光源光学系统和使用光源光学系统的投影显示装置制造方法及图纸

公开了光源光学系统和使用光源光学系统的投影显示装置。光源光学系统包括微透镜阵列、聚光透镜单元以及二向色面。在与二向色面的法线和聚光透镜单元的光轴平行的截面中的与光轴正交的方向上，二向色面的宽度比聚光透镜单元的宽度窄。光源光学系统满足预定的条件表达式。

【技术实现步骤摘要】
光源光学系统和使用光源光学系统的投影显示装置
本专利技术涉及光源光学系统和使用光源光学系统的投影显示装置。
技术介绍
近年来，利用从高输出激光二极管(在下文中称作LD)发射的光束作为激发光来照射荧光体并且包括波长转换后的荧光作为光源光的投影仪已被开发。在这种投影仪中，可以通过增大LD的数目和/或增大各LD的输出来增大投影仪的亮度。然而，当荧光体上的入射光的强度被增大以增大亮度时，形成在荧光体面上的光源点的光密度被增大。结果，由于亮度饱和现象而发生诸如光转换效率的降低之类的问题，因此与LD的输出的增大成比例的亮度无法被得到。在美国专利申请公开第2012/0133904号中讨论的技术被认为是解决这种问题的技术。美国专利申请公开第2012/0133904号讨论了这样的配置，其中两个复眼透镜被设置在光学系统的后级上以压缩来自多个LD的光束。这种配置可以使形成在荧光体上的光源点的光密度均匀并且抑制具有极高光密度的区域的出现以抑制上述的光转换效率的降低。在美国专利申请公开第2012/0133904号中讨论的配置不仅需要用于激发荧光体的LD而且需要用于将蓝色光引导到光分离和组合系统以及附近的光学系统的LD，从而导致增大整个装置尺寸。
技术实现思路
因此，本专利技术致力于用于实现能够抑制波长转换元件的光转换效率的降低的较小光源光学系统和使用该光源光学系统的投影显示装置的技术。被配置为将来自光源的光束引导至波长转换元件的光源光学系统包括：第一透镜面阵列，包括多个第一透镜面；第二透镜面阵列，包括多个第二透镜面并且被配置为接收来自第一透镜面阵列的光束；会聚光学系统，具有正光焦度(positivepower)并且被配置为将来自第二透镜面阵列的光束引导至波长转换元件；以及导光面，被配置为经由会聚光学系统将来自第二透镜面阵列的光束引导至波长转换元件，在与导光面的法线平行并且包括会聚光学系统的光轴的截面中的与会聚光学系统的光轴正交的方向上，导光面的宽度比会聚光学系统的宽度窄，并且以下表达式被满足：其中，第二透镜面的数目被定义为N，第二透镜面的焦距被定义为fLA，并且第二透镜面的面积被定义为SLA。本专利技术的另外特征根据参考附图对示例性实施例的以下描述将变得清楚。附图说明图1是例示出根据本专利技术的第一示例性实施例的光源装置的配置的示图。图2A和图2B是各自例示出二向色镜的配置的示图。图3是例示出透镜阵列对激光光束的均匀化的示图。图4A和图4B是各自例示出光束直径的定义的图形。图5A和图5B是各自例示出在本专利技术的第一示例性实施例中使用的透镜阵列和光源图像之间的关系的示图。图6是例示出由光束穿过远焦系统造成的光束的角度变化的改变的示图。图7A和图7B是例示出激发光路和荧光光路的F数之间的关系的示图。图8是例示出根据本专利技术的第二示例性实施例的光源装置的配置的示图。图9是例示出根据本专利技术的各示例性实施例的光源装置可被安装的投影仪的配置的示图。具体实施方式下面将参考附图来描述本专利技术的示例性实施例。然而，在示例性实施例中描述的组成元件的相对布置等可以根据本专利技术将被应用于的装置的配置和各种条件而被按需改变。更具体地说，本专利技术不限于下面描述的示例性实施例，并且在本专利技术的要旨的范围内可以做出各种修改和改变。在下文中，将参考附图来详细描述本专利技术的第一示例性实施例。(光源光学系统和光源装置的配置)图1是例示出作为根据本专利技术的第一示例性实施例的光源装置的配置的示图。在图1中，与下面描述的聚光透镜单元8的光轴平行的方向被定义为X轴方向，与X轴方向平行并且与(下面描述的)二向色镜7的法线平行的面是XZ截面的方向被定义为Z轴方向，并且与X轴方向和Z轴方向垂直的方向被定义为Y轴方向。因此，图1是如在其中示出的坐标轴所指示的XZ截面的示图。根据本示例性实施例的光源装置包括光源1、准直透镜2、荧光体9以及光源光学系统。本文中所提到的光源光学系统涉及微透镜阵列63、二向色镜7(导光元件)、聚光透镜单元8(会聚光学系统)和导光光学系统。导光光学系统指的是包括各自具有抛物面(其具有各不相同的曲率半径和顶点坐标)的多个反射镜的抛物面反射镜阵列3、平面镜4和凹透镜5。(从光源1到照明光学系统的光路)光源1是发射蓝色光的激光二极管(LD)。从光源1发射的光束是发散的光束，并且与光源1一样多的准直透镜2被设置在来自光源1的光束的前进方向上。准直透镜2是将来自光源1的发散光束变成平行光束的正透镜。已被从准直透镜2发射的多个光束在Z轴方向上前进，并且此后行进到平面镜4，同时其间的距离被抛物面反射镜阵列3缩短。平面镜4所反射的光束入射在凹透镜5上。与抛物面反射镜阵列3的焦点共享其焦点位置的凹透镜5发射作为平行光束的光束。从凹透镜5发射的平行光束入射在作为微透镜阵列63的面之一并且位于凹透镜5侧的第一透镜面阵列61上，并且在被分成多个光束的同时入射在第二透镜面阵列62上。更具体地说，第二透镜面阵列62被设置在接收来自第一透镜面阵列61的光束的位置处。从第二透镜面阵列62发射的分割光束被二向色镜7反射并且行进到聚光透镜单元8。二向色镜7具有反射来自第二透镜面阵列62的光束所需的最小尺寸，并且具有涂覆有介电多层膜(二向色膜)的面，该介电多层膜反射来自光源1的蓝色光但是允许具有(下面描述的)荧光波长的光经由其透射。(二向色镜7的配置)二向色镜7的详细配置如在图2A和图2B中示出。在图1中示出的二向色镜7具有图2A的配置。更具体地说，二向色镜7具有如下配置，其中不论波长如何都透射任何光的透射面72被设置在二向色面71的y轴方向的右边和左边，二向色面71是反射来自光源1的蓝色光并且允许包括绿色光和红色光的荧光经由其透射的导光面。应当注意到，二向色镜7不限于如在图2A中示出的配置。例如，如在图2B中示出，二向色镜7可具有如下配置，即透射面72被设置在二向色面71周围。另外，二向色面71的至少一边可被配置为与透射面72的某一边重叠，并且透射面72可以要么是透明基板上的面，要么是抗反射涂覆的面。在二向色面71的法线不被包括在与二向色面71的法线平行并且包括聚光透镜单元8的光轴的截面中的情况下，(下面描述的)宽度Dd仅需要被定义在如下面中：在该面上二向色面71被垂直地投影在此截面中。二向色镜7所反射的分割光束通过具有正光焦度的聚光透镜单元8而被会聚并重叠在荧光体9上。结果，光源点被形成在荧光体9上。形成在荧光体9上的光源点与第一透镜面阵列61的各透镜单元(透镜面)共轭，以使得光源点具有矩形的均匀分布。(用于抑制荧光体9的光转换效率的降低的配置)参考图3给出对为什么通过提供微透镜阵列63可以抑制荧光体9的光转换效率的降低的原因的描述。图3是以简化方式例示出如在图1中示出的第一透镜面阵列61、第二透镜面阵列62、聚光透镜单元8和荧光体9的光学关系的示图。第一透镜面阵列61对应于第一透镜面阵列61′，第二透镜面阵列62对应于第二透镜面阵列62′，聚光透镜单元8对应于聚光透镜单元8′，并且荧光体9对应于荧光体9′。荧光体9′被定位为关于第二透镜面阵列62′和聚光透镜单元8′与第一透镜面阵列61′的各透镜单元基本上共轭。第一透镜面阵列61′和荧光体9′的面处于图像形成关系。因此，与形成在第一透镜面阵列61′的各透镜单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源光学系统，被配置为将来自光源的光束引导至波长转换元件，该光源光学系统包括：第一透镜面阵列，包括多个第一透镜面；第二透镜面阵列，包括多个第二透镜面并且被配置为接收来自第一透镜面阵列的光束；会聚光学系统，具有正光焦度并且被配置为将来自第二透镜面阵列的光束引导至波长转换元件；以及导光面，被配置为经由会聚光学系统将来自第二透镜面阵列的光束引导至波长转换元件，其中，在与导光面的法线平行并且包括会聚光学系统的光轴的截面中的与会聚光学系统的光轴正交的方向上，导光面的宽度比会聚光学系统的宽度窄，并且以下表达式被满足：

