專利名稱：光合波裝置及投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對來自多個(gè)光源單元的光進(jìn)行合成的光合波裝置及具備光合波裝置的投影儀。
背景技 術(shù)各種用于在高輸出下射出高亮度的光的光合波裝置及投影儀已被提出。例如，專利文獻(xiàn)I公開一種具有多個(gè)光源單元的照明裝置。照明裝置包括多個(gè)光源單元射出的匯聚光以不同的入射角度射入的復(fù)眼陣列透鏡(fly-eye array lens)。照明裝置利用復(fù)眼陣列透鏡對光進(jìn)行合成。專利文獻(xiàn)2公開一種投射高亮度的光的顯示裝置。顯示裝置包括多個(gè)光源單元。來自光源單元的光被準(zhǔn)直后射入一個(gè)復(fù)眼陣列透鏡。此外，射向復(fù)眼陣列透鏡的入射光線相互平行。顯示裝置利用復(fù)眼陣列透鏡對光進(jìn)行合成。專利文獻(xiàn)3公開一種具有兩個(gè)光源的圖像顯示裝置。從光源射出的光線的偏振面相互正交。圖像顯示裝置利用偏振棱鏡對光進(jìn)行合成。專利文獻(xiàn)4公開一種具有射出平行光的多個(gè)激光光源的照明裝置。照明裝置包括用以縮小準(zhǔn)直光的光軸間距而形成的特殊棱鏡。照明裝置利用棱鏡的斜面對光進(jìn)行合成。根據(jù)專利文獻(xiàn)I的公開技術(shù)，通過復(fù)眼陣列透鏡而被合成的光之后成為發(fā)散光。因此，光源單元數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致發(fā)散角增大。這樣，專利文獻(xiàn)I的照明裝置為了對合成后的光進(jìn)行處理而需要具備較大的光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)專利文獻(xiàn)2的公開技術(shù)，光源單元的增加意味著相互平行的準(zhǔn)直光的增大。因此，與專利文獻(xiàn)I的照明裝置相同，專利文獻(xiàn)2的顯示裝置為對合成后的光進(jìn)行處理而需要有較大的光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)專利文獻(xiàn)3的圖像顯示裝置，利用正交的偏振面與偏振棱鏡對光進(jìn)行合成。因此，在專利文獻(xiàn)3的公開技術(shù)下可利用的光源單元數(shù)被限制為兩個(gè)。因此，專利文獻(xiàn)3的公開技術(shù)不適合光源單元數(shù)的增大。根據(jù)專利文獻(xiàn)4的公開技術(shù)，與專利文獻(xiàn)2的顯示裝置相同，光源單元數(shù)的增大意味著相互平行的準(zhǔn)直光的增大。雖然專利文獻(xiàn)4的照明裝置利用特殊棱鏡縮小準(zhǔn)直光的光軸間距，但為了對合成后的光進(jìn)行處理而需要具備較大的光學(xué)系統(tǒng)。專利文獻(xiàn)I :日本專利公開公報(bào)特開平5-045605號(hào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開公報(bào)特開平10-293545號(hào)專利文獻(xiàn)3 :日本專利公開公報(bào)特開2000-180795號(hào)專利文獻(xiàn)4 :日本專利公開公報(bào)特開2003-31872號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能抑制光學(xué)系統(tǒng)的大型化且能容易地調(diào)整光源單元的個(gè)數(shù)的光合波裝置及投影儀。
