专利名称：彩色合成光学器件、使用彩色合成光学器件的投射型显示装置、以及控制投射型显示装置 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及以投影仪为代表的投射型显示装置，具体涉及用于合成多种颜色的光的技术。
背景技术：
在于显示器件上放大并投影显示影像的投射型显示装置中，需要的性能取决于使用目的而不相同。例如，当显示诸如电影的全彩画面时，希望较高的彩色再现性能。另一方面，当用于诸如会议的显示时，需要较高的亮度以使得在明亮的室内也可看清。在投射型显示装置中，通常使用白色光源(其是诸如金属卤化物灯或高压汞灯) 作为光源。当强调投射影像的彩色再现性时，会从光源的白色光提取具有较窄光谱宽度的三原色，即红㈨、绿(G)及蓝(B)。在此情况下，照明光学系统的光利用效率下降，由此投射影像变暗。另一方面，当要求较高的亮度时，三原色的光谱宽度被设定的较宽，并且来自白色光源的光被最大程度地使用。在此情况下，三原色的颜色纯度降低，由此不能够获得较高的彩色再现性。因此，在投射型显示装置中要实现亮度以及彩色再现性两者会存在问题。当从具有较宽带光谱(具有约400nm至700nm的波长)的白色光提取用于彩色显示的具有较好彩色纯度的三原色的光时，未使用具有580nm附近的波长的黄色光。这是因为当将黄色光附加至绿色光时，绿色会变为黄绿色，由此颜色纯度会劣化。此外，当黄色光被附加至红色光时，红色会变为橙色，由此颜色纯度会再次劣化。当以此方式使用黄色光时，三原色的颜色纯度会劣化，由此不能实现较高的彩色再现性。但是，相较于红色或蓝色光，人眼对黄色光的视觉敏感性更高，由此可有效地使用黄色光来获得更亮的画面。因此，在专利文献1中揭示了一种显示装置，其允许在通过在光学路径中插入颜色选择器件而实现彩色影像显示由此强调彩色再现性的显示模式与通过从光学路径去除彩色选择器件而实现彩色影像的显示由此强调亮度的显示模式之间切换。根据专利文献1，使用了颜色选择器件，其由二向色滤光片构成，并且消除黄色光。 在其中颜色选择器件被插入红色(或绿色)光的光路中的状态与其中颜色选择器件从光路移除的状态之间进行切换，并且根据照明光的颜色纯度来控制在显示器件上显示的视频信号，由此在强调彩色再现性的彩色影像显示与强调亮度的彩色影像显示之间实现切换。在显示装置中，除了亮度及彩色再现性之外，白平衡也是需要考虑的一个因素。通过合成红、绿及蓝三原色而获得的白色光(W)必须保持在预定彩色范围内。为了实现白平衡，当彩色混合各个红色、绿色及蓝色光时，设定光量的比率。如果三原色中一者的光较弱，则必须减弱其他两种颜色的光量以实现平衡。因为这种限制，获得的白色光的亮度会减弱。专利文献2及3揭示了显示装置，其不仅在亮度及彩色再现性方面进行了改进，还通过利用来自诸如半导体光源(例如，发光二极管(LED)或激光二极管(LD))或被称为固态光源的光源的另一光源的光来替代来自白色光源的光的特定波带的光，对白平衡进行了改进。根据专利文献2，红色波长分量的光量在被用作白色光源的高压汞灯中较少。因此，使用发射红色光的LED阵列光源作为红色照明光。根据专利文献3，通过为来自发射红色光的半导体激光源的光使用全息图器件，在来自白色光源的白色光内的具有较小光量的红色波长分量的光被部分替代。如此使用主照明光以及辅助照明光可获得具有极佳亮度、彩色再现性以及白平衡的显示装置。由诸如上述LED的固态光源实现的三原色的光的光谱的宽度比作为诸如现有高压汞灯的放电灯的白色光源的光更窄。因此，固态光源具有即使不使用彩色滤光器也允许获得较高彩色再现性的优势。此外，固态光源具有比放电灯更长的寿命，并且因为未使用汞，故着眼于环境是有利的。设置调光功能能够根据条件精确地节省能量，该调光功能根据观看显示装置的观看条件是明还是暗或者根据显示画面是明还是暗来控制LED的电流量。与在点亮之后直至亮度达到可用状态需要一定时间的放电灯相比，固态光源在被点亮之后可立即获得较亮画面。固态光源还例如通过除去了在重新点亮之前用于冷却的等待时间而为用户提供了更好的便利性。因为这里所述的固态光源的诸多优点，使用固态光源作为投射型显示装置的光源。但是，当前不能够通过单一 LED来获得具有足够亮度的发出光。因此，为了实现更高的亮度，已经提出了合成多种颜色的各种技术。例如，专利文献4-6揭示了光源装置，其通过分色镜或分色棱镜来对来自具有不同峰值波长的多个LED的光通量进行合成。这些专利文献4-6所揭示的装置利用波长的差异来通过分色镜来合成彩色光。另一方面，专利文献7及8揭示了光源装置，其中在通过分色镜来合成来自三个光源的彩色光的光源装置中，三个光源中至少一者是其中具有不同峰值波长的多个光源被布置为阵列的光源。这些光源装置对彩色光进行空间合成。合成彩色光的另一模式是采用偏振光的技术。例如，专利文献9揭示了照明装置， 在首先将来自发射具有随机偏振方向的光的两个光源的光转换为具有垂直偏振方向的线性偏振光之后，通过偏振分束器来合成光。作为相关发明，专利文献10揭示了一种光源装置，其预先沿特定偏振方向设置各种彩色光，然后通过分色棱镜来合成光。此外，专利文献11揭示了一种投射型显示装置，其在通过分色棱镜合成彩色时通过考虑对入射角的依赖性来选择入射光的偏振方向。用于专利文献11中描述的光源的彩色合成光学器件包括蓝色反射多层膜以及红色反射多层膜。图IA示出了蓝色反射多层膜的光谱反射特性，而图IB示出了红色反射多层膜的光谱反射特性。
如图IA所示，蓝色反射多层膜的S偏振光的截止波长为至少510nm，但不大于 540nm。相反，红色反射多层膜的S偏振光的截止波长为至少540nm，但不大于560nm。来自绿色光阀(显示器件)的光(P偏振光)进入蓝色反射多层膜以及红色反射多层膜，并且来自红色及蓝色光阀(显示器件)的光(S偏振光)进入蓝色反射多层膜以及红色反射多层膜。现有技术文献专利文献专利文献1:专利文献2 专利文献3 专利文献4 专利文献5 专利文献6 专利文献7 专利文献8 专利文献9 专利文献10
日本未审查专利申请公开号2000-347292(图1) 日本未审查专利申请公开号2000-305040(图1) 日本未审查专利申请公开号2002-296680(图1) 日本未审查专利申请公开号2001-042431(图1) 日本未审查专利申请公开号2005-321524(图1) 日本未审查专利申请公开号2004-070018(图5) 日本未审查专利申请公开号2004-325630(图1) 日本未审查专利申请公开号2005-189277(图1) 日本未审查专利申请公开号2006-337609(图1) 日本未审查专利申请公开号2000-056410(图7)
专利文献11 日本未审查专利申请公开号Hl-302385(图1)
发明内容
在使用LED作为红色、绿色及蓝色各自的光源的显示装置中，使用彩色合成光学器件，其合成来自各颜色LED的彩色光以获得白色光，但该彩色合成光学器件存在下述问题。分色镜被用作分离并合成彩色光的装置。该分色镜由介电多层膜形成，虽然具有光吸收量较小的优点，但也存在入射角依赖性以及偏振依赖性的缺陷。入射角依赖性是指截止波长根据入射至分色镜的角度而沿波长缩短的方向或波长延长的方向从设定值变化偏离。偏振依赖性是指P-偏振光及S-偏振光的截止波长不同。 尽管在垂直入射(入射角为0° )的情况下不存在入射角依赖性及偏振依赖性，但入射角的增大将导致变化量的增大，以及截止波长偏移远离希望值的恶化。在透射光学系统中，还存在光学扩展量的限制，其由光源面积以及角度扩展决定。 如果未能使得作为光源面积与角度扩展的乘积的值小于等于显示器件的面积与由投射透镜的f值决定的接收角(立体角)的乘积的值，则将不能使用来自光源的光作为透射光。换言之，在透射光学系统中，对于LED的半导体芯片的面积以及LED的数量存在限制，此外，对于照明光的角扩散也存在限制。即使多个LED排列成阵列，也不能将亮度提高超过光学扩展量的极限。此外，因为LED的光学输出特性对于红色、绿色以及蓝色而言均不相同，故必须限制其他颜色的LED的光学输出以与具有最低性能的颜色的LED的光学输出匹配。由此，不能允许其他颜色的LED以最佳的光学输出性能进行显示。即使结合使用专利文献1-11中的技术，也很难获得下述彩色合成光学器件，其能CN 102549477 A
够以各颜色LED的最佳光学输出性能进行显示，并且可改进对于混合颜色的光学利用效率。例如，即使专利文献11中公开的技术(其中在选择入射光的偏振方向时考虑了分色镜的偏振依赖性)在考虑到入射角依赖性及偏振依赖性而使用偏振来合成光(专利文献 9)的装置中得到应用，或在预先沿特定偏振方向将各颜色的光对准然后将光射入分色镜 (专利文献10)的装置中得到应用，也不能够对LED光源处所缺乏的彩色光进行补偿，由此就不能够消除光学扩展量的极限，并且不能够使全部LED以最大程度的光学输出效率来显
7J\ ο在辅助照明光被用来补偿专利文献2或专利文献3的亮度的情况下，因为不能够使用被替代的基本光，并且在替代时会产生光学损耗，故光利用效率并未被提高。如果试图通过在专利文献5-8所示的白色光带内通过合成四种颜色或六种颜色的光来获得更亮的光通量，则会产生平行光通量之外的光，由此因入射角依赖性或偏振依赖性而导致光合成效率降低。本发明的目的在于提供一种彩色合成光学器件、一种设置有该彩色合成光学器件的投射型显示装置，以及一种显示控制方法，其可解决上述问题，使得以LED的最大光学输出性能进行显示，并且在颜色混合时提高光学利用效率。为了实现上述目的，本发明的彩色合成光学器件包括出射表面；第一至第三入射表面；以及第一及第二膜，其被设置使得所述膜表面彼此相交，并且使得根据入射光的波长来选择性地反射或透射所述入射光；其中所述第一膜使第一偏振可见光中至少具有特定波长带的光透射，并且使其偏振状态与所述第一偏振的偏振状态不同的第二偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光反射；所述第二膜使所述第一偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光透射，并且使所述第二偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光透射；在作为三原色光的红色、绿色及蓝色的波长带之外的带范围内设定所述第一及第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且所述第一偏振的所述特定波长带的光以及所述第二偏振的所述特定波长带的光从所述第一至第三入射表面的不同入射表面进入，并且经由所述第一及第二膜从所述出射表面离开。本发明的投射型显示装置，包括第一至第三光源；第一至第三显示器件，其与所述第一至第三光源具有一一对应的关系，并且彩色光从对应的光源分别进入各个显示器件；上述彩色合成光学器件，其中，从所述第二显示器件进入至所述第二入射表面的第一偏振彩色光以及其偏振状态与从所述第一及第三显示器件进入所述第一及第三入射表面的所述第一偏振的状态不同的第二偏振的彩色光分别从所述出射表面离开；并且
透射光学系统，其沿从所述彩色合成光学器件离开的光行进的方向设置，并且透射由所述第一至第三显示器件显示的影像；其中所述第一光源包括具有第一颜色的固态光源；所述第二光源包括具有与所述第一颜色不同的第二颜色的固态光源；所述第三光源包括具有与所述第一及第二颜色不同的第三颜色的固态光源；并且所述第一至第三光源中任一者还分别包括至少一种特定颜色，其在与被用作其他两个光源中一者的所述固态光源的颜色对应的波长带内具有峰值波长。本发明的显示控制方法是一种投射型显示装置的显示控制方法，所述投射型显示装置向第一显示器件照射来自由第一颜色的固态光源及与所述第一颜色不同的第二颜色的固态光源构成的第一光源的光通量，向第二显示器件照射来自由所述第二颜色的另一固态光源构成的第一光源的光通量，向第三显示器件照射来自由与所述第一及第二颜色不同的第三颜色的固态光源构成的第三光源的光通量，并且利用上述彩色合成光学器件，来通过投射透镜投射在所述第一至第三显示器件中形成的影像；所述显示控制方法包括当设定用于执行强调彩色再现性的显示的第一显示模式时，根据在所述第一至第三光源中具有最小光学输出的所述光源的发射光通量，来在所述第二颜色的所述固态光源未被点亮的情况下对剩余两个光源的光学输出进行控制；并且当设定用于执行强调亮度的显示的第二显示模式时，点亮所述第一至第三光源的全部固态光源，并且根据将来自所述第二颜色的所述固态光源的发射光通量与来自所述第二颜色的其他固态光源的发射光通量相加而获得的光通量，来对所述第一及第三颜色的所述固态光源的光学输出进行控制。
图IA是示出专利文献11中描述的彩色合成光学器件的蓝色反射多层膜的光谱反射特性的视图。图IB是示出专利文献11中描述的彩色合成光学器件的红色反射多层膜的光谱反射特性的视图。图2是示出作为本发明的第一示例性实施例的彩色合成光学器件的构造的立体图。图3A是示出对于图2所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S偏振光的光谱透射特性的视图。图;3B是示出对于图2所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S偏振光的光谱反射特性的视图。图4A是示出对于图2所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S偏振光的光谱透射特性的视图。图4B是示出对于图2所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S偏振光的光谱反射特性的视图。图5是示出利用图2所示的彩色合成光学器件来合成颜色的光路的示例的示意图。
图6A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于图2所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图6B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图2所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图7A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于图2所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图7B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图2所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图8是示出其中利用图2所示的彩色合成光学器件来合成彩色的光路的另一示例的示意图。图9A是示出红色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图9B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图IOA是示出绿色LED光源的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图IOB是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图11是示出作为本发明的第二示例性实施例的彩色合成光学器件的构造的立体图。图12A是示出对于图11所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱透射特性的视图。图12B是示出对于图11所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱反射特性的视图。图13A是示出对于图11所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱透射特性的视图。图1 是示出对于图11所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱反射特性的视图。图14是示出利用图11所示的彩色合成光学器件来合成颜色的光路的示例的示意图。图15A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于图11所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图15B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图11所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图16A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于图11所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图16B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图11所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图17是示出作为本发明的第三示例性实施例的彩色合成光学器件的构造的立体
图18A是示出对于图17所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱透射特性的视图。图18B是示出对于图17所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱反射特性的视图。图19A是示出对于图17所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱透射特性的视图。图19B是示出对于图17所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱反射特性的视图。图20是示出利用图17所示的彩色合成光学器件来合成颜色的光路的示例的示意图。图21A是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于图17所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图21B是示出绿色及红色LED光源每一者的发射光谱与对于图17所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图22k是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于图17所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图22B是示出绿色及红色LED光源每一者的发射光谱与对于图17所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图23是示出作为本发明的第四示例性实施例的彩色合成光学器件的构造的立体图。图24A是示出对于图23所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱透射特性的视图。图24B是示出对于图23所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱反射特性的视图。图25A是示出对于图23所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱透射特性的视图。图25B是示出对于图23所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光及S 偏振光的光谱反射特性的视图。图沈是示出利用图23所示的彩色合成光学器件来合成颜色的光路的示例的示意图。图27A是示出绿色及红色LED光源每一者的发射光谱与对于图23所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图27B是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于图23所示的彩色合成光学器件的第一分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。图28A是示出绿色及红色LED光源每一者的发射光谱与对于图23所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图28B是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于图17所示的彩色合成光学器件的第二分色镜的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。
图四是示出作为本发明的第五示例性实施例的投射型显示装置的构造的框图。图30是示出图四所示的投射型显示装置的显示器件的构造的框图。图31是示出图四所示的投射型显示装置的光源的构造的框图。图32A是示出被用作图四所示的投射型显示装置的光源的红色LED模块的构造的示意图。图32B是示出被用作图四所示的投射型显示装置的光源的绿色LED模块的构造的示意图。图32C是示出被用作图四所示的投射型显示装置的光源的蓝色LED模块的构造的示意图。图33是示出作为本发明的第六示例性实施例的投射型显示装置的构造的框图。图34是示出图33所示的投射型显示装置的控制装置的构造的框图。参考标号说明1 彩色合成光学器件Ia-Id直角棱镜2a 第一分色镜2b 第二分色镜
具体实施例方式以下参考附图来描述本发明的示例性实施例。参考附图来描述本发明的示例性实施例的细节。第一示例性实施例图2是示出本发明的第一示例性实施例的彩色合成光学器件的构造的立体图。参考图2，彩色合成光学器件1是由四个在形成直角的表面处接合在一起的直角棱镜Ia-Id制成的交叉分色棱镜。通过直角棱镜Ia及Id的接合表面以及直角棱镜Ib及 Ic的接合表面形成均勻第一面，并且由介电多层膜构成的第一分色镜加形成在该第一面上。与第一面交叉的均勻第二面由直角棱镜Ia及Ib的接合表面以及直角棱镜Ic及Id的接合表面形成，并且由介电多层膜构成的第二分色镜2b形成在该第二面上。换言之，形成第一分色镜加及第二分色镜2b使得其膜表面彼此相交。光从彩色合成光学器件1的四个侧表面中的三个表面(各个直角棱镜la，Ic及Id 的表面)进入，由此将颜色合成。S-偏振光(绿色+蓝色)进入直角棱镜Ia的表面(侧表面)，并且S-偏振光(红色)进入直角棱镜Ic的与上述表面相对的表面(侧表面)。P-偏振光(绿色)进入直角棱镜Id的表面(侧表面)。剩余侧表面(直角棱镜Ib的与直角棱镜Id的表面相对的表面)是通过将从三个侧表面进入的光进行合成而形成的光离开的出射表面。图3A是示出对于第一分色镜加的P-偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。 图:3B是示出对于第一分色镜加的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。截止波长被定义为透射率或反射率变为50 %时的波长。对于入射P-偏振光，第一分色镜加的截止波长为400nm。在此情况下，第一分色镜加主要透射而不反射具有400nm 或更高波长的P-偏振光的光。另一方面，对于入射S-偏振光，第一分色镜加的截止波长为580nm。在此情况下，第一分色镜加主要透射而不反射具有580nm或更高波长的S-偏振光的光。第一分色镜加主要反射而不透射具有短于580nm的波长的S-偏振光的光。
如果第一分色镜加的特性被表现为对于彩色光的作用，则对于蓝色及绿色光，第一分色镜加透射P-偏振光并且反射S-偏振光。换言之，第一分色镜加用作蓝色及绿色光的偏振分束器。此外，第一分色镜加不会对红色光起任何作用，并且透射P-偏振光及 S-偏振光。
图4A是示出对于第二分色镜2b的P-偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。 图4B是示出对于第二分色镜2b的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。
第二分色镜2b对于入射P-偏振光的截止波长为700nm。在此情况下，第二分色镜 2b主要透射而不反射具有700nm或更短波长的P-偏振光。另一方面，第二分色镜2b对于 S-偏振光的截止波长为580nm。在此情况下，第二分色镜2b主要反射而不透射具有580nm 或更高波长的S-偏振光。此外，第二分色镜2b主要透射而不反射具有短于580nm的波长的S-偏振光。
如果第二分色镜2b的特性被表现为对彩色光的作用，则第二分色镜2b不会对蓝色及绿色光产生任何作用，并且会透射P-偏振光及S-偏振光。对于红色光，第二分色镜2b 透射P-偏振光并反射S-偏振光。换言之，对于红色光，第二分色镜2b起偏振分束器的作用。
对于第一分色镜加及第二分色镜2b的S-偏振光将截止波长设定为580nm的黄色带与专利文献11中揭示的分色棱镜的光谱特性完全不同(参见图IA及1B)。由于该差异，能够对光学扩展量(etendue)的约束内不足的彩色光进行补偿，以获得良好的白平衡， 并且可最大程度地展示LED光源的光学输出特性。以下将详述该特性。
图5是用于描述当利用图2所示的彩色合成光学器件1来合成彩色光时的光路的平面图。
彩色合成光学器件1的四个侧面中的三个是入射表面，并且从这些入射表面入射的彩色光由第一分色镜加及第二分色镜2b合成。剩余表面为出射表面，并且合成彩色光从该出射表面离开。
在图5中，尽管由箭头实线表示的线示出了入射光通量的代表前进方向，但这并不意味着仅箭头实线示出的线才是入射光线。入射光是下述光通量，其具有不大于彩色合成光学器件1的入射表面的横截面，并且包括具有箭头实线所示线之外的位置处的光线以及具有角分量的光线。
使用S-偏振光作为红色光。红色S-偏振光从直角棱镜Ic的入射表面(图5中， 位于图下侧的表面)入射在彩色合成光学器件1上。第一分色镜加不会对红色S-偏振光产生作用，由此红色S-偏振光透射通过第一分色镜加不发生变化。另一方面，第二分色镜 2b将全部红色S-偏振光反射。由此，如图5所示，红色S-偏振光的光通量被第二分色镜 2b弯曲90度，然后从直角棱镜Ib的出射表面离开。
使用P-偏振光及S-偏振光作为绿色光。绿色P-偏振光从直角棱镜Id的入射表面(图5中，位于图左侧的表面)射入彩色合成光学器件1。第一分色镜加或第二分色镜 2b均不会对绿色P-偏振光产生作用，由此绿色P-偏振光透射通过第一分色镜加及第二分色镜2b。已经透射通过第一分色镜加及第二分色镜2b的绿色P-偏振光从直角棱镜Ib的出射表面离开。
使用S-偏振光作为蓝色光。蓝色S-偏振光从直角棱镜Ia的入射表面(图5中， 位于图上侧的表面)进入彩色合成光学器件1。绿色S-偏振光及蓝色S-偏振光均从同一方向进入直角棱镜Ia的入射表面。
第二分色镜2b不会对蓝色及绿色S-偏振光产生作用，并且由此蓝色及绿色S-偏振光透射通过第二分色镜2b而不会变化。但是，第一分色镜加反射全部蓝色及绿色S-偏振光。因此，蓝色及绿色S-偏振光的光通量被第一分色镜加弯曲90度，并从直角棱镜Ib 的出射表面离开。
如上所述，可通过在第一分色镜加及第二分色镜2b中将从直角棱镜Ia的入射表面入射的蓝色S-偏振光、从直角棱镜Ic的入射表面入射的红色S-偏振光以及从直角棱镜 Id的入射表面入射的绿色P-偏振光进行合成，来在本示例性实施例的彩色合成光学器件1 中获得白色光。
图6A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于第一分色镜加的P-偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图6B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于第一分色镜加的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为520nm，而蓝色LED光源的峰值波长为460nm。
图7A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于第二分色镜2b的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图7B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于第二分色镜2b的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为520nm，而蓝色LED光源的峰值波长为460nm。
从图6A及图7A可见，第一分色镜加及第二分色镜2b对于绿色P-偏振光的截止波长充分分离。因此，即使截止波长因入射角依赖性而变化，绿色P-偏振光也不会被这些分色镜加及2b反射。因此，不会发生因入射角依赖性而产生的损耗。
此外，如图6B及图7B所示，第一分色镜加及第二分色镜2b对于绿色S-偏振光及红色S-偏振光的截止波长充分分离。因此，无论截止波长是否因入射角依赖性而变化， 红色及绿色S-偏振光可由这些分色镜加及2b合成而实际上不会存在损耗。
由此，将第一分色镜加及第二分色镜2b的截止波长设定至在彩色合成中不使用的黄色带，由此对于以不同于平行光的角度入射的光可有效地合成彩色光。
对于红色、绿色及蓝色光的混合比率，当使用诸如LED的半导体光源分别作为红色、绿色及蓝色光源并且来自各半导体光源的红色、绿色及蓝色光被合成以获得具有极佳白平衡的白色光时，蓝色光学输出通常大于其他颜色，并且绿色光学输出小于其他颜色。在此情况下，蓝色及红色半导体光源的光学输出被限制为与光学输出相对较小的绿色半导体光源一致，由此获得的白色光的光学输出也不可避免地较小。
根据本示例性实施例的彩色合成光学器件，可由两个不同方向合成绿色光。此外， 采用了其中光学输出相对较大的蓝色光量被减小而绿色光被增加的设置方式。因此，可以最佳的彩色混合比率来合成三原色，并且可以获得具有极佳白平衡的白色光。此外，可无限制地以最大程度展现三色LED的光学输出。
本示例性实施例的彩色合成光学器件并不限于仅从两个不同方向合成绿色光的设置方式。例如，如图8所示，绿色及红色P-偏振光也可从直角棱镜Id的入射表面进入彩色合成光学器件1。类似于图5所示的设置方式，绿色及蓝色S-偏振光进入直角棱镜Ia的入射表面，而红色S-偏振光进入直角棱镜Ic的入射表面。图9A是示出红色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第一分色镜加的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图9B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第一分色镜加的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED光源的峰值波长为630nm， 绿色LED光源的峰值波长为520nm，而蓝色LED光源的峰值波长为460nm。图IOA是示出绿色LED光源的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第二分色镜2b的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图IOB是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于图8所示的彩色合成光学器件的第二分色镜2b的S 偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为520nm，而蓝色LED光源的峰值波长为460nm。如图9A及图IOA所示，第一分色镜加或第二分色镜2b均不会对绿色及红色P-偏振光产生作用。因此，从直角棱镜Id的入射表面入射的绿色及红色P-偏振光透射通过各个分色镜加及2b而不会变化，然后离开直角棱镜Ib的出射表面。此外，各个分色镜2a及 2b对红色、绿色及蓝色S-偏振光的作用与图5所示的设置方式下的情况相同。此外，第一分色镜加及第二分色镜2b对于绿色及红色P-偏振光的截止波长充分分离。因此，不论截止波长是否因入射角依赖性而变化，绿色及红色P-偏振光都不会被这些分色镜加及2b反射。因此，不会出现因入射角依赖性而产生的损耗。如图9B及图IOB所示，第一分色镜加及第二分色镜沘对于绿色S-偏振光及红色S-偏振光的截止波长充分分离。因此，无论截止波长是否因入射角依赖性而变化，红色及绿色S-偏振光可在这些分色镜加及2b中合成而实际上不产生损耗。根据图8所示的彩色合成光学器件，不仅绿色光可从两个不同方向入射并合成， 红色光也可从两个不同方向入射并合成。在图5及图8所示的彩色合成光学器件中，可以采用蓝色P-偏振光进入直角棱镜 Id的入射表面的设置方式。在此情况下，蓝色光可从两个不同方向进入并合成。第二示例性实施例图11是示出作为本发明的第二示例性实施例的彩色合成光学器件的设置方式的立体图。参考图11，与第一示例性实施例类似，彩色合成光学器件11是由四个在形成直角的表面处接合在一起的直角棱镜Ila-Ild制成的交叉分色棱镜。由介电多层膜构成的第一分色镜1 及第二分色镜12b形成在直角棱镜Ila-Ild的接合表面上，由此彼此相交。光从彩色合成光学器件11的四个侧表面中的三个表面(各个直角棱镜11a，Ilc 及Ild的表面)进入，由此将颜色合成。S-偏振光(蓝色)进入直角棱镜Ia的表面，并且 S-偏振光(红色+绿色)进入直角棱镜Ic的与上述入射表面相对的表面。P-偏振光(绿色)进入直角棱镜Id的表面(侧表面)。通过将从三个侧表面进入的光进行合成而形成的光从一个剩余侧表面(直角棱镜Ib的与直角棱镜Id的表面相对的表面)离开。在图2所示的第一示例性实施例的彩色合成光学器件1中，绿色及蓝色S-偏振光从直角棱镜Ia的入射表面进入彩色合成光学器件1。相反，在本示例性实施例的彩色合成光学器件11中，绿色S-偏振光与红色S-偏振光一起并非从直角棱镜Ila的入射表面，而是从与上述入射表面相对的直角棱镜Ilc的入射表面进入彩色合成光学器件11。本示例性实施例的彩色合成光学器件11与第一示例性实施例的彩色合成光学器件1的差异就在于此。图12A是示出对于第一分色镜12a的P-偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。图12B是示出对于第一分色镜12a的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。对于入射P-偏振光，第一分色镜12a的截止波长为400nm。在此情况下，第一分色镜1 主要透射而不反射具有400nm或更高波长的P-偏振光的光。另一方面，对于入射 S-偏振光，第一分色镜1 的截止波长为490nm。在此情况下，第一分色镜1 主要透射而不反射具有490nm或更高波长的S-偏振光的光。第一分色镜1 主要反射而不透射具有短于490nm的波长的S-偏振光的光。如果第一分色镜12a的特性被表现为第一分色镜1 对于彩色光的作用，则对于蓝色光，第一分色镜1 透射P-偏振光并且反射S-偏振光。换言之，第一分色镜1 用作蓝色光的偏振分束器。另一方面，第一分色镜1 不会对绿色光及红色光起任何作用，并且透射P-偏振光及S-偏振光两者。图13A是示出对于第二分色镜12b的P_偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。图1 是示出对于第二分色镜12b的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。第二分色镜12b对于作为P-偏振光入射的光的截止波长为700nm。在此情况下， 第二分色镜12b主要透射而不反射具有700nm或更短波长的P-偏振光。另一方面，第二分色镜12b对于作为S-偏振光入射的光的截止波长为490nm。在此情况下，第二分色镜12b 主要反射而不透射具有490nm或更高波长的S-偏振光。此外，第二分色镜12b主要透射而不反射具有短于490nm的波长的S-偏振光。如果第二分色镜12b的特性被表现为第二分色镜12b对彩色光的作用，则第二分色镜12b不会对蓝色光产生任何作用，并且会透射P-偏振光及S-偏振光两者。但是，对于绿色光及红色光，第二分色镜12b透射P-偏振光并反射S-偏振光。换言之，对于绿色光及红色光，第二分色镜12b起偏振分束器的作用。本示例性实施例的彩色合成光学器件11与专利文献11中揭示的分色棱镜的差异在于第一分色镜1 及第二分色镜12b对于S-偏振光的截止波长被设定为490nm，即蓝色-绿色(青色)带。由于该差异，在光学扩展量的限制内不足的彩色光可被补偿，由此获得良好的白平衡，并可以最大程度展现LED光源的光学输出特性。以下将详述该特征。图14是示出当利用图11所示的彩色合成光学器件11来合成彩色光时的光路的示例的平面图。在彩色合成光学器件11的四个侧表面中，三个表面为入射表面，并且从这些入射表面入射的彩色光被第一分色镜1 及第二分色镜12b合成。该剩余表面是出射表面，并且已经被合成的彩色光从该表面离开。在图14中，尽管由箭头实线表示的线分别示出了入射光通量的代表前进方向，但这并不意味着仅箭头实线示出的线才是入射光线。入射光是下述光通量，其具有不大于彩色合成光学器件11的入射表面的横截面，并且包括具有箭头实线所示线之外的位置处的光线以及具有角分量的光线。
使用S-偏振光作为蓝色光。蓝色S-偏振光从直角棱镜Ila的入射表面(图11 中，位于图上侧的表面)入射在彩色合成光学器件11上。第二分色镜12b不会对蓝色S-偏振光产生作用，由此蓝色S-偏振光透射通过第二分色镜12b不发生变化。另一方面，第一分色镜1 将全部蓝色S-偏振光反射。由此，蓝色S-偏振光的光通量被第一分色镜12a 弯曲90度，然后从直角棱镜lib的出射表面离开。使用P-偏振光及S-偏振光作为绿色光。绿色P-偏振光从直角棱镜Ild的入射表面(图14中，位于图左侧的表面)射入彩色合成光学器件11。第一分色镜1 或第二分色镜12b均不会对绿色P-偏振光产生作用，由此绿色P-偏振光透射通过分色镜1 及 12b而不发生变化，然后从直角棱镜lib的出射表面离开。使用S-偏振光作为红色光。绿色及红色S-偏振光从直角棱镜Ilc的入射表面 (图14中，位于图下侧的表面)进入彩色合成光学器件11。第一分色镜1 不会对绿色及红色S-偏振光产生作用，并且由此绿色及红色S-偏振光透射通过第一分色镜1 而不会变化。另一方面，第二分色镜12b反射全部绿色及红色S-偏振光。因此，绿色及红色S-偏振光的光通量在第二分色镜12b处弯曲90度，然后如图14所示从直角棱镜lib的出射表面离开。因此，根据本示例性实施例的彩色合成光学器件11，可以对蓝色S-偏振光、绿色 P-偏振光及S-偏振光以及红色S-偏振光进行合成以获得白色光。图15A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于第一分色镜1 的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图15B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于第一分色镜1 的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为530nm，而蓝色LED光源的峰值波长为450nm。图16A是示出绿色LED光源的发射光谱与对于第二分色镜12b的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图16B是示出红色、绿色及蓝色LED光源每一者的发射光谱与对于第二分色镜12b的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为530nm，而蓝色LED光源的峰值波长为450nm。如图15A及图16A所示，第一分色镜1 及第二分色镜12b对于绿色P-偏振光的截止波长充分分离。因此，不论截止波长是否因入射角依赖性而变化，绿色P-偏振光也不会被这些分色镜1 及12b反射。因此，不会因入射角依赖性而产生损耗。如图15B及图16B所示，第一分色镜1 及第二分色镜12b对于蓝色S-偏振光及绿色S-偏振光的截止波长充分分离。因此，不论截止波长是否因入射角依赖性而变化，蓝色及绿色S-偏振光也可在这些分色镜1 及12b中被合成而实际上不产生损耗。因此，因为第一分色镜1 及第二分色镜12b的截止波长被设定为未在彩色合成中使用的蓝色-绿色(青色)带，故即使对于以不同于平行光的角度入射的光也可有效地进行合成。根据本示例性实施例，与第一示例性实施例类似，可从两个不同方向来对绿色光进行合成。此外，采用降低光学输出相对较大的红色光量并增加绿色光的设置方式。因此， 可以最佳的彩色混合比率来合成三原色，并且可获得具有极佳白平衡的白色光。此外，可在不限制光学输出的情况下最大程度地使三色LED进行显示。本示例性实施例的彩色合成光学器件11并不限于仅合成来自两个不同方向的绿
19色光的设置方式。例如，在图11所示的彩色合成光学器件11中，蓝色或红色P-偏振光，甚至红色及蓝色P-偏振光可进入直角棱镜Iid的绿色P-偏振光进入的入射表面。可根据这些形式的组合来设定混合的颜色。已知因为LED制造时出现的问题，LED的峰值波长会在大致士 10-20nm的范围内变化。在第一示例性实施例中，分色镜的截止波长被设定至黄色波长带(至少560nm，但不大于600nm)，由此通过使用LED可进一步抑制彩色合成期间的损耗，其中绿色LED的峰值的变化会在较短波长一侧发生。在第二示例性实施例中，分色镜的截止波长被设定至蓝色-绿色(青色)波长带(至少480nm但不大于500nm)，由此通过使用LED (其中绿色LED的峰值波长朝向较长波长一侧变化，而蓝色LED的峰值波长朝向较短波长一侧变化)可进一步降低彩色合成期间的损耗。由此可根据LED的峰值波长的变化来选择彩色合成光学器件。此外，LED的光学输出特性因制造问题甚至会发生更大的变化。当蓝色LED的光学输出相对较大时，与第一示例性实施例类似，蓝色减少并且绿色增大。另一方面，当红色 LED的光学输出相对较大时，与第二示例性实施例类似，红色减少并且绿色增大。此外，可通过向绿色P-偏振光的光路增加红色或蓝色P-偏振光来选择各颜色光源的组合设置方式。因此，各示例性实施例的彩色合成光学器件可用于使得能够利用峰值波长或光学输出具有较大变化的LED。第三示例性实施例图17是示出作为本发明的第三示例性实施例的彩色合成光学器件的构造的立体图。参见图17，与第一示例性实施例类似，彩色合成光学器件111是由四个在形成直角的表面处接合在一起的直角棱镜Illa-Illd制成的交叉分色棱镜。由介电多层膜构成的第一分色镜11 及第二分色镜112b形成在直角棱镜Illa-Illd的接合表面上，由此彼此相交。光从彩色合成光学器件111的四个侧表面中的三个表面(各个直角棱镜111a， Illc及Illd的表面)进入，由此将颜色合成。S-偏振光(绿色)进入直角棱镜Illa的表面，并且S-偏振光(红色)进入直角棱镜Illc的与上述入射表面相对的表面。P-偏振光 (蓝色+绿色)进入直角棱镜Illd的表面(侧表面)。通过将从三个侧表面进入的光进行合成而形成的光从一个剩余侧表面(直角棱镜Illb的与直角棱镜Illd的表面相对的表面)离开。在图2所示的第一示例性实施例的彩色合成光学器件1中，绿色及蓝色S-偏振光入射至直角棱镜Ia的入射表面，红色S-偏振光入射至直角棱镜Ic的入射表面，并且绿色 P-偏振光入射至直角棱镜Id的入射表面。相反，在本示例性实施例的彩色合成光学器件 111中，绿色S-偏振光入射至直角棱镜Illa的入射表面，红色S-偏振光入射至直角棱镜 Illc的入射表面，而蓝色及绿色P-偏振光入射至直角棱镜Illd的入射表面。换言之，本示例性实施例的彩色合成光学器件111与第一示例性实施例的彩色合成光学器件的差异在于，蓝色P-偏振光及绿色P-偏振光入射至P-偏振光的透射光路，而绿色S-偏振光及红色 S-偏振光分别入射至S-偏振光的反射光路。图18A是示出对于第一分色镜11 的P-偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。图18B是示出对于第一分色镜11 的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。第一分色镜11 主要透射而不反射作为P-偏振光进入的可见光带的光。第一分色镜11 相对于作为S-偏振光进入的光的截止波长为490nm及580nm。在此情况下，第一分色镜11 主要透射而不反射具有不大于490nm的波长的S-偏振光以及具有至少580nm 的波长的S-偏振光。此外，第一分色镜11 主要反射而不透射具有大于490nm的波长的 S-偏振光以及具有小于580nm的波长的S-偏振光。如果第一分色镜11 的特性被表现为第一分色镜11 对于彩色光的作用，则对于绿色光，第一分色镜11 透射P-偏振光并且反射S-偏振光。换言之，第一分色镜11 还用作绿色光的偏振分束器。另一方面，第一分色镜11 不会对蓝色光及红色光起任何作用，并且透射P-偏振光及S-偏振光两者。图19A是示出对于第二分色镜112b的P-偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。图19B是示出对于第二分色镜112b的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。第二分色镜112b对于作为P-偏振光入射的光的截止波长为700nm。在此情况下， 第二分色镜112b主要透射而不反射具有700nm或更短波长的P-偏振光。另一方面，第二分色镜112b对于作为S-偏振光入射的光的截止波长为580nm。在此情况下，第二分色镜 112b主要反射而不透射具有580nm或更高波长的S-偏振光。相反，第二分色镜112b主要透射而不反射具有短于580nm的波长的S-偏振光。如果第二分色镜112b的特性被表现为第二分色镜112b对彩色光的作用，则第二分色镜112b不会对蓝色及绿色光产生任何作用，并且会透射P-偏振光及S-偏振光两者。 对于红色光，第二分色镜112b透射P-偏振光并反射S-偏振光。换言之，对于红色光，第二分色镜112b也起偏振分束器的作用。与专利文献11 (参见图IA及图1B)中揭示的分色棱镜的主要差异在于第一分色镜11 及第二分色镜112b对于S-偏振光的截止波长被设定为490nm的蓝色-绿色(青色)带以及580nm的黄色带。由于该差异，在光学扩展量的限制内不足的彩色光可被补偿， 由此获得良好的白平衡，并可以最大程度展现LED光源的光学输出特性。以下将详述该特征。图20是示出当利用图17所示的彩色合成光学器件111来合成彩色光时的光路的示例的平面图。如上所述，在彩色合成光学器件111的四个侧表面中，三个表面为入射表面，并且光从这些入射表面入射以通过第一分色镜11 及第二分色镜112b合成彩色光。一个剩余表面是出射表面，并且已经在第一分色镜11 及第二分色镜112b处被合成的光从该出射表面离开。在图20中，尽管由箭头实线表示的线分别示出了入射光通量的代表前进方向，但这并不意味着仅箭头实线示出的线才是入射光线。入射光是下述光通量，其具有不大于彩色合成光学器件111的入射表面的横截面，并且包括具有箭头实线所示线之外的位置处的光线以及具有角分量的光线。使用S-偏振光作为绿色光。绿色S-偏振光从直角棱镜Illa的入射表面(图20 中，位于图上侧的表面)入射在彩色合成光学器件111上。第二分色镜112b不会对绿色 S-偏振光产生作用，由此绿色S-偏振光透射通过第二分色镜112b不发生变化。相反，第一分色镜11 将全部绿色S-偏振光反射。由此，如图20所示，绿色S-偏振光的光路被第一分色镜11 弯曲90度，并且被第一分色镜11 反射的绿色S-偏振光从出射表面离开。使用S-偏振光作为红色光。红色S-偏振光从直角棱镜Illc的入射表面(图20 中，位于图下侧的表面)射入彩色合成光学器件111。第一分色镜11 不会对红色S-偏振光产生作用，并且由此红色S-偏振光透射通过第一分色镜11 而不会变化。相反，第二分色镜112b反射全部红色S-偏振光。因此，如图20所示，红色S-偏振光的光路在第二分色镜112b处弯曲90度，并且在第二分色镜112b处被反射的红色S-偏振光从出射表面离开。使用P-偏振光作为蓝色光，并且P-偏振光还被用作绿色光。蓝色及绿色P-偏振光从直角棱镜Illd的入射表面(图20中，位于图左侧的表面)进入彩色合成光学器件 111。第一分色镜11 或第二分色镜112b均不会对蓝色及绿色P-偏振光产生作用，由此蓝色及绿色P-偏振光透射通过分色镜11 及112b而不发生变化，然后从出射表面离开。如上所述，在本示例性实施例的彩色合成光学器件111中，可通过对蓝色P-偏振光、绿色P-偏振光及S-偏振光以及红色S-偏振光进行合成来获得白色光。图21A是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于第一分色镜11 的 P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图21B是示出绿色及红色LED光源每一者的发射光谱与对于第一分色镜11 的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED 光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为530nm，而蓝色LED光源的峰值波长为 450nmo图22A是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于第二分色镜112b的 P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图22B是示出红色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于第二分色镜112b的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED 光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为530nm，而蓝色LED光源的峰值波长为 450nmo如图21A及图22A所示，第一分色镜11 及第二分色镜112b对于蓝色及绿色 P-偏振光的截止波长充分分离。因此，不论截止波长是否因入射角依赖性而变化，蓝色及绿色P-偏振光也不会被这些分色镜11 及112b反射。因此，不会因入射角依赖性而产生损
^^ ο此外，如图21B及图21B所示，第一分色镜11 及第二分色镜112b对于红色S-偏振光及绿色S-偏振光的截止波长充分分离。因此，不论截止波长是否因入射角依赖性而变化，红色及绿色S-偏振光也可在这些分色镜11 及112b中被合成而实际上不产生损耗。由此通过将第一分色镜11 及第二分色镜112b的截止波长设定为未在彩色合成中使用的黄色以及蓝色-绿色(青色)波长带，可以对于以不同于平行光的角度入射的光进行有效地合成。与第一示例性实施例类似，本示例性实施例使得能够从两个不同方向来对绿色光进行合成。此外，采用降低光学输出相对较大的蓝色光量并增加绿色光的设置方式。因此， 可以最佳的彩色混合比率来合成三原色，并且可获得具有极佳白平衡的白色光。此外，可在不限制光学输出的情况下最大程度地使三色LED进行显示。第四示例性实施例图23是示出作为本发明的第四示例性实施例的彩色合成光学器件的构造的立体图。参见图23，与第一示例性实施例类似，彩色合成光学器件121是由四个在形成直角的表面处接合在一起的直角棱镜121a-121d制成的交叉分色棱镜。由介电多层膜构成的第一分色镜12 及第二分色镜122b形成在直角棱镜121a-121d的接合表面上，由此彼此相交。光从彩色合成光学器件121的四个侧表面中的三个表面(各个直角棱镜121a， 121c及121d的表面)进入，由此将颜色合成。S-偏振光(绿色)进入直角棱镜121a的表面，并且S-偏振光(蓝色)进入直角棱镜121c的与上述入射表面相对的表面。P-偏振光 (红色+绿色)进入直角棱镜121d的表面。通过将从三个侧表面进入的光进行合成而形成的光从一个剩余侧表面(直角棱镜121b的与直角棱镜121d的表面相对的表面)离开。在图2所示的第一示例性实施例的彩色合成光学器件1中，绿色及蓝色S-偏振光入射至直角棱镜Ia的入射表面，红色S-偏振光入射至直角棱镜Ic的入射表面，并且绿色 P-偏振光入射至直角棱镜Id的入射表面。相反，在本示例性实施例的彩色合成光学器件 121中，绿色S-偏振光入射至直角棱镜121a的入射表面，蓝色S-偏振光入射至直角棱镜 121c的入射表面，而红色及绿色P-偏振光入射至直角棱镜121d的入射表面。换言之，本示例性实施例的彩色合成光学器件121与第一示例性实施例的彩色合成光学器件的差异在于，红色P-偏振光及绿色P-偏振光入射至P-偏振光的透射光路，而绿色S-偏振光及蓝色 S-偏振光分别入射至S-偏振光的反射光路。图24A是示出对于第一分色镜12 的P-偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。图24B是示出对于第一分色镜12 的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。第一分色镜12 主要透射而不反射作为P-偏振光进入的可见光带的光。第一分色镜12 相对于作为S-偏振光进入的光的截止波长为490nm及580nm。在此情况下，第一分色镜12 主要透射而不反射具有不大于490nm的波长的S-偏振光或具有至少580nm 的波长的S-偏振光。此外，第一分色镜12 主要反射而不透射具有大于490nm的波长的 S-偏振光以及具有小于580nm的波长的S-偏振光。如果第一分色镜12 的特性被表现为第一分色镜12 对于彩色光的作用，则对于绿色光，第一分色镜12 透射P-偏振光并且反射S-偏振光。换言之，第一分色镜12 还用作绿色光的偏振分束器。第一分色镜12 不会对蓝色光及红色光起任何作用，并且透射P-偏振光及S-偏振光两者。图25A是示出对于第二分色镜122b的P-偏振光及S-偏振光的光谱透射特性的视图。图25B是示出对于第二分色镜122b的P-偏振光及S-偏振光的光谱反射特性的视图。第二分色镜122b对于作为P-偏振光入射的光的截止波长为400nm。在此情况下， 第二分色镜122b主要透射而不反射具有400nm或更高波长的P-偏振光。第二分色镜122b 对于作为S-偏振光入射的光的截止波长为490nm。在此情况下，第二分色镜122b主要反射而不透射具有490nm或更短波长的S-偏振光。此外，第二分色镜122b主要透射而不反射具有长于490nm的波长的S-偏振光。如果第二分色镜122b的特性被表现为第二分色镜122b对彩色光的作用，则针对红色及绿色光，第二分色镜122b不会对P-偏振光及S-偏振光两者产生任何作用，并且会将其透射。对于蓝色光，第二分色镜122b透射P-偏振光并反射S-偏振光。换言之，对于蓝色光，第二分色镜122b也起偏振分束器的作用。本示例性实施例与专利文献11 (参见图IA及图1B)中揭示的分色棱镜的主要差异在于第一分色镜12 及第二分色镜122b对于S-偏振光的截止波长被设定为490nm的蓝色-绿色(青色)带以及580nm的黄色带。由于该差异，在光学扩展量的限制内不足的彩色光可被补偿，由此获得良好的白平衡，并可以最大程度展现LED光源的光学输出特性。 以下将详述该特征。图沈是示出当利用图23所示的彩色合成光学器件121来合成彩色光时的光路的示例的平面图。如上所述，在彩色合成光学器件121的四个侧表面中，三个表面为入射表面，并且光从这些入射表面入射以通过第一分色镜12 及第二分色镜122b合成彩色光。一个剩余表面是出射表面，并且已经在第一分色镜12 及第二分色镜122b处被合成的光从该出射表面离开。在图沈中，尽管由箭头实线表示的线分别示出了入射光通量的代表前进方向，但这并不意味着仅箭头实线示出的线才是入射光线。入射光是下述光通量，其具有不大于彩色合成光学器件121的入射表面的横截面，并且包括具有箭头实线所示线之外的位置处的光线以及具有角分量的光线。使用S-偏振光作为绿色光。绿色S-偏振光从直角棱镜121a的入射表面(图沈中，位于图上侧的表面)入射在彩色合成光学器件121上。第二分色镜122b不会对绿色 S-偏振光产生作用，由此绿色S-偏振光透射通过第二分色镜122b不发生变化。相反，第一分色镜12 将全部绿色S-偏振光反射。由此，如图沈所示，绿色S-偏振光的光路被第一分色镜12 弯曲90度，并且被第一分色镜12 反射的绿色S-偏振光从出射表面离开。使用S-偏振光作为蓝色光。蓝色S-偏振光从直角棱镜121c的入射表面(图沈中，位于图下侧的表面)射入彩色合成光学器件121。第一分色镜12 不会对蓝色S-偏振光产生作用，并且由此蓝色S-偏振光透射通过第一分色镜12 而不会变化。相反，第二分色镜122b反射全部蓝色S-偏振光。因此，如图沈所示，蓝色S-偏振光的光路在第二分色镜122b处弯曲90度，并且在第二分色镜122b处被反射的蓝色S-偏振光从出射表面离开。使用P-偏振光作为红色光，并且P-偏振光还被用作绿色光。红色及绿色P-偏振光从直角棱镜121d的入射表面(图沈中，位于图左侧的表面)进入彩色合成光学器件 121。第一分色镜12 或第二分色镜122b均不会对红色及绿色P-偏振光产生作用，由此红色及绿色P-偏振光透射通过分色镜12 及122b而不发生变化，然后从出射表面离开。如上所述，在本示例性实施例的彩色合成光学器件121中，可通过对红色P-偏振光、绿色P-偏振光及S-偏振光以及蓝色S-偏振光进行合成来获得白色光。图27A是示出绿色及红色LED光源每一者的发射光谱与对于第一分色镜12 的 P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图27B是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于第一分色镜12 的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED 光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为530nm，而蓝色LED光源的峰值波长为 450nmo图28A是示出红色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于第二分色镜122b的P偏振光的光谱透射特性之间的关系的视图。图28B是示出蓝色及绿色LED光源每一者的发射光谱与对于第二分色镜122b的S偏振光的光谱反射特性之间的关系的视图。红色LED 光源的峰值波长为630nm，绿色LED光源的峰值波长为530nm，而蓝色LED光源的峰值波长为 450nmo如图27A及图28B所示，第一分色镜12 及第二分色镜122b对于红色及绿色 P-偏振光的截止波长充分分离。因此，不论截止波长是否因入射角依赖性而变化，蓝色及绿色P-偏振光也不会被这些分色镜12 及122b反射。因此，不会因入射角依赖性而产生损
^^ ο此外，如图27B及图27B所示，第一分色镜12 及第二分色镜12 对于蓝色S-偏振光及绿色S-偏振光的截止波长充分分离。因此，不论截止波长是否因入射角依赖性而变化，蓝色及绿色S-偏振光也可在这些分色镜12 及122b中被合成而实际上不产生损耗。由此通过将第一分色镜12 及第二分色镜122b的截止波长设定为未在彩色合成中使用的蓝色-绿色(青色)以及黄色波长带，可以对于以不同于平行光的角度入射的光进行有效地彩色光的合成。与第一示例性实施例类似，本示例性实施例使得能够从两个不同方向来对绿色光进行合成。此外，采用降低光学输出相对较大的红色光量并增加绿色光的设置方式。因此， 可以最佳的彩色混合比率来合成三原色，并且可获得具有极佳白平衡的白色光。此外，可在不限制光学输出的情况下最大程度地使三色LED进行显示。第五示例性实施例图四是示出作为本发明的第五示例性实施例的投射型显示装置的构造的框图。本示例性实施例的投射型显示装置包括三个光源20a-20c、彩色合成光学器件 21、红色显示器件22a、绿色显示器件22b、蓝色显示器件22c以及投射透镜23。彩色合成光学器件21是与第一示例性实施例类似的交叉分色棱镜，并包括四个直角棱镜21a_21d，其中形成直角的表面接合在一起。由介电多层膜构成的第一分色镜Ma 及第二分色镜24b形成在直角棱镜21a-21d的接合表面上，由此相交。 光源20a提供红色光。光源20b提供绿色光。光源20c提供绿色光及蓝色光。这里的红色、绿色及蓝色对应于光的三原色。红色显示器件2 沿来自光源20a的照明光通量(红色)的行进方向设置。来自光源20a的照明光能量(红色)被照射至红色显示器件22a。红色显示器件2 生成S-偏振光的影像光(红色)。彩色合成光学器件21的直角棱镜21c沿来自红色显示器件2 的 S-偏振光的影像光(红色)的行进方向布置。绿色显示器件22b沿来自光源20a的照明光通量(绿色)的行进方向设置。来自光源20b的照明光能量(绿色)被照射至绿色显示器件22b。绿色显示器件22b生成P-偏振光的影像光(绿色)。彩色合成光学器件21的直角棱镜21d沿来自绿色显示器件22b的 P-偏振光的影像光(绿色)的行进方向布置。蓝色显示器件22b沿来自光源20c的照明光通量(绿色+蓝色)的行进方向设置。来自光源20c的照明光能量(绿色+蓝色)被照射至蓝色显示器件22c。蓝色显示器件22c生成S-偏振光的影像光(绿色+蓝色)。彩色合成光学器件21的直角棱镜21a沿来自绿色显示器件22c的S-偏振光的影像光(绿色+蓝色)的行进方向布置。
在彩色合成光学器件21的四个侧表面中，直角棱镜21a，21c及21d的表面是入射表面，而直角棱镜21b的表面是出射表面。可在这些入射及出射表面上设置由介电多层膜构成的防反射膜。来自红色显示器件2 的S-偏振光的影像光(红色)从直角棱镜21c—侧的入射表面入射至彩色合成光学器件21。来自绿色显示器件22b的P-偏振光的影像光(绿色) 从直角棱镜21d—侧的入射表面入射至彩色合成光学器件21。来自蓝色显示器件22c的 S-偏振光的影像光(绿色+蓝色)从直角棱镜21a—侧的入射表面入射至彩色合成光学器件21。图3A及图;3B中示出了第一分色镜2 相对于P-偏振光及S-偏振光的光谱投射特性及光谱反射特性。图4A及图4B中示出了第二分色镜24b相对于P-偏振光及S-偏振光的光谱投射特性及光谱反射特性。在彩色合成光学器件21中，从直角棱镜21a、21c及21d各自的入射表面进入的 S-偏振光的影像光(红色)、P-偏振光的影像光(绿色)以及S-偏振光的影像光(绿色 +蓝色)通过第一分色镜2 及第二分色镜24b被颜色合成。经过颜色合成的影像光从直角棱镜21b的出射表面离开。投射透镜23沿从彩色合成光学器件21的出射表面离开的光通量(影像光)的行进方向设置。在各个显示器件22a-22c上显示的影像(或画面)通过投射透镜23被投射在屏幕(未示出)上。以下将更具体地描述红色显示器件22a、绿色显示器件22b以及蓝色显示器件22c 的构造。图30是示出被用作红色显示器件22a、绿色显示器件22b以及蓝色显示器件22c 的显示器件的构造的框图。参考图30，显示器件包括液晶光阀40。偏振器41安装至液晶光阀40的入射表面一侧(光源侧)，而分析器42安装至液晶光阀40的出射表面一侧(彩色合成光学器件侧)。液晶光阀40设置有两个玻璃基板，其上形成有形成像素的透明电极膜，液晶填充在这些玻璃基板之间。作为液晶，例如可以使用扭曲向列型(TN)液晶。作为液晶驱动方法， 采用有源矩阵(AM)法，其控制作为为各个像素设置的开关器件的薄膜电阻(TFT)。输入视频信号被供应至视频信号处理电路44。视频信号处理电路44执行诸如亮度校正或颜色校正的视频信号处理。已经经过视频信号处理的信号从视频信号处理电路44 被提供至驱动电路43。驱动电路43使来自视频信号处理电路44的信号经过诸如D/A转换或偏振转换的处理以驱动液晶光阀40，并向设置在各像素中的TFT提供驱动信号。在液晶光阀40中，根据来自驱动电路43的驱动信号，通过供应至各像素的电压来改变液晶的状态，并且穿过偏振器41的照明光的偏振状态根据液晶状态的变化而发生变化。因此，已经穿过分析器42的照明光根据基于输入视频信号的影像而经过强度调制。液晶模式并不限于TN型，并且驱动模式并不限于AM法。但是，从分析器42离开的光的偏振方向被规定为在图四中所示的彩色合成光学器件中使用的偏振方向。通过考虑上述情况来规定根据液晶模式穿过偏振器41的光的偏振方向。基于上述规定来确定偏振器41及分析器42的偏振轴的方向。利用图30所示的显示器件来形成图四所示的各个彩色显示器件22a_22c。利用微调机构来对从各颜色液晶光阀至投射透镜23的光路的长度以及垂直于各颜色的液晶光阀光轴的平面内的位置进行调节，使得显示的各个颜色的影像在屏幕上符合。各颜色液晶光阀的部件被固定，使得相对于彩色合成光学器件21的位置不会变化。以下将描述图四所示光源20a-20c的实际构造。图31是示出被用作光源20a-20c的光源的基本构造的框图。参考图31，光源包括LED模块50，其中作为发光单元51的LED被安装在衬底上。衬底还用作散热板，并且还安装有散热器(未示出)。强制冷却装置也设置在LED模块50上，并且执行温度控制以使 LED的发光特性稳定。当接通投射型显示装置的电源开关时，驱动电路53向发光单元(LED) 51供应驱动电流。当电流流至发光单元(LED) 51时，发光单元(LED) 51发光。来自发光单元(LED) 51 的光被会聚光学系统52会聚。来自会聚光学系统52的光通量被照射至显示器件。作为会聚光学系统，在图31中使用透镜形光学器件，但也可使用诸如反射器的反射型光学单元。此外，还可使用蝇眼透镜或玻璃棒作为综合器以使光均勻地照射至显示器件。此外，为了防止在显示器件的偏振器处损失一个偏振组件，还可使用光学系统来重新使用一个偏振组件，例如采用偏振分束器以及半波板的偏振转换光学系统。当然，LED模块50 的发光单元51可以是产生偏振光的光源，或者可在发光单元51中设置偏振转换功能以从发光单元51生成偏振光。无论何种设置方式，均可通过任何公知技术的组合来构造光源。以下将描述光源20a-20c的LED模块的实际构造。图32A是示意图，示出了用于光源20a的红色LED模块60的构造。参考图32A，红色LED模块60包括由四个LED芯片61a_61d构成的发光单元61。全部LED芯片61a_61d 均由峰值波长为630nm的红色LED构成，这些组件的芯片面积大致相同。图32B是示意图，示出了用于光源20b的绿色LED模块70的构造。参考图32B，绿色LED模块70包括由四个LED芯片71a_71d构成的发光单元71。全部LED芯片71a_71d 均由峰值波长为520nm的绿色LED构成，这些组件的芯片面积大致相同。图32C是示意图，示出了用于光源20c的蓝色LED模块80的构造。参考图32C，蓝色LED模块80包括由四个LED芯片81a_81d构成的发光单元81。全部LED芯片81a_81c 均由峰值波长为460nm的蓝色LED构成。LED芯片81d由峰值波长为520nm的绿色LED构成。这些组件的芯片面积大致相同。构成上述LED芯片61a-61d、71a_71d以及81a_81d的红色、绿色及蓝色LED的发射光谱与图6B所示的示例类似。基于上述的光学扩展量的极限，各个发光单元61、71及81的面积基本上由显示器件的面积以及投射透镜的f值决定，但在确定这些面积时，要考虑制造中的定位余量以及照明光的光分布的均勻性。在红色LED模块60、绿色LED模块70以及蓝色LED模块80中，构成发光单元的 LED芯片具有相对于电流的不同发光特性，并且因为根据这些发光特性通过图31所示的驱动电路53来控制至发光单元51 (LED芯片)的电流量。此外，以下描述额定驱动时各颜色LED的特性。在xy色度坐标上给定红色LED的
27色度(0.700,0. 300)，并且发射光通量为4551m每芯片。在xy色度坐标上给定绿色LED的色度(0. 195，0. 700)，并且发射光通量为10001m每芯片。在xy色度坐标上给定蓝色LED的色度(0. 140,0. 046)，并且发射光通量为1331m每芯片。以下参考图四来描述由上述组件构成的本示例性实施例的投射型显示装置的工作。光源20a由图32A所示的红色LED模块60制成，并且从该红色LED模块60发出的光具有如图6B所示的红色LED的发光光谱。来自光源20a的光(红色)照射至红色显示器件2加。在经过强度调节以与基于红色显示器件22a中的输入视频信号的影像(用于红色)一致之后，来自光源20a的光(红色)作为来自红色显示器件22a的S-偏振光的影像光(红色)进入彩色合成光学器件21。第一分色镜2 具有对于S-偏振光的诸如图6B所示的反射特性，并且来自红色显示器件22a的S-偏振光的影像光(红色)由此透射通过第一分色镜Ma。第二分色镜 24b具有对于S-偏振光的诸如图7B所示的反射特性，并且来自红色显示器件22a的S-偏振光的影像光(红色)因此被反射，使得光路被第二分色镜24b弯曲90度。在第二分色镜 24b处被反射的S-偏振光的影像光(红色)从彩色合成光学器件21的光出射表面离开。光源20b由图32B所示的绿色LED模块70制成，并且从该绿色LED模块70发出的光具有如图6B所示的绿色LED的发光光谱。来自光源20b的光(绿色)照射至绿色显示器件22b。在经过强度调节以与基于绿色显示器件22b中的输入视频信号的影像(用于绿色)一致之后，来自光源20b的光(绿色)作为来自绿色显示器件22b的P-偏振光的影像光(绿色)进入彩色合成光学器件21。第一分色镜2 具有对于P-偏振光的诸如图6A所示的透射特性，并且来自绿色显示器件22b的P-偏振光的影像光(绿色)由此透射通过第一分色镜2 而不会改变。第二分色镜24b具有对于P-偏振光的诸如图7A所示的透射特性，并且来自绿色显示器件22b 的P-偏振光的影像光(绿色)因此被透射通过第二分色镜24b而不会改变。由两个分色镜2 及24b透射的P-偏振光的影像光(绿色)从彩色合成光学器件21的出射表面离开而不会改变。光源20c由图32c所示的蓝色LED模块80制成，并且从该蓝色LED模块80发出的光具有如图6B所示的蓝色及绿色LED的发光光谱。来自光源20c的光(绿色+蓝色) 照射至蓝色显示器件22c。在经过强度调节以与基于蓝色显示器件22c中的输入视频信号的影像(用于蓝色)一致之后，来自光源20c的光(绿色+蓝色)作为来自蓝色显示器件22c的S-偏振光的影像光进入彩色合成光学器件21。第一分色镜Ma具有对于S-偏振光的诸如图6B所示的反射特性，并且来自蓝色显示器件22c的S-偏振光的影像光(绿色+蓝色)由此透射通过第一分色镜Ma。第二分色镜24b具有对于S-偏振光的诸如图7B所示的反射特性，并且来自蓝色显示器件22c的 S-偏振光的影像光(绿色+蓝色)因此被反射使得其光路被第二分色镜24b弯曲90度。 在第二分色镜24b处被反射的S-偏振光的影像光(绿色+蓝色)从彩色合成光学器件21的出射表面离开。从光源20a离开并且照射至红色显示器件2 的光具有依士 15度分散的角度。类似的，从光源20b发出并且照射至绿色显示器件22b的光以及从光源20c发出并且照射至蓝色显示器件22c的光具有依士 15度分散的角度。根据本示例性实施例，第一分色镜Ma 及第二分色镜24b相对于绿色P-偏振光的截止波长被充分分离。因此，无论是否因入射角依赖性而产生截止波长的变化，绿色P-偏振光均未被这些分色镜2 及24b反射。因此， 没有因入射角依赖性而产生光损耗。类似的，第一分色镜2 及第二分色镜24b相对于蓝色及绿色S-偏振光以及红色 S-偏振光的截止波长被充分分离。因此，无论是否因入射角依赖性而产生截止波长的变化， 均可通过这些分色镜2 及24b来合成蓝色、绿色及红色S-偏振光而实际不产生光损耗。如上所述，彩色合成光学器件21将从三个方向进入的红色显示器件22a、绿色显示器件22b以及蓝色显示器件22c的光合成为单一光通量。通过彩色合成光学器件21合成的光进入投射透镜23。彩色合成光学器件21通过投射透镜23将在这些红色显示器件 22a、绿色显示器件2 及蓝色显示器件22c上显示的影像(画面)透射在屏幕(未示出) 上。以下描述本示例性实施例的投射型显示装置的效果。作为示例，蓝色LED模块的发光单元由四个蓝色LED芯片构成，绿色LED模块的发光单元由四个绿色LED芯片构成，而红色LED模块的发光单元由四个红色LED芯片构成。当来自这些蓝色、绿色及红色LED模块的光通量被合成时，整个合成光束为63521m(= (455+1000+133)x4)。但是，上述被合成的白色的色度为(0. 299,0. 271)，由此与标准光源D65的白色度 (0.313,0. 329)的蓝紫色方向明显偏离。因为绿色LED相对于用于获得极佳白色的光量比率的光学输出相对较弱并且蓝色LED的光学输出相对较强，因此发生上述偏离。为了实现白平衡，必须增加发出的绿色光通量。如果在额定范围内，可通过增加流向LED的电流量来增加发出的光通量。但是，在来自绿色LED的发出光通量为10001m的状态下增加电流量将导致在超过定额的水平处驱动LED，在此情况下，不能预期光通量随着电流量的增加而增加。此外，超过定额驱动LED不仅会缩短LED的使用寿命，还可能会损坏 LED。基于以上情况，在从1331m至LED模块801m的范围内控制蓝色LED的发出光通量， 并且根据绿色LED芯片的发出光通量来在4551m至3641m地范围内控制红色LED芯片的发出光通量。在此情况下，整体光通量为57761m，由此亮度降低9%。相反，如图32C所示，在本示例性实施例的投射型显示装置中，LED模块80由三个发出蓝色光的LED芯片Sla-Slc以及一个发出绿色光的LED芯片81d制成。换言之，与上述由四个蓝色LED芯片制成的蓝色LED模块相比较，在本LED模块80中，蓝色LED芯片的数量减少一个，并且替代其设置发出绿色光的LED芯片。此外，在本示例性实施例的投射型显示装置中，红色LED模块60由图32A所示的发出红色光的四个LED芯片61a-61d制成，并且绿色LED模块70由图32B所示的发出绿色光的四个LED芯片71a-71d制成。因此，绿色LED芯片的数量是设置在绿色LED模块70中的四个LED芯片71a-71d，以及用在蓝色LED模块80中的一个LED芯片81d，总共5个。此夕卜，蓝色LED芯片的数量为3个，并且红色LED芯片的数量为4个。当以定额驱动全部这些红色、绿色以及蓝色LED时，获得的白色色度为标准光源D65的白色度(0.313，0.3四)。此夕卜，总光通量为72191m，实现上述57761m的25%的改进。将从设置有图32C所示的蓝色LED模块的光源20c发出的彩色光的色度给定为xy 色度坐标(0. 148,0. 139)。该值表明从原色蓝向略微明亮蓝色变化。但是，在明亮的观察环境中，不会担心色度的上述变化的影响。此外，在进行视频处理时，颜色校正可减小中间颜色的色度的变化的影响。如这里所述，根据本示例性实施例，获得了投射型显示装置，其能够通过使用彩色合成光学器件来显示明亮投射影像，该彩色合成光学器件可使LED的光学输出性能最大化地进行显示，并且获得具有极佳白平衡的白色光，并且在混合颜色时具有较高的光学利用效率。在本示例性实施例中，使用第一示例性实施例中的交叉分色棱镜作为彩色合成光学器件，但是当红色LED的光学输出特性超越蓝色LED的光学输出特性时，也可使用第二示例性实施例中所示的交叉分色棱镜。在此情况下，将四个发出绿色光的LED芯片安装在绿色LED模块上，将四个发出蓝色光的LED芯片安装在蓝色LED模块上，并且将三个发出红色光的LED芯片以及一个发出绿色光的LED芯片安装在红色LED模块上。作为其他示例，可以减少绿色LED的数量，并且可将红色或蓝色LED增加至绿色 LED模块。假定图32C所示的蓝色LED模块具有安装在衬底上的三个蓝色LED芯片Sla-Slc 以及一个绿色LED芯片81d，但模块并不限于上述构造。可以使用四分之一芯片面积的四个绿色LED，并且这些LED可以对称方式例如布置在发光单元的四个角落，由此改进发出光的颜色混合。图32A-32C所示的各个颜色的全部LED模块具有安装在衬底上的四个LED芯片， 但模块并不限于此形式。安装在发出单一颜色光的LED模块中的LED芯片可以是具有四倍面积的单一 LED芯片。安装在发出两种颜色光的LED模块中的LED芯片的数量可以是两个或更多。重点不在于LED芯片的数量，而在于芯片面积。优选地与颜色混合比率结合设置安装在LED模块中的LED芯片的芯片面积。利用具有较小面积的LED芯片使得能够以更精确的颜色混合比率来设定芯片面积。当然，如果蓝色LED的光学输出特性更高，则可通过两个绿色LED芯片来代替图 32C中所示的蓝色LED模块中的两个蓝色LED芯片。因此，可根据使用的LED的光学输出特性来适当地设计LED模块。替代地，并非将多个LED芯片安装在单一衬底上，可使用分别安装有一个LED芯片的多个组件，并利用诸如导光板的光学装置来实现合成。此外，为了增大光的绝对量，可以结合背景技术中的全息图或分色镜来使用装置以对具有不同峰值波长的颜色的光进行合成。为了简化上述说明，假定各颜色的显示器件、彩色合成光学器件以及投射型透镜为不会基于波长而产生损耗的组件，并且使用从各光源发出的光通量的光量的比率。实际上，还存在透射特性会因颜色而变化组件，并且当显示全白屏幕时，优选地通过从投射型透镜发出的各颜色的光通量的光量比率来设定LED芯片的面积比率。
第六示例性实施例图33是示出作为本发明的第六示例性实施例的投射型显示装置的构造的框图。 本示例性实施例的投射型显示装置具有以下构造，其中将控制装置90增加至第五示例性实施例的投射型显示装置。与光学系统相关的组件与第五示例性实施例完全相同。本示例性实施例的投射型显示装置能够在执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式与执行强调亮度的彩色影像显示的第二显示模式之间进行切换。控制装置 90根据第一及第二显示模式来执行彩色影像显示。在第一显示模式(强调彩色再现性的彩色影像显示)中，控制装置90使得安装在蓝色LED模块80中的LED芯片81a_81c (蓝色LED芯片)以及LED芯片81d (绿色LED芯片)中的LED芯片Sla-Slc发光，但不会使LED芯片81d发光。控制装置90使安装在绿色 LED模块70中的LED芯片71a_71d以及安装在红色LED模块60中的LED芯片61a_61d发光，并且通过根据安装在绿色LED模块70中的LED芯片71a_71c的发出光通量来控制安装在蓝色LED模块80中的各LED芯片81a-81c以及安装在红色LED模块60中的各LED芯片 61a-61d的光学输出而获得白平衡。在此状态下，控制装置90执行画面显示，其使用来自各颜色LED模块的发出光通量。在第一显示模式下各红色、绿色及蓝色的色度及光通量例如是以下值。红色色度为(0. 700,0. 300)，并且来自红色LED模块60的发出光通量对于安装在模块中的全部 LED芯片61a-61d而言为14561m。绿色色度为(0. 195，0. 700)，并且来自绿色LED模块70 的发出光通量对于安装在模块中的全部LED芯片71a-71d而言为40001m。蓝色色度为 (0. 140,0. 046)，并且来自蓝色LED模块80的发出光通量对于安装在模块中的全部LED芯片81a-81c而言为3201m。当在这些条件下显示白色时，获得(0.313,0.329)的色度，并且来自各颜色LED模块的总光通量为57761m。因此，根据第一显示模式，三原色的颜色极佳， 但亮度较低。相反，在第二显示模式(强调亮度的影像显示)下，控制装置90使得安装在蓝色 LED模块80中的LED芯片81a_81c (蓝色LED芯片)以及LED芯片81d (绿色LED芯片)、 安装在绿色LED模块70中的LED芯片71a-71d、以及安装在红色LED模块60中的LED芯片61a-61d全部点亮。此外，控制装置90根据包含来自安装在绿色LED模块70中的各LED 芯片71a-71d的发出光通量以及安装在蓝色LED模块80中的LED芯片81d的发出光通量的全部绿色光通量来执行控制，使得安装在蓝色LED模块80中的各LED芯片Sla-Slc以及安装在红色LED模块60中的各LED芯片61a_61d的光学输出是可获得白平衡的最大输出。 在此状态下，控制装置90执行影像显示，其使用来自各颜色LED模块的发出光通量。在第二显示模式下的各红色、绿色及蓝色的色度及光通量例如是以下值。红色色度为(0. 700,0. 300)，并且来自红色LED模块60的发出光通量对于安装在模块中的全部 LED芯片61a-61d而言总共为18201m。绿色色度为(0. 195，0. 700)，并且来自绿色LED模块70的发出光通量对于安装在模块中的全部LED芯片71a-71d而言总共为40001m。蓝色色度为(0. 148,0. 139)，并且来自蓝色LED模块80的发出光通量为13991m，其通过将安装在模块中的全部LED芯片81a-81c的3991m与安装在模块上的LED芯片81d的10001m相加而获得。当在这些条件下显示白色时，获得(0.313,0.3 )的色度，并且来自各颜色LED 模块的总光通量为72191m。由此，在第二显示模式下获得的原色蓝在某种程度上劣化，但获得了明亮的影像。以下将描述控制装置90的实际构造。图34是示出控制装置90的构造的框图。在图34中，为了方便，除了控制装置90 之外，还示出了光源100以及显示器件200。光源100是被用作图33所示光源20a-20c的组件，并且显示器件200是被用作图33所示显示器件22a-22c的组件。光源100包括LED模块101以及聚光光学系统102。来自LED模块101的发光单元IOla的光在聚光光学系统102中会聚，然后显示器件200被该会聚光通量照射。光源 100的构造与图31所示的光源类似。显示器件200包括液晶光阀202、设置在液晶光阀202的入射表面侧(光源一侧) 的偏振器201、以及设置在液晶光阀202的出射表面侧(彩色合成光学器件一侧)的分析器 203。该显示器件200的构造与图30所示的显示器件类似。控制装置90包括显示模式确定电路91、检测装置92、输入装置93、视频信号处理电路94以及驱动电路95及96。输入视频信号被提供至视频信号处理电路94。视频信号处理电路94执行诸如亮度校正及颜色校正的视频信号处理。已经经过视频信号处理的信号从视频信号处理电路94 被提供至驱动电路96。驱动电路96使来自视频信号处理电路94的信号经过诸如D/A转换及偏振转换的处理以驱动液晶光阀202，并将驱动信号提供至设置在各像素中的TFT。显示模式确定电路91基于来自检测装置92、输入装置93以及视频信号处理电路 94的信号来执行显示模式确定处理。驱动电路95根据在显示模式确定电路91中确定的显示模式来驱动LED模块101。在显示模式确定电路91实现的显示模式确定处理中存在三种确定处理基于手动输入的显示模式确定处理、安装环境适应型显示模式确定处理以及影像内容适应型显示模式确定处理。(1)手动输入输入装置93包括多个操作按钮。在本示例性实施例的投射型显示装置中，在存储器(未示出)中存储用于选择显示模式的模式选择屏幕信息，并且在接通电源之后或在预定操作按钮在输入装置93中被压下时，控制装置90执行显示控制，以在屏幕上投射基于存储在存储器中的模式选择屏幕信息的屏幕。通过输入装置93，操作者能够选择投射在屏幕上的模式选择屏幕上的第一或第二显示模式。当在输入装置93中执行了输入操作以选择显示模式时，与输入操作一致的模式选择信号从输入装置93被提供至显示模式确定电路91。显示模式确定电路91基于来自输入装置93的模式选择信号来从第一及第二显示模式中确定显示模式。(2)安装环境适应型检测装置92包括检测室内亮度的第一传感器(光学传感器)或对在屏幕上显示的白色光栅图案或黑色光栅图案的亮度或者上述两种屏幕的亮度进行检测的第二传感器。显示模式确定电路91将第一传感器的检测值与基准值进行比较。如果第一传感器的检测值小于基准值，则显示模式确定电路91判定室内较暗，并且确定第一显示模式， 其中执行强调彩色再现性的彩色影像显示。如果第一传感器的检测值大于等于基准值，则显示模式确定电路91判定室内较亮，并且确定第二显示模式，其中执行强调亮度的彩色影像显示。