【技术特征摘要】
2015.11.28 JP JP2015-2325341.一种光源光学系统，被配置为将来自光源的光束引导至波长转换元件，该光源光学系统包括：第一透镜面阵列，包括多个第一透镜面；第二透镜面阵列，包括多个第二透镜面并且被配置为接收来自第一透镜面阵列的光束；会聚光学系统，具有正光焦度并且被配置为将来自第二透镜面阵列的光束引导至波长转换元件；以及导光面，被配置为经由会聚光学系统将来自第二透镜面阵列的光束引导至波长转换元件，其中，在与导光面的法线平行并且包括会聚光学系统的光轴的截面中的与会聚光学系统的光轴正交的方向上，导光面的宽度比会聚光学系统的宽度窄，并且以下表达式被满足：其中，第二透镜面的数目被定义为N，第二透镜面的焦距被定义为fLA，并且第二透镜面的面积被定义为SLA。2.根据权利要求1所述的光源光学系统，其中，在通过将会聚光学系统的焦距除以被从会聚光学系统引导至导光面的光束的光束直径而得到的值被采用为荧光光路的F数并且通过将会聚光学系统的焦距除以被从第二透镜面阵列引导至导光面的光束的光束直径而得到的值被采用为激发光路的F数的情况下，激发光路的F数比荧光光路的F数大。3.根据权利要求2所述的光源光学系统，其中，以下表达式被满足：其中，荧光光路的F数被定义为Fphos，并且激发光路的F数被定义为FLD。4.根据权利要求1所述的光源光学系统，还包括：导光元件，包括导光面和被配置为无论波长如何都允许来自波长转换元件的光束经由其透射的透射面，其中，导光面是二向色面，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：川澄健人，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP