TWI494595B - Projection display device - Google Patents

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TWI494595B
TWI494595B TW103102232A TW103102232A TWI494595B TW I494595 B TWI494595 B TW I494595B TW 103102232 A TW103102232 A TW 103102232A TW 103102232 A TW103102232 A TW 103102232A TW I494595 B TWI494595 B TW I494595B
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Akihiro Yamada
Tomohiko Sawanaka
Shinji Yagyu
Hiroshi Kida
Kenji Samejima
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

投射型顯示裝置
本發明是關於具有複數個光源的投射型顯示裝置。
投射型顯示裝置具有光源系、照明光學系及投射光學系。「光源系」，指的是例如光源系統。「系統」，指的是各個元件相互影響並全體發揮作用的一個整體、結構等。光源系是發出投射光。照明光學系是將從光源系發出光導向光閥。投射光學系，是將光閥接收映像訊號而輸出的影像光，向螢幕放大投射。在此處，「影像光」，是指具有影像資訊的光。另外，「光閥」，指的是控制光的穿透或反射的光閘。光閥，例如是液晶面板或DMD(數位微裝置；Digital Micro-mirror Device；登錄商標)等。習知的光源系，是以使用高壓水銀燈或氙氣燈作為光源為主流。然而，近年正在開發使用發光二極體(以下，稱為LED(Light Emitting Diode))或雷射二極體(LD(Laser Diode))(以下，稱為雷射)等的光源之投射型顯示裝置。
使用LED或雷射的光源系，由於個體的明度比燈暗，有必要使用複數個光源以圖高輝度化。例如專利文獻1揭露的投射型顯示裝置，是使用分光鏡重疊從複數個LED出射的光，收束於桿積算器(rod integrator)(以下，稱為光強度均一化 元件)的入射面的同一位置。另外，專利文獻2揭露的投射型顯示裝置，是使用直角稜鏡及合成桿積算器而重疊從複數個光源出射的光。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】WO2012/108202號公報(第0069段、第1圖)
【專利文獻2】日本特開2011-248327號公報(第0009段、第1圖)
然而，為了增加明度，在專利文獻1及專利文獻2所示各光源的位置進一步平面式地配置複數個光源時，會有光束以光強度均一化元件的有效角度以上的角度入射於光強度均一化元件之可能性。因為將專利文獻1所示光源平面式地作複數配置之時，一旦來自複數個光源的光在光強度均一化元件的中心使光束集光，入射於光強度均一化元件的光束的入射角度會變大。此時，會遭遇到通過投射透鏡而到達螢幕的光的利用效率變低的問題。
本發明是為了解決上述問題而成，包含：光源群，具有發出作為投射光的第一光之複數個第一光源；平行化透鏡，使各個上述第一光成為平行的光束而出射；集光光學系，入射各個上述平行的光束而作為集光光束而出射；以及光強度 均一化元件，從入射端面入射上述集光光束而作為已提高光強度分布的均一性的光而出射；其中上述平行的光束是對於上述集光光學系，在相對於上述集光光學系的光軸垂直的平面上，入射於各自不同的位置；以及上述集光光束之上述集光光學系的出射面上的出射位置與同一集光光束之上述光強度均一化元件的入射端面上的入射位置，是位在相對於上述集光光學系的光軸相反側。
可以實現高輝度化、且光的利用效率高的投射型顯示裝置。
1、1001、1002、1310、1311‧‧‧投射型顯示裝置
3‧‧‧控制部
11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53‧‧‧激發光源
100A‧‧‧激發光源單元
15、16、17、25、26、27、35、36、37、45、46、47、55、56、57‧‧‧平行化透鏡
90、101‧‧‧透鏡群
102、103‧‧‧凸透鏡
210‧‧‧平行化透鏡群
80‧‧‧光反射元件
81、82、83、84、85‧‧‧光反射鏡
220、230‧‧‧光反射鏡群
104‧‧‧集光透鏡群
105、106‧‧‧凸透鏡
91‧‧‧雙凸透鏡
92‧‧‧雙凹透鏡
94、111‧‧‧分色濾光器
95、96、112‧‧‧集光光學系
100R、200R、210R‧‧‧紅色光源
100B‧‧‧藍色光源群
100D‧‧‧旋轉散射板
110B、100B1、100B2、100B3、100B4、100B5、101B1、101B2、101B3、101B4、101B5‧‧‧光源
100G‧‧‧螢光體元件
100E‧‧‧激發光源群
107、1071、1072、1073、1074、1075、1076、1077、1078、1079、1080、207‧‧‧平行化透鏡
113、1130、1131‧‧‧光強度均一化元件
113i‧‧‧入射端面
113o‧‧‧出射端面
115‧‧‧中繼透鏡群
116、117、118‧‧‧透鏡
120‧‧‧彎折鏡
121‧‧‧光閥
122‧‧‧集光透鏡
124‧‧‧投影光學系
124f‧‧‧前面
130R、130G、130B‧‧‧光束
140D‧‧‧散射區
140T‧‧‧非散射區
150‧‧‧被投射面
1300、1301‧‧‧房間
1320、1321‧‧‧影像光
1600‧‧‧光散射元件
1600D‧‧‧散射區
1600T‧‧‧非散射區
400‧‧‧陰影
n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n9、n10、n11、n12、n13、m1、m2、m3、m4、o1、o2‧‧‧距離
P、Q、R‧‧‧軸
C、C2、OA‧‧‧光軸
CA、BC、BD‧‧‧中心軸
a1、a2、a3、a4、b‧‧‧入射角度
B0、B1、B2、B3、B4、B5‧‧‧光束
Ro‧‧‧投射光
VS‧‧‧影像訊號
MC‧‧‧調變控制訊號
M‧‧‧倍率
第1圖是顯示實施形態1相關的投射型顯示裝置的構成的構成圖。
第2圖是顯示實施形態1相關的光強度均一化元件的形狀的斜視圖。
第3圖是顯示實施形態1相關的投射型顯示裝置的構成的構成圖。
第4圖是說明紅色的雷射二極體的配置構成的模式圖。
第5圖是說明紅色的雷射二極體的配置構成的模式圖。
第6圖是說明出現在被投射面150的陰影400的模式圖。
第7圖是說明實施形態1相關的投射光學系124與被投射面150的關係。
第8圖是說明投射型顯示裝置的使用上的問題點的模式 圖。
第9圖是顯示實施形態1相關的藍色光源群100B的配置的構成的模式圖。
第10圖是從入射面113i看實施形態1相關的的光強度均一化元件113的模式圖。
第11圖是用來針對入射於實施形態1相關的光強度均一化元件113的光線的模式圖。
第12圖是顯示入射於4實施形態1相關的光強度均一化元件113的入射面113i的光束的入射位置的模式圖。
第13圖是用來針對入射於光強度均一化元件1131的光線的模式圖。
第14圖是顯示實施形態1相關的藍色光源群100B的配置的構成的模式圖。
第15圖是顯示入射於旋轉散射板的光束的照度分布的模式圖。
第16圖是顯示旋轉散射板的散射區域的模式圖。
第17圖是顯示光散射元件的散射區域的模式圖。
另外，使用雷射作為光源時，會遭遇到如下的問題。使用雷射的光源系藉由雷射光的可干涉性的影響，會在螢幕上產生被稱作是斑駁(speckle)之斑點狀的輝度不均。因此，若使用例如日本特開2012-185369號公報(第0058~0061段、第3、6圖)揭露的投射型顯示裝置，在光導管(light tunnel)(亦稱為桿積算器，以下稱為光強度均一化元件)的入射面配置在圓周方 向具有不同的散射率的複數個區段之散射板輪(diffuser wheel)，而可達成無法辨識斑駁的狀態。
在後文敘述的實施形態中，在使用旋轉散射板100D或光散射元件1600之下，可抑制光的利用效率的降低，並可減低可干涉性的光造成的斑駁。
實施形態1．
<投射型顯示裝置的構成>
第1圖是概略式地顯示本發明相關的實施形態1的投射型顯示裝置的主要構成的構成圖。如第1圖所示，投射型顯示裝置1具有藍色光源群100B、平行化透鏡107、集光光學系112、光強度均一化元件113。另外，投射型顯示裝置1可具有光閥121及投射光學系124。另外，投射型顯示裝置1可具有旋轉散射板100D。另外，投射型顯示裝置1可具有紅色光源100R。另外，投射型顯示裝置1可具有激發光源單元100A及螢光體元件100G。另外，投射型顯示裝置1可具有集光光學系95、96。另外，投射型顯示裝置1可具有中繼透鏡群115及彎折鏡120。另外，投射型顯示裝置1可具有控制部3及分色濾光器94、111。
為了使圖式的說明容易進行，使用XYZ座標。第1圖中的X軸、Y軸及Z軸是相互直交。在此處，X軸是與投射光學系124的光軸OA平行。-X軸方向是投射光學系124中的光的進行方向，相反方向是+X軸方向。Y軸是與投射型顯示裝置1的高度方向平行。投射型顯示裝置1的上方向是+Y軸方向、下方向是-Y軸方向。Z軸是與投射型顯示裝置1的橫向平行。也就 是Z軸是與投射型顯示裝置1的寬度方向平行。從投射型顯示裝置1的投射光Ro的出射方向(-X軸方向)看，右方向為+Z軸方向、左方向為-Z軸方向。以投射型顯示裝置1的投射光Ro的出射面為「正面」。
光閥(light valve)121是反射型的空間光調變器，進行從集光透鏡122入射的光束的空間性的調變。光閥121是進行入射光束的特性的二次元式的可變控制。在此處，「特性」是指例如光的相位、偏光狀態、強度或傳播方向等。也就是光閥是控制光的裝置或調節光的裝置。光閥是控制來自光源的光而作為影像光輸出的光學元件。在此處，「影像光」是指具有影像資訊的光。
控制部3是根據從外部訊號源(未圖示)供應的影像訊號VS而生成調變控制訊號MC。控制部3是將此調變控制訊號MC供應於光閥121。光閥121是按照調變控制訊號MC將入射光束作空間性地調變。藉由此入射光束的空間性的調變，光閥121生成調變光並輸出。將此調變光投影於被投射面而顯示光學像。「調變光」指的是變換為用於將影像訊號投影至被投射面的光學像的光。「影像光」與「調變光」，是以相同的意義使用。另外，「被投射面」是指映出映像的螢幕等。
在實施形態1中，是使用數位微鏡裝置(以下，稱為DMD(Digital Micro-mirror Device)；登錄商標)作為光閥121。然而，並未受限於此。亦可使用例如反射型液晶元件來取代DMD。
