CN107305315B - 照明装置和使用照明装置的投影显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开了照明装置和使用照明装置的投影显示装置。照明装置包括：照明光学***，被配置成照明光调制元件；多个光源单元，每个光源单元包括荧光构件、至少一个光源和导光光学***；以及光路组合***。由照明光学***使用来自光路组合***的光束形成光源图像的区域中的预定区域被定义为有效区域并且光源单元的数量由N表示。在这种情况下，光源图像和通过沿有效区域的第一边方向或与第一边方向正交的第二边方向将有效区域划分为N个而获得的N个子区域满足预定的关系。

Description

照明装置和使用照明装置的投影显示装置
技术领域
本发明涉及照明装置和使用照明装置的投影显示装置。
背景技术
近年来，已经开发了所谓的固态光源投影仪，其被配置成将从激光二极管(以下称为LD)发射的光作为激发光施加到荧光构件并使用波长转换的荧光光作为光源。与使用水银灯作为光源的现有技术的投影仪相似，固态光源投影仪需要亮度。作为实现更亮的固态光源投影仪的技术，已知在美国专利申请公开No.2014/0211170中描述的技术。
美国专利申请公开No.2014/0211170公开了如下的配置，其包括两个光源单元，每个光源单元包括蓝色LD和荧光构件、并且能够发射白色光束。来自两个光源单元的白色光束通过棒状积分器(rod integrator)的光入射侧的梯形棱镜对组合，并被引导到光调制元件。利用这种配置，实现了更亮的固态光源投影仪。两个光源单元被配置成使得在梯形棱镜对附近形成作为荧光构件上的光斑(spot)的图像的光源图像。
当增大荧光构件上的入射光的强度以增大固态光源投影仪的亮度时，由入射光在荧光构件的表面上形成的光斑的光密度增大。注意，这里的光密度是指每单位面积的光强度。所产生的亮度饱和现象可能降低光转换的效率，并且亮度的水平可能不会与LD的输出的增大成比例地增大。
作为其解决方案，美国专利申请公开No.2014/0211170给出了在LD和荧光构件之间提供扩散板的技术。这是为了使形成在荧光构件的表面上的光斑模糊(blur)，以防止光密度变得过高。当通过使用扩散板使光斑模糊时，光斑内部的光强度分布呈高斯分布的形式，其中光强度从中心朝向两端减小。因此，通过两个光源单元在梯形棱镜对的附近形成了各自具有呈高斯分布形式的光强度分布的两个光源图像。
在美国专利申请公开No.2014/0211170中描述的梯形棱镜对由并排设置的两个梯形棱镜形成，每个梯形棱镜具有棒状积分器的光入射表面的尺寸的一半的厚度，并且在入射侧在其端部处具有45度的反射表面，其中它们的反射表面彼此相对。
当在这种光路组合***中形成各自具有呈高斯分布形式的光强度分布的两个光源图像时，通过组合这两个光源图像所获得的组合光源图像的尺寸增大。这增大了不进入梯形棱镜对的光量，并且导致低的光利用效率。为了减小组合光源图像的尺寸，可以使两个光源图像彼此靠近，直到它们重叠为止。然而，在两个光源图像重叠的区域中的光进入不是本来想要的反射表面的反射表面，并且在与光调制元件的方向不同的方向上被引导。这导致低的光利用效率。
发明内容
因此，本发明提供了可以减小由组合来自多个光源单元的光束而引起的光利用效率降低的照明装置，并且还提供了使用该照明装置的投影显示装置。
为了解决上述问题，根据本发明的实施例的照明装置包括:照明光学***，被配置成照明光调制元件；多个光源单元，每个光源单元包括扩散元件、至少一个固态光源和被配置成将来自固态光源的光束引导到扩散元件的导光光学***；以及光路组合***，被配置成将来自光源单元的光束引导到照明光学***。当由照明光学***使用来自光路组合***的光束形成光源图像的区域中的预定区域被定义为有效区域并且光源单元的数量由N表示时，满足以下表达式:0.7≤X1/Y1·Y2/X2≤1.3，其中X1表示有效区域的第一边方向上N个子区域中的每个的尺寸，N个子区域是通过沿着第一边方向或者与第一边方向正交的第二边方向将有效区域划分为N个而获得的，Y1表示在第二边方向上N个子区域中的每个的尺寸，X2表示在第一边方向上有效区域中的每个光源图像的尺寸，并且Y2表示在第二边方向上有效区域中的光源图像的尺寸。
从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1示出了根据第一实施例的照明装置的配置。
图2A和图2B是示出了第二复眼透镜的透镜单元和由偏振转换元件形成的有效区域的示意图。
图3A至图3C示出了根据第一实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。
图4A至图4C示出了本发明相对于现有技术的有益效果。
图5A至图5C是LD的示意图。
图6A和图6B示出了第二透镜表面阵列的透镜表面的形状与LD中的发光表面分布之间的关系。
图7示出了根据第二实施例的照明装置的配置。
图8A至图8C示出了根据第二实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。
图9示出了根据第三实施例的照明装置的配置。
图10A至图10C示出了根据第三实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。
图11示出了根据第四实施例的照明装置的配置。
图12A至图12C示出了根据第四实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。
图13示出了包括根据上述实施例中任意实施例的照明装置的投影显示装置的配置。
具体实施方式
现在将基于附图详细描述本发明的实施例。
第一实施例
将参考图1至图6A和图6B描述根据本发明的第一实施例的照明装置和投影显示装置的配置。
(照明装置和投影显示装置的配置)
图1示出了根据本实施例的照明装置的配置。
在附图中，将与下面描述的每个准直器透镜2(2a，2b)的光轴平行的方向定义为Z轴方向。与Z轴方向正交并且被确定为使得与下面描述的每个聚光透镜(light collectinglens)单元8(8a，8b)的光轴以及Z轴方向平行的截面为XZ截面的方向被定义为X轴方向。也就是说，准直器透镜2的光轴和聚光透镜单元8的光轴不一定需要彼此正交。将与Z轴方向和X轴方向正交的方向定义为Y轴方向。注意，图1示出了如由坐标轴指示的XZ截面。