本發(fā)明所提供的光合波裝置包括利用多個(gè)光源單元射出平行光的光源部；匯聚以互不相同的入射角射入的所述平行光并規(guī)定多個(gè)匯聚位置的第一透鏡部；以及具有分別對應(yīng)于所述多個(gè)匯聚位置的焦點(diǎn)的第二透鏡部，其中，所述第一透鏡部及所述第二透鏡部構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)，所述第二透鏡部的通過與所述多個(gè)匯聚位置的其中之一對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的光軸，沿著通過與所述多個(gè)匯聚位置中的另一匯聚位置對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的所述第二透鏡部的光軸延伸。
本發(fā)明所提供的投影儀包括對用于顯示影像的視頻信號(hào)進(jìn)行處理而生成控制信號(hào)的信號(hào)處理裝置；上述光合波裝置；基于所述控制信號(hào)對來自所述光合波裝置的光進(jìn)行調(diào)制而生成影像光的空間光調(diào)制元件；以及使所述影像光成像的光學(xué)系統(tǒng)。上述光合波裝置及投影儀能抑制光學(xué)系統(tǒng)的大型化。另外，光合波裝置及投影儀的光源單元的數(shù)目易于調(diào)整。此外，光合波裝置及投影儀能射出高亮度的光。本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)通過以下的詳細(xì)說明與附圖變得更加清楚。


圖I是第一實(shí)施方式所涉及的光合波裝置的概略圖。圖2是圖I所示的光合波裝置的光學(xué)設(shè)計(jì)的概念圖。圖3是第二實(shí)施方式所涉及的光合波裝置的概略圖。圖4是第三實(shí)施方式所涉及的光合波裝置的概略圖。圖5是第四實(shí)施方式所涉及的光合波裝置的概略圖。圖6是圖5所示的光合波裝置的第一透鏡部的概略立體圖。圖7是圖5所示的光合波裝置的第二透鏡部的概略立體圖。圖8是第五實(shí)施方式所涉及的光合波裝置的概略圖。圖9是圖8所示的光合波裝置的基板的概略立體圖。圖10是第六實(shí)施方式所涉及的光合波裝置的概略圖。圖11是圖10所示的光合波裝置的第一透鏡部的概略立體圖。圖12是圖10所示的光合波裝置的第二透鏡部的概略立體圖。圖13是第七實(shí)施方式所涉及的光合波裝置的概略圖。圖14是圖13所示的光合波裝置中的光學(xué)路徑的概略圖。圖15是第八實(shí)施方式所涉及的投影儀的概略圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對按照各實(shí)施方式的光合波裝置及投影儀進(jìn)行說明。另外，在以下說明的實(shí)施方式中，對相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號(hào)。另外，為了說明的明了化，根據(jù)需要省略重復(fù)的說明。附圖中所示的結(jié)構(gòu)、配置或形狀及與附圖相關(guān)的記載僅是用于使光合波裝置及投影儀的原理容易被理解，光合波裝置及投影儀的原理并不受它們的任何限定。(第一實(shí)施方式)(光合波裝置的結(jié)構(gòu))圖I是第一實(shí)施方式所涉及的光合波裝置100的概略圖。利用圖I對光合波裝置100進(jìn)行說明。
圖I所示的光合波裝置100包括射出平行光束CB1、CB2的光源部110。光源部110包括光源單元111、112。作為光源單元111、112，例示高壓水銀燈、鹵素?zé)?、或半?dǎo)體激光器等激光光源。圖I中示出兩個(gè)光源單元111、112。然而，光源部所包括的光源單元的數(shù)目可為多個(gè)，并不限定于“兩個(gè)”。例如，光源部可包括數(shù)目超過“2”的光源單元。光源部110還包括準(zhǔn)直透鏡113、114。準(zhǔn)直透鏡113接受來自光源單元111的光并形成平行光束CB1。