投射光學系124是使從光閥121出射的調變光(影像 光)折射而出射投射光Ro。投射光Ro是從投射光學系124的前面124f向被投射面150出射。投射光學系124可將被調變光表示的光學像擴大投射於外部螢幕等的被投射面150。被投射面150例如是設置於外部的螢幕。投射透鏡是將調變光放大而投射。在此處，「投射透鏡」是指投射光學系124。
激發光源單元100A具有配置、排列成面狀的複數個激發光源11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53(以下，稱為激發光源群100E)。另外，激發光源單元100A具有平行化透鏡15、16、17、25、26、27、35、36、37、45、46、47、55、56、57(以下，稱為平行化透鏡群210)。平行化透鏡群210是配置於激發光源群100E的-X軸方向側。激發光源群100E是在-X軸方向放射複數個光束。平行化透鏡群210是將從激發光源群100E向-X軸方向放射的複數個光束平行化。
在實施形態1中，激發光源11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53是配置、排列於Y-Z平面上。另外，在實施形態1中，激發光源11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53是規則性地配置、排列。作為激發光源11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53者，使用例如輸出藍色的波長域的雷射光的複數個藍色雷射二極體(藍色LD：Blue Laser Diode)即可。藍色的波長域，例如峰值波長為450nm。另外，亦可使用峰值波長為405nm的激發光源。
如第3圖所示，激發光源群100E，是在Y-Z平面排 列、配置為三列五行的矩陣狀。激發光源群100E及平行化透鏡群210，是配置於光強度均一化元件113及中繼透鏡群115的+X軸方向。因此，在第3圖中，激發光源群100E及平行化透鏡群210是以虛線表示。另外，以同樣的理由，透鏡群90亦以虛線表示。平行化透鏡群210，是將從激發光源群100E出射的光作為平行光束在-X軸方向出射。平行化透鏡群210，是配置於激發光源群100E的-X軸方向側。激發光源單元100A具有光反射元件80。光反射元件80具有板狀的光反射鏡81、82、83、84、85(以下，稱為光反射鏡群220)。也就是，將光反射鏡81、82、83、84、85整合而表現出來者為光反射鏡群220。具有此光反射鏡群220的元件是光反射元件80。另外，在第3圖中，光反射鏡81、82、83、84、85具有長邊在Y軸方向的矩形形狀。光反射鏡81、82、83、84、85是將從平行化透鏡群210出射的平行光束向透鏡群90反射。光反射鏡群220具有與激發光源群100E的光出射端對向的光反射面。「光出射端」，是指將光出射的部分。
從平行化透鏡群210出射的平行光束，是以45度的入射角度b入射於光反射鏡群220的光反射面。其後，平行光束在-Z方向出射，向透鏡群90進行。因此，光反射鏡群220是將平行光束的光程彎折90度。
另外，光反射鏡群220的光反射面，較好以為了有效率地反射藍色光而以銀的鍍層來形成為佳。另外，在實施形態1中，是顯示將激發光源配置、排列成三列五行的矩陣狀的例子。然而，三列九行亦可。也就是對矩陣狀的構成並未設限。 「矩陣」，指的是具有在平面上的直交的二個方向之「列」及「行」者。例如，將光源配置在「行」與「列」相交的位置。據此，「配置成矩陣狀」，指的是在平面上規則式地配置。
另外，向光反射元件80的平行光束的入射角度b為45度。另外，被光反射元件80反射的平行光束，以在與透鏡群90的光軸平行的方向行進。但不限於此。例如，將被光反射鏡群220反射的光束集中於透鏡群90的光軸的方向。藉此，可縮小入射於透鏡群90的光束群的光束的直徑。而且，可提升向螢光體元件100G的集光效率。「光束的直徑」，是指在垂直於光軸的截面切斷光束群時的截面形狀的直徑。也就是整合從各光源出射的光的光束後之光束群的直徑。
在實施形態1的第1圖中，向著光反射鏡81、82、83、84、85的平行光束的入射角度b離激發光源群100E愈遠則愈小、與激發光源群100E愈近則愈大。也就是，使向著配置於透鏡群90的光軸上的光反射鏡83的平行光束的入射角度b為45度。另外，使向著光反射鏡81的光的入射角度b為小於45度。而且，使向著光反射鏡85的光的入射角度b為大於45度。
從激發光源11出射的光，是被光反射鏡81反射。從激發光源21出射的光，是被光反射鏡82反射。從激發光源31出射的光，是被光反射鏡83反射。從激發光源41出射的光，是被光反射鏡84反射。從激發光源51出射的光，是被光反射鏡85反射。激發光源11，是配置於最-Z軸方向側。激發光源51，是配置於最+Z軸方向側。從-Z軸方向側向+Z軸方向側，依序配置激發光源11、激發光源21、激發光源31、激發光源41及激發光 源51。從激發光源11到光反射鏡81的距離為最長。從激發光源51到光反射鏡85的距離為最短。從激發光源21到光反射鏡82的距離為第二長。從激發光源41到光反射鏡84的距離為第二短。從激發光源31到光反射鏡83的距離為五組之中的最中間的長度。光反射鏡83是配置於透鏡群90的光軸上。
另外，入射於透鏡群90的周邊部的光束，容易受到球面像差的影響。因此，藉由將向著透鏡群90的入射光束集中於離透鏡群90的光軸近的區域，可以減低球面像差的影響。另外，同時可提高向著螢光體元件100G的集光效率。
另外，如第1圖所示，光反射鏡群220是配置成階梯狀。如第1圖中以平行於Z軸的虛線顯示位置關係，光反射鏡81的+X軸方向的端部與光反射鏡82的-X軸方向的端部在X座標上一致。同樣地，光反射鏡82的+X軸方向的端部與光反射鏡83的-X軸方向的端部在X座標上一致。光反射鏡83的+X軸方向的端部與光反射鏡84的-X軸方向的端部在X座標上一致。光反射鏡84的+X軸方向的端部與光反射鏡85的-X軸方向的端部在X座標上一致。
另一方面，在光反射鏡81的+Z軸方向的端部與光反射鏡82的-Z軸方向的端部之間有間隙。在光反射鏡82的+Z軸方向的端部與光反射鏡83的-Z軸方向的端部之間有間隙。在光反射鏡83的+Z軸方向的端部與光反射鏡84的-Z軸方向的端部之間有間隙。在光反射鏡84的+Z軸方向的端部與光反射鏡85的-Z軸方向的端部之間有間隙。藉此，被光反射鏡群220反射的複數個平行光束的X軸方向的間隔，可以比從激發光源群 100E出射的複數個光束的Z軸方向的間隔還窄。
也就是，若如上述使鄰接的二個光反射鏡的端部在X座標上一致，以光反射鏡反射的相鄰的平行光束的間隔會接近零。換言之，在包含入射於光反射鏡的光線與反射的光線的平面上(在第1圖中，為Z-X平面)，在相對於以光反射鏡反射的光的行進方向(在第1圖中，為+Z軸方向)為垂直方向(在第1圖中，為X軸方向)的座標上，使相鄰的二個光反射鏡的端部一致。另外，即使根據組裝上的問題或零組件的製作上的問題等而迫使相鄰的二個光反射鏡的端部無法一致，使其間隙為最小，仍可縮小入射於透鏡群90的光束群的光束的直徑。
如此一來，即使因為驅動基板等的制約空著間隔配置激發光源，藉由使用如上述配置的光反射鏡，仍可使光反射鏡反射的光束徑變細。也就是，可以將從複數個光源離散地出射的光，成為以光反射鏡整合的光束。
透鏡群90具有雙凸透鏡91與雙凹透鏡92。「雙凸透鏡」，是指二個透鏡面為凸形狀的透鏡。「雙凹透鏡」，是指二個透鏡面為凹形狀的透鏡。透鏡群90，是入射被光反射元件80反射的平行光束。
透鏡群90是將以複數個平行光束形成的光束徑縮小後，再度變換成平行的光束。在第1圖中，雙凸透鏡91是將複數個平行光束集光。另外，雙凹透鏡92是將複數個平行光束變換成平行的光束。透鏡群90是具有雙凸透鏡91及雙凹透鏡92。然而，以僅有單側凸形狀的透鏡取代雙凸透鏡91亦可。另外，以僅有單側凹形狀的透鏡取代雙凹透鏡92亦可。在透鏡群 90的-Z軸方向，配置有分色濾光器94。另外，在分色濾光器94的+X軸方向，配置有集光透鏡群104。在集光透鏡群104的+X軸方向，配置有螢光體元件100G。從透鏡群90出射的平行光束，是以分色濾光器94加以反射，穿過集光透鏡群104後，集光於螢光體元件100G。分色濾光器94是具有使綠色的波長域的入射光及紅色的波長域的入射光穿透、將藍色的波長域的入射光反射的光學特性。「波長域」是顯示光的波長的範圍。將光的波長的差異以顏色分類時，大體上藍色的波長域為從430nm到485nm、綠色的波長域為從500nm到570nm、紅色的波長域為從600nm到650nm。
例如，可以以具有介電質多層膜的分光鏡來構成分色濾光器94。集光透鏡群104具有二片凸透鏡105、106。集光透鏡群104是將被分色濾光器94反射的平行光束集光於螢光體元件100G。
螢光體元件100G是將入射的光束作為激發光而吸收。然後，螢光體元件100G輸出以550nm為主要波長的綠色波長域的光。如上所述，被示於第1圖的光反射鏡群220反射的五道平行光束的間隔，是窄於從激發光源群100E出射的五道光束的間隔。在此處，「五道光束」，是指例如從激發光源11、21、31、41、51出射的光束。另外，透鏡群90是使被光反射鏡群220反射的複數道平行光束的間隔進一步變窄。藉此，由即將入射於螢光體元件100G的複數道平行光束形成的光束的直徑會變小。然後，提升螢光體元件100G中的集光效率。另外，螢光體元件100G所發的綠色的波長區的主要波長不限於550nm、亦可 為520nm。
在使用這樣的光學系之下，可以使例如光束的直徑為2mm的光束照射於螢光體元件100G。例如，為了使集光於螢光體元件100G的光束的強度分布均一化，亦可在透鏡群90與分色濾光器94之間配置光散射元件。藉由配置光散射元件，在集光位置的光束的光的密度的偏差會變小。藉此，會抑制在螢光體元件100G上的溫度上升。因此，提升螢光體元件100G的轉換效率。
另外，螢光體元件100G，在實施型態1為以被固定的狀態配置。然而，並不受限於此。例如，亦可使用塗佈於旋轉板的綠色螢光體來取代螢光體元件100G。綠色螢光體，亦可塗佈於旋轉板的周緣部。藉此，可圖謀冷卻機構的簡化。亦即，由於集光於綠色螢光體的光的位置並未固定而是藉由旋轉板的旋轉常時變動，可以抑制綠色螢光體的局部的溫度上升。
集光透鏡群104，是將從螢光體元件100G放射的光平行化而出射。穿過集光透鏡群104的光，穿過分色濾光器94。在分色濾光器94的-X軸方向，配置有集光光學系95。另外，在集光光學系95的-X軸方向，配置有分色濾光器111。在分色濾光器111的+Z軸方向，配置有集光光學系112。在集光光學系112的+Z軸方向，配置有光強度均一化元件113。另外，在集光光學系112與光強度均一化元件113之間，配置有旋轉散射板100D。穿過分色濾光器94的光，穿過集光光學系95。穿過集光光學系95的光，被分色濾光器111反射。被分色濾光器111反射的光，是藉由集光光學系112被集光於光強度均一化元件113的 入射端面113i。在此處，使用二片凸透鏡將從螢光體元件100G放射的光平行化之時，在設計上較佳是使凸透鏡106為非球面形狀。
分色濾光器111是具有使紅色的波長域的入射光穿過的光學特性。另外，分色濾光器111是具有反射綠色的波長域的入射光及藍色的波長域的入射光的光學特性。例如，可以以具有介電質多層膜的分光鏡來構成分色濾光器111。
另外，集光光學系95的目的，是將從螢光體元件100G放射的光集光於光強度均一化元件113。因此，集光光學系亦可僅配至於分色濾光器111與光強度均一化元件113之間。此時，刪除集光光學系95、96，而有必要成為考慮紅色的波長帶域、綠色的波長帶域與藍色的波長帶域之集光光學系112的設計。另外，刪除集光光學系95、96之時，將集光光學系112以二片構成為佳。
另外，上述的透鏡群90，具有將入射的光束平行化的功能。然而，未受限於此。在透鏡群90與集光透鏡群104的組合之下，只要使藍色的鐳射光集光於螢光體元件100G即可。不過，從螢光體元件100G放射的光(螢光體所發的光)，有必要以集光透鏡群104及集光光學系95、112的組合而被集光於光強度均一化元件113的入射端面113i。因此，從集光透鏡群104向分色濾光器94行進的光束，在設計上為以被平行化的狀態為佳。
光強度均一化元件113，是將入射的光束的光強度分布均一化的光學元件。光強度均一化元件113是將在直交於 光強度均一化元件113的光軸的平面內的光的光強度分布均一化。也就是，光強度均一化元件113，是將直交於從入射端面113i入射的光的光軸之截面內的光強度分布均一化。藉此，即將入射於光閥121的光束的照度分布得到均一化。光閥121是入射光強度分布均一的光束而作為調變光出射。在光強度均一化元件113的內部傳播的光，在重複以內面作全反射下，在出射端面113o的附近為被重疊的光。藉此，在出射端面113o的附近可以得到均一的光強度分布。因此，光強度均一化元件113的出射端面113o，成為以均一的輝度發光的面光源。
例如，光強度均一化元件113為以透明的光學材料構成的多角柱(rod)。透明的光學材料為玻璃材料或透明樹脂材料。此多角柱的側面，是作為全反射面使用。在光強度均一化元件113的內部傳播的光，是在光學材料與外部的空氣的界面作全反射。另外，例如光強度均一化元件113是中空管(光管)。中空部分具有光反射鏡的側面。中空管的截面為多角形狀。在此中空管的側面，在內側形成有反射光的光反射膜。
第2圖是顯示光強度均一化元件113的一例的斜視圖。示於第2圖的光強度均一化元件113，是以Z軸方向為長邊方向、在X-Y平面具有矩形形狀的截面的四角柱。其側面，是被構成為光反射鏡或全反射面。在此處，「長邊方向」，是指與四角柱的長邊平行的方向。也就是「四角柱的長邊」，是指四角柱的十二個邊之內最長的邊。通常，此最長的邊有四個。也就是，光強度均一化元件113，是具有柱體形狀。「柱體」，指的是持有合體的二個平面圖形為底面的筒狀的空間圖形。二個 底面的距離為柱體的高。另外，柱體之不是底面的面稱為側面。在第2圖中，二個底面是平行於X-Y平面。另外，柱體的高度的方向為Z軸方向。
在實施形態1中，光強度均一化元件113的出射端面113o與光閥121的光調變面，處於互為光學性的共軛關係。「共軛關係」，指的是在光學系中的物體與像的關係。若處於共軛關係，從一點出來的光會集中在一點。在實施形態1的光學系中，出射端面113o上的像，在光閥121的光調變面上成像。因此，從光的利用效率的觀點，光閥121的光調變面的縱橫比L：H，是以與光強度均一化元件113的出射端面113o的縱橫比L0：H0一致為佳。
在此處，橫的尺寸為尺寸L、L0。另外，縱的尺寸為尺寸H、H0。在解析度為XGA(橫的畫素數×縱的畫素數1024×768)的情況中，一般而言，L：H=4：3。在實施形態1中，以長邊為橫、短邊為縱。
如第1圖所示，在光強度均一化元件113的+Z軸方向中，配置有中繼透鏡群115。另外，在中繼透鏡群115的+Z軸方向中，配置有彎折鏡120。在彎折鏡120的+X軸方向中，配置有集光透鏡122。在集光透鏡122的+X軸方向中，配置有光閥121。中繼透鏡群115具有凹凸透鏡(彎月形透鏡)116、凸透鏡117及雙凸透鏡118。凹凸透鏡是在二個透鏡面內，一個透鏡面為凹形狀、另一個透鏡面為凸形狀的透鏡。從光強度均一化元件113的出射端面113o出射的光束，穿過中繼透鏡群115而到達彎折鏡120。光束在彎折鏡120向光閥121的方向反射。彎折鏡 120，是具有彎折光束的光程的功能。被以彎折鏡120反射的光束，是穿過集光透鏡122，入射於光閥121。中繼光學系，是將光強度分布均一的光束導向光閥121。在此處，「中繼光學系」，是指從中繼透鏡群115到光閥121的光學系。
另外，在第1圖中，中繼透鏡群115，是由三片透鏡116、117、118構成。然而，中繼透鏡群115亦可由二片透鏡構成。此時，在設計上，以使光強度均一化元件113與彎折鏡120的間隔變窄為佳。
藉由以上已說明的種種的光學構件104、94、95、111、112、113、115、120、122，構成將從螢光體元件100G放射的光導至光閥121的導光光學系。「導光」，指的是導引光線。在實施形態1中，是將螢光體元件100G發的光從螢光體元件100G導至光閥121。
另一方面，紅色光源100R，是以以紅色的波長域發光的紅色LED構成。紅色的波長域的中心波長，例如為620nm。從紅色光源100R放射的紅色的光，是以透鏡群101轉換為平行的光。透鏡群101具有二片凸透鏡102、103。從此透鏡群101出射的紅色的光束，是穿過集光光學系96、分色濾光器111及集光光學系112。在此處，使用二片凸透鏡將從紅色光源100R放射的紅色的光轉換成平行的光之時，在設計上以使凸透鏡103為非球面形狀為佳。如第1圖所示，在紅色光源100R的+Z軸方向中，配置有透鏡群101。在透鏡群101的+Z軸方向中，配置有集光光學系96。在集光光學系96的+Z軸方向中，配置有分色濾光器111。在分色濾光器111的+Z軸方向中，配置有 集光光學系112。
已穿過分色濾光器111的紅色的光束，藉由集光光學系112集光於光強度均一化元件113的入射端面113i。紅色的光束，是從入射端面113i入射於光強度均一化元件113。已入射的紅色的光束的光強度分布是被均一化。然後，已均一化的紅色的光束，從出射端面113o出射。從出射端面113o出射的紅色光束，經由中繼透鏡群115、彎折鏡120及集光透鏡122，入射於光閥121。
集光光學系96、112具有使從紅色光源100R放射的紅色的光集光於光強度均一化元件113的功能。因此，集光光學系亦可僅配置於分色濾光器111與光強度均一化元件113之間。此時，刪除集光光學系95、96，而有必要成為考慮紅色的波長帶域、綠色的波長帶域與藍色的波長帶域之集光光學系112的設計。另外，刪除集光光學系95、96之時，將集光光學系112以二片構成為佳。
另一方面，藍色光源100B，是以以藍色的波長域發光的複數個藍色雷射110B構成。藍色的波長域的中心波長，例如為460nm。從藍色光源群100B放射的藍色的光，是以對應於各光源的各平行化透鏡107轉換為平行的光。從這些平行化透鏡107出射的藍色的光束，是被分色濾光器94反射，穿過集光光學系95後，被分色濾光器111反射。光源群100B是具有複數個光源而發出成為投射光的複數個光束。另外，平行化透鏡107，是使複數個光束成為複數個平行的光束。如第1圖所示，在藍色光源100B的+Z軸方向中，配置有平行化透鏡107。在平 行化透鏡107的+Z軸方向中，配置有分色濾光器94。另外，平行化透鏡107，有個別地說明的情況與一起說明的情況，以元件符號107顯示。因此，在第1圖、第4圖及第5圖中，在元件符號107施以底線。另外，後文敘述的平行化透鏡207亦同。
以分色濾光器111反射的藍色的光束，藉由集光光學系112集光於光強度均一化元件113的入射端面113i。也就是，集光光學系112是入射從平行化透鏡107射出的複數道光束，導引至光強度均一化元件113。集光光學系112是入射從平行化透鏡107射出的複數道平行的光束，出射複數道集光光束。藍色的複數道的平行的光束，在對集光光學系112的光軸垂直的平面上，入射於集光光學系112的各個不同位置。也就是，藍色的複數道平行的光束，在集光光學系112的入射面上入射於各個不同的位置。另外，同樣地，藍色的複數道光束，在對集光光學系95的光軸垂直的平面上，入射於集光光學系95的各個不同位置。在此處，「集光光學系」是指集光透鏡群95、112。「平行化透鏡」是指透鏡群107。藍色的光束，是從入射端面113i入射於光強度均一化元件113。已入射的藍色的光束的光強度分布是被均一化。然後，已均一化的藍色的光束，從出射端面113o出射。從出射端面113o出射的藍色光束，經由中繼透鏡群115、彎折鏡120及集光透鏡122，入射於光閥121。光強度均一化元件113，是從入射端面113i入射複數道集光光束，而作為光強度分布均一的光束出射。光閥121，是入射均一的光束而作為調變光出射。光閥121，是將已入射的均一的光束轉換成調變光而出射。
另外，藍色光源群100B所發的光的中心波長，是比激發光源群100E所發的光的中心波長還長10nm以上。藉此，與使用激發光源群100E作為藍色的光源的情況比較，可提升藍色的色調。也就是若使用中心波長為460nm以上的藍色的光源，可提升色調。另外，波長為450nm的光是較偏紫的藍色。波長為460nm的光，比波長為450nm的光還接近藍色。
還有，若使用激發光源群100E作為藍色的光源，則如日本特開2011-076781號公報(第0055~0057段、圖3)，需要中繼光源系。然而，藉由激發光源群100E的光程與藍色光源群100B的光程為不同的光程，不需要中繼光源系且可以縮短從藍色光源群100B到光強度均一化元件113的光程長。然後，投射型顯示裝置1則可變小。
關於藍色光源群100B的構成及配置排列，在後文會詳述。集光光學系95、112，是具有將從藍色光源群100B放射的藍色的光集光於光強度均一化元件113的功能。因此，若滿足此功能，將集光光學系僅配置於分色濾光器111與光強度均一化元件113亦無妨。此時，刪除集光光學系95、96，而有必要成為考慮紅色的波長帶域、綠色的波長帶域與藍色的波長帶域之集光光學系112的設計。另外，刪除集光光學系95、96之時，將集光光學系112以二片構成為佳。
