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CN102566232A - 照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元 - Google Patents

照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元 Download PDF

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CN102566232A CN2011103692744A CN201110369274A CN102566232A CN 102566232 A CN102566232 A CN 102566232A CN 2011103692744 A CN2011103692744 A CN 2011103692744A CN 201110369274 A CN201110369274 A CN 201110369274A CN 102566232 A CN102566232 A CN 102566232A
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Abstract

本发明公开了照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元，该照明单元包括一个或多个光源，均包括被配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件。该固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片。在一个或多个光源的整体中设置三个以上发光斑，以使得一个或多个光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及作为一个或多个光源中的至少一个光源的第一光源中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。

Description

照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元
技术领域
本发明涉及使用具有激光二极管(LD)的固态发光器件的照明单元。另外，本发明涉及二者均装配有该照明单元的投影式显示单元和直视式显示单元。
背景技术
近年来，配置为将图像投影到屏幕的投影仪广泛应用于办公室及家庭。典型的投影仪被设计成通过对来自使用电灯泡的光源的光进行调制以生成光学图像并将所述光学图像投影到屏幕。结果，屏幕上显示有该图像。
当今，微型或掌上型投影仪及配备有这种微型投影仪的的便携式电话商业上是可利用的(例如，参照日本未审查专利申请公开第2008-134324号)。
发明内容
通常，投影仪主要使用高强度放电灯作为光源。然而，这种类型的灯尺寸相对较大并且具有高的功耗。因此，当前，用具有发光二极管(LED)、激光二极管(LD)及有机发光器件(OLED)的固态发光器件来代替高强度放电灯的尝试受到了关注。固态发光器件在小型化、功耗及可靠性方面都比高强度放电灯具有优势。
典型地，如上所述的投影仪通过使用三原色的独立光束(即，红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)光束)来显示彩色图像。然而，存在分别发出三原色光束的器件(或者固态发光器件中的芯片)间的各个色彩的强度和亮度性质不同的情况。在这种情况下，难以提高从照明系统输出的照明光的整体亮度。
例如，考虑三原色中的一种颜色(G)的光束具有比其它(R光束和B光束)低的强度的投影仪。在这种情况下，当调整光的整体白平衡时，需要将较低强度的光束(G光束)用作基准，其它光束(R光束和B光束)需要被调整或适应于其。因此，需要提高从投影仪输出的光的整体亮度的技术。
期望提供一种能够提高照明光的亮度的照明单元。而且，期望提供均配备有该照明单元的投影式显示单元和直视式显示单元。
根据本发明实施方式的照明单元包括：一个或多个光源，均包括被配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，该固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，其中在一个或多个光源的整体中设置三个以上发光斑，以使得一个或多个光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及作为一个或多个光源中的至少一个光源的第一光源中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
根据本发明实施方式的投影式显示单元包括：照明光学系统；空间调制器件，根据输入的图像信号调制来自照明光学系统的光，以生成成像光；以及投影光学系统，将空间调制器件生成的成像光投影，该照明光学系统包括一个或多个光源，每个光源包括被配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，该固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，其中在一个或多个光源的整体中设置三个以上发光斑，以使得一个或多个光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及作为一个或多个光源中的至少一个光源的第一光源中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
根据本发明实施方式的直视式显示单元包括：照明光学系统；空间调制器件，根据输入的图像信号调制来自照明光学系统的光，以生成成像光；投影光学系统，将空间调制器件生成的成像光投影；以及透射屏，显示从投影光学系统所投影的成像光，该照明光学系统包括一个或多个光源，每个光源包括被配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，该固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，其中在一个或多个光源的整体中设置三个以上发光斑，以使得一个或多个光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及作为一个或多个光源中的至少一个光源的第一光源中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
在根据本发明实施方式的照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元中，在一个或多个光源的整体中设置三个以上发光斑，以使得一个或多个光源整体发射两种以上彼此不同的波段的光束，并且一个或多个光源的中至少一个光源(例如，第一光源)中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。因此，当照明单元发射两种以上波段的光束作为照明光时，能够调整各个波段光间的相对发光强度。
有利地，照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元均进一步包括一个或多个传播方向角度变换器件，用于变换从固态发光器件入射的光的传播方向角度；积分器，使要被来自传播方向角度变换器件的光照射的预定照明区中的照度分布均匀化。此外，有利地，积分器包括：第一复眼透镜，具有接收来自传播方向角度变换器件的光的单元；以及第二复眼透镜，具有接收来自第一复眼透镜的光的单元，并且由传播方向角度变换器件和第一复眼透镜和第二复眼透镜构成的光学系统具有使各个光源图像的尺寸不超过第二复眼透镜中的单元的尺寸的光学放大率，所述光源图像由第一复眼透镜中的各个单元形成于第二复眼透镜上。在该实施方式中，入射到第二复眼透镜上的光有效地到达照明区。因此，一个光源图像跨接多个单元而形成是不可能的，使得能够提高照明单元的光使用效率。
根据本发明实施方式的照明单元、投影式显示单元及直视式显示单元，在一个或多个光源的整体中设置三个以上发光斑，以使得一个或多个光源整体发射两种以上彼此不同的波段的光束，并且一个或多个光源的中至少一个光源(例如，第一光源)中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。当照明单元发射两种以上波段的光束作为照明光时，这使得能够调整各个波段光间的相对发光强度，从而使得能够提高照明光的亮度。此外，在一个或多个光源中的至少一个光源(例如，第一光源)中设置发射相同波段光的多个发光斑。这使得能够去除用于将从那些发光斑发射的光束合成的任何光学合成部件或用于合成的部件。因此，还能够实现单元的小型化，或防止单元大型化。
应当理解，前述的一般描述和随后的详细描述为示例性的，用于提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
包含附图以用于提供对本发明的进一步理解，并且将附图结合于本说明书并构成本说明书的一部分。附图示出了实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1A示出了从上方所看到的根据本发明第一实施方式的投影仪的示意性结构。
图1B示出了从一侧所看到的投影仪的示意性结构。
图2A示出了从上方所看到的图1A和图1B的投影仪中的典型光路。
图2B示出了从一侧所看到的图1A和图1B的投影仪中的光路。
图3A示出了图1A和图1B的投影仪中的光源具有上表面发光型芯片时光源的示例性结构的顶视图。
图3B示出了沿着图3A的线A-A截取的光源的结构的截面。
图4A示出了图1A和图1B的投影仪中的光源具有上表面发光型芯片时光源的另一示例性型结构的顶视图。
图4B示出了沿着图4A的线A-A截取的光源的结构的截面。
图5A示出了图1A和图1B的投影仪中的光源具有上表面发光型芯片时光源的又一示例性结构的顶视图。
图5B示出了沿着图5A的线A-A截取的光源的结构的截面。
