照明單元、投影顯示單元和直視型顯示單元的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種照明單元、投影顯示單元和直視型顯示單元。其中，該照明單元包括：每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件的光源，固態(tài)發(fā)光器件從其發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；和光學(xué)部件，其中光學(xué)部件包括耦合透鏡，固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，在具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件中的單個(gè)芯片或多個(gè)芯片每個(gè)都包括激光二極管，且耦合透鏡中的第一耦合透鏡沿著發(fā)光區(qū)域中預(yù)定方向的透鏡效應(yīng)小于沿著與預(yù)定方向垂直的方向的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件的激光入射至第一耦合透鏡上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】照明單元、投影顯示單元和直視型顯示單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用諸如激光二極管(LD)的固態(tài)發(fā)光器件的照明單元，以及包括該照明單元的投影顯示單元和直視型顯示單元。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，將圖像投射到屏幕上的投影儀不僅在辦公室而且在家庭中得到廣泛應(yīng)用。典型的投影儀利用光閥調(diào)制發(fā)自光源的光，并將圖像光投射到屏幕上，從而進(jìn)行顯示(例如，參考日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2011-128634和2010-48903號(hào))。最近，提出了手掌大小的超緊湊型投影儀、具有內(nèi)置超緊湊型投影儀的移動(dòng)電話(huà)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]高強(qiáng)度氣體放電燈是用于投影儀的主流光源。然而，因?yàn)榉烹姛艟哂邢鄬?duì)較大的尺寸和高功耗，近年來(lái)，諸如發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)和有機(jī)EL (OLED)的固態(tài)發(fā)光器件作為放電燈的替代已經(jīng)受到關(guān)注。相比放電燈，這些固態(tài)發(fā)光器件的優(yōu)勢(shì)不僅在于尺寸和功耗，還在于高可靠性。具體地，為了實(shí)現(xiàn)更高的輝度以及更低的功耗，利用作為點(diǎn)光源的LD提高光利用率是有效的。
[0004]因此，在用于投影儀等的光源(照明單元)中，通常，期望更高輝度的照明光和改善的光利用率，且期望利用簡(jiǎn)單(小)的構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]期望提供一種在實(shí)現(xiàn)更高輝度的照明光的同時(shí)，能夠利用簡(jiǎn)單的配置改善光利用率的照明單元，以及都利用這種照明單元的投影顯示單元和直視型顯示單元。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種照明單元，包括:一個(gè)或多個(gè)光源，每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件，固態(tài)發(fā)光器件自其發(fā)光區(qū)域發(fā)光，發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；和光學(xué)部件，允許發(fā)自固態(tài)發(fā)光器件的光入射通過(guò)并從其出射，其中光學(xué)部件包括一個(gè)或多個(gè)改變自固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角(directivity angle)的I禹合透鏡，固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，單個(gè)芯片發(fā)射單波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或多波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，多個(gè)芯片發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件中的單個(gè)芯片或多個(gè)芯片每個(gè)都包括激光二極管，且該一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡中的第一耦合透鏡沿著發(fā)光區(qū)域中所述預(yù)定方向比沿著與預(yù)定方向垂直的方向具有更小的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件的激光入射在第一耦合透鏡上。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了配備有照明光學(xué)系統(tǒng)、空間調(diào)制裝置和投影光學(xué)系統(tǒng)的投影顯示單元，該空間調(diào)制裝置基于輸入圖像信號(hào)調(diào)制來(lái)自照明光學(xué)系統(tǒng)的光以產(chǎn)生圖像光，投影光學(xué)系統(tǒng)投射由空間調(diào)制裝置產(chǎn)生的圖像光，照明光學(xué)系統(tǒng)包括:一個(gè)或多個(gè)光源，其每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件自其發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，所述發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；和光學(xué)部件，允許自固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射，其中光學(xué)部件包括一個(gè)或多個(gè)改變自固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的耦合透鏡，固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，單個(gè)芯片發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或多波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，多個(gè)芯片發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件中的單個(gè)芯片或多個(gè)芯片每個(gè)都包括激光二極管，且該一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡中的第一耦合透鏡沿著所述發(fā)光區(qū)域中預(yù)定方向比沿著與該預(yù)定方向垂直的方向具有更小的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件的激光入射在第一稱(chēng)合透鏡上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了配備有照明光學(xué)系統(tǒng)、空間調(diào)制裝置、投影光學(xué)系統(tǒng)和透射式屏幕的直視型顯示單元，所述空間調(diào)制裝置基于輸入圖像信號(hào)調(diào)制來(lái)自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光以產(chǎn)生圖像光，所述投影光學(xué)系統(tǒng)投射由所述空間調(diào)制裝置產(chǎn)生的圖像光，所述透射式屏幕顯示從所述投影光學(xué)系統(tǒng)投射的圖像光，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括:一個(gè)或多個(gè)光源，其每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件自其發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，所述發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；和光學(xué)部件，其允許自固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射，其中光學(xué)部件包括一個(gè)或多個(gè)改變自固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的耦合透鏡，固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，單個(gè)芯片發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，多個(gè)芯片發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件中的單個(gè)芯片或多個(gè)芯片每個(gè)都包括激光二極管，且一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡中的第一耦合透鏡在所述發(fā)光區(qū)域中沿著所述預(yù)定方向比沿著與預(yù)定方向垂直的方向具有更小的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件的激光入射在第一耦合透鏡上。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的照明單元、投影顯示單元和直視型顯示單元中，具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件中的單個(gè)芯片或多個(gè)芯片每個(gè)都包括激光二極管；因此，實(shí)現(xiàn)了照明光更高的輝度。此外，因?yàn)閷⒏淖冏怨虘B(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的耦合透鏡設(shè)置為允許自固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射的光學(xué)部件，因此改善了光源發(fā)出的光的利用率。此外，在發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件的激光入射在其上的第一耦合透鏡中，沿著預(yù)定方向(其為多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的排列方向)的透鏡效應(yīng)小于沿著與上述預(yù)定方向垂直的方向的透鏡效應(yīng)。因此，在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化(縮小尺寸)配置的同時(shí)，光利用率得到改善。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的照明單元、投影顯示單元和直視型顯示單元中，具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件中的單個(gè)芯片或多個(gè)芯片每個(gè)都包括激光二極管，并設(shè)置了改變自固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的耦合透鏡；因此，在實(shí)現(xiàn)照明光更高輝度的同時(shí)，光利用率是可改善的。此外，在發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件的激光入射在其上的第一耦合透鏡中，沿著預(yù)定方向(其為多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的排列方向)的透鏡效應(yīng)小于沿著與上述預(yù)定方向垂直的方向的透鏡效應(yīng)；因此，在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化(縮小尺寸)配置的同時(shí)，光利用率是可改善的。因此，在實(shí)現(xiàn)照明光更高輝度的同時(shí)，利用簡(jiǎn)單的配置，光利用率是可改善的，并且顯示圖像質(zhì)量是可改善的。
[0011]應(yīng)當(dāng)理解，上述一般說(shuō)明和以下具體說(shuō)明都是示例性的，并旨在提供如所要求的技術(shù)的進(jìn)一步解釋。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]附圖包括在此以提供對(duì)本技術(shù)的進(jìn)一步理解，且并入此處并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖示出了實(shí)施方式，并與本說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)解釋本技術(shù)的原理。
[0013]圖1A和IB是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的投影儀的示意性配置的示圖。
[0014]圖2A和2B是示出了圖1A和IB所示的投影儀中的光路的實(shí)例的示圖。
[0015]圖3A和3B是示出了光源中的芯片為頂部發(fā)光型的情況下，圖1A和IB中所示的光源的頂部配置和剖面配置的實(shí)例的示圖。
[0016]圖4A和4B是示出在光源中的芯片為頂部發(fā)光型的情況下，圖1A和IB中所示的光源的頂部配置和剖面配置的另一個(gè)實(shí)例的示圖。
[0017]圖5A和5B是示出了光源中的芯片為頂部發(fā)光型的情況下，圖1A和IB中所示的光源中的發(fā)光斑點(diǎn)的實(shí)例的示圖。
[0018]圖6A和6B是示出了在光源中的芯片為邊緣發(fā)光型的情況下，圖1A和IB中所示的光源的剖面配置以及從固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光側(cè)觀(guān)察到的其配置的實(shí)例的示圖。
[0019]圖7A和7B是示出了在光源中的芯片為邊緣發(fā)光型的情況下，圖1A和IB中所示的光源的剖面配置以及從固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光側(cè)觀(guān)察到的其配置的另一個(gè)實(shí)例的示圖。
[0020]圖8A到SC是示出了光源中的芯片為邊緣發(fā)光型的情況下，圖1A和IB中所示的光源的剖面配置以及從固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光側(cè)觀(guān)察到的其配置的另一個(gè)實(shí)例的示圖。
[0021]圖9A和9B是示出了圖1A和IB所示的復(fù)眼透鏡的示意性配置的示圖。
[0022]圖10是示出了圖1A和IB所示的照明光學(xué)系統(tǒng)中光路的示例的透視圖。
[0023]圖11是示出了位于圖1A和IB所示的前級(jí)中的復(fù)眼透鏡上的入射光的輝度分布實(shí)例的示意圖。
[0024]圖12A和12B是示出了圖11所示的輝度分布區(qū)域與復(fù)眼透鏡中晶胞(cell，單元)節(jié)距之間關(guān)系的示例的示意圖。
[0025]圖13A到13C是示出了根據(jù)復(fù)眼透鏡中有效尺寸與晶胞節(jié)距的比例的輝度分布形狀的實(shí)例的繪圖。
[0026]圖14A和14B是示出了根據(jù)變形例I的照明光學(xué)系統(tǒng)和光路的示意性配置的實(shí)例的示圖。
[0027]圖15A和15B是示出了根據(jù)變形例2的照明光學(xué)系統(tǒng)和光路的示意性配置的實(shí)例的示圖。
[0028]圖16A和16B是示出了根據(jù)變形例3的照明光學(xué)系統(tǒng)和光路的示意性配置的實(shí)例的示圖。
[0029]圖17A和17B是示出了根據(jù)變形例4的投影儀的示意性配置的示圖。
[0030]圖18A和18B是示出了根據(jù)變形例5的投影儀的示意性配置的示圖。
[0031]圖19是示出了利用根據(jù)實(shí)施方式和變形例I到5的任意一個(gè)照明光學(xué)系統(tǒng)的背投顯示單元的示意性配置示例的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一些實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)注意，說(shuō)明將按照以下順序進(jìn)行。
[0033]1.實(shí)施方式(利用凹透鏡和凸透鏡這兩個(gè)柱面透鏡的示例)
[0034]2.實(shí)施方式的變形例[0035]變形例I (利用柱面透鏡和畸變透鏡(anamorphic lens)的不例)
[0036]變形例2 (利用兩個(gè)柱面透鏡的示例，這兩個(gè)透鏡為凸透鏡)
[0037]變形例3 (利用一個(gè)柱面透鏡的示例，該透鏡為凸透鏡)
[0038]變形例4 (照明光學(xué)系統(tǒng)中只包括一個(gè)光源的示例)
[0039]變形例5 (利用反射裝置作為空間調(diào)制裝置的示例)
[0040]3.其它變形例(任意實(shí)施方式、變形例等的組合，背投顯示單元等的應(yīng)用示例)
[0041](實(shí)施方式)
[0042][投影儀I的整體配置]
[0043]圖1A和IB示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的投影儀(投影儀I)的示意性配置。應(yīng)當(dāng)注意，投影儀I相當(dāng)于本發(fā)明實(shí)施方式中“投影顯示單元”的具體示例。圖1A示出從上方(從I軸方向)觀(guān)察時(shí)投影儀I的配置示例，圖1B示出從投影儀I的側(cè)面(從X軸方向)觀(guān)察時(shí)該投影儀的配置示例。圖2A和2B示出圖1A和IB中投影儀I的光路的示例。圖2A示出從上方(從I軸方向)觀(guān)察投影儀I時(shí)光路的示例，圖2B示出從投影儀I的側(cè)面(從X軸方向)觀(guān)察投影儀時(shí)光路的示例。
[0044]通常，y軸指向垂直方向，且X軸指向水平方向；然而，y軸可指向水平方向，且X軸可指向垂直方向。應(yīng)當(dāng)注意，為方便起見(jiàn)，在以下說(shuō)明中，y軸和X軸分別指向垂直方向和水平方向。此外，在以下說(shuō)明中，“橫向”表示X軸方向，且“縱向”表示y軸方向。
[0045]投影儀I可包括(例如)照明光學(xué)系統(tǒng)1A、空間調(diào)制裝置60和投影光學(xué)系統(tǒng)70?？臻g調(diào)制裝置60基于輸入圖像信號(hào)對(duì)來(lái)自照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生圖像光，且投影光學(xué)系統(tǒng)70將空間調(diào)制裝置60產(chǎn)生的圖像光投射到反射屏幕2上。照明光學(xué)系統(tǒng)IA相當(dāng)于本發(fā)明的實(shí)施方式中“照明單元”的具體示例。
[0046][照明光學(xué)系統(tǒng)IA的配置]
[0047]照明光學(xué)系統(tǒng)IA提供被施加到空間調(diào)制裝置60的照明區(qū)域60A (被照射表面)的光通量。應(yīng)當(dāng)注意，必要時(shí)，任何光學(xué)裝置都可包括在照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光所通過(guò)的區(qū)域中。例如，可將對(duì)來(lái)自照明光學(xué)系統(tǒng)IA的除了可見(jiàn)光以外的光進(jìn)行衰減的濾光器等包含在照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光所通過(guò)的區(qū)域中。
[0048]例如，如圖1A和IB所示，照明光學(xué)系統(tǒng)IA包括光源10AU0B和10C，耦合透鏡(指向角改變裝置)20A.20B和20C，光路合成裝置30，積分器(integrator) 40和聚光透鏡50。光路合成裝置30合成來(lái)自光源10AU0B和IOC的光，且可由(例如)兩個(gè)分色鏡30A和30B構(gòu)成。積分器40使照明區(qū)域60A中光的照度分布(輝度分布)均勻化，且可由(例如)一對(duì)復(fù)眼透鏡40A和40B構(gòu)成?？商娲兀e分器40可僅由一個(gè)復(fù)眼透鏡構(gòu)成。耦合透鏡20A、光路合成裝置30、積分器40和聚光透鏡50自靠近光源IOA側(cè)沿著光源IOA的光軸依次排列。在分色鏡30A上，光源IOB的光軸與光源IOA的光軸垂直，且耦合透鏡20B和分色鏡30A自靠近光源IOB側(cè)沿著光源IOB的光軸依次排列。在分色鏡30B上，光源IOC的光軸與光源IOA的光軸垂直，且耦合透鏡20C和分色鏡30B自靠近光源IOC側(cè)沿著光源IOC的光軸依次排列。
[0049]上述組件中耦合透鏡20A、20B和20C以及積分器40相當(dāng)于本發(fā)明實(shí)施方式中“光學(xué)部件(允許自固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射的光學(xué)部件，將在下面描述該固態(tài)發(fā)光器件)”的具體示例。此外，耦合透鏡20A相當(dāng)于本發(fā)明實(shí)施方式中“第一耦合透鏡”的具體示例。
[0050]應(yīng)當(dāng)注意，在圖1A和IB中，示出了投影儀I的各組件(除了光源IOB和IOC以及耦合透鏡20B和20C)排列在平行于z軸的線(xiàn)段上的情況；然而投影儀I各組件中的一些可排列在不平行于z軸的線(xiàn)段上。例如，盡管未示出，整體照明光學(xué)系統(tǒng)IA可從圖1A和IB所示的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，以允許照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光軸被定向?yàn)槌虼怪庇趜軸的方向。然而，在這種情況下，有必要設(shè)置將照明光學(xué)系統(tǒng)IA輸出的光引導(dǎo)至空間調(diào)制裝置60的光學(xué)裝置(例如，鏡)。此外，例如，光源10A、耦合透鏡20A和光路合成裝置30可從圖1A和IB所示的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，以允許其光軸被定向?yàn)槌怪庇趜軸的方向。然而，在這種情況下，有必要設(shè)置將光路合成裝置30輸出的光引導(dǎo)至積分器40的光學(xué)裝置(例如，鏡)。
[0051](包括頂部發(fā)光型芯片IlA的光源10A、10B、10C)
[0052]例如，如圖3A、3B、4A和4B所示，光源10AU0B和IOC的每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件11和支撐固態(tài)發(fā)光器件11的封裝12(用于在上面安裝固態(tài)發(fā)光器件11的底座)。也就是，在這種情況下，光源10AU0B和IOC的每個(gè)都以封裝方式形成，其中，將固態(tài)發(fā)光器件11支撐在底座上。固態(tài)發(fā)光器件11從發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，該發(fā)光區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)狀或非點(diǎn)狀發(fā)光斑點(diǎn)。例如，如圖3A和3B所示，固態(tài)發(fā)光器件11可包括在預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)光的單個(gè)芯片11A，或如圖4A和4B所示，固態(tài)發(fā)光器件11可包括在相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射光或在彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射光的多個(gè)芯片11A。在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片IlA的情況下，這些芯片IlA可例如，如圖4A和4B所示，橫向或縱向地在一條線(xiàn)上排列，或橫向和縱向地以網(wǎng)格狀圖案排列。每個(gè)光源10AU0B和IOC中在固態(tài)發(fā)光器件11中所包含的芯片IlA的數(shù)量可不同，或在所有光源10A、10B和IOC中都相同。
[0053]在固態(tài)發(fā)光器件11包括單個(gè)芯片IlA的情況下，例如，如圖3A所示，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)等于單個(gè)芯片IlA的尺寸(WV1XWH1)。另一方面，在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片IlA的情況下，例如，如圖4A所示，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)等于所有芯片IlA聚集在其中的封裝的尺寸。在多個(gè)芯片IlA縱向地排成一列的情況下，在圖4A示例中，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)等于WhiX2WV1。此外，在多個(gè)芯片IlA橫向及縱向地以網(wǎng)格狀圖案排列的情況下，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸-父111)等于21111\21?。
[0054]每個(gè)芯片IlA都由發(fā)光二級(jí)管(LED)、有機(jī)EL發(fā)光二級(jí)管(OLED)或激光二極管(LD)構(gòu)成。然而，在實(shí)施方式中，包含在光源10AU0B和IOC的一個(gè)或兩個(gè)中的芯片IlA可由LD構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)注意，包括在其它光源中的芯片IIA可由任意LED、OLED和LD構(gòu)成。
[0055]例如，在光源10AU0B和IOC中所包含的芯片IlA在光源10AU0B和IOC的每個(gè)中所發(fā)射的光的波長(zhǎng)范圍各不相同。包含在光源IOA中的芯片IlA發(fā)射，例如，波長(zhǎng)為包含兩端值的約500nm到600nm之間的光(綠光)。包含在光源IOB中的芯片IlA發(fā)射，例如，波長(zhǎng)為包含兩端值的約400nm到500nm之間的光(藍(lán)光)。包含在光源IOC中的芯片IlA發(fā)射，例如，波長(zhǎng)為包含兩端值的約600nm到700nm之間的光(紅光)。應(yīng)當(dāng)注意，包含在光源IOA中的芯片IlA可發(fā)射非綠光的光(藍(lán)光或紅光)。此外,包含在光源IOB中的芯片IlA可發(fā)射非藍(lán)光的光(綠光或紅光)。進(jìn)一步地，包含在光源IOC中的芯片IlA可發(fā)射非紅光的光(綠光或藍(lán)光)。
[0056]例如，如圖3A和3B到圖5A和5B所示，每個(gè)芯片IlA具有尺寸(PviXPm)比芯片IlA的尺寸(WvXWh)更小的發(fā)光斑點(diǎn)11B。發(fā)光斑點(diǎn)IlB對(duì)應(yīng)于以下區(qū)域(發(fā)光區(qū)域)，即，當(dāng)電流注入芯片IlA以驅(qū)動(dòng)芯片IlA時(shí)芯片IlA自該區(qū)域發(fā)射光。在芯片IlA由LED或OLED構(gòu)成的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB具有非點(diǎn)(平面)狀，但在芯片IlA由LD構(gòu)成的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB具有比LED或OLED的發(fā)光斑點(diǎn)IlB更小的點(diǎn)狀。
[0057]在固態(tài)發(fā)光器件11包括單個(gè)芯片IlA的情況下，例如，如圖5A所示的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB的數(shù)量為一。然而，如下面將描述的，在固態(tài)發(fā)光器件11為單片配置的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB的數(shù)量為兩個(gè)或更多，且這適用于下面的說(shuō)明。另一方面，在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片IlA的情況下，例如，如圖5B所示的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB的數(shù)量等于芯片IlA的數(shù)量(然而，如上所述，固態(tài)發(fā)光器件11具有單片配置，發(fā)光斑點(diǎn)IlB的數(shù)量大于芯片IlA的數(shù)量)。在固態(tài)發(fā)光器件11包括單個(gè)芯片IlA的情況下(除了如上所述，固態(tài)發(fā)光器件11具有單片配置的情況)，固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)等于發(fā)光斑點(diǎn)IlB的尺寸(PviXPmX另一方面，在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片IlA的情況下，固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)等于包括所有芯片IlA的發(fā)光斑點(diǎn)IlB的最小可能包圍的尺寸。在多個(gè)芯片IlA縱向排成一列的情況下，在圖5B的示例中，發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)大于PmX2PV1且小于WVXWH。此外，在多個(gè)芯片IlA橫向及縱向地以網(wǎng)格狀圖案排列的情況下，發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)大于2PvlX2Pm且小于WvXWh。
[0058](包括邊緣發(fā)光型芯片IlA的光源10A、10B、10C)
[0059]圖3A和3B到5A和5B中，芯片IlA為頂部發(fā)光型的情況被作為示例進(jìn)行描述；然而，芯片IlA可為邊緣發(fā)光型，將在下面得到描述。在這種情況下，例如，如圖6A和6B到8A和8C所示，光源10A、10BU0C的每個(gè)都為罐式，其中包括一個(gè)或多個(gè)邊緣發(fā)光型芯片IlA的固態(tài)發(fā)光器件11容納在管座13和管帽14包圍的內(nèi)部空間。也就是，在這種情況下，光源10A、10B、10C的每個(gè)都是以包含固態(tài)發(fā)光器件11的封裝方式形成。
[0060]管座13和管帽14構(gòu)成了每個(gè)光源10A、10BU0C的封裝，且包括，例如，支撐次基座(submount)15的支撐基板13A,設(shè)置在支撐基板13A背面的外框基板13B,和多個(gè)連接端子 13C。
[0061]次基座15由具有導(dǎo)電性和熱耗散的材料制成。支撐基板13A和外框基板13B每個(gè)都由具有導(dǎo)電性和熱耗散的底座構(gòu)成，在其中形成一個(gè)或多個(gè)絕緣通孔和一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電通孔。支撐基板13A和外框基板13B每個(gè)都可為(例如)圓盤(pán)狀且被層壓以允許其中心軸(未不出)互相重合。外框基板13B的直徑大于支撐基板13A的直徑。外框基板13B的外邊緣為在具有沿著外框基板13B的中心軸的法線(xiàn)的平面內(nèi)自外框基板13B的中心軸在輻射方向上伸出的圓環(huán)狀凸緣。當(dāng)在制造過(guò)程中將管帽14裝配到支撐基板13A中時(shí)，該凸緣起確定基準(zhǔn)位置的作用。
[0062]多個(gè)連接端子13C至少穿過(guò)支撐基板13A。除了多個(gè)連接端子13C中的一個(gè)或多個(gè)端子，端子(方便起見(jiàn)，在下面稱(chēng)為“端子α ”)電連接至芯片IlA的各個(gè)電極(未示出)。例如，端子α在外框基板13Β側(cè)伸出得長(zhǎng)，且在支撐基板13Α側(cè)伸出得短。此外，多個(gè)連接端子13C中除了上述端子α以外的端子(方便起見(jiàn)，在下面稱(chēng)為“端子β ”)電連接至所有芯片IlA的其它電極(未示出)。例如，端子β在外框基板13Β側(cè)伸出得長(zhǎng)，且例如，端子β的更靠近支撐基板13Α的一端嵌在支撐基板13Α中。每個(gè)連接端子13C在外框基板13Β側(cè)伸出較長(zhǎng)的部分對(duì)應(yīng)于裝配在(例如)基板等的部分。另一方面，多個(gè)連接端子13C在支撐基板13Α側(cè)伸出較短的部分對(duì)應(yīng)通過(guò)配線(xiàn)16電連接至各個(gè)芯片IlA的部分。多個(gè)連接端子13C的嵌在支撐基板13A中的部分對(duì)應(yīng)(例如)通過(guò)支撐基板13A和次基座15電連接至所有芯片IlA的部分。端子α通過(guò)在支撐基板13Α和外框基板13Β中形成的絕緣通孔支撐，且通過(guò)通孔與支撐基板13Α和外框基板13Β絕緣且分離。此外，端子α通過(guò)上述絕緣部件彼此絕緣和分離。另一方面，端子β由形成在支撐基板13Α和外框基板13Β中的導(dǎo)電通孔支撐，且電連接至通孔。
[0063]管帽14密封固態(tài)發(fā)光器件11。管帽14具有(例如)筒部14Α，其在上端和下端具有開(kāi)口。筒部14Α的下端與(例如)支撐基板13Α的側(cè)面接觸，且固態(tài)發(fā)光器件11設(shè)置在筒部14Α的內(nèi)空間中。管帽14具有光透過(guò)窗14Β，其被設(shè)置為遮擋筒部14Α上端的開(kāi)口。光透過(guò)窗14Β被設(shè)置在面朝固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光表面的位置，且具有允許自固態(tài)發(fā)光器件11輸出的光從其穿過(guò)的功能。
[0064]因此,在芯片IlA為邊緣發(fā)光型的情況下，固態(tài)發(fā)光器件11同樣從包括一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)狀或非點(diǎn)狀發(fā)光斑點(diǎn)的發(fā)光區(qū)域發(fā)射光。固態(tài)發(fā)光器件11可包括，例如，發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的單個(gè)芯片11Α，或發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的多個(gè)芯片11Α。在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片IlA的情況下，例如，圖6Α、6Β、7Α和7Β所不，這些芯片IlA可縱向排成一列，或可例如,橫向排成一行。包含在固態(tài)發(fā)光器件11中的芯片IlA的數(shù)量在每個(gè)光源10AU0B和IOC中可不同，或在所有光源10AU0B和IOC中可相同。
[0065]在固態(tài)發(fā)光器件11包括單個(gè)芯片IIA的情況下，例如，圖8所示，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)等于單個(gè)芯片IlA的尺寸(Wvi XWm)。然而，例如圖8C所示，在固態(tài)發(fā)光器件11具有單片配置的情況下，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)大于WmX2Wvl，且這適用于以下說(shuō)明。另一方面，在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片IlA的情況下，例如，圖6B和7B所示，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸等于所有芯片IlA聚集在其中的封裝的尺寸。在多個(gè)芯片IlA縱向排成一列的情況下，在圖6B的實(shí)例中，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(WvXWh)大于WmX3Wvl,且在圖7B的示例中，大于WH1X2WV1。此外，在多個(gè)芯片IlA橫向排成一行的情況下，例如，固態(tài)發(fā)光器件11的尺寸(-111)可大于11-31?，或可大于211-11。
[0066]每個(gè)芯片IlA可由(例如)激光二極管(LD)構(gòu)成。然而，同樣在這種情況下，如上所述，包含在光源10AU0B和IOC的一個(gè)或兩個(gè)中的芯片IlA可由LD構(gòu)成。此外，包括在其它光源中的芯片IlA可由任意LED、OLED和LD構(gòu)成。
[0067]例如，如圖6A到6B和8A到8C所示，每個(gè)芯片IlA具有發(fā)光斑點(diǎn)11B，其尺寸(PviXPm)小于芯片IlA的尺寸(WvXWh)。發(fā)光斑點(diǎn)IlB對(duì)應(yīng)以下區(qū)域(發(fā)光區(qū)域)，即，當(dāng)電流注入芯片IlA中以驅(qū)動(dòng)芯片IlA時(shí)芯片IlA自該區(qū)域發(fā)射光。在芯片IlA由LD構(gòu)成的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB具有比LED或OLED的發(fā)光斑點(diǎn)IlB更小的點(diǎn)狀。
[0068]在固態(tài)發(fā)光器件11包括單個(gè)芯片IlA的情況下，例如，如圖SB所示的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB的數(shù)量為一。然而，例如，如圖8C所描述的，在固態(tài)發(fā)光器件11為單片配置的情況下，發(fā)光斑點(diǎn)IlB的數(shù)量為兩個(gè)或更多(在這種情況中為兩個(gè))，且這適用于下面的說(shuō)明。另一方面，在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片11A,例如,如圖6B、7B和8B所不,發(fā)光斑點(diǎn)IlB的數(shù)量等于芯片IlA的數(shù)量。這種情況中，在固態(tài)發(fā)光器件11包括單個(gè)芯片IlA的情況下，固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)等于發(fā)光斑點(diǎn)IlB的尺寸(PV1XPH1)。然而，例如，如圖8C中的示例所示，在固態(tài)發(fā)光器件11具有單片配置的情況下，固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)大于PmX2Pvl且小于WvXWh，且這適用于下面的說(shuō)明。另一方面，在固態(tài)發(fā)光器件11包括多個(gè)芯片IlA的情況下，固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)域的尺寸(Pv X Ph)等于包括所有芯片IIA的發(fā)光斑點(diǎn)IIB的最小可能包圍的尺寸。在多個(gè)芯片IIA縱向排成一列的情況下，在圖6B的示例中，發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)大于PmX3Pvl且小于WvXWho同樣地，在圖7B的示例中，發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)大于PH1X2PV1且小于WVXWH。此外，在多個(gè)芯片IlA橫向排成一行的情況下,發(fā)光區(qū)域的尺寸(PvXPh)大于3PH1XPV1且小于 Wv X V
[0069](耦合透鏡20A、2OB 和 2OC)
[0070]例如，如圖2A和2B所示，耦合透鏡20A將發(fā)自光源IOA的光轉(zhuǎn)換為基本平行的光，并改變發(fā)自光源IOA的光的指向角使其等于或接近平行光的指向角。透鏡20A設(shè)置在發(fā)自光源IOA的光的指向角內(nèi)的光進(jìn)入的位置。例如，如圖2A和2B所示，耦合透鏡20B將發(fā)自光源IOB的光轉(zhuǎn)換為基本平行的光，并改變發(fā)自光源IOB的光的指向角使其等于或接近平行光的指向角。透鏡20B設(shè)置在發(fā)自光源IOB的光的指向角內(nèi)的光進(jìn)入的位置。例如，如圖2A和2B所示，耦合透鏡20C將發(fā)自光源IOC的光轉(zhuǎn)換為基本平行的光，并改變發(fā)自光源IOC的光的指向角使其等于或接近平行光的指向角。透鏡20C設(shè)置在發(fā)自光源IOC的光的指向角內(nèi)的光進(jìn)入的位置。也就是，耦合透鏡20A、20B和20C分別(針對(duì)各封裝)針對(duì)光源10AU0B和IOC設(shè)置。應(yīng)當(dāng)注意，耦合透鏡20A、20B和20C的每個(gè)可由單個(gè)透鏡或多個(gè)透鏡構(gòu)成。
[0071]分色鏡30A和30B的每個(gè)都包括具有波長(zhǎng)選擇性的一個(gè)鏡。應(yīng)當(dāng)注意，例如，上述鏡通過(guò)蒸發(fā)多層干涉薄膜形成。例如，如圖2A和2B所示，分色鏡30A允許自鏡背面入射的光(自光源IOA入射的光)通過(guò)至鏡的正面，且通過(guò)該鏡反射自其正面入射的光(自光源IOB入射的光)。另一方面，如圖2A和2B所示，分色鏡30B允許自鏡背面入射的光(自分色鏡30A入射的光源IOA和IOB的光)通過(guò)至反射鏡的正面，且通過(guò)該鏡反射自鏡正面入射的光(自光源IOC入射的光)。因此，光路合成裝置30將光源10AU0B和IOC發(fā)出的各個(gè)光通量合成為單一光通量。
[0072]例如，如圖9A和9B所示，復(fù)眼透鏡40A和40B分別由多個(gè)晶胞41 (單胞)和多個(gè)晶胞42 (單胞)構(gòu)成。多個(gè)晶胞41和多個(gè)晶胞42為按照預(yù)定排列方式(在這種情況中，5(垂直)X5 (水平)的矩陣)排列的多個(gè)透鏡。也就是，復(fù)眼透鏡40A中的晶胞41和復(fù)眼透鏡40B中的晶胞42沿著各排列方向排列，也就是，彼此垂直的橫向(X軸方向)和縱向(y軸方向)。包含在復(fù)眼透鏡40B中的各晶胞42被排列為面向復(fù)眼透鏡40A的相應(yīng)晶胞41。復(fù)眼透鏡40A設(shè)置在復(fù)眼透鏡40B的焦點(diǎn)位置(或基本上為焦點(diǎn)位置)，且復(fù)眼透鏡40B設(shè)置在復(fù)眼透鏡40A的焦點(diǎn)位置(或基本上為焦點(diǎn)位置)。因此，積分器40允許由復(fù)眼透鏡40A通過(guò)分離單一光通量形成的光通量集中在鄰近復(fù)眼透鏡40B的像側(cè)的透鏡平面的位置，從而在其上形成二次光源平面(光源圖像)。二次光源平面位于與投影光學(xué)系統(tǒng)70的入射光瞳共軛的平面上。然而，第二光學(xué)平面不必精確位于與投影光學(xué)系統(tǒng)70的入射光瞳共軛的平面上，且可位于設(shè)計(jì)可允許區(qū)域內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意，復(fù)眼透鏡40A和40B可集成為一個(gè)單元。
[0073]通常，發(fā)自光源10AU0B和IOC的每個(gè)光通量在垂直其傳播方向的平面上具有非均勻強(qiáng)度分布(輝度分布)。因此，當(dāng)這些光通量直接導(dǎo)向照明區(qū)域60A (受照射表面)時(shí)，照明區(qū)域60A中的照度分布(輝度分布)變得不均勻。另一方面，如上所述，當(dāng)發(fā)自光源10A、IOB和IOC的光通量被積分器40分離成多個(gè)光通量，且該多個(gè)光通量以疊加方式導(dǎo)向照明區(qū)域60A時(shí)，使得照明區(qū)域60A上的照度分布變得均勻(使得照度分布的非均勻性減小)。
[0074]聚光透鏡50匯聚來(lái)自光源的由積分器40形成的光通量，從而利用該光通量以疊加方式照射照明區(qū)域60A。
[0075]空間調(diào)制裝置60基于對(duì)應(yīng)于光源10A、10B和IOC的各波長(zhǎng)分量的彩色圖像信號(hào)，二維地調(diào)制來(lái)自照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光通量，以產(chǎn)生圖像光。例如，如圖2A和2B所示，空間調(diào)制裝置60為透射裝置，且可由(例如)透射式液晶面板構(gòu)成。
[0076][投影儀的特征部分的配置]
[0077]然后，根據(jù)實(shí)施方式的投影儀I的特征部分將在下面進(jìn)行描述。
[0078]第一，在該實(shí)施方式中，包括沿預(yù)定方向(在這種情況下，為縱向(y軸))排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的發(fā)光區(qū)域的固態(tài)發(fā)光器件11被提供至光源10AU0B和IOC中的一個(gè)(具體地，在這種情況下為光源10A)或多個(gè)。更具體地，在這種情況下，如圖2A和2B所示，光源IOA中的固態(tài)發(fā)光器件11具有沿y軸排列的兩個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)11B。應(yīng)當(dāng)注意，如上所述，多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB可由多個(gè)芯片IlA或具有單片配置的單個(gè)芯片IlA提供。在具有這種發(fā)光斑點(diǎn)IlB的固態(tài)發(fā)光器件11中，芯片IlA包括LD (半導(dǎo)體激光器等)。
[0079]此外，在實(shí)施方式中，如上所述，作為允許自固態(tài)發(fā)光器件11入射的光通過(guò)并從其出射的光學(xué)部件，設(shè)置了改變自固態(tài)發(fā)光器件11入射的光的指向角的耦合透鏡20A、20B和20C。如上所述，發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的固態(tài)發(fā)光器件11的激光進(jìn)入的耦合透鏡20A、20B和20C的耦合透鏡(在這種情況下為耦合透鏡20A)被配置為使得其具有展示以下功能的透鏡效應(yīng)。也就是，例如，如圖2A和2B所示，耦合透鏡被配置為使得其沿著固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)域中的上述預(yù)定方向(多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向；y軸)比沿著與該預(yù)定方向垂直的方向(X軸方向)具有更小的透鏡效應(yīng)。應(yīng)當(dāng)注意，在這種情況下，耦合透鏡20A中的透鏡效應(yīng)是指，與耦合透鏡之后的光學(xué)系統(tǒng)(在這種情況下，為光路合成裝置30、積分器40等)光學(xué)耦合的透鏡的發(fā)散或收斂屈光力。
[0080]在實(shí)施方式中，更具體地，為獲得這樣的透鏡效應(yīng)，耦合透鏡20A具有如圖1A、1B、2A和2B所示的配置。也就是，耦合透鏡20A包括一個(gè)或多個(gè)沿著上述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的上述排列方向(y軸方向)不具有透鏡效應(yīng)的柱面透鏡。更具體地，在這種情況下，耦合透鏡20A包括更靠近光源IOA (在前級(jí)中)且為凹透鏡的柱面透鏡21A (第一柱面透鏡)，和更靠近分色鏡30A (在隨后級(jí)中)且為凸透鏡的柱面透鏡22A (第二柱面透鏡)。例如，如圖2A和2B所示，柱面透鏡21A為具有擴(kuò)展入射激光直徑(光通量直徑)的功能的透鏡。另一方面，柱面透鏡22A為具有以下功能的透鏡，S卩，將直徑被柱面透鏡21A擴(kuò)展了的激光轉(zhuǎn)換成在垂直于發(fā)光斑點(diǎn)IlB排列方向的平面(z-x平面)內(nèi)基本平行的光束，然后發(fā)射該基本平行光束。通過(guò)這樣的配置，整個(gè)耦合透鏡20A改變?nèi)肷浼す獾闹赶蚪?，從而將激光轉(zhuǎn)換成在垂直于發(fā)光斑點(diǎn)IlB排列方向的平面(z-x平面)內(nèi)基本平行的光束，然后發(fā)射該基本平行光束。
[0081]應(yīng)當(dāng)注意，不同于具有這種配置的耦合透鏡20A，耦合透鏡20B和20C的每個(gè)都由作為凸透鏡的球面透鏡構(gòu)成。
[0082][投影儀I的功能和效果]
[0083]然后，根據(jù)實(shí)施方式的投影儀I的功能和效果將在下面得到描述。
[0084]首先，在實(shí)施方式中，具有包括沿預(yù)定方向(y軸方向)排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的發(fā)光區(qū)域的固態(tài)發(fā)光器件11包含在光源IOA中。在具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的固態(tài)發(fā)光器件11中，芯片IlA包括LD。因此，用簡(jiǎn)單的配置增加了激光的輸出，并獲得了更高輝度的照明光。也就是，為獲得具有單發(fā)光斑點(diǎn)IlB的激光輸出的增加，例如，有必要增加半導(dǎo)體發(fā)光效率或光提取效率；因此，這在技術(shù)上是非常困難的。另一方面，當(dāng)多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB結(jié)合使用時(shí)，用簡(jiǎn)單的配置獲得了激光輸出的增加。
[0085]此外，在實(shí)施方式中，作為允許自固態(tài)發(fā)光器件11入射的光通過(guò)并從其出射的光學(xué)部件，設(shè)置了改變自固態(tài)發(fā)光器件11入射的光的指向角的耦合透鏡20A、20B和20C。因此，發(fā)自光源10AU0B和IOC的光的利用率(光利用率)得到提高。[0086](耦合透鏡20A的功能)
[0087]此外,在實(shí)施方式中，發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的固態(tài)發(fā)光器件11的激光進(jìn)入的耦合透鏡20A被配置為使得其具有展示以下透鏡功能的透鏡效應(yīng)。也就是，例如，如圖2A和2B所示，耦合透鏡20A這樣配置，使得其沿著固態(tài)發(fā)光器件11的發(fā)光區(qū)域中的上述預(yù)定方向(多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向；7軸)比沿著與該預(yù)定方向垂直的方向(X軸)具有更小的透鏡效應(yīng)。因此，耦合透鏡20A僅需沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向具有相對(duì)小的透鏡效應(yīng)(在這種情況下，不需產(chǎn)生透鏡效應(yīng))；因此，在獲得光學(xué)部件(耦合透鏡20A)的配置簡(jiǎn)化(縮小尺寸)的同時(shí)，光利用率得到了提高。
[0088]更具體地，例如，沒(méi)有必要單獨(dú)地沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向設(shè)置柱面透鏡以及沿著與排列方向垂直的方向設(shè)置柱面透鏡；因此，耦合透鏡20A的配置的簡(jiǎn)化(縮小尺寸)是可實(shí)現(xiàn)的。此外，例如，當(dāng)用具有非常小發(fā)散角的LD使得光進(jìn)入積分器40時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)有必要具有足夠長(zhǎng)的光路，以在積分器40上產(chǎn)生足夠大的光通量，且光學(xué)系統(tǒng)相應(yīng)地變得非常大。另一方面，在該實(shí)施方式中，因?yàn)槭褂昧司哂猩鲜雠渲玫鸟詈贤哥R20A，光學(xué)系統(tǒng)不必具有足夠長(zhǎng)的光路，以在積分器40上產(chǎn)生足夠大的入射光通量；因此，容易實(shí)現(xiàn)尺寸的縮小。
[0089](積分器40的功能)
[0090]此外，這個(gè)時(shí)候，在實(shí)施方式中，例如圖10和11所示，具有以下形狀的輝度分布區(qū)域通過(guò)從耦合透鏡20A入射的光通量在積分器40 (復(fù)眼透鏡40A)的光入射平面上形成。也就是，對(duì)應(yīng)各發(fā)光斑點(diǎn)IlB的多個(gè)輝度分布區(qū)域Lind分別沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸)形成。更具體地，在這種情況下，由于上述耦合透鏡20A中的透鏡效應(yīng)的各向異性，每個(gè)輝度分布區(qū)域Lind具有各向異性的形狀，該各向異性的形狀具有沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸)的短軸方向以及沿著垂直于排列方向的方向(X軸)的長(zhǎng)軸方向。
[0091]在這種情況下，實(shí)施方式的積分器40中，例如圖11所示，關(guān)于形成各輝度分布區(qū)域Lind的光通量的尺寸和復(fù)眼透鏡40A的光入射平面中的有效尺寸，優(yōu)選地滿(mǎn)足以下公式(I)和(2 )。應(yīng)當(dāng)注意，在這種情況下，光通量尺寸由復(fù)眼透鏡40A上入射光通量強(qiáng)度(輝度)為(Ι/e2)或更高的輝度區(qū)域的長(zhǎng)度確定。當(dāng)滿(mǎn)足公式(I)和(2)時(shí)，允許發(fā)自光源IOA中多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的激光到達(dá)積分器40 (復(fù)眼透鏡40A)，而不導(dǎo)致光損失，因此進(jìn)一步提高光利用率。此外，例如，在光源IOA本身的發(fā)散角(沿著y軸方向的光束擴(kuò)散角)下降至積分器40允許的角度范圍內(nèi)的情況下，光被允許引導(dǎo)至照明區(qū)域60A，而不引起光損失。
[0092]Φ X ≥ Φ kx(I)
[0093]Φ y ≥ ( Φ ly/2) + ( Φ ny/2) +d (2)[0094]其中，Φχ為積分器40在上述光入射平面上沿著垂直于多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向的方向(X軸方向)的有效尺寸，
[0095]為積分器40在上述光入射平面上沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的有效尺寸，
[0096]Φ--為形成多個(gè)輝度分布區(qū)域Lind的各個(gè)光通量，其中k=l，2，......，或n，且η
為2或更大的整數(shù)，
[0097]Φ--χ為光通量Φ--中沿著垂直于多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向的方向(X軸方向)的光通量尺寸，
[0098]Φ Iy為光通量Φ1中沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的光通量尺寸，
[0099]Φηy為光通量Φη中沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的光通量尺寸，以及
[0100]d為光通量Φ1和Φη的中心之間沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的距離。
[0101]在滿(mǎn)足上述公式(I) (2)的情況下，光利用率為(例如)約90%或更高。這個(gè)時(shí)候，具體地，光通量尺寸Φ1?優(yōu)選地滿(mǎn)足下列公式(3)和(4)或下列公式(5)和(6)。當(dāng)滿(mǎn)足公式(3)和(4)時(shí)，從光源IOA到積分器40的光利用率(例如)高于約97%。此外，當(dāng)滿(mǎn)足公式
(5)和(6)時(shí)，從光源IOA到積分器40的光利用率(例如)接近約100%。也就是，實(shí)現(xiàn)了光利用率的進(jìn)一步提聞。
[0102]0.77Φχ>Φ1?χ(3)
[0103]0.77 Φ y> ( Φ ly/2) + ( Φ ny/2) +d (4)
[0104]0.52 Φ χ> Φ kx(5)
[0105]0.52 Φ y> ( Φ ly/2) + ( Φ ny/2) +d (6)
[0106]此外，這個(gè)時(shí)候，關(guān)于上述光通量尺寸Φ1?和積分器40(復(fù)眼透鏡40A)中單胞(晶胞41)節(jié)距P (最小節(jié)距)優(yōu)選地滿(mǎn)足下列公式(7)或下列公式(8)。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)晶胞41具有(例如)矩形的形狀，晶胞41的節(jié)距P被確定，例如，如圖12Α所不，當(dāng)晶胞41具有(例如)六邊形的形狀，晶胞41的節(jié)距P被確定(例如)如圖12Β所示。在按照這種方式滿(mǎn)足公式(7)或(8)的情況下，在積分器40中確保足夠數(shù)量的光通量彼此疊加；因此，可獲得具有高輝度均勻性的照明圖像。此外，具體地，當(dāng)滿(mǎn)足公式(8)時(shí)，輝度均勻性得到進(jìn)一步地提高。應(yīng)當(dāng)注意，圖 13Α 到 13C 示出在 Φ1?χ>4.3ρ(圖 13Α), Φ1?χ>2.3ρ(圖 13Β)，和 Φ1?χ>1.6ρ(圖13C)的情況下，輝度分布區(qū)域Lind (在晶胞41為矩形形狀的情況下)的形狀的示例。圖13A到13C提供了隨著光通量尺寸ctkx關(guān)于晶胞41的節(jié)距P相對(duì)增大，積分器40中彼此疊加的光通量的有效數(shù)量增加，以提高輝度均勻性。
[0107]Φkχ>2.3ρ (7)
[0108]Φkχ>4.3ρ (8)
[0109]如上所述,實(shí)施方式中，在具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的固態(tài)發(fā)光器件11中，芯片IlA包括LD，且包括了改變從固態(tài)發(fā)光器件11入射的光的發(fā)散角的耦合透鏡20Α和20Β ;因此，在獲得更高輝度的照明光的同時(shí)，光利用率是可提高的。此外，發(fā)自具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的固態(tài)發(fā)光器件11的激光進(jìn)入的耦合透鏡20Α中，在發(fā)光區(qū)域中，沿著預(yù)定方向(多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向)的透鏡效應(yīng)比沿著垂直于上述預(yù)定方向的透鏡效應(yīng)?。灰虼?，在實(shí)現(xiàn)配置的簡(jiǎn)化(縮小尺寸)的同時(shí)，光利用率是可提高的。因此，在實(shí)現(xiàn)照明光更高輝度的同時(shí)，用簡(jiǎn)單的配置可提高光利用率，且顯示圖像質(zhì)量也是可提高的。也就是，具有高輝度和低功耗且能夠安裝在小的且輕便的電子設(shè)備中的激光投影儀是可實(shí)現(xiàn)的。
[0110](變形例)
[0111]然后，上述實(shí)施方式的變形例(變形例I到5)將在下面得到描述。應(yīng)當(dāng)注意，類(lèi)似組件由與該實(shí)施方式類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示，且將不再進(jìn)一步描述。
[0112][變形例I]
[0113]圖14A和14B示出根據(jù)變形例I的投影儀(投影儀3)的示意性配置和光路的示例。應(yīng)當(dāng)注意，投影儀3相當(dāng)于本公開(kāi)的實(shí)施方式中“投影顯示單元”的具體示例。圖14A示出投影儀3的配置示例并且在從上方(從y軸方向)觀(guān)察投影儀3時(shí)光路的示例，圖14B示出投影儀3的配置示例以及在從其側(cè)面(從X軸方向)觀(guān)察投影儀3時(shí)光路的示例。
[0114]根據(jù)本變形例的投影儀3與包括光學(xué)照明系統(tǒng)IA的投影儀I的不同之處在于:投影儀3包括照明光學(xué)系統(tǒng)3A。將主要描述與投影儀I的不同點(diǎn)，而與投影儀I的共同點(diǎn)將不再進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)注意，照明光學(xué)系統(tǒng)3A相當(dāng)于本公開(kāi)實(shí)施方式中的“照明單元”的具體示例。
[0115]照明光學(xué)系統(tǒng)3A對(duì)應(yīng)于其中的耦合透鏡20A的透鏡配置被改變的照明光學(xué)系統(tǒng)IA0更具體地，和照明光學(xué)系統(tǒng)IA中的耦合透鏡20A —樣，照明光學(xué)系統(tǒng)3A中的耦合透鏡20A包括一個(gè)或多個(gè)沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的排列方向(y軸方向)不具有透鏡效應(yīng)的柱面透鏡。更具體地，在這種情況下，耦合透鏡20A包括更靠近光源IOA (在前級(jí)中)且為凹透鏡的柱面透鏡21A，和更靠近分色鏡30A (在跟隨級(jí)中)且為凸透鏡的畸變透鏡23A。也就是，照明光學(xué)系統(tǒng)3A中的耦合透鏡20A具有以下配置，其中包括畸變透鏡23A，而不是照明光學(xué)系統(tǒng)IA的耦合透鏡20A中的柱面透鏡22A。
[0116]如上所述，柱面透鏡21A為具有擴(kuò)展入射激光直徑(光通量直徑)的功能的透鏡。另一方面，和上述柱面透鏡22A —樣，畸變透鏡為具有以下功能的透鏡:將直徑被柱面透鏡21A擴(kuò)展了的激光轉(zhuǎn)換為與發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向垂直的平面(z-x平面)內(nèi)的基本平行光束，然后出射該基本平行光束。然而，和柱面透鏡22A不同，例如，如圖14B所示，畸變透鏡23A具有沿著發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的輕微透鏡效應(yīng)。然而，在整體耦合透鏡20A中，沿著發(fā)光區(qū)域中的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的透鏡效應(yīng)小于沿著垂直于上述預(yù)定方向的方向(X軸方向)的透鏡效應(yīng)。通過(guò)這樣的配置，本變形例中的整體耦合透鏡20A也改變了入射激光的指向角，從而將激光轉(zhuǎn)換為垂直于發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向的平面(z-x平面)內(nèi)的基本平行光束，然后出射該基本平行光束。
[0117]在根據(jù)包括具有這種配置的耦合透鏡20A的本變形例的投影儀3中，通過(guò)類(lèi)似于投影儀I中的功能，可獲得類(lèi)似于根據(jù)上述實(shí)施方式的投影儀I中的效果。
[0118][變形例2]
[0119]圖15A和15B示出根據(jù)變形例2的投影儀(投影儀4)的示意性配置和光路的示例。應(yīng)當(dāng)注意，投影儀4對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“投影顯示單元”的具體示例。圖15A示出投影儀4的配置示例并且在從上方(從y軸方向)觀(guān)察投影儀4時(shí)光路的示例，圖15B示出投影儀4的配置示例并且在從其側(cè)面(從X軸方向)觀(guān)看投影儀4時(shí)光路的示例。[0120]根據(jù)本變形例的投影儀4與包括照明光學(xué)系統(tǒng)IA的投影儀I的不同之處在于:投影儀4包括照明光學(xué)系統(tǒng)4A。將主要描述與投影儀I的不同點(diǎn)，與投影儀I的共同點(diǎn)將不再進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)注意，照明光學(xué)系統(tǒng)4A對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“照明單元”的具體示例。
[0121]照明光學(xué)系統(tǒng)4A對(duì)應(yīng)于其中的耦合透鏡20A的透鏡配置被改變的照明光學(xué)系統(tǒng)IA0更具體地，和照明光學(xué)系統(tǒng)IA中的耦合透鏡20A —樣，照明光學(xué)系統(tǒng)4A中的耦合透鏡20A包括一個(gè)或多個(gè)沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的排列方向(y軸方向)不具有透鏡效應(yīng)的柱面透鏡。更具體地，在這種情況下，耦合透鏡20A包括更靠近光源IOA (在前級(jí)中)且為凸透鏡的柱面透鏡24A，和更靠近分色鏡30A (在跟隨級(jí)中)且為凸透鏡的畸變透鏡22A。也就是，照明光學(xué)系統(tǒng)4A中的耦合透鏡20A具有以下配置，其中包括由凸透鏡構(gòu)成的柱面透鏡24A，而不是照明光學(xué)系統(tǒng)IA的耦合透鏡20A中由凹透鏡構(gòu)成的柱面透鏡21A，且照明光學(xué)系統(tǒng)4A中的耦合透鏡20A使用兩個(gè)凸透鏡。
[0122]和上述柱面透鏡21A —樣，柱面透鏡24A為具有擴(kuò)展入射激光直徑(光通量直徑)的功能的透鏡。通過(guò)這樣的配置，本變形例中的整體耦合透鏡20A也改變了入射激光的指向角，以轉(zhuǎn)換激光成為垂直于發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向的平面(z-x平面)中的基本平行光束，然后發(fā)射該基本平行光束。應(yīng)當(dāng)注意，在本變形例的整體耦合透鏡20A中，沿著發(fā)光區(qū)域中的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的透鏡效應(yīng)小于沿著垂直于上述預(yù)定方向的方向(X軸方向)的透鏡效應(yīng)。
[0123]在根據(jù)包括具有這種配置的耦合透鏡20A的本變形例的投影儀4中，通過(guò)類(lèi)似于投影儀I中的功能，可獲得類(lèi)似于根據(jù)上述實(shí)施方式的投影儀I中的效果。
[0124][變形例3]
[0125]圖16A和16B示出根據(jù)變形例3的投影儀(投影儀5)的示意性配置和光路的示例。應(yīng)當(dāng)注意，投影儀5對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“投影顯示單元”的具體示例。圖16A示出投影儀5的配置示例并且從上方(從y軸方向)觀(guān)察投影儀5時(shí)光路的示例，圖16B示出投影儀5的配置示例并且在從其側(cè)面(從X軸方向)觀(guān)察投影儀5時(shí)光路的示例。
[0126]根據(jù)本變形例的投影儀5與包括光學(xué)照明系統(tǒng)IA的投影儀I的不同之處在于:投影儀5包括照明光學(xué)系統(tǒng)5A。將主要描述與投影儀I的不同點(diǎn)，與投影儀I的共同點(diǎn)將不再進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)注意，照明光學(xué)系統(tǒng)5A對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“照明單元”的具體示例。
[0127]照明光學(xué)系統(tǒng)5A對(duì)應(yīng)于其中的耦合透鏡20A的透鏡配置被改變的照明光學(xué)系統(tǒng)IA0更具體地，和照明光學(xué)系統(tǒng)IA中的耦合透鏡20A—樣，照明光學(xué)系統(tǒng)5A中的耦合透鏡20A包括一個(gè)或多個(gè)在沿著多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的排列方向(y軸方向)上不具有透鏡效應(yīng)的柱面透鏡。更具體地，在這種情況下，耦合透鏡20A包括作為凸透鏡的柱面透鏡24A。也就是，本變形例中的耦合透鏡20A具有只使用一個(gè)柱面透鏡24A (該柱面透鏡24A為凸透鏡)的配置。
[0128]通過(guò)這種配置，和上述實(shí)施方式及變形例I和2不同，本變形例不具有轉(zhuǎn)換入射光成基本平行光的功能(改變指向角的功能)。然而，在本變形例的整體耦合透鏡20A中，沿著發(fā)光區(qū)域中的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的排列方向(y軸方向)的透鏡效應(yīng)也小于沿著垂直于上述預(yù)定方向的方向(X軸方向)的透鏡效應(yīng)。[0129]在根據(jù)包括這種配置的耦合透鏡20A的本變形例的投影儀5中，通過(guò)類(lèi)似于投影儀I中的功能，可獲得類(lèi)似于根據(jù)上述實(shí)施方式的投影儀I中的效果。
[0130][變形例4]
[0131]圖17A和17B示出根據(jù)變形例4的投影儀(投影儀6)的示意性配置的示例。應(yīng)當(dāng)注意，投影儀6對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“投影顯示單元”的具體示例。圖17A示出從上方(從I軸方向)觀(guān)察時(shí)投影儀6的配置示例，圖17B示出從其側(cè)面(從X軸方向)觀(guān)察時(shí)投影儀6的配置示例。
[0132]根據(jù)本變形例的投影儀6與包括光學(xué)照明系統(tǒng)IA的投影儀I的不同之處在于:投影儀6包括照明光學(xué)系統(tǒng)6A以及用作空間調(diào)制裝置60的反射裝置。將主要描述與投影儀I的不同點(diǎn)，而與投影儀I的共同點(diǎn)將不再進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)注意，照明光學(xué)系統(tǒng)6A對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“照明單元”的具體示例。
[0133]照明光學(xué)系統(tǒng)6A對(duì)應(yīng)其中包括聚光透鏡50A而非聚光透鏡50的照明光學(xué)系統(tǒng)IA0聚光透鏡50A轉(zhuǎn)換發(fā)自光源的由積分器40形成的光通量為平行光通量，以通過(guò)偏振分束器51用光通量照射聚光透鏡50B。
[0134]此外，在本變形例中，如上所述，空間調(diào)制裝置60可由(例如)反射裝置(如反射式液晶面板)構(gòu)成。因此，相比投影儀1，投影儀6進(jìn)一步包括聚光透鏡50B和偏振分束器51。偏振分束器51為光學(xué)部件，其選擇性地允許特定偏振光(例如，P偏振光)通過(guò)，且選擇性地反射另一偏振光(例如，s偏振光)。此外，空間調(diào)制裝置60在反射光的同時(shí)執(zhí)行光調(diào)制，以允許入射在其上的光和從其出射的光具有不同的偏振狀態(tài)(例如，s偏振和P偏振)。因此，從照明光學(xué)系統(tǒng)6A入射的光(例如，s偏振光)被選擇性地反射，從而進(jìn)入空間調(diào)制裝置60，且從空間調(diào)制裝置60出射的圖像光(例如，P偏振光)選擇性地通過(guò)空間調(diào)制裝置，從而進(jìn)入投影光學(xué)系統(tǒng)70。聚光透鏡50B為透鏡，其匯聚發(fā)自光源的由積分器40形成的且通過(guò)聚光透鏡50A和偏振分束器51入射在其上的光通量，從而用該光通量以疊加的方式照射照明區(qū)域60A。
[0135]在根據(jù)具有這種配置的本變形例的投影儀6中，通過(guò)類(lèi)似于投影儀I中的功能，也可獲得類(lèi)似于根據(jù)上述實(shí)施方式的投影儀I中的效果。
[0136][變形例5]
[0137]圖18A和18B示出根據(jù)變形例5的投影儀(投影儀7)的示意性配置的示例。應(yīng)當(dāng)注意，投影儀7對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“投影顯示單元”的具體示例。圖18A示出當(dāng)從上方(從I軸方向)觀(guān)察投影儀7時(shí)其配置示例，圖18B示出當(dāng)從側(cè)面(從X軸方向)觀(guān)察投影儀7時(shí)其配置示例。
[0138]根據(jù)本變形例的投影儀7與包括照明光學(xué)系統(tǒng)IA的投影儀I的不同之處在于:投影儀7包括照明光學(xué)系統(tǒng)7A。將主要描述與投影儀I的不同點(diǎn)，與投影儀I的共同點(diǎn)將不再進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)注意，照明光學(xué)系統(tǒng)7A對(duì)應(yīng)本公開(kāi)的實(shí)施方式中“照明單元”的具體示例。
[0139]在照明光學(xué)系統(tǒng)7A中，不同于包括多個(gè)(三個(gè))光源10AU0B和IOC的照明光學(xué)系統(tǒng)IA(以及照明光學(xué)系統(tǒng)3A、4A、5A和6A)，其只包括一個(gè)光源10A，且不包括分色鏡30A和30B。光源IOA設(shè)置在耦合透鏡20A的光軸上，且在照明光學(xué)系統(tǒng)7A中，發(fā)自光源IOA的光直接進(jìn)入耦合透鏡20A。[0140]在根據(jù)其中照明光學(xué)系統(tǒng)IA只包括一個(gè)光源IOA的本變形例的投影儀7中，通過(guò)類(lèi)似于投影儀I中的功能，也可獲得類(lèi)似于根據(jù)上述實(shí)施方式的投影儀I中的效果。
[0141](其它變形例)
[0142]盡管所描述的本公開(kāi)的技術(shù)參考實(shí)施方式和變形例，但本技術(shù)并不局限于此，且可進(jìn)行各種變形。
[0143]例如，在上述實(shí)施方式等中，描述了其中光源10AU0B和IOC中只有光源IOA具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的示例；然而，本技術(shù)并不局限于此，且光源IOB和IOC可以類(lèi)似光源IOA的方式具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)11B。在這種情況下，當(dāng)耦合透鏡20B和20C具有類(lèi)似上述實(shí)施方式中描述的耦合透鏡20A的配置時(shí)，可獲得類(lèi)似效果。此外，發(fā)自光源10AU0B和IOC的光的波長(zhǎng)可彼此隨意替換。進(jìn)一步地，所有光源10AU0B和IOC都可包含在整體封裝中，且整體封裝可具有類(lèi)似光源IOA的封裝的配置。在這種情況下，當(dāng)采用上述實(shí)施方式等所描述的耦合透鏡20A的配置時(shí)，可獲得類(lèi)似效果。
[0144]在上述實(shí)施方式等中，照明光學(xué)系統(tǒng)1A、2A、3A、4A、5A、6A和7A的每一個(gè)都包括無(wú)限光學(xué)系統(tǒng)，其允許平行光進(jìn)入復(fù)眼透鏡40A ;然而，其每個(gè)可包括允許匯聚光(或發(fā)散光)進(jìn)入復(fù)眼透鏡40A的有限光學(xué)系統(tǒng)。在這種情況下，在上述實(shí)施方式等中，可設(shè)置具有匯聚(或發(fā)散)發(fā)自光源IOA到IOC的光的功能的耦合透鏡(指向角改變裝置)，而非耦合透鏡20A到 20C。
[0145]可使用上述實(shí)施方式等中各照明光學(xué)系統(tǒng)和各投影儀中任意特征部件的配置的組合。更具體地，可使用實(shí)施方式中照明光學(xué)系統(tǒng)IA的配置和變形例I到5中任意照明光學(xué)系統(tǒng)3A、4A、5A、6A和7A的組合。
[0146]在上述實(shí)施方式等中，描述了本技術(shù)應(yīng)用于投影顯示單元的情況；然而，本技術(shù)也可適用于任意其它顯示單元。例如，如圖19所示，本技術(shù)可適用于背投顯示單元9 (直視型顯示單元)。背投顯示單元9包括任意投影儀1、3、4、5、6、7等，其包括任意照明光學(xué)系統(tǒng)1A、3A、4A、5A、6A和7A (或其任意組合)和顯示自投影儀1、3、4、5、6、7等(投影光學(xué)系統(tǒng)70)投射的圖像光的透射式屏幕90。當(dāng)照明光學(xué)系統(tǒng)1A、3A、4A、5A、6A、7A等以這種方式用作背投顯示單元9的照明光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，在實(shí)現(xiàn)照明光(圖像光或顯示器光)更高輝度的同時(shí)，光利用率是可提高的，且顯示圖像質(zhì)量是可提高的。
[0147]在上述實(shí)施方式等中，描述了空間調(diào)制裝置60由投射或反射裝置構(gòu)成的情況；然而，本技術(shù)并不局限于此?？商鎿Q地，空間調(diào)制裝置60可由，例如，數(shù)字微鏡裝置(DMD)構(gòu)成。
[0148]在本技術(shù)中，具有多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)IlB的固態(tài)發(fā)光器件11中，芯片IlA可由SHG(二次諧波發(fā)生)激光器構(gòu)成，其包括LD和光學(xué)晶體(波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換晶體)。
[0149]在上述實(shí)施方式等中，具體描述了照明光學(xué)系統(tǒng)和顯示單元的各組件(光學(xué)系統(tǒng))；然而，不必包括所有組件，或可進(jìn)一步包括其它組件。
[0150]在上述實(shí)施方式等中，本公開(kāi)的實(shí)施方式等中照明單元應(yīng)用于投影顯示單元等的情況被描述作為示例；然而，本技術(shù)并不局限于此，且照明單元可適用于(例如)曝光系統(tǒng)，如步進(jìn)電機(jī)。
[0151]應(yīng)當(dāng)注意，本技術(shù)可有以下確認(rèn)。
[0152](I) 一種照明單元，包括:[0153]—個(gè)或多個(gè)光源,每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件,所述固態(tài)發(fā)光器件從所述固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，所述發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；以及
[0154]光學(xué)部件，允許從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射，
[0155]其中，所述光學(xué)部件包括改變從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡，
[0156]所述固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，所述單個(gè)芯片發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，所述多個(gè)芯片發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，
[0157]具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件中的所述芯片包括激光二極管，和
[0158]所述一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡中的第一耦合透鏡沿著所述發(fā)光區(qū)域中的所述預(yù)定方向的透鏡效應(yīng)小于沿著與所述預(yù)定方向垂直的方向的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件的激光入射至所述第一耦合透鏡上。
[0159](2)根據(jù)(I)所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括沿著所述預(yù)定方向不具有透鏡效應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柱面透鏡。
[0160](3)根據(jù)(2)所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括第一柱面透鏡和第二柱面透鏡，所述第一柱面透鏡和所述第二柱面透鏡分別為凹透鏡和凸 透鏡。
[0161](4)根據(jù)(3)所述的照明單元，其中
[0162]所述第一柱面透鏡對(duì)入射在其上的激光的直徑進(jìn)行擴(kuò)展，以及所述第二柱面透鏡使直徑被所述第一柱面透鏡擴(kuò)展了的激光轉(zhuǎn)換成在與所述預(yù)定方向垂直的平面內(nèi)的基本平行光束，然后發(fā)射所述基本平行光束。
[0163](5)根據(jù)(2)所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括柱面透鏡和畸變透鏡，所述柱面透鏡和所述畸變透鏡分別為凹透鏡和凸透鏡。
[0164](6)根據(jù)(2)所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括由凸透鏡構(gòu)成的多個(gè)柱面透鏡。
[0165](7)根據(jù)(2)到(6)任一項(xiàng)所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡改變?nèi)肷浼す獾闹赶蚪?，從而將所述激光轉(zhuǎn)換為在與所述預(yù)定方向垂直的平面內(nèi)的基本平行光束，然后出射所述基本平行光束。
[0166](8)根據(jù)(2)所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括一個(gè)由凸透鏡構(gòu)成的柱面透鏡。
[0167](9)根據(jù)(I)到(8)任一項(xiàng)所述的照明單元，其中，所述光學(xué)部件包括所述一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡，以及使透過(guò)所述耦合透鏡的光照射的預(yù)定照明區(qū)域中的輝度分布均勻化的積分器。
[0168](10)根據(jù)(9)所述的照明單元，其中，多個(gè)輝度分布區(qū)域分別由一個(gè)或多個(gè)所述耦合透鏡入射的光通量在所述積分器的光入射平面上沿著所述預(yù)定方向形成。
[0169](11)根據(jù)(10)所述的照明單元，其中，在所述積分器中滿(mǎn)足公式(I)和(2):
【權(quán)利要求】
1.一種照明單元，包括: 一個(gè)或多個(gè)光源，每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件從所述固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，所述發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；以及 光學(xué)部件，允許從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射， 其中，所述光學(xué)部件包括改變從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡， 所述固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，所述單個(gè)芯片發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，所述多個(gè)芯片發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光， 具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件中的所述芯片包括激光二極管，和 所述一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡中的第一耦合透鏡沿著所述發(fā)光區(qū)域中的所述預(yù)定方向的透鏡效應(yīng)小于沿著與所述預(yù)定方向垂直的方向的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件的激光入射至所述第一耦合透鏡上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括沿著所述預(yù)定方向不具有透鏡效應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柱面透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括第一柱面透鏡和第二柱面透鏡，所述第一柱面透鏡和所述第二柱面透鏡分別為凹透鏡和凸透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明單元，其中 所述第一柱面透鏡對(duì)入射在其上的激光的直徑進(jìn)行擴(kuò)展，以及 所述第二柱面透鏡使直徑被所述第一柱面透鏡擴(kuò)展了的激光轉(zhuǎn)換成在與所述預(yù)定方向垂直的平面內(nèi)的基本平行光束，然后發(fā)射所述基本平行光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括柱面透鏡和畸變透鏡，所述柱面透鏡和所述畸變透鏡分別為凹透鏡和凸透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括由凸透鏡構(gòu)成的多個(gè)柱面透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡改變?nèi)肷浼す獾闹赶蚪?，從而將所述激光轉(zhuǎn)換為在與所述預(yù)定方向垂直的平面內(nèi)的基本平行光束，然后出射所述基本平行光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明單元，其中，所述第一耦合透鏡包括一個(gè)由凸透鏡構(gòu)成的柱面透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，所述光學(xué)部件包括所述一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡，以及使透過(guò)所述耦合透鏡的光照射的預(yù)定照明區(qū)域中的輝度分布均勻化的積分器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明單元，其中，多個(gè)輝度分布區(qū)域分別由一個(gè)或多個(gè)所述耦合透鏡入射的光通量在所述積分器的光入射平面上沿著所述預(yù)定方向形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明單元，其中，在所述積分器中滿(mǎn)足公式(I)和(2): 其中，Φχ為所述積分器在所述光入射平面上沿著與所述預(yù)定方向垂直的方向的有效尺寸，Φy為所述積分器在所述光入射平面上沿著所述預(yù)定方向的有效尺寸， Φ k為形成所述多個(gè)輝度分布區(qū)域的各個(gè)光通量，其中k=l，2，......，或n，且η為2或更大的整數(shù)， 為所述光通量Φ--中沿著與所述預(yù)定方向垂直的方向的光通量尺寸， Φ Iy為所述光通量Φ I中沿著所述預(yù)定方向的光通量尺寸， Φη 為所述光通量Φη中沿著所述預(yù)定方向的光通量尺寸，以及 d為所述光通量Φ1以及Φη的中心之間沿著所述預(yù)定方向的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明單元，其中 所述積分器包括一個(gè)或多個(gè)復(fù)眼透鏡，每個(gè)復(fù)眼透鏡都包括所述光入射平面上的多個(gè)晶胞，以及 滿(mǎn)足公式(3):
Φ1?χ>2.3ρ (3) 其中，Φ k為形成所述多個(gè)輝度分布區(qū)域的各個(gè)光通量，其中k=l，2，......，或n，且η為2或更大的整數(shù)， ctkx為沿著與所述預(yù)定方向垂直的方向的光通量尺寸，以及 P為所述晶胞的節(jié)距。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，所述光源以包含所述固態(tài)發(fā)光器件的封裝方式形成，或以所述固態(tài)發(fā)光器件在其中被支撐在底座上的封裝方式形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的固態(tài)發(fā)光器件中的所述芯片包括二次諧波發(fā)生(SHG)激光器，所述二次諧波發(fā)生激光器包括所述激光二極管和光學(xué)晶體。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明單元，其中，所述固態(tài)發(fā)光器件是單片配置。
16.一種配備有照明光學(xué)系統(tǒng)、空間調(diào)制裝置和投影光學(xué)系統(tǒng)的投影顯示單元，所述空間調(diào)制裝置基于輸入圖像信號(hào)對(duì)來(lái)自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生圖像光，所述投影光學(xué)系統(tǒng)投射由所述空間調(diào)制裝置產(chǎn)生的所述圖像光，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 一個(gè)或多個(gè)光源，每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件從所述固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，所述發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；以及光學(xué)部件，允許從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射， 其中，所述光學(xué)部件包括改變從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡， 所述固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，所述單個(gè)芯片發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，所述多個(gè)芯片發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光， 具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件中的所述芯片包括激光二極管，和所述一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡中的第一耦合透鏡沿著所述發(fā)光區(qū)域中的所述預(yù)定方向的透鏡效應(yīng)小于沿著與所述預(yù)定方向垂直的方向的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件的激光入射至所述第一耦合透鏡上。
17.—種配備有照明光學(xué)系統(tǒng)、空間調(diào)制裝置、投影光學(xué)系統(tǒng)和透射式屏幕的直視型顯示單元，所述空間調(diào)制裝置基于輸入圖像信號(hào)對(duì)來(lái)自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光進(jìn)行調(diào)制以產(chǎn)生圖像光，所述投影光學(xué)系統(tǒng)投射由所述空間調(diào)制裝置產(chǎn)生的圖像光，所述透射式屏幕顯示從所述投影光學(xué)系統(tǒng)投射的所述圖像光，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 一個(gè)或多個(gè)光源，每個(gè)都包括固態(tài)發(fā)光器件，所述固態(tài)發(fā)光器件從所述固態(tài)發(fā)光器件的發(fā)光區(qū)域發(fā)射光，所述發(fā)光區(qū)域包括沿著預(yù)定方向排列的多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)；以及光學(xué)部件，允許從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光通過(guò)并從其出射， 其中，所述光學(xué)部件包括改變從所述固態(tài)發(fā)光器件入射的光的指向角的一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡， 所述固態(tài)發(fā)光器件包括單個(gè)芯片或多個(gè)芯片，所述單個(gè)芯片發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或多個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，所述多個(gè)芯片發(fā)射相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光或彼此不同的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光， 具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件中的所述芯片包括激光二極管，和所述一個(gè)或多個(gè)耦合透鏡中的第一耦合透鏡沿著所述發(fā)光區(qū)域中的所述預(yù)定方向的透鏡效應(yīng)小于沿著與所述預(yù)定方向垂直 的方向的透鏡效應(yīng)，發(fā)自具有所述多個(gè)發(fā)光斑點(diǎn)的所述固態(tài)發(fā)光器件的激光入射至所述第一耦合透鏡上。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK103454845SQ201310204300
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】三浦幸治 申請(qǐng)人:索尼公司