控制部3是除了控制光閥121的動作的功能外，可具有控制使激發光源群100E、藍色光源群100B及紅色光源群100R發光的時機的功能。這個發光的時機，是按照影像訊號VS而對每個光源個別進行。控制部3是組合激發光源群100E、 藍色光源群100B及紅色光源群100R的各自的發光時機而控制光閥121的動作。
<紅色光源的構成的變形例1>
另外，在實施形態1中，紅色光源群100R是以LED光源構成。然而，不受限於此，紅色光源群100R由雷射二極體(LD)構成亦無妨。此時，將複數個雷射二極體配置排列成面狀，可實現高輝度的紅色光源。「面狀」指的是例如矩陣狀。關於將複數個雷射二極體配置排列成面狀的構成，例如以與在第9圖或第14圖後文敘述的藍色光源群100B同樣的概念作配置排列為佳。第4圖是以紅色的雷射二極體210R構成紅色光源100R的構成圖。示於第4圖的投射型顯示裝置1001，是與示於第1圖的投射型顯示裝置1在紅色的光源的構成上不同。投射型顯示裝置1的紅色的光源，是具有紅色光源100R(LED)及透鏡群101。另一方面，投射型顯示裝置1001是具有紅色光源群200R(雷射二極體)及平行化透鏡207。如第4圖所示，複數個紅色的雷射二極體，可配置於X-Y平面上。此時，光源的出射方向是+Z軸方向。另外，從紅色光源群200R到光強度均一化元件113的光程長，是以與從藍色光源群100B到光強度均一化元件113的光程長同等為佳。藉此，可以讓使藍色光源群100B的尺寸成為最小的位置與使紅色的雷射二極體210R的光束的尺寸成為最小的位置相等。然後，可以將光散射元件(旋轉散射板100D)配置在使光束成為最小的位置。另外，為了使紅色光源的光程長與藍色光源110B的光程長相等，紅色光源210R的位置往-Z方向移動。
<紅色光源的構成的變形例2>
另外，亦可使用如激發光源群100E及光反射鏡群220的構成來實現高輝度的紅色的光源。也就是，複數個紅色的雷射二極體210R，可以以如激發光源群100E的構成來配置。「如激發光源群100E的構成」，是指使用光源、平行化透鏡及光反射鏡的構成。第5圖是以紅色的雷射二極體210R構成紅色光源100R的構成圖。示於第5圖的投射型顯示裝置1002，是與示於第1圖的投射型顯示裝置1在紅色的光源的構成上不同。投射型顯示裝置1的紅色的光源，是具有紅色光源100R(LED)及透鏡群101。另一方面，投射型顯示裝置1002是具有紅色光源群200R(雷射二極體210R)、平行化透鏡207及光反射鏡群230。如第5圖所示，複數個紅色的雷射二極體210R，是在Y-Z平面上配置排列成面狀。另外，在第5圖中，光源的出射方向是-X軸方向，但以光軸C為中心使光源180度旋轉，作為在+X軸方向出射的配置亦無妨。使紅色的輝度進一步高輝度化的情況中，如第5圖所示的紅色光源群200R，將光源配置在Y-Z平面上，可配置多量的光源，而可以提升紅色的輝度。
另一方面，亦可以以一個LED構成藍色光源群100B。此時，與示於第1圖的透鏡群101同樣，在藍色光源群100B之後配置將從藍色光源群100B出射的光束平行化的透鏡群即可。
<集光透鏡、光閘及投射光學系的位置關係>
第3圖是一模式圖，概略式地顯示從正面側觀看時的投射型顯示裝置1的構成的一部分。「從正面側觀看」，是指 從-X軸方向觀看+X軸方向。在第3圖中，為了說明上的方便，以虛線顯示激發光源群100E、平行化透鏡群210、光反射鏡群220及透鏡群90。在第3圖中，激發光源群100E是以激發光源11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53顯示。另外，平行化透鏡群210是以平行化透鏡15、16、17、25、26、27、35、36、37、45、46、47、55、56、57顯示。
以彎折鏡120反射的光束，是在穿過集光透鏡122後，入射於光閥121。光閥121是如上所述，按照調變控制訊號MC將入射光作空間性地調變，輸出調變光。投射光學系124是將從光閥121的光調變面(光出射面)入射的調變光放大、投射於被投射面150。調變光是顯示被投射於被投射面150的光學像。被投射面150，例如為外部的螢幕等。
如第3圖所示，投射光學系124的光軸OA，是相對於光閥121的光出射面(光調變面)的中心軸CA在+Y軸方向偏離距離d的程度。也就是，距離d是從投射光學系124的光軸OA到光閥121的光出射面(光調變面)的中心軸CA之相對於Z-X平面的法線方向的距離。「+Y軸方向」是指投射型顯示裝置1的高度方向。另外，由於光閥121是位於投射光學系124的+X軸方向，光閥121的一部分以虛線顯示。另外，為了防止與投射光學系124的干涉，集光透鏡122具有局部缺口的形狀。在此處，「干涉」是指零組件彼此接觸的意思。在第3圖中，將左上側削除而避開圓筒形狀的投射光學系124。光軸OA及中心軸CA，是垂直於Y-Z平面的軸。因此，在第3圖中以黑色圓點表示光軸OA及中心軸CA。
如上所述，集光透鏡122具有局部缺口的形狀。因此，若集光透鏡122的缺口區域變大，則入射於集光透鏡122的光束中，從+Y軸方向側入射於集光透鏡122的光線的有效角度，會變得小於從-Y軸方向入射於集光透鏡122的有效角度。在此處，「+Y軸方向側」，是集光透鏡122的缺口側。另外，「-Y軸方向側」，是相對於集光透鏡122的光軸，集光透鏡122的缺口側的相反側。
在此處，穿過集光透鏡122的光束，是成為與光強度均一化元件113的出射端面113o大概成同形態的輝度分布。也就是，光強度均一化元件113的出射端面113o為長方形時，透鏡122上的輝度分布是成為長方形的形狀。在此處「大概」是指長方形的輝度分布的外形是顯示成模糊的狀態。集光透鏡122，由於未與出射端面113o成共軛關係，光束在集光透鏡122的位置無法成為清楚的長方形。在此處，「長方形的形狀」，是指輪廓不清楚的長方形的意思。
因此，從+Y軸方向(光閥121的短邊方向)入射於集光透鏡122的光束的有效角度，會變得小於從X軸方向(光閥121的長邊方向)入射於集光透鏡122的光束的有效角度。也就是，在從X軸方向及Y軸方向入射於集光透鏡122的光束為同一入射角度的情況中，從+Y軸方向(光閥121的短邊方向)以大角度向集光透鏡122的缺口部分入射的光束，會通過集光透鏡122的缺口部分。因此，不會在光閥121集光，如第6圖所示會在被投射面150的左下產生陰影400的區域。在此處，「從X軸方向」及「從Y軸方向」，是指「從」各軸的「正方向及負方向之二者的 方向」的意思。
此現象，是藉由集光透鏡122的局部缺口而產生。例如，在保持投射光學系124的透鏡的鏡筒的外形大的情況中，有必要使集光透鏡122的缺口量變大。在此缺口量大的情況中，如第6圖所示，會變得容易在被投射面150上產生陰影400。
另外，若加大距離d，則可使集光透鏡122的缺口量減少。然而，一旦加大距離d，則被投射面150上的映像，其被投射的位置會從投射光學系124的光軸OA向Y軸方向移動，移動的程度為投射光學系124的放大倍率M乘以距離d的長度份量。因此，會產生無法在市場的要求的適切位置顯示映像之問題(請參照第7圖)。第7圖是一模式圖，說明投射光學系124與被投射面150的關係。如第7圖所示，被投射面150的中心位置，是相對於投射光學系124的光軸OA在Y軸方向偏離d×M的距離的程度。另外，如上所述，距離d是從光閥121的中心軸CA到投射光學系124的光軸OA的Y軸方向的距離。放大倍率M是投射光學系124的放大倍率。另外，在本實施形態1所示的中繼透鏡群115到光閥121的導光光學系的情況中，光閥121的中心軸CA與投射透鏡的光軸OA並未一致。另外，光軸OA是垂直於Y-Z平面的軸。因此，在第7圖中以黑圓點來顯示光軸OA。另外，在第7圖所示的「被投射面150」，是顯示螢幕等的被投射面150上的映像被投射的位置。
在此處，在第8(A)圖及第8(B)圖顯示用於說明上述內容的房間的構圖。在第8(A)圖中，投射型顯示裝置1310，是 固定設置於房間1300的天花板。影像光1320是向著牆壁而從投射型顯示裝置1310被投射出來。在第8(B)圖中，投射型顯示裝置1311是固定設置於房間1301的天花板。影像光1321是向著牆壁而從投射型顯示裝置1311被投射出來。在第8(A)圖中，影像光1320是被投射於牆壁的中心。然而，在第8(B)圖中，影像光1321是被投射於牆壁的下側。若加大距離d，則受到映像投射的被投射面150的位置會往Y軸方向移動，而被投射於如第8(B)圖所示的位置。因此，會產生無法將映像顯示於如第8(A)圖所示的適切的位置之問題。另外，在第8(A)圖及第8(B)圖中，上下方向是示於第7圖的Y軸方向。
因此，在如第3圖所示的集光透鏡122的局部缺口的投射型顯示裝置1中，考慮如下所述的二種方法。第一方法，是將缺口部之從+Y軸方向入射於光閥121的光線，以集光透鏡122的前段遮光的方法。「從+Y軸方向入射的光線」，指的是短邊方向的光。在此處，「前段」是指「光入射於集光透鏡122為止」的意思。第二方法，是考慮將從光強度均一化元件113出射的光束的發散角縮小至不會發生第6圖所示陰影400的區域之範圍的方法。
然而，在上述的第一方法中，藉由遮光造成的光的損失，使光的利用效率不高。另外，在上述的第二方法中，是將從光強度均一化元件113出射的光束的發散角，在長邊方向及短邊方向之二個方向均等地縮小。藉由使長邊方向的有效角度與短邊方向的有效角度一致，長邊方向的有效角度的光束中，未利用到一部分的光束。因此，上述的方法使光的利用效 率不高。因此，在實施形態1中，未使用上述的方法，而使從短邊方向入射於集光透鏡122的光束的角度小於從長邊方向入射的光束的角度。
<雷射光源的配置與入射於光強度均一化元件的雷射光的光束位置>
第9圖是一模式圖，顯示藍色光源群100B的配置的構成。第10圖是從入射端面113i側觀看光強度均一化元件113的模式圖。也就是，從-Z軸方向觀看光強度均一化元件113的入射端面113i的圖。如第9圖及第10圖所示，藍色光源群100B及光強度均一化元件113，是相對於X軸及Y軸傾斜配置。另外，入射於光閥121的光束，根據其使用方法，是對光閥121從斜下方入射。因此，為了使光強度均一化元件113的長邊的方向與光閥121的長邊的方向為光學性地一致，配置光強度均一化元件113而使其在光軸C中心旋轉。然後，藉由彎折鏡120，修正對光束的光軸中心的旋轉。光軸C是垂直於X-Y平面的軸。因此，在第10圖以黑圓點表示光軸C。
藍色光源群100B具有五個光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5。這些光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5是相當於示於第1圖、第4圖及第5圖的藍色光源110B。以光源100B1與光源100B2的間隔為距離n1。以光源100B2與光源100B3的間隔為距離n2。以光源100B1與光源100B4的間隔為距離n3。以光源100B2與光源100B4的間隔為距離n4。以光源100B2與光源100B5的間隔為距離n5。以光源100B3與光源100B5的間隔為距離n6。以光源100B4與光源100B5的間隔為距 離n7。若定義這些距離n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7，則成立n1=n2=n3=n4=n5=n6=n7的關係。