图6A示出了图1A和图1B的投影仪中的光源具有上表面发光型芯片时光源上的发光斑的示例性排列的顶视图。
图6B示出了图1A和图1B的投影仪中的光源具有上表面发光型芯片时光源上的发光斑的另一示例性排列的顶视图。
图6C示出了图1A和图1B的投影仪中的光源具有上表面发光型芯片时光源上的发光斑的又一示例性排列的顶视图。
图7A示出了光源中的芯片为侧面发光型时图1A和图1B的投影仪中的光源的示例性结构的截面。
图7B示出了从其发光面所看到的光源中的固态发光器件。
图8A示出了当光源中的芯片为侧面发光型时图1A和图1B的投影仪中的光源的另一示例性结构的截面。
图8B示出了从其发光面所看到的光源中的固态发光器件。
图9A示出了当光源中的芯片为侧面发光型时图1A和图1B的投影仪中的光源的又一示例性结构的截面。
图9B示出了从其发光面所看到的光源中的固态发光器件。
图9C示出了从其发光面所看到的光源中的单片结构的固态发光器件。
图10A示出了与XY面成90度角时图7A的光源的结构的截面。
图10B示出了从其发光面所看到的光源中的固态发光器件。
图11A示出了与XY面成90度角时图8A的光源的结构的截面。
图11B示出了从其发光面所看到的光源中的固态发光器件。
图12A示出了与XY面成90度角时图9A～图9C的光源的结构的截面。
图12B示出了从其发光面所看到的光源中的固态发光器件。
图12C示出了从其发光面所看到的光源中的单片结构的固态发光器件。
图13A示出了前复眼透镜的示意性结构。
图13B示出了后复眼透镜的示意性结构。
图14A示意性示出了形成于图1A和图1B的投影仪中的各个光源上的发光斑的示例性排列。
图14B示意性示出了形成于图1A和图1B的投影仪中的各个光源上的发光斑的另一示例性排列。
图14C示意性示出了形成于图1A和图1B的投影仪中的各个光源上的发光斑的又一示例性排列。
图15A示出了形成于图1A和图1B的投影仪中的光源上的发光斑的排列与FFP之间的示例性关系。
图15B示出了形成于图1A和图1B的投影仪中的光源上的发光斑的排列与FFP之间的另一示例性关系。
图16示意性示出了图1A和图1B的投影仪中的后复眼透镜的单元上的示例性光源图像。
图17示意性示出了图1A和图1B的投影仪中的空间调制器件上的照明区的尺寸。
图18A示出了从上方所看到的根据本发明第二实施方式的投影仪的示意性结构。
图18B示出了从一侧所看到的投影仪的示意性结构。
图19A示出了从上方所看到的根据本发明第三实施方式的投影仪的示意性结构。
图19B示出了从一侧所看到的投影仪的示意性结构。
图20A示出了从上方所看到的图19A和图19B的投影仪中的示例性光路。
图20B示出了从一侧所看到的图19A和图19B的投影仪中的光路。
图21示意性示出了形成于图1A和图1B的投影仪中的光源上的发光斑的示例性排列。
图22A示意性示出了形成于变形例1的投影仪中的各个光源上的发光斑的示例性排列。
图22B示意性示出了形成于变形例1的投影仪中的各个光源上的发光斑的另一示例性排列。
图22C示意性示出了形成于变形例1的投影仪中的各个光源上的发光斑的又一示例性排列。
图23示出了变形例2的投影仪中的光源的示例性结构的截面。
图24示出了形成于图23的投影仪中的光源上的发光斑的排列和FFP的示例性关系。
图25A示出了从上方所看到的变形例3的投影仪的示意性结构。
图25B示出了从一侧所看到的变形例3的投影仪的示意性结构。
图26示出了配备有根据实施方式和变形例中的任一个的照明光学系统的背投式显示设备的示意性结构。
具体实施方式
下面，将参照附图详细说明本发明的实施方式。将以下面的顺序给出该说明。
1.第一实施方式(使用设置在照明光学系统中的三个光源的示例)
2.第二实施方式(使用反射型器件作为空间调制器件的示例)
3.第三实施方式(使用设置在照明光学系统中的单个光源的示例)
4.变形例
变形例1(使用设置在照明光学系统中的多个光源的另一示例)
变形例2(使用以相对于光源中的光轴成角度配置的芯片的示例)
变形例3(将照明光学系统中的积分器和聚光透镜省略的示例)
其它变形例(应用于背投式显示设备等的示例)
[第一实施方式]
[投影仪1的整体结构]
图1A和图1B示出了根据本发明第一实施方式的投影仪(本文中，称作“投影仪1”)的示意性结构。需要注意，该投影仪1相当于根据本发明一个实施方式的“投影式显示单元”的具体示例。图1A示出了从上方或Y轴上所看到的投影仪1的结构，图1B示出了从一侧或X轴上所看到的投影仪的结构。图2A和图2B示出了图1A和图1B的投影仪1中的光路。图2A示出了从上方或Y轴上所看到的光路，以及图2B示出了从一侧或X轴上所看到的那些光路。
通常，Y轴垂直延伸，而X轴水平延伸，但该实施方式并不局限于该取向。可替换地，Y轴可以水平延伸，而X轴可以垂直延伸。为了方便起见，将基于在实施方式中Y轴和X轴分别为垂直轴和水平轴的前提给出描述。此外，“水平方向”表示X轴的方向，而“垂直方向”表示Y轴方向。
投影仪1包括但并不局限于照明光学系统1A、空间调制器件60及投影光学系统70。具体地，空间调制器件60通过基于输入图像信号对来自照明光学系统1A的光束进行调制来产生光学图像(成像光)，并且投影光学系统70将来自空间调制器件60的光学图像投影至反射屏2。需要注意，照明光学系统1A相当于根据本发明一个实施方式的“照明单元”的具体示例。
[照明光学系统1A的构成]
照明光学系统1A具有供给用于照射空间调制器件60上的照明区60A的光束的功能。需要注意，在该照明光学系统1A中，可以根据需要在光束传播的区域内设置任何光学器件。光学器件的示例是用于削弱从照明光学系统1A所输出的光中的可见光之外的光的滤光片。
参照示例性图1A和图1B，照明光学系统1A包括但并不局限于光源10A、10B及10C；耦合透镜(或传播方向角度变换器件)20A、20B及20C；光路合成器件30、积分器40及聚光透镜50。光路合成器件30具有将来自光源10A、10B及10C的各个光束合成的功能。该光路合成器件30包括但并不局限于两个分色镜30A和30B。积分器40具有使照明区60A上的光的照度分布均匀化的功能，并且其包括但并不局限于一对复眼透镜40A和40B。
在光源10A的光轴上，耦合透镜20A、光路合成器件30、积分器40及聚光透镜50从光源10A的位置顺次排列。光源10B的光轴垂直于光源10A的光轴，并且两个轴在分色镜30A处交叉。在光源10B的光轴上，耦合透镜20B和分色镜30A从光源10B的位置顺次排列。光源10C的光轴也垂直于光源10A的光轴，并且两个轴在分色镜30B处交叉。在光源10C的光轴上，耦合透镜20C和分色镜30B从光源10C的位置顺次排列。
需要注意，耦合透镜(或传播方向角度变换器件)20A、20B及20C与积分器40的组合相当于根据本发明一个实施方式的光学部件的具体示例。该光学部件具有接收来自固态发光器件(随后将描述)的光束并允许光束通过的功能。
在图1A和图1B中，在构成投影仪1的所有部件中，光源10B和10C及耦合透镜20B和20C之外的部件排列在平行于Z轴的线上。然而，该实施方式并不局限于这种排列。可替换地，这些部件(或其一部分)可以排列在不平行于Z轴的线上。例如，尽管没有示出，但是照明光学系统1A中的所有部件的布局可以相对于图1A和图1B的布局旋转90度，从而使得照明光学系统1A的光轴垂直于Z轴。在这种情况下，为了将来自照明光学系统1A的光束导向空间调制器件60，需要诸如反射镜的附加光学器件。此外，光源10A、耦合透镜20A及光路合成器件30的布局可以相对于图1A和图1B的布局成90度角，从而使得它们的光轴垂直于Z轴。即使在这种情况下，为了将来自光路合成器件30的光束导向积分器40，诸如反射镜的附加光学器件也是必要的。
[光源10A、10B及10C具有上表面发光型芯片11A情况下的结构]
参照示例性图3A和图3B至图5A和图5B，光源10A、10B及10C均包括但并不局限于固态发光器件11及其中固态发光器件11被支撑于基材上的封装件12。换句话说，光源10A、10B及10C均可以通过固态发光器件11被支撑在基材上的封装件实现。固态发光器件11具有从发光区发射光束的功能，并且该发光区具有一个或多个点状的发光斑或一个或多个非点状的发光斑。如示例性图3A和图3B中所示，固态发光器件11可以由发射预定波长(波段)的光束的单个芯片11A构成。可替换地，如示例性图4A、图4B、图5A及图5B所示，固态发光器件11可以由发射相同波长或不同波长的光束的多个芯片11A构成。在后者的情况下，芯片11A可以如图4A和图4B所示的横向排列成一行，或者可以如图5A和图5B所示排列成矩阵状。此外，光源10A、10B及10C可以在各自的固态发光器件11中具有不同数目的芯片11A或相同数目的芯片11A。
如果固态发光器件11由单个芯片11A构成，则如图3A所示，固态发光器件11的尺寸(WV×WH)可以与单个芯片11A的尺寸(WV1×WH1)相同。另一方面，如果固态发光器件11由多个芯片11A构成，则如图4A和图5A所示，固态发光器件11的尺寸可以与通过将所有芯片11A排列成彼此相邻时所限定的面积相同。
当多个芯片11A如示例性图4A所示横向排列成一行时，固态发光器件11的尺寸(WV×WH)等于尺寸(WV1×2WH1)。另一方面，当多个芯片11A如图5A所示排列成矩阵状时，固态发光器件11的尺寸(WV×WH)等于尺寸(2WV1×2WH1)。
芯片11A可以是发光二极管(LED)、有机发光器件(OLED)及激光二极管(LD)中的任一种。光源10A、10B及10C中的所有芯片11A可以是LED、OLED或LD中的任一种。可替换地，光源10A、10B及10C中的至少一个中的芯片11A可以是LED，而其他中的芯片11A是OLED。此外，光源10A、10B及10C中的至少一个中的芯片11A可以是LED，而其他中的芯片11A是LD。此外，光源10A、10B及10C中的至少一个中的芯片11A可以是OLED，而其他中的芯片11A是LD。然而，优选地，光源10A、10B及10C中的所有芯片11A包括至少一个LD。
光源10A、10B及10C中的各个芯片11A可设计为发射不同波长的光束。就一个示例而言，光源10A的芯片11A发射波长约为400nm～500nm的光束或蓝色光束。光源10B的芯片11A发射波长约为500nm～600nm的光束或绿色光束。光源10C的芯片11A发射波长约为600nm～700nm的光束或红色光束。