根据本发明的实施例的照明装置包括包含第一光源单元Aa和第二光源单元Ab的多个光源单元A、包括组合棱镜11(光路组合元件)的光路组合***B以及照明光学***C。照明光学***C是用于照明光调制元件17的一组光学元件。如图13中所述，包括照明装置100和颜色分离组合***D的装置被称为投影显示装置。
(光源单元的配置)
如图1中所示，光源单元A中的每个包括光源1(第一固态光源1a，第二固态光源1b)、准直器透镜2(2a，2b)、抛物面反射镜阵列3(3a，3b)、平面反射镜4(4a，4b)和凹透镜5(5a，5b)。光源单元A还包括第一透镜表面阵列61(61a，61b)和第二透镜表面阵列62(62a，62b)，该第一和第二透镜表面阵列配置积分器光学***以用于使下面描述的荧光构件9(扩散元件)上的光斑中的光强度分布均匀化。光源单元A还包括分色镜(dichroic mirror)7(7a，7b)、聚光透镜单元8(8a，8b)和荧光构件9(第一扩散元件9a，第二扩散元件9b)。
光源单元A被配置成使得由荧光构件9反射的荧光光(转换光)被聚光透镜单元8接收和准直并被输出。在本发明的实施例中，从两个光源单元A(第一光源单元Aa和第二光源单元Ab)输出的准直光进入包括凸透镜10、组合棱镜11以及准直透镜12的光路组合***B。
光源1(固态光源)是蓝色LD。来自光源1的发散光束被紧邻相应的光源1之后设置的准直器透镜2变成准直光束。也就是说，为每个光源1设置一个准直器透镜2，并且准直器透镜2的数量与光源1的数量相同。来自准直器透镜2的激光束在Z轴方向上行进，并且然后被相应的抛物面反射镜阵列3反射和会聚(collected)。
每个抛物面反射镜阵列(反射镜阵列)3的多个反射镜形成不同形状的相应抛物面的一部分。由抛物面反射镜阵列3反射的激光束在被相应的平面反射镜4会聚的同时被进一步反射，并且然后进入凹透镜5。由于凹透镜5的焦点与抛物面反射镜阵列3的每个反射镜的焦点重叠，因此凹透镜5输出准直光束。这种配置使得能够实现与使用单个抛物面反射镜的情况相比尺寸更小的照明装置。
来自凹透镜5的准直光束进入第一透镜表面阵列61，并被转变成分割的光束，该分割的光束然后进入第二透镜表面阵列62。从第二透镜表面阵列62输出的分割的光束由分色镜7朝向聚光透镜单元8反射。在本发明的实施例中，上述的抛物面反射镜阵列3、平面反射镜4、凹透镜5、第一透镜表面阵列61、第二透镜表面阵列62、分色镜7和聚光透镜单元8形成第一和第二导光光学***中的每个。
分色镜(第二反射元件)7具有反射来自第二透镜表面阵列62的光束所需的最小尺寸。分色镜7的表面涂覆有电介质多层膜，该电介质多层膜反射来自光源1的光束，但是透射来自荧光构件9的荧光光。
聚光透镜单元8(第三聚光光学***)会聚并叠加由分色镜7反射的光束，以在荧光构件9上形成光斑。
荧光构件(扩散元件或波长转换元件)9被定位成使得它相对于第二透镜表面阵列62和聚光透镜单元8而与第一透镜表面阵列61的多个透镜表面大致共轭。由凹透镜5准直的光束在进入第一透镜表面阵列61时具有不均匀的光密度分布。然而，通过如上所述的那样被分割和叠加，光束在荧光构件9上形成具有均匀的光密度分布并且形状与第一透镜表面阵列61的透镜表面的形状相似的光斑。
也就是说，通过将每个被认为是物体的透镜表面的图像叠加而获得的图像被形成在荧光构件9上。因此，可以减小由亮度饱和现象引起的光转换效率的降低，该亮度饱和现象在激光会聚到荧光构件9上的点时发生并导致形成具有局部高的光密度的分布。
进入荧光构件9的某些光束被转换为荧光光(主要为红色和绿色光谱)并被反射，而剩余的光束(蓝色光束)被反射而不被波长转换。由三原色(红色、绿色和蓝色)的反射光束组成的白色光束由聚光透镜单元8再次准直，并朝向光路组合***B行进。白色光束通过分色镜7，该分色镜7透射荧光光、但反射与激光具有相同波长的蓝色光。这意味着在白色光束中，包含在通过分色镜7的光束中的蓝色光朝向光源1返回，这导致较低的光利用效率。
为了减小光利用效率的降低，需要使分色镜7的面积最小化。具体地说，在包含分色镜7的法线和聚光透镜单元8的光轴的截面中，在与聚光透镜单元8的光轴正交的方向上，分色镜7的宽度可以小于聚光透镜单元8的宽度。这种配置使得可以实现紧凑和轻便并且可以减小光利用效率的降低的光源单元。
(光路组合***的配置)
来自荧光构件9的荧光光被聚光透镜单元8会聚和准直并进入光路组合***B。在光路组合***B中，来自每个光源单元A的准直光由组合棱镜(第一反射元件)11的顶点附近的相应的凸透镜(第一聚光光学***，第二聚光光学***)10会聚。组合棱镜11的顶点附近被定位为相对于集光透镜单元8和凸透镜10与荧光构件9大致共轭。因此，在组合棱镜11的顶点附近形成了形状与在荧光构件9上形成的光斑的形状相似的光源图像。来自两个光源单元A的光源图像被定位成在组合棱镜11的顶点附近彼此靠近，并因此可以被认为是单个、组合的光源图像。
多个光源图像可以满足以下条件。也就是说，在组合棱镜11的多个反射表面中，与第一光源单元Aa相邻的一个表面被定义为第一反射表面，并且与第二光源单元Ab相邻的另一表面被定义为第二反射表面。此外，在凸透镜10中，使用来自第一光源单元Aa的光束来在第一反射表面上形成第一光源图像的一个透镜被定义为第一聚光光学***，并且使用来自第二光源单元Ab的光束来在第二反射表面上形成第二光源图像的另一透镜被定义为第二聚光光学***。
在这种情况下，当从照明光学***C的光轴方向上观察时，至少如下的区域可以位于第一反射表面上，该区域高达第一光源图像中最大强度的80％，并且至少如下的区域可以位于第二反射表面上，该区域高达第二光源图像中最大强度的80％。也就是说，在来自光源单元A的光束中，未进入第一反射表面和第二反射表面的光束优选地尽可能少。
更优选地，满足以下条件表达式(1)
0.7≤d1/d2≤1.3 (1)
其中d1表示第一光源图像和第二光源图像的中心之间的距离，并且d2表示在布置第一光源图像和第二光源图像的方向上第一光源图像的宽度。如图4C中所示(在下面描述)，条件表达式(1)表示第一光源图像和第二光源图像被布置成彼此相邻，在它们之间几乎没有间隔。满足条件表达式(1)是优选的，因为可以减小由组合棱镜11组合的光源图像的尺寸，并且可以减小后级中光学元件阻挡的光束的数量，所以可以减小光利用效率的降低。更优选满足0.8≤d1/d2≤1.2或0.9≤d1/d2≤1.1。