也就是，光源100B1、光源100B2及光源100B4，是在X-Y平面上配置排列而成為正三角形的配置。另外，光源100B2、光源100B4及光源100B5，是在X-Y平面上配置排列而成為正三角形的配置。另外，光源100B2、光源100B3及光源100B5，是在X-Y平面上配置排列而成為正三角形的配置。複數個光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5，是成為正三角形狀的配置排列。因此，角度s1為60度。也就是，複數個光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5，是成為正三角形狀的配置排列。另外，光源100B1、光源100B2及光源100B3，是配置排列在直線上。另外，光源100B4及100B5，是配置在平行於光源100B1、光源100B2及光源100B3所配置的直線之質線上。
另外，第9圖的軸P與第10圖的軸Q是平行的。軸P是一直線，其平行於光源100B1的中心、光源100B2的中心及光源100B3的中心連結之X-Y平面上的直線。軸P是位於光源100B1、100B2、100B3與光源100B4、100B5之間。從光源100B1、100B2、100B3到軸P的距離是距離m1。從光源100B4、100B5到軸P的距離為距離m2。距離m1與距離m1，成立m1=m2的關係。另外，中心軸BC是對應於光軸C。也就是，中心軸BC是與光軸C在光程上為一致。中心軸BC是垂直於X-Y平面的軸。因此，在第9圖中以黑圓點表示中心軸BC。中心軸BC，是在X-Y平面上通過從光源100B2的中心引到軸P的垂線與軸P的 交點。另外，軸Q是通過光強度均一化元件113的二個短邊的中心的直線。軸Q是與光軸C直交。
光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5是藍色雷射。為了使雷射有效率地輸出光，雷射的冷卻是非常重要。因此，有必要將各光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5的間隔設定於所欲的間隔。「所欲的間隔」指的是可實現雷射的冷卻的間隔。光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5間的距離距離n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7，是根據作為光源之雷射的冷卻要求而決定。雷射的冷卻，例如在各光源安裝散熱構件。為了在雷射安裝散熱鰭等，需要一定的距離。另外，為了使熱不在相鄰的光源傳遞，亦有必要將光源離開一定的距離。在此處，從冷卻效率及光利用效率，光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5間的距離n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7，較好為相等。
為了縮小入射於光閥121的光束的Y軸方向的入射角度，需要將在上述說明的距離(m1+m2)盡可能縮短。這是因為從藍色光源群100B出射的平行光束入射於光強度均一化元件113之時，若距離m1及距離m2大，從光強度均一化元件113的短邊方向的入射角度會變大。另外，從藍色光源群100B出射的光，是藉由平行化透鏡107而被平行化。在此處，光閥121的Y軸方向是對應於光強度均一化元件113的短邊方向。
第11圖是用於針對入射於光強度均一化元件113的光線作說明的模式圖。從光源S1出射的光束，是藉由平行化透鏡107A而成為平行的光束。光源S1，是在相對於光軸C2平 行的方向將光出射。從平行化透鏡107A出射的平行光束，是相對於光軸C2平行。平行光束是藉由集光透鏡700而集光於光強度均一化元件1130的入射端面1130i。從光源S2出射的光束，是藉由平行化透鏡107B而成為平行的光束。光源S2，是在相對於光軸C2平行的方向將光出射。從平行化透鏡107B出射的平行光束，是相對於光軸C2平行。平行光束是藉由集光透鏡700而集光於光強度均一化元件1130的入射端面1130i。在此處，光強度均一化元件1130並未以光軸C2為中心軸旋轉，從光強度均一化元件1130的短邊方向入射光束。「從短邊方向入射光束」，是指以光軸C2上為原點(零)而從與短邊平行的直線的正側的方向或負側的方向入射光束之類的意思。在第11圖中，入射端面1130i的面光側的邊及背光側的邊是短邊。也就是，第11圖的上下方向為短邊方向。第11圖中，入射端面1130i的上側的邊及下側的邊為長邊。也就是，長邊是第11圖的左右方向的邊。
從光軸C2到光源S1的短邊方向的間隔為距離o1。另外，從光軸C2到光源S2的短邊方向的間隔為距離o2。此時，距離o1及距離o2成為「距離o1>距離o2」的關係。也就是，距離o1為比距離o2還大的值。另外，角度a1及角度a2成為「角度a1>角度a2」的關係。也就是，角度a1為比角度a2還大的值。入射角度a1，是從光源S1入射的光之即將入射於光強度均一化元件1130的入射端面之時的入射角度。入射角度a2，是從光源S2入射的光之即將入射於光強度均一化元件1130的入射端面之時的入射角度。
在此處，示於第9圖的軸P與示於第10圖的軸Q是平 行的。另外，第10圖是顯示從-Z軸方向觀察光強度均一化元件113的入射面的模式圖。藉由第9圖及第10圖的上述的說明，對應於光強度均一化元件113的短邊方向的距離之上述的距離m1及距離m2，以盡量小為佳。也就是其原因在於，若距離m1及距離m2小，向著光強度均一化元件113的光的入射角度會變小。在此處，縮小第9圖的距離m1及距離m2這件事，是講例如第11圖的從距離o1變成距離o2。藉此，入射角度是從入射角度a1變成入射角度a2而變小。
如第9圖及第10圖所示，從光強度均一化元件113的光軸C起算的短邊方向的距離是對應於距離m1及距離m2。藉此，從光強度均一化元件113的光軸C起算的長邊方向的距離是對應於距離n1及距離n2。在此處，示於第9圖的距離m1、m2與距離n1的關係式為式(1)。
距離m1=距離m2=距離n1×(30.5 )/4...(1)
因此，成立式(2)的關係。
距離m1=距離m2<距離n1=距離n2...(2)
由於對應於光強度均一化元件113的短邊方向的距離是短於對應於光強度均一化元件113的長邊方向的距離，從短邊方向入射於光強度均一化元件113的光的入射角度，是變得比從長邊方向入射於光強度均一化元件113的光的入射角度小。
因此，藉由如實施形態1將藍色光源群100B的光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5配置成正三角形的形狀，可以使光強度均一化元件113的短邊方向的入射角度小於長邊方向的入射角度。因此，在到達光閥121為止變得不需要遮光。 而且，可得到高的光的利用效率。
另外，從藍色光源群100B出射的光，藉由平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075，被平行化而成為平行光束。另外，為了縮小光強度均一化元件113的短邊方向的入射角度，相對於對應的光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5，在中心軸BC的方向、在0.1mm到0.5mm的範圍偏心而配置平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075。亦即，平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075的光軸，是相對於對應的光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5，偏離0.1mm到0.5mm的範圍。平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075，是相對於對應的光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5的光軸，呈在光源群的中心方向偏心的狀態。在此處，「光源群」，是指藍色光源群100B。另外，「中心方向」，是指中心軸BC的方向。
第12(A)圖及第12(B)圖，是顯示從光強度均一化元件113的入射端面113i入射的光束的入射位置的模式圖。在使平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075的光軸與對應的光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5的光軸為一致的情況中，從藍色光源群100B出射的光束是如第12(B)圖所示，集中於入射端面113i的中心。也就是從五個光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5出射的五道光束，是在入射端面113i成為一道光束B0。也就是，五道光束集光於光軸C。「集光」，是指複數道光束集中於特定的一點。相對於此，「到達」是指不需要特別將光束集中於一點。
使平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075的 光軸相對於對應的光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5的光軸在中心軸BC的方向偏心的情況中，如第12(A)圖所示，各光束到達入射端面113i上。也就是，從光源100B1出射的光束，是到達光束B1的位置。另外，從光源100B2出射的光束，是到達光束B2的位置。另外，從光源100B3出射的光束，是到達光束B3的位置。另外，從光源100B4出射的光束，是到達光束B4的位置。另外，從光源100B5出射的光束，是到達光束B5的位置。也就是，複數個平行的光束B1、B2、B3、B4、B5之向著光強度均一化元件113的入射位置，是在入射端面113i上疏離地配置排列。藉此，入射於光強度均一化元件113的短邊方向的光束的入射角度a，是變得比使藍色光源群100B與對應的平行化透鏡107的光軸一致的情況還小。而且，可減低示於第6圖的陰影400。另外，可以實現光的利用效率高的投射式顯示裝置1。「疏離」是指各光束之間有間隙。另外，在第12圖中，是顯示各光束B1、B2、B3、B4、B5在光強度均一化元件113的入射端面113i上呈疏離狀態之例。然而，各光束B1、B2、B3、B4、B5入射於入射端面113i上的不同位置而相鄰的光束呈接觸狀態之情況亦無妨。