就另一个示例而言，光源10A的芯片11A发射蓝色光束除外的光束，即，绿色光束或红色光束。光源10B的芯片11A发射绿色光束除外的光束，即，蓝色光束或红色光束。光源10C的芯片11A发射红色光束除外的光束，即，绿色光束或蓝色光束。随后，将参照示例性图14A～图14C给出来自光源10A、10B及10C中的芯片11A的光束的颜色的具体示例。
参照图3A和图3B至图6A、图6B及图6C，每个芯片11A具有发光斑11B，其尺寸(PV1×PH1)小于芯片11A自身的尺寸(WV×WH)。该发光斑11B相当于发光区，即，当通过向芯片提供电流来驱动芯片11A时发射光束的区域。当芯片11A是LED或OLED时，其上的发光斑11B为非点状，即，正方形或长方形形状。另一方面，当芯片11A是LD时，其上的发光斑11B为点状，并且该点小于芯片11A为LED或OLED时的发光斑11B。
如果固态发光器件11由单个芯片11A构成，则如示例性图6A所示，其上所形成的发光斑11B的数目为1。例外地，如果固态发光器件11具有单片结构，则如随后将详细描述的，发光斑11B的数目为多个。
另一方面，如果固态发光器件11由多个芯片11A构成，则如示例性图6B和图6C所示，其上所形成的发光斑11B等于芯片11A的数目。同样地，如果固态发光器件11具有单片结构，则发光斑11B的数目大于芯片11A的数目。
当固态发光器件11由单个芯片11A构成时，如图6A所示，固态发光器件11中的发光区的尺寸(PV×PH)等于发光斑11B的尺寸(PV1×PH1)。然而，固态发光器件11具有如上所述的单片结构的情况是个例外。
另一方面，当固态发光器件11由多个芯片11A构成时，固态发光器件11中的发光区的尺寸(PV×PH)等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域的尺寸。当多个芯片11A如图6B所示排列成一行时，发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(PV1×2PH1)而小于尺寸(WV×WH)。另外，当多个芯片11A如图6C所示排列成矩阵状时，发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(2PV1×2PH1)而小于尺寸(WV×WH)。[光源10A、10B及10C具有侧面发光型的芯片11A的情况下的结构]
在此之前，参照图3A和图3B至图6A和图6B，通过以芯片11A为上表面发光型的情况作为示例给出了描述。然而，芯片11A可以是侧面发光型。接下来，将通过以芯片11A为侧面发光型的情况作为示例给出描述。
参照示例性图7A和图7B至图12A、图12B及图12C，每个光源10A、10B及10C具有罐型，并包括管座13、罩14及由一个或多个侧面发光型芯片11A所构成的固态发光器件11。另外，固态发光器件11设置在由管座13和罩14所限定的内部空间内。换句话说，各个光源10A、10B及10C通过容纳有固态发光器件11的封装件来实现。
管座13和罩14构成包含有光源10A、10B、10C或10D(随后描述)的封装件。该管座13包括但并不局限于用于支撑热沉(sub-mount)15的支撑基板13A、设置在支撑基板13A背面的外边缘基板13B及多个连接销13C。
热沉15由导电散热性材料制成。通过在导电散热性基板中形成一个或多个绝缘通孔和一个或多个导电通孔来制造支撑基板13A和外边缘基板13B的每一个。支撑基板13A和外边缘基板13B都具有例如圆盘状，并且以双方的中心轴重合的方式层叠。外边缘基板13B的直径大于支撑基板13A的直径。外边缘基板13B是设置在垂直于基板13B的中心轴的平面上的圆形法兰盘，并且在从中心轴的圆周方向上伸展形成。该圆形法兰盘用于限定在制造过程期间将罩14接合至支撑基板13时罩14相对于支撑基板13A的基准位置。
连接销13C穿过支撑基板13A等。除至少一个连接销之外的所有连接销13C(为了方便起见称作“连接销α”)分别电连接至芯片11A上的相应电极(未示出)。例如，连接销α从外边缘基板13B和支撑基板13A延伸。另外，每个连接销α从支撑基板13A凸起的部分可以比从外边缘基板13B凸起的部分长。
另一方面，除连接销α之外的连接销13C(为了方便起见称作“连接销β”)电连接至芯片11A上的其它电极(未示出)。例如，连接销β的一端可以从外边缘基板13B纵向凸起，并且另一端嵌入支撑基板13A。连接销13C的远离外边缘基板13B凸起的一端插入例如电路板(未示出)中。从支撑基板13A凸起一些的连接销13C的多个端通过配线16分别连接至芯片11A。另一方面，嵌入支撑基板13A中的连接销13C的其它端通过支撑基板13A和热沉15电连接至所有芯片11A。连接销α由形成于支撑基板13A和外边缘基板13B中的绝缘通孔支撑。这些通孔使连接销α与支撑基板13A和外边缘基板13B绝缘。而且，通孔使连接销α彼此绝缘。另一方面，连接销β由形成于支撑基板13A和外边缘基板13B中的通孔支撑，并且销β电连接至这些通孔。
罩14具有将固态发光器件11封装的功能。该罩14包括但并不局限于在上端和下端设置有开口的圆柱部14A。例如，圆柱部14A的下端与支撑基板13A的侧面接触，从而限定了固态发光器件11所在的内部空间。罩14进一步包括发光窗口14B，用于覆盖圆柱部14A的上部开口。发光窗口14B被设置为面向固态发光器件11的发光区，并且使来自固态发光器件11的光束通过。
即使芯片11A为侧面发光型，固态发光器件11也能够从由一个或多个点状发光斑或一个或多个非点状发光斑所组成的发光区发射光束。固态发光器件11可以由用于发射预定波长的光束的单个芯片11A构成。可替换地，固态发光器件11可以由用于发射相同波长或不同波长的光束的多个芯片11A构成。在后者情况下，芯片11A可以如图7A、图7B、图8A及图8B所示横向排列成一行，或者如图10A、图10B、图11A及图11B所示纵向排列成一行。另外，光源10A、10B及10C中的各个固态发光器件11可以具有不同数目的芯片11A或相同数目的芯片11A。
如果固态发光器件11由单个芯片11A构成，则如示例性图9B和图12B所示，固态发光器件11的尺寸(WV×WH)等于单个芯片11A的尺寸(WV1×WH1)。例外地，如果固态发光器件11如示例性图9C和图12C所示具有单片结构，则固态发光器件11的尺寸(WV×WH)为如下。具体地，固态发光器件11的尺寸(WV×WH)大于图9C所示情况下的尺寸(WV1×2WH1)或图12C所示情况下的尺寸(2WV1×2WH1)。
另一方面，如果固态发光器件11由多个芯片11A构成，则固态发光器件11的尺寸等于如示例性图7B、图8B、图10B及图11B所示通过将所有芯片11A平铺所限定的面积的尺寸。当芯片11A被横向排列成一行时，固态发光器件11的尺寸(WV×WH)大于图7B所示情况下的尺寸(WV1×3WH1)或者图8B所示情况下的尺寸(WV1×2WH1)。另外，当芯片11A被纵向排列成一行时，固态发光器件11的尺寸(WV×WH)大于图10B所示情况下的尺寸(3WV1×WH1)或图11B所示情况下的尺寸(2WV1×WH1)。
芯片11A可以为激光二极管(LD)，并且光源10A、10B及10C中的所有芯片11A可以为LD。可替换地，光源10A、10B及10C中的至少一个中的芯片11A可以为LD，而其它光源中的芯片11A可以为LED或OLED。即使在这种情况下，优选的是光源10A、10B及10C中的芯片11A包括至少一个LD。
如示例性图7A和7B至图15A、图15B及图15C所示，每个芯片11A具有尺寸(PV1×PH1)小于芯片11A自身尺寸(WV×WH)的发光斑11B。发光斑11B相当于发光区，即，在通过向芯片提供电流来驱动芯片11A时发射光束的区域。如果芯片11A为LD，则芯片11A的发光斑11B具有点状，并且小于LED或OLED。
如果固态发光器件11由单个芯片11A构成，则如示例性图9B和图12B所示，其上所形成的发光斑11B的数目为1。例外地，如果固态发光器件11具有单片结构，则如示例性图9C和图12C所示，发光斑11B的数目为多个(图中为2个)。另一方面，如果固态发光器件11由多个芯片11A构成，则如示例性图7B、图8B、图10B及图11B所示，其上所形成的发光斑11B的数目等于芯片11A的数目。
当固态发光器件11由单个芯片11A构成时，固态发光器件11中的发光区的尺寸(PV×PH)等于发光斑11B的尺寸(PV1×PH1)。例外地，当固态发光器件11具有如示例性图9C和图12C所示的单片结构时，固态发光器件11中的发光区的尺寸(PV×PH)为如下。具体地，固态发光器件11中的发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(PV1×2PH1)且小于图9C所示情况下的尺寸(WV×WH)。另外，固态发光器件11中的发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(2PV1×PH1)且小于图12C所示情况下的尺寸(WV×WH)。
另一方面，当固态发光器件11由多个芯片11A构成时，固态发光器件11中的发光区的尺寸(PV×PH)等于当所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11的发光斑11B的外框所限定的区域的尺寸。当芯片11A被横向排列成一行时，发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(PV1×3PH1)且小于图7B所示情况下的尺寸(WV×WH)。同样地，发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(PV1×2PH1)且小于图8B所示情况下的尺寸(WV×WH)。此外，当芯片11A被纵向排列成一行时，发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(3PV1×PH1)且小于图10B所示情况下的尺寸(WV×WH)。同样地，发光区的尺寸(PV×PH)大于尺寸(2PV1×PH1)且小于图11B所示情况下的尺寸(WV×WH)。
现在，再次参照图2A和图2B，将在下面给出投影仪1中的光学部件的功能的说明。耦合透镜20A具有将来自光源10A的光束变换成基本准直的光束的功能。换句话说，耦合透镜20A将来自光源10A的光束的传播方向角度(θH，θV)改变成准直或基本准直的光束的角度。该耦合透镜20A被定位为来自光源10A的光束中的所有光分量中，仅扩展角小于传播方向角度(θH，θV)的光分量入射到耦合透镜20A上。
而且，如图2A和图2B所示，耦合透镜20B具有将来自光源10B的光束变换成基本准直的光束的功能。换句话说，耦合透镜20B将来自光源10B的光束的传播方向角度(θH，θV)改变成准直或基本准直的光束的角度。该耦合透镜20B被定位为使来自光源10B的光束中的所有光分量中，仅扩展角小于传播方向角度(θH，θV)的光分量入射到耦合透镜20B上。
同样地，如图2A和图2B所示，耦合透镜20C具有将来自光源10C的光束变换成基本准直的光束的功能。换句话说，耦合透镜20C将来自光源10C的光束的传播方向角度(θH，θV)改变成准直或基本准直的光束的角度。该耦合透镜20C被定位为使来自光源10C的光束中的所有光分量中，仅扩展角小于传播方向角度(θH，θV)的光分量入射到耦合透镜20C上。
因此，上述耦合透镜20A、20B及20C被定位为分别与光源10A、10B及10C(或它们的封装件)相对应。需要注意，耦合透镜20A、20B及20C均可以通过单个透镜或多个透镜的组合来实现。
分色镜30A和30B均包括具有波长选择性的单个反射镜。该反射镜可以通过在镜面上沉积多层干涉膜来形成。
在示例性图2A和图2B中，一旦来自光源10A的光束入射到分色镜30A中的反射镜的背面上，反射镜就会使入射光通过并将该光从其正面输出。另外，一旦来自光源10B的光束入射到分色镜30A中的反射镜的正面上，反射镜就会反射该入射光。
同样地，在示例性图2A和图2B中，一旦来自光源10A的光束入射到分色镜30B中的反射镜的背面上，反射镜就会使入射光通过并使该光从其正面输出。另外，一旦来自光源10C的光入射到分色镜30B中的反射镜的正面上，反射镜就会反射该入射光。
以此方式，包括分色镜30A和30B的光路合成器件30被配置为将来自光源10A、10B及10C的各个光束合成为单束。
构成积分器40的复眼透镜40A和40B均包括排列成预定形状的多个透镜部件(或单元)，如示例性图13A和图13B所示，在该实施方式中为4×3(长度×宽度)的矩阵状。复眼透镜40B中的单元42被定位成分别与复眼透镜40A中的相应单元41相对。复眼透镜40A被定位在复眼透镜40B的焦点位置处或附近，而复眼透镜40B被定位在复眼透镜40A的焦点位置处或附近。因此，一旦光束入射到积分器40上，光束就被复眼透镜40A分成多个光束，并且这些光束随后聚焦于被定位为面向投影图像的复眼透镜40B的表面附近，从而形成第二光源面或光源图像。该第二光源面位于投影光学系统70中的入射光瞳的共轭面上。然而，该第二光源面可以不位于投影光学系统70中的入射光瞳的共轭面上。可替换地，它可以只是位于设计可允许的范围内。需要注意，复眼透镜40A和40B可以集成为一体，即，可以由单个透镜来实现。
通常，来自光源10A、10B及10C的任意光束在垂直于其传播方向的平面上表现出不均匀的强度分布。如果这样的光束被导向至照明区60A(或照射面)，则其上的照度分布也会是不均匀的。如上所述，来自光源10A、10B及10C的光束被变换成多个光束。随后，光束被导向照明区60A并重叠在其上。这能够使照明区60A上的照度分布均匀化。
聚光透镜50具有将来自积分器40的光束会聚的功能，从而照射照明区60A，同时会聚光束叠加在其上。
空间调制器件60具有根据对应于来自光源10A、10B及10C的光束的波长的彩色图像信号对来自照明光学系统1A的光束进行二维调制的功能。这使得能够形成光学图像。该空间调制器件60可以是图2A和图2B所示的透射型器件。其一个示例为透射型液晶面板。
[投影仪1的特征部分的构成]
现在，将在下面给出根据第一实施方式的投影仪1的特征的说明。
[第一特征]
由于所有光源10A、10B及10C具有总共三个以上发光斑11B，所以光源发射两种以上波长的光束(在该实施方式中为R、G及B光束)。此外，光源10A、10B及10C中的至少一个(本文中称作“第一光源”)设置有用于从固态发光器件11发射相同波长的光束(在该实施方式中为R、G、及B光束之一)的多个发光斑11B。换句话说，在该实施方式中，在一个或多个光源整体中设置三个以上发光斑，从而使一个或多个光源整体发射彼此不同的两种以上波段的光束，并且作为一个或多个光源中的至少一个的第一光源中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
具体地，如图14A～图14C中所示的示例性示意图中所示，红色发光斑11Br、绿色发光斑11Bg及蓝色发光斑11Bb设置于光源10A、10B、及10C中。
参照图14A，光源10A在固态发光器件11上具有单个R发光斑11Br。相当于第一光源的光源10B在其上具有两个绿色发光斑11Bg。光源10C在其上具有单个B发光斑11Bb。
参照图14B，相当于第一光源的光源10A在固态发光器件11上具有两个R发光斑11Br。也相当于第一光源的光源10B在其上具有两个G发光斑11Bg。也相当于第一光源的光源10C在其上具有两个B发光斑11Bb。
参照图14C，光源10A在固态发光器件11上具有单个R发光斑11Br。相当于第一光源的光源10B在其上具有两个G发光斑11Bg。也相当于第一光源的光源10C在其上具有两个G发光斑11Bg和单个B发光斑11Bb。具体地，光源10C在固态发光器件11上除了具有用于发射相同波长的光束(在该实施方式中为G光束)的多个发光斑之外，还具有用于发射波长与所述相同波长不同的光束(在该实施方式中为B光束)的一个或多个发光斑。
[第二特征]
考虑第一实施方式中光源10A、10B及10C中的至少一个(本文中称作“第二光源”)设置有由LD形成的芯片11A，并且在芯片上具有多个发光斑11B。需要注意，第二光源可以为第一光源或者可以独立于第一光源。在这种情况下，优选的是第二光源具有下面结构。
具体地，来自发光斑11B的光束的远场图案(FFP)的短轴与垂直于光学部件的光轴的平面上的短轴一致或基本一致。例如，如果光学部件是图1A和图1B的积分器40，则来自发光斑11B的光束的FFP的短轴与Y轴(在垂直于Z轴的XY面内)一致或基本一致(即，从每个发光斑发出的光中的FFP的短轴方向与垂直于光学部件的光轴的平面内的光学部件的短轴方向基本一致)。换句话说，来自第二光源中的发光斑11B的光束的FFP的短轴与投影仪1的外部形状(或矩形外壳)的短轴一致或基本一致。此外，如果第二光源发射不同波长的光束，则优选的是来自各发光斑11B的具有不同波长的光束的FFP的长轴彼此一致或基本一致。
图15A和图15B示出了示例性第二光源。图15A的第二光源具有均由LD形成的两个芯片11A-1和11A-2，并且两个芯片分别设置有包括活性层110的发光斑(或近场图案(NFP))11B-1和11B-2。
另一方面，图15B的第二光源具有单片结构。该光源具有由LD形成的单个芯片11A，并且芯片11A上设置有两个发光斑11B-1和11B-2。发光斑11B-1和11B-2可以发射相同波长或不同波长的光束。在这种情况下，来自发光斑11B-1和11B-2的光束的FFP(参见由参考标号P11和P12所表示的椭圆形光圈)的短轴(在该图中，平行于Y轴)与垂直于积分器40的光轴的平面内的短轴(平行于Y轴)一致。另外，来自发光斑11B-1和11B-2的光束的FFP的长轴(在该图中，平行于X轴)彼此一致。
[第三特征]
在第一实施方式中，优选的是，以复眼透镜40A的单元41在复眼透镜40B上形成的光源图像S的尺寸分别不大于复眼透镜40B的相应单元42的尺寸的方式，来设定耦合透镜20A、20B及20C及复眼透镜40A和40B的各个焦距。
通过下面的式子(1)～(3)表示满足此的条件。另外，图16中示出了该条件。该图示出了复眼透镜40A和40B中的每个单元具有除1以外的垂直长度/横向比(或纵横比)，并且将在随后详细描述该排列。
h1＝P1×(fFEL/fCL1)≤hFEL2(1)
h2＝P2×(fFEL/fCL2)≤hFEL2(2)
h3＝P3×(fFEL/fCLS)≤hFEL2(3)
其中
h1表示通过来自光源10A的光束所形成的光源图像S(光源图像S1)的尺寸，
h2表示通过来自光源10B的光束所形成的光源图像S(光源图像S2)的尺寸，
h3表示通过来自光源10C的光束所形成的光源图像S(光源图像S3)的尺寸，
P1表示光源10A中所包含的固态发光器件11中的发光区的尺寸，
P2表示光源10B中所包含的固态发光器件11中的发光区的尺寸，
P3表示光源10C中所包含的固态发光器件11中的发光区的尺寸，
fFEL表示复眼透镜40A和40B的焦距，
fCL1表示耦合透镜20A的焦距，
fCL2表示耦合透镜20B的焦距，
fCL3表示耦合透镜20C的焦距，以及
hFEL2表示复眼透镜40B中的每个单元42的尺寸。
在式子(1)中，如果光源10A中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P1等于芯片11A中的发光斑11B的尺寸。同样地，如果光源10B中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P2等于芯片11A中的发光斑11B的尺寸。此外，如果光源10C中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P3等于芯片11A中的发光斑11B的尺寸。