由组合棱镜11的反射表面反射的光束被准直透镜12准直并进入照明光学***C。
(照明光学***的配置)
进入照明光学***C的光被第一复眼透镜13分割成分割的光束，该分割的光束然后在第二复眼透镜14的附近再次形成光源图像。第二复眼透镜14被定位成相对于准直透镜12和第一复眼透镜13而与光路组合***B中的组合棱镜11的顶点附近大致共轭。因此，在第二复眼透镜14附近形成的光源图像的形状与在组合棱镜11的顶点附近形成的光源图像的形状相似。
总之，第二复眼透镜14被定位成相对于组合棱镜11的顶点附近与荧光构件9和第一透镜表面阵列61大致共轭。因此，形成在第二复眼透镜14附近的光源图像的形状与第一透镜表面阵列61的透镜表面的形状相似。
来自第一复眼透镜13的分割的光束通过第二复眼透镜14和聚束透镜16，并在光调制元件17上会聚和叠加。在本实施例中，光调制元件17是长宽比为16:9的液晶面板，并且被配置成通过控制进入每个像素的光束的偏振状态来形成图像。
由于来自光源单元A的荧光光是非偏振光，因此偏振转换元件15被布置成紧接在第二复眼透镜14之后，以提高光利用效率。偏振转换元件15通过布置宽度为第二复眼透镜14的每个透镜单元的宽度的一半的多个长而窄的偏振分束器，并且然后在交替的偏振分束器的出射表面上布置多个半波板来形成。偏振转换元件15可以通过在离开上述相应的半波板的位置处布置遮光部分来形成。
进入偏振转换元件15的光被偏振分离膜分离成P偏振光和S偏振光。S偏振光在与P偏振光相同的方向上被相邻的偏振分离膜反射，并且通过被布置在P偏振光的出射侧的半波板使得P偏振光成为与S偏振光相同的偏振状态，由此使得进入偏振转换元件15的光变为预定的状态。替代地，S偏振光可以通过被布置在S偏振光的出射侧的半波板与P偏振光对准。来自偏振转换元件15的光束被聚束透镜16引导到光调制元件17。
(颜色分离组合***的配置)
来自包括在照明光学***C中的聚束透镜16的光束进入图13中所示的颜色分离组合***D。
颜色分离组合***D包括偏振板160、分色镜170、波长选择相位板180、红色λ/4板190r、绿色λ/4板190g和蓝色λ/4板190b。颜色分离组合***D还包括第一偏振分束器210a、第二偏振分束器210b和组合棱镜220。红色λ/4板190r、绿色λ/4板190g和蓝色λ/4板190b将被统称为λ/4板190。
如上所述地配置的颜色分离组合***D将来自照明光学***C的光束引导到用于不同颜色的光(第一颜色光、第二颜色光和第三色光)的光调制元件。具体地，颜色分离组合***D将来自照明光学***C的光束引导到红色液晶面板17r(第一颜色光调制元件)、绿色液晶面板17g(第二颜色光调制元件)和蓝色液晶面板17b(第三颜色光调制元件)。此外，颜色分离组合***D接收来自红色液晶面板17r、绿色液晶面板17g和蓝色液晶面板17b的光束，并将它们引导到下面描述的投影光学***E。
偏振板160是仅透射由偏振转换元件15对准的预定偏振方向的光的偏振板。分色镜170被配置成使得，在来自偏振板160的光中，蓝色光和红色光被朝向第二偏振分束器210b引导，并且绿色光被朝向第一偏振分束器210a引导。
第一偏振分束器210a和第二偏振分束器210b被配置成将来自分色镜170的光根据偏振方向引导到红色液晶面板17r、绿色液晶面板17g和蓝色液晶面板17b，并且还将来自红色液晶面板17r、绿色液晶面板17g和蓝色液晶面板17b的光引导到组合棱镜220。λ/4板190通过向在红色液晶面板17r、绿色液晶面板17g和蓝色液晶面板17b处的往复反射给予λ/2的相位差来增强检光效果(analyzer effect)。
组合棱镜220将来自第二偏振分束器210b的蓝色光和红色光与来自第一偏振分束器210a的绿色光组合，并将组合的光引导到投影光学***E。
(投影光学***的配置)
投影光学***E包括投影透镜230并将来自颜色分离组合***D的光引导到投影表面S。投影透镜230可以从图13中所示的投影显示装置P中移除，并且投影光学***E可以具有使投影透镜230在与投影透镜230的光轴正交的方向上移动的移位机构。
利用该配置，投影显示装置P可以在投影表面S上显示图像。
(有效区域的描述)
在上述偏振转换元件15中，当光束进入与入射到偏振转换元件15上的光的偏振方向被转换为预定偏振方向的区域不同的区域时，光束具有与期望的偏振方向不同的偏振方向。这种不同偏光方向的光束被偏振板160吸收或反射，并且不进入红色液晶面板17r、绿色液晶面板17g和蓝色液晶面板17b，并且这导致低的光利用效率。也就是说，当发生到所期望的偏振方向的转换的偏振转换元件15上的区域被定义为有效区域时，期望尽可能多的光束通过有效区域。
图2A和图2B是示出了根据本实施例的第二复眼透镜14的透镜单元和由偏振转换元件15形成的有效区域的示意图。在本实施例中，如图2B中所示，有效区域是其中偏振转换元件15的第二、第四、第六、第八和第十偏振分束器(在图2B中从左侧起)与第二复眼透镜14的各个透镜单元重叠的区域。
如在本实施例中那样，当液晶显示元件被用作光调制元件17，并且照明光学***C包括偏振转换元件15和两个复眼透镜13和14时，可以如下地确定每个有效区域的长宽比。
首先，将平行于照明光学***C的光轴和荧光构件9的法线的截面定义为第一截面，并且平行于照明光学***C的光轴且与第一截面正交的截面被定义为第二截面。此外，第一截面中第一复眼透镜13的宽度和第二复眼透镜14的宽度分别由D1x和D2x表示，并且第二截面中第一复眼透镜13的宽度和第二复眼透镜14的宽度分别由D1y和D2y表示。
在这种情况下，第一截面中的压缩率α可以表示为α＝D2x/D1x，并且第二截面中的压缩率β可以表示为β＝D2y/D1y。当第一截面中光调制元件17的宽度由X'表示，并且第二截面中光调制元件17的宽度由Y'表示时，每个有效区域的长宽比为(αX'/2)/βY'或αX'/(βY'/2)。
在本实施例中，其中D1x＝D2x，D1y＝D2y且X':Y'＝16:9，并且第一复眼透镜13的多个透镜单元的形状与光调制元件17的形状相似，满足D2x(A):D2y(B)＝16:9。每个有效区域的长宽比为A/2:B，并且有效区域为长宽比为8:9的矩形区域。
