CN1540394A - 显示装置、照明装置和投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种显示装置，该显示装置可通过简单的控制显示高亮度且色再现范围宽的图像，该显示装置包括：产生第1至第4照明光的光源装置；调制各照明光的空间光调制部；以及，通过对光源装置的动作进行控制，按照时间序列将第1和第2照明光射入空间光调制部的同一照明区域，并以避免与第1和第2照明光重复的方式，分别将第3和第4照明光射入空间光调制部的控制装置。

Description

显示装置、照明装置和投影机
本申请享受于2003年4月21日在先提出的日本专利申请号为2003-115653；于2003年4月21日在先提出的日本专利申请号为2003-115654；于2003年11月28日在先提出的日本专利申请号为2003-399347的申请的优先权，并且组合了其全部内容。
技术领域
本发明涉及显示装置、照明装置和投影机，特别是涉及用于投影机的显示装置和照明装置。
背景技术
作为平板显示装置(在下面称为“FPD”)，人们知道有将作为固定发光元件的发光二极管元件(在下面，适当称为“LED”)的二维阵列用作背照光(back light)的方式(参照I.Hiyama等人的文章，LN-3：“Four-Primary Color 15-in.XGA TFT-LCD with Wide ColorGamut”，发表于EURODISPLAY2002，PP827-830)。在这样的FPD中，将1帧分割为一对子帧，分别对各个子帧分配与绿色光(在下面称为“G光”)近似的色光G1光、G2光的显示，并且还分别分配红色光(在下面称为“R光”。)、蓝色光(在下面称为“B光”)的显示。由此，在第1子帧中，显示R光、G1光的图像，在第2子帧中，显示G2光、B光的图像，其结果是，可通过4个色光显示图像，由此可将色再现范围扩大。
另外，与超高压水银灯等相比较，LED一般具有寿命长，并且光的转换效率较高的优点。由此，照明装置的光源越来越多地采用LED。在这里，单体的LED的发光量小于超高压水银灯等。另外，投影机等的光源必须要求大的光量。由此，在将LED用于投影机的光源的情况下，人们提出了增加光量的方案。比如，在特开2001-42431号文献中，公开了下述的结构，即，利用装配有发光波长不同的多种的LED的光源装置，对作为投影机的空间光调制装置的实例的液晶型光阀进行照明。在该光源装置中，通过二向色镜对来自发光波长稍有不同的一对LED的光束进行波复合，即，进行色合成，由此，提高特定的波长区域的色光的亮度，增加光量。
但是，在上述的FDP中，由于同时进行2色的照明和显示，故滤色片的使用是不可缺少的，LCD，即，图像显示部分的结构复杂，并且产生滤色片的光量损失。另外，在上述FDP中，由于将1帧分割为一对子帧，故必须以加倍的速度驱动LCD等，与各色相对应的控制信号的产生极复杂。而且，由于仅仅使与4色相对应的4个LED中的2个LED发光，故LED的休止时间增加，无法有效地利用LED。另外，也可以考虑通过采用适当的滤色片，同时点亮与4色相对应的4个LED元件的方式，但是，由于对于某些显示图像来说，分割的G1光、G2光的亮度差非常大，故在切换G1光、G2光的点亮时，邻接的R光用或G光用的像素的亮度会因子帧的切换的影响而不稳定地变化。
此外，通常，在色合成用的二向色镜中，透射率特性或反射率特性变化大的附近的波长，即，截止频率对于P偏振光与S偏振光来说，分别不同。由此，必须在夹于与两个偏振光相对应的一对截止频率中的波长区域的两个外侧，设定一对LED的发光中心波长(以下称为“峰值波长”)。有时这样的峰值波长差会达到50nm左右。由此，在上述文献公开的光源装置中，由于二向色镜的光学特性，无法使从一对LED射出的一对光束的峰值波长接近规定值或以上的值。其结果是，一对光束的峰值波长差变大，在波复合后获得的特定色的色纯度下降。另外，如果使峰值波长接近的一对光束射入上述二向色镜，则产生本来应全部透射，可实际却是一部分反射的光量损失，以及本来应全部反射，可实际却是一部分透射的光量损失。因此，在过去的结构中，难于获得高色纯度的、高亮度的照明光。
此外，作为增加来自采用LED的光源的光量的结构，人们还考虑采用多个LED形成阵列，进行配置的方式。由此，可与LED的数量成比例地增加光量。在这里，在投影机中，在具有光源与空间光调制装置的光学系统中，能够有效处理的光束所存在的空间的扩展可由面积与立体角的乘积(エテンデユ—、几何广度)表示。该面积与立体角的乘积保存在光学系统中。于是，如果光源的空间的扩展增加，则射入空间光调制装置的光束所存在的空间的扩展增加。但是，由于能够用空间光调制装置进行处理的角度受到限制，故难于有效地利用来自光源的光束。在使多个LED形成阵列以增加光量的情况下，光源的面积(空间的扩展)也增加。于是，在投影机中，即使只是将LED形成阵列以增加光量，也由于保存几何广度而难于有效地利用来自光源的全部的光束。结果无法增加光量。
于是，本发明的目的在于提供可通过简单的控制显示高亮度、色再现范围宽的图像的显示装置，和能够供给高色纯度、高亮度的照明光的照明装置，以及具有该照明装置的投影机。
发明内容
本发明的目的在于至少解决上述的课题。本发明可提供一种显示装置，该显示装置包括：光源装置，该光源装置具有分别产生第1～第4照明光的第1～第4固体光源；空间光调制部，该空间光调制部分别对上述第1～第4照明光进行调制；以及控制装置，该控制装置通过对上述光源装置的动作进行控制，按照时间序列将上述第1和第2照明光射入空间光调制部的同一照明区域，并且按照避免与第1和第2照明光重复的方式，将上述第3和第4照明光分别射入空间光调制部。在这里，“固定光源”指包括LED、EL元件、LD元件等的概念。另外，“避免与第1和第2照明光的重复”是指以在时间或空间上不同于第1和第2照明光的状态分别照射第3和第4照明光。换言之，避免不同的照明光同时对同一部位进行照射。
在上述显示装置中，由于控制装置按照时间序列将第1和第2照明光射入空间光调制部的同一照明区域，并且按照避免与第1和第2照明光重复的方式分别将第3和第4照明光射入空间光调制部，故可在不采用滤色片的情况下，形成空间光调制部，可防止滤色片的光量损失的发生。即，可通过高效率的照明，显示高亮度、且色再现范围宽的彩色图像。
此外，作为本发明的优选方式，最好是，空间光调制部具有与上述第1和第2照明光相对应的第1空间光调制装置、与第3照明光相对应的第2空间光调制装置、以及与上述第4照明光相对应的第3空间光调制装置，控制装置分别将第3和第4照明光射入第2和第3空间光调制装置，并与之并行地按照时间序列将第1和第2照明光射入第1空间光调制装置的同一照明区域。在这里，“空间光调制装置”是指例如以液晶光阀为代表的光学器件、数字反射镜器件等的概念。在此情况下，通过3个空间光调制装置，不仅可进行4原色的彩色显示，还可以使第1或第2固体光源、第3固体光源、第4固体光源同时动作，从而提高工作效率，形成高亮度的图像。
还有，作为本发明的优选方式，最好是，上述第1和第2照明光的峰值波长近似，并且第3和第4照明光分别具有与第1和第2照明光的峰值波长离开的峰值波长。在此情况下，可仅仅对近似的2个颜色，将1帧分割，形成子帧，使第1空间光调制装置和其前后的光学系统适合第1和第2照明光。此外，由于使第2和第3空间光调制装置分别针对第3和第4照明光动作，故与该2色有关的信号处理等可照原样使用过去的方式。
再有，作为本发明的优选方式，最好是还包括：波复合部，该波复合部在第1和第2照明光射入的情况下，对该第1和第2照明光进行波复合后射入空间光调制装置；偏振光转换部，该偏振光转换部将第1和第2照明光中一方的照明光转换为规定方向的线偏振光后射入上述波复合部。在此情况下，由于偏振光转换部将其中一方的照明光转换为规定方向的线偏振光后射入波复合部，故即使在波复合部的波复合特性在第2照明光等的波长具有偏振波依赖性的情况下，仍可将与该特性相对应的偏振光射入波复合部。于是，可高效率也对第1和第2照明光进行波复合。通过波复合能够提高最终获得的照明光的亮度。在这里，“偏振波依赖性”指波复合部的波复合效率等的特性随入射光的偏振状态而不同的情况。
另外，作为本发明的优选方式，最好是，波复合部为利用光的透射和反射的光合成元件，其中一个照明光的峰值波长设定在与规定方向的线偏振光相关的光合成元件的第1边缘波长、和与和上述规定方向相垂直的方向的线偏振光相关的光合成元件的第2边缘波长之间的较差发生区域。在此情况下，即使在光合成元件的透射反射特性中具有相对于S偏振光和P偏振光的边缘波长的差较大而不能够忽视的较差发生区域的情况下，仍可通过对其补偿的波复合实现亮度的提高。
此外，作为本发明的优选方式，最好是，空间光调制部包括上述第1～第4照明光全部射入的单一的空间光调制装置，控制装置使第1～第4照明光以时分方式射入单一的空间光调制装置的同一照明区域。在此情况下，可通过单一的空间光调制装置，进行4原色系的明亮的彩色显示。
还有，作为本发明的优选方式，最好是，1帧中的第1和第2照明光的总的照明时间，与第3和第4照明光的各照明时间相等，第1和第2照明光的强度相对地大于第3和第4照明光的强度。在此情况下，在1帧中，按照时间序列进行第1和第2照明光的照明的子帧化所引起的照明时间的减少可通过第1和第2照明光的强度增加而补偿。
再有，作为本发明的优选方式，最好是，控制装置按照与图像的色调或白色水平相对应的规定的强度比，按照时间序列将第1和第2照明光射入空间光调制部的同一照明区域。另外，第1和第2照明光的照明时间的比例比如，设定为1∶1。在此情况下，可进行与图像的色调或白色水平相对应的适当的显示。
另外，作为本发明的优选方式，最好是，控制装置以将帧时间分半的照明时间，并且以单独地使用第1照明光时的照明光的强度的2倍的强度，将第1和第2照明光分别射入上述空间光调制部。在此情况下，可进行平衡性良好的、明亮的4原色系的彩色显示。
此外，作为本发明的优选方式，最好是，控制装置按照与图像的色调或白色水平相对应的规定的时间比，按照时间序列将上述第1和第2照明光射入空间光调制装置的同一照明区域。另外，第1和第2照明光的照明强度的比例比如，设定为1∶1。在此情况下，可进行与图像的色调和白色水平相对应的适合的显示。
还有，本发明可提供一种投影机，该投影机包括显示装置和投射空间光调制部的像的投射光学系统，其中，该显示装置包括：光源装置，该光源装置具有分别产生第1～第4照明光的第1～第4固体光源；空间光调制部，该空间光调制部分别对上述第1～第4照明光进行调制；控制装置，该控制装置通过对上述光源装置的动作进行控制，按照时间序列将上述第1和第2照明光射入上述空间光调制部的同一照明区域，并且按照避免与第1和第2照明光重复的方式将上述第3和第4照明光分别射入上述空间光调制部。在上述投影机中，尽管投射色再现范围宽的彩色图像，仍可通过高效率的照明，投射高亮度的彩色图像。
再有，本发明可提供一种照明装置，该照明装置包括：光源装置，该光源装置具有分别产生峰值波长不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；波复合部，该波复合部在上述第1和第2照明光射入的情况下，使上述第1和第2照明光进行波复合后射出；以及偏振光转换部，该偏振光转换部将第2照明光转换为规定方向的线偏振光后射入波复合部。
在上述照明装置中，由于偏振光转换部将第2照明光转换为规定方向的线偏振光后射入波复合部，故即使在波复合部的波复合特性就第2照明光的波长来说，具有偏振光依赖性的情况下，仍可将与该特性相对应的偏振光射入波复合部。由此，可高效率地将第1和第2照明光进行波复合，可通过波复合提高最终获得的照明光的亮度。
另外，作为本发明的优选方式，最好是，波复合部为利用光的透射和反射的光合成元件，且第2照明光的峰值波长设定在与规定方向的线偏振光相关的光合成元件的透射或反射的第1边缘波长、与和与规定方向相垂直的方向的线偏振光相关的光合成元件的透射或反射的第2边缘波长之间的较差发生区域。在此情况下，即使在光合成元件的透射反射特性中具有相对于S，P的两个偏振光的边缘波长的差较大而不能够忽视的较差发生区域的情况下，仍可通过对其补偿的波复合实现亮度的提高。
此外，作为本发明的优选方式，最好是，第1照明光的中心波长设定在较差发生区域的外侧并接近该较差发生区域的区域。在此情况下，由于可减小第1照明光和第2照明光之间的波长差，故可产生实质上同一颜色的高亮度的照明光。
还有，作为本发明的优选方式，最好是，波复合部为二向色镜。在此情况下，可通过简单的结构的光学元件，进行高效率的波复合。
再有，作为本发明的优选方式，最好是，第1和第2光源为固定光源。在此情况下，光源控制容易，同时可提高特定波长光的亮度。
另外，作为本发明的优选方式，最好是，偏振光转换部包括：来自第2光源的射出光射入的杆式积分器；反射型偏振片，该反射型偏振片设置在该杆式积分器的射出端；以及反射部，该反射部将通过杆式积分器的来自反射型偏振片的返回光返回到杆式积分器的入射端。在此情况下，由于通过反射型偏振片反射的返回光也通过反射部等而再次被利用，故可没有损失地、有效地取出作为规定方向的线偏振光的第2照明光。
此外，作为本发明的优选方式，最好是，偏振光转换部包括：一对偏振光束分光镜，来自第2光源的射出光依次射入该一对偏振光束分光镜；波长片，该波长片设置在后级的偏振光束分光镜的射出侧。在此情况下，可没有损失地有效地取出偏振率高的第2照明光。
还有，作为本发明的优选方式，最好是，第1和第2照明光均属于3原色中的某一种颜色。在此情况下，可在不损失色纯度的情况下，容易提高3原色中的某一种颜色的亮度。
再有，本发明可提供一种投影机，该投影机包括照明装置、空间光调制装置、以及投影透镜，其中，该照明装置包括：光源装置，该光源装置具有分别产生峰值波长不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；波复合部，该波复合部在上述第1和第2照明光射入的情况下，将上述第1和第2照明光进行波复合后射出；以及偏振光转换部，该偏振光转换部将上述第2照明光转换为规定方向的线偏振光后射入上述波复合部，该空间光调制装置由照明装置照明，上述投影透镜投射空间光调制装置的图像。
由于上述投影机装配有上述照明装置，故可高效率地对第1和第2照明光进行波复合。由此，可通过波复合，提高最终获得的照明光的亮度，投射高亮度的图像。
另外，按照本发明的优选的方式，最好是，第1和第2照明光均属于3原色中的某一种颜色，还包括第3和第4光源，该第3和第4光源分别产生分别属于3原色中的与第1和第2照明光不同的其它的2种颜色的第3和第4照明光；空间光调制装置为3个空间光调制装置，该3个空间光调制装置在第1和第2照明光、第3照明光、以及第4照明光分别射入的情况下，分别对第1和第2照明光、第3照明光以及第4照明光进行调制；还具有光合成部件，该光合成部件将来自各空间光调制装置的调制光进行合成后射出；投影透镜投射通过光合成部件而合成的3个空间光调制装置的图像。
由于上述投影机装配有上述照明装置，故可高效率地对第1和第2照明光进行波复合。由此，可通过波复合提高最终获得的3原色的照明光的亮度，利用3个空间光调制装置投射高亮度的彩色图像。
此外，按照本发明的优选方式，最好是，空间光调制装置为液晶光阀。在此情况下，可通过小型的装置，投射高亮度的高精细的图像。
还有，本发明可提供一种照明装置，其特征在于，包括：光源部，该光源部至少具有2个光源，即供给第1照明光的第1光源和供给波长区域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；波复合部，该波复合部将分别从不同的方向行进的第1照明光和第2照明光合成后射出；其中，光源部和上述波复合部按照第1照明光相对波复合部的入射角度和第2照明光相对波复合部的入射角度大致相同，并且小于45°的方式设置。
作为波复合部，比如，可采用二向色镜。在二向色镜中，形成膜厚、折射率、叠层数受到控制的电介质多层膜。另外，像上述那样，作为二向色镜的透射率特性或反射率特性变化大的区域的截止频率的波长(在下面称为“边缘波长”)对于P偏振光和S偏振光来说，分别不同。一般，多数情况下为：按照能够对入射角度以45°为中心的规定的角度范围的光获得所需的透射率特性或反射率特性的方式设定二向色镜。在此情况下，有时P偏振光的边缘波长与S偏振光的边缘波长会差数10nm以上。在这里，二向色镜的反射特性或透射率特性依赖于光的入射角度。即，如果使光相对于二向色镜的入射角度变化，则反射特性和透射率特性也变化。
按照本发明，首先，在光源部和波复合部中，第1照明光相对波复合部的入射角度与第2照明光相对波复合部的入射角度大致相同。作为波复合部的代表实例，考虑采用一个二向色镜。第1照明光从二向色镜的第1面侧射入。第2照明光从二向色镜的不同于第1面的第二面侧射入。另外，二向色镜可将从第1面侧射入的第1照明光反射，并将其送向规定方向。另外，二向色镜可使从第2面侧射入的第2照明光透过，并将其送向规定方向。由此，作为波复合部的二向色镜可对第1照明光和第2照明光进行合成后送向同一方向。按照本发明，第1照明光和第2照明光分别从不同的方向射入波复合部。比如，在上述代表实例中，第1照明光从第1面侧射入，第2照明光从第2面侧射入。另外，各照明光的入射角度相同。在这里，“入射角度”指入射面的法线与入射光线之间的夹角。由此，在二向色镜中反射的第1照明光光与透射的第2照明光沿同一方向合成而射出。由此，可准确地将2个照明光合成。
此外，本发明按照第1照明光相对波复合部的入射角度与第2照明光相对波复合部的入射角度小于45°的方式构成。在光的入射角度大致为零，即，垂直射入的情况下，P偏振光和S偏振光等的偏振状态变得无所谓。于是，在垂直射入的情况下，入射光的偏振状态的影响会减小。由此可知，随着光的入射角度接近垂直，即，大致为零的方向，二向色镜的透射特性或反射特性的偏振光依赖性的影响减小。其结果是，如果入射角度小于45°，则可减小二向色镜的P偏振光的边缘波长与S偏振光的边缘波长之间的差。由此，可使第1照明光的峰值波长与第2照明光的峰值波长接近。于是，可通过像上述那样，准确地将峰值波长接近的2个照明光合成，提供高色纯度的、高亮度的照明光。
还有，按照本发明的优选方式，最好是，光源部还包括1个以上的第3光源，该第3光源供给波长区域不同于第1照明光和第2照明光的第3照明光；波复合部至少由2个波复合元件，即第1波复合元件和第2波复合元件构成，该第1波复合元件将第1照明光和第2照明光合成后射出，该第2波复合元件将从第1波复合元件射出的合成光与第3照明光合成后射出；其中，第3光源和第2波复合元件按照第3照明光相对第2波复合元件的入射角度和合成光相对第2波复合元件的入射角度大致相同、且小于45°的方式设置。在本方式中，波复合部至少包括2个元件、即第1波复合元件和第2波复合元件。第1波复合元件和第2波复合元件可分别采用第1二向色镜和第2二向色镜。另外，作为第1波复合元件的第1二向色镜可像上述那样将第1照明光和第2照明光合成，射出高色纯度、高亮度的合成光。另外，作为第2波复合元件的第2二向色镜可与第1波复合元件一样，将上述合成光和第3色光合成，获得高色纯度、高亮度的照明光。在本方式中，至少可将第1照明光、第2照明光、和第3照明光这3个峰值波长接近的照明光合成。由此，可获得更高亮度的照明光。
再有，按照本发明的优选方式，最好是，上述波复合部为采用光的透射作用和反射作用的光合成元件，对光合成元件而言，规定的振动方向的线偏振光的透射特性或反射特性变化大的第1边缘波长，与和上述规定的振动方向大致垂直的振动方向的线偏振光的透射特性或反射特性变化大的第2边缘波长不同；还包括偏振光转换部，该偏振光转换部将至少一部分的波长区域与第1边缘波长和第2边缘波长之间的波长区域重复的第1照明光和第2照明光中的至少1个照明光转换为规定振动方向的线偏振光或大致与规定振动方向垂直的振动方向的线偏振光。在光合成元件采用比如二向色镜的情况下，在第1边缘波长和第2边缘波长之间的波长区域，比如，P偏振光和S偏振光的反射率特性或透射率特性不同。因此，有时射入二向色镜中的非偏振光、即随机的偏振光中的至少一部分的波长区域与第1边缘波长和第2边缘波长之间的波长区域重复。在此情况下，产生本来应使所有的入射光透过、可实际却是一部分被二向色镜反射而造成的光量损失，以及本来应反射所有的入射光、可实际却是一部分透过二向色镜而造成的光量损失。在本方式中，还设置偏振光转换部，该偏振光转换部将至少一部分的波长区域与第1边缘波长和第2边缘波长之间的波长区域重复的第1照明光和第2照明光中的至少一个的照明光，转换为规定的振动方向的线偏振光或与规定的振动方向大致垂直的振动方向的线偏振光。由此，可减小所有照明光的光量损失，获得高亮度的照明光。
此外，本发明可提供一种投影机，该投影机包括：
照明装置，该照明装置包括：光源部，该光源部至少具有2个光源，即，供给第1照明光的第1光源和供给波长区域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；波复合部，该波复合部将分别从不同的方向行进的第1照明光和第2照明光合成后射出；
空间光调制装置，该空间光调制装置对应于图像信号，对来自照明装置的照明光进行调制；以及
投影透镜，该投影透镜投射已调制的光；
其特征在于：在照明装置中，光源部和波复合部按照第1照明光相对波复合部的入射角度和第2照明光相对波复合部的入射角度大致相同、且小于45°的方式构成。