另外，複數個平行的光束B1、B2、B3、B4、B5之向著光強度均一化元件113的入射位置，可在入射端面113i成為正三角形狀的配置排列。藉此，可以使入射於光強度均一化元件113的光束B1、B2、B3、B4、B5的間隔以相等距離的程度隔開。也就是，入射端面113i上的光束B1、B2、B3、B4、B5的位置，是呈以相等間隔分散的狀態。因此，與如第12(B)所示 的光束B1、B2、B3、B4、B5集中於入射端面113i的中心的情況相比，可以抑制在入射端面113i的附近的局部性的溫度上升。
第13(A)圖及第13(B)圖，是顯示入射於光強度均一化元件1131的入射端面1131i的光束的入射位置的模式圖。第1圖顯示的投射型顯示裝置1，從藍色光源群100B到光強度均一化元件113的光程長，例如是比紅色光源100R還長。
如第13(A)圖所示，從光源S3射出的光束，藉由平行化透鏡107C被轉換為平行光束。光源S3，將光出射於對光軸C3平行的方向。另外，從平行化透鏡107C出射的平行光束，是對光軸C3平行。從平行化透鏡107C出射的平行光束，是藉由集光透鏡701到達光強度均一化元件1131的入射端面1131i。從平行化透鏡107C出射的平行光束的到達位置，是光軸C3上。到達入射端面1131i的平行光束的入射角度，是入射角度a3。
相對於此，如第13(B)圖所示，從光源S4射出的光束，是藉由平行化透鏡107D被轉換為平行光束。光源S4，將光出射於對光軸C3平行的方向。然而，由於平行化透鏡107D是呈在光軸C3的方向偏心的狀態，從平行化透鏡107D出射的平行光束，未對光軸C3呈平行。因此，此平行光束是一面接近光軸C3、一面入射於集光透鏡701。從這個平行光束入射於集光透鏡701的位置到光軸C3的距離，是短於從光軸C3到光源S4的距離o3。另外，從光軸C3到光源S4的距離o3，是設定為與從光軸C3到光軸S3的距離o3相等。從平行化透鏡107D出射的平行光束，是藉由集光透鏡701而到達光強度均一化元件1131的入 射端面1131i。從平行化透鏡107D出射的平行光束的到達位置，是從光軸C3偏移的位置。到達入射端面1131i的平行光束的入射角度，是入射角度a4。也就是，從平行化透鏡107D出射的平行光束，是未利用集光透鏡701的集光作用而到達光強度均一化元件1131的入射端面1131i。如根據第13(B)圖的理解，從集光透鏡701(集光光學系)出射的複數道光束的集光透鏡701的出射面上的出射位置、與從集光透鏡701出射的複數道光束的光強度均一化元件1131的入射端面1131i上的入射位置，是位於相對於光強度均一化元件1131的光軸C3的相反側。也就是，複數道光束的集光透鏡701(集光光學系)的出射面上的出射位置、與上述複數道集光光束的前述光強度均一化元件1131的入射端面1131i上的入射位置，是位於相對於前述光強度均一化元件1131的光軸C3的相反側。另外，如根據第13圖的理解，入射角度a4是變得小於入射角度a3。「集光作用」，是指如第11圖所示複數道平行光束已入射於集光透鏡700之時，複數道平行光束集中於光強度均一化元件1130的入射端面1130i上的一點(在第11圖中為光軸C2)之作用。也就是在第11圖中，複數道光束藉由集光透鏡700而集光於光強度均一化元件1130的入射端面1130i上。
如此一來，在使從藍色光源群100B出射的各光束到達入射端面113i的不同位置之下，可提高光的利用效率。另外，無必要使五個平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075的全體的中心在中心軸BC上。若將各個平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075呈在中心軸BC方向偏心的狀態，偏心 量等作適當設定亦可同樣地獲得效果。
另外，偏心方向亦可依據條件作選擇。例如，在未控制光強度均一化元件113的長邊方向的入射角度的情況中，只要使平行化透鏡107偏心而僅縮小短邊方向的入射角度即可。也就是，亦可使平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075在X-Y平面上在垂直於軸P的方向偏心。
另外，示於本實施形態1的紅色光源100R及螢光體元件100G，是配置於光軸C上。因此，從紅色光源100R出射的光束，是藉由集光光學系96、112集光於光強度均一化元件113的入射端面113i的光軸C上。另外，從螢光體元件100G出射的光束，是藉由集光光學系95、112集光於光強度均一化元件113的入射端面113i的光軸C上。然而，藍色光源群100B，在示於第9圖的光源的配置排列的情況中，各光源未被配置在光軸C上。「示於第9圖的光源的配置排列」，是指下列構成：複數個光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5配置於正三角形的位置，平行化透鏡1071、1072、1073、1074、1075的光軸是相對於光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5的光軸呈偏心的狀態。因此，如第13(B)圖所示，藍色光源群100B之從各光軸出射的光束，是以與光軸C不同位置而到達光強度均一化元件113的入射端面113i。也就是，未配置於光軸C上的光源，可將集光位置設定在與紅色光源100R及螢光體元件100G不同的位置。在此處，光軸C是對應於第9圖的中心軸BC。如第13(B)圖所示，藍色光源群100B，是成為在比光強度均一化元件1130，或入射端面1130i更前段集光。在此處，「前段」，是指「到光入射 於光強度均一化元件1130，或入射之端面1130i之前」的意思。
如此一來，藉由偏移集光位置，可以間隔配置到達光強度均一化元件113的入射端面113i的光束。藉此，可抑制入射端面113i的溫度上升。另外，在後文敘述的第14(B)圖的光源配置排列的情況中，從光源101B3出射的光束，到達光強度均一化元件113的光軸C上，但其他的光源101B1、101B2、101B4、101B5出射的光束未到達光軸C上。因此，可使各光束疏離地配置於光強度均一化元件113的入射端面113i，可獲得同樣的效果。
另外，藍色光源群100B，從各光源出射的光束藉由集光光學系95、112而到達光強度均一化元件113。因此，藍色光源群100B，無必要在每個光源設置集光光學系。因此，藍色光源群100B的光學系，不會造成裝置的複雜化。也就是，可以以一個集光光學系將複數個光程導引至光強度均一化元件113。
另外，在實施形態1中，在第9圖顯示使用五個光源的情況。然而，未限於第9圖的構成。第14(A)圖及第14(B)圖是顯示藍色光源群100B的配置的構成的模式圖。例如，如第14(A)圖將七個光源配置排列成正三角形形狀亦無妨。在第14(A)圖中，在夾置軸R而平行於軸R的二個直線上配置有光源。軸R到一個直線的距離為距離m1。在此一個直線上，等間隔地配置有四個光源。軸R到另一個直線的距離為距離m2。在此另一個直線上，等間隔地配置有三個光源。在第14(A)圖中，由於各光源是被配置成正三角形狀，距離m1是與距離m2相等 的值。另外，一個直線上的四個光源的間隔，是等於另一個直線上的三個光源的間隔。另外，如第14(B)圖，配置排列五個光源亦無妨。在第14(B)圖中，以一個光源101B3為中心，在四個頂點的位置配置著其他的光源101B1、101B2、101B4、101B5。也就是光源101B1、101B2、101B4、101B5位於長方形的頂點。這些光源101B1、101B2、101B3、101B4、101B5是相當於示於第1圖、第4圖及第5圖的藍色光源110B。位於短邊的兩端的光源101B1、101B4與位於中心的光源101B3，成為正三角形。同樣地，位於短邊的兩端的光源101B2、101B5與位於中心的光源101B3，成為正三角形。此光源101B1、101B2、101B3、101B4、101B5的配置，與正方形形狀的配置排列比較，光的利用效率會提升。複數個光源101B1、101B2、101B3、101B4、101B5，是成為正三角形狀的配置排列。
不過，從光強度均一化元件113的短邊方向入射的光束的角度，相較於示於第14(B)圖的配置，示於第9圖的配置者較小。以光源101B1與光源101B4的間隔為距離n8。以光源101B1與光源101B3的間隔為距離n9。以光源101B2與光源101B3的間隔為距離n10。以光源101B2與光源101B5的間隔為距離n11。以光源101B3與光源101B4的間隔為距離n12。以光源101B3與光源101B5的間隔為距離n13。若如這樣定義距離n8、n9、n10、n11、n12、n13，則成立n8=n9=n10=n11=n12=n13的關係。另外，距離n8、n9、n10、n11、n12、n13是等於示於第9圖的距離n1。
在此處，示於第9圖的距離m1、m2與距離n1的關係 式為式(3)。
m1=m2=n1×(30.5 )/4...(3)
另外，於第14(B)圖的距離m3、m4與距離n1的關係式為式(4)。
3=m4=n1×1/2...(4)
根據式(3)及式(4)，由於距離m1是小於距離m3的值(m1<m3)，瞭解到縮小短邊方向的入射角度a的效果，以示於第9圖的配置者為高。
然而，第14(B)圖的配置與示於第9圖的配置比較，仍可確認另外的效果。在第14(B)圖中，平行化透鏡1076、1077、1079、1081是在中心軸BD方向偏心。中心軸BD，是配置於X-Y平面上的五個光源101B1、101B2、101B3、101B4、101B5的中心位置。另外，中心軸BD是垂直於X-Y平面的軸。因此，在第14(B)圖中是以黑圓點來顯示中心軸BD。然而，因為光源101B3是配置在中心軸BD上，平行化透鏡1078不需要偏心。如此一來，可將偏心的平行化透鏡的數量減少一個。因此，可提升構件的加工性及構件的組裝性。中心軸BD是位於光源101B3的中心，為垂直於X-Y平面的軸。另外，光源101B3是位於四個光源101B1、101B2、101B4、101B5的中心。
