照明装置、显示装置、投影型显示装置、照明方法、图像显示方法、以及图像投影方法

专利名称：照明装置、显示装置、投影型显示装置、照明方法、图像显示方法、以及图像投影方法
技术领域：
本发明涉及照明彩色图像显示元件的照明装置及方法、具有上述照明装置的显示装置 及投影型显示装置、以及使用上述照明方法的图像显示方法及图像投影方法。
背景技术：
作为大尺寸显示装置，众所周知有使用大型液晶面板的液晶显示装置、或使用透过/ 反射液晶元件或微镜装置(micromirror device)等空间光调制元件(spatial light modulation element)的投影型以及背面投影(rearpro]'ection)型显示装置。投影型以 及背面投影型显示装置中，有为形成彩色图像对应红、绿、蓝3原色具有3个空间光调 制元件的类型；还有将3原色光分时照射于一个空间光调制元件来合成彩色图像的类型。作为分时照射3原色光的方法，公开了利用形成有3原色的滤色镜的色轮(color wheel)将来自白色光源的光分离为3原色光，并通过色轮的旋转依次照射3原色光的方 法，但由于通过滤色镜，因此存在光利用效率仅能达到三分之一的问题。为了解决该问题， 提出了在空间光调制元件上依次移动3原色色带(colorband)的方法(例如，参照日本 专利公报特许第3352100号(以下称作"专利文献l"))。结合图14说明专利文献1中记载的方法。图14是表示以往的投影型显示装置的结 构的剖视图。图14中，101表示灯，102表示椭圆形反射器，103表示冷光镜(cold mirror)。 104表示分色镜(dichroic mirror)群，将从灯101射出的白色光分离为红、绿、蓝3原 色光。105表示旋转棱镜，以垂直于纸面的轴为中心旋转。106、 107表示中继透镜(relay lens)。 108表示光阀(light valve)，例如为液晶面板。109表示投影透镜。110表示驱 动旋转棱镜105的旋转驱动电路，111表示对应光阀108的3原色光的各区域，提供红、 绿、蓝色信号的色信号处理电路。图14中，从灯101射出的白色光由冷光镜103反射而射入分色镜群104。从灯101 向后方射出的白色光由椭圆形反射器102反射后，由冷光镜103反射而射入分色镜群 104。分色镜群104，将白色光沿纸面内上下方向分离为红、绿、蓝的3原色光，且作为 具有长方形截面的光束射入旋转棱镜105。如果旋转棱镜105旋转，则通过折射作用，红、绿、蓝3原色的光束依次沿纸面上 下方向例如由上向下地移动。从旋转棱镜105射出的光束通过中继透镜106、 107射入 光阀108。光阀108沿纸面上下方向被区域分割，各区域中对应射入的光的颜色设定有 色信号，各区域与光束的移动同步地移动，从而进行图像显示。光阀108上的图像通过 投影透镜109投影在未图示的屏幕上。专利文献l的结构中，如果让旋转棱镜105恒速旋转，由于光束在上下方向上的移 动速度不固定，因此需要采用使旋转棱镜105的射入射出面成为圆筒形等来适应。另外， 由于通过光阀108的最下部的光不会立即就移动至光阀108的最上部，因此还是存在光 利用效率低的问题。发明内容本发明为解决上述问题，其目的在于提供一种通过简单的光学系统提高光利用效率的 照明装置。为了实现上述目的，本发明所涉及的照明装置包括N个激光光源，射出N种不同波 长带域的光；光路切换部件，将从上述N个激光光源射出的光，按上述波长带域分割至 由分离区域分离的在空间上不同的照射区域，且每隔一指定时间将其依次切换至不同的照 射区域；照明光学系统，照射从上述光路切换部件射出的光。根据上述结构，将不同波长带域的光分别分割至空间上不同的照射区域，包括分离区 域，并且每隔一指定时间将其依次切换至不同照射区域，由此无需以往的用于以固定速度 移动照明光的复杂光学系统，照明光每隔一指定时间瞬时移动至指定照射区域从而始终照 射照射区域。由此，可通过简单的光学系统提高光利用效率。


图1是表示本发明的第一实施例所涉及的投影型显示装置的简要结构的剖视图。图2(A)是表示构成图l所示的色轮的第1圆盘体的结构的俯视图。图2(B)是表示构成图1所示的色轮的第2圆盘体的结构的俯视图。图3(A)是表示图1所示的反射镜群移动至上方的指定位置时的空间光调制元件上的影像的形成状态的图。图3(B)是表示图1所示的反射镜群移动至下方的指定位置时的空间光调制元件上的影像的形成状态的图。图4是表示每间隔一指定时间，空间光调制元件上的照明区域与分离区域切换的状态的模式图。图5是表示本发明的第一实施例中的反射镜群的驱动方法的变形例的剖视图。 图6是表示本发明的第一实施例中的反射镜群的驱动方法的另一变形例的剖视图。 图7是表示本发明的第一实施例中的反射镜群的驱动方法的又一变形例的剖视图。 图8是表示本发明的第二实施例所涉及的投影型显示装置中的光路切换部件的简要 结构的剖视图。图9是表示本发明的第三实施例所涉及的投影型显示装置中的光路切换部件的简要结构的剖视图。图IO(A)是表示构成图9所示的色轮的第1圆盘体的结构的俯视图。图IO(B)是表示构成图9所示的色轮的第2圆盘体的结构的俯视图。图11是本发明的第四实施例所涉及的投影型显示装置的简要结构图。图12是表示本发明的第五实施例所涉及的投影型显示装置中，每隔一指定时间空间光调制元件上的照明区域切换的状态的模式图。图13是表示本发明的第六实施例所涉及的投影型显示装置中的光路切换部件的简要局部结构的模式图。图14是表示以往的投影型显示装置的简要结构的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。 (第一实施例)图1是表示本发明的第一实施例所涉及的投影型显示装置的简要结构的剖视图。图1 中，1R表示射出红色激光的红色激光光源，1G表示射出绿色激光的绿色激光光源，1B 表示射出蓝色激光的蓝色激光光源。2a、 2b表示分色镜，分色镜2a透过红色光，反射绿色光。分色镜2b反射蓝色光， 透过红色光与绿色光。3表示色轮(color wheel),由第1圆盘体3a与第2圆盘体3b构成，设置于从光源 1R、 1G、 1B射出的光的光路中。4a、 4b、 4c表示光导向(light guide),用一端接收通过色轮3的任一色的光，并 从另一端射出。5a、 5b、 5c表示棒状积分器(rod integrators),例如为长方体的棱镜。棒状积分器 5a、 5b、 5c，通过在内部对从一端射入的光进行多次反射，从而在另一端产生均匀的光量分布。6为反射镜群，由第1反射镜6a与第2反射镜6b构成。第1反射镜6a与第2反射 镜6b由未图示的支撑件相互成直角地一体化支撑。反射镜群6，通过两个永久磁铁6c 和电磁铁6d的作用，即通过切换流经电磁铁6d的电流的方向，被永久磁石6c的一侧吸 引并被另一侧的排斥，从而相对于棒状积分器5a、 5b、 5c在上下方向的指定位置间反复 移动。7表示照明光学系统。8表示空间光调制元件，优选透过型液晶元件、反射型液晶元 件、或微镜阵列(micromirror array)。照明光学系统7被设置成使棒状积分器5a、 5b、 5c的射出端部成像于空间光调制元件8上，另外棒状积分器5a、 5b、 5c被设置成其射 出端的宽度与棒状积分器之间的间隔相等，且被设定成在空间光调制元件8上的棒状积 分器5a、 5b、 5c的影像面积为空间光调制元件8面积的一半。