準(zhǔn)直透鏡114接受來自光源單元112的光并形成平行光束CB2。在本實(shí)施方式中，光源部110利用光源單元111、112及準(zhǔn)直透鏡113、114射出平行光束CBl、CB2。取而代之，只要能射出平行光束，利用多個(gè)光源單元的其他的光學(xué)結(jié)構(gòu)也可以被用作為光源部。本實(shí)施方式中，平行光束CB1、CB2作為平行光而被例示。光合波裝置100還包括接受從光源部110射出的平行光束CB1、CB2的第一透鏡部120。第一透鏡部120具有與光源部110相對置的凸?fàn)畹耐哥R面121、以及透鏡面121的相反側(cè)的平坦的射出端面122。平行光束CB1、CB2以互不相同的角度射入透鏡面121。在本實(shí)施方式中，平行光束CBl以“+Θ ”角度射入透鏡面121。平行光束CB2以“-Θ ”角度射入透鏡面121。另外，平行光束CB1、CB2在透鏡面121上的射入位置相對于第一透鏡部120的光軸OAl而呈對稱。S卩，光源單元111、112(及準(zhǔn)直透鏡113、114)相對于第一透鏡部120的光軸OAl呈軸對稱地配置。透鏡面121被設(shè)計(jì)成可規(guī)定平行光束CB1、CB2各自的匯聚位置。圖I中，作為平行光束CBl的匯聚位置而示出點(diǎn)Pl。另外，作為平行光束CB2的匯聚位置而示出點(diǎn)P2。第一透鏡部120使平行光束CBl匯聚于點(diǎn)Pl，而使平行光束CB2匯聚于點(diǎn)P2。光合波裝置100還包括接受通過了第一透鏡部120的光的第二透鏡部130。第二透鏡部130具有與第一透鏡部120相對置的平坦的入射端面131、以及入射端面131的相反側(cè)的凸?fàn)畹耐哥R面132。通過了第一透鏡部120的光射入入射端面131之后從透鏡面132射出。第二透鏡部130具有接受從光源單元111射出的光的透鏡片133以及接受從光源單元112射出的光的透鏡片134。透鏡片133的焦點(diǎn)與點(diǎn)Pl —致。另外，透鏡片134的焦點(diǎn)與點(diǎn)P2 —致。透鏡片133、134規(guī)定共同的前側(cè)焦平面FFP。第一透鏡部120在前側(cè)焦平面FFP上規(guī)定多個(gè)匯聚位置。第二透鏡部130具有分別與前側(cè)焦平面FFP上的多個(gè)匯聚位置一致的焦點(diǎn)。圖I中示出通過與點(diǎn)Pl對應(yīng)的透鏡片133的焦點(diǎn)的光軸0A2、以及通過與點(diǎn)P2對應(yīng)的透鏡片134的焦點(diǎn)的光軸0A3。光軸0A2沿著光軸0A3延伸(即，光軸0A2與光軸0A3大致平行地延伸)。光軸0A2較為理想的是與光軸0A3平行。第一透鏡部120及第二透鏡部130構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)。平行光束CB1、CB2的光束直徑按照第一透鏡部120與第二透鏡部130之間的焦距的比率而縮小。此外，“縮小光學(xué)系統(tǒng)”的術(shù)語意味著具有將通過光源單元111、112而被描繪的圖像縮小的功能的任意光學(xué)結(jié)構(gòu)。因此，本實(shí)施方式的原理并不限定于圖I所示的光學(xué)結(jié)構(gòu)。圖2是圖I所示的光合波裝置100的光學(xué)設(shè)計(jì)的概念圖。利用圖I及圖2進(jìn)一步 說明光合波裝置100。如上所述，光源部110射出平行光束CB1、CB2。平行光束CBl以“+Θ ”入射角射入第一透鏡部120。平行光束CB2以“-Θ ”入射角射入第一透鏡部120。S卩，入射光束(平行光束CBl、CB2)射向由第一透鏡部120及第二透鏡部130形成的縮小光學(xué)系統(tǒng)的入射角度互不相同。作為縮小光學(xué)系統(tǒng)的射出部而利用的第二透鏡部130具有相互大致平行的光軸OA2、OA3。