由于具有上述的照明装置，故可利用高色纯度的、高亮度的照明光对空间光调制装置进行照明。由此，可获得明亮的、高色纯度的投影图像。
附图说明：
图1为表示本发明的第1实施例的投影机的结构的图；
图2为说明第1实施例的投影机的动作的图；
图3为说明本发明的第2实施例的投影机的一部分的图；
图4为说明二向色镜的透射特性的图；
图5为说明第3实施例的投影机的一部分的图；
图6为说明本发明的第4实施例的投影机的结构的图；
图7为说明第4实施例的投影机的动作的图；
图8为说明本发明的第5实施例的投影机的结构的图；
图9为说明第5实施例的投影机的动作的图；
图10为说明灰度显示时间的图；
图11为表示本发明的第6实施例的投影机的结构的图；
图12为说明图11的偏振光转换元件的结构的图；
图13为说明二向色镜的特性的图；
图14为说明第8实施例的偏振光转换元件的结构的图；
图15A，图15B为说明第9实施例的照明装置的结构的图；
图16为说明二向色镜的透射特性的曲线图；
图17为表示本发明的第10实施例的投影机的结构的图；
图18为说明第10实施例的投影机的动作的图；
图19为第11实施例的照明装置的概略结构图；
图20A为本发明的照明装置的二向色镜的光学特性图；
图20B为以往的照明装置的二向色镜的光学特性图；
图21为本发明的第12实施例的照明装置的概略结构图；
图22为第12实施例的二向色镜的光学特性图；
图23为本发明的第13实施例的照明装置的概略结构图；
图24为二向色镜的光学特性图；
图25为本发明的第14实施例的投影机的概略结构图；
图26为本发明的第15实施例的投影机的概略结构图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明进行更加具体的描述。
图1为通过示意方式说明本发明的第1实施例的投影机10的结构的方框图。该投影机10包括照明装置20、光调制装置30、投影透镜40和控制装置50。在这里，照明装置20包括G光用照明装置21、B光用照明装置23、R光用照明装置25、和光源驱动装置27。另外，光调制装置30包括作为空间光调制装置的3个透射型液晶光阀31、33、35，作为光合成部件的十字二向色棱镜37，以及向各透射型液晶光阀31、33、35输出驱动信号的元件驱动装置38。
在照明装置20中，G光用照明装置21包括：作为第1光源的LED21a和作为第2光源的LED21b，该LED21a和LED21b发出中心波长较接近的一对照明光；凹面反射镜21d，该凹面反射镜21d聚集来自该LED21a、21b的照明光；以及作为光合成元件的二向色镜DM，该二向色镜DM对来自两个LED21a、21b的照明光进行波复合。在这里，LED21a、21b和凹面反射镜21d构成光源装置。
LED21a、21b分别产生包含在3原色中的绿色(G)的范畴内的中心波长不同的一对G1光和G2光。来自LED21a的第1照明光IG1被凹面反射镜21d没有损失地回收后射入二向色镜DM，并被该二向色镜DM反射后射入杆式透镜21f中。另一方面，来自LED21b的第2照明光IG2也通过凹面反射镜21d没有损失地回收后射入二向色镜DM中。射入二向色镜DM中的第2照明光IG2透过二向色镜DM，并以和第1照明光IG1波复合的状态射入杆式透镜21f中。射入该杆式透镜21f中的第1和第2照明光IG1，IG2被杆式透镜21f进行均匀处理后射入作为第1空间光调制装置的G光用的透射型液晶光阀31中。另外，杆式透镜21f也称为杆式积分器，其为将侧面作为反射面的圆柱或棱柱，射入其中的各种射入角度的光束通过波阵面分裂和重叠，进行均匀处理，然后输出。
B光用照明装置23包括作为第3光源的LED23a、凹面反射镜23d、与杆式透镜23f。在这里，LED23a和凹面反射镜23d构成光源装置。LED23a产生包括在3原色中的蓝色(B)的范畴的B光。来自LED23a的第3照明光IB通过凹面反射镜23d无损失地回收后射入杆式透镜23f中。射入该杆式透镜23f中的第3照明光IB杆被杆式透镜23f进行均匀处理，射入作为第2空间光调制装置的B光用的透射型液晶光阀33中。
R光用照明装置25包括作为第4光源LED25a、凹面反射镜25d、与杆式透镜25f。在这里，LED25a和凹面反射镜25d构成光源装置。LED25a产生包括在3原色中的红色(R)的范畴的R光。来自LED25a的第4照明光IR通过凹面反射镜25d无损失地回收后射入杆式透镜25f中。射入该杆式透镜25f中的第4照明光IR被杆式透镜25f进行均匀处理后射入作为第3空间光调制装置的R光用的透射型液晶光阀35中。
来自分别射入各透射型液晶光阀31、33、35中的各照明装置21、23、25的光分别通过透射型液晶光阀31、33、35以二维方式调制。分别通过各透射型液晶光阀31、33、35的各色光被作为光合成部件的十字二向色棱镜37合成后从其一侧面射出。从十字二向色棱镜37射出的合成光的图像射入投影透镜40，以适合的放大率投影于设置在投影机10的外部的屏幕(图中未示出)。即，通过投影机10，将形成在各透射型液晶光阀31、33、35中的各色G1、G2、B、R的图像进行合成的图像作为动态图像或静态图像投影在屏幕上。另外，为了利用偏振光对这些透射型液晶光阀31、33、35进行照明以进行读取，在各透射型液晶光阀31、33、35的周边的适合部位设置偏振片，这一点的图示省略。
控制装置50向光源驱动装置27输出控制信号，调节设置在各照明装置21、23、25中的各LED21a、21b，23a，25a的发光定时和发光强度。
具体地说，LED21a在将1帧的显示期间分半的前半的子帧点亮，LED21b在后半的子帧点亮。此外，LED23a、25a在1帧的显示期间，分别并行地点亮。此时，LED21a、21b的发光强度例如为不采用LED21b而对G光单独采用来自LED21a的照明光的情况下的2倍。
另外，控制装置50向元件驱动装置38输出控制信号，在各液晶光阀31、33、35中形成与投影图像的亮度相对应的2维的偏振光特性分布。具体地说，G光用的透射型光阀31在对1帧的显示期间分半的前半的子帧，取与G1的投影图像的亮度相对应的显示状态，在后半的子帧，取与G2的投影图像的亮度相对应的显示状态。此外，B光用的透射型光阀33、R光用的透射型光阀35在1帧的显示期间，分别取与B，R的投影图像的亮度相对应的显示状态。
图2为说明本实施例的投影机10的动作的计时图表。在图2中，带(a)的图表示G1的亮度信号的写入期间。带(b)的图表示G1光的照射期间。与此相同，带(c)、(e)、(g)的图分别表示G2的亮度信号、B的亮度信号、R的亮度信号的写入期间。带(d)、(f)、(h)的图分别表示G2光、B光，R光的照射期间。另外，在采用透射型液晶光阀的情况下，等待液晶的反应，照射LED。由此，G1光、G2光，B光、R光分别在图2所示的照射期间中的一部分的期间进行照射。
由带(a)的图可知，在前半子帧F1的最初，将G1的亮度信号写入与G1光相对应的G光用的透射型液晶光阀31。其次，如带(b)的图所示的那样，与G1光相对应的LED21a点亮，实现第1照明光IG1的G光用的透射型液晶光阀31的照明。其次，由带(c)的图可知，在后半子帧F2的最初，将G2的亮度信号写入与G2光相对应的G光用的透射型液晶光阀31。其次，如带(d)的图所示，与G2光相对应的LED21b点亮，实现第2照明光IG2的G光用的透射型液晶光阀31的照明。按照与以上的动作并行的方式，如带(e)的图所示，在1帧期间F的最初，将B的亮度信号写入与B光相对应的B光用的透射型液晶光阀33。其次，如带(f)的图所示，与B光相对应的LED23a点亮，实现第3照明光IB的B光用的透射型液晶光阀33的照明。同样，如带(g)的图所示，在1帧期间F的最初，将R的亮度信号写入与R光相对应的R光用的透射型液晶光阀35。其次，如带(h)的图所示，与R光相对应的LED25a点亮，实现第4照明光IR的R光用的透射型液晶光阀35的照明。
在以上的动作中，LED21a、21b的驱动电流为比如，额定电流的2倍，LED21a、21b的发光亮度为通常的2倍。由此，即使在仅仅为1帧期间F的一半的时间的子帧期间F1、F2将LED21a、21b点亮，仍可确保与LED23a、25a相同程度的亮度。另外，LED21a、21b的发光亮度本身也可通过驱动电流的调节，成为LED23a、25a的发光亮度的2倍。
另一方面，LED21a、21b的发光亮度和LED23a、25a的发光亮度也不必一定相等。比如，在白色水平受到光学系统和屏幕等的影响的情况下，可通过适当地改变或调节LED21a、21b相互的发光强度比和对这些LED23a、25a的强度比来抵消这种影响。另外，在应投影的图像的色调具有一定倾向的情况下或打算强烈地表现特定的颜色的情况下，可适当地改变LED21a、21b的相互的发光强度比和对LED23a、25a的强度比。在此情况下，可提高特定色的对比度，提供多样的彩色图像。
此外，在以上的实例中，将1帧期间F分半，形成子帧F1、F2，但是，也可按照适合的时间比将1帧期间F分为一对子帧。在此情况下，如果必要，可使LED21a、21b的发光亮度与子帧的时间的倒数成正比。比如，与LED21a相对应的G1光用的子帧时间与和LED21b相对应的G2光用的子帧时间的比为A∶B，则可使LED21a的发光强度或驱动电流与LED21b的发光强度或驱动电流的比为比如，(1/A)∶(1/B)。
根据上述可知，如果采用本发明的投影机10，则能够在不使投影机的结构过于复杂的前提下，进行G1光、G2光、B光、R光的高亮度且平衡性良好的4原色显示，故可简单地扩大色再现范围。另外，在以上的描述中，为了便于说明，是将第1和第2照明光G1光、G2光这两者作为包含在绿色(G)的范畴(约490～580nm)中的光而描述的，但是第1和第2照明光G1光、G2光中的任何一个也可以是偏离绿色(G)的范畴、而包含在红色(R)或蓝色(B)的范畴中的光。
下面对本发明的第2实施例的投影机进行描述。与上述第1实施例相同的部分采用同一标号，重复的描述省略。该投影机的结构与上述第1实施例的投影机10基本相同，但是，与第1实施例的不同之处在于，在二向色镜DM与作为第2光源的LED21b之间设置在下面将要进行具体描述的偏振光转换部。其原因在于：在LED21a的中心波长与LED21b的中心波长接近的情况下，在二向色镜DM与LED21b之间设置偏振光转换部，可更加高效率地进行波复合。