另一方面，在式子(1)中，如果光源10A中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P1等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域的尺寸。同样地，如果光源10B中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P2等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域的尺寸。此外，如果光源10C中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P3等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域的尺寸。如果通过多个透镜的组合形成耦合透镜20A，则fCL1相当于这些透镜的合成焦距。同样地，如果通过多个透镜的组合形成耦合透镜20B，则fCL2相当于这些透镜的合成焦距。此外，如果通过多个透镜的组合形成耦合透镜20C，则fCL3相当于这些透镜的合成焦距。
下面，给出分别实质上等效于式子(1)～(3)的以下式子(4)～(6)。当固态发光器件11中的发光区的尺寸接近等于固态发光器件11自身尺寸时，这些式子尤其有效。
h1＝W1×(fFEL/fCL1)≤hFEL2(4)
h2＝W2×(fFEL/fCL2)≤hFEL2(5)
h3＝W3×(fFEL/fCL3)≤hFEL2(6)
其中，
W1表示光源10A中固态发光器件11的尺寸，
W2表示光源10B中固态发光器件11的尺寸，以及
W3表示光源10C中固态发光器件11的尺寸。
如果固态发光器件11由单个芯片11A构成，则W等于芯片11A自身的尺寸。另一方面，如果固态发光器件11由多个芯片11A构成，则W等于通过平铺全部芯片11A所限定的区域的尺寸。
在该实施方式中，如果复眼透镜40A和40B的单元41和42具有如示例性图13A和图13B所示的除1以外的纵横比，则优选的是耦合透镜20A、20B及20C和复眼透镜40A和40B的各自的焦距具有由以下式子(7)～(12)所定义的关系。
另外，更优选的是，耦合透镜20A、20B及20C中的垂直焦距和水平焦距的比(或变形比)(fCL1H/fCL1V、fCL2H/fCL2V及fCL3H/fCL3V)均等于复眼透镜40B中每个单元42的垂直长度和水平长度的比的倒数(hFEL2V/hFEL2H)。而且，更优选的是，照明光学系统1A采用变形光学系统。例如，考虑复眼透镜40B的每个单元42具有矩形形状，并且其长边沿着诸如水平方向的第一方向延伸。在这种情况下，优选的是，耦合透镜20A、20B及20C的焦距fCL1V、fCL2V及fCL3V分别比其焦距fCL1H、fCL2H、及fCL3H长。图16中示出了由式子(7)～(12)所表示的关系。
h1H＝P1H×(fFELH/fCL1H)≤hFEL2H    (7)
h2H＝P2H×(fFELH/fCL2H)≤hFEL2H    (8)
h3H＝P3H×(fFELH/fCL3H)≤hFEL2H    (9)
h1V＝P1V×(fFELV/fCL1V)≤hFEL2V    (10)
h2V＝P2V×(fFELV/fCL2V)≤hFEL2V    (11)
h3V＝P3V×(fFELV/fCL3V)≤hFEL2V    (12)
其中
h1H表示通过来自光源10A的光束所形成的光源图像S(光源图像S1)沿着第一方向(例如，水平方向)的尺寸(宽度)，
h2H表示通过来自光源10B的光束所形成的光源图像S(光源图像S2)沿着第一方向(例如，水平方向)的尺寸(宽度)，
h3H表示通过来自光源10C的光束所形成的光源图像S(光源图像S3)沿着第一方向(例如，水平方向)的尺寸(宽度)，
h1V表示通过来自光源10A的光束所形成的光源图像S(光源图像S1)沿着垂直于第一方向的第二方向(例如，垂直方向)的尺寸(宽度)，
h2V表示通过来自光源10B的光束所形成的光源图像S(光源图像S2)沿着第二方向(例如，垂直方向)的尺寸(宽度)，
h3V表示通过来自光源10C的光束所形成的光源图像S(光源图像S3)沿着第二方向(例如，垂直方向)的尺寸(宽度)，
P1H表示位于光源10A中所包含的固态发光器件11上的发光区沿着第一方向或与其相应的方向的尺寸(宽度)，
P2H表示位于光源10B中所包含的固态发光器件11上的发光区沿着第一方向或与其相应的方向的尺寸(宽度)，
P3H表示位于光源10C中所包含的固态发光器件11上的发光区沿着第一方向或与其相应的方向的尺寸(宽度)，
P1V表示位于光源10A中所包含的固态发光器件11上的发光区沿着第二方向或与其相应的方向的尺寸(宽度)，
P2V表示位于光源10B中所包含的固态发光器件11上的发光区沿着第二方向或与其相应的方向的尺寸(宽度)，
P3V表示位于光源10C中所包含的固态发光器件11上的发光区沿着第二方向或与其相应的方向的尺寸(宽度)，
fFELH表示复眼透镜40A和40B在第一方向上的焦距，
fFELV表示复眼透镜40A和40B在第二方向上的焦距，
fCL1H表示耦合透镜20A在第一方向或与其相应的方向上的焦距，
fCL2H表示耦合透镜20B在第一方向或与其相应的方向上的焦距，
fCL3H表示耦合透镜20C在第一方向或与其相应的方向上的焦距，
fCL1V表示耦合透镜20A在第二方向或与其相应的方向上的焦距，
fCL2V表示耦合透镜20B在第二方向或与其相应的方向上的焦距，
fCL3V表示耦合透镜20C在第二方向或与其相应的方向上的焦距，
hFEL2H表示复眼透镜40B中的单元42之一沿着第一方向的尺寸(宽度)，以及
hFEL2V表示复眼透镜40B中的单元42之一沿着第二方向的尺寸(宽度)。
在上面式子中，如果光源10A、10B及10C和耦合透镜20A、20B及20C配置在积分器40的光轴上，则“第一方向或与其相应的方向”表示第一方向。另外，如果光源10A、10B及10C和耦合透镜20A、20B及20C不在积分器40的光轴上，则“第一方向或与其相应的方向”表示对应于第一方向的方向。在这种情况下，基于各个光源10A、10B及10C与积分器40之间的光路上的光学器件的布局来确定对应于第一方向的方向。
同样地，在上面的式子中，如果光源10A、10B及10C和耦合透镜20A、20B及20C在积分器40的光轴上，则“第二方向或与其相应的方向”表示第二方向。另外，如果光源10A、10B及10C和耦合透镜20A、20B及20C不在积分器40的光轴上，则“第二方向或与其相应的方向”表示对应于第二方向的方向。在这种情况下，基于各个光源10A、10B及10C与积分器40之间的光路上的光学器件的布局来确定对应于第二方向的方向。
如果光源10A中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P1H等于芯片11A上的发光斑11B在第一方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。同样地，如果光源10B中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P2H等于芯片11A上的发光斑11B在第一方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。此外，如果光源10C中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P3H等于芯片11A上的发光斑11B在第一方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。
另一方面，如果光源10A中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P1H等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域在第一方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。同样地，如果光源10B中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P2H等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域在第一方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。此外，当光源10C中的固态发光器件11由多个芯片11A构成时，则P3H等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域在第一方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。
如果光源10A中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P1V等于芯片11A上的发光斑11B在第二方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。同样地，如果光源10B中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P2V等于芯片11A上的发光斑11B在第二方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。此外，如果光源10C中的固态发光器件11由单个芯片11A构成，则P3V等于芯片11A上的发光斑11B在第二方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。
另一方面，如果光源10A中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P1V等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域在第二方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。同样地，如果光源10B中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P2V等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域在第二方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。此外，如果光源10C中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则P3V等于所有芯片11A以最小面积平铺时由芯片11A的发光斑11B的外框所限定的区域在第二方向或与其相应的方向上的尺寸(宽度)。
在该实施方式中，如果复眼透镜40A和40B中的各个单元41和42具有除1以外的纵横比，则优选的是，复眼透镜40A中的每个单元41的纵横比和照明区60A的纵横比具有由下面式子(13)所定义的关系。需要注意，照明区60A的纵横比(H/V)(参见图17)与空间调制器件60的分辨率相关。例如，如果空间调制器件60的分辨率(VGA)为640×480，则照明区60A的纵横比(H/V)为640/480。此外，如果空间调制器件60的分辨率(VGA)为800×480，则照明区60A的(H/V)为800/480。
hFEL1H/hFEL1V＝H/V    (13)
其中
hFEL1H表示复眼透镜40A中的每个单元在第一方向上的尺寸(宽度)，
hFEL1V表示复眼透镜40A中的每个单元在第二方向上的尺寸(宽度)，
H表示照明区60A在第一方向上的尺寸(宽度)，以及
V表示照明区60A在第二方向上的尺寸(宽度)。
[第四特征]
在该实施方式中，优选的是，以入射到耦合透镜20A、20B及20C上的光束的尺寸不大于这些耦合透镜的尺寸的方式来设定耦合透镜20A、20B及20C的焦距和数值孔径(NA)。这些条件由以下式子(14)～(16)表示。
Figure BDA0000109750120000261
Figure BDA0000109750120000262
其中
Figure BDA0000109750120000264
表示入射到耦合透镜20A上的光束的尺寸，
Figure BDA0000109750120000265
表示入射到耦合透镜20B上的光束的尺寸，
Figure BDA0000109750120000266
表示入射到耦合透镜20C上的光束的尺寸，
NA1表示耦合透镜20A的NA，
NA2表示耦合透镜20B的NA，
NA3表示耦合透镜20C的NA，
hCL1表示耦合透镜20A的尺寸，
hCL2表示耦合透镜20B的尺寸，以及
hCL3表示耦合透镜20C的尺寸。
在该实施方式中，如果耦合透镜20A、20B及20C具有除1以外的纵横比，则优选的是耦合透镜20A、20B及20C的焦距和NA具有由下式(17)～(22)所定义的关系。
Figure BDA0000109750120000267
Figure BDA0000109750120000269
Figure BDA00001097501200002610
Figure BDA00001097501200002611
Figure BDA00001097501200002612
其中
表示入射到耦合透镜20A上的光束在第一方向(例如，水平方向)或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
Figure BDA0000109750120000272
表示入射到耦合透镜20B上的光束在第一方向(例如，水平方向)或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
Figure BDA0000109750120000273
表示入射到耦合透镜20C上的光束在第一方向(例如，水平方向)或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
表示入射到耦合透镜20A上的光束在第二方向(例如，垂直方向)或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
Figure BDA0000109750120000275
表示入射到耦合透镜20B上的光束在第二方向(例如，垂直方向)或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
Figure BDA0000109750120000276
表示入射到耦合透镜20C上的光束在第二方向(例如，垂直方向)或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
NA1H表示耦合透镜20A在第一方向或与其对应的方向上的NA，
NA2H表示耦合透镜20B在第一方向或与其对应的方向上的NA，
NA3H表示耦合透镜20C在第一方向或与其对应的方向上的NA，
NA1V表示耦合透镜20A在第二方向或与其对应的方向上的NA，
NA2V表示耦合透镜20B在第二方向或与其对应的方向上的NA，
NA3V表示耦合透镜20C在第二方向或与其对应的方向上的NA，
hCL1H表示耦合透镜20A在第一方向或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
hCL2H表示耦合透镜20B在第一方向或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
hCL3H表示耦合透镜20C在第一方向或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
hCL1V表示耦合透镜20A在第二方向或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，
hCL2V表示耦合透镜20B在第二方向或与其对应的方向上的尺寸(宽度)，并且
hCL3V表示耦合透镜20C在第二方向或与其对应的方向上的尺寸(宽度)。
[投影仪1的操作和效果]
下面，给出根据第一实施方式的投影仪1的操作和效果的说明。
如参照示例性图14A～图14C所描述的，所有光源10A、10B及10C设置有其上总共形成有三个以上发光斑11B的固态发光器件11。另外，从这些发光斑11B中发射两种以上不同波长的光束(在该实施方式中为红色、绿色、及蓝色光束)。此外，在光源10A、10B及10C的至少一个(第一光源)中，固态发光器件11具有发射相同波长的光束(在该实施方式中为红色光束、绿色光束及蓝色光束中的任一种)的多个发光斑11B。换句话说，在一个或多个光源整体中设置三个以上发光斑，以使一个或多个光源整体发射两种以上波段彼此不同的光束，并且作为一个或多个光源中的至少一个的第一光源中的固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
典型的投影仪被设计为通过使用诸如红色光束、绿色光束及蓝色光束的三原色光束来显示彩色图像。然而，存在分别发射三原色光束的器件(或固态发光器件中的芯片)间的各个颜色的强度或亮度性质不同。在这种情况下，难以提高从照明系统输出的照明光整体的亮度。在该现有情况下，难以提高从照明单元(或照明光学系统)输出的照明光整体的亮度。这是因为为了调整照明光整体的白平衡，需要使用具有更低强度的光束作为基准。例如，如果绿色光束比红色光束和蓝色光束暗，则在调整白平衡时，红色光束和蓝色光束的亮度需要被调整为或适合于绿色光束。
与之相比，在该实施方式中，投影仪1具有上面所构成的光源10A、10B及10C。因此，当从照明光学系统1A发出两种以上波段的光束(本文中为红色光、绿色光和蓝色光)作为照明光时，使得能够调整各个波段光间的相对发光强度。因此，当如过去一样调整照明光整体的白平衡时，能够避免基于相对较低的发光强度来进行调整，因此，使得能够提高照明光的亮度。此外，在一个或多个光源中的至少一个(例如，第一光源)中设置发射相同波段的光的多个发光斑11B。这使得能够消除用于将从这些发光斑11B发射的光束合成的任意光学合成部件或用于合成的部件。因此，还能够实现投影仪1整体的小型化，或防止投影仪1大型化。
如参照示例性图15A和图15B所描述的，在第一实施方式的投影仪1中，光源10A、10B及10C中的至少一个(第二光源)可以设置有其中多个发光斑11B形成于由LD组成的多个芯片11A上的固态发光器件11。该结构的投影仪1提供了下面的操作和效果。
来自发光斑11B的光束的FFP的短轴可以被调整为与垂直于积分器40的光轴的平面内的短轴基本一致。由于这种调整，使得来自发光斑11B的光束的FFP的短轴也与投影仪1外形的短轴基本一致。这有利于投影仪1的进一步小型化。
此外，如果第二光源发射两种以上不同波长的光束，则来自各发光斑11B的光束的FFP的长轴被调整为彼此基本一致。在该结构中，使用I切割形状的透镜能够减小投影仪1的照明光学系统中的光束的损失。具体地，在经过“I切割”的部分中牺牲了光学的有效范围。然而，通过使来自LD的光束的FFP的一个轴与进行“I切割”的方向(有效直径宽的方向)一致，有利地减小了光损失。
如参照示例性图16所描述的，在第一实施方式的投影仪1中，可以以复眼透镜40A的单元41形成于复眼透镜40B上的光源图像的尺寸不大于复眼透镜40B的相应单元42的尺寸的方式，来设定耦合透镜20A、20B及20C和复眼透镜40A和40B的焦距(fCL1、fCL2、fCL3及fFEL)。该结构的投影仪1给出下面的操作和效果。
固态发光器件11用于从包括一个或多个点状发光斑或一个或多个非点状发光斑的发光区中发射一种或多种光束，并且该固态发光器件11由LED、OLED、或LD中的一种或多种形成。因此，即使复眼透镜40B定位在复眼透镜40A的焦点位置上，复眼透镜40A的单元形成于复眼透镜40B上的光源图像S也不是完全的点状，并且每个图像S具有相当大的尺寸(参见图16)。然而，在该实施方式的投影仪1中，由于一个光源图像S跨接多个单元而形成是不可能的，所以入射到复眼透镜40B上的光有效地到达照明区60A。因此，能够提高照明光学系统1A的光使用效率。
另外，如果复眼透镜40A和40B中的各个单元41和42具有除1以外的纵横比，则可以考虑该纵横比来设定耦合透镜20A、20B及20C的焦距(fCL1H、fCL2H、fCL3H、fCL1V、fCL2V、fCL3V、fFELH及fFELV)以及复眼透镜40A和40B的焦距(fFELH和fFELV)。因此，能够进一步提高照明光学系统1A的光使用效率。
