光源装置和图像投影装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光源装置和图像投影装置。一种光源装置，包括：多个光源，各个光源具有光发射区域；光学特征转换器，光学特征转换器被配置为生成特征不同于来自所述多个光源的入射光的特征的出射光；以及第一光学系统，第一光学系统被配置为在光学特征转换器上的多个被照射区域中的各个被照射区域上照射入射光。各个照射区域的形状与光发射区域的形状不相似。

【技术实现步骤摘要】
光源装置和图像投影装置
本专利技术涉及在图像投影装置(以下称为“投影仪”)等当中使用的光源装置。
技术介绍
一个投影仪使用激光二极管(“LD”)作为光源，将来自LD的光照射到光学特征转换元件(诸如荧光体)上，将作为照明光的出射光从转换元件引导到光调制元件(诸如液晶显示元件和数字微镜设备)，并投影图像。日本专利公开第(JP)2014-209184号公开了使用通过来自LD的光激发荧光体而生成的荧光光作为照明光的投影仪。上述投影仪可以通过增加LD的数量和各个LD的输出来提高所投影的图像的亮度。但是，随着入射光密度变得较高，光学特征转换元件可能降低转换效率并且其性能劣化。例如，由于随着入射光密度增加的所谓照度饱和现象，荧光体表现出较低的荧光转换效率。而且，随着荧光体的温度上升，荧光体劣化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光源装置以及使用该光源装置的投影仪，该光源装置可以抑制光学特征转换元件的转换效率和性能的降低并生成明亮的光。本专利技术提供了一种光源装置和使用该光源装置的投影仪，它们各个都具有高的光利用效率。根据本专利技术的一个方面的光源装置包括多个光源(各个光源具有光发射区域)、光学特征转换器(光学特征转换器被配置为生成具有不同于来自多个光源的入射光的特征的出射光)，以及第一光学系统(第一光学系统被配置为在光学特征转换器上的多个被照射区域中的各个被照射区域上照射入射光)。各个照射区域的形状与光发射区域的形状不相似。从以下参考附图对示例性实施例的描述中，本专利技术的其它特征将变得清晰。附图说明图1A和1B例示了根据本专利技术的第一实施例的光源装置的构造。图2A至2C例示了激光二极管。图3A和3B例示了在光源装置中使用旋转对称凸透镜用于聚光器光学系统的构造。图4例示了由旋转对称凸透镜形成的光源的光发射区域和光源图像(束斑)。图5A至5C例示了根据第一实施例的光源单元中的聚光器光学系统的具体例子。图6例示了由图5A至5C所示的聚光器光学系统形成的光源的光发射区域和光源图像(束斑)。图7例示了第一实施例的变型。图8例示了第一实施例的另一个变型。图9例示了第一实施例的又一个变型。图10A和10B例示了根据本专利技术第二实施例的光源装置的构造。图11A和11B例示了根据本专利技术第三实施例的光源装置的构造。图12A和12B例示了根据本专利技术第四实施例的投影仪的构造。图13例示了根据本专利技术第五实施例的投影仪的构造。图14A和14B例示了根据本专利技术第六实施例的投影仪的构造。图15例示了根据本专利技术第六实施例的光源图像和光转换元件之间的关系。图16A和16B例示了根据本专利技术第七实施例的光源装置的构造。图17例示了根据本专利技术第八实施例的光源装置的构造。图18例示了根据本专利技术第八实施例的光源图像和光转换元件之间的关系。图19例示了根据本专利技术第九实施例的光源装置的构造。图20例示了全息(hologram)元件1300的构造。图21示意性地例示了微构造表面1302。图22A和22B例示了根据第九实施例的强度分布。图23例示了第九实施例的第一变型。图24例示了第九实施例的第二变型。图25例示了第九实施例的第三变型。图26例示了第九实施例的第四变型。图27例示了第九实施例的第五变型。图28例示了根据本专利技术的第十实施例的光源装置的构造。图29A至29D例示了玻璃构件130的构造和功能。具体实施方式现在参考附图，将给出本专利技术的实施例的描述。第一实施例图1A和1B例示了根据本专利技术的第一实施例的光源装置100的构造。如图所示，从左到右的方向被设置为Z方向。将与Z方向正交的两个相互正交的方向设置为X方向(第一方向)和Y方向(第二方向)。图1A例示了光源装置100的XZ截面，并且图1B例示了光源装置100的YZ截面。光源装置100包括多个光源110、多个准直透镜120、多个聚光器光学系统(第一光学系统)130、多个光学特征转换元件140以及多个捕获光学系统150(第二光学系统)。XZ截面和YZ截面是在各个准直透镜120、各个聚光器光学系统130和各个捕获光学系统150中彼此正交且平行于光轴的两个截面。光源110是固体光源，在这个实施例中是激光二极管(“LD”)。图2A至2C例示了用于光源110的一般LD的构造。图2A例示了类似于图1A的XZ截面上的LD的内部构造。LD包括在其封装中具有双异质结构的光学半导体。在所述光学半导体中，包覆层111保持活性层112，并且在接收到电场时激活用于刺激发射的原子。在活性层中处于共振状态的激光束从半反射镜侧的解理表面113发射。这个解理表面113的形状是LD的光发射区域的形状。图2B例示了YZ截面上的LD的内部结构。图2C例示了从Z方向观察的XY截面上的LD。如图2C所示，LD的光发射区域具有在Y方向上伸长的形状。从光源(“LD”)110发射的光束(激光束)是发散光束，并且被设置于光源110正后方的准直透镜120准直化。针对一个光源110提供一个准直透镜120。换句话说，光源110的数量等于准直器120的数量。从准直器透镜120发射出的光束在Z方向上行进，被聚光器光学系统130聚光到光学特征转换元件140上，并且照射到光学特征转换元件140上，从而形成束斑(照射区域)。参考图3A、3B和4，将给出光源110的光发射区域和由聚光器光学系统130′在光学特征转换元件140上形成的束斑形状之间的关系的描述。