在有效区域附近形成的光源图像中，只有通过有效区域的成分才可以最终到达光调制元件17。换句话说，有效区域是允许通过其的光束被引导到光调制元件17的区域。
(有效区域与光源图像之间的关系)
图3A至图3C示出了根据本实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。图3A是本实施例中的第一透镜表面阵列61的前视图。第一透镜表面阵列61的多个透镜表面(第一透镜表面)中的每个在短边方向上的尺寸由x表示，并且第一透镜表面在长边方向的尺寸由y表示。在这种情况下，在本实施例中，每个第一透镜表面的长宽比为x:y＝4:9。如上所述，形成在荧光构件9a和9b中的每个上的光斑的形状与第一透镜表面阵列61的多个透镜表面的形状相似。因此，长宽比为4:9的矩形光斑(第一和第二光斑)被形成在相应的荧光构件9a和9b上。
当这些光斑被认为是新的光源时，第一和第二光斑的图像可以被描述为朝向组合棱镜11的第一和第二反射表面投影。这在组合棱镜11的顶点附近产生长宽比为4:9的两个相邻的光源图像(第一和第二光斑图像)。因此，如图3B中所示，这两个光源图像被组合以在组合棱镜11的顶点附近形成具有2x:y＝8:9的长宽比的组合光源图像。在这种情况下，如图3C中所示，每个有效区域和在其中形成的组合光源图像的形状完全相似。因此，可以使照明光学***C的照明效率最大化，并减小光利用效率的降低。
如上所述，本实施例的照明装置包括多个光源单元，在每个光源单元中，具有如下的透镜表面(透镜单元)的透镜表面阵列(透镜阵列)被设置在光源和荧光构件之间，这些透镜表面的形状与通过划分照明光学***中的每个有效区域而获得的多个子区域的形状相似。然后，使得通过组合来自这些光源单元的光束而在每个有效区域中形成的组合光源图像的形状与有效区域的形状相似，从而可以减小光利用效率的降低。
换句话说，当光源单元的数量由N表示时，通过沿着有效区域的第一边方向或沿着与第一边方向正交的第二边方向将每个有效区域划分为N个而获得的N个子区域的形状与有效区域中的每个光源图像的形状相似。N个子区域和光源图像的形状不一定需要完全相似。只需要至少N个子区域中的每个子区域的长边方向与有效区域中的光源图像的长边方向平行即可。注意，这里的有效区域中的光源图像是指当光源图像未被形成在任何光学元件上时将光源图像垂直投影到形成光源图像的区域附近的光学元件的表面上而获得的图像。如上所述，第一光斑和第二光斑是长宽比为x:y＝4:9的矩形光斑。仅需要这些矩形光斑被布置在组合棱镜11的反射表面上的或有效区域中的矩形的短边方向上。
可以满足以下条件表达式(2):
Figure BDA0001273253250000121
其中X表示N个子区域中的每个子区域在短边方向上的尺寸，Y表示N个子区域中的每个在长边方向上的尺寸，x表示第一透镜表面中的每个在短边方向上的尺寸，并且y表示第一透镜表面中的每个在长边方向上的尺寸。
条件表达式(2)表示通过将每个有效区域划分为光源单元的数量而获得的子区域的形状与有效区域中的每个光源图像的形状大致相似。如果满足这个条件，则用两个光源单元实现的亮度水平可以是用一个光源单元实现的亮度水平的1.4倍。条件表达式(2)的下限和上限分别更优选为0.8和1.2，并且还进一步分别优选为0.9和1.1。
使用每个第一透镜表面的尺寸的条件表达式(2)可以以如下的方式使用每个光源图像的尺寸重新定义。
也就是说，本实施例的照明装置包括：照明光学***，被配置成照明光调制元件；以及多个光源单元，每个光源单元包括扩散元件、至少一个固态光源和被配置成将来自固态光源的光束引导到扩散元件的导光光学***。照明装置还包括光路组合***，被配置成将来自所述多个光源单元的光束引导到照明光学***。
然后，当通过照明光学***使用来自光路组合***的光束形成光源图像的区域中的预定区域被定义为有效区域并且光源单元的数量由N表示时，满足以下条件表达式(3):
0.7≤X1/Y1·Y2/X2≤1.3 (3)
其中X1表示有效区域的第一边方向上N个子区域中的每个的尺寸，N个子区域是通过沿着第一边方向或者与第一边方向正交的第二边方向将有效区域划分为N个而获得的，Y1表示N个子区域中的每个在第二边方向上的尺寸，X2表示有效区域中的每个光源图像在第一边方向上的尺寸，并且Y2表示有效区域中的光源图像在第二边方向上的尺寸。
第一和第二边方向中的一个可以是短边方向，并且另一个可以是长边方向。也就是说，如果第一边方向是短边方向，则条件表达式(3)中的X1和Y1分别与条件表达式(2)中的X和Y相同。如果通过将每个有效区域划分为N个而获得的N个子区域的形状是正方形，则X1和Y1具有相同的长度。
每个光源图像在第一边方向上的尺寸可以是第一边方向上的区域的宽度，该区域的强度大于或等于在其中形成光源图像的区域中的最大强度的80％。该区域中的强度可以大于或等于最大强度的90％，或大于或等于50％。也就是说，其中形成光源图像的区域中的强度分布在第一方向上的半峰全宽(full width)可以是光源图像在第一边方向上的尺寸。这也适用于光源图像在第二边方向上的尺寸。
如在条件表达式(2)的情况中那样，条件表达式(3)的下限和上限分别更优选为0.8和1.2，并且还进一步分别优选为0.9和1.1。
(与现有技术的比较)
图4A至图4C示出了本发明相对于现有技术的有益效果。在图4A至图4C中，上面和中间的行示出了光束和光源图像在组合棱镜11上如何表现(behave)，并且下面的行示出了照明光学***中的有效区域和光源图像之间的关系。
当如上述现有技术中使用扩散板在荧光构件9上形成光斑时，光密度的空间分布如图4A和图4B中那样是圆形的，并且光密度具有如高斯分布的不均匀分布。在这种情况下，当来自两个光源单元的光束在组合棱镜11的顶点附近被组合时，光源图像在空间上广泛扩展。因此，当光源图像的中心如图4A中那样彼此靠近时，一些光束不能被组合棱镜11的反射表面反射或不能被引导到照明光学***。这导致低的光使用效率。
当光源图像的中心如图4B中所示的那样被间隔开以减小组合棱镜11上的损失时，则不进入有效区域的光束的数量增大，并且这导致低的光利用效率。特别是，当如在本实施例中那样有效区域为长宽比为8:9的大致正方形区域且光源图像为圆形形状时，组合光源图像在X方向上更长，这增大了在X方向上离开有效区域的光束的数量。