此外，在第一实施方式的投影仪1中，如果耦合透镜20A、20B及20C具有除1以外的纵横比，则可以考虑该纵横比来设定耦合透镜20A、20B及20C的焦距(fCL1H、fCL2H、fCL3H、fCL1V、fCL2V、及fCL3V)和NA(NA1H、NA2H、NA3H、NA1V、NA2V及NA3V)。因此，能够进一步提高照明光学系统1A的光使用效率。
此外，在第一实施方式的投影仪1中，如果光源10A、10B及10C的传播方向角度彼此不同，则可以考虑该差异来设定耦合透镜20A、20B及20C的焦距(fCL1H、fCL2H、fCL3H、fCL1V、fCL2V及fCL3V)和NA(NA1H、NA2H、NA3H、NA1V、NA2V及NA3V)。因此，能够进一步提高照明光学系统1A的光使用效率。
直到目前为止，已经描述了第一实施方式的投影仪1。现在，将在下面说明其它实施方式(第二实施方式和第三实施方式)。需要注意，在下面的实施方式中，与第一实施方式中相同的部件被赋予相同的参考标号，并且将其说明忽略。
[第二实施方式]
图18A和图18B示出了根据本发明第二实施方式的投影仪(本文中，称作“投影仪3”)的示意性结构。需要注意，该投影仪3相当于根据本发明一个实施方式的“投影显示单元”的具体示例。图18A示出了从上方或Y轴上所看到的投影仪3的示意性结构，以及图18B示出了从一侧或X轴上所看到的结构。
投影仪3的结构与投影仪1的结构的不同之处在于空间调制器件和照明光学系统。具体地，投影仪3包括反射型空间调制器件60和照明光学系统3A。因此，对投影仪3的描述将主要集中在与投影仪1的不同点上，如果认为适宜将省略相同点。
投影仪3的照明光学系统3A包括替代投影仪1中的照明光学系统1A的聚光透镜50的聚光透镜50A。该聚光透镜50A具有将来自积分器40的光束变换成准直光束的功能，并且该光束经由偏振光分束器51传送至聚光透镜50B。
在该实施方式中，如上所述，空间调制器件60可以通过诸如反射型液晶面板的反射型器件来实现。因此，与投影仪1相比，投影仪3进一步包括聚光透镜50B和偏振光分束器51。偏振光分束器51是具有使入射光选择性通过或被反射的功能的光学器件。具体地，一旦光入射到偏振光分束器51上，则入射光中的诸如P偏振分量的特定偏振分量通过，而诸如S偏振分量的其它偏振分量被反射。空间调制器件60具有调制入射光束并且反射该入射光束同时改变其偏振的功能。具体地，一旦来自照明光学系统3A的光束入射到偏振光分束器51上，则光束中所包含的诸如S偏振光束的特定偏振光束被偏振光分束器51选择性地反射，并且反射光束入射到空间调制器件60上。随后，入射光束被该空间调制器件60反射，同时入射光束的偏振改变。诸如P偏振光束的该偏振光束(光学图像)从空间调制器件60中输出，并且光束随后通过偏振光分束器51而入射到投影光学系统70。聚光透镜50B具有将从光源通过积分器40、聚光透镜50A、及偏振光分束器51的光束会聚的功能，使得所会聚的光束照射到照明区60A上，同时叠加在其上。
上面所构成的该实施方式的投影仪3具有与第一实施方式的投影仪1基本相同的行为。因此，投影仪3提供与投影仪1基本相同的效果。
关于投影仪3的尺寸，具体地，在垂直于积分器40的光轴的平面(XY面)内的X轴方向上的宽度相对较长。因此，通过使来自发光斑11B的光束的FFP的短轴与投影仪3外形的短轴(Y轴)一致，具有将投影仪3整体进一步小型化的优势。
[第三实施方式]
图19A和图19B示出了根据本发明第三实施方式的投影仪(本文中，称作“投影仪4”)的示意性结构。需要注意，该投影仪4相当于根据本发明一个实施方式的“投影显示单元”的具体示例。图19A示出了从上方或Y轴上所看到的投影仪4的示意性结构，以及图19B示出了从一侧或X轴上所看到的示意性结构。此外，图20A示出了从投影仪4的上方或在Y轴上所看到的光路，以及图20B示出了从投影仪4的侧面或X轴上所看到的光路。
该实施方式的投影仪4的结构与投影仪1的结构的不同之处在于照明光学系统。具体地，投影仪4包括照明光学系统4A。因此，投影仪4的描述将主要集中在与投影仪1的不同点上，并且如果认为适宜将省略相同点。
投影仪4的照明光学系统4A不包括光源10A、10B及10C和分色镜30A和30B，但是代替地包括光源10D。该光源10D置于耦合透镜20D的光轴上。照明光学系统4A被构造为来自光源10D的光束直接进入耦合透镜20D。
光源10D包括但并并不局限于固态发光器件11和其中装配在基材上的固态发光器件11受到支撑并被覆盖的封装件12。在这种情况下，固态发光器件11可以由一个或多个上表面发光型芯片11A构成。可替换地，光源10D可以具有罐形。换句话说，光源10D可以包括管座13、罩14及位于由管座13和罩14所限定的内部空间中的固态发光器件11。另外，固态发光器件11可以由一个或多个侧面发光型芯片11A构成。
光源10D中的固态发光器件11具有由一个或多个点状的发光斑或一个或多个非点状的发光斑所构成的发光区，并且从该发光区发射光束。光源10D中的固态发光器件11可以由用于发射预定波长的光束的单个芯片11A或用于发射相同波长或不同波长的光束的多个芯片11A构成。如果固态发光器件11由多个芯片11A构成，则芯片11A可以横向排列成一行或排列成矩阵状。
芯片11A可以是LED、OLED、或LD。如果光源10D中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则所有芯片11A可以是LED、OLED或LD。可替换地，芯片11A可以是LED和OLED、LED和LD或OLED和LD的组合。然而，在任何情况下，优选的是芯片11A包括至少一个LD。
如果光源10D中的固态发光器件11由多个芯片11A构成，则芯片11A可以是用于发射相同波长或不同波长的光束的芯片。此外，所有芯片11A可以是用于发射波长为400nm～500nm(B)、500nm～600nm(G)或600nm～700nm(R)的光束的芯片。此外，芯片11A可以是用于发射波长为400nm～500nm(B)、500nm～600nm(G)及600nm～700nm(R)的光束的芯片的组合。
在该实施方式中，类似于第一实施方式的光源10A、10B及10C，光源10D中的固态发光器件11具有用于发射两种以上不同波长的光束(R光束、G光束及B光束)的总共三个以上发光斑。另外，光源10D用作第一光源。换句话说，光源10D中的固态发光器件11包括发射相同波长的光束(R光束、G光束及B光束中的一种)的多个发光斑。具体地，参照示例性图21，光源10D中的固态发光器件11具有一个R发光斑11Br、两个G发光斑11Bg及一个B发光斑11Bb。因此，光源10D(第一光源)中的固态发光器件11除了设置有用于发射相同波长的光束的多个发光斑(在该实施方式中为G发光斑11Bg)之外，还设置有用于发射波长与相同波长不同的光束的一个或多个发光斑(在该实施方式中为R发光斑11Br和B发光斑11Bb)。因此，上面所构成的该实施方式的投影仪4具有与第一实施方式的投影仪1基本相同的行为。因此，投影仪4提供了与投影仪1基本相同的效果。
[变形例]
接下来，将在下面给出第一至第三实施方式的变形例(分别被称作“变形例1～3”)的说明。需要注意，在下面的变形例中，与第一至第三实施方式中相同的部件被赋予相同的参考标号，并且将其说明省略。
[变形例1]
图22A～图22C示意性示出了在变形例1的投影仪中形成于各个光源上的发光斑(R发光斑11Br、G发光斑11Bg及B发光斑11Bb)的示例性排列。
参照示例性图22A，光源10A中的固态发光器件11具有R发光斑11Br。作为第一光源的光源10B中的固态发光器件11具有两个G发光斑11Bg和B发光斑11Bb。因此，根据图22A的发光斑的排列，光源10B(第一光源)中的固态发光器件11除了具有用于发射相同波长的光束的发光斑(G发光斑11Bg)之外，还具有用于发射波长与相同波长不同的光束的一个或多个发光斑(B发光斑11Bb)。
参照示例性图22B，光源10A中的固态发光器件11具有R发光斑11Br。作为第一光源的光源10B中的固态发光器件11具有两个G发光斑11Bg和两个B发光斑11Bb。因此，根据图22B的发光斑的排列，光源10B(第一光源)中的固态发光器件11除了具有用于发射相同波长的光束的发光斑(G发光斑11Bg或B发光斑11Bb)之外，还具有用于发射波长与所述相同波长不同的光束的一个或多个发光斑(两个B发光斑11Bb或两个G发光斑11Bg)。
参照示例性图22C，光源10A中的固态发光器件11具有R发光斑11Br。均用作第一光源的光源10B和10C中的固态发光器件11分别具有两个G发光斑11Bg和两个B发光斑11Bb。光源10D中的固态发光器件11具有B发光斑11Bb。需要注意，在图22A的情况下，设置了多个第一光源(在该变形例中为两个光源10B和10C)。
如上所述，在照明光学系统中为光源设置的发光斑的排列不被限定，并且来自发光斑的光束的颜色和波长也不被限定。因此，能够根据应用或需求适宜地变形发光斑的排列。即使将排列变形，具有这种排列的投影仪的行为也不会改变。因此，投影仪能够提供与实施方式的投影仪相同的效果。
[变形例2]
图23示出了变形例2的投影仪中的光源(光源10A、10B、10C及10D的其中一个)的示例性结构的截面。该变形例的光源与实施方式的光源的不同之处在于至少其中一个芯片11A被设置在相对于第二光源中的光轴Z1倾斜的方向上。具体地，在该图中，在激光芯片11A-1、11A-2及11A-3中，芯片11A-1和11A-3被设置在相对于光轴Z1倾斜的方向上。与芯片11A-1和11A-3相比，芯片11A-2被定位为平行于光轴Z1。因此，来自芯片11A-2的光束平行于光轴Z1传播，而来自芯片11A-1和11A-3的光束以相对于光轴Z1为某一角度传播。因此，在该变形例中，当将来自11A-1、11A-2及11A-3的光束的各个光路合成为单个光束时，单个光束的强度在光轴Z1上达到最高值。
即使在该变形例中，如示例性图24所示，优选的是，分别来自芯片11A-1、11A-2及11A-3上的发光斑11B-1、11B-2及11B-3的激光束的FFP的短轴与垂直于积分器40的光轴的平面内的短轴(在该变形例中为Y轴)基本一致。此外，如果该变形例的光源用作第二光源，即，该光源发射两种以上不同波长的光束，则优选的是，来自所有发光斑11B-1、11B-2及11B-3的光束中具有不同波长的光束的FFP的长轴(在该变形例中为X轴)彼此基本一致。
[变形例3]
图25A和图25B示出了变形例3的投影仪的示意性结构(此处，被称作“投影仪6”)。需要注意，该投影仪6相当于根据本发明一个实施方式的“投影显示单元”的具体示例。图25A示出了从上方或Y轴所看到的投影仪6的示意性结构，以及图25B示出了从一侧或X轴所看到的示意性结构。
投影仪6的结构与第一实施方式的投影仪1的结构的不同之处在于照明光学系统。具体地，投影仪6包括照明光学系统6A。因此，投影仪6的描述将主要集中在与投影仪1的不同点上，并且如果认为适宜将省略相同点。
如果将积分器40和聚光透镜50从投影仪1中去除，则投影仪6中的照明光学系统6A的结构等效于投影仪1中的照明光学系统1A。换句话说，通过光源10A、10B及10C、耦合透镜20A、20B及20C及光路合成器件30构成照明光学系统6A。
如上所述，积分器40和聚光透镜50为可选项，并且根据需要可以从照明光学系统1A中去除。
[其它变形例]
直到目前为止，已经给出了本发明的实施方式和变形例的描述。但是，本发明并不限制于此，并且能够想象它们的多种变形例和变化。
在上面的实施方式中，照明光学系统1A、3A、4A及6A的中任一个采用了准直光束入射到复眼透镜40A上的无限光学系统。然而，照明光学系统并不限定于这种结构。可替换地，照明光学系统1A、3A、4A及6A中的任一个可以采用会聚光束或离散光束入射到复眼透镜40A上的有限光学系统来代替无限光学系统。具体地，可以在实施方式的照明光学系统1A、3A、4A及6A中的任一个中设置具有将来自光源10A～10D的光束会聚或离散的功能的传播方向角度变换器件来分别代替耦合透镜20A～20D。在这种情况下，优选的是，以复眼透镜40A的单元41形成于复眼透镜40B上的光源图像S的尺寸不大于复眼透镜40B的相应单元42的尺寸的方式，设定包括传播方向角度变换器件和复眼透镜40A和40B的光学系统的光学放大率。换句话说，优选的是，包括传播方向角度变换器件和复眼透镜40A和40B的光学系统的光学放大率具有由以下式子所定义的关系。此外，优选的是，如果复眼透镜40A和40B的单元41和42具有除1以外的纵横比，则照明光学系统1A、3A、4A及6A采用变形光学系统。
h＝P×m≤hFEL2
其中
m表示包括传播方向角度变换器件和复眼透镜40A和40B的光学系统的光学放大率。
在上面的实施方式中，照明光学系统1A、3A、4A及6A被应用于投影式显示单元。然而，照明光学系统1A、3A、4A及6A能够应用于其它显示设备。例如，如图26所示，照明光学系统1A、3A、4A及6A中的任一个能够应用于背投式显示设备7。该背投式显示设备7包括分别具有照明光学系统1A、3A、4A及6A的投影仪1、3、4及6中的任一个以及用于显示通过投影光学系统70所投影的光学图像的透射型屏幕8。
如上所述，通过将照明光学系统1A、3A、4A及6A应用于背投式显示设备7中的照明光学系统，照明光整体的亮度及光学图像的亮度增大。
在上面的实施方式中，空间调制器件60通过透射型或反射型器件来实现。然而，空间调制器件60可以是数字微镜器件。
在上面的实施方式中，已经通过使用其具体示例给出了构成照明光学系统和显示设备的部件(光学系统)的说明。然而，照明光学系统和显示设备不需要包括所有光学部件，或者可以进一步包括一个或多个附加部件。
在上面的实施方式中，照明单元被应用于投影显示单元。然而，照明单元的应用并不局限于投影显示单元。可替换地，其可以应用于诸如步进式曝光机的曝光设备。
本发明包含于2010年11月26日向日本专利局提交的日本在先专利申请第2010-263735号的相关主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合以及替换，只要它们在所附权利要求书或其等同物的范围内。

Claims (17)

1.一种照明单元，包括一个或多个光源，每个所述光源都包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，所述固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，其中，
在一个或多个所述光源的整体中设置三个以上所述发光斑，以使得一个或多个所述光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及
作为一个或多个所述光源中的至少一个所述光源的第一光源中的所述固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
2.根据权利要求1所述的照明单元，其中，所述第一光源中的所述固态发光器件进一步包括发射具有与所述相同波段不同的波段的光的一个或多个发光斑。
3.根据权利要求1所述的照明单元，其中，一个或多个所述光源的整体中的一个或多个所述芯片包括激光二极管。
4.根据权利要求3所述的照明单元，进一步包括具有短轴和长轴的光学部件，并且来自所述固态发光器件的入射光通过所述光学部件，
其中，
在作为一个或多个所述光源中的至少一个所述光源的第二光源中，由所述激光二极管构成的所述芯片包括多个发光斑，以及
从各个所述发光斑发出的光的远场图案的短轴方向与垂直于所述光学部件的光轴的平面内的所述光学部件的短轴方向基本一致。
5.根据权利要求4所述的照明单元，其中，所述光学部件包括：
一个或多个传播方向角度变换器件，用于变换从所述固态发光器件入射的光的传播方向角度；以及
积分器，具有短轴和长轴，并且使被来自所述传播方向角度变换器件的光照射的预定照明区中的照度分布均匀化，其中
所述远场图案的短轴方向与垂直于所述积分器的光轴的平面内的所述积分器的短轴方向基本一致。
6.根据权利要求4所述的照明单元，
其中，所述第二光源被构造为发射两种以上不同波长的光束，以及
其中，所述两种以上不同波长的光束的所述远场图案的长轴方向彼此基本一致。
7.根据权利要求4所述的照明单元，其中，所述第二光源中由所述激光二极管制成的至少一个所述芯片设置在相对于所述第二光源的光轴倾斜的方向上。
8.根据权利要求1所述的照明单元，进一步包括：
一个或多个传播方向角度变换器件，用于变换从所述固态发光器件入射的光的传播方向角度；以及
积分器，使被来自所述传播方向角度变换器件的光照射的预定照明区中的照度分布均匀化。
9.根据权利要求8所述的照明单元，其中
所述积分器包括：第一复眼透镜，所述第一复眼透镜具有接收来自所述传播方向角度变换器件的光的单元；以及第二复眼透镜，所述第二复眼透镜具有接收来自所述第一复眼透镜的光的单元，以及
由所述传播方向角度变换器件和所述第一复眼透镜和所述第二复眼透镜构成的光学系统具有使由所述第一复眼透镜中的各个单元形成在所述第二复眼透镜上的各个光源图像的尺寸不超过所述第二复眼透镜中的单元的尺寸的光学放大率。
10.根据权利要求9所述的照明单元，其中
所述光学系统的光学放大率满足下面的表达式：
h＝P×m≤hFEL2
其中，h为所述光源图像的尺寸，
P为所述发光区的尺寸，当所述固态发光器件由一个芯片构成时，所述发光区的尺寸等于所述芯片的发光斑的尺寸，而当所述固态发光器件由多个芯片构成时，所述发光区的尺寸等于以最小内部面积包围所有芯片的发光斑的包围尺寸，
m为所述光学系统的光学放大率，以及
hFEL2为所述第二复眼透镜中的单元的尺寸。
11.根据权利要求9所述的照明单元，其中
所述第一复眼透镜基本设置在所述第二复眼透镜的焦点位置，以及
所述第二复眼透镜基本设置在所述第一复眼透镜的焦点位置。
12.根据权利要求1所述的照明单元，其中，以内置所述固态发光器件的封装件方式形成各个所述光源。
13.根据权利要求1所述的照明单元，其中，以将所述固态发光器件装配在基板上的封装件方式形成各个所述光源。
14.根据权利要求1所述的照明单元，其中，所述芯片包括发光二极管、有机EL发光器件或激光二极管。
15.根据权利要求1所述的照明单元，进一步包括：
一个或多个传播方向角度变换器件，用于变换从所述固态发光器件入射的光的传播方向角度；以及
光路合成器件，将来自所述一个或多个光源的各个光束合成。
16.一种投影式显示单元，包括：
照明光学系统；
空间调制器件，根据输入的图像信号调制来自所述照明光学系统的光，以生成成像光；以及
投影光学系统，将所述空间调制器件生成的所述成像光投影，
所述照明光学系统包括一个或多个光源，每个所述光源都包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，所述固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，其中
在一个或多个所述光源的整体中设置三个以上所述发光斑，以使得一个或多个所述光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及
作为一个或多个所述光源中的至少一个所述光源的第一光源中的所述固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
17.一种直视式显示单元，包括：
照明光学系统；
空间调制器件，根据输入的图像信号调制来自所述照明光学系统的光，以生成成像光；
投影光学系统，将所述空间调制器件生成的所述成像光投影；以及
透射屏，显示从所述投影光学系统所投影的所述成像光，
所述照明光学系统包括一个或多个光源，每个所述光源都包括配置为从包括单个或多个发光斑的发光区发射光的固态发光器件，所述固态发光器件包括发射光束的单个芯片或多个芯片，其中
在一个或多个所述光源的整体中设置三个以上所述发光斑，以使得一个或多个所述光源整体发射彼此不同的两个以上波段的光束，以及
作为一个或多个所述光源中的至少一个所述光源的第一光源中的所述固态发光器件具有发射相同波段的光的多个发光斑。
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