CN102667317A - 照明单元和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够在使用可发出各种不同波长的光的多种光源的情况下实现小型化的照明单元和一种显示装置。设有光路变换部件12，从而对来自光源单元(11)中的三种光源(红光激光器(11R)、绿光激光器(11G)以及蓝光激光器(11B))的入射光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lg)进行光路变换，以使得由出射光中的中心光线形成的角度相比于由入射光中的中心光线形成的角度而变得更小。可在不使用大规模光学系统(光学部件)的情况下进行这种光路变换。

Description

照明单元和显示装置
技术领域
本发明涉及一种照明单元以及利用这种照明单元进行影像显示的显示装置，该照明单元包括可发出各种不同波长的光的多种光源。
背景技术
一般来说，作为投影仪(投影型显示装置)中的一个主要部件的光学模块由包括光源的照明光学系统(照明单元)和包括光调制器件的投影光学系统(投影光学系统)构成。近年来，在这种投影仪领域中，称为微型投影仪的小型(手掌大小)轻量的便携型投影仪得到了普及。在这种微型投影仪中，过去一直主要将LED(发光二极管)用作照明单元的光源。
另一方面，近来，作为照明单元的新型光源，激光器一直引人注目。例如，在将高功率的蓝光半导体激光器和红光半导体激光器商业化之后，还开发了绿光半导体激光器，并且绿光半导体激光器几乎达到了实用化的水平。在这种背景下，提出了一种投影仪，该投影仪将分别发出红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色光的单色激光器(半导体激光器)用作照明单元的光源(例如，参照专利文件1和专利文件2)。通过将单色激光器用作光源，获得了色彩再现的范围宽且功耗低的投影仪。
引用列表
专利文件
专利文件1：日本未审查专利申请2009-188056号公报
专利文件2：PCT国际公开WO2007/116935号
发明内容
然而，通过采用上述从前的投影仪中的照明单元，必需构建大规模(大型)光学系统(光学部件)，以便使分别从单色激光器发出的三原色光在光路合成(色合成)后用于影像显示。具体来说，例如需要使用包括高NA透镜、二向色棱镜、分色镜等的光学部件。因此，在采用从前的照明单元的情况下，因为需要大的空间以在物理上放置这些光学部件，故这一点已成为抑制投影仪进一步小型化(轻量化)的原因。
鉴于这些问题而提出了本发明，本发明的目的在于提供一种在使用可发出各种不同波长的光的多种光源的情况下能够实现小型化的照明单元和一种显示装置。
本发明的照明单元包括：光源部，其设有发出各种不同波长的光的多种光源；和光路变换部件，其对入射光进行光路变换，以使得相比于由来自多种光源的入射光中的中心光线形成的角度，由出射光中的中心光线形成的角度变得更小。
本发明的显示装置包括上述的本发明的照明单元以及光调制器件，该光调制器件基于图像信号而调制来自该照明单元的照明光。
通过采用本发明的照明单元和显示装置，对从光源部中的多种光源入射至光路变换部件的各种不同波长的光进行光路变换，以使得由所述光中的中心光线形成的角度变得更小，并且所述光从光路变换部件出射。换言之，在不使用从前所用的大规模光学系统(光学部件)的情况下，对从各个多种光源出射的光进行光路变换(例如色合成和光路合成)，以使得由所述光中的中心光线形成的角度变得更小，然后，将所述光出射。
根据本发明的照明单元和显示装置，通过设置光路变换部件，从而对从多种光源入射的入射光如此进行光路变换，以使得由出射光中的中心光线形成的角度相比于由入射光中的中心光线形成的角度而变得更小，可在不使用大规模光学系统(光学部件)的情况下进行这种光路变换。因此，当使用可发出各种不同波长的光的多种光源时，可实现小型化。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式的显示装置的总体配置的图。
图2为表示图1所示的光源单元以及光路变换部件的详细配置的示意性横截面图。
图3为表示图2所示的光路变换部件的作用的示意图。
图4为表示图2所示的光路变换部件的详细配置的横截面图。
图5为表示对比例1的显示装置的总体配置的图。
图6为表示对比例2的显示装置的总体配置的图。
图7为表示图1所示的相位差膜的作用的示意性立体图。
图8为表示第二实施方式的显示装置的总体配置的图。
图9为表示变型例1的光源单元以及光路变换部件的详细配置的示意性横截面图。
图10为表示变型例2的光路变换部件的详细配置的横截面图。
图11为表示实施例1-1~实施例1-6的光路变换部件的参数的图。
图12为表示实施例1-7~实施例1-12的光路变换部件的参数的图。
图13为表示实施例1-1的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图14为表示实施例1-2的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图15为表示实施例1-3的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图16为表示实施例1-4的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图17为表示实施例1-5的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图18为表示实施例1-6的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图19为表示实施例1-7的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图20为表示实施例1-8的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图21为表示实施例1-9的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图22为表示实施例1-10的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图23为表示实施例1-11的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图24为表示实施例1-12的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图25为表示实施例2-1~实施例2-3的光路变换部件的参数的图。
图26为表示实施例2-1的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图27为表示实施例2-2的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图28为表示实施例2-3的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图29为表示实施例3-1~实施例3-6的光路变换部件的参数的图。
图30为表示实施例3-7~实施例3-12的光路变换部件的参数的图。
图31为表示实施例3-13~实施例3-18的光路变换部件的参数的图。
图32为表示实施例3-19~实施例3-24的光路变换部件的参数的图。
图33为表示实施例3-25~实施例3-30的光路变换部件的参数的图。
图34为表示实施例3-31~实施例3-34的光路变换部件的参数的图。
图35为表示实施例3-2的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图36为表示实施例3-3的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图37为表示实施例3-17的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图38为表示实施例3-19的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图39为表示实施例4-1~实施例4-6的光路变换部件的参数的图。
图40为表示实施例4-7和实施例4-8的光路变换部件的参数的图。
图41为表示实施例4-4的光路变换部件的衍射效率特性的图。
图42为表示实施例4-8的光路变换部件的衍射效率特性的图。
具体实施方式
下面，参照附图详述本发明的实施方式。注意，以下列顺序进行说明：
1.第一实施方式(将反射型液晶器件用作光调制器件的例子)
2.第二实施方式(将DMD用作光调制器件的例子)
3.第一实施方式和第二实施方式共同的变型例
变型例1(在光源单元中相对于光轴倾斜地布置光源的例子)
变型例2(在任何其它衍射光栅构造(闪耀光栅构造，blazedstructure)中使用光路变换部件的例子)
4.实施例
实施例1-1~实施例1-12(具有台阶构造的光路变换部件以及三种光源的例子)
实施例2-1~实施例2-3(具有闪耀光栅构造的光路变换部件以及三种光源的例子)
实施例3-1~实施例3-34(具有台阶构造的光路变换部件以及两种光源的例子)
实施例4-1~实施例4-8(具有闪耀光栅构造的光路变换部件以及两种光源的例子)
5.其它变型例
<第一实施方式>
[显示装置3的总体配置]
图1为表示本发明的第一实施方式的显示装置(显示装置3)的总体配置的图。该显示装置3为用于对屏30(投影面)投射影像(影像光)的投影型显示装置，并且包括照明单元1以及光学系统(显示光学系统)，该光学系统使用来自该照明单元1的照明光进行影像显示。
(照明单元1)
照明单元1以沿着图示的光轴Z的顺序包括光源单元11(光源部)、光路变换部件12、相位差膜(波长板)13、准直透镜14以及复眼透镜15。
光源单元11配置为包括红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B，红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B为用于发射各种不同波长的光的三种光源。这些激光器例如由半导体激光器或固体激光器构成。通过采用这些激光器，如后所述，从所述激光器发射的激光的远场图(far field pattern，FFP)的形状为面内各向异性的形状(例如椭圆形)。换言之，从各激光器发射的光就相干性而言具有面内各向异性。注意，在后面说明该光源单元11的详细配置(图2)。
光路变换部件12为对入射光以下述方式进行光路变换的光学部件，所述方式使得相比于由来自各个红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B的入射光中的中心光线所形成的角度，由各出射光中的中心光线形成的角度变得更小。具体来说，尤其在此处，光路变换(色合成、光路合成)如此进行，即使得由来自光路变换部件12的出射光中的中心光线所形成的角度基本上变为0(零)度(期望地变为0度)。于是，修正了由光源单元11中的各个激光器的发光点的位置偏差引起的出射光与光轴的任何偏差，从而能够将处于常态的出射光导入后述的复眼透镜15中。注意，在后面说明该光路变换部件12的详细配置(图2~图4)。
在将来自红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B的各出射光引导为两个偏振方向时，相位差膜13用于改变这两个偏振方向，以使这些偏振方向彼此接近。具体来说，尤其在此处，通过选择性地改变这两个偏振方向，使光在透过相位差膜13后的所述偏振方向彼此一致。注意，在后面说明该相位差膜13的详细作用(图7)。
准直透镜14为用于校准来自相位差膜13的光以实现平行光的透镜。
复眼透镜15包括在基板上二维布置的多个透镜，并且根据这些透镜的布置而对入射光束在出射前在空间上进行分束。由此，使来自该复眼透镜17的光均匀化(使面内的亮度分布均匀化)，并作为照明光而出射。
(显示光学系统)
上述显示光学系统配置为包括光调制器件21、偏振分束器(PBS)22以及投影透镜23(投影光学系统)。
光调制器件21基于未图示的显示控制部所提供的图像信号而同时调制并反射来自照明单元1的照明光，从而发射影像光。此时，在光调制器件21中进行反射，以使得在光入射时与光出射时具有不同的偏振光(例如s偏振光或p偏振光)。这种光调制器件21由诸如LCOS(Liquid Crystal OnSilicon，硅基液晶)等反射型液晶器件构成。
偏振分束器22为这样的光学部件，其选择性地使特定偏振光(例如s偏振光)透过而选择性地使其余的偏振光(例如p偏振光)反射。由此，选择性地反射来自照明单元1的照明光(例如s偏振光)，接着导入光调制器件21中，并且从该光调制器件21出射的影像光(例如p偏振光)选择性地透过偏振分束器22，接着导入投影透镜23中。
投影透镜23为用于将经光调制器件21调制后的照明光(影像光)投射(放大且投射)在屏30上的透镜，这里，投影透镜23由透镜23a、透镜23b以及透镜23c构成。
[光源单元11和光路变换部件12的详细配置]
接下来，参照图2~图4，说明上述光源单元11和光路变换部件12的详细配置。
(光源单元11)
图2为示意性地表示光源单元11以及光路变换部件12的详细横截面配置的图。光源单元11为用于容纳上述三种光源(红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B)的封装结构。
具体来说，在该光源单元11中，在平板状支撑部件(基体)110上设有热辐射部件(散热器、芯柱)112，并且在该热辐射部件112上安装有红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B。在支撑部件110中，多个连接端子111贯穿支撑部件110并从中向外部凸出。这些端子111经由接合线113而单独地连接至激光器附近。在支撑部件110上设有密封部件(封装部件、封装)，从而将热辐射部件112和各激光器全部覆盖。具体来说，将红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B容纳在一个(单个)封装(密封部件114)中。通过如此集成在一个封装中的多种光源，可使整个照明单元1小型化。这里，来自各激光器的光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)经由设置于密封部件114的出射区(窗部)114a而出射至外部。
这里，在光源单元11中，红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B彼此相隔预设距离而依次并列布置。在本实施方式中，这些激光器相对于光轴Z平行地布置，且如图所示，来自各个激光器的光的光路与光轴Z平行。而且，此处作为示例，绿光激光器11G布置在光路Z上，且如图所示，红光激光器11R和蓝光激光器11B围绕绿光激光器11G分别相距Δr、Δb而布置。
而且，虽然在后面详述，但在光源单元11中，将红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B布置为使得从各激光器发射的光的上述FFP的长轴方向一致。
(光路变换部件12)
如图3所示，光路变换部件12以下述方式进行光路变换，所述方式即，相比于由来自于光源单元11中的各激光器光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)的光在入射时的中心光线所形成的角度，使得由出射光中的中心光线形成的角度变得更小。这里，具体来说，光路变换(色合成、光路合成)如此进行，即使得来自光路变换部件12的各出射光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)中的中心光线所形成的角度基本上变为0度(期望地变为0度)。
这里，参照图3，详述了该光路变换部件12的作用(光路变换的原理)。注意，为简化说明，图3示例性地表示两种光源(光源11-1和光源11-2)。光源11-1发射作为发散光的光束φ1(在光束φ1中，各光线的轨迹由虚线表示)，而光源11-2发射作为发散光的光束φ2(在光束φ2中，各光线的轨迹由点划线表示)。而且，在光束φ1中，入射于光路变换部件12的光中的中心光线由L1cin标记，而从光路变换部件12出射的光中的中心光线由L1cout标记。类似地，在光束φ2中，入射至光路变换部件12的光中的中心光线由L2cin标记，而从光路变换部件12出射的光中的中心光线由L2cout标记。
此时，光路变换部件12以下述方式进行光路变换，所述方式即，相比于由分别来自光源11-1和光源11-2的中心光线L1cin和中心光线L2cin所形成的角度θin，使得由出射的中心光线L1cout和中心光线L2cout所形成的角度θout变得更小。换言之，在满足条件式θin>θout的情况下进行光路变换。于是，尤其在此处，光路变换如此进行，即使得由来自光路变换部件12的中心光线L1cout和中心光线L2cout所形成的角度θout变为约等于0°(期望地变为θout=0°)。
该光路变换部件12具有衍射光栅构造(一维衍射光栅构造)。具体来说，在本实施方式中，该衍射光栅构造由后面详述的台阶构造形成。当使用的光路变换部件12具有这种台阶构造时，期望满足以下式(1)~(4)所规定的任何条件式。这是因为，在将各激光器设置为满足这些条件式的情况下，意味着由来自光路变换部件12的光中的中心光线所形成的角度变为0度(进行色合成、光路合成)。注意，在这些式中，认为蓝激光Lb的波长λb约为435~460nm，认为绿激光Lg的波长λg约为500~560nm，并且认为红激光Lr的波长λr约为625~650nm。而且，在从光路变换部件12出射的蓝激光Lb、绿激光Lg以及红激光Lr(n级衍射光)中，认为衍射级分别为nb、ng以及nr，并且对于蓝光激光器11B、绿光激光器11G以及红光激光器11R，认为距光轴Z的距离分别为Δb、Δg以及Δr。
[式1]
当Δb≠0、Δg≠0且Δr≠0时，
|nb·λb/Δb|=|ng·λg/Δg|=|nr·λr/Δr| ..(1)
当Δb=0、Δg≠0且Δr≠0时，
|ng·λg/Δg|=|nr·λr/Δr|        .........(2)
当Δb≠0、Δg=0且Δr≠0时，
|nb·λb/Δb|=|nr·λr/Δr|        .........(3)
当Δb≠0、Δg≠0且Δr=0时，
|nb·λb/Δb|=|ng·λg/Δg|        .........(4)
图4为表示光路变换部件12的详细横截面配置的概念图。光路变换部件12具有衍射光栅构造，该衍射光栅构造包括基体部120以及在该基体部120的一面(表面)侧周期性地形成的级差面120a。换言之，该光路变换部件12中的衍射光栅构造由作为周期性级差面构造的上述台阶构造形成。在该台阶构造中，具体地如图所示，级差面120a为0级~L级(这里为3级)，该级差面120a(级差面构造)的深度(台阶深度)为D，并且级差面构造(单位衍射构造)的间距为P。
通过采用这种台阶构造的光路变换部件12，如图所示，当入射光Lin的波长为λ时，n级衍射光Ln的衍射效率I(n，D)以及衍射角θn分别由下式(5)、(6)表示。注意，在式(5)中，级差面120a中的台阶级数为L，光入射侧(光路变换部件12)的介质折射率为n0，并且光出射侧的介质折射率为n1(=1)。
[式2]
I ( n , D ) = sin 2 { &pi;DL &lambda; ( L - 1 ) ( n 0 - n 1 ) } sin 2 ( n&pi; L ) L 2 sin 2 { &pi;D &lambda; ( L - 1 ) ( n 0 - n 1 ) - n&pi; L } ( n&pi; L ) 2 . . . ( 5 ) sin ( &theta;n ) = n&lambda; / P . . . . . . . . . ( 6 )
这里，通过本实施方式的光路变换部件12，台阶构造的深度(台阶深度)D优选地设定为使得由上式(5)规定的n级衍射光Ln的衍射效率I(n，D)为0.7以上(I(n，D)≥0.7)。这是由于以下原因。即，首先，为确保光效率(几何光学)约为70%(0.7)，考虑到激光器的辐射角(垂直方向：约20°~45°)，必需NA≥0.26。而且，以10(流明/W)的数值为例，以作为微型投影仪中的强度的效率指标。这里，使用光效率、电效率、光源的发射效率以及亮度因数（luminosity factor），通过预设定义式以计算出强度的效率。这里，光效率由几何光学效率(约70%，依赖于NA)、部件的透射率(约80%)以及偏振光的效率(约90%)来规定。而且，电效率由光调制器件的孔径比和反射率(约60%)规定。光源的发射效率(尽管具体地随波长而变化)约为20~25(W/W)。使用通常的常数值以作为亮度因数。
当满足上述条件式I(n，D)≥0.7时，在台阶构造中的台阶级数为L的情况下，蓝激光Lb、绿激光Lg以及红激光Lr(n级衍射光)中的衍射级nb、ng、nr的组合例如由下式(7)~(18)来表示：
L=3，(nb=+1，ng=+1，nr=+1)    ...(7)
L=3，(nb=-1，ng=-1，nr=-1)    ...(8)
L=3，(nb=-1，ng=0，nr=+1)     ...(9)
L=3，(nb=+1，ng=-1，nr=+1)    ...(10)
L=3，(nb=-1，ng=+1，nr=-1)    ...(11)
L=3，(nb=+1，ng=0，nr=-1)     ...(12)
L=4，(nb=+1，ng=0，nr=-1)     ...(13)
L=5，(nb=+1，ng=0，nr=-1)     ...(14)
L=5，(nb=+1，ng=+1，nr=+1)    ...(15)
L=6，(nb=-2，ng=+2，nr=-1)    ...(16)
L=6，(nb=0，ng=-1，nr=-2)     ...(17)
L=7，(nb=+1，ng=-1，nr=-2)    ...(18)
[显示装置3的作用和效果]
(1.显示操作)
在该显示装置3中，首先，在照明单元1中，在光路变换器件12中对分别从光源单元11中的红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B出射的光(激光)以预定的方式进行光路变换。经这种光路变换后的光在穿过相位差膜13后被准直透镜14校准，接着变成平行光并入射至复眼透镜15。随后，复眼透镜15使该入射光变得均匀化(使面内亮度分布均匀化)，并且将所述入射光作为照明光而出射。
接下来，该照明光被偏振分束器22选择性地反射，随后入射至光调制器件21。在光调制器件21中，基于图像信号对该入射光同时进行调制和反射以作为影像光而出射。这里，在该光调制器件21中，因为光入射时的偏振光和光出射时的偏振光不同，故从光调制器件21出射的影像光选择性地透过偏振分束器22，并入射至投影透镜23。随后，由投影透镜23将该入射光(影像光)投射(放大并投射)于屏30上。
此时，在光源单元11中，红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B各以时分的方式而依次发出光(进行脉冲发射)，并分别发射激光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)。随后，在光调制器件21中，基于各色成分(红色成分、绿色成分以及蓝色成分)的图像信号，以时分的方式依次调制对应色的激光。结果，在显示装置3上实现了基于图像信号的彩色影像显示。
(2.特征部分的作用)
接下来，与对比例(对比例1和对比例2)对比，详述本发明的特征部分的作用(照明单元1的作用)。
(对比例1)
图5为表示对比例1的显示装置(显示装置100)的总体配置的图。类似于本实施方式的显示装置3，本对比例1的显示装置100为用于将影像光投射于屏30上的投影型显示装置，并且包括照明单元101以及作为显示光学系统(投影光学系统)的投影透镜105。
照明单元101设有红光激光器101R、绿光激光器101G以及蓝光激光器101B。照明单元101在红激光的光路上还设有均匀化光学系统102R(全息图102R1和场镜102R2)以及光调制器件(透射型液晶器件)103R。类似地，在绿激光的光路上，设有均匀化光学系统102G(全息图102G1和场镜102G2)以及光调制器件(透射型液晶器件)103G。而且，在蓝激光的光路上，设有均匀化光学系统102B(全息图102B1和场镜102B2)以及光调制器件(透射型液晶器件)103B。照明单元101还设有作为色合成元件(光路合成元件)的二向色棱镜104。另一方面，这里的投影透镜105由透镜105a、透镜105b以及透镜105c构成。
通过本对比例1的显示装置100，在照明单元101中，均匀化光学系统102R使从红光激光器101R出射的光(激光)均匀化，随后，该光在透过光调制器件103R的同时被光调制器件103R基于图像信号而调制，从而作为影像光而出射。类似地，均匀化光学系统102G使从绿光激光器101G出射的光均匀化，随后，该光在透过光调制器件103R的同时被光调制器件103G基于图像信号而调制，从而作为影像光而出射。而且，均匀化光学系统102B使从蓝光激光器101B出射的光均匀化，随后，该光在透过光调制器件103R的同时被光调制器件103B基于图像信号而调制，从而作为影像光而出射。分别从光调制器件103R、103G、103B如此出射的各色影像光在二向色棱镜104中被进行色合成(光路合成)，从而作为对应于彩色影像的影像光而入射至投影透镜105。随后，通过投影透镜105将该彩色影像光投射(放大并投射)于屏30上，从而在显示装置100上基于图像信号而进行彩色影像显示。
这里，通过采用该照明单元101，例如，当封装后的半导体激光器用作红光激光器101R、绿光激光器101G以及蓝光激光器101B时，由于以下原因，必需构建大规模(大型)光学系统(光学部件)。即在此情况下，首先，必需使用外形尺寸约为φ5.6mm且全长约为3.5mm(不包括导线部)的半导体激光器封装以及各外径形状大的高NA场镜102R2、102G2、102B2。此外，在照明单元101中，还设有上述二向色棱镜(正交棱镜)104。作为用于微型投影仪中的照明单元，设有这些部件的照明单元101的尺寸更大，于是难以实现小型投影仪。
(对比例2)
图6为表示对比例2的显示装置(显示装置200)的总体配置的图。类似于本实施方式的显示装置3，本对比例2的显示装置200也是用于将影像光投射于屏30上的投影型显示装置。该显示装置200设有照明单元201、作为显示光学系统的光调制器件(反射型液晶器件)208、偏振分束器209以及投影透镜210(投影光学系统)。
照明单元201设有红光激光器201R、绿光激光器201G以及蓝光激光器201B。该照明单元201还设有镜202B、分色镜202R与分色镜202G、聚光透镜203、扩散器件204a与扩散器件204b、驱动部205、柱状累积器206以及透镜207。
通过采用本对比例2的显示装置200，在照明单元201中，从蓝光激光器201B出射的光(激光)被镜202B反射后，选择性地透过分色镜202R和分色镜202G，随后入射至聚光透镜203。一方面，从红光激光器201R出射的光被分色镜202R选择性地反射后，选择性地透过分色镜202G，随后入射至聚光透镜203。另一方面，从绿光激光器201G出射的光被分色镜202G选择性地反射，随后入射至聚光透镜203。这样，从各激光器出射的光由镜202B和分色镜202R、202G进行色合成(光路合成)，并入射至聚光透镜203。聚光透镜203将经如此色合成后的入射光聚集在柱状累积器206的入射端面上。此时，当所聚集的光透过扩散器件204a和扩散器件204b时，所述聚集的光根据从驱动部205施加给这些扩散器件204a、204b的电压大小而进行扩散。随后，入射至柱状累积器206的扩散光在累积器206内部进行多重反射，从而在柱状累积器206的出射端面上形成大致均匀的光量分布。被如此均匀化的光透过透镜207，并作为照明光而从照明单元201出射。
接下来，该照明光被偏振分束器209选择性地反射，并入射至光调制器件208。在光调制器件208中，基于图像信号而对该入射光同时进行调制和反射以作为影像光而出射。这里，在该光调制器件208中，因为光入射时的偏振光和光出射时的偏振光不同，故从光调制器件208出射的影像光选择性地透过偏振分束器209，接着入射至投影透镜210。随后，投影透镜210将该入射光(影像光)投射(放大并投射)在屏30上。此时，红光激光器201R、绿光激光器201G以及蓝光激光器201B各以时分的方式而依次发出光(进行脉冲发射)，并分别发射对应色的激光。随后，在光调制器件208中，基于各色成分(红色成分、绿色成分以及蓝色成分)的图像信号，以时分的方式依次调制对应色的激光。因此，在显示装置200上实现了基于图像信号的彩色影像显示。
这里，该照明单元201中设有镜202B以及作为上述色合成元件(光路合成元件)的分色镜202R、202G。作为用于微型投影仪中的照明单元，使用这些部件的照明单元201的尺寸也增大，于是，导致难以实现小型投影仪。
这样，为使用来自各单色激光器的光，所述各单色激光器分别发出三原色光以便在光路合成(色合成)后进行影像显示，对比例1中的照明单元101和对比例2中的照明单元201各需要构建大规模(大型)光学系统(光学部件)。具体来说，需要使用例如包含高NA透镜、二向色棱镜以及分色镜的光学部件。因此，这些照明单元需要大的空间以在物理上布置上述光学部件，这是抑制投影仪(投影型显示装置)进一步小型化(轻量化)的原因。
(实施方式)
另一方面，通过采用本实施方式的照明单元1，对从光源单元11中的三种光源(红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B)入射至光路变换部件12的各种不同波长的入射光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)进行光路变换如下。即，如图2和图3所示，光路变换如此进行，即相比于由入射光中的中心光线所形成的角度，由出射光中的中心光线形成的角度变得更小。而且，尤其在此处，光路变换(色合成、光路合成)如此进行，以使得由来自光路变换部件12的出射光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)中的中心光线所形成的角度基本上变为0度(期望地变为0度)。
因此，在照明单元1中，在不使用如以上对比例1和对比例2所述的大规模光学系统(光学部件)的情况下，对从多种光源发出的光进行光路变换以使得由中心光线形成的角度变得更小，然后将所述光出射。
而且，在照明单元1中，如图7(A)和图7(B)所示，例如，从各个红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B出射的激光的FFP的形状为面内各向异性的形状(这里为椭圆形)。换言之，从各激光器出射的激光就相干性而言具有面内各向异性。具体来说，红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb的FFP的形状为椭圆形，该椭圆形的短轴在XY平面内为X方向，而长轴为Y方向。换言之，对于这种激光，红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B布置为使得表示高干涉性的轴向与X方向一致，而表示低干涉性的轴向与Y方向一致。
这样，通过将红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B布置为与来自各激光器的光中的FFP的长轴方向一致，照明单元1可获得以下优点。即例如，当使用I-切割形状的透镜时，减小了光损耗。具体来说，当使用I-切割形状的透镜时，虽然在I-切割部中牺牲了光学有效范围，但通过使各激光器的辐射角的长轴方向与I-切割方向(宽有效直径的方向)一致，从而减小了光损耗。
而且，在本实施方式中，通过在照明单元1中设置后述的相位差膜13，即使来自各激光器的光在两个方向上偏振，仍可使所述偏振方向彼此接近(此处使彼此一致)。
具体来说，首先，如图7(A)和图7(B)所示，例如，对于从红光激光器11R出射的红激光Lr，且对于分别从绿光激光器11G和蓝光激光器11B出射的绿激光Lg和蓝激光Lb，一旦出射后，红激光Lr的偏振方向P1r以及绿激光Lg、蓝激光Lb的偏振方向Plgb即彼此不同。具体来说，这里，如图7(A)所示，红激光Lr的偏振方向P1r为FFP形状的长轴方向(Y轴方向)。另一方面，如图7(B)所示，绿激光Lg、蓝激光Lb的偏振方向P1gb为FFP形状的短轴方向(X轴方向)。这样，不管激光的FFP形状是否相同，当R、G、B偏振方向不同(此处存在两种偏振方向)，若不采取措施，会发生以下问题。即，如同本实施方式的显示装置3，例如，对于使用反射型光调制器件(液晶器件)与偏振分束器的组合的光调制操作，各色激光的偏振方向必需一致，因此，不进行这种光调制操作。
鉴于此，在本实施方式中，当将上述来自红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B的光在两个偏振方向上入射时，相位差膜13改变这两个偏振方向以使所述偏振方向彼此接近。具体来说，尤其在此处，通过选择性地改变这两个偏振方向，在光透过相位差膜13后使所述光的偏振方向彼此一致。换言之，此处，如图7(A)所示，例如，对于其偏振方向P1r表示FFP形状的长轴方向(Y轴方向)的红激光Lr，相位差膜13用作使该红激光Lr的偏振方向旋转90°的1/2波长板。以此方式，透过该相位差膜13后的红激光Lr的偏振方向P2r表示FFP形状的短轴方向(X轴方向)。另一方面，如图7(B)所示，例如，相位差膜13对其偏振方向P2r最初表示FFP形状的短轴方向(X轴方向)的绿激光Lg和蓝激光Lb不起作用(不改变绿激光Lg和蓝激光Lb的偏振方向)。这样，绿激光Lg和蓝激光Lb在透过该相位差膜13后的偏振方向P2gb仍然表示FFP形状的短轴方向(X轴方向)。
这样，对于透过相位差膜13后的红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb，红激光Lr的偏振方向P2r以及绿激光Lg、蓝激光Lb的偏振方向P2gb变得一致(X轴方向)。于是，能够使用上述反射型光调制器件(液晶器件)和偏振分束器的组合而进行光调制操作。
如上所述，在本实施方式中，通过如此设置用于对来自光源单元11(红激光11R、绿激光11G以及蓝激光11B)中的三种光源的光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)进行光路变换的光路变换部件12，以使得相比于由所述光中的中心光线所形成的角度，由出射光中的中心光线所形成的角度变得更小，在不使用大规模光学系统(光学部件)的情况下即可进行这种光路变换。因此，当使用可发出各种不同波长的光的多种光源时，可实现小型化(轻量化)。
而且，因为将台阶构造用作光路变换部件12中的衍射光栅构造，故根据针对各种不同波长的光的情况而分别适当地选择光束的行进方向(衍射角)和效率(衍射效率)。而且，相比于后述的变型例2的闪耀光栅构造，该台阶构造更易于形成衍射光栅构造，并且减小衍射光的衍射级，从而易于将各激光器间的距离设定为更小。
注意，在本实施方式中，说明了使用光源单元11中的可发出各种不同波长的光的三种光源的情况。或者，作为对使用三种光源的替代，例如，可使用两种光源，这一点还适用于后述的其它实施方式和变型例。<第二实施方式>
接下来，说明本发明的第二实施方式。这里注意，与第一实施方式的构成部件相同的任何构成部件设有相同的附图标记，并且适当地省略了重复说明。
[显示装置3A的总体配置]
图8为表示第二实施方式的显示装置(显示装置3A)的总体配置的图。类似于第一实施方式的显示装置3，本实施方式的显示装置3A也是用于将影像光投射于屏30上的投影型显示装置。该显示装置3A设有照明单元1A以及作为显示光学系统的光调制器件21A和分光板24。
(照明单元1A)
照明单元1A包括光源单元11、光路变换部件12、相位差膜13以及聚光透镜16a、聚光透镜16b。具体来说，该照明单元1A设有聚光透镜16a和聚光透镜16b以替代第一实施方式的照明单元1中的准直透镜14和复眼透镜15。
聚光透镜16a和聚光透镜16b各用于对透过相位差膜13后的入射光(红激光Lr、绿激光Lg以及蓝激光Lb)进行NA变换。
(显示光学系统)
光调制器件21A基于未图示的显示控制部所提供的图像信号而同时调制并反射来自照明单元1A的照明光，从而发射影像光。此时，在光调制器件21A中光被反射，以使得光入射时的偏振光与光出射时的偏振光(例如s偏振光或p偏振光)不同。而且，该光调制器件21A配置为在屏30上通过镜扫描操作以形成影像。这种光调制器件21A例如由DMD(数字微镜像器件)构成。
分光板24为这样的光学部件，其选择性地透过特定偏振光(例如s偏振光)并且选择性地反射其余的偏振光(例如p偏振光)。由此，来自照明单元1A的照明光(例如s偏振光)在被选择性地反射后入射至光调制器件21A，并且从该光调制器件21A出射的影像光(例如p偏振光)在被选择性地透过分光板24后而投射于屏30上。
[显示装置3A的作用和效果]
在该显示装置3A的照明单元1A中，类似于照明单元1，在光路变换部件12中，对从光源单元11中的各红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B出射的光(激光)以预定的方式进行光路变换。随后，经如此光路变换后的光在穿过相位差膜13后由聚光透镜16a和聚光透镜16b进行NA变换，从而作为照明光而出射。
随后，该照明光被分光板24选择性地反射，并入射至光调制器件21A。在光调制器件21A中，该入射光被基于图像信号而同时进行调制并反射，从而作为影像光而出射。这里，在该光调制器件21A中，因为光入射时的偏振光与光出射时的偏振光不同，故从光调制器件21A出射的影像光选择性地透过分光板24。此时，调制器件21A还通过镜扫描操作而在屏30上形成影像。
此时，类似于显示装置3，在光源单元11中，以时分的方式依次出射各色激光。然后，在光调制器件21A中，基于各色成分的图像信号，以时分的方式依次调制对应色的激光。因此，在显示装置3A上实现了基于图像信号的彩色影像显示。
这样，还在本实施方式的显示装置3A中，获得了与第一实施方式类似的作用和类似的效果。
<变型例>
接下来，说明上述第一实施方式和第二实施方式共同的变型例(变型例1和变型例2)。注意，与这些实施方式中的构成部件相同的任何构成部件设有相同的附图标记，并且适当地省略了重复说明。
[变型例1]
图9为与光路变换部件12一起示意性地表示变型例1的光源单元(光源单元11A)的横截面配置的图。本变型例的光源单元11A为这样的光源单元，其中，作为光源的各色激光器中的至少一个布置为相对于第一实施方式的光源单元11中的光轴Z倾斜，而其余配置相同。
具体来说，在该光源单元11A中，类似于光源单元11，红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B彼此之间隔着预设距离而依次并列布置。具体来说，此处作为示例，绿光激光器11G布置于光轴Z上，并且红光激光器11R和蓝光激光器11B布置为围绕该绿光激光器11G，并且分别与绿光激光器11G相距Δr、Δb。
注意，在光源单元11A中，如图所示，绿光激光器11G布置为平行于光轴Z，并且红光激光器11R和蓝光激光器11B各布置为相对于光轴Z倾斜。因此，绿激光Lg的光路平行于光轴Z，而红激光Lr和蓝激光Lb以使光路相对于光轴Z倾斜的方向入射至光路变换部件12。注意，期望将此时相对于光轴Z的倾角设定为基本上等于光路变换部件12中的衍射光的衍射角θn。
这里，如同图2所示的光源单元11，例如，当红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B各布置为平行于光轴Z时，导致经光路变换部件12进行光路变换(光路合成)后的激光的强度峰发生偏移。具体来说，通过该光路变换部件12的光路变换，确实使各激光的光路一致，但是辐射角分布的强度峰相对于光轴Z偏移衍射角θn。鉴于此，类似于本变型例的光源单元11A，将作为光源的各色激光器中的一个以上布置为相对于光轴Z倾斜，从而可将经光路变换(光路合成)后的激光的强度峰沿光轴Z的方向校准。
而且，在本变型例中，将红光激光器11R和蓝光激光器11B偏移布置以更接近绿光激光器11G的发光点位置，从而可将光路变换部件12中的衍射光栅构造的间距P设定为较大。于是，易于制造该光路变换部件12。这是由于以下原因。即，首先，一般来说，为提高各激光器的发射功率，必需增加芯片尺寸。然而，在较大的芯片尺寸下，各发光点之间的间隔增大，并导致由光路变换部件12进行光路合成所需的衍射功率增大。如果是这种情况，则因为衍射光栅构造为微观结构，故制造难度增加，从而导致成本更高。鉴于此，在不增加上述芯片尺寸的情况下减小各光源(激光器)间的发光点之间的间隔，从而解决了上述问题。
[变型例2]
图10为表示变型例2的光路变换部件(光路变换部件12A)的横截面配置的概念图。在本变型例的光路变换部件12A中，在第一实施方式的光路变换部件12中，将衍射光栅构造(一维衍射光栅构造)形成为后面详述的闪耀光栅构造(锯齿状构造)以替代台阶构造。
光路变换部件12A具有衍射光栅构造，该衍射光栅构造包括基体部120以及在该基体部120的一面(表面)侧周期性地形成的倾斜面120b。换言之，该光路变换部件12A中的衍射光栅构造由作为周期性倾斜面构造的上述闪耀光栅构造形成。在该闪耀光栅构造中，倾斜面120b(倾斜面构造)的深度(台阶深度)为D，并且倾斜面构造(单位衍射构造)的间距为P。
当使用这种闪耀光栅构造的光路变换部件12A时，期望满足由下式(19)规定的条件式。通过采用设置为满足该条件式的各激光器，由来自光路变换部件12A的光中的中心光线形成的角度变为0度(进行色合成、光路合成)。注意，在该式(19)中，认为蓝激光Lb的波长λb约为435~460nm，认为绿激光Lg的波长λg约为500~560nm，并且认为红激光Lr的波长λr约为625~650nm。而且，在从光路变换部件12A出射的蓝激光Lb、绿激光Lg以及红激光Lr(n级衍射光)中，认为衍射级分别为nb、ng以及nr，并且对于蓝光激光器11B、绿光激光器11G以及红光激光器11R，认为距光轴Z的距离分别为Δb、Δg以及Δr。
[式3]
|nb·λb/Δb|=|ng·λg/Δg|=|nr·λr/Δr| ..(19)
而且，通过采用这种闪耀光栅构造的光路变换部件12A，当波长为λ的入射光Lin入射时，n级衍射光Ln的衍射效率I(n，D)和衍射角θn分别由下式(20)、(21)(与上述式(6)相同)表示。注意，在式(20)中，光入射侧(光路变换部件12A)的介质折射率为n0，而光出射侧的介质折射率为n1(=1)。
[式4]
I ( n , D ) = sin 2 { D&pi; &lambda; ( n 0 - n 1 ) } { D&pi; &lambda; ( n 0 - n 1 ) - n&pi; } 2 . . . . . . . . . ( 20 ) sin ( &theta;n ) = n&lambda; / P . . . . . . . . . ( 21 )
这里，通过采用本变型例的光路变换部件12A，期望如此设定闪耀光栅构造的深度(台阶深度)D，即使得由上式(20)所限定的n级衍射光Ln的衍射效率I(n，D)为0.7以上(I(n，D)≥0.7)。理由与上述台阶构造的情况中的理由相同。
当满足上述条件式I(n，D)≥0.7时，蓝激光Lb、绿激光Lg以及红激光Lr(n级衍射光)中的衍射级nb、ng、nr的组合例如下式(22)~(24)所示。
(nb=+1，ng=+1，nr=+1)                    ...(22)
(nb=+3，ng=+2，nr=+2)                    ...(23)
(nb=+3，ng=+3，nr=+2)                    ...(24)
而且，在使用这种结构的光路变换部件12A的本变型例中，由于作用与第一实施方式的作用相同，故可获得与第一实施方式类似的效果。
<实施例>
接下来，说明本发明的具体实施例(实施例1~实施例4)
[实施例1-1~实施例1-12]
这些实施例对应于关于使用台阶构造的光路变换部件12以及三种激光光源(红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B)的照明单元的实施例。注意，实施例1-1~实施例1-12中的台阶级数L和衍射级nb、ng、nr之间的组合分别对应于上式(7)~(18)。
图11(A)~图11(F)、图12(A)~图12(F)各以表格的形式表示实施例1-1~实施例1-6以及实施例1-7~实施例1-12中的光路变换部件12的各种参数。注意，在这些图中，衍射效率I(nb，D)、I(ng，D)、I(nr，D)分别为蓝激光Lb、绿激光Lg、红激光Lr这些衍射光的衍射效率，并且同样适用于后述的其它实施例。
而且，图13~图24各表示实施例1-1~实施例1-12中的光路变换部件12中的台阶深度D和衍射效率(衍射效率特性)之间的关系。在这些图中，(A)表示衍射效率I(nb，D)的衍射效率特性，(B)表示衍射效率I(ng，D)的衍射效率特性，并且(C)表示衍射效率I(nr，D)的衍射效率特性。而且，这些图中所示的箭头各表示当满足上述条件式I(n，D)≥0.7时的台阶构造的深度(台阶深度)D，这一点同样适用于后述的实施例3-1~实施例3-34。
参照图13~图24，在实施例1-1~实施例1-12之任一个中，通过设定图中箭头所示的台阶深度D，可知满足衍射效率I(nb，D)、I(ng，D)、I(nr，D)≥0.7的条件式。
[实施例2-1~实施例2-3]
这些实施例对应于关于使用具有闪耀光栅构造的光路变换部件12和三种激光光源(红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B)的照明单元的实施例。注意，实施例2-1~实施例2-3中的衍射级nb、ng、nr的组合分别对应于上述式(22)~(24)。
图25(A)~(C)各以表格的形式表示实施例2-1~实施例2-3中的光路变换部件12A的各种参数。而且，图26~图28各表示实施例2-1~实施例2-3中的光路变换部件12A的台阶深度D和衍射效率(衍射效率特性)之间的关系。注意，在图26~图28中，(A)表示衍射效率I(nb，D)的衍射效率特性，(B)表示衍射效率I(ng，D)的衍射效率特性，并且(C)表示衍射效率I(nr，D)的衍射效率特性。而且，这些图中的箭头各表示当满足上述条件式I(n，D)≥0.7时的闪耀光栅构造的深度(台阶深度)D，这一点同样适用于后述的实施例4-1~实施例4-8。
参照图26~图28，在实施例2-1~实施例2-3之任一中，通过设定图中箭头所示的台阶深度D，可知满足衍射效率I(nb，D)、I(ng，D)、I(nr，D)≥0.7的条件式。
[实施例3-1~实施例3-34]
这些实施例对应于关于使用具有台阶构造的光路变换部件12以及两种激光光源(红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B中的两种)的照明单元的实施例。
图29(A)~图29(F)、图30(A)~图30(F)、图31(A)~图31(F)、图32(A)~图32(F)、图33(A)~图33(F)以及图34(A)~图34(D)分别以表格的形式表示实施例3-1~3-6、实施例3-7~3-12、实施例3-13~3-18、实施例3-19~3-24、实施例3-25~3-30以及实施例3-31~3-34中的光路变换部件12的各种参数。而且，图35~图38各表示这些实施例3-1~3-34中的实施例3-2、3-3、3-17、3-19中的光路变换部件12的台阶深度D和衍射效率(衍射效率特性)之间的关系。注意，在图35~38中，(A)和(B)表示衍射效率I(nb，D)、I(ng，D)、I(nr，D)中的任何两个的衍射效率特性。
参照图29~图34以及图35~图38，还在实施例3-1~实施例3-34中，通过设定图中箭头所示的台阶深度D，可知满足条件式衍射效率I(nb，D)、I(ng，D)、I(nr，D)≥0.7中的任何两个。
[实施例4-1~实施例4-8]
这些实施例对应于关于使用具有闪耀光栅构造的光路变换部件12A以及两种激光光源(红光激光器11R、绿光激光器11G以及蓝光激光器11B中的两种)的照明单元的实施例。
图39(A)~图39(F)、图40(A)、图40(B)分别以表格的形式表示实施例4-1~实施例4-6以及实施例4-7、实施例4-8中的光路变换部件12A的各种参数。而且，图41和图42各表示这些实施例4-1~4-8中的实施例4-4、4-8中的光路变换部件12A的台阶深度D和衍射效率(衍射效率特性)之间的关系。注意，在图41和图42中，(A)表示衍射效率I(nb，D)的衍射效率特性，而(B)表示衍射效率I(nr，D)的衍射效率特性。
参照图39、图40、图41和图42，还在实施例4-1~实施例4-8中，通过设定图中箭头所示的台阶深度D，可知满足条件式衍射效率I(nb，D)、I(ng，D)、I(nr，D)≥0.7中的任何两个。
<其它变型例>
虽然以上参照各实施方式、变型例和实施例说明了本发明，但本发明不限于这些实施方式等，且可设计出各种其它变型。
例如，在上述实施方式等中，通过以台阶构造和闪耀光栅构造为例来说明光路变换部件中的衍射光栅构造。这些情况不是限定性的，而是可以使用其中衍射光栅构造为任何其它构造的光路变换部件。
而且，在上述实施方式等中，说明了其中光源单元(光源部)中的多种光源各为激光光源的情况。这种情况不是限定性的，而这些多种光源中的一种以上可以为激光光源。换言之，在光源部中，可设有激光光源和任何其它光源(例如LED)的组合。
而且，在上述实施方式等中，以光调制器件为反射型的情况为例进行说明。这种情况不是限定性的，所述光调制器件例如可以为透射型光调制器件。
此外，在上述实施方式等中，举例说明了将光源单元(光源部)封装为容纳多种激光器(光源)的情况。然而，光源部中的光源的布置不限于上述情况。换言之，如果光源部包括多种光源，则可采用任何其它布置。
而且，在上述实施方式等中，具体地举例说明了照明单元和显示装置的各构成部件(光学系统)。然而，所有构成部件不是必须设置的，或者还可另外设置任何其它构成部件。
进而，在上述实施方式等中，举例说明了下述情况，即，投影型显示装置配置为包括投影光学系统(投影透镜)，该投影光学系统用于将经光调制器件调制后的光投射于屏上。然而，本发明例如还适用于直视型显示装置。
此外，在上述实施方式等中，以投影型显示装置为例说明了关于本发明的照明单元的用途。这种情况不是限制性的，例如，还适用于诸如步进式曝光机的曝光单元。

Claims (15)

1.一种照明单元，其包括：
光源部，其包括发出各种不同波长的光的多种光源；和
光路变换部件，其对来自所述多种光源的入射光进行光路变换，以使得相比于由所述入射光中的中心光线形成的角度，由出射光中的中心光线形成的角度变得更小。
2.如权利要求1所述的照明单元，其中，
所述光路变换部件进行所述光路变换以使得由所述出射光中的中心光线形成的角度基本上为0度。
3.如权利要求2所述的照明单元，其中，所述光路变换部件具有衍射光栅构造。
4.如权利要求3所述的照明单元，其中，
所述衍射光栅构造由具有周期性级差面构造的台阶构造形成，并且
当从所述台阶构造出射的衍射光的衍射级为n时，并且当所述级差面构造的深度为D时，
对于从所述多种光源中的每一个出射的光，所述深度D设定为使得来自所述台阶构造的衍射光的衍射效率I(n，D)为0.7以上。
5.如权利要求3所述的照明单元，其中，
所述衍射光栅构造由具有周期性倾斜面构造的闪耀光栅构造形成，并且
当从所述闪耀光栅构造出射的衍射光的衍射级为n时，并且当所述倾斜面构造的深度为D时，
对于从所述多种光源中的每一个出射的光，所述深度D设定为使得来自所述闪耀光栅构造的衍射光的衍射效率I(n，D)为0.7以上。
6.如权利要求1~5之任一项所述的照明单元，其中，
从所述多种光源出射的光的远场图(FFP)为面内各向异性的形状，并且
所述FFP的长轴方向在所述多种光源之间一致。
7.如权利要求6所述的照明单元，其中，
从所述多种光源出射的光存在两种偏振方向，并且
通过设置相位差膜以改变所述两种偏振方向，从而使所述偏振方向彼此接近。
8.如权利要求7所述的照明单元，其中，
所述相位差膜选择性地改变所述两种偏振方向以使这些偏振方向彼此一致。
9.如权利要求1~5之任一项所述的照明单元，其中，
在所述光源部中，一种以上所述光源相对于光轴倾斜地布置。
10.如权利要求1~5之任一项所述的照明单元，其中，
所述光源部被封装为在其中容纳所述多种光源。
11.如权利要求1~5之任一项所述的照明单元，其中，
所述多种光源为用于发出红光、绿光或蓝光的三种光源。
12.如权利要求1~5之任一项所述的照明单元，其中，
所述多种光源中的一种以上为激光光源。
13.一种显示装置，其包括照明单元和光调制器件，该光调制器件基于图像信号而调制来自所述照明单元的照明光，所述照明单元包括：
光源部，其包括发出各种不同波长的光的多种光源；和
光路变换部件，其对来自所述多种光源的入射光进行光路变换，以使得相比于由所述入射光中的中心光线形成的角度，由出射光中的中心光线形成的角度变得更小。
14.如权利要求13所述的显示装置，还包括投影光学系统，该投影光学系统将由所述光调制器件调制后的照明光投射于投影面上。
15.如权利要求13或14所述的显示装置，其中，所述光调制器件为液晶器件。
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