图3A和3B例示了使用旋转对称双凸透镜(其可以是凸透镜)作为聚光器光学系统130′的光源装置100′。由于光源110的光发射区域与光学特征转换元件140在光学上共轭，因此，由于双凸透镜的聚光作用，光发射区域的(光源)图像在光学特征转换元件140上形成。虽然图3B中光源110与光学特征转换元件140没有看起来共轭，但是这个图是光发射区域及其图像形状的示意图并且在图3B中光束的光学路径是不准确的。此时，如图4所示，光源110的光发射区域的共轭图像(光源图像)或束斑在光学特征转换元件140上形成。束斑具有沿Y方向伸长的形状，类似于光源110的光发射区域。换句话说，光源110的光发射区域和光学特征转换元件140上的束斑具有相似的形状(当然，其中一个是另一个形状的缩小或放大的形状)。根据这个实施例的光学特征转换元件140是波长转换元件(诸如被配置为转换波长的荧光体)以及角度转换元件(诸如被配置为转换光束角度的漫射构件)。当接收到具体波长的激发光时，作为波长转换元件的代表性例子的荧光体生成与入射光的波长不同的出射光或者提供波长转换。由于照度饱和现象，这个荧光体的波长转换效率可能会降低。照度饱和是当入射光超过预定转换效率时发生热转换或发射非波长转换的光的现象。换句话说，即使对荧光体的入射光强度增加，出射的荧光也不相应地增加。此外，荧光体的粉末是无机材料，而用来固定粉末的粘结剂是有机材料，并且粘结剂由于热和光而劣化。随着入射光强度的增加以及粘结剂由于热和光而劣化，耐久性问题是不可避免的。由荧光体粉末制成的没有粘结剂的设备不会造成耐久性问题，但是造成照度饱和问题。在图3A和3B中所示的旋转对称凸透镜用于聚光器光学系统130＇中，光源110的光发射区域的共轭图像形成为光学特征转换元件140上的束斑，如图4中所示。束斑在Y方向上具有细长形状的高光密度。而且，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光源装置，包括：多个光源，各个光源均具有光发射区域；以及光学特征转换器，光学特征转换器被配置为生成特征不同于来自所述多个光源的入射光的特征的出射光，其特征在于，所述光源装置还包括第一光学系统，第一光学系统被配置为在光学特征转换器上的多个被照射区域中的各个被照射区域上照射入射光，其中各个照射区域的形状与光发射区域的形状不相似。

【技术特征摘要】
2016.12.28 JP 2016-254570;2017.11.27 JP 2017-226951.一种光源装置，包括：多个光源，各个光源均具有光发射区域；以及光学特征转换器，光学特征转换器被配置为生成特征不同于来自所述多个光源的入射光的特征的出射光，其特征在于，所述光源装置还包括第一光学系统，第一光学系统被配置为在光学特征转换器上的多个被照射区域中的各个被照射区域上照射入射光，其中各个照射区域的形状与光发射区域的形状不相似。2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，照射区域的形状对应于通过在彼此正交的两个方向中的至少一个方向上扩大光发射区域的形状而产生的形状。3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，第一光学系统从光源侧起依次包括第一蝇眼表面和第二蝇眼表面。4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，第一光学系统在彼此正交且平行于第一光学系统的光轴的截面上具有彼此不同的折光力。5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，第一光学系统包括棒状积分器。6.如权利要求1所述的光源装置，还包括用于所述多个光源中的各个光源的准直透镜，使得经准直透镜准直化的光进入第一光学系统。7.如权利要求6所述的光源装置，还包括光组合元件，所述光组合元件设置于准直透镜和第一光学系统之间，并且被配置为组合与来自准直透镜的光不同的光束并将组合的光束引入第一光学系统。8.如权利要求1所述的光源装置，还包括多个第二光学系统，所述多个第二光学系统中的各个第二光学系统被提供给光学特征转换器上的各个被照射区域，并且被配置为将发散光准直化为出射光，其中光学特征转换器和所述多个第二光学系统被布置成在光学特征转换器和第二光学系统之间没有居间的空间。9.如权利要求1所述的光源装置，还包括多个第二光学系统，所述多个第二光学系统中的各个第二光学系统被提供给光学特征转换器上的各个被照射区域，并且被配置为将发散光准直化为出射光，其中所述多个第二光学系统布置成在所述多个第二光学系统之间没有居间的空间。10.如权利要求1所述的光源装置，还包括多个第二光学系统，所述多个第二光学系统中的各个第二光学系统被提供给光学特征转换器上的各个被照射区域，并且被配置为将发散光准直化为出射光，其中各个第二光学系统的焦距比第一光学系统的焦距短。11.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，光学特征转换器包括多个光学特征转换元件。12.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，光学特征转换器包括集成的光学特征转换元件。13.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，第一光学系统包括多个光学元件。14.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，第一光学系统包括光学元件。15.一种光源装置，包括：多个光源；以及光学特征转换器，光学特征转换器被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：猪子和宏，前田勇树，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP