61內(nèi)的光入射口側(cè)，在外形為矩形、面內(nèi)形成為反く字狀的一個反く字狀基板63上安裝根據(jù)發(fā)光亮度的比例而使多個分別發(fā)出紅色光、綠色光、藍(lán)色光的紅色LED 64R、綠色LED64G、藍(lán)色LED 64B排列的LED陣列(半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列)64，并且從這些紅色LED 64R、綠色LED 64G、藍(lán)色LED 64B射出的各色光可以借助于配置在第一光導(dǎo)管61內(nèi)的光入射口的、作為聚光透鏡的凸透鏡66而會聚，并被導(dǎo)向第二光導(dǎo)管62，然后一邊被在第二光導(dǎo)管62的內(nèi)壁表面上形成的反射鏡面62m反復(fù)全反射，一邊從第二光導(dǎo)管62的光出射口側(cè)高效地射出。
此外，LED陣列64經(jīng)由反く字狀基板63而與時分驅(qū)動電路66連接，利用該時分驅(qū)動電路66，對在圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20內(nèi)的DMD 29上所顯示的圖像的1幀進(jìn)行3分割，從而時分驅(qū)動各色LED 64R、64G、64B。
如上所述，來自于光源裝置10F內(nèi)的LED陣列64的各色光被設(shè)在第一光導(dǎo)管61內(nèi)的光出射口的凸透鏡66會聚，并被導(dǎo)向第二光導(dǎo)管62，然后一邊被在該第二光導(dǎo)管62的內(nèi)壁表面上形成的反射鏡面62m反復(fù)全反射，一邊進(jìn)入光出射口，然后入射到圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20中，然后與第五實施例同樣地被圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20調(diào)制為R、G、B的圖像光被投射光學(xué)系統(tǒng)30投射到屏幕(未圖示)上，被投射到屏幕上的圖像光借助于時分驅(qū)動的高速重復(fù)，在人的視覺內(nèi)積分，從而作為全彩色的圖像被識別。
因此，如上所述，利用光源裝置10F也能使從LED陣列64射出的光高效地會聚。此外，利用使用光源裝置10F的投射型顯示裝置1F，也能使彩色圖像無色斑且高畫質(zhì)地投射到屏幕(未圖示)上。
(第七實施例)圖15是表示本發(fā)明第七實施例的光源裝置和使用該光源裝置的第七實施例的投射型顯示裝置的構(gòu)成圖。
圖15所示的本發(fā)明第七實施例的光源裝置10G和使用該光源裝置10G的第七實施例的投射型顯示裝置1G與前面說明的現(xiàn)有例2的光源裝置200(圖17)相比，提高了照明的均勻化，并且除了一部分之外，與前面說明的第一～第六實施例的光源裝置10A～10F和第一～第六實施例的投射型顯示裝置1A～1F的構(gòu)成相同，這里為了說明上的方便，對與第一～第六實施例相同的構(gòu)成部件使用相同的標(biāo)號，并且僅對光源裝置10G使用新的，僅對與第一～第六實施例的不同點進(jìn)行說明。
即，如圖15所示，第七實施例的投射型顯示裝置1G大致由光源裝置10G、圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20和投射光學(xué)系統(tǒng)30構(gòu)成，并且僅光源裝置10G與上述的第一～第六實施例的不同。
在上述光源裝置10G中，光導(dǎo)管的形狀形成為與第四實施例大致相同的形狀，光導(dǎo)管71被一體地形成使光入射口側(cè)開口為較大的大型四角形狀，并且朝向光出射口側(cè)形成使內(nèi)壁表面收縮的四角錐部71a，緊接著該四角錐部71a，形成使光出射口側(cè)開口為較小的小型四角柱部71b，并且沿著四角錐部71a和小四角柱部71b的各內(nèi)壁表面，使用鋁或銀等對反射鏡面71am、71bm進(jìn)行鏡面加工。此時，通過使沿光導(dǎo)管71內(nèi)壁表面形成的反射鏡面71am、71bm接合的部位無間隙地連續(xù)并對其進(jìn)行鏡面加工，可以防止后述的從3色LED陣列74R、74G、74B射出的光的泄漏，并且可以使來自于3色LED陣列74R、74G、74B的各色光一邊反復(fù)地被各反射鏡面71am、71bm全反射，一邊從光導(dǎo)管71的小四角柱部71b的光出射口側(cè)高效地射出。
此外，也可以沿光導(dǎo)管71的內(nèi)壁表面貼合形成反射鏡面的板狀反射鏡(未圖示)。
此外，在光導(dǎo)管71的四角錐部71a的光入射口側(cè)的附近，配置有立方體形狀的二向棱鏡72。在與二向棱鏡72中彼此正交的3個側(cè)面上分別相向地配置有使多個紅色LED二維地排列在R用基板73R上的紅色LED陣列74R、使多個綠色LED二維地排列在G用基板73G上的的綠色LED陣列74G、使多個藍(lán)色LED二維地排列在B用基板73B上的藍(lán)色LED陣列74B。因此，在與二向棱鏡72中彼此正交的3個側(cè)面上，使多個紅色LED(綠色LED、藍(lán)色LED)二維地排列在基板上的紅色LED陣列74R(綠色LED陣列74G、藍(lán)色LED陣列74B)彼此相向配置，其中，上述LED(紅色LED、綠色LED、藍(lán)色LED)在各側(cè)面上為不同的顏色，并且對同一側(cè)面發(fā)出同一顏色的光。