与使用扩散板在荧光构件9上形成光斑的情况不同，如本实施例那样，使用透镜表面阵列使得可以将光源图像形成为任何形状并产生光源图像的均匀的光密度分布。利用这种产生光源图像的均匀光密度分布的能力，即使当来自各个光源单元的光源图像如图4C中那样在组合棱镜11的顶点附近尽可能靠近时，也可以减小光源图像中的渐晕(vignetting)和光束的损失。此外，通过将光源图像形成为任意形状的能力，可以容易地使通过组合两个光源图像而获得的组合光源图像的形状与照明光学***中的有效区域的形状相似。
本发明人的研究表明，当在本实施例的配置中使用各自使用扩散板(而不是透镜表面阵列)来形成光源图像的两个光源单元时，所得到的亮度为使用一个光源单元的情况下的约1.3倍。研究还表明，当如本实施例中那样使用各自使用透镜表面阵列的两个光源单元时，所得到的亮度是使用一个光源单元的情况下的约1.8倍，并实现了显著提高照明效率。
(LD的配置)
现在将描述第一透镜表面阵列61的透镜表面形状与每个蓝色LD(光源1)中的发光表面分布之间的关系。图5A至图5C是示出了在本发明的实施例中用作光源1的LD的示意图。图5A示出了当在如图1中的XZ截面中观察的LD的内部结构。
LD的封装18包括具有双异质结构的光学半导体。光学半导体具有其中有源层20被夹在包层19之间的结构。将电场施加到光学半导体激活原子并引起受激的发射。然后，在有源层20中进入共振状态的光从半反射镜侧的解理面发射。附图标记21表示发光侧的解理面。解理面21的形状表示光源1的发光分布。图5B是同一LD的YZ截面的示意图。图5C是从Z方向观察的同一LD的XY截面的示意图。图5B和图5C都示出了LD中的发光表面分布具有在Y方向上延伸的长而窄的形状。
(LD的发光表面的形状与透镜表面阵列之间的关系)
图6A和图6B是示出了第二透镜表面阵列62的透镜表面的形状与用作光源1的LD中的发光表面分布之间的关系的示意图。与第一透镜表面阵列61的第一透镜表面相似，本实施例中的第二透镜表面阵列62的透镜表面(第二透镜表面)62A被成形为具有4:9的长宽比。
如上所述，由第一透镜表面阵列61分割的准直光束被第一透镜表面阵列61的第一透镜表面会聚到第二透镜表面阵列62的相应透镜表面62A上。因此，光源1的光源图像被形成在第二透镜表面阵列62的每个透镜表面62A上。如果光源图像进入与相应的透镜表面不同的透镜表面，则光被浪费，并且这导致低的光利用效率。
在本实施例中，如图6A和图6B中所示，第二透镜表面的长边方向平行于图5A至图5C中所示的有源层20(LD中的发光表面分布)的长边方向。也就是说，如图6B中所示，透镜表面62A在X和Y方向上都具有足够的用于光源图像的空间。通过该配置，例如，即使光源图像由于准直器透镜2的位置的变化而未对准，也可以容易地将光源图像收纳在预定的透镜表面中，并且这有助于减小光利用效率的降低。
第二实施例
图7示出了根据本发明的第二实施例的照明装置的结构。第二实施例的照明装置与第一实施例的照明装置的不同之处在于划分照明光学***C中的每个有效区域的方向，因此，第一透镜表面阵列221(221a，221b)和第二透镜表面阵列222(222a，222b)的每个透镜表面的形状不同。另一个区别在于，第一实施例中的组合棱镜11被组合镜23代替。
在本实施例中，照明光学***C中的每个有效区域也具有8:9的长宽比。在第一实施例中，每个有效区域被划分成长宽比为4:9的水平布置的子区域，并且第一透镜表面阵列61相应地具有在垂直方向上的长的透镜表面。另一方面，在本实施例中，每个有效区域被划分成长宽比为8:4.5的垂直布置的子区域，并且第一透镜表面阵列221相应地具有在水平方向上的长的透镜表面。每个光源1的有源层20的长边方向在第一实施例中平行于Y方向，但在本实施例中平行于X方向。采用这种配置的原因与第一实施例中的原因相同。
在其中每个有效区域被划分成在Y方向上布置的子区域的本实施例中，不能使用组合棱镜11，而代替使用组合镜23。组合镜23由两个反射镜组成，这两个反射镜具有相互面对的45度的反射表面并被布置在Y方向上的不同位置处。利用该组合镜23，可以在Y方向上组合来自两个光源单元A的光束。第一光源单元Aa和第二光源单元Ab中的每个在Y方向上的位置根据组合镜23的配置而被适当调整。
图8A至图8C示出了根据本实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。图8A是本实施例中的第一透镜表面阵列221的前视图。第一透镜表面阵列221的每个透镜表面是长宽比为x:y＝8:4.5的矩形表面。因此，形成在每个荧光构件9上的光斑和形成在组合镜23上的光源图像也具有长宽比为8:4.5的矩形形状。
由来自两个光源单元A的光束形成的光源图像在组合镜23的两个反射镜之间的边界附近被尽可能靠近地定位。因此，如图8B中所示，两个光源图像在Y方向上被组合以形成长宽比为x:2y＝8:9的组合光源图像。在这种情况下，如图8C中所示，照明光学***C中的每个有效区域和在其中形成的组合光源图像的形状完全相似。因此，可以使照明光学***C的照明效率最大化。再次，如与第一实施例中一样，在本实施例中，通过划分每个有效区域获得的子区域和有效区域中的每个光源图像的形状不一定需要完全相似。仅需要至少使通过划分每个有效区域获得的子区域的长边方向与有效区域中的每个光源图像的长边方向平行即可。
在本实施例中，如与第一实施例中一样，照明装置包括多个光源单元，在每个光源单元中，具有与通过划分照明光学***中的每个有效区域而获得的多个子区域形状相似的透镜表面的透镜表面阵列被设置在光源和荧光构件之间。然后，最终使得通过组合来自这些光源单元的光束而在每个有效区域中形成的组合光源图像在形状上与有效区域相似，从而可以减小光利用效率的降低。
第三实施例
图9示出了根据本发明的第三实施例的照明装置的配置。与第一实施例的不同之处在于，第三实施例的照明装置不包括偏振转换元件15。另一个不同之处在于，代替使用作为液晶显示元件的光调制元件17，本实施例的照明装置使用光调制元件171，其是包括多个微镜的微镜阵列，每个微镜具有角度可调的反射表面。