80表示控制电路，针对空间光调制元件8上的红色光、绿色光、及蓝色光的照射区 域，将对应于各颜色的图像色信号串行传输(serial transmission)至空间光调制元件8。9表示投影透镜，将由空间光调制元件8调制的光投影在未图示的屏幕上。图1中，从红色激光光源1R射出的红色光，通过分色镜2a。从绿色激光光源1G 射出的绿色光，被分色镜2a反射且与从红色激光光源1R射出的红色光一起沿共同光轴 传输。从蓝色激光光源1B射出的蓝色光，被分色镜2b反射且与通过了分色镜2b的红色 光及绿色光一起沿共同光轴传输，并射入色轮3。射入色轮3的光，在第l圆盘体3a与第2圆盘体3b之间反射并分离为红色光、绿 色光及蓝色光，然后射入3根光导向4中的任一根的一端。以下，参照图2(A)以及图2(B) 说明色轮3的结构以及作用。图2(A)是表示构成色轮3的第1圆盘体3a的结构的俯视图。图3(A)(应为图2(A)) 中，第1圆盘体3a由透过光的内周区域10和反射光的外周区域11构成。从红色激光光 源1R、绿色激光光源1G、以及蓝色激光;)t源lB射出的各色光，透过内周区域10后射 入色轮3的内部。图2(B)是表示构成色轮3的第2圆盘体3b的结构的俯视图。图3(B)(应为图2(B)) 中，第2圆盘体3b在圆周方向上被分割为三个部分，在直径方向上被分割为两个部分， 从而在圆周方向上形成直径方向上的区域12B和区域12G、直径方向上的区域14G和区 域14R、以及直径方向上的区域13R和区域13B。各区域用分色镜成膜或粘贴分色镜而 形成，且面积相等。区域12G与14G，只透过绿色光而反射其他的红色光和蓝色光。区 域13R与14R，只透过红色光而反射其他的绿色光和蓝色光。区域12B与13B，只透过蓝色光而反射其他的红色光与绿色光。图2(A)以及图2(B)中，首先，倾斜射入第1圆盘体3a的内周区域10的点P并透过 的光射入第2圆盘体3b的区域12B时，只有蓝色光照原样透过，而绿色光和红色光被反 射，射向第l圆盘体3a的外周区域11。绿色光和红色光，在外周区域ll再次被反射， 射入区域12G，只有绿色光照原样透过。剩下的红色光，在外周区域ll再次被反射，且 由于第2圆盘体3b的直径小于第1圆盘体3a的直径，因此从第2圆盘体3b的外侧与 其他的蓝色光、绿色光平行地射出。然后，色轮3按图2(B)的箭头方向旋转，倾斜射入第1圆盘体的内周区域10并透过 的光射入第2圆盘体3b的区域14G，只有绿色光照原样透过，而红色光和蓝色光被反射， 射向第l圆盘体3a的外周区域11。红色光和蓝色光，在外周区域ll再次被反射，射入 区域14R，只有红色光照原样透过。剩下的蓝色光，在外周区域ll再次被反射，从第2 圆盘体3b的外侧与其他的绿色光、红色光平行地射出。然后，色轮3按图2(B)的箭头方向进行指定旋转(1/3圈)后，倾斜射入第1圆盘体 的内周区域10并透过的光射入第2圆盘体3b的区域13R，只有红色光照原样透过，而 绿色光和蓝色光被反射射向第1圆盘体3a的外周区域11。绿色光和蓝色光，在外周区域 11再次被反射射入区域13B,只有蓝色光照原样透过。剩下的绿色光，在外周区域11 再次被反射后，从第2圆盘体3b的外侧与其他的红色光、蓝色光平行地射出。如上所述，色轮3每旋转1/3圈，红色光、绿色光及蓝色光分别射出至不同位置。艮卩， 根据上述动作例，首先，蓝色光射入光导向4a的一端后从另一端射出且射入棒状积分器 5a的一端，绿色光射入光导向4b的一端后从另一端射出且射入棒状积分器5b的一端， 红色光射入光导向4c的一端后从另一端射出且射入棒状积分器5c的一端。如果色轮旋转1/3圈，绿色光射入光导向4a的一端后从另一端射出且射入棒状积分 器5a的一端，红色光射入光导向4b的一端后从另一端射出且射入棒状积分器5b的一端， 蓝色光射入光导向4c的一端后从另一端射出且射入棒状积分器5c的一端。如果色轮再旋转1/3圈，红色光射入光导向4a的一端后从另一端射出且射入棒状积 分器5a的一端，蓝色光射入光导向4b的一端后从另一端射出且射入棒状积分器5b的一 端，绿色光射入光导向4c的一端后从另一端射出且射入棒状积分器5c的一端。如上所述，射入棒状积分器5a、 5b、 5c的一端的光，经过多次反射，在这些棒状积 分器的另一端以一样的光量分布射出。从棒状积分器5a、 5b、 5c射出的光，由反射镜群 6反射后通过照明光学系统7成像于空间光调制元件8上，此时，如果反射镜群6移动， 则空间光调制元件8上的影像也移动。结合图3(A)以及图3(B)说明反射镜群6的作用。11图3(A)是表示反射镜群6移动至上方的指定位置时的空间光调制元件8上的影像的 形成状态的图，图3(B)是表示反射镜群6移动至下方的指定位置时的空间光调制元件8 上的影像的形成状态的图。另外，图3(A)以及图3(B)中，对与图l相同的要素标注相同 符号并省略其说明。15a表示棒状积分器5a的镜像，15b表示棒状积分器5b的镜像， 15c表示棒状积分器5c的镜像。图3(A)中，用实线表示光线，用虚线表示虚像(virtual image)、以及从虚像射出的光线。图3(B)表示使图3(A)所示的反射镜群6移动棒状积分 器5a、 5b、 5c的一半间距时的情况，16a、 16b、 16c分别为棒状积分器5a、 5b、 5c的 镜像。通过使反射镜群6移动棒状积分器5a、 5b、 5c的一半间距，可以使棒状积分器5a、 5b、 5c的镜像15a、 15b、 15c以及16a、 16b、 16c相互邻接。由于镜像15a、 15b、 15c 以及16a、 16b、 16c，通过照明光学系统7成像于空间光调制元件8上，因此，随着反 射镜群6的移动，棒状积分器5a、 5b、 5c的影像交替成像于空间光调制元件8上。下面，结合图4说明空间光调制元件8上的照射区域与分离区域每间隔一指定时间， 即基于色轮3旋转1/3圈和反射镜群6的上下方向的移动而切换的情况。图4中，8表示空间光调制元件，其对应于棒状积分器5a、 5b、 5c的影像，被分割 为6个区域8a 8f。图4中，区域8a 8f上表示的符号R、 G、 B分别表示照射有红色、 绿色及蓝色的照明光。符号BK表示没有光照射，或表示空间光调制元件8处于关闭的 状态(遮断光的状态)。在时刻tO，区域8a照射有红色光，区域8c照射有绿色光，区域8e照射有蓝色光， 区域8b、 8d、 8f没有光照射。在时刻tl，反射镜群6移动至下方指定位置，则红色光、绿色光、蓝色光的顺序不 变，照射区域改变(shift)。从时刻tl开始，色轮3旋转l/3圈，射入棒状积分器5a、 5b、 5c的光的配置改变， 且在时刻t2，反射镜群6移动至上方指定位置，则区域8a被照射蓝色光，区域8c被照 射红色光，区域8e被照射绿色光。此后，重复反射镜群6的反复移动和色轮3的旋转，经过时刻t3、 t4、 t5的状态后 再次返回时刻tO的状态。反复上述l个循环后，空间光调制元件8的整个面被红、绿、 蓝3原色的光照射，对应于照明光的图像色信号从控制电路80与照明光同步地输入区域 8a 8f，由此可形成彩色图像。通过投影透镜9成像空间光调制元件8上的影像，从而 可以形成彩色投影影像。个场周期(field period)为1/60 sec，因此，色轮3的转速为1秒钟60圈，即3600 rpm。 