此外，在二向棱鏡72中，沒有配置各色LED陣列74R、74G、74B的側(cè)面成為射出紅色光、綠色光、藍(lán)色光的光出射面。
此時，在二向棱鏡72內(nèi)，第一分色鏡72r和第二分色鏡72b各自傾斜±45°，在中央部交叉為十字狀，其中，第一分色鏡72r使從紅色LED陣列74R射出的紅色光反射并且使從綠色LED陣列射出的綠色光透過，第二分色鏡72b使從藍(lán)色LED陣列74B射出的藍(lán)色光反射并且使從綠色LED陣列74G射出的綠色光透過。
此外，在二向棱鏡72的光出射面?zhèn)?，在光?dǎo)管71的四角錐部71a內(nèi)，設(shè)置有作為聚光透鏡的凸透鏡75。
此外，紅色LED陣列74R、綠色LED陣列74G、藍(lán)色LED陣列74B通過R用基板73R、G用基板73G、B用基板73B與時分驅(qū)動電路76連接，利用該時分驅(qū)動電路76，對在圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20內(nèi)的DMD 29上所顯示的圖像的1幀進(jìn)行3分割，從而時分驅(qū)動各色LED陣列74R、74G、74B。
從紅色LED陣列74R射出的紅色光借助于二向棱鏡72內(nèi)的第一分色鏡72r，其紅色光的波長帶被選擇地反射，從而射向光出射面。同樣，從藍(lán)色LED陣列74B射出的藍(lán)色光借助于二向棱鏡72內(nèi)的第二分色鏡72b，其藍(lán)色光的波長帶被選擇地反射，從而射向光出射面。從綠色LED陣列74G射出的綠色光透過二向棱鏡72內(nèi)的第一、第二分色鏡72r、72b，射向光出射面。由此，來自于配置在二向棱鏡72的彼此正交的側(cè)面中的3個面上的紅色LED陣列74R、綠色LED陣列74G、藍(lán)色LED陣列74B的各色光在二向棱鏡72中，從同一光出射面射出。
然后，從二向棱鏡72射出的紅色光、綠色光、藍(lán)色光，在每次時分驅(qū)動時與凸透鏡75的聚光角(未圖示)對應(yīng)，收縮為光束面積，但此時由于將波導(dǎo)管71的四角錐部71a的傾斜角(未圖示)設(shè)定為與凸透鏡75的聚光角大致相同的角度，所以能高效地會聚來自于3色LED陣列74R、74G、74B的各色光，換言之，光導(dǎo)管71的四角錐部71a的內(nèi)壁表面大致沿凸透鏡75的聚光角收縮。
被凸透鏡75會聚收縮的各色光沿光導(dǎo)管71的四角錐部71a被引導(dǎo)，然后被在小四角柱部71b的內(nèi)壁表面上形成的反射鏡面71bm反復(fù)全反射，由此形成均一照度的出射光，入射到圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20中，然后與第一～第六實施例同樣地被圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)20調(diào)制為R、G、B的圖像光被投射光學(xué)系統(tǒng)30投射到屏幕(未圖示)上，被投射到屏幕上的圖像光借助于時分驅(qū)動的高速重復(fù)，在人的視覺內(nèi)積分，從而作為全彩色的圖像被識別。
因此，如上所述，利用光源裝置10G能高效地會聚從3色LED陣列74R、74G、74B射出的各色光。此外，利用使用光源裝置10G的投射型顯示裝置1G，能使彩色圖像無光斑地、以高畫質(zhì)投射到屏幕(未圖示)。
以上說明了第一實施例～第七實施例光源裝置10A～10F作為使用DMD 29的第一實施例～第七實施例的投射型顯示裝置1A～1F的情況，但也可以適用于其他燈泡方式的透過型液晶面板、反射型液晶面板。
此外，第一實施例～第七實施例的光源裝置10A～10F也可以應(yīng)用于展示用顯示器的照明或彩色圖像的攝影用照明裝置等。此外，也適用于液晶監(jiān)視器的背光。在該情況下，由于背光照射各色光，所以不需要濾色器，就可以在1個像素內(nèi)表現(xiàn)多彩色。因此，能提供高析像度且色彩重現(xiàn)性高的監(jiān)視器。
權(quán)利要求
1.一種光源裝置，其特征在于，具有半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列，使多個半導(dǎo)體發(fā)光元件二維地排列在基板上；聚光透鏡，使從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光會聚；以及光導(dǎo)管，沿從光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面形成反射鏡面，而且在上述光入射口側(cè)的內(nèi)部，使上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列和上述聚光透鏡朝向上述光出射口按順序配置，并且大致沿上述聚光透鏡的聚光角使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮，從而使被上述聚光透鏡會聚的光從上述光出射口射出。