其結(jié)果是，多束平行光束CB1、CB2的光束直徑被縮小之后，形成沿相互平行的光軸OA2、OA3傳輸?shù)钠叫泄馐鳳CB1、PCB2。平行光束PCB1、PCB2作為一束光束而一體地從第二透鏡部130射出，因此，用于處理從縮小光學(xué)系統(tǒng)射出的光的光學(xué)系統(tǒng)也可為小型。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的原理，即便來自多個(gè)光源單元111、112的平行光束PCBl、PCB2被合成，也無需用于對合成后的光進(jìn)行處理的大型光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)施方式的原理，光源單元的數(shù)目可根據(jù)所需的亮度而適當(dāng)規(guī)定。射向第一透鏡部的入射角可以按照光源單元的數(shù)目互不相同地設(shè)定。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的原理，光源單元可以根據(jù)需要予以追加。圖2中示出第一透鏡部120的焦距“f” (從第一透鏡部120至前側(cè)焦平面FFP為 止的距離)。另外，平行光束CB1、CB2射向第一透鏡部120的入射角的絕對值均為“ Θ ”。在這樣的光學(xué)條件下，設(shè)定第二透鏡部130，使透鏡片133、134的光軸0A2、0A3偏離第一透鏡部120的光軸OAl的偏移量D滿足由以下數(shù)學(xué)式所示的關(guān)系。(數(shù)式I)D = fsin Θ如果滿足上述的數(shù)學(xué)式的關(guān)系，則平行光束PCB1、PCB2可適宜地作為一束光束而一體地從第二透鏡部130射出。在本實(shí)施方式中，光源單元111、112射出發(fā)散光。取而代之，光源單元也可射出平行光。作為射出平行光的光源單元，可例示氣體激光器、半導(dǎo)體激光激發(fā)固態(tài)激光器、或具備第二諧波產(chǎn)生元件與基波激光的SHG (Second Harmonic Generation,第二諧波產(chǎn)生)激光器。如果光源單元射出平行光，則無需準(zhǔn)直透鏡。本實(shí)施方式中，第二透鏡部130的透鏡片133、134相鄰接。其結(jié)果是，利用小型光學(xué)系統(tǒng)對從由第一透鏡部120與第二透鏡部130形成的縮小光學(xué)系統(tǒng)射出的光進(jìn)行處理。此外，第二透鏡部所利用的透鏡片也可根據(jù)需要而分離。較為理想的是，利用第一透鏡部120與第二透鏡部130形成的縮小光學(xué)系統(tǒng)的縮小倍率被設(shè)定成小于光源部110所具有的光源單元111、112的個(gè)數(shù)的倒數(shù)。本實(shí)施方式的光源部110包括兩個(gè)光源單元111、112。因此，本實(shí)施方式中，較為理想的是，利用第一透鏡部120與第二透鏡部130形成的縮小光學(xué)系統(tǒng)的縮小倍率被設(shè)定得小于“1/2”。其結(jié)果是，第二透鏡部130的配置變得容易。另外，從縮小光學(xué)系統(tǒng)射出的平行光束(平行光束PCB1、PCB2成為一體的光束)的直徑小于平行光束CBl或平行光束CB2的光束直徑。(第二實(shí)施方式)圖3是第二實(shí)施方式所涉及的光合波裝置100A的概略圖。利用圖I及圖3對光合波裝置100A進(jìn)行說明。此外，對與在第一實(shí)施方式中說明的光合波裝置100相同的要素分配相同的符號(hào)。對與光合波裝置100相同的要素引用第一實(shí)施方式的說明。與在第一實(shí)施方式中說明的光合波裝置100相同，光合波裝置100A包括光源部110及第一透鏡部120。光合波裝置100A還包括第二透鏡部130A。與在第一實(shí)施方式中說明的第二透鏡部130不同，第二透鏡部130A作為凹透鏡發(fā)揮功能。第二透鏡部130A包括透鏡片133AU34A。
與在第一實(shí)施方式中說明的第二透鏡部130不同，第二透鏡部130A設(shè)置在后側(cè)焦平面RFP與第一透鏡部120之間。此外，與在第一實(shí)施方式中說明的透鏡片133相同，第二透鏡部130A的透鏡片133A具有與點(diǎn)Pl (平行光束CBl的匯聚位置)一致的焦點(diǎn)。另外，與在第一實(shí)施方式中說明的透鏡片134相同，第二透鏡部130A的透鏡片134A具有與點(diǎn)P2(平行光束CB2的匯聚位置)一致的焦點(diǎn)。其結(jié)果是，第一透鏡部120及第二透鏡部130A構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)。此外，本實(shí)施方式中，第一透鏡部120在后側(cè)焦平面RFP上規(guī)定平行光束CBUCB2的匯聚位置。另外，第二透鏡部130A的透鏡片133A、134A規(guī)定共用的后側(cè)焦平面RFP。由于第二透鏡部130A作為 凹透鏡發(fā)揮功能，因此第一透鏡部120與第二透鏡部130A之間的距離短于在第一實(shí)施方式中說明的第一透鏡部120與第二透鏡部130之間的距離。因此，第二實(shí)施方式的光合波裝置100A與第一實(shí)施方式的光合波裝置100相比可形成得更加小型。在第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式中，第二透鏡部130、130A的光軸0A2、0A3與第一透鏡部120的光軸OAl大致平行。取而代之，也能規(guī)定第一透鏡部120與第二透鏡部130、130A的光學(xué)設(shè)計(jì)，使第二透鏡部130、130A的光軸0A2、0A3相對于第一透鏡部120的光軸OAl傾斜。(第三實(shí)施方式)圖4是第三實(shí)施方式所涉及的光合波裝置100B的概略圖。利用圖4說明光合波裝置100B。此外，對與在第一實(shí)施方式中說明的光合波裝置100相同的要素分配相同的符號(hào)。對與光合波裝置100相同的要素引用第一實(shí)施方式的說明。光合波裝置100B除了包括在第一實(shí)施方式中說明的第一透鏡部120以外，還包括光源部IlOB及第二透鏡部130B。光源部IlOB與在第一實(shí)施方式中說明的光源部110相同包括光源單兀111、112及準(zhǔn)直透鏡113、114。光源部IlOB還包括光源單元115及接受來自光源單元115的光的準(zhǔn)直透鏡116。光源單元115與光源單元111、112相同，可為高壓水銀燈、鹵素?zé)艋虬雽?dǎo)體激光器等激光光源。準(zhǔn)直透鏡116接受來自光源單元115的光形成平行光束CB3。第一透鏡部120使通過光源單元111及準(zhǔn)直透鏡113而形成的平行光束CBl匯聚于點(diǎn)P1。另外，第一透鏡部120使通過光源單元112及準(zhǔn)直透鏡114而形成的平行光束CB2匯聚于點(diǎn)P2。此外，第一透鏡部120使通過光源單元115及準(zhǔn)直透鏡116而形成的平行光束CB3匯聚于點(diǎn)P3。點(diǎn)P1、點(diǎn)P2及點(diǎn)P3排列在由第二透鏡部130B規(guī)定的前側(cè)焦平面FFP上。另外，在點(diǎn)Pl與點(diǎn)P2之間規(guī)定的點(diǎn)P3位于第一透鏡部120的光軸OAl上。第二透鏡部130B具有接受從光源單元111射出的光的透鏡片133B、接受從光源單元112射出的光的透鏡片134B、以及接受從光源單元115射出的光的透鏡片135B。透鏡片133B的焦點(diǎn)與點(diǎn)Pl —致。透鏡片134B的焦點(diǎn)與點(diǎn)P2 —致。透鏡片133BU34B之間的透鏡片135B的焦點(diǎn)與點(diǎn)P3 —致。圖4中示出通過與點(diǎn)Pl對應(yīng)的透鏡片133B的焦點(diǎn)的光軸0A2、以及通過與點(diǎn)P2對應(yīng)的透鏡片134B的焦點(diǎn)的光軸0A3。透鏡片135B的光軸與第一透鏡部120的光軸OAl一致。同樣，光源單元115及準(zhǔn)直透鏡116的光軸也與第一透鏡部120的光軸OAl—致。因此，通過光源單元115及準(zhǔn)直透鏡116而形成的平行光束CB3沿第一透鏡部120的光軸傳輸。本實(shí)施方式中，光源單兀115作為第一光源單兀而例7^。另一方面，如在第一實(shí)施方式中所述，通過光源單元111、112及準(zhǔn)直透鏡113、114而形成的平行光束CB1、CB2沿相對于光軸OAl而傾斜的方向傳輸。因此，光源單元111、112及準(zhǔn)直透鏡113、114作為第二光源單元而例示。如在第一實(shí)施方式中所述，光源單元111、112及準(zhǔn)直透鏡113、114相對于光軸OAl呈軸對稱地設(shè)置。接受來自光源單元111的光的透鏡片133B及接受來自光源單元112的光的透鏡片134B也相對于光軸OAl呈軸對稱地設(shè)置。因此，透鏡片133BU34B呈相同形狀。如上所述，光合波裝置100B的光源單元115、準(zhǔn)直透鏡116、第一透鏡部120及透鏡片135B排列在光軸OAl上。因此，光合波裝置100B的各光學(xué)元件的軸對準(zhǔn)變得容易。例如，可在供搭載光合波裝置100B的各光學(xué)元件的基板上基于光軸OAl形成槽 部?？蓪⒐鈱W(xué)元件嵌入槽部，從而形成光合波裝置100B。取而代之，光合波裝置100B的各光學(xué)元件也能以具有固定直徑的方式形成，并準(zhǔn)備封裝這些光學(xué)元件的筒部件。如果將光合波裝置100B的各光學(xué)元件嵌入筒部件中，則容易以光軸OAl為基準(zhǔn)排列光合波裝置100B的光學(xué)元件。如上所述，光源單元111、112及準(zhǔn)直透鏡113、114相對于光軸OAl呈軸對稱地設(shè)置。其結(jié)果是，透鏡片133BU34B形成同一形狀。因此，第二透鏡部130B所利用的透鏡片133BU34BU35B的形狀的類型減少。這樣，第二透鏡部130B的制造成本降低。(第四實(shí)施方式)圖5是第四實(shí)施方式所涉及的光合波裝置100C的概略圖。利用圖5對光合波裝置100C進(jìn)行說明。此外，對與在第一實(shí)施方式中說明的光合波裝置100相同的要素分配相同的符號(hào)。對與光合波裝置100相同的要素引用第一實(shí)施方式的說明。與在第一實(shí)施方式中說明的光合波裝置100相同，光合波裝置100C包括光源部110。從光源部110射出平行光束CB1、CB2。光合波裝置100C還包括接受從光源部110射出的平行光束CBl、CB2的第一透鏡部120C、以及接受通過了第一透鏡部120C的光的第二透鏡部130C。第一透鏡部120C為分割平行光束CB1、CB2而生成多個(gè)分割光束DB的柱面透鏡陣列(cylindrical lens array)。在本實(shí)施方式中，分割光束DB作為分割光而被例不。第二透鏡部130C為使分割光束DB分別成為平行光束DCBl、DCB2 (后述)的柱面透鏡陣列。作為第二透鏡部130C而利用的柱面透鏡陣列規(guī)定共用的前側(cè)焦平面FFP。作為第一透鏡部120C而利用的柱面透鏡陣列的柱面透鏡使平行光束CBl、CB2分別匯聚于前側(cè)焦平面FFP上。圖6是第一透鏡部120C的概略立體圖。圖7是第二透鏡部130C的概略立體圖。利用圖5至圖7進(jìn)一步對光合波裝置100C進(jìn)行說明。第一透鏡部120C具有與光源部110相向的凸?fàn)畹耐哥R