在本实施例中，照明光学***C不包括偏振转换元件15，并且使用作为微镜阵列的光调制元件171。在这种情况下，照明光学***C中的每个有效区域是第二复眼透镜14的每个透镜单元上的区域。第二复眼透镜14的每个透镜单元的形状与光调制元件171的形状相似并且具有16:9的长宽比。因此，第一透镜表面阵列241(241a，241b)和第二透镜表面阵列242(242a，242b)的透镜表面的形状与第一实施例中的形状不同。
图10A至图10C示出了根据本实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。图10A是本实施例中的第一透镜表面阵列241的前视图。第一透镜表面阵列241的每个透镜表面是长宽比为x:y＝8:9的大致正方形的表面，其中x和y分别表示水平和垂直长度。因此，形成在每个荧光构件9上的光斑具有长宽比为8:9的大致正方形形状。
由来自两个光源单元A的光束形成的光源图像被定位成在组合棱镜11的顶点附近尽可能靠近。如图10B中所示，两个光源图像因此被组合以在组合棱镜11的顶点附近形成具有2x:y＝16:9的长宽比的组合光源图像。在这种情况下，如图10C中所示，照明光学***C中的每个有效区域和在其中形成的组合光源图像的形状完全相似。因此，可以使照明光学***C的照明效率最大化。再次，如与第一实施例中一样，在本实施例中，通过划分每个有效区域获得的子区域和有效区域中的每个光源图像不一定需要在形状上完全相似。仅需要至少使通过划分每个有效区域获得的子区域的长边方向与有效区域中的每个光源图像的长边方向平行即可。
在本实施例中，如与第一实施例中一样，照明装置包括多个光源单元，在每个光源单元中，具有与通过划分照明光学***中的每个有效区域而获得的多个子区域形状相似的透镜表面的透镜表面阵列被设置在光源和荧光构件之间。然后，最终使得通过组合来自这些光源单元的光束而在每个有效区域中形成的组合光源图像在形状上与有效区域相似，从而可以减小光利用效率的降低。
第四实施例
图11示出了根据本发明的第四实施例的照明装置的配置。与第一实施例的不同在于，代替使用作为液晶显示元件的光调制元件17，本实施例的照明装置使用作为微镜阵列的光调制元件171，该微镜阵列包括多个微镜，每个微镜具有角度可调的反射表面。因此，第一透镜表面阵列251(251a，251b)和第二透镜表面阵列252(252a，252b)的透镜表面的形状与第一实施例中的形状不同。
在本实施例中，棒状积分器26紧靠在光路组合***B的组合棱镜11之后设置。因此，由来自两个光源单元A的光束形成的光源图像被形成在组合棱镜11的顶点附近并直接进入棒状积分器26的光入射表面261。棒状积分器26是具有矩形截面的棱柱形玻璃元件。进入光入射表面261的光在棒状积分器26内重复全反射，并在光出射表面262上形成均匀的照明分布。棒状积分器26可以是中空构件，其具有由沉积在上面的电介质多层膜或金属膜涂覆的反射镜形成的侧部。
从棒状积分器26的光出射表面262出射的光束由中继透镜***27投影到光调制元件171上。光调制元件171是长宽比为16:9的矩形元件，并且棒状积分器26的光入射表面261和光出射表面262的截面形状为长宽比为16:9的矩形，并且与光调制元件171的形状相似。在包括如本实施例中的棒状积分器26的照明光学***C中，有效区域是棒状积分器26的光入射表面261上的区域。
图12A至图12C示出了根据本实施例的有效区域和光源图像之间的几何关系。图12A是本实施例中的第一透镜表面阵列251的前视图。第一透镜表面阵列251的每个透镜表面是长宽比为x:y＝8:9的大致正方形的表面，其中x和y分别表示水平和垂直长度。因此，形成在每个荧光构件9上的光斑具有长宽比为8:9的大致正方形形状。由来自两个光源单元A的光束形成的光源图像被定位成在组合棱镜11的顶点附近尽可能靠近。如图12B中所示，两个光源图像因此被组合以在组合棱镜11的顶点附近形成具有2x:y＝16:9的长宽比的组合光源图像。
在这种情况下，如图12C中所示，照明光学***C中的有效区域和在其中形成的组合光源图像在形状上完全相似。因此，可以使照明光学***C的照明效率最大化。再次，如与第一实施例中一样，在本实施例中，通过划分有效区域获得的子区域和有效区域中的每个光源图像不一定需要在形状上完全相似。仅需要至少使通过划分有效区域获得的子区域的长边方向与有效区域中的每个光源图像的长边方向平行即可。
在本实施例中，如与第一实施例中一样，照明装置包括多个光源单元，在每个光源单元中，具有与通过划分照明光学***中的有效区域而获得的多个子区域形状相似的透镜表面的透镜表面阵列被设置在光源和荧光构件之间。然后，最终使得通过组合来自这些光源单元的光束而在有效区域中形成的组合光源图像在形状上与有效区域相似，从而可以减小光利用效率的降低。
本发明的实施例各自公开了如下的照明装置的配置，其中至少使通过将每个有效区域划分为光源单元的数量而获得的子区域的长边方向与有效区域中的每个光源图像的长边方向相同，从而可以减小光利用效率的降低。
如上所述，有效区域的位置根据实施例的不同而不同。然而，在任何实施例中，有效区域可以表示为形成光源图像的区域中的预定区域。当在包括在照明光学***C中的光学元件之间形成光源图像时，有效区域可以被如下定义。也就是说，在形成光源图像的区域附近的光学元件的表面上的预定区域可以被定义为有效区域，该光学元件是照明光学***C中包括的光学元件之一。注意，这里的预定区域是指要被引导到光调制元件的光束入射的区域。
形成光源图像的区域附近的光学元件可以是之间***形成光源图像的区域的两个光学元件中更靠近的一个，即最靠近形成光源图像的区域的光学元件。替代地，可以在两个光学元件中的另一个上定义有效区域。
由于入射在有效区域的之外的光束最终不被引导到光调制元件171，所以要被引导到光调制元件171的光束入射的区域可以被定义为有效区域。可以将调节来自光源的光束或光源图像以防止不必要的光束被引导到光调制元件171的区域定义为有效区域。
其它实施例
以上已经描述了本发明的实施例，但是本发明不限于这些实施例，并且可以在其范围内进行各种修改和改变。例如，光源单元A的数量不限于两个，并且可以是三个、四个或更多个。
要通过透镜表面阵列施加激光的元件不限于荧光构件9。例如，当红色、绿色和蓝色的三种颜色的LD(第一固态光源、第二固态光源和第三固态光源)被用作光源时，荧光构件9可以被扩散板代替以抑制斑点(speckle)噪声。也就是说，代替用于波长成分的转换的荧光构件9，用于角度成分的转换的扩散板可以用作接收激光的光特性转换元件。如果荧光构件9也被认为能够扩散入射光，则可以使用允许将激光施加到诸如荧光构件9或扩散板之类的扩散元件的任何配置。
在上述实施例中，使用蓝色LD作为光源1，并且使用蓝色光作为激发光来发射黄色光的黄色荧光构件被用作荧光构件9。然而，本发明限于这种配置。例如，可以使用各自发射紫外光的固态光源作为光源1，并且使用紫外光作为激发光来发射蓝色或黄色光的荧光构件可以被用作荧光构件9。
在上述实施例中，第一透镜表面阵列的透镜表面具有与第二透镜表面阵列的透镜表面相同的形状，但是本发明不限于这种配置。例如，第一透镜表面阵列的透镜表面的形状可以不同于第二透镜表面阵列的透镜表面的形状。
在上述第一到第三实施例中，虽然第一复眼透镜的透镜单元具有与第二复眼透镜的透镜单元相同的形状，但是本发明不限于这种配置。例如，第一复眼透镜的透镜单元的形状可以不同于第二复眼透镜的透镜单元的形状，并且在这种情况下的每个有效区域的长宽比可以使用如上所述压缩率α和β来确定。
在使用复眼透镜而不使用偏振转换元件的情况下，如在第三实施例中那样，每个有效区域的长宽比等于第二复眼透镜的每个透镜单元的长宽比。这种情况下，使用光调制元件的压缩率和长宽比，每个有效区域的长宽比可以表示为αX'/βY'。
在上述实施例中，第一光源单元Aa和第二光源单元Ab相对于照明光学***C的光轴对称。更具体地，在第一光源单元Aa中，荧光构件9a相对于其中布置多个光源1a的区域的z轴方向的中心轴向右侧(图1的纸张的上侧)偏移，而在第二光线源单元Ab中，荧光构件9b相对于布置多个光源1b的区域的z轴方向的中心轴向左侧(图1的纸张的下侧)偏移。由于这在分色镜7a和7b之间产生空间，所以在上述实施例中，光路组合***B被设置在该空间中。这可以减小整个照明装置的尺寸。
在上述实施例中，光源单元A中的每个包括配置成积分器光学***的第一透镜表面阵列和第二透镜表面阵列。具体而言，如图所示，第一透镜表面阵列和第二透镜表面阵列被配置成形成一体化单元，但是它们可以如在第一和第二复眼透镜的情况那样被配置为单独的单元。
第一和第二透镜表面阵列可以由用作积分器光学***的棒状积分器代替。在这种情况下，由于棒状积分器的光出射表面的形状与荧光构件上的光斑的形状相似，因此仅需要至少棒状积分器的光出射表面的长边方向与N个子区域的长边方向相同。
代替使用第一和第二复眼透镜二者，可以仅使用第一复眼透镜作为复眼透镜。第一和第二复眼透镜可以由如下的一对柱形透镜阵列(双凸透镜)代替，所述一对柱形透镜阵列堆叠以使得它们的柱形透镜表面的母线方向彼此正交。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便包含所有这些修改以及等同的结构和功能。

Claims (18)

1.一种照明装置，包括：
照明光学***，被配置成照明光调制元件；
多个光源单元，每个光源单元包括扩散元件、至少一个固态光源和被配置成将来自固态光源的光束引导到扩散元件的导光光学***；以及
光路组合***，被配置成将来自光源单元的光束引导到照明光学***，
所述光路组合***包括用于所述多个光源单元中的每个光源单元的、反射来自所述多个光源单元的光束的反射表面，
其特征在于，当由照明光学***使用来自光路组合***的光束形成光源图像的区域中的多个预定区域被定义为有效区域并且光源单元的数量由N表示时，满足以下表达式：
0.7≤X1/Y1·Y2/X2≤1.3
其中X1表示有效区域的第一边方向上N个子区域中的每个子区域的尺寸，N个子区域是通过沿着第一边方向或者与第一边方向正交的第二边方向将有效区域划分为N个而获得的，Y1表示在第二边方向上N个子区域中的每个子区域的尺寸，X2表示在第一边方向上有效区域中的每个光源图像的尺寸，并且Y2表示在第二边方向上有效区域中的光源图像的尺寸。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，光调制元件是液晶显示元件；
照明光学***包括被配置成分割来自光路组合***的光束的第一复眼透镜、被配置成接收来自第一复眼透镜的光束的第二复眼透镜以及偏振转换元件；
有效区域是进入偏振转换元件的光的偏振方向被转换为预定的偏振方向的偏振转换元件的多个区域中的每个区域；以及
当平行于照明光学***的光轴和扩散元件的法线的截面被定义为第一截面并且与照明光学***的光轴平行且与第一截面正交的截面被定义为第二截面，并且第一截面中的压缩率α和第二截面中的压缩率β被分别表示为α＝D2x/D1x，β＝D2y/D1y，其中D1x表示第一截面中第一复眼透镜的宽度，D2x表示第一截面中第二复眼透镜的宽度，D1y表示第二截面中第一复眼透镜的宽度，并且D2y表示第二截面中第二复眼透镜的宽度时，则有效区域的长宽比被表示为(αX′/2)/βY′或αX′/(βY′/2)，其中X′表示第一截面中光调制元件的宽度，并且Y′表示第二截面中光调制元件的宽度。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中光调制元件是包括多个微镜的微镜阵列，每个微镜具有角度可调的反射表面；
照明光学***包括被配置成分割来自光路组合***的光束的第一复眼透镜、被配置成接收来自第一复眼透镜的光束的第二复眼透镜；
有效区域是第二复眼透镜的各透镜单元上的区域中的每个区域；以及
当平行于照明光学***的光轴和扩散元件的法线的截面被定义为第一截面并且与照明光学***的光轴平行且与第一截面正交的截面被定义为第二截面，并且第一截面中的压缩率α和第二截面中的压缩率β被分别表示为α＝D2x/D1x，β＝D2y/D1y，其中D1x表示第一截面中第一复眼透镜的宽度，D2x表示第一截面中第二复眼透镜的宽度，D1y表示第二截面中第一复眼透镜的宽度，并且D2y表示第二截面中第二复眼透镜的宽度时，则有效区域的长宽比被表示为αX′/βY′，其中X′表示第一截面中光调制元件的宽度，并且Y′表示第二截面中光调制元件的宽度。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中光调制元件是包括多个微镜的微镜阵列，每个微镜具有角度可调的反射表面；
照明光学***包括棒状积分器；以及