另外，例如日本特開2011-076781號公報(第0055~0057段、圖3)的光源裝置，激發用光源的光程與藍色的光的光程到螢光體元件為止是相同。而且，此光源裝置是使用中繼光學系將光從藍色的光源導引至光強度均一化元件。另一方面，實施形態1相關的投射型顯示裝置1、1001、1002，激發 用光源的光的光程與藍色的光的光程不同。投射型顯示裝置1、1001、1002是將光從藍色的光源(藍色光源群100B)導引至光強度均一化元件113。因此，實施形態1相關的投射型顯示裝置1、1001、1002，可以縮短從藍色的光源(藍色光源群100B)到光強度均一化元件113的藍色的光的光程。而且，投射型顯示裝置1、1001、1002具有可縮小投射光學系124的效果。
<藉由光散射元件的斑駁的減低>
實施形態1相關的投射型顯示裝置1、1001、1002中，在從藍色光源群100B到光強度均一化元件113的光程內配置光散射元件。藉此，可以藉由雷射減低斑駁。另外，藉由此光散射元件，將到達光強度均一化元件113的光束的光束徑的尺寸變大，可以提升光強度均一化元件113的出射端面113o中的藍色輝度分布的均一性。另外，在光強度均一化元件113的入射端面113i中，由於入射光被分散，可抑制入射端部的溫度上升。在此處，「斑駁」，是指藉由雷射光的可干涉性而產生的斑點狀的輝度不均。斑駁是藉由將光散射元件配置於從光源到光強度均一化元件之間、或將光散射元件配置於從光強度均一化元件到光閥之間，而減輕。
在實施形態1中，如第1圖、第4圖及第5圖所示，光散射元件是配置於集光光學系112與光強度均一化元件113之間。在實施形態1中，是採用旋轉散射板100D作為光散射元件。在下文中，是使用第1圖來說明，但在第4圖及第5圖中亦同。
在此處，是針對旋轉散射板100D作敘述。如上所 述，若將光散射元件配置於從藍色光源群100B到光強度均一化元件113之間，則減少斑駁。不過，為了不使光散射元件旋轉而完全除去斑駁，有必要增加光源的數量而使複數個光源的強度分布重疊。例如，有必要使用二十個以上的光源。另外，藉由加大光散射元件的散射度，可使斑駁大幅減少。然而，由於會增大光束的發散角，光利用效率會降低而不佳。在此處，「散射度」是指光束在通過光散射元件或在光散射元件反射之時變寬的程度。
在本實施形態1中，是針對以五個光源或七個光源構成藍色光源群100B的情況作說明。在此情況中，在從藍色光源群100B到光強度均一化元件113之間，使光散射元件旋轉而時間性地累積計算輝度分布。藉此，可以使斑駁減低。
在此處，旋轉散射板100D，從耐久性及耐熱性的觀點，以使用玻璃來製作為佳。因此，藉由在玻璃板施以表面處理而使其具有散射作用。作為表面處理者，例如考慮使玻璃板的表面成為凹凸的處理。另外，為了減低斑駁而使散射板旋轉。然而，旋轉速度慢時，斑駁的減低效果小。旋轉散射板100D是以至少3600rpm以上的旋轉速度旋轉為佳。
旋轉散射板100D，是以配置於示於第13(B)圖的光源S4的光束通過光軸C3上的位置為佳。此位置是從藍色光源群100B的各光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5出射的藍色的光到達光軸C3附近的位置。也就是，光源S4的光束通過光軸C3上的位置，成為藍色的光的集光位置。而且，在光源S4的光束通過光軸C3上的位置，藍色的光的光束徑變小。
從紅色光源100R出射的紅色的光及從螢光體元件100G放射的綠色的光，是在光強度均一化元件113的入射端面113i集光。因此，紅色的光及綠色的光，在集光光學系112與光強度均一化元件113之間的位置，光束的大小與入射端面113i的位置比較是變小了。因此，上述的藍色的光的集光位置，是從藍色光源群100B出射的光束的大小變成最小的位置，但並非從紅色光源100R出射的光束及從螢光體元件100G放射的光束的大小變成最小的位置。
第15(A)圖、第15(B)圖及第15(C)圖，是顯示旋轉散射板100D的光束的概略的圖。在此處，例如使示於第1圖的旋轉散射板100D與光強度均一化元件113的間隔為5mm。第15(A)圖是顯示從紅色光源100R出射的紅色的光的光束130R。第15(B)圖是顯示從螢光體元件100G放射的綠色的光的光束130G。第15(C)圖是顯示從藍色光源群100B出射的藍色的光的光束130B。在第15(A)圖、第15(B)圖及第15(C)圖中，光強度均一化元件113的入射端面113i是以虛線顯示。第15圖為了顯示光強度均一化元件113的-Z軸方向的光束徑，光束徑以實線表示，光強度均一化元件113以虛線表示。如第15(A)圖、第15(B)圖及第15(C)圖所示，可確認從藍色光源100B出射的藍色的光的光束徑為最小。
第16圖是一模式圖，顯示旋轉散射板100D的構成。旋轉散射板100D是圓形狀的板。也就是，旋轉散射板100D具有圓板的形狀。散射區140D，是被形成為以旋轉散射板100D的旋轉中心O為中心的環狀。散射區140D的半徑方向的位置， 是決定為光束130B常常穿過散射區140D的範圍。也就是，光束130B之旋轉中心O之端，是與散射區140D的內側之徑(內徑)一致。另外，與光束130B之與旋轉中心O為相反側的端，是與散射區140D的外側之徑(外徑)一致。旋轉散射板100D之散射區140D以外的區域，是光的非散射區140T。「光的非散射區」，是指入射光的發散角與出射光的發散角相等的區域。
藉此，可以減低從藍色光源群100B射出的光束130B的斑駁。這是因為經常穿過散射區140D的範圍。另外，其他的光束130R、130G，僅光束的一部分的光被散射。因此，光束130R、130G，因光的散射而使光的利用效率降低的情況得到抑制。這是因為在光束130R、130G中，光束的一部分穿過散射區140D而被散射，但光束的其他部分則穿過光的非散射區140T而未被散射。另外，旋轉散射板100D與光強度均一化元件113的間隔為5mm，但不限於此，例如亦可為10mm。另外，由於旋轉散射板100D與光強度均一化元件113的間隔若小則效果變小，以5mm以上為佳。
第17圖是一模式圖，顯示不旋轉的光散射元件1600的構成。如第17圖所示，光散射元件1600是僅在光束130B通過的位置設置使光散射的散射區1600D。散射區1600D與旋轉散射板100D的散射區140D不同，具有高散射度。光散射元件1600之散射區1600D以外的區域，是光的非散射區1600T。與旋轉散射板100D同樣，光散射元件1600可減低從藍色光源群100B射出的光束130B的斑駁。另外，光散射元件1600可抑制光束130R、130G之因光的散射而使光的利用效率降低的情況。
在上述的說明中，旋轉散射板100D及光散射元件1600，是以讓光穿過的構成做說明。然而，即使將旋轉散射板100D及光散射元件1600作為反射光的構成，仍可得到同樣的效果。也就是散射區1400、1600D是將光擴散反射的區域，區域140T、1600T是將光鏡面反射的區域。在鏡面反射中，入射角與反射角是成為相等的角度。
另外，在上述的說明中，光的非散射區140T、1600T，是作為光原封不動地穿過的區域作說明。「光原封不動地穿過」，是指光穿過的情況中，入射光的發散角與出射光的發散角相等。然而，亦可作為散射度小於散射區140D、1600D的區域。即使取這樣的構成，與全部的光入射於散射區140D、1600D的情況比較，仍可抑制光利用效率的降低。不過，抑制光利用效率的降低的程度，則比使用光的非散射區140T、1600T的情況低。也就是比較使用光的非散射區140T、1600T的情況，光利用效率降低。
另外，在上述的說明中，是將LED光及螢光體所發之光，作為可干涉性小而無必要考慮斑駁的影響的光作說明。然而，可以使例如輕度但會使斑駁發生的可干涉性小的光的一部分入射於散射度小於上述散射區140D、1600D的區域140T、1600T。藉此可抑制光利用效率的降低，並可同時減低斑駁。作為「輕度但會使斑駁發生的可干涉性小的光」者，可考慮例如可干涉性已降低的雷射光等。
另外，旋轉散射板100D是旋轉的光散射元件。因此，旋轉散射板100D是光散射元件的一形態。
如上所述，配置散射度高的光散射元件，會使光利用效率降低而不佳。然而，示於第17圖的光散射元件1600，僅有考慮藍色光源群100B的光束130B的大小的區域1600D的散射度高。因此，光散射元件1600可降低其他的光束130R、130G的光利用效率的降低。另外，光散射元件1600不旋轉仍可減低斑駁。因此，由於不需要使散射板旋轉的驅動部，可簡化裝置的構成，並可使裝置小型化及組裝效率化。另外，刪減構件個數，可改善組裝性。
在實施形態1中，使用雷射作為藍色的光源100B。因此，可實現光的利用效率高的光學系。另外，由於以一片平行化透鏡107及二片集光透鏡95、112構成從光源100B到光強度均一化元件113的光學系，可縮小製品的尺寸。
在實施形態1中，是使用螢光體元件100G作為綠色的光源。另外，使用LED作為紅色的光源100R。然而，將雷射用於綠色的光源及紅色的公園亦可得到同樣的效果。此時，與實施形態1的藍色光源群100B同樣，以將光源配置排列成三角形形狀為佳。在第4圖中，已說明紅色光源200R為雷射的情況。已顯示此時光源的配置排列，是以與在第9圖或第14圖說明的藍色光源群100B同樣的概念配置排列為佳。另外，平行化透鏡有必要在光軸方向偏心，而在比光強度均一化元件113前段集光。另外，僅為雷射使用一種顏色或二種顏色的情況仍有效果。也就是藉由至少一種顏色的光束集光於光強度均一化元件113的入射端面113i、其他顏色的雷射光源的光束則在光強度均一化元件113的前段集光，可得到減低斑駁、且抑制光利用效 率的減低的效果。
在三個光源之內，至少一個為LED或螢光體。藉此，LED的光束或螢光體的光束，被集光於光強度均一化元件113的入射端面113i。也就是，LED的光束或螢光體的光束，在入射端面113i上光束徑的尺寸變得最小。相對於此，其他的光源(雷射)的光束，在光強度均一化元件113的前段，光束徑的尺寸變得小於入射端面113i上的光束徑的尺寸。因此，可抑制LED或螢光體的光利用效率的降低。另外，斑駁的減輕變為可能。
還有，實施形態1相關發明，亦可適用於如示於日本特開2002-139698的公開特許公報之使用稜鏡的投射型顯示裝置。如實施形態1，將使用雷射而在光強度均一化元件113的入射端面113i上的光束的配置設定為三角形形狀，則抑制溫度上升並實現高輝度化。另外，以偏移光源的光軸與平行化透鏡的光軸之類的簡單的構成，可以在角度分布具有異向性的同時，可容易地提高光利用效率。在此處，「異向性」，是指入射於光強度均一化元件113的光的角度分布為長邊方向的入射角度大、短邊方向的入射角度小的特性。