2.一種光源裝置，其特征在于，具有色的半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列，使多個半導(dǎo)體發(fā)光元件二維地排列在基板上，這些半導(dǎo)體發(fā)光元件分別相向地配置在二向棱鏡中彼此正交的3個側(cè)面上，在各個側(cè)面上分別為不同的顏色，并且對于同一側(cè)面發(fā)出同一顏色的光；聚光透鏡，用在上述二向棱鏡內(nèi)交叉形成的第一、第二分色鏡選擇從上述3色半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的各色光的波長帶，然后使從上述二向棱鏡的光出射面射出的各色光會聚；以及光導(dǎo)管，沿從光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面形成反射鏡面，而且在上述光入射口側(cè)附近配置上述二向棱鏡，而且在上述光入射口內(nèi)部配置上述聚光透鏡，并且大致沿上述聚光透鏡的聚光角使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮，從而使被上述聚光透鏡會聚的各色光從上述光出射口射出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源裝置，其特征在于，上述光導(dǎo)管為了一邊用上述反射鏡面反復(fù)反射被上述聚光透鏡會聚的光(或各色光)，一邊使其射出，在緊接著使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮的部位形成彼此相向的平行內(nèi)壁表面。
4.一種投射型顯示裝置，其特征在于，具有根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的光源裝置；圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，將從上述光源裝置射出的光(或各色光)照射在圖像顯示器件上；以及投射光學(xué)系統(tǒng)，投射出由上述圖像顯示器件所顯示的圖像光。
5.一種投射型顯示裝置，其特征在于，具有半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列，使多個半導(dǎo)體發(fā)光元件二維地排列在基板上；環(huán)形透鏡，使從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光會聚；光導(dǎo)管，沿從光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面形成反射鏡面，而且在上述光入射口側(cè)的內(nèi)部，使上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列和上述環(huán)形透鏡朝向上述光出射口按順序配置，并且大致沿上述環(huán)形透鏡的聚光角使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮，從而使被上述環(huán)形透鏡會聚的光從上述光出射口射出；圖像顯示光學(xué)系統(tǒng)，將從光導(dǎo)管的光出射口側(cè)射出的光照射在圖像顯示器件上；以及投射光學(xué)系統(tǒng)，投射出由上述圖像顯示器件所顯示的圖像光，將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列的長寬比中的水平方向成分設(shè)定得比上述圖像顯示器件的長寬比中的水平方向成分大，并且利用上述環(huán)形透鏡進(jìn)行變換，使得相對于上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列的長寬比，上述光導(dǎo)管的光出射口側(cè)的長寬比與上述圖像顯示器件的長寬比大致一致。
全文摘要
本發(fā)明的課題是確保從半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列射出的光的面內(nèi)亮度的均一性。本發(fā)明提供一種光源裝置10A，其特征在于具有半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13，使多個半導(dǎo)體發(fā)光元件13R、13G、13B二維地排列在基板12上；聚光透鏡14，使從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13射出的光會聚；以及光導(dǎo)管11，沿從光入射口到光出射口的內(nèi)壁表面形成反射鏡面11am、11bm、11cm，而且在上述光入射口側(cè)的內(nèi)部，使上述半導(dǎo)體發(fā)光元件陣列13和上述聚光透鏡14朝向上述光出射口按順序配置，并且大致沿上述聚光透鏡14的聚光角θ1使上述內(nèi)壁表面的一部分收縮，從而使被上述聚光透鏡14會聚的光從上述光出射口射出。
文檔編號G03B21/20GK1538235SQ20041003685
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者面田學(xué), 宮本律 申請人:日本勝利株式會社