有效区域是棒状积分器的入射表面上的区域。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中导光光学***包括第一透镜表面阵列和第二透镜表面阵列，所述第一透镜表面阵列具有被配置成分割来自固态光源的光束的多个第一透镜表面，所述第二透镜表面阵列具有多个第二透镜表面并且被配置成接收来自所述第一透镜表面阵列的光束；以及
满足以下表达式：
Figure FDA0002570603370000031
其中X表示在短边方向上N个子区域中的每个的尺寸，Y表示在长边方向上N个子区域中的每个的尺寸，x表示在短边方向上第一透镜表面中的每个透镜表面的尺寸，并且y表示在长边方向上第一透镜表面中的每个透镜表面的尺寸。
6.根据权利要求1所述的照明装置，其中固态光源发射蓝色光或紫外光；以及
扩散元件是被配置成将来自固态光源的光束的一部分转换成具有与来自固态光源的光束的波长不同的波长的转换光的波长转换元件。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述至少一个固态光源是被配置成发射红色光的第一固态光源、被配置成发射绿色光的第二固态光源以及被配置成发射蓝色光的第三固态光源；以及
扩散元件是被配置成扩散来自第一固态光源、第二固态光源和第三固态光源的光束的扩散板。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述多个光源单元包括第一光源单元和第二光源单元；以及
光路组合***包括
具有第一反射表面和第二反射表面的第一反射元件；
被配置成使用来自第一光源单元的光束在第一反射表面上形成第一光源图像的第一聚光光学***；以及
被配置成使用来自第二光源单元的光束在第二反射表面上形成第二光源图像的第二聚光光学***。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，在照明光学***的光轴方向上观察时，至少光强度达到第一光源图像中的最大强度的80％的区域位于第一反射表面上，至少光强度达到第二光源图像中的最大强度的80％的区域位于第二反射表面上。
10.根据权利要求8所述的照明装置，其中，满足以下表达式：
0.7≤d1/d2≤1.3
其中，在照明光学***的光轴方向上观察时，d1表示第一光源图像和第二光源图像的中心之间的距离，并且d2表示布置第一光源图像和第二光源图像的方向上第一光源图像的宽度。
11.根据权利要求5所述的照明装置，其中，导光光学***包括
第二反射元件，被配置成反射来自第二透镜表面阵列的光束并且将所述光束从第二透镜表面阵列引导到扩散元件；以及
第三聚光光学***，被配置成将来自第二反射元件的光束引导到扩散元件。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其中，在包含第二反射元件的法线和第三聚光光学***的光轴的截面中与第三聚光光学***的光轴正交的方向上，第二反射元件的宽度比第三聚光光学***的宽度小。
13.根据权利要求5所述的照明装置，其中，所述至少一个固态光源是多个固态光源；
导光光学***包括被配置成将来自所述多个固态光源的光束引导到第一透镜表面阵列的反射镜阵列；以及
反射镜阵列的多个反射镜形成不同形状的各抛物面的一部分。
14.一种照明装置，包括：
照明光学***，被配置成照明光调制元件；
第一光源单元，包括第一扩散元件、第一固态光源和被配置成将来自第一固态光源的光束引导到第一扩散元件的第一导光光学***；
第二光源单元，包括第二扩散元件、第二固态光源和被配置成将来自第二固态光源的光束引导到第二扩散元件的第二导光光学***；以及
光路组合***，具有被配置成将来自第一光源单元的光反射并引导到照明光学***的第一反射表面、以及被配置成将来自第二光源单元的光反射并引导到照明光学***的第二反射表面，
其特征在于，第一光源单元和第二光源单元被配置成使得通过第一导光光学***使用来自第一固态光源的光束在第一扩散元件上形成的第一光斑的图像被朝向第一反射表面投影，并且通过第二导光光学***使用来自第二固态光源的光束在第二扩散元件上形成的第二光斑的图像被朝向第二反射表面投影；以及
第一导光光学***包括被配置成使第一扩散元件上的第一光斑中的光强度分布均匀化的第一积分器光学***，以及第二导光光学***包括被配置成使第二扩散元件上的第二光斑中的光强度分布均匀化的第二积分器光学***。
15.根据权利要求14所述的照明装置，其中，第一光源单元在第一扩散元件上形成作为第一光斑的第一矩形光斑，并且第二光源单元在第二扩散元件上形成作为第二光斑的第二矩形光斑；以及
从第一光源单元朝向第一反射表面投影的第一矩形光斑的图像和从第二光源单元朝向第二反射表面投影的第二矩形光斑的图像被布置在矩形光斑的短边方向上。
16.一种照明装置，包括：
照明光学***，被配置成照明光调制元件；
多个光源单元，每个光源单元包括扩散元件、至少一个固态光源和被配置成将来自固态光源的光束引导到扩散元件的导光光学***；以及
光路组合***，被配置成将来自所述多个光源单元的光束引导到照明光学***，
所述光路组合***包括用于所述多个光源单元中的每个光源单元的、反射来自所述多个光源单元的光束的反射表面，
其特征在于，当由照明光学***使用来自光路组合***的光束形成光源图像的区域中的多个预定区域被定义为有效区域并且所述多个光源单元的数量由N表示时，通过沿有效区域的第一边方向或与第一边方向正交的第二边方向将有效区域划分为N个而获得的N个子区域的长边方向平行于有效区域中的每个光源图像的长边方向。
17.一种投影显示装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1至16中任一项所述的照明装置；
所述光调制元件包括用于不同颜色的光的第一颜色光调制元件、第二颜色光调制元件和第三颜色光调制元件；以及
颜色分离组合***，被配置成将来自照明装置的光束引导到第一颜色光调制元件、第二颜色光调制元件和第三颜色光调制元件，并且接收来自第一颜色光调制元件的光束、来自第二颜色光调制元件的光束和来自第三颜色光调制元件的光束。
18.根据权利要求17所述的投影显示装置，还包括投影光学***，所述投影光学***被配置成将来自颜色分离组合***的光束引导到投影表面。
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