在本實施形態1中，如第9圖所示，將藍色光源群100B的光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5作正三角形形狀的配置排列。然而，將這些光源，作等腰三角形形狀的配置排列亦無妨。複數個光源100B1、100B2、100B3、100B4、100B5，是成為等腰三角形形狀的配置排列。此時，維持短邊方向的距離(在第9圖的距離m1、m2)，加長長邊方向的距離(在第9圖的距離n1、n2、n7)。也就是成為距離n3、距離n4、距離 n5及距離n6為等長的等腰三角形。距離n3、距離n4、距離n5及距離n6是對應於等腰三角形的等腰。另一方面，距離n1、距離n2及距離n7是對應於等腰三角形的底邊。藉此，從長邊方向入射於光強度均一化元件113的光束的入射角度變大，但由於各光源的間隔變寬，而成為有利於藍色光源群100B的冷卻的構成。因此，若在從長邊方向入射的光束的有效角度有裕度，成為等腰三角形的配置排列亦無妨。也就是，關於光源群的配置排列，比較短邊方向的距離與長邊方向的距離，短邊方向的距離若變小，無論何種光源配置排列都可以提升光利用效率。不過，關於冷卻及光利用效率之二者最佳的配置排列，是正三角形形狀。
在本實施形態1中，是使用一片光閥。然而，在作為使用三片光閥的構成的情況中，亦同樣地可以得到斑駁減低及光利用效率的降低的抑制效果。此時，在光閥的前段配置稜鏡而合成各色的光束等的作業變得必要。
如以上，投射型顯示裝置1，具有光源群100B、平行化透鏡107、集光光學系95、112及光強度均一化元件113。光源群100B具有發出作為投射光的第一光之複數個第一光源110B。平行化透鏡107使各個第一光成為平行的光束而出射。集光光學系95、112，入射平行的光束而作為集光光束而出射。光強度均一化元件113，從入射端面113i入射集光光束而作為已提高光強度分布的均一性的光而出射。平行的光束是對於集光光學系95、112，在相對於集光光學系95、112的光軸垂直的平面上，入射於各自不同的位置。集光光束之集光光學系95、112 的出射面上的出射位置與同一集光光束之光強度均一化元件113的入射端面113i上的入射位置，是位在相對於集光光學系95、112的光軸相反側。在此處，「已提高均一性的光」是指比即將從入射端面113i入射時的光強度分布平坦的光強度分布的光。光強度均一化元件113，是將已從入射端面113i入射的光，成為比即將入射時的光強度分布平坦的光強度分布，而從出射端面113o出射。
另外，集光光束之朝向光強度均一化元件113的入射位置，是在入射端面113i上疏離地配置。
另外，集光光束之朝向上述光強度均一化元件113的入射位置，是在入射端面113i上成正三角形狀的配置。
另外，複數個第一光源110B是配置成正三角形狀。
另外，複數個第一光源110B是配置成等腰三角形狀。
另外，平行化透鏡107是分別對應於複數個第一光源110B而為複數配置。而且平行化透鏡107是相對於對應的第一光源110B的光軸成偏心狀態。
另外，平行化透鏡107是分別對應於複數個第一光源110B而為複數配置。而且平行化透鏡107是相對於對應的第一光源110B的光軸成偏心狀態。而且，平行化透鏡107的偏心的方向是光源群100B的中心方向。
另外，如申請專利範圍第1或2項所述之投射型顯示裝置，更包含第二光源100R、100G及光散射元件100D。第二光源100R、100G是不同於上述第一光源100B，發出可干涉性較上述第一光小的第二光。光散射元件100D是配置於集光光 學系112與光強度均一化元件113之間，以集光光束及第二光為入射光，將入射光散射而作為出射光出射。光散射元件100D具有將入射光散射的第一區域140D、1600D與散射度比第一區域140D、1600D小的第二區域140T、1600T。入射於光散射元件100D的第二光的光束的光束徑，是大於入射於光散射元件100D的集光光束的光束徑。集光光束是入射於第一區域140D、1600D。第二光是入射於第一區域140D、1600D及第二區域140T、1600T。在此處，集光光束是全部入射於第一區域140D、1600D。
另外，第二區域140T、1600T是可使入射光的發散角與出射光的發散角相等。「入射光的發散角與出射光的發散角相等」，是指光未散射而穿透。
另外，光散射元件100D是旋轉的。
另外，投射型顯示裝置1更包含光閥121與投射透鏡124。光閥121，入射已提高均一性的光而作為調變光出射。投射透鏡124是放大調變光而投射。上述光閥121的中心軸與投射透鏡124的光軸不一致。
另外，投射型顯示裝置1更包含中繼光學系115、120、122，將從光強度均一化元件113出射的上述已提高均一性的光導向上述光閥121。
另外，第一光源110B為藍色用的光源，且峰值波長為460nm以上。
藉由以上，投射型顯示裝置1具有光源群100G、100B、100R。投射型顯示裝置1001、1002具有光源群100G、 100B、200R。光源群具有發出成為投射光的光之複數個光源。另外，投射型顯示裝置1、1001、1002具有光散射元件100D、1600。光散射元件100D、1600具有將光散射的第一區域140D、1600D以及散射度比第一區域140D、1600D小的第二區域140T、1600T。複數個光包含可干涉性大的第一光(例如雷射光)及可干涉性比上述第一光小的第二光(例如LED光或螢光體所發的光)。入射於光散射元件100D、1600的第二光(例如LED光或螢光體所發的光)的光束的尺寸，是大於第一光(例如雷射光)的光束的尺寸。第一光(例如雷射光)全部入射於第一區域140D、1600D，第二光(例如LED光或螢光體所發的光)中的一部分的光則入射於上述第一區域140D、1600D，其他的光則入射於第二區域140T、1600T。另外，以LED光或螢光體所發的光作為第二光之例，但在已降低可干涉性的情況中，亦含雷射光。
另外，在上述各實施形態中，有使用「平行」、「垂直」等的構件間的位置關係或顯示構件的形狀的用詞之情況。這些用詞是表示包含已考慮過製造上的公差、組裝上的變異度等的範圍。因此，在申請專利範圍中記載顯示構件間的位置關係或構件的形狀的情況中，是表示包含已考慮過製造上的公差、組裝上的變異度等的範圍之情事。
另外，如以上針對本發明的實施形態作說明，但不應將本發明限制在這些實施形態。
1‧‧‧投射型顯示裝置
3‧‧‧控制部
11、21、31、41、51‧‧‧激發光源
100A‧‧‧激發光源單元
15、25、35、45、55‧‧‧平行化透鏡
90、101‧‧‧透鏡群
102、103‧‧‧凸透鏡
210‧‧‧平行化透鏡群
81、82、83、84、85‧‧‧光反射鏡
220‧‧‧光反射鏡群
104‧‧‧集光透鏡群
105、106‧‧‧凸透鏡
91‧‧‧雙凸透鏡
92‧‧‧雙凹透鏡
94、111‧‧‧分色濾光器
95、96、112‧‧‧集光光學系
100R‧‧‧紅色光源
100B‧‧‧藍色光源群
100D‧‧‧旋轉散射板
110B‧‧‧光源
100G‧‧‧螢光體元件
100E‧‧‧激發光源群
107‧‧‧平行化透鏡
113‧‧‧光強度均一化元件
113i‧‧‧入射端面
115‧‧‧中繼透鏡群
116、117、118‧‧‧透鏡
120‧‧‧彎折鏡
121‧‧‧光閥
122‧‧‧集光透鏡
124‧‧‧投影光學系
124f‧‧‧前面
150‧‧‧被投射面
C、OA‧‧‧光軸
Ro‧‧‧投射光
VS‧‧‧影像訊號
MC‧‧‧調變控制訊號

Claims (13)

  1. 一種投射型顯示裝置，包含：光源群，具有發出作為投射光的第一光之複數個第一光源；平行化透鏡，使各個上述第一光成為平行的光束而出射；集光光學系，入射各個上述平行的光束而作為集光光束而出射；以及光強度均一化元件，從入射端面入射上述集光光束而作為已提高光強度分布的均一性的光而出射；其中上述平行的光束是對於上述集光光學系，在相對於上述集光光學系的光軸垂直的平面上，入射於各自不同的位置；以及上述集光光束之上述集光光學系的出射面上的出射位置與同一集光光束之上述光強度均一化元件的入射端面上的入射位置，是位在相對於上述集光光學系的光軸相反側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之投射型顯示裝置，其中上述集光光束之朝向上述光強度均一化元件的入射位置，是在上述入射端面上疏離地配置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之投射型顯示裝置，其中上述集光光束之朝向上述光強度均一化元件的入射位置，是在上述入射端面上成正三角形狀的配置。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射型顯示裝置，其中上述複數個第一光源是配置成正三角形狀。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射型顯示裝置，其中上 述複數個第一光源是配置成等腰三角形狀。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射型顯示裝置，其中上述平行化透鏡是分別對應於上述複數個第一光源而為複數配置；以及上述平行化透鏡是相對於對應的上述第一光源的光軸成偏心狀態。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之投射型顯示裝置，其中上述偏心的方向是上述光源群的中心方向。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射型顯示裝置，更包含：第二光源，不同於上述第一光源，發出可干涉性較上述第一光小的第二光；以及光散射元件，配置於上述集光光學系與上述光強度均一化元件之間，以上述集光光束及上述第二光為入射光，將上述入射光散射而作為出射光出射；其中上述光散射元件具有將上述入射光散射的第一區域與散射度比上述第一區域小的第二區域；入射於上述光散射元件的上述第二光的光束的光束徑，是大於入射於上述光散射元件的上述集光光束的光束徑；上述集光光束是入射於上述第一區域；以及上述第二光是入射於上述第一區域及上述第二區域。
  9. 申請專利範圍第8項所述之投射型顯示裝置，其中上述第二區域，入射光的發散角與出射光的發散角相等。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之投射型顯示裝置，其中上述光散射元件是旋轉的。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射型顯示裝置，更包含：光閥，入射上述已提高均一性的光而作為調變光出射；以及投射透鏡，放大上述調變光而投射；其中上述光閥的中心軸與上述投射透鏡的光軸不一致。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之投射型顯示裝置，更包含一中繼光學系，將從上述光強度均一化元件出射的上述已提高均一性的光導向上述光閥。
  13. 如申請專利範圍第1或2項所述之投射型顯示裝置，其中上述第一光源為藍色用的光源，且峰值波長為460nm以上。
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