图3为说明偏振光转换部PC1的结构的图。该偏振光转换部PC1包括用于进行均匀处理的杆式透镜161、用于改变偏振状态的λ/4波长片162、与用于抽取偏振光分量的反射型偏振片163。从LED21b朝向周围射出的第2照明光IG2直接地或通过凹面反射镜21d，从端部P1侧射入杆式透镜161。射入杆式透镜161中的第2照明光IG2从另一端部P2射出，依次通过λ/4波长片162与反射型偏振片163。由于通过该λ/4波长片162，故第2照明光IG2中的线偏振光分量转换为圆偏振光。另外，由于通过反射型偏振片163，故有选择地仅仅使第2照明光IG2中的P偏振光通过。另外，被反射型偏振片163反射的第2照明光IG2主要只是S偏振光，由于通过λ/4波长片162，故转换为圆偏振光，并从端部P2返回到杆式透镜161。返回到杆式透镜161中的第2照明光IG2在到达凹面反射镜21d后反向行进，返回到杆式透镜161中，再次射入λ/4波长片162与反射型偏振片163。这样的再次入射光通过λ/4波长片162，从圆偏振光转换为P偏振光后高效率地通过反射型偏振片163。像根据上面的描述而知道的那样，从该反射型偏振片163，射入二向色镜DM的第2照明光IG2为将来自LED21b的光有效地仅仅转换为P偏振光的光。
在这里，二向色镜DM像下面具体描述的那样，无论偏振光方向如何，都将第1照明光IG1几乎100％地反射，但是对于第2照明光IG2，仅仅反射S偏振光进行，而使P偏振光透过。于是，像图3所示的那样，通过将第2照明光IG2转换为P偏振光，可分别以极低的损失对来自两个LED21a、21b的照明光IG1、IG2进行波复合。另外，由于两个LED21a、21b均设置于光轴上，故可以使来自两个LED21a、21b的照明光IG1、IG2的特性一致地射入图1所示的G光用透射型液晶光阀31。于是，可提高G光用透射型液晶光阀31的照明光IG1、IG2的利用效率。
反射型偏振片163可采用栅型偏振器。栅型偏振器是在光透射性的基板上以数百nm的间距周期性地形成Al等的条带而构成的。另外，栅型偏振器有选择地仅仅使入射光中的规定方向的偏振光透过，并且使剩余的光反射。像这样，栅型偏振器具有因吸收而产生的光量损失较少的优点。
图4为说明二向色镜DM的特性的曲线图。在该曲线图中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示透射率(％)。该二向色镜DM为高通滤色片，由于其主面相对光轴倾斜45°，故透射率具有偏振波依赖性。即，相当于P偏振光的透射端的第1边缘波长λE1约为490nm，相当于S偏振光的透射端的第2边缘波长λE2比如，约为530nm。在该曲线图中，来自LED21a、21b的第1和第2照明光IG1、IG2的亮度分布用任意单位(纵轴)重复地表示。由该曲线图可知，照明光IG1的中心波长λG1设定在小于第1边缘波长λE1的波长侧。
另外，照明光IG2的中心波长λG2设定在第1边缘波长λE1与第2边缘波长λE2之间，即，P偏振光和S偏振光之间的透射率不同的较差发生区域。由此，来自LED21a的第1照明光IG1被二向色镜DM几乎100％反射。另一方面，由于来自LED21b的第2照明光IG2通过偏振光转换部PC1高效率地转换为P偏振光，故以高的比例透过二向色镜DM。即，可高效率地将一对接近的照明光IG1、IG2进行波复合，可以依次对G光用的透射型液晶光阀31进行高亮度的照明。
此外，即使在采用使来自LED21a的第1照明光IG1透过二向色镜DM、并使来自LED21b的第2照明光IG2在二向色镜DM反射的结构的情况下，仍可进行第1和第2照明光IG1、IG2的波复合。比如，将第2照明光IG2的中心波长λG2设定在一对边缘波长λE1、λE2之间，将第1照明光IG1的中心波长λG1设定在大于第2边缘波长λE2的波长侧。此时，来自LED21a的第1照明光IG1’以高的比例透过二向色镜DM。另外，偏振光转换部PC1按照有选择地仅仅使入射光中的S偏振光透射的方式设置。来自LED21b的第2照明光IG2经过偏振光转换部PC1转换为S偏振光，通过二向色镜DM，几乎100％地反射。其结果是，可降低对来自两个LED21a、21b的两个照明光IG1、IG2进行波复合时的两个照明光IG1、IG2的损失。
图5为说明第3实施例的投影机所采用的G光用照明装置221的结构的图。与上述第1实施例相同的部分，采用同一标号，重复的说明省略。本实施例的投影机具有与上述第1实施例的投影机10大致相同的结构。本实施例的投影机的特征在于，采用杆式透镜161对第1和第2照明光IG1、IG2进行波复合，以代替上述第1实施例的投影机10的二向色镜。
来自作为第1光源的LED21a的第1照明光IG1通过凹面反射镜21d，无损失地回收后射入杆式透镜221f的一端，通过该杆式透镜221f反射，同时行进，射入G光用的透射型液晶光阀31。另外，来自作为第2光源的LED21b的第2照明光IG2也通过凹面反射镜21d没有损失地回收后射入杆式透镜221f的一端，通过该杆式透镜221f反射，同时行进，射入G光用透射型液晶光阀31中。在此情况下，也可减小对来自两个LED21a、21b的两个照明光IG1、IG2进行波复合时的两个照明光IG1、IG2的损失。另外，可通过高亮度的照明光依次对G光用的透射型液晶光阀31进行照明。
图6为以示意方式说明第4实施例的投影机310的结构的方框图。与上述第1实施例相同的部分采用同一标号，重复的描述省略。该投影机310包括照明装置320、光调制装置330、投影透镜(图中未示出)、与控制装置350。
照明装置320包括作为第1、第2、第3、第4光源的LED21a、21b、23a、25a和将来自这些光源的光重叠而进行照明的复眼(fly eye)光学系统328a、328b、328d，以及调节LED21a～25a的发光强度和发光定时的光源驱动装置327。各LED21a、21b、23a、25a分别射出与G1光相对应的第1照明光IG1、与G2光相对应的第4照明光IG2、与B光相对应的第3照明光IB、以及与R光相对应的第4照明光IR。来自各LED21a～25a的照明光IG1、IG2、IB、IR分别直接地或通过凹面反射镜21d、21d、23d、25d、射入复眼(fly eye)光学系统328a，328b，分别按照规定的角度发散，同时射入重叠透镜328d。通过重叠透镜328d聚光的各照明光IG1、IG2、IB、IR重叠后射入光调制装置330中。
光调制装置330包括作为空间光调制装置的单一的透射型液晶光阀331、和向透射型液晶光阀331输出驱动信号的元件驱动装置338。
控制装置350向光源驱动装置327输出控制信号，调节设置在照明装置320中的各LED21a、21b、23a、25a的发光定时和发光强度。具体地说，LED21a在对将1帧的期间分为3段的G帧部分进一步分半的前半的子帧点亮，LED21b在后半的子帧点亮。此外，LED23a、25a在将1帧的显示期间分为3段的B帧部分和R帧部分依次点亮。
此外，控制装置50向元件驱动装置338输出控制信号，在透射型液晶光阀331中形成与各色的投影图像的亮度相对应的二维的偏振光特性分布。具体地说，透射型液晶光阀331在对G帧部分的显示期间进行分半的前半的子帧，处于与G1光的投影图像的亮度相对应的显示状态，在后半的子帧处于与G2光的投影图像的亮度相对应的显示状态。另外，透射型液晶光阀331在B帧部分和R帜的显示期间，分别取与B光和R光的图像相对应的显示状态。
图7为说明本实施例的投影机310的动作的计时图表。在图7中，带(a)的图表示G1的亮度信号的写入期间。带(b)的图表示G1光的照射期间。与此相同，带(c)、(e)、(g)的图分别表示G2的亮度信号、B的亮度信号、R的亮度信号的写入期间。带(d)、(f)、(h)的图表示G2光、B光、R光的照射期间。
由带(b)的图可知，在最初的G帧部分FG中的前半帧FG1的最初，将G1光的亮度信号写入透射型液晶光阀331中。其次，如带(b)的图所示，进行第1照明光IG1的透射型液晶光阀331的照明。其次，如带(c)的图所示，在G帧部分FG中的后半帧FG2的最初，将G2光的亮度信号写入透射型液晶光阀331中。其次，如带(d)的图所示，进行第2照明光IG2的透射型液晶光阀331的照明。
其次，如带(e)的图所示，在最后的B帧部分FB，最初将B光的亮度信号写入透射型液晶光阀331中。其次，如带(f)的图所示，进行第3照明光IB的透射型液晶光阀331的照明。同样，如带(g)的图所示的那样，在中间的R帧部分FR，最初将R光的亮度信号写入透射型液晶光阀331中。其次，如带(h)的图所示的那样，进行第4照明光IR的透射型液晶光阀331的照明。
在以上的动作中，LED21a、21b的驱动电流为比如，额定电流的2倍左右，LED21a、21b的发光亮度为通常的2倍。但是，LED21a、21b的发光强度比和对LED23a、25a的强度比可根据用途等而适当进行改变和调节。
第5实施例的投影机是上述第1实施例的投影机10的变形方式，其采用数字反射镜器件(在下面称为“DMD”。テキサスインスツルメント株式会社生产)，以代替透射型液晶光阀。与上述实施例相同的部分采用同一标号，重复的描述省略。
图8为以示意方式表示第5实施例的投影机410的结构的方框图。该投影机410包括照明装置420、作为光调制装置的、也称为“倾斜反射镜器件(tilt mirror device)”的数字反射镜器件430、投影透镜40、控制装置450。在这里，照明装置420包括G光用光源装置421、B光用光源装置423、R光用光源装置425、光源驱动装置427、十字二向色棱镜428a、杆式透镜428b。
在照明装置420中，G光用光源装置421具有作为一对第1和第2光源的LED21a、21b，对来自LED21a、21b的照明光IG1、IG2进行聚光的凹面反射镜21d，以及对来自两个LED21a、21b的照明光IG1、IG2进行波复合的作为波复合部的二向色镜DM。来自LED21a的第1照明光IG1通过凹面反射镜21d没有损失地回收后射入二向色镜DM，通过该二向色镜DM反射后射入十字二向色棱镜428a。另一方面，来自LED21b的第2照明光IG2通过凹面反射镜21d没有损失地回收后射入二向色镜DM，透过二向色镜DM后以和第1照明光IG1波复合的状态射入十字二向色棱镜428a。
B光用光源装置423包括作为第3光源的LED23a与凹面反射镜23d。来自作为第3光源的LED23a的第3照明光IB通过凹面反射镜25a没有损失地回收后射入十字二向色棱镜428a。
R光用光源装置425包括作为第4光源的LED25a与凹面反射镜25d。来自作为第4光源的LED25a的第4照明光IR通过凹面反射镜25a没有损失地回收后射入十字二向色棱镜428a。
在十字二向色棱镜428a中，对来自各光源装置421、423、425的照明光IG1、IG2、IB、IR进行波复合，利用杆式透镜428b对照明光IG1、IG2、IB、IR进行均匀处理。