替代地，显示模式确定电路91基于第二传感器的检测值来判定投射屏幕的亮度。 具体而言，显示模式确定电路91将第二传感器的检测值(白色光栅图案或黑色光栅图案的亮度)与基准值进行比较。
在执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式下，在屏幕上显示白色光栅图案或黑色光栅图案。当通过第二传感器测量的黑色光栅图案的亮度的检测值小于基准值时，判定室内较暗，并且确定执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式。当测量的黑色光栅图案的亮度的检测值大于准值时，室内较亮，在此情况下，也可参考在测量白色光栅图案检测到的值。当投射影像的放大倍率较小时，投射屏幕较亮。换言之，如果在测量白色光栅图案的亮度时检测到的值与测量黑色光栅图案的亮度时检测到的值之间的差异或比率大于基准值，则判定投射屏幕足够亮，并且确定执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式。但是，如果在测量白色光栅图案的亮度时检测到的值与测量黑色光栅图案的亮度时检测到的值之间的差异或比率小于基准值，则判定投射屏幕较暗，并且确定执行强调亮度的彩色影像显示的第二显示模式。
通常，当在投射型显示装置中的屏幕的放大倍率较大时，投射屏幕变暗，相反，当放大倍率较小时，投射屏幕变亮。因此，可基于放大倍率来确定显示模式。具体而言，设置用于检测投射透镜的放大倍率(变焦程度)的装置，并且显示模式确定电路91将检测到的放大倍率与基准值进行比较。当放大倍率大于基准值时，显示模式确定电路91判定投射屏幕较暗，并且确定执行强调亮度的彩色影像显示的第二显示模式。当放大倍率小于等于基准值时，显示模式确定电路91判定投射屏幕较亮，并且确定执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式。
尽管黑色光栅图案的亮度等于室内的亮度，但存在室内仅在屏幕附近的位置较暗的情况，因此优选地通过屏幕表面的亮度来确定显示模式。
此外，可以设置用于检测投射透镜的变焦大小以及焦点(即，投射距离)的装置， 并且显示模式确定电路91可基于这些检测结果来估计投射屏幕尺寸，并且使用该估计值来识别屏幕的亮度。
(3)影像内容适应型
替代地，视频信号处理电路94从输入视频信号获得影像数据的直方图，并且基于该直方图来判定暗屏是否常见或亮屏是否常见，然后向显示模式确定电路91提供该判定结果。例如如下所述来执行屏幕是暗或是明的判定。通过基于直方图的水平轴(亮度水平)的基准亮度水平(例如，最大亮度水平与最小亮度水平之间的亮度水平)来在低于基准亮度水平的部分与高于基准亮度水平的部分之间划分直方图，然后检查哪种部分数量更大，来执行屏幕或暗或明的判定。
在从视频信号处理电路94接收到表明暗屏数量更多的信号时，显示模式确定电路91判定屏幕为诸如电影的要求全彩画面的屏幕，并且确定执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式。替代地，在从视频信号处理电路94接收到表明亮屏数量更多的信号时，显示模式确定电路91判定屏幕为会议中的演示屏，并且确定执行强调亮度的彩色影像显示的第二显示模式。
替代地，视频信号处理电路94可判定输入视频信号是否为运动画面或静止画面， 然后将判定结果提供至显示模式确定电路91。在此情况下，在从视频信号处理电路94接收到表明输入视频信号是运动画面的判定结果(信号)时，显示模式确定电路91确定执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式。在从视频信号处理电路94接收到表明输入视频信号是静止画面的判定结果(信号)时，显示模式确定电路91确定执行强调亮度的彩色影像显示的第二显示模式。
替代地，视频信号处理电路94检测基于输入视频信号的影像是否是在原色红、绿及蓝中特定原色(例如，蓝)占优的影像，并将结果提供至显示模式确定电路91。可通过将特定颜色的直方图与其他颜色的直方图进行比较来实现对影像是否在原色中包含占优的特定颜色(例如，原色蓝)的判定。具体而言，视频信号处理电路94从输入视频信号针对红、绿及蓝提取影像数据的直方图，并且在特定颜色的直方图的亮度水平高于其他颜色的直方图的亮度水平时判定基于影像数据的影像包含占优的特定颜色。
在从视频信号处理电路94接收到信号表明影像包含占优的特定原色(例如，原色蓝)时，显示模式确定电路91确定执行强调彩色再现性的彩色影像显示的第一显示模式。 在从视频信号处理电路94接收到信号表明影像并不包含占优的特定原色(例如，原色蓝) 时，显示模式确定电路91确定执行强调亮度的彩色影像显示的第二显示模式。
在显示屏幕变化时(即，在影像数据的直方图发生大的变化时)执行上述基于直方图对屏幕的判定(屏幕亮度或原色的判定)。
判定显示模式的上述方法是示例，并可适当设置。
当已经确定了显示模式时，显示模式确定电路91向驱动电路95及视频信号处理电路94发出基于确定的显示模式的控制信号。驱动电路95根据来自显示模式确定电路91 的控制信号来改变驱动LED模块101的电流值。同时，视频信号处理电路94根据来自显示模式确定电路91的控制信号来改变诸如颜色校正处理的视频处理。
在图34所示的构造中，为各个颜色红、绿及蓝来分别设置光源100、显示器件200 以及驱动电路95及96。在此情况下，显示模式确定电路91基于确定的显示模式来向各个颜色的驱动电路95提供控制信号。视频信号处理电路94根据来自显示模式确定电路91 的控制信号来改变诸如颜色校正处理的影像处理，并且在对各个颜色的驱动电路96改变之后根据影像处理来提供驱动信号。
在上述说明中，显示模式为两种模式强调彩色再现性的彩色影像显示以及强调亮度的彩色影像显示，但也可在这两种模式之间提供多种中间模式。
如上述各示例性实施例实现的本发明可显示出以下作用及效果。以下将描述本发明的作用及效果以及上述专利文献1-11中的技术所存在的问题。
在专利文献1中描述的显示装置中，其能够在强调彩色再现性的彩色影像显示模式与强调亮度的彩色影像显示模式之间进行切换，使用诸如LED的固态光源作为光源而非诸如高压汞灯的放电灯的白色光源会存在以下问题。
存在两种发出白色光的白色LED光源通过蓝色光来激发发出黄色光的荧光材料以通过蓝色及黄色光获得白色光的类型，以及通过紫外线来激发发出红色、绿色及蓝色光的荧光材料以获得白色光的类型。
当使用前一种白色光源时，相较于蓝色或黄色，绿色及红色光的量相对较小，因此在强调彩色再现性的彩色影像显示模式时投射影像极暗。当使用后一种白色光源时，黄色光量较小，因此在强调亮度的模式下不能够获得改进亮度的效果。此外，需要机械地移动颜色选择器件导致组件的增加，由此造成结构复杂，成本上升。当如专利文献2及专利文献3那样使用辅助照明光来补偿亮度时，未能使用被替代的基本光，此外，在替代过程中发生光损耗，由此并非一定能够提高光利用效率。替代白色LED光源，当使用分别发出三原色红、绿及蓝的光的三种LED光源时，在强调彩色再现性的模式下可获得极佳的彩色再现性，但在强调亮度的模式下，则必须单独布置发出需要增加的黄色光的LED。此外，如专利文献5-8所示，在合成白色光带内的四种颜色或六种颜色的光的情况下，因为在类似地希望获得光通量时发出非平行光通量的光，故因入射角依赖性或偏振依赖性，光合成效率会下降。此外，当因角分量造成合成多种颜色的比率存在差异时，在投射屏幕中会出现颜色不规则。具体而言，当如专利文献5或专利文献7及8中那样从同一方向提供来自两种颜色的LED的光时，彩色光不会在平行光通量的状态下混合，并且必须设置角度扩展度以使各颜色均勻混合。另一方面，当给定角度扩展时，当混合从其他方向照射的彩色光时，因分色镜的入射角依赖性会产生光损耗。因此，存在以下折衷方案，即在必须给定角度扩展以均勻地混合各颜色时，给定的角度扩展会因入射角依赖性而造成损耗。根据本发明的一个方面的彩色合成光学器件包括出射表面；第一至第三入射表面；以及第一及第二膜，其被设置使得所述膜表面彼此相交，并且使得根据入射光的波长来选择性地反射或透射所述入射光；其中所述第一膜使第一偏振可见光中至少具有特定波长带的光透射，并且使其偏振状态与所述第一偏振的偏振状态不同的第二偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光反射；所述第二膜使所述第一偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光透射，并且使所述第二偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光透射；在作为三原色光的红色、绿色及蓝色的波长带之外的带范围内设定所述第一及第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且所述第一偏振的所述特定波长带的光以及所述第二偏振的所述特定波长带的光从所述第一至第三入射表面的不同入射表面进入，并且经由所述第一及第二膜从所述出射表面离开。根据上述设置方式，可以设置以下结构，其中对于第一膜(例如，分色镜)及第二膜(例如，分色镜)的绿色P-偏振光，截止波长充分分离。因此，无论截止波长是否因入射角依赖性而变化，绿色P-偏振光均不会被膜反射，并且不会发生因入射角依赖性而导致的光损耗。
此外，可以设置以下结构，例如，对于第一膜及第二膜的绿色S-偏振光及红色 S-偏振光的截止波长可充分分离。因此，即使因入射角依赖性在截止波长中将产生变化，也可以实际上无光损耗的方式来在这些膜中合成红色及绿色S-偏振光。因此，甚至对于以不同于平行光的角度照射的光，也可实现有效的彩色光合成。通常，当使用诸如LED的半导体光源作为红、绿及蓝各颜色的光源并且来自各半导体光源的红、绿及蓝光被合成以获得具有极佳白平衡的白色光时，对于红、绿及蓝光的颜色混合比率，蓝色光的光学输出大于其他颜色光，并且绿色光的光学输出小于其他颜色光。 在此情况下，蓝色及红色半导体光源的光学输出受到限制，以与光学输出相对较低的绿色半导体光源匹配，由此减小获得的白色光的光学输出。根据本发明的彩色合成光学器件，可以从两个不同方向合成绿色光。此外，采用了降低光学输出相对较大的蓝色光量并增加绿色光的构造。因此，可以最佳彩色混合比率来合成三原色，并且可以获得具有极佳白平衡的白色光。此外，可以无限制地最大程度实现三色LED的光学输出。因此，根据本发明，不仅可以其最大程度来使LED的光学输出性能进行显示并且在颜色混合时光利用效率得以提高，而且还可获得具有极佳白平衡的白色光。此外，使用本发明的彩色合成光学器件使得能够提供获得明亮投射影像的投射型显示装置。此外，使用本发明的彩色合成光学器件使得能够提供改进了有效性的投射型显示装置，其允许在强调彩色再现性的彩色影像显示与强调亮度的彩色影像显示之间进行切换。使用上述各示例性实施例的光学器件的彩色合成光学器件及投射型显示装置仅是本发明的示例，并且可对其结构及操作进行改变，而不脱离本领域技术人员将理解的本发明的范围。例如，可将第三及第四示例性实施例的彩色合成光学器件应用至第五或第六示例性实施例的投射型显示装置。在第一至第六示例性实施例中，可以相反关系来设置P-偏振光与S-偏振光之间的关系(将对Ρ-偏振光的描述作为对S-偏振光的描述，并且将对S-偏振光的描述作为对 P-偏振光的描述)。第一分色镜及第二分色镜并不限于介电多层膜，并且也可以是诸如全息图的具有波长选择性及偏振选择性的光学膜。此外，第一分色镜与第二分色镜之间的相交角度并不限于90度。此外，第一及第二分色镜可以不是棱镜的形式，而可通过在板状玻璃上形成膜来实现。在第一至第六示例性实施例中，可以替代LED来使用诸如半导体激光器的其他固态光源。此外，在第一至第六示例性实施例中，显示器件可以是使用液晶光阀之外的其他装置的显示器件，例如数字镜装置。第一至第四示例性实施例的彩色合成光学器件不仅可应用至如第五及第六示例性实施例中所示的三面板型投影仪，还可应用至单面板型投影仪。本申请要求于2009年9月观日递交的日本专利申请号2009-222355的优先权， 通过引用将其全部内容包含在本申请中。
3权利要求
1.一种彩色合成光学器件，包括 出射表面；第一至第三入射表面；以及第一及第二膜，其被设置使得所述膜表面彼此相交，并且使得根据入射光的波长来选择性地反射或透射所述入射光； 其中所述第一膜使第一偏振可见光中至少具有特定波长带的光透射，并且使其偏振状态与所述第一偏振的偏振状态不同的第二偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光反射；所述第二膜使所述第一偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光透射，并且使所述第二偏振可见光中至少具有所述特定波长带的光透射；在作为三原色光的红色、绿色及蓝色的波长带之外的带范围内设定所述第一及第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且所述第一偏振的所述特定波长带的光以及所述第二偏振的所述特定波长带的光从所述第一至第三入射表面的不同入射表面进入，并且经由所述第一及第二膜从所述出射表面尚开。
2.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中，至少从所述第一入射表面进入的所述第二偏振的彩色光、从所述第二入射表面进入的所述第一偏振的彩色光以及从所述第三入射表面进入的所述第二偏振的彩色光从所述出射表面离开。
3.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中，所述特定波长带是绿色波长带。
4.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中在黄色波长带范围内设定所述第一及第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且从所述第一入射表面进入的在所述红色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振红色光、从所述第二入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振绿色光、以及从所述第三入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振绿色光以及在所述蓝色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振蓝色光从所述出射表面离开。
5.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中在黄色波长带内设定所述第一及第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且从所述第一入射表面进入的在所述红色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振红色光、从所述第二入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振绿色光以及在所述绿色波长带之外具有峰值波长的所述第一偏振光、以及从所述第三入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振绿色光以及在所述蓝色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振蓝色光从所述出射表面离开。
6.如权利要求4或5所述的彩色合成光学器件，其中，所述黄色波长带为至少560nm， 并且不大于600nm。
7.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中在蓝色-绿色波长带内设定所述第一及第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且从所述第一入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振绿色光以及在所述红色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振红色光、从所述第二入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振绿色光、以及从所述第三入射表面进入的在所述蓝色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振蓝色光从所述出射表面离开。
8.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中在蓝色-绿色波长带内设定所述第一及第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且从所述第一入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振绿色光以及在所述红色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振红色光、从所述第二入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振绿色光以及在所述绿色波长带之外具有峰值波长的所述第一偏振光、以及从所述第三入射表面进入的在所述蓝色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振蓝色光从所述出射表面离开。
9.如权利要求7或8所述的彩色合成光学器件，其中，所述蓝色-绿色波长带为至少 480nm,并且不大于500nm。
10.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中所述第一膜相对于所述第二偏振的所述截止波长包括第一及第二截止波长，在所述黄色波长带的范围内设定所述第一截止波长，并且在所述蓝色-绿色波长带内设定所述第二截止波长；在黄色波长带内设定所述第二膜相对于所述第二偏振的截止波长；并且从所述第一入射表面进入的在所述红色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振红色光、从所述第二入射表面进入的至少在所述蓝色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振蓝色光以及在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振绿色光、以及从所述第三入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振绿色光从所述出射表面离开。
11.如权利要求10所述的彩色合成光学器件，其中，所述黄色波长带为至少560nm，并且不大于600nm，所述蓝色-绿色波长带为至少480nm，并且不大于500nm。
12.如权利要求1所述的彩色合成光学器件，其中所述第一膜相对于所述第二偏振的所述截止波长包括第一及第二截止波长，所述第一截止波长被设定为所述黄色波长带的波长，并且所述第二截止波长被设定为所述蓝色-绿色波长带的波长；所述第二膜相对于所述第二偏振的截止波长被设定为所述蓝色-绿色波长带的波长；并且从所述第一入射表面进入的在所述蓝色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振蓝色光、从所述第二入射表面进入的至少在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振绿色光以及在所述红色波长带中具有峰值波长的所述第一偏振红色光、以及从所述第三入射表面进入的在所述绿色波长带中具有峰值波长的所述第二偏振绿色光从所述出射表面离开。
13.如权利要求12所述的彩色合成光学器件，其中，所述黄色波长带为至少560nm，并且不大于600nm，所述蓝色-绿色波长带为至少480nm，并且不大于500nm。
14.如权利要求1至13中任一项所述的彩色合成光学器件，还包括四个直角棱镜，其形成直角的表面彼此接合，其中，所述第一及第二膜形成在这些直角棱镜的所述接合表面上。
15.一种投射型显示装置，包括第一至第三光源；第一至第三显示器件，其与所述第一至第三光源具有一一对应的关系，并且彩色光从对应的光源分别进入各个显示器件；如权利要求1至14中任一项所述的彩色合成光学器件，其中，从所述第二显示器件进入至所述第二入射表面的第一偏振彩色光以及其偏振状态与从所述第一及第三显示器件进入所述第一及第三入射表面的所述第一偏振的状态不同的第二偏振的彩色光分别从所述出射表面离开；并且透射光学系统，其沿从所述彩色合成光学器件离开的光行进的方向设置，并且透射由所述第一至第三显示器件显示的影像； 其中所述第一光源包括具有第一颜色的固态光源； 所述第二光源包括具有与所述第一颜色不同的第二颜色的固态光源； 所述第三光源包括具有与所述第一及第二颜色不同的第三颜色的固态光源；并且所述第一至第三光源中任一者还分别包括至少一种特定颜色，其在与被用作其他两个光源中一者的所述固态光源的颜色对应的波长带内具有峰值波长。
16.如权利要求15所述的投射型显示装置，其中，所述剩余两个光源中的一者还包括至少一个固态光源，其在与被用在其他光源中的所述固态光源的颜色对应的波长带内具有峰值波长。
17.如权利要求15或16所述的投射型显示装置，其中所述第一至第三颜色是光的三原色；并且所述特定颜色的所述固态光源以及与被用在所述两个剩余光源中一者的所述特定颜色对应的固态光源是在所述绿色波长带内具有峰值波长的绿色固态光源。
18.如权利要求15所述的投射型显示装置，还包括控制装置，其能够在执行强调彩色再现性的显示的第一显示模式与执行强调亮度的显示的第二显示模式之间切换，并且根据设定的所述显示模式来控制所述第一至第三光源中每一个固态光源；其中，所述控制装置当设定了所述第一显示模式时，根据所述第一至第三光源中光学输出最小的光源的发射光通量来在所述特定颜色的固态光源未被点亮的状态下对剩余两个光源的光学输出进行控制；当设定了所述第二显示模式时，使得所述第一至第三光源中全部固态光源均被点亮， 并且根据通过将来自所述特定颜色的固态光源的发射光通量与来自与被用在所述两个剩余光源中的一者中的所述特定颜色对应的所述固态光源的发射光通量相加而获得的光通量，来对剩余颜色的所述固态光源的光学输出进行控制。
19.如权利要求18所述的投射型显示装置，其中，所述控制装置包括 输入装置，用于从所述第一及第二显示模式中选择显示模式；第一至第三驱动电路，其驱动所述第一至第三光源；以及显示模式确定电路，其根据在所述输入装置中选择的所述显示模式来控制所述第一至第三驱动电路。
20.如权利要求18所述的投射型显示装置，其中，所述控制装置包括第一至第三驱动电路，其驱动所述第一至第三光源；光学传感器；以及显示模式确定电路，其将所述光学传感器的输出值与基准值进行比较，在所述输出值小于所述基准值时根据所述第一显示模式来控制所述第一至第三驱动电路，并且在所述输出值大于等于所述基准值时根据所述第二显示模式来控制所述第一至第三驱动电路。
21.如权利要求18所述的投射型显示装置，其中，所述控制装置包括 第一至第三驱动电路，其驱动所述第一至第三光源；传感器，其对由所述投射透镜投射的影像中的白屏或黑屏的亮度进行检测；以及显示模式确定电路，其将所述传感器的输出值与基准值进行比较，在所述输出值小于所述基准值时根据所述第一显示模式来控制所述第一至第三驱动电路，并且在所述输出值大于等于所述基准值时根据所述第二显示模式来控制所述第一至第三驱动电路。
22.如权利要求18所述的投射型显示装置，其中，所述控制装置包括 第一至第三驱动电路，其驱动所述第一至第三光源；检测装置，其对所述投射透镜的放大倍率进行检测；以及显示模式确定电路，其将所述检测装置中检测得到的所述放大倍率的值与基准值进行比较，在所述放大倍率的值小于所述基准值时根据所述第一显示模式来控制所述第一至第三驱动电路，并且在所述放大倍率的值大于等于所述基准值时根据所述第二显示模式来控制所述第一至第三驱动电路。
23.如权利要求18所述的投射型显示装置，其中，所述控制装置包括 第一至第三驱动电路，其驱动所述第一至第三光源；视频信号处理电路，其从输入视频信号获取影像数据的直方图，将所述直方图划分为比基准亮度水平低的部分以及比所述基准亮度水平高的部分，在所述较低部分比所述较高部分多很多时判定屏幕为暗，并且在所述较高部分比所述较低部分多很多时判定屏幕为亮；以及显示模式确定电路，其在于所述视频信号处理电路中判定所述屏幕为暗时根据所述第一显示模式来控制所述第一至第三驱动电路，并且在于所述视频信号处理电路中判定所述屏幕为亮时根据所述第二显示模式来控制所述第一至第三驱动电路。
24.如权利要求18所述的投射型显示装置，其中，所述控制装置包括 第一至第三驱动电路，其驱动所述第一至第三光源；视频信号处理电路，其判定输入视频信号是否是运动画面或是静止画面；以及显示模式确定电路，其在于所述视频信号处理电路中判定所述输入视频信号为静止画面时根据所述第二显示模式来控制所述第一至第三驱动电路，并且在于所述视频信号处理电路中判定所述输入视频信号为运动画面时根据所述第一显示模式来控制所述第一至第三驱动电路。
25.如权利要求18所述的投射型显示装置，其中，所述控制装置包括 第一至第三驱动电路，其驱动所述第一至第三光源；视频信号处理电路，其对于所述第一至第三颜色中每一者从输入视频信号获取影像数据的直方图，并且在所述特定颜色的直方图的亮度水平高于其他颜色的直方图的亮度水平时；判定基于所述影像数据的影像主要包含所述特定颜色；以及显示模式确定电路，其在所述视频信号处理电路判定在所述影像中主要包含所述特定颜色时根据所述第一显示模式来控制所述第一至第三驱动电路，否则就根据所述第二显示模式来控制所述第一至第三驱动电路。
26. 一种投射型显示装置的显示控制方法，所述投射型显示装置向第一显示器件照射来自由第一颜色的固态光源及与所述第一颜色不同的第二颜色的固态光源构成的第一光源的光通量，向第二显示器件照射来自由所述第二颜色的另一固态光源构成的第一光源的光通量，向第三显示器件照射来自由与所述第一及第二颜色不同的第三颜色的固态光源构成的第三光源的光通量，并且利用如权利要求1至14中任一项所述的彩色合成光学器件， 来通过投射透镜投射在所述第一至第三显示器件中形成的影像；所述显示控制方法包括当设定用于执行强调彩色再现性的显示的第一显示模式时，根据在所述第一至第三光源中具有最小光学输出的所述光源的发射光通量，来在所述第二颜色的所述固态光源未被点亮的情况下对剩余两个光源的光学输出进行控制；并且当设定用于执行强调亮度的显示的第二显示模式时，点亮所述第一至第三光源的全部固态光源，并且根据将来自所述第二颜色的所述固态光源的发射光通量与来自所述第二颜色的其他固态光源的发射光通量相加而获得的光通量，来对所述第一及第三颜色的所述固态光源的光学输出进行控制。
全文摘要
第一分色镜(2a)及第二分色镜(2b)形成在四个直角棱镜(1a-1d)的接合表面处，由此相交。第一分色镜(2a)至少透射P-偏振光中可见光内的特定波长带内的光，并至少反射S-偏振光中可见光内上述特定波长带内的光。第二分色镜(2b)至少透射P-偏振光中可见光内的上述特定波长带内的光，并至少透射S-偏振光中可见光内上述特定波长带内的光。在光的三原色之外的其他带范围内设定分色镜(2a，2b)相对于S-偏振光的截止波长。
文档编号G02B5/28GK102549477SQ20108004352
公开日2012年7月4日 申请日期2010年9月9日 优先权日2009年9月28日
发明者今井雅雄, 奥村滕男, 斋藤悟郎 申请人:日本电气株式会社