另夕卜，按图4所示的时刻t0—时刻tl—时刻t2—时刻t3—时刻t4—时刻t5—时刻t0的 切换照明状态的各时间周期为1/(6x60) =2.77msec，切换频率为360 Hz。在各时刻， 反射镜群6需要向上方或下方移动，如反射镜群6的移动时间为切换周期2.77 msec的 例如10分之1左右，即0.3 msec左右(约5行(line)的时间)，则可以认为对投影图 像的影响几乎没有。如果利用本实施例中的组合两个永久磁铁6c与电磁铁6d的驱动方 法，则完全可以实现0.3 msec这一反射镜群6的移动时间。另夕卜，图4中，如按时刻t0的状态—时刻t2的状态—时刻t4的状态—时刻tl的状 态—时刻t3个状态—时刻t5的状态—时刻t0的状态切换照明状态，则反射镜群6仅于 时刻t4的状态—时刻tl的状、及时刻t5的状态—时刻t0的状态的切换时需要移动，切 换周期为2.77x3=8.31 msec。由此，反射镜群6的移动时间(0.3 msec)基本上不对投 影图像造成影响。图5是表示反射镜群6的驱动方法的变形例的剖视图。图5中，反射镜群6被驱动 机构反复驱动至上下方向的指定位置，该驱动机构包括，将电压变化转换为机械变化的压 电致动装置(piezoelectric actuator) 6e;力点上设置有压电致动装置6e、作用点上连 接有反射镜6a、 6b的支柱6f;设置于支柱6f的支点上、用于基于杠杆原理扩大压电致 动装置6e的机械变化的支点部件6g。图6是表示反射镜群6的驱动方法的另一变形例的剖视图。图6中，替代图5所示 的压电致动装置6e，通过两个形状记忆合金(shape-memory alloy) 6h的推挽(push pull)动作，即一侧的形状记忆合金6h收縮而另一侧伸长，与图5相同地，利用杠杆原 理，反射镜群6被反复驱动至上下方向的指定位置。图7是表示反射镜群6的驱动方法的又一变形例的剖视图。图7中，反射镜群6被 驱动机构反复驱动至上下方向的指定位置，该驱动机构包括，从一端开口部吸入压缩空气 且从另一端开口部喷出压缩空气的气缸6i; —端连接于反射镜6a、 6b、另一端通过气缸 6i中压缩空气的吸入及喷出而滑动(slide)的气缸6j。如上所述，根据本第一实施例，如图4所示，3原色的光分散地照明空间光调制元件 8的区域8a 8f,因此，无需考虑以往例中所述的照明光移动的匀速性。另外，照明光 始终照射于区域8a 8f中的某一区域，因此，光利用效率也高。另外，虽然需要使棒状积分器5a、 5b、 5c的空间光调制元件8上的影像与区域8a 8f准确重合地进行定位，但通过使棒状积分器5a、 5b、 5c的影像尺寸稍稍大于区域8a 8f的尺寸，并在空间光调制元件8上设置关闭区域，则可放宽定位精度。另外具有如下效果，即对于因照明光学系统7的色差(chromatic aberration)或畸 变像差(distortion aberration)等而导致棒状积分器影像歪斜，也可通过在空间光调制 元件8上设置关闭区域来作为开口，从而除去多余部分。此外，通过在空间光调制元件8 上设置关闭区域，可避免各色照明光重合而产生混色的情况。
另外，在本第一实施例中，以投影型显示装置为例进行了说明，但也可使用大型液晶 面板作为空间光调制元件8，对其直视从而使其作为显示装置而动作。
(第二实施例)
图8是表示本发明第二实施例所涉及的投影型显示装置中的光路切换部件的简要结 构的剖视图。图8中，17a、 17b、 17c分别表示从未图示的3个激光光源射出的红色光、 绿色光、蓝色光。18a、 18b、 18c表示光偏转器(optical deflector),可优选使用音响 光学元件或电光元件，或者检电镜(galvano mirror)、微镜装置(micro mirror device)。 3个光偏转器18a 18c，应外部输入，根据衍射或折射、反射作用改变射入的光的前进 方向。19a、 19b表示分色镜(dichroic mirror), 20表示透镜，21a 21f表示6个光导向， 22a 22f表示6个棒状积分器，上下方向上3个、左右方向上3个共计6个，以指定间 隔且与长度方向的侧面相对地予以设置。23表示棱镜，可为玻璃棱镜(glass prism)， 也可为偏光棱镜(polarization prism)。如使用偏光棱镜，与使用玻璃棱镜的情况相比 可提高光利用效率。从棱镜23的射出面侧观察时，6个棒状积分器22a 22f无间隙地 邻接设置于同一平面。
图8中，从未图示的红色激光光源射出的红色光17a，由光偏转器18a偏转后，透 过分色镜19a、 19b，由透镜20聚光后，射入6个光导向21a 21f中的某一个中。另外， 从未图示的绿色激光光源射出的绿色光17b，由光偏转器18b偏转后，由分色镜19a反 射，透过分色镜19b，由透镜20聚光后，射入6个光导向21a 21f中除红色光射入的 光导向以外的某一个中。从未图示的蓝色激光光源射出的蓝色光17c，由光偏转器18c 偏转后，由分色镜19b反射，由透镜20聚光后，射入6个光导向21a 21f中除红色光、 绿色光射入的光导向以外的某一个中。
在上述动作中，光偏转器18a 18c控制红色光17a、绿色光17b及蓝色光17c不同 时射入同一个光导向，并且在规定时间内循环射入所有光导向中。从6个光导向21a 21f中的3个光导向射出的光，射入6个棒状积分器22a 22f中的3个棒状积分器的一 端并经过多次反射后，从另一端射出。由棱镜23合波的光，通过未图示的照明光学系统、 空间光调制元件、投影透镜后形成图像。另外，空间光调制元件上的照明状态如图4所示，但在本第二实施例中，针对红色 光、绿色光、蓝色光分别设置有光偏转器，因此，可分别控制图4所示的区域8a 8f的 各区域的3原色的光的照射时间，可对每个画面区域进行色平衡(color balance)的控 制。
另外，根据本第二实施例，无需如第一实施例那样，每当色轮进行指定旋转，反射镜 群向上下方向机械地反复移动。
(第三实施例)
图9是表示本发明第三实施例所涉及的投影型显示装置中的光路切换部件的简要结 构的剖视图。在本第三实施例中，让光在旋转的第1圆盘体与第2圆盘体之间进行多次 反射的期间从第2圆盘体的透过面射出，且通过让其射入光导向以进行光路切换。此外， 本第三实施例中，通过让从红、绿、蓝三色光源射出的光射入到第1圆盘体上的不同位 置，由此无需使用本发明第一实施例中所用的分色镜。
图9中，24表示色轮，其由第1圆盘体24a和第2圆盘体24b构成。第1圆盘体 24a与第2圆盘体24b，以中心对齐且保持指定间隙的状态固定在电动机24c的旋转轴上 而进行旋转。25R表示从未图示的光源射出的红色光，25G表示绿色光。另外，为了附 图的明了，图9中未表示蓝色光。图9中，为了容易明白地表示红色光25R与绿色光25G 的反射光路，表示了多根从第2圆盘体24b射出的主光线，实际上红色光、绿色光、蓝 色光分别射出1根主光线。另外，棒状积分器22a 22f以及棱镜23，具有与图8所示 的部件相同的结构以及功能。
图9中，红色光25R，从第1圆盘体24a的内周区域倾斜射入，且在第2圆盘体24b 的外周区域与第1圆盘体24a的反射面之间向外周方向多次反射。第2圆盘体24b上具 有形成透过面与反射面的区域，经多次反射的红色光从第2圆盘体24b的透过面或从外 侧作为红色光R1 R6射向不同位置，例如红色光R1射入光导向21c (Rl)的一端，红 色光R2射入光导向21d (R2)的一端。从光导向21c(Rl)的另一端射出的红色光Rl， 射入棒状积分器22c，从光导向21d(R2)的另一端射出的红色光R2，射入棒状积分器 22d。
另夕卜，绿色光25G，从第l圆盘体24a的内周区域上的不同于红色光25R的位置倾 斜射入，且在第2圆盘体24b的外周区域与第1圆盘体24a的反射面之间向外周方向多 次反射。经多次反射的绿色光从第2圆盘体24b的透过面或从外侧作为绿色光G1 G6 射向不同位置，例如绿色光G5射入光导向21c (G5)的一端，绿色光G6射入光导向21d (G6)的一端。从光导向21c (G5)的另一端射出的绿色光G5，射入棒状积分器 22c，从光导向21d (G6)的另一端射出的绿色光G6，射入棒状积分器22d。另外，未图示的蓝色光，也从第2圆盘体24b作为Bl B6射向不同位置，例如蓝 色光B3射入光导向21c (B3)的一端，蓝色光B4射入光导向21d (B4)的一端。从光 导向21c (B3)的另一端射出的蓝色光B3，射入棒状积分器22c，从光导向21d (B4) 的另一端射出的蓝色光B4，射入棒状积分器22d。如此，3根光导向对应于红色光、绿色光、蓝色光连接于l个棒状积分器。另外，图 9中，为了附图的明了，用单纯的直线表示18 (2N2; N=3)根光导向。如果由电动机24c旋转第1圆盘体24a与第2圆盘体24b，从第2圆盘体24b射出 的红色光、绿色光、蓝色光的位置变化，随着第1圆盘体24a与第2圆盘体24b的旋转， 各色的光射入不同光导向中。以下，参照图IO(A)以及图10(B)说明色轮24的结构以及 作用。图IO(A)是表示构成色轮24的第1圆盘体24a的结构的俯视图。图IO(A)中，第1 圆盘体24a由透过光的内周区域26和反射光的外周区域。图IO(B)是表示构成色轮24的第2圆盘体24b的结构的俯视图。图IO(B)中，第2 圆盘体24b的直径小于第1圆盘体24a的直径，且该第2圆盘体24b沿圆周方向被分割 为3 (N)个部分，沿直径方向被分割为5 (2N—1)个部分，共计被分割为15 (N (2N 一l))个区域，沿直径方向分割的各区域中，光的透过面29a 29e与反射面28a 28e， 沿圆周方向形成，且从内周向外周，透过面的面积变大，反射面的面积反而变小。图IO(A)以及图IO(B)中，红色光25R (图9)倾斜射入第1圆盘体24a的内周区域 26的点P1并透过后，射入第2圆盘体24b的分割区域的透过面29a并透过，从第2圆 盘体24b作为红色光Rl (图9)射出。另外，绿色光25G (图9)倾斜射入第1圆盘体 24a的内周区域26的点P2并透过，作为绿色光Gl (图9)与红色光相同地射出。另夕卜， 蓝色光倾斜射入第l圆盘体24a的内周区域26的点P3并透过，作为蓝色光Bl (图9) 与红色光相同地射出。然后，电动机24c(图9)按箭头方向旋转，从第l圆盘体24a的内周区域26的点 P1射入的红色光R25，由第2圆盘体24b的分割区域的反射面28a反射向外周方向，再 由第1圆盘体24a反射后，射入第2圆盘体24b的分割区域的透过面29b并透过，从第 2圆盘体24b作为红色光R2 (图9)射出。绿色光以及蓝色光也相同。电动机24c继续旋转，从第1圆盘体24a的内周区域26的点Pl射入的红色光R25， 由第2圆盘体24b的分割区域的反射面28a反射向外周方向，再由第1圆盘体24a反射，再由第2圆盘体24b的分割区域的反射面28b反射，再由第l圆盘体24a反射后，射入 第2圆盘体24b的分割区域的透过面29c并透过，从第2圆盘体24b作为红色光R3 (图 9)射出。绿色光以及蓝色光也相同。如此，红色光、绿色光、蓝色光分别倾斜射入色轮24的第l圆盘体24a的内周区域 26上的不同位置(点P1、 P2、 P3)后，由圆周方向及直径方向的区域内具有透过面与 反射面的第2圆盘体24b分离为透过光与反射光，且反射光由第1圆盘体24a的外周区 域27反射，并通过重复上述动作，从第2圆盘体24b的直径方向上的各区域的透过面以 及外侧，每当色轮24进行指定旋转时改变位置射出。如上所述，根据本第三实施例，无需如第一实施例那样，每当色轮进行指定旋转，反 射镜群向上下方向机械地反复移动，或如第二实施例那样，通过3个光偏转器偏转红色 光、绿色光以及蓝色光，以及如第一、二实施例那样，设置分色镜以沿共同光轴传输红色 光、绿色光以及蓝色光。(第四实施例)图ll是本发明第四实施例所涉及的投影型显示装置的简要结构图。图11中，30表 示光栅轮(grating wheel),包括沿直径方向分割的3个环状区域30R、 30G、 30B。从 红色激光光源1R射出的红色光，从绿色激光光源1G射出的绿色光，以及从蓝色激光光 源1B射出的蓝色光分别射入环状区域30R、 30G、 30B。环状区域30R 30B分别具有 沿圆周方向分割为6 (2N)个部分的区域，各区域内形成有间距不同的同心圆状的光栅。 31表示全息图(hologram),由3行6歹i」(N行2N列)的全息扩散体(holographic diffuser) 构成。31R、 31G、 31B分别表示排列有6列全息扩散体的全息图行，且射入由光栅轮 30的环状区域30R、 30G、 30B衍射的红色光、绿色光、蓝色光。32表示空间光调制元 件。32a 32f为分割空间光调制元件32得到的区域。构成全息图31的各全息扩散体， 扩散射入光使光量分布均匀，并且将射入光调整为对应于各区域的光束形状照射于空间光 调制元件32的区域32a 32f。射入光栅轮30的环状区域30R的点P1的红色光，被同心圆状的光栅衍射后，射入 全息图31的全息图行31R。另夕卜，射入光栅轮30的环状区域30G的点P2的绿色光， 被同心圆状的光栅衍射后，射入全息图31的全息图行31G。另外，射入光栅轮30的环 状区域30B的点P3的蓝色光，被同心圆状的光栅衍射后，射入全息图31的全息图行31B。由于光栅轮30旋转，环状区域30R、 30G、 30B中形成的同心圆状的光栅的间距在 各分割区域变化，因此，红色光、绿色光、蓝色光的衍射角变化，射入全息图行31R、31G、 31B的位置也变化。光栅轮30旋转1圈，红色光、绿色光、蓝色光扫描全息图31 的全息图行31R、 31G、 31B。全息图行31R、 31G、 31B上分别形成有6列全息扩散体， 一一对应于空间光调制元件32上的区域32a 32f。红色光、绿色光、蓝色光扫描全息图行31R、 31G、 31B，则空间光调制元件32上 的区域32a 32f也被扫描，通过进行图4中所说明的照明，形成彩色图像。在此，虽使 用了扫描这一用语，但不需要连续移动，也可如区域32a、 32c、 32e、 32b、 32d、 32f 那样跳跃照明。如上所述，根据本第四实施例，通过使用作为衍射元件的全息扩散体，进行光量的均 匀化及光束照射，可实现光学元件的简化。作为本第四实施例的变形例，也可使光栅轮 30附带全息扩散体的功能，从而进一步简化光学元件。另外，根据本第四实施例，无需如第一实施例那样，每当色轮进行指定旋转，反射镜 群向上下方向机械地反复移动，或如第二实施例那样通过3个光偏转器偏转红色光、绿 色光以及蓝色光，以及如第一、二实施例那样，设置分色镜以沿共同光轴传输红色光、绿 色光以及蓝色光。(第五实施例)本发明第五实施例所涉及的投影型显示装置与第四实施例相比，仅空间光调制元件上 的红、绿、蓝此3原色的光的照明状态不同，因此，参照图12说明空间光调制元件8上 的照明。图12与图4相同，表示各时刻的照明状态。图12中，33a为区域8a与8b的 边界附近区域，其夹着区域8a与区域8b的边界，且由4 6行的像素行形成。33b 33e 分别为区域8b与区域8c、区域8c与区域8d、区域8d与区域8e、区域8e与区域8f的 边界附近区域。图12中，与图4不同的仅为照明光的照射区域。在时刻t0，空间光调制元件8上的区域8a与8b由红色光照明，区域8c与8d由绿 色光照明，区域8e与8f由蓝色光照明，而在边界附近区域33b与33d，使空间光调制 元件8处于关闭的状态来遮断光。从时刻tO开始，光栅轮30 (图ll)按箭头方向旋转l/6圈，在时刻tl，红色光、 绿色光、蓝色光射入光栅轮30的光栅间距不同的区域，衍射角变化后，射入全息图31 的全息图行31R、 31G、 31B的不同全息扩散体，空间光调制元件8上的照明状态如图 示地被切换，在边界附近区域33a、 33c、 33e,使空间光调制元件8处于关闭的状态来 遮断光。此后，重复光栅轮30的旋转，经时刻t2、 t3、 t4、 t5的状态后再次返回至时刻t0的状态。重复上述l个循环，则空间光调制元件8的整个表面由红、绿、蓝此3原色的光照射，将对应于照明光的图像色信号与照明光同步地输入区域8a 8f，由此可形成彩 色图像。通过投影透镜9成像空间光调制元件8上的影像，从而可以形成彩色投影影像。 如上所述，根据本第五实施例，在红色光、绿色光、蓝色光的照射区域的边界附近区 域，使空间光调制元件8处于关闭的状态，由此可缩小不显示图像的区域面积，抑制闪 烁。另外，由于照明光的照射面积增大，单位面积的强度降低，光量分布的均匀性提高， 还可抑制对空间光调制元件8的热以及光化学性损伤。(第六实施例)本发明第六实施例，是使用另一结构实现图12所示的第五实施例的空间光调制元件 8上的照明状态的实施例，为此，使用第二实施例中的光偏转器、分色镜、透镜、棒状积 分器、光导向(第l光导向)、棱镜，并设置光分支元件与第2光导向，使光从第l光导 向经由光分支元件、第2光导向射入棒状积分器。图13是表示本发明第六实施例所涉及的投影型显示装置中的光路切换部件的简要结 构的剖视图。图13中，6 (2N)个光分支元件40a 40f的射入端分别与6 (2N)根第 l光导向21a 21f的另一端连接，接收从第l光导向21a 21f的另一端射出的光。光 分支元件40a 40f，分别将从第1光导向21a 21f的另一端射入的同色的光分支为一 个方向和另一方向后射出。。光分支元件40a、 40b、 40c、 40d、 40e、 40f的一个方向和 另一方向的射出端分别连接有第2光导向41a与42a、 41b与42b、 41c与42c、 41d与 42d、 41e与42e、 41f与42f的一端。从第2光导向41a与42a的另一端射出的同色的光分别射入棒状积分器22c与22d。 从第2光导向41b与42b的另一端射出的同色的光分别射入棒状积分器22b与22e(应为 22d)。从第2光导向41c与42c的另一端射出的同色的光分别射入棒状积分器22b与22e。 从第2光导向41d与42d的另一端射出的同色的光分别射入棒状积分器22a与22e。从 第2光导向41e与42e的另一端射出的同色的光分别射入棒状积分器22a与22f。从第2 光导向41f与42f的另一端射出的同色的光分别射入棒状积分器22c与22f。对于上述结构，假设例如由光偏转器18a (图8)偏转的红色光射入第1光导向21a 的一端，由光偏转器18b (图8)偏转的绿色光射入第l光导向21c的一端，由光偏转器 18c (图8)偏转的蓝色光射入第1光导向21e的一端的情况。从第1光导向21a的另一端射出的红色光，从光分支元件41a (应为40a)的一个 方向的射出端经由第2光导向41a射入棒状积分器22c的一端，从其另一端射出的红色光透过棱镜23。另外，从第1光导向21a的另一端射出的红色光，从光分支元件41a (应 为40a)的另一方向的射出端经由第2光导向42a射入棒状积分器22d，从其另一端射 出的红色光由棱镜23反射。从第1光导向21c的另一端射出的绿色光，从光分支元件41c (应为40c)的一个方 向的射出端经由第2光导向41c射入棒状积分器22b的一端，从其另一端射出的绿色光 透过棱镜23。另外，从第l光导向21c的另一端射出的绿色光，从光分支元件41c (应 为40c)的另一方向的射出端经由第2光导向42c射入棒状积分器22e的一端，从其另 一端射出的绿色光由棱镜23反射。从第1光导向21e的另一端射出的蓝色光，从光分支元件41e (应为40e)的一个方 向的射出端经由第2光导向41e射入棒状积分器22a的一端，从其另一端射出的蓝色光 透过棱镜23。另外，从第l光导向21e的另一端射出的蓝色光，从光分支元件41e (应 为40e)的另一方向的射出端经由第2光导向42e射入棒状积分器22f的一端，从其另一 端射出的蓝色光由棱镜23反射。从棱镜23射出的合波后的红色光、绿色光、蓝色光，照射至空间光调制元件8 (图 1)上，形成第五实施例所参照的图12所示的时刻tO的照明状态。如此，红色光、绿色 光、蓝色光，每隔一指定时间射入不同的第l光导向，由此可实现图12所示的时刻t1 t5的照明状态。如上所述，根据本第六实施例可获得第二实施例及第五实施例中的上述优点。 本发明的特征结构总结如下。本发明所涉及的照明装置，包括N个激光光源，射出N种不同波长带域 (Wavelength )的光；光路切换部件，将从上述N个激光光源射出的光，按上述波长带域， 分割至由分离区域分离的在空间上不同的照射区域，且每隔一指定时间将其依次切换至不 同的照射区域；照明光学系统，照射从上述光路切换部件射出的光。根据该结构，将不同波长带域的光分别分割至空间上不同的照射区域，包括分离区域， 并且每隔一指定时间将其依次切换至不同照射区域，由此无需以往的用于以固定速度移动 照明光的复杂光学系统，照明光每隔一指定时间瞬时移动至指定照射区域从而始终照射照 射区域。由此，可通过简单的光学系统提高光利用效率。本发明所涉及的照明装置中，较为理想的是，上述光路切换部件包括色轮，绕轴中 心旋转、且每进行指定旋转，将上述各波长带域的光射出至不同的N个位置；N个棒状 积分器，呈长方体形状，以指定间隔且长度方向上的侧面相对置地分别在上下方向予以设 置， 一端射入从上述色轮射出至互不相同的上述N个位置的上述各波长带域的光并从另一端射出；反射镜群，在上述色轮每进行上述指定旋转就反复向上方或下方移动，将从上 述棒状积分器射出的光反射至上述照明光学系统。根据该结构，各波长带域的光(红色光、绿色光、蓝色光)于色轮每进行指定旋转时， 被分割至不同位置并从色轮射出，且通过反射镜群向上下方向的反复移动，依次切换照射 区域进行照射。此时，较为理想的是，上述色轮包括第1圆盘体，具有从上述N个激光光源射出 的光倾斜射入并透过的内周区域及反射光的外周区域；第2圆盘体，与上述第1圆盘体 同轴地设置于上述第1圆盘体的光射出侧下方，且直径小于上述第1圆盘体的直径，按 各波长带域，沿圆周方向被分割为N个，沿直径方向被分割为(N—l)个，共计被分割为Nx (N—l)个区域，在所分割的各区域，透过并射出从上述第1圆盘体的上述内周区域射出或由上述外周区域反射的特定的波长带域的光，且将其他波长带域的光反射至上 述第l圆盘体的外周方向。根据该结构，各波长带域的光(红色光、绿色光、蓝色光)，倾斜射入色轮的第l圆盘体的内周区域后，由在圆周方向及直径方向上的区域内具有波长选择性的第2圆盘体分离为透过光与反射光，反射光由第1圆盘体的外周区域反射，通过重复上述动作，从第2圆盘体的内周区域、外周区域以及外侧，于色轮每进行指定旋转时改变位置射出。本发明所涉及的照明装置中，较为理想的是，上述光路切换部件包括N个光偏转元件，将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光，偏转至2N个不同位置中的每 隔上述指定时间而不同的N个位置；2N个光导向，从一端射入由上述N个光偏转元件 偏转至上述不同的N个位置的光，并从另一端射出；2N个棒状积分器，呈长方体形状， 以指定间隔且长度方向上的侧面相对置地分别在上下方向上和左右方向上各设置N个， 一端射入从上述2N个光导向中的N个光导向的另一端射出的上述各波长带域的光，并 从另一端射出；棱镜，透过从上述沿上下方向设置的N个上述棒状积分器的另一端射出 的光，反射从上述沿左右方向设置的N个上述棒状积分器的另一端射出的光反射使它们 朝向上述照明光学系统，其中，从上述棱镜的光射出侧观察时，上述2N个棒状积分器无 间隙地邻接设置于同一平面。根据该结构，不同波长带域的光，由N个光偏转元件每隔一指定时间偏转至2N个 光导向中的不同的N个光导向，介由N个光导向，于某时刻，分别从上下方向上的N个 棒状积分器射出后透过棱镜，于经过指定时间后的下一时刻，分别从左右方向上的N个 棒状积分器射出后由棱镜反射，且每隔一指定时间切换照射区域。由此，无需如上所述那 样，为了每隔一指定时间切换照射区域，于色轮每进行指定旋转时，反射镜群向上下方向机械地反复移动。本发明所涉及的照明装置中，较为理想的是，上述光路切换部件包括色轮，绕轴中 心旋转，将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光，按上述各波长带域分别倾斜 射入圆周方向上不同的N个内周侧位置，并随着旋转，在指定旋转内分别从内周侧向外 周侧，从不同的2N个位置射出；2NS个光导向，从一端射入按N个不同波长带域分别从上述色轮射出至各个上述2N个位置的光，并从另一端射出；2N个棒状积分器，呈长方体形状，分别在上下方向上和左右方向上以指定间隔且长度方向上的侧面相对置地各设置N个，对于各波长带域，从一端射入与上述2N个位置相对应的2N个光导向的各个 另一端射出的上述各波长带域的光，并从另一端射出；棱镜，透过从上述沿上下方向设置的棒状积分器的另一端射出的光，反射从上述沿左右方向设置的棒状积分器的另一端射出的光使它们朝向上述照明光学系统，其中，从上述棱镜的光射出侧观察时，上述2N个棒 状积分器无间隙地邻接设置于同一平面。根据该结构，从N个激光光源射出的不同波长带域的光，分别通过不同的光路直接 射入色轮，每当色轮进行指定旋转时射入不同的2N个位置，经由光导向，于某时刻，分 别从上下方向上的N个棒状积分器射出后透过棱镜，于经过指定时间后的下一时刻，分 别从左右方向上的N个棒状积分器射出后由棱镜反射，每隔一指定时间切换照射区域。 由此，不需要如上述那样，为了每隔一指定时间切换照射区域，于色轮每进行指定旋转时， 反射镜群向上下方向机械地反复移动，或通过N个光偏转元件偏转不同波长带域的光， 或设置光学元件以沿共同光轴传输不同波长带域的光。此时，较为理想的是，上述色轮包括第1圆盘体，具有从上述N个激光光源射出 的光分别倾斜射入并透过的内周区域及反射光的外周区域；第2圆盘体，与上述第1圆 盘体同轴地设置于上述第1圆盘体的光射出侧下方，且直径小于上述第1圆盘体的直径， 沿圆周方向被分割为N个，沿直径方向被分割为(2N—1)个，共计分割为Nx (2N—1) 个区域，沿直径方向分割的各区域中，光的透过面与反射面沿圆周方向形成，且从内周向 外周，上述透过面的面积变大，而上述反射面的面积变小。根据该结构，各波长带域的光(红色光、绿色光、蓝色光)分别倾斜射入色轮的第1 圆盘体的内周区域的不同位置后，由在圆周方向及直径方向上的区域内具有透过面与反射 面的第2圆盘体分离为透过光与反射光，反射光由第1圆盘体的外周区域反射，通过重 复上述动作，从第2圆盘体的直径方向上的各区域的透过面以及外侧，于每当色轮进行 指定旋转时改变位置而射出。本发明所涉及的照明装置中，较为理想的是，上述棒状积分器间的上述指定间隔，与上述分离区域的上下方向的宽度相对应。根据该结构，当采用仅沿上下方向设置棒状积分器的结构时，分离区域的上下方向的 宽度由棒状积分器的间隔规定，照射区域的上下方向的宽度由棒状积分器的上下方向的宽 度规定。或者，当采用沿上下方向和左右方向设置棒状积分器的结构时，分离区域的上下 方向的宽度由棒状积分器的间隔以及上下方向或左右方向的宽度规定，照射区域的上下方 向的宽度由棒状积分器的上下方向或左右方向的宽度规定。本发明所涉及的照明装置中，较为理想的是，上述光路切换部件包括光栅轮，围绕 轴中心旋转，且将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光按各波长带域衍射至列 方向上的N个不同位置，且每进行指定旋转，将上述各不同波长带域的光于衍射至行方向上不同的2N个位置；全息图，由N行2N列的全息扩散体构成，且用根据上述各波长带域不同行的、每进行上述指定旋转不同列的全息扩散体接收由上述光栅轮衍射的光， 并使它们成为扩散光后朝向上述照明光学系统。根据该结构，从N个激光光源射出的不同波长带域的光分别射入光栅轮后，按波长 带域被分割至列方向上不同的N个位置后射出，并且于光栅轮每进行指定旋转时切换至 行方向上的2N个不同位置并射出后，射入N行2N列的全息图。N行2N列的全息图， 衍射行方向上的不同波长带域的光,照射于包括分割区域的上下方向上的照射区域。由此， 无需如上述那样，为了每隔一指定时间切换照射区域，于色轮每进行指定旋转时，反射镜 群向上下方向机械地反复移动，或通过N个光偏转元件偏转不同波长带域的光，或设置 光学元件以沿共同光轴传输不同波长带域的光。此时，较为理想的是，上述光栅轮，按上述各波长带域在直径方向上具有不同的N 个环状区域，各上述N个环状区域分别在圆周方向上被分割为2N个区域，在上述2N 个区域的每一个区域中形成有间距不同的同心圆状的衍射光栅。根据该结构，不同波长带域的光分别基于光栅轮的直径方向上的各环状区域的衍射角 的不同，衍射至列方向上的不同位置，基于圆周方向上分割各环状区域的各区域的衍射角 的不同，于光栅轮每进行指定旋转时衍射至行方向上的不同位置。本发明所涉及的照明装置中，较为理想的是，上述各波长带域的光的上述照射区域的 面积，与上述分离区域的面积相同。根据该结构，可以每隔一指定时间容易且迅速地切换照射区域的位置和分离区域的位 置，提高光利用效率。本发明所涉及的照明装置中，较为理想的是，上述光路切换部件包括N个光偏转 元件，将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光，偏转至2N个不同位置中的每隔上述指定时间而不同的N个位置；2N个第1光导向，从一端射入由上述N个光偏转 元件偏转至上述不同的N个位置的光并从另一端射出；2N个光分支元件，与各个上述 2N个第l光导向的另一端连接并接收光，且将波长带域相同的光射向一个方向和另一方 向；4N个第2光导向， 一端与各个上述2N个光分支元件的一个方向和另一方向的射出 端连接，从一端射入从上述光分支元件射向一个方向和另一方向的上述波长带域相同的 光，并将这些光从另一端向一个方向和另一方向射出；2N个棒状积分器，呈长方体形状， 分别在上下方向上和左右方向上以指定间隔且长度方向上的侧面相对置地各设置N个， 从沿上下方向设置的一个一个设置共计N个的一端射入从上述4N个第2光导向中、两 个两个设置共计2N个上述第2光导向的另一端向上述一个方向射出的光并从另一端射 出，从沿左右方向设置的一个一个设置共计N个的一端射入从两个两个设置共计2N个 上述第2光导向的另一端射向上述另一方向的光并从另一端射出；棱镜，透过从上述沿 上下方向设置的N个上述棒状积分器的另一端射出的光，且反射从上述沿左右方向设置 的N个上述棒状积分器的另一端射出的光，使它们朝向上述照明光学系统，其中，从上 述棱镜的光射出侧观察时，上述2N个棒状积分器无间隙地邻接设置于同一平面。根据该结构，不同波长带域的光由N个光偏转元件每隔一指定时间偏转至2N个第1 光导向中的不同的N个第l光导向中，介由N个第l光导向、N个光分支元件、以及 2N个第2光导向，于某时刻，分别从上下方向及左右方向上的2N个棒状积分器射出后 透过棱镜或由棱镜反射，于经过指定时间后的下一时刻，依次切换射入上下方向上的N 个棒状积分器的光，上述光分别从上下方向及左右方向上的2N个棒状积分器射出后透过 棱镜或由棱镜反射，且每隔一指定时间切换照射区域。由此，无需如上所述那样，为了每 隔一指定时间切换照射区域，每当色轮进行指定旋转时，反射镜群向上下方向机械地反复 移动。本发明所涉及的显示装置，包括本发明所涉及的照明装置，不具有上述光栅轮与上 述全息图；空间光调制元件，接收来自上述照明装置的照明光并加以调制；控制电路，对于上述空间光调制元件上的上述各波长带域的光的照射区域，将与波长带域相对应的图像 色信号传送至上述空间光调制元件。根据该结构，通过配备上述照明装置，可容易地实现使用简单的光学系统提高光利用 效率的显示装置。本发明所涉及的显示装置，包括本发明所涉及的照明装置，具有上述光栅轮与上述 全息图；空间光调制元件，接收来自上述照明装置的照明光并加以调制；控制电路，对于 上述空间光调制元件上的上述各波长带域的光的照射区域，将与波长带域相对应的图像色信号传送至上述空间光调制元件。根据该结构，通过配备上述照明装置，可容易地实现使用简单的光学系统提高光利用 效率的显示装置。此时，较为理想的是，上述各波长带域的光的上述照射区域的面积，设定为大于上述 分离区域的面积，上述控制电路，控制上述空间光调制元件以在上述空间光调制元件的上 述各波长带域的光的照射区域的边界附近区域遮断光，且上述边界附近区域设定为跨过上 述分离区域。根据该结构，通过缩小分离区域的面积，可抑制图像的闪烁，另外通过增大图像的照 射区域的面积，可降低空间光调制元件上单位面积的光强度，提高光量分布的均匀性，还 可抑制对空间光调制元件的热以及化学损伤。本发明所涉及的显示装置中，较为理想的是，上述空间光调制元件为微镜装置或反射 型液晶面板。根据该结构，可通过简单的光学系统进一步提高光利用效率。本发明所涉及的投影型显示装置，包括本发明所涉及的显示装置；投影光学系统， 将通过上述空间光调制元件调制的光投影在屏幕上。根据该结构，通过使用配备上述照明装置的上述显示装置，可容易地实现使用简单的 光学系统提高光利用效率的投影型显示装置。本发明所涉及的照明方法，包括射出至少3种不同波长带域的光的步骤；按上述 各波长带域将射出的光分割至通过分离区域分离、空间上不同的照射区域，并每隔一指定 时间依次切换至不同的照射区域进行照射的步骤。根据该结构，将波长带域不同的光分别分割至包括分离区域的不同的照射区域，并且 每隔一指定时间依次切换至不同的照射区域，由此无需以往的用于以固定速度移动照明光 的复杂光学系统，照明光每隔一指定时间瞬时移动至指定照射区域从而始终照射照射区 域。由此，可通过简单的光学系统来提高光利用效率。本发明所涉及的图像显示方法，包括本发明所涉及的照明方法中的步骤；根据与波 长带域相对应的图像色信号，对上述各波长带域的照明光进行空间调制的步骤。根据该结构，通过使用上述照明方法，可容易地实现使用简单的光学系统提高光利用 效率的图像显示方法。本发明所涉及的图像投影方法，包括本发明所涉及的图像显示方法中的步骤；将经 上述空间调制的光投影在屏幕上的步骤。根据该结构，通过使用采用上述照明方法的上述图像显示方法，可容易地实现使用简单的光学系统提高光利用效率的图像投影方法。产业上的利用可能性本发明所涉及的照明装置，具有可使用简单的光学系统提高光利用效率的优点，且可每隔一指定时间改变3原色的光的照射区域，因此可运用于彩色图像的液晶显示装置、 将彩色图像投影在大型屏幕上的投影型显示装置等。
权利要求
1.一种照明装置，其特征在于包括N个激光光源，射出N种不同波长带域的光；光路切换部件，将从上述N个激光光源射出的光，按上述波长带域分割到由分离区域分离的在空间上不同的照射区域，且每隔一指定时间将其依次切换至不同的照射区域；照明光学系统，照射从上述光路切换部件射出的光。
2. 根据权利要求l所述的照明装置，其特征在于，上述光路切换部件包括色轮，绕轴中心旋转，且每进行指定旋转，将上述各波长带域的光射出至不同的N个 位置；N个棒状积分器，呈长方体形状，以指定间隔且在长度方向上的侧面相互对置地分别 在上下方向上予以设置， 一端射入从上述色轮射出至互不相同的上述N个位置的上述各波 长带域的光，并从另一端射出；反射镜群，在上述色轮每进行上述指定旋转就反复向上方或下方移动，将从上述棒状 积分器射出的光反射至上述照明光学系统。
3. 根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，上述色轮包括-第1圆盘体，具有从上述N个激光光源射出的光倾斜射入并透过的内周区域及反射光的外周区域；第2圆盘体，与上述第1圆盘体同轴地设置于上述第1圆盘体的光射出侧下方，且直径小于上述第1圆盘体的直径，按各波长带域沿圆周方向被分割为N个，沿直径方向被分 割为(N—l)个，共计被分割为Nx (N—l)个区域，在所分割的各区域，透过并射出从 上述第1圆盘体的上述内周区域射出或由上述外周区域反射的特定的波长带域的光，且将 其他波长带域的光反射至上述第1圆盘体的外周方向。
4. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，上述光路切换部件包括-N个光偏转元件，将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光，偏转至2N个不同位置中的每隔上述指定时间而不同的N个位置；2N个光导向，从一端射入由上述N个光偏转元件偏转至上述不同的N个位置的光并从另一端射出；2N个棒状积分器，呈长方体形状，以指定间隔且在长度方向上的侧面相互对置地分 别在上下方向上设置N个、在左右方向上设置N个， 一端射入从上述2N个光导向中的N 个光导向的另一端射出的上述各波长带域的光并从另一端射出；棱镜，透过从上述沿上下方向设置的N个上述棒状积分器的另一端射出的光，反射从 上述沿左右方向设置的N个上述棒状积分器的另一端射出的光使它们朝向上述照明光学 系统，其中，上述2N个棒状积分器，当从上述棱镜的光射出侧观察时，为无间隙地邻接设置于同 一平面。
5. 根据权利要求l所述的照明装置，其特征在于，上述光路切换部件包括色轮，绕轴中心旋转，将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光，按上述各波 长带域分别倾斜射入沿圆周方向上不同的N个内周侧位置，并随着旋转在指定旋转内分别从内周侧向外周侧，从不同的2N个位置射出；2Ns个光导向，从一端射入按N个不同波长带域从上述色轮分别射出至各个上述2N 个位置的光并从另一端射出；2N个棒状积分器，呈长方体形状，以指定间隔且在长度方向上的侧面相互对置地分 别在上下方向上设置N个、在左右方向上设置N个，对于各波长带域，从一端射入与上 述2N个位置对应的2N个光导向的各个另一端射出的上述各波长带域的光并从另一端射 出；棱镜，透过从上述沿上下方向设置的棒状积分器的另一端射出的光，反射从上述沿左 右方向设置的棒状积分器的另一端射出的光，并使它们朝向上述照明光学系统，其中，上述2N个棒状积分器，当从上述棱镜的光射出侧观察时，为无间隙地邻接设置于同 一平面。
6. 根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，上述色轮包括第1圆盘体，具有从上述N个激光光源射出的光分别倾斜射入并透过的内周区域及反 射光的外周区域；第2圆盘体，与上述第1圆盘体同轴地设置于上述第1圆盘体的光射出侧下方，且直 径小于上述第1圆盘体的直径，沿圆周方向被分割为N个、沿直径方向被分割为(N—l)个、共计被分割为Nx (2N—1)个区域，在沿直径方向分割的各区域中，光的透过面与反射面，沿圆周方向且从内周向外周，上述透过面的面积变大，上述反射面的面积变小。
7. 根据权利要求2 6中任一项所述的照明装置，其特征在于上述棒状积分器间的上述指定间隔，与上述分离区域的上下方向的宽度相对应。
8. 根据权利要求l所述的照明装置，其特征在于，上述光路切换部件包括光栅轮，绕轴中心旋转，将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光按各波长带 域衍射至列方向上的N个不同位置，且每进行指定旋转，将上述各不同波长带域的光衍射至行方向上不同的2N个位置；全息图，由N行2N列的全息扩散体构成，用按上述波长带域不同行的、每进行上述 指定旋转不同列的全息扩散体接收由上述光栅轮衍射的光，并使它们成为扩散光后朝向上 述照明光学系统。
9. 根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于上述光栅轮，按上述各波长带域，在直径方向上具有不同的N个环状区域，各上述N个环状区域在圆周方向上被分割为2N 个区域，在上述2N个区域的每个区域中形成有间距不同的同心圆状的衍射光栅。
10. 根据权利要求l所述的照明装置，其特征在于上述各波长带域的光的上述照射 区域的面积，与上述分离区域的面积相同。
11. 根据权利要求l所述的照明装置，其特征在于上述光路切换部件包括，N个光偏转元件，将从上述N个激光光源射出的不同波长带域的光，偏转至2N个不同位置中的每隔上述指定时间而不同的N个位置；2N个第1光导向，从一端射入由上述N个光偏转元件偏转至上述不同的N个位置的 光并从另一端射出；2N个光分支元件，与各个上述2N个第l光导向的另一端连接并接收光，且将同一 波长带域的光射向一个方向和另一方向；4N个第2光导向， 一端与各个上述2N个光分支元件的一个方向和另一方向的射出 端连接，从一端射入从上述光分支元件射向一个方向和另一方向的上述波长带域相同的光，并将这些光从另一端射向一个方向和另一方向；2N个棒状积分器，呈长方体形状，以指定间隔且在长度方向上的侧面相互对置地分 别在上下方向上设置N个、在左右方向上设置N个，从沿上下方向一个一个设置的共计 N个棒状积分器的一端射入从上述4N个第2光导向中、两个两个设置共计2N个上述第 2光导向的另一端向上述一个方向射出的光并从另一端射出，从沿左右方向一个一个设置 的共计N个棒状积分器的一端射入从两个两个设置共计2N个上述第2光导向的另一端向 上述另一方向射出的光并从另一端射出；棱镜，透过从上述沿上下方向设置的N个上述棒状积分器的另一端射出的光，且反射从上述沿左右方向设置的N个上述棒状积分器的另一端射出的光使它们朝向上述照明光 学系统，其中，上述2N个棒状积分器，当从上述棱镜的光射出侧观察时，为无间隙地邻接设置于同 一平面。
12. —种显示装置，其特征在于包括如权利要求1 7及10、 11中任一项所述的照明装置； 空间光调制元件，接收来自上述照明装置的照明光并加以调制；控制电路，对于上述空间光调制元件上的上述各波长带域的光的照射区域，将与波长 带域相对应的图像色信号传送至上述空间光调制元件。
13. —种显示装置，其特征在于包括 如权利要求8或9所述的照明装置；空间光调制元件，接收来自上述照明装置的照明光并加以调制；控制电路，对于上述空间光调制元件上的上述各波长带域的光的照射区域，将与波长 带域相对应的图像色信号传送至上述空间光调制元件。
14. 根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于上述各波长带域的光的上述照射区域的面积，被设定为大于上述分离区域的面积； 上述控制电路，控制上述空间光调制元件在上述空间光调制元件的上述各波长带域的 光的照射区域的边界附近区域遮断光，且，上述边界附近区域被设定为横跨上述分离区域。
15. 根据权利要求12 14中任一项所述的显示装置，其特征在于上述空间光调制 元件为微镜装置或反射型液晶面板。
16. —种投影型显示装置，其特征在于包括 如权利要求12 15中任一项所述的照明装置；投影光学系统，将由上述空间光调制元件调制的光投影在屏幕上。
17. —种照明方法，其特征在于包括 射出至少3种不同波长带域的光的步骤；将射出的光，按上述各波长带域分割到由分离区域分离的在空间上不同的照射区域， 并每隔一指定时间将其依次切换至不同的照射区域进行照射的步骤。
18. —种图像显示方法，其特征在于包括 如权利要求17所述的照明方法中的步骤；按照对应于波长带域的图像色信号，对上述各波长带域的照明光进行空间调制的步
19. 一种图像投影方法，其特征在于包括 如权利要求18所述的图像显示方法中的步骤； 将被进行了上述空间调制的光投影在屏幕上的步骤。
全文摘要
本发明提供一种照明装置、显示装置、投影型显示装置、照明方法、图像显示方法、以及图像投影方法。从红色激光光源射出的红色光、从绿色激光光源射出的绿色光、以及从蓝色激光光源射出的蓝色光，射入色轮的第1圆盘体，且每当色轮进行指定旋转时，在第2圆盘体的波长选择区域根据光的颜色被透过或被反射，伴随第1圆盘体上的反射，被分割至不同位置后从色轮射出，并且通过反射镜群的向上方或下方的反复移动，依次切换照射区域进行照射。
文档编号G02F1/1335GK101248389SQ20068003121
公开日2008年8月20日 申请日期2006年8月2日 优先权日2005年8月26日
发明者伊藤达男, 小岛哲郎, 山本和久, 笠澄研一 申请人:松下电器产业株式会社