从杆式透镜428b射出的RGB的合成光通过透镜429a和反射镜529b，均匀地照射在DMD430上。此时，可通过适当地调节透镜429a的位置和焦距，均匀地对DMD420进行照明。
DMD430具有公知的结构，即，在基板上一体地形成有：多个微型反射镜，该多个微型反射镜呈2维矩阵状设置，构成像素；调节装置，该调节装置分别调节这些微型反射镜；以及控制电路，该控制电路对这些调节装置的动作进行控制。通过在上述DMD430中输入适当的图像信号，可将来自与各像素相对应的微型反射镜的反射光控制为射入投影透镜40的瞳孔的状态(ON状态)或不射入的状态(OFF状态)。另外，通过投影透镜40，将与输入到DMD430中的图像信号相对应的图像投影到屏幕(图中未示出)上。
图9为说明本实施例的投影机410的1帧动作的图。图9中的带(b)、(c)、(d)、(e)的图分别表示带(a)的图所示的1帧期间的各色光的灰度显示信号。图9中的带(f)的图表示时钟信号。带(b)的图所示的G1灰度显示信号与G1灰度显示期间GK1相对应，LED21a(参照图8)只在此期间点亮。另外，带(c)的图所示的G2灰度显示信号与G2灰度显示期间GK2相对应，LED21b(参照图8)只在此期间点亮。此外，带(d)的图所示的B灰度显示信号与B灰度显示期间BK相对应，LED23a(参照图8)在此期间点亮。带(e)的图所示的R灰度显示信号与R灰度显示期间RK相对应，LED25a(参照图8)只在此期间点亮。
像图10所示的那样，G1灰度显示期间GK1与n比特的图像强度相对应，按照n个单位时间(20，21，22，...，2(n-1))分割。比如，当G1光的特定像素的图像信号为最大值时，在n个单位时间的全部，即，G1灰度显示期间GK1的几乎全部的期间，使DMD430的微型反射镜处于ON状态。另一方面，当G1光的特定像素的图像信号为最小值时，在n个单位时间的全部，即，G1灰度显示期间GK1的几乎全部的期间，使相对应的微型反射镜处于OFF状态。由此，在G1灰度显示期间GK1中，可以对应于各像素的G1光的强度信号，调节微型反射镜的ON、OFF时间。同样，G2灰度显示期间GK2、B灰度显示期间BK、和R灰度显示期间RK均按照n个单位时间分割，对应于各像素的强度信号，调节微型反射镜的ON、OFF时间。
此时，对应于各LED21a、21b、23a、25a的额定的亮度或白色水平的设定，适当地调整灰度显示期间GK1、GK2、BK、RK的比率。
投影机410可减小对来自各LED21a、21b、23a、25a的照明光IG1、IG2、IB、IR进行波复合时的各照明光的损失。由此，可以高效率地将各照明光射入DMD430，故可提高所投影的图像的亮度。另外，由于可采用4原色G1、G2、B、R对彩色图像进行投影，故可简单地扩大色再现范围。
此外，在上述各实施例中，将G光分为G1光和G2光，进行4元系彩色显示，但是，也可将作为另一颜色的R光、B光中的至少一个进行分半，进行彩色显示。还有，也可进行4元系以上的彩色显示。
还有，在上述各实施例中，对投影机进行了描述，但是，本发明还可用于不具有作为投影光学系统的投影透镜40的LCD等的显示装置。
图11为以示意方式说明第6实施例的投影机510的结构的方框图。与上述第1实施例相同的部分采用同一标号，重复的描述省略。在本实施例的投影机510中，在照明装置520的G光用照明装置21中设置有偏振光转换部PC2。偏振光转换部PC2为用于将来自作为第2光源的LED21b的照明光转换为规定的偏振光的偏振光转换部。
来自LED21b的第2照明光IG2通过凹面反射镜21d没有损失地回收后射入偏振光转换部PC2。通过该偏振光转换部PC2几乎只转换成P偏振光的第2照明光IG2后射入并透过二向色镜DM，与第1照明光IG1进行波复合后输入杆式透镜21f。
图12为说明偏振光转换部PC2的结构的图。该偏振光转换部PC2包括用于改变偏振状态的λ/4波长片552、与用于抽取特定偏振光分量的反射型偏振片553。在这里，该反射型偏振片553为与上述第2实施例的反射型偏振片163(参照图3)相同的栅型偏振器。
从LED21b沿正面方向射出的第2照明光IG2其λ/4波长片552的一个端部P3输入λ/4波长片552。另外，从LED21b沿侧面方向射出的第2照明光IG2也通过作为反射部的凹面反射镜21a反射后射入λ/4波长片552的端部P3。从端部P3射入的光通过反射型偏振片553。由于通过λ/4波长片552，故将第2照明光IG2中的线偏振光分量转换为圆偏振光。另外，由于通过反射型偏振片553，故仅仅第2照明光IG2中的P偏振光有选择地通过。此外，通过反射型偏振片553反射的第2照明光IG2主要只是S偏振光，由于通过λ/4波长片552，故转换为圆偏振光，并返回到凹面反射镜21d。通过凹面反射镜21d反射的第2照明光IG2再次射入λ/4波长片552和反射型偏振片553。这样的再次入射光通过λ/4波长片552，从圆偏振光转换为P偏振光，高效率地通过反射型偏振片553。由上面的描述可知，从反射型偏振片553射入二向色镜DM的第2照明光IG2高效率地将来自LED21b的光仅仅转换为P偏振光。
在这里，二向色镜DM将第1照明光IG1几乎100％地反射，P偏振光的第2照明光IG也高效率地透过。由此，可减小对来自两个LED21a、21b的两个照明光IG1、IG2进行波复合时的两个照明光IG1、IG2的损失。此时，由于两个照明光IG1、IG2的波长较接近，故可提供高色纯度、高亮度的G光用照明装置521。另外，由于两个LED21a、21b均设置在光轴上，故可使来自两个LED21a、21b的照明光的特性一致地射入G光用透射型液晶光阀31(参照图11)。于是，可提高G光用透射型液晶光阀31的照明光的利用效率。另外，本实施例的二向色镜DM的特性与采用图4说明的上述第2实施例的二向色镜DM相同。
若如此根据本实施例的投影机510，则可采用二向色镜DM和偏振光转换部PC2高效率地对第1和第2照明光IG1、IG2进行波复合。于是，可通过波复合，保持最终获得的G光的色纯度并且使亮度提高。
下面对第7实施例的投影机进行描述。该投影机的结构基本与图11所示的第6实施例的投影机510相同。本实施例的投影机与上述第6实施例的投影机510的不同之处在于二向色镜DM的特性为低通滤色片。由于像这样，仅仅二向色镜DM的特性不同，故本实施例的投影机也适当利用图11所示的投影机510的结构进行描述。
图13为说明装配在第7实施例的投影机中的二向色镜DM的特性的曲线图。该二向色镜DM的透射率也具有偏振波依赖性，相当于P偏振光的透射端的第1边缘波长λE1(10％透射)约为520nm，相当于S偏振光的透射端的第2边缘波长λE2(10％透射)约为490nm。在该曲线图中，来自LED21a、21b(参照图11)的第1和第2照明光IG1、IG2的亮度分布按照任意单位(纵轴)重合地显示。由曲线图可知，第1照明光IG1的中心波长λG1设定在大于第1边缘波长λE1的波长侧。另外，第2照明光IG2的中心波长λG2设定在第1边缘波长λE1与第2边缘波长λE2之间。由此，来自LED21a的第1照明光IG1通过二向色镜DM几乎被100％地反射。另一方面，由于来自LED21b的第2照明光IG2通过偏振光转换部PC2高效率地转换为P偏振光，故高比例地透过二向色镜DM。
在以上的描述中，第1照明光IG1在二向色镜DM反射、而第2照明光IG2透过二向色镜DM，通过这样的结构对第1和第2照明光IG1、IG2进行波复合。另外，与采用图4描述的第2实施例相同，也可采用下述的结构，即，使来自LED21a的第1照明光IG1’透过二向色镜，并使来自LED21b的第2照明光IG2在二向色镜DM反射。
图14为说明第8实施例的投影机的偏振光转换部PC3的结构的图。本实施例的投影机的结构与图11所示的第6的投影机510大致相同，不同之处在于偏振光转换部的结构。
本实施例的投影机的偏振光转换部PC3包括用于抽取偏振光分量的一对偏振光束分光镜651a、651b，与用于改变偏振状态的λ/2波长片652。从LED21b沿正面方向射出的第2照明光IG2射入正面的偏振光束分光镜651a。另外，从LED21b沿侧面方向射出的第2照明光IG2也通过凹面反射镜21d反射后射入正面的偏振光束分光镜651a。射入该偏振光束分光镜651a的第2照明光IG2通过偏振面PP后转换为S偏振光。另一方面，通过偏振面PP反射的P偏振光通过邻接的偏振光束分光镜651b的偏振面PP反射后射入λ/2波长片652。由于射入λ/2波长片652的P偏振光转换为S偏振光，故最终从偏振光转换部PC3射出的第2照明光IG2几乎完全只是S偏振光。另外，在图中，为了简化起见，给出为了方便而从侧方仅仅观看偏振光转换部PC3时的状态。实际上，射入二向色镜DM的第2照明光IG2只是P偏振光。
如上所示，通过偏振光转换部PC3射入二向色镜DM的第2照明光IG2是将来自LED21b的光有效地仅仅转换为P偏振光的光。即，可减小对来自两个LED21a、21b的两个照明光IG1、IG2进行波复合时的两个照明光IG1、IG2的损失。此外，由于两个照明光IG1、IG2的波长接近，故可提供可供给高色纯度且高亮度的照明光的照明装置。
图15A为第9实施例的第1结构实例的G光用照明装置721的方框图。另外，图15B为第9实施例的第2结构实例的光用照明装置821的方框图。各G光用照明装置721，821均可用于上述第6实施例的投影机510。各G光用照明装置721，821均包括中心波长不同的3个光源，通过一对二向色镜对来自这3个光源的照明光进行波复合。
在图15A所示的G光用照明装置721中，来自由LED和凹面反射镜构成的光源装置261a的中心波长为λ1的照明光通过二向色镜DM2反射。另外，来自结构相同、但还具有用于转换为P偏振光的偏振光转换元件的光源装置761b的中心波长为λ2的照明光通过二向色镜DM1反射，并透过二向色镜DM2。此外，来自还具有P偏振光转换用的偏振光转换元件的光源装置761c的中心波长为λ3的照明光透过二向色镜DM1和二向色镜DM2。因此，从二向色镜DM2射出的照明光是对来自各光源装置761a、761b、761c的照明光进行了波复合的光，因此，具有高亮度。另外，一对二向色镜DM1、DM2具有下面将要描述的反射透射特性，可对上述的中心波长为λ1、λ2、λ3的照明光进行波复合。
图16为说明二向色镜DM1、DM2的透射特性的曲线图。由曲线图可知，两个二向色镜DM1、DM2为高通滤色片，二向色镜DM1的边缘波长大于二向色镜DM2的边缘波长。另外，在两个二向色镜DM1、DM2中，由虚线表示的P偏振光的边缘波长移到小于由实线表示的S偏振光的边缘波长的波长侧。此外，来自光源装置761a的照明光的中心波长λ1设定在小于二向色镜DM2的P偏振光的边缘波长的波长侧。此外，来自光源装置761b的照明光的中心波长λ2设定在二向色镜DM2的P偏振光和S偏振光的边缘波长之间且小于二向色镜DM1的P偏振光的边缘波长的波长侧。还有，来自光源装置761c的照明光的中心波长λ3设定在二向色镜DM1的P偏振光和S偏振光的边缘波长之间且大于二向色镜DM2的S偏振光的边缘波长的波长侧。
在图15B所示的G光用照明装置821的情况下，来自由LED光源、凹面反射镜、与偏振光转换元件构成的光源装置861a的中心波长为λ2的S偏振光的照明光通过二向色镜DM2反射。另外，来自具有相同结构的光源装置861b的中心波长为λ3的S偏振光的照明光通过二向色镜DM1反射，并透过二向色镜DM2。此外，使来自不具有偏振光转换元件的光源装置861c的中心波长为λ4的照明光透过二向色镜DM1和二向色镜DM2。因此，从二向色镜DM2射出的照明光是对来自各光源装置861a、861b、861c的照明光进行波复合的光，因此具有高亮度。另外，一对二向色镜DM1、DM2具有图16所示的反射透射特性，特别是，来自光源装置861c的照明光的中心波长λ4设定在大于二向色镜DM1的S偏振光的边缘波长的波长侧。
如此，在本实施例的G光用照明装置721、821中，可将来自3个不同的光源装置761a、761b、761c，光源装置861a、861b、861c的照明光复合在同一轴上。由此，可提供高亮度的照明装置。
图17为第10实施例的投影机910的方框图。与第1实施例相同的部分采用同一标号，重复的描述省略。本实施例的投影机910是上述第6实施例的投影机510的变形方式，采用DMD以代替透射型液晶光阀。
本实施例的投影机910包括照明装置920、作为光调制装置的DMD930、投影透镜40。在这里，照明装置920包括G光用光源装置921、B光用光源装置923、R光用光源装置925、十字二向色棱镜927、杆式透镜928。
在照明装置920中，G光用光源装置921包括：产生中心波长近似的一对照明光的作为第1光源的LED21a、作为第2光源的LED21b；凹面反射镜21d，该凹面反射镜21d对来自该LED21a、21b的照明光进行聚光；作为波复合部的二向色镜DM，该二向色镜DM对来自两个LED21a、21b的照明光进行波复合；偏振光转换部PC2，该偏振光转换部PC2将来自LED21a的照明光转换为规定的偏振光。来自LED21a的第1照明光IG1通过凹面反射镜21d没有损失地回收后射入二向色镜DM，通过该二向色镜DM反射后射入十字二向色棱镜927。另一方面，来自第2光源21b的第2照明光IG2通过凹面反射镜21d没有损失地回收后射入偏振光转换部PC。通过偏振光转换部PC基本转换为P偏振光的第2照明光IG2射入二向色镜DM，并透过二向色镜DM，第1照明光IG1、IG2以波复合的状态射入十字二向色棱镜927。
B光用光源装置923包括作为第3光源的LED23a、与凹面反射镜23d。来自LED23a的第3照明光IB通过凹面反射镜23d没有损失地回收后射入十字二向色棱镜927。
R光用光源装置925包括作为第4光源的LED25a、与凹面反射镜25d。来自第4光源LED25a的第4照明光IR通过凹面反射镜25d没有损失地回收后射入十字二向色棱镜927。
十字二向色棱镜927对来自各光源装置921、923、925的照明光IG1、IG2、IB、IR进行波复合。杆式透镜928使照明光IG1、IG2、IB、IR大致均匀。
从杆式透镜928射出的RGB的合成光通过透镜929a和反射镜929b后均匀地投射到DMD930上。此时，可通过适当调节透镜929a的位置和焦距，对DMD930进行均匀照明。
图18为说明本实施例的投影机910的1帧的动作的图。图18中的带(b)、(c)、(d)的图分别表示带(a)的图所示的1帧期间的各色光的灰度显示信号。图18中的带(e)的图表示时钟信号。本实施例的投影机910的动作除了对于G光，单独的灰度显示信号与单独的G灰度显示期间GK相对应的方面以外，其它方面与图9所示的第5实施例的描述相同。如带(b)的图所示，G灰度显示信号在与G灰度显示期间GK相对应的期间，将图17所示的LED21a、LED21b点亮。
投影机910可减小对来自两个LED21a、21b的照明光IG1、IG2进行波复合时的各照明光IG1、IG2的损失。由此，可射入DMD930中，从而可提高所投影的图像的亮度。此外，可通过使各色光的各灰度显示期间GK、BK、RK处于相同程度，简单且平衡性良好地对DMD930进行控制。
此外，在本实施例的投影机910中，二向色镜DM也不限于高通滤色片，可采用低通滤色片。另外，二向色镜DM不限于以使第1照明光反射、使第2照明光IG2透射的方式对两者进行波复合的结构，采用以使第1照明光IG1透射、使第2照明光IG2反射的方式对两者进行波复合的结构也可以。
图19表示本发明的第11实施例的照明装置1000的概略结构。作为第1光源的LED1001Ga供给作为非偏振光的第1照明光IGa。另外，作为第2光源的LED1001Gb供给波长区域不同于第1照明光的作为非偏振光的第2照明光IGb。此外，第1光源、第2光源不限于LED，也可采用固体发光元件，比如，EL元件或LD元件。在本实施例的情况下，像后述的那样，第1照明光IGa、第2照明光IGb均为G光的波长区域的光。像这样，照明装置1000为供给高色纯度、高亮度的G光的装置。
作为波复合部的二向色镜1003将分别从不同的方向行进的第1照明光IGa和第2照明光IGb合成后射出。二向色镜1003包括第1面1003a和不同于第1面1003a的第2面1003b。在该第1面1003a上，形成有图中未示出的电介质多层膜。来自LED1001Ga的第1照明光IGa通过准直透镜1002Ga转换为大致平行的光。大致平行的光的第1照明光IGa以入射角度θ1射入二向色镜1003的第1面1003a。另外，大致平行的光的第2照明光IGb以入射角度θ1射入二向色镜1003的第2面1003b。入射角度θ1小于45°。在本实施例的情况下，入射角度θ1＝25°。
像这样，第1照明光IGa相对二向色镜1003的入射角度θ1与第2照明光IGb相对二向色镜1003的入射角度θ1相同。第1照明光IGa从二向色镜的第1面1003a侧射入。第2照明光IGb从二向色镜1003中的不同于第1面1003a的第2面1003b侧射入。另外，二向色镜1003将从第1面1003a侧射入的第1照明光IGa反射后沿规定方向射出。此外，二向色镜1003使从第2面1003b侧射入的第2照明光IGb透过后朝向规定方向射出。由此，二向色镜1003可将第1照明光IGa与第2照明光IGb合成后沿同一方向射出。像这样，分别从不同方向射入二向色镜1003的照明光的入射角度θ1相同。在这里，“入射角度θ1”指入射面的法线与入射光线之间的夹角。由此，在二向色镜1003的第1面1003a反射的第1照明光IGa与透过第2面1003b的第2照明光IGb沿相同方向合成后射出。由此，可准确地将2个照明光IGa，IGb合成。
此外，如上所述，按照第1照明光IGa相对二向色镜1003的入射角度θ1与第2照明光IGb相对二向色镜1003的入射角度θ1小于45°，比如，像本实施例那样，为25°的方式构成。接着，按照与现有技术的透射率特性进行对比的方式对本实施例的二向色镜1003的透射率特性进行描述。
图20A表示二向色镜1003的透射率特性。在图20A中，横轴表示波长λ(nm)、纵轴表示透射率T(％)。二向色镜1003具有高通滤色片的功能。此外，由图中未示出的电介质多层膜形成的二向色面的透射率T具有偏振波依赖性。在图20A中，由实线表示的S偏振光的透射率特性曲线TS与由虚线表示的P偏振光的透射率特性曲线TP为分别不同的特性。第1边缘波长λEP(T＝10％)相当于透射率特性曲线TP的透射端。第2边缘波长λES(T＝10％)相当于透射率特性曲线TS的透射端。在本实施例中，第1边缘波长λEP和第2边缘波长λES的差大致为10nm。另外，在图20A中，第1和第2照明光IGa、IGb的亮度分布按照任意单位(纵轴)重合地表示。在本实施例中，可使第1边缘波长λEP和第2边缘波长λES的差小于后述的现有技术的情况下。由此，可使第1照明光IGa的峰值波长λGa与第2照明光IGb的峰值波长λGb接近。
图20B按照与图20A相同的方式，表示现有技术的二向色镜的透射率特性和照明光的亮度分布。现有有技术的透射率特性曲线TS、TP与本实施例的透射率特性相比，向短波长侧移动了25nm左右。另外，第1边缘波长λEP和第2边缘波长λES的差大于本实施例，大致在20nm以上。在现有技术的情况下，为了将第1照明光IGx全部反射，其峰值波长λGx必须大致在510nm以下。此外，为了使第2照明光IGy全部透过，其峰值波长λGy必须大致在540nm以上。像这样，按照现有技术的结构，由于2个照明光峰值波长λGx、λGy相差较大，故色纯度降低。
在射向二向色镜1003的光的入射角度θ1大致为零，即，垂直射入的情况下，透射率特性或反射率特性与P偏振光或S偏振光等的偏振状态没有关系。
于是，在垂直射入的情况下，受到入射光的偏振状态的影响的比例降低。由此可知，随着光的入射角度向垂直，即，大致为零的方向的接近，二向色镜1003的透射率特性或反射率特性的偏振光依赖性的影响减小。其结果是，如果使入射角度θ1小于45°，则可减小二向色镜1003的P偏振光的第1边缘波长λEP与S偏振光的第2边缘波长λES的差。由此，可使第1照明光IGa的峰值波长λGa与第2照明光λGb的峰值波长λGb接近。于是，将峰值波长接近的2个照明光准确地合成后射出，由此，可以供给高色纯度、高亮度的照明光。
图21表示本发明的第12实施例的照明装置1100的概略结构。在上述第11实施例中，第1照明光IGa、第2照明光IGb均为非偏振光。与此相对，本实施例与上述第11实施例的不同之处在于第2照明光IGb为特定的振动方向的线偏振光。其它的，与第11实施例相同的部分采用同有标号，重复的描述省略。
来自LED1001IGb的第2照明光IGb为非偏振光，像上述那样，通过准直透镜1002Gb转换为大致平行的光。转换为大致平行的光的第2照明光IGb透过λ/4波长片1102后射入反射型偏振器1100。该λ/4波长片1102具有像后述的转换入射光的偏振状态的功能。另外，反射型偏振器1101可抽取特定的振动方向的偏振光分量，比如，P偏振光分量。反射型偏振器1101可与上述第2实施例一样，采用栅型偏振器。反射型偏振器1101使作为非偏振光的第2照明光IGb中的P偏振光分量透过后射出，使S偏振光分量反射。在反射型偏振器1101中反射的S偏振光分量再次通过λ/4波长片1102，由此，转换为圆偏振光。
转换为圆偏振光的第2照明光IGb朝向LED1001Gb的方向返回。另外，通过形成在LED1001Gb的芯片上的图中未示出的反射部、比如，金属电极等，再次向准直透镜1002Gb的方向反射。通过该反射，将圆偏振光分量的旋转方向向反方向掉转。接着，反旋的圆偏振光分量再次透过λ/4波长片1102后转换为P偏振光。反射型偏振器1101使P偏振光分量透过后向二向色镜1003的方向射出。由此，反射型偏振器1101可将第2照明光IGb转换为P偏振光后将其射出。
图22按照与图20A相同的方式表示二向色镜1003的透射率特性与照明光的亮度分布。本实施例的二向色镜1003的透射率的特性大致与第11实施例的透射率特性相同。在本实施例中，来自LED1001Gb的第2照明光IGb的峰值波长λGb按照移向比与第1实施例的情况下短的波长侧的方式设定。由此，第2照明光IGb的一部分的波长区域、与第1边缘波长λEP和第2边缘波长λES之间的波长区域重复。该重复的波长部分在图22中用斜线表示。就图22那样的透射率特性来说，在第2照明光IGb像第11实施例那样为非偏振光的情况下，二向色镜1003将带斜线的部分中的S偏振光分量反射。本来，最好是二向色镜1003将第2照明光IGb全部透过。由此，第2照明光IGb产生因反射而造成的光量损失。
在本实施例中，作为波复合部的二向色镜1003为采用光的透射作用和反射作用的光合成元件。另外，在二向色镜1003中，规定的振动方向的线偏振光，比如，P偏振光的透射的第1边缘波长λEP，与大致与规定的振动方向垂直的振动方向的线偏振光，比如，S偏振光的透射的第2边缘波长λES不同。此外，像上述那样，作为偏振光转换部的反射型偏振器1101将至少一部分的波长区域与第1边缘波长λEP和第2边缘波长λES之间的波长区域重复的第2照明光IGb转换为规定振动方向的P偏振光。由此，二向色镜1003可在没有因反射造成的光量损失的情况下，使第2照明光IGb透过。此外，二向色镜1003与第11实施例一样，将来自LED1001Ga的第1照明光IGa反射。此外，与第11实施例比较，可使2个照明光IGa、IGb的峰值波长λEP、λES进一步接近。就入射角度θ1来说，第1照明光IGa相对二向色镜1003的入射角度θ1与第2照明光IGb相对二向色镜1003的入射角度θ1相同。此外，入射角度θ1＝25°。由此，在照明装置1100中，可减小照明光的光量损失，可进一步获得高色纯度、高亮度的照明光。
图23表示本发明的第13实施例的照明装置1200的概略结构。在上述第11实施例、第12实施例中，采用2个LED1001Ga、1001Gb。与此相对，本实施例的不同之处在于采用3个LED。与上述各实施例相同的部分采用同一标号，重复的描述省略。
在本实施例中，还包括1个以上的作为第3光源的LED1001Gc，该LED1001Gc供给波长区域不同于第1照明光IGa和第2照明光IGb的第3照明光IGc。由3个LED1001Ga、1001Gb、1001Gc构成光源部。此外，波复合部由作为第1波复合元件的第1二向色镜1003与作为第2波复合元件的第2二向色镜1004构成。第1二向色镜1003将第1照明光IGa与第2照明光IGb合成后射出。第1二向色镜1003将照明光合成的结构与上述第11实施例相同。即，第1照明光IGa和第2照明光IGb的入射角度θ1相同，且入射角度θ1小于45°。
此外，第2二向色镜1004将从第1二向色镜1003射出的合成光IGab与第3照明光IGc合成后射出。在作为第3光源的LED101Gc与第2二向色镜1004中，第3照明光IGc相对第2二向色镜1004的入射角度θ2、与第1照明光IGa和第2照明光IGb的合成光IGab相对第2二向色镜1004的入射角度θ2相同。另外，使入射角度θ2小于45°。
图24与图20A一样，重复地表示了2个二向色镜1003、1004和3个照明光IGa、IGb、IGc的亮度分布。在本实施例中，对来自3个以上的多个LED的照明光进行合成处理，为了对该概念进行说明，图24的横轴λ为任意的波长值。第1二向色镜1003的透射率特性曲线TP1、TS1与上述第1实施例相同。峰值波长λGa的第1照明光IGa通过第1二向色镜1003向第2二向色镜1004的方向反射。峰值波长为λGb的第2照明光IGb在第1二向色镜1003向第2二向色镜1004的方向透射。像这样，第1二向色镜1003将第1照明光IGa与第2照明光IGb的合成光IGab射出。
第2二向色镜1004的P偏振光分量的透射率特性曲线TP2和S偏振光分量的透射率特性曲线TS2移向小于第1二向色镜1003的透射率特性曲线TP1、TS1的波长侧。此外，第2二向色镜1004在大于透射率特性曲线TS2的边缘波长的波长侧，使第1照明光IGa和第2照明光IGb的合成光IGab透过。另外，第2二向色镜1004在小于透射率特性曲线TP2的边缘波长的波长侧，将第3照明光IGc反射。
由此，第2二向色镜1004可使合成光IGab透过、使第3照明光IGc反射后将其合成。
在这里，最好是，按照使3个照明光IGa、IGb、IGc的中心轴(光轴)大致一致的方式将这些光合成。通过使中心轴大致一致，当对后面将要描述的空间光调制装置进行照明时，可有效地进行照明。为此，使第1照明光1Ga和第2照明光IGb相对第1二向色镜1003的入射角度θ1相等。同样，使合成光IGab与第3照明光IGc相对第2二向色镜1004的入射角度θ2相等。另外，入射角度θ1和入射角度θ2均小于45°。此外，入射角度θ1和入射角度θ2既可相同，也可不同。像这样，在本实施例中，可将峰值波长λGa、λGb、λGc分别接近的至少3个照明光即，第1照明光IGa、第2照明光IGb、与第3照明光IGc进行合成。由此，可获得更高亮度的照明光。此外，图24中的由斜线表示的区域有时会因透射而产生光量损失。在此情况下，可通过使第1照明光IGa、第3照明光Igc均成为S偏振光来减小光量损失。另外，在本实施例中，利用对3个照明光进行合成的结构进行了描述。但是，并不限于此，来自4个以上的LED的照明光也可同样地合成。
图25表示第14实施例的投影机1300的概略结构。投影机1300采用第11实施例的照明装置1000来供给G光。LED1001R供给R光。LED1001B供给B光。通常，若要投射R光与G光和B光以获得整体上为白色的投影图像，必须使G光的光束量为整体光束量的60～80％左右。由此，在本实施例中，为了相对R光、B光增加G光的光量，照明装置1000按照供给高亮度的G光的方式设置。
首先，对R光进行描述。LED1001R射出R光。准直透镜1002R将R光转换为大致平行的光后射出。经平行化处理的R光射入积分光学系统1330R。积分光学系统1330R使入射光均匀，并以重叠方式对作为空间光调制装置的透射型液晶光阀1331R进行照明。积分光学系统1330R可由复眼透镜或杆式透镜等构成。
下面对B光进行描述。LED1001B射出B光。准直透镜1002B将B光转换为大致平行的光后射出。经平行化处理的B光射入与上述相同的积分光学系统1330B。积分光学系统1330B使入射光均匀，并重叠地对作为空间光调制装置的透射型液晶光阀1331B进行照明。
然后，对G光进行描述。G光采用上述第11实施例的照明装置1000供给。由此，像在第11实施例中所述的那样，可获得高色纯度、高亮度的G光。来自照明装置1000的G光射入积分光学系统1330G。积分光学系统1330G使入射光均匀，并重叠地对作为空间光调制装置的透射型液晶光阀1331G进行照明。
分别射入各透射型液晶光阀1331R、1331G、1331B的R光、G光、B光通过这些透射型液晶光阀1331R、1331G、1331B，对应于图像信号进行场调制。通过各透射型液晶光阀1331R、1331G、1331B的各色的光射入十字二向色棱镜1332。十字二向色棱镜1332是由第1二向色膜1332a和第2二向色膜1332b排列成X字形而构成的。第1二向色膜1332a使G光透过，使B光反射。第2二向色膜1332b使G光透过，使R光反射。由此，十字二向色棱镜1332将R光、G光、B光合成后射出。从十字二向色棱镜1332射出的合成光的图像射入投影透镜1340，并以适当的放大率投影在设在投影机1300的外部的屏幕(图中未示出)上。像这样，通过投影机1300，将形成在各透射型液晶光阀1331R、1331G、1331B中的各色光的图像进行合成而形成的图像作为动态或静态图像投影在屏幕上。另外，为了用偏振光对透射型液晶光阀1331R、1331G、1331B进行照明以进行读取，在各透射型液晶光阀1331R、1331G、1331B的周边的部位以适当的状态设置了适当的偏振片，这一点的图示省略。
按照上面所描述的投影机1300，可采用二向色镜1003高效率地将第1照明光IGa和第2照明光IGb合成(波复合)。由此，可通过波复合，提高最终获得的G色照明光的色度纯，并且可提高亮度。其结果是，能够获得明亮的、色再现性良好的投影图像。
图26表示本发明的第15实施例的投影机1400的概略结构。本实施例的投影机1400为第14实施例的投影机1430的变形方式，采用DMD来代替透射型液晶光阀。与上述各实施例相同的部分采用同一标号，重复的描述省略。
来自LED1001R的R光通过准直透镜1002R转换为大致平行的光后射入十字二向色棱镜1332。此外，来自LED101G的G光通过准直透镜1002G转换为大致平行的光后射入十字二向色棱镜1332。
此外，来自在上述第11实施例中描述的照明装置1000的G光在大致平行的状态射入十字二向色棱镜1332。十字二向色棱镜1332与第14实施例相同，将R光、G光、B光合成后射出。已合成的光射入积分光学系统1401。积分光学系统1401可由复眼透镜或杆式透镜等构成。从积分光学系统1401射出的各色的合成光通过透镜1402和反射镜1403后重叠并且均匀地照射在DMD1404上。此时，通过适当调节透镜1402的位置和焦距，可均匀地对DMD1404进行照明。另外，本实施例的投影机1400中的1帧的动作与采用图18而描述的第10实施例的投影机910相同。
按照以上的投影机1400，能够对与G色相对应的来自LED1001Ga、1001Gb的两个照明光IGa、IGb进行高色纯度的波复合后射入DMD1404。由此，不仅可提高投影图像的亮度，而且可获得色再现性良好的投影图像。
通过以上的实施例，对本发明进行了描述，但是本发明不限于上述实施例。比如，空间光调制装置也可为采用反射型液晶元件的结构，以代替采用透射型液晶光阀的结构。此外，液晶光阀也可为光写入型的液晶光阀。
还有，在上述实施例中，针对对波长近似的一对G光进行波复合来获得高色纯度、高亮度的G光的情况下进行了描述，但是，对于其它的R光、B光，也均可对峰值波长接近的一对光源光进行波复合后形成1个照明光。
此外，在上述各实施例中，对二向色镜具有高通滤色片的功能的结构进行了描述。本发明不限于此，本发明同样也可用于二向色镜具有低通滤色片的功能的结构。此外，如果二向色镜的反射作用或透射作用能够朝向规定方向将多个照明光合成射出，则可采用任意的作用。比如，第11实施例也可为下述的结构，即，二向色镜1003使第1照明光IGa透过、使第2照明光IGb反射后将其合成。此外，也可以分别控制所有照明光的偏振状态。如果照明光不采用非偏振光，而采用偏振光，则由于可减小光量损失，故可获得更高亮度的照明光。

Claims (26)

1.一种显示装置，包括：
光源装置，具有分别产生第1至第4照明光的第1至第4固体光源；
空间光调制部，分别对上述第1至第4照明光进行调制；以及
控制装置，通过对上述光源装置的动作进行控制，按照时间序列将上述第1和第2照明光射入上述空间光调制部的同一照明区域，并且以避免与上述第1和第2照明光重复的方式将上述第3和第4照明光分别射入上述空间光调制部。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
上述空间光调制部具有与上述第1和第2照明光相对应的第1空间光调制装置、与上述第3照明光相对应的第2空间光调制装置、以及与上述第4照明光相对应的第3空间光调制装置；
上述控制装置分别将上述第3和第4照明光射入上述第2和第3空间光调制装置，并与之并行地按照时间序列将上述第1和第2照明光射入上述第1空间光调制装置的同一照明区域。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于：上述第1和第2照明光的峰值波长彼此近似，并且上述第3和第4照明光分别具有与上述第1和第2照明光的峰值波长离开的峰值波长。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：
波复合部，在上述第1和第2照明光射入的情况下，使该第1和第2照明光进行波复合后射入上述空间光调制部；
偏振光转换部，将上述第1和第2照明光中一方的照明光转换为规定方向的线偏振光后射入上述波复合部。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于：上述波复合部为利用光的透射和反射的光合成元件，上述一方的照明光的峰值波长设定在与上述规定方向的线偏振光相关的上述光合成元件的第1边缘波长、和与和上述规定方向相垂直的方向的线偏振光相关的上述光合成元件的第2边缘波长之间的较差发生区域。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：上述空间光调制部包括将上述第1至第4照明光全部射入的单一的空间光调制装置；
上述控制装置按照时分方式将上述第1至第4照明光射入上述单一的空间光调制装置的同一照明区域。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：1帧中的上述第1和第2照明光的总和的照明时间与上述第3和第4照明光的各自的照明时间相等，上述第1和第2照明光的强度相对地大于第3和第4照明光的强度。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：上述控制装置按照与图像的色调或白色水平相对应的规定的强度比，按照时间序列将上述第1和第2照明光射入上述空间光调制部的同一照明区域。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：上述控制装置按照将帧时间分半的照明时间，并且按照单独使用上述第1照明光的情况下的照明光的强度的2倍的强度，将上述第1和第2照明光分别射入上述空间光调制部。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：上述控制装置按照与图像的色调或白色水平相对应的规定的时间比，按照时间序列将上述第1和第2照明光射入上述空间光调制部的同一照明区域。
11.一种投影机，包括显示装置和投影光学系统，其中，
该显示装置包括：光源装置，具有分别产生第1至第4照明光的第1至第4固体光源；空间光调制部，分别对上述第1至第4照明光进行调制；以及，控制装置，通过对上述光源装置的动作进行控制，按照时间序列将上述第1和第2照明光射入上述空间光调制部的同一照明区域，并且以避免与上述第1和第2照明光重复的方式将上述第3和第4照明光分别射入上述空间光调制部；
该投影光学系统投射上述空间光调制部的像。
12.一种照明装置，包括：
光源装置，具有分别产生峰值波长不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；
波复合部，在上述第1和第2照明光射入的情况下，使上述第1和第2照明光进行波复合后射出；以及
偏振光转换部，将上述第2照明光转换为规定方向的线偏振光后射入上述波复合部。
13.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于：上述波复合部为利用光的透射和反射的光合成元件，上述第2照明光的峰值波长设定在与上述规定方向的线偏振光相关的上述光合成元件的透射或反射的第1边缘波长、和与和上述规定方向相垂直的方向的线偏振光相关的上述光合成元件的透射或反射的第2边缘波长之间的较差发生区域。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其特征在于：上述第1照明光的中心波长设定在上述较差发生区域的外侧并接近该较差发生区域的区域。
15.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于：上述波复合部为二向色镜。
16.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于：上述第1和第2光源为固定光源。
17.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于：上述偏振光转换部包括来自上述第2光源的射出光射入的杆式积分器、设置在该杆式积分器的射出端的反射型偏振片、以及将通过上述杆式积分器的来自上述反射型偏振片的返回光返回到上述杆式积分器的入射端的反射部。
18.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于：上述偏振光转换部包括来自上述第2光源的射出光依次射入的一对偏振光束分光镜、和设置在后级的偏振光束分光镜的射出侧的波长片。
19.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于：上述第1和第2照明光均属于3原色中的某一色。
20.一种投影机，包括照明装置、空间光调制装置、和投影透镜，其中，
该照明装置包括：光源装置，具有分别产生峰值波长不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；波复合部，在上述第1和第2照明光射入的情况下，使上述第1和第2照明光进行波复合后射出；以及偏振光转换部，将上述第2照明光转换为规定方向的线偏振光后射入上述波复合部；
该空间光调制装置被上述照明装置照明；
该投影透镜投射上述空间光调制装置的像。
21.根据权利要求20所述的投影机，其特征在于：
上述第1和第2照明光均属于3原色的某一种颜色，上述照明装置还包括分别产生分别属于3原色中与上述第1和第2照明光不同的其它2种颜色的第3和第4照明光的第3和第4光源；
上述空间光调制装置为3个空间光调制装置，该3个空间光调制装置在上述第1和第2照明光、上述第3照明光、和上述第4照明光分别射入的情况下，分别对上述第1和第2照明光、上述第3照明光、和上述第4照明光进行调制；
还具有光合成部件，该光合成部件将来自各空间光调制装置的调制光进行合成后射出；
上述投影透镜投射通过上述光合成部件而合成的上述3个空间光调制装置的像。
22.根据权利要求20所述的投影机，其特征在于：上述空间光调制装置为液晶光阀。
23.一种照明装置，其特征在于，包括：
光源部，至少具有2个光源，即，供给第1照明光的第1光源和供给波长区域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；
波复合部，将分别从不同的方向行进的上述第1照明光和上述第2照明光合成后射出；其中，
上述光源部和上述波复合部按照上述第1照明光相对上述波复合部的入射角度和上述第2照明光相对上述波复合部的入射角度大致相同、并且小于45°的方式设置。
24.根据权利要求23所述的照明装置，其特征在于：
上述光源部还包括1个以上的第3光源，该第3光源供给波长区域不同于上述第1照明光和上述第2照明光的第3照明光；
上述波复合部至少由2个波复合元件，即第1波复合元件和第2波复合元件构成，该第1波复合元件将上述第1照明光和上述第2照明光合成后射出，该第2波复合元件将从上述第1波复合元件射出的合成光与上述第3照明光合成后射出；
上述第3光源和上述第2波复合元件按照上述第3照明光相对上述第2波复合元件的入射角度和上述合成光相对上述第2波复合元件的入射角度大致相同、并且小于45°的方式设置。
25.根据权利要求23所述的照明装置，其特征在于：
上述波复合部为采用光的透射作用和反射作用的光合成元件；
对上述光合成元件而言，规定的振动方向的线偏振光的透射特性或反射特性变化大的波长区域的第1边缘波长、与和上述规定的振动方向大致垂直的振动方向的线偏振光的透射特性或反射特性变化大的波长区域的第2边缘波长不同；
还包括偏振光转换部，该偏振光转换部将至少一部分的波长区域与上述第1边缘波长和第2边缘波长之间的波长区域重复的上述第1照明光和上述第2照明光中的至少一个照明光转换为上述规定振动方向的线偏振光或大致与上述规定振动方向垂直的振动方向的线偏振光。
26.一种投影机，包括照明装置、空间光调制装置、以及投影透镜，其中，
该照明装置包括：光源部，至少具有具有2个光源，即供给第1照明光的第1光源、和供给波长区域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；波复合部，将分别从不同的方向行进的上述第1照明光和上述第2照明光合成后射出；
该空间光调制装置对应于图像信号，对来自上述照明装置的照明光进行调制；
该投影透镜投射已调制的光；
在上述照明装置中，上述光源部和上述波复合部按照上述第1照明光相对上述波复合部的入射角度和上述第2照明光相对上述波复合部的入射角度大致相同、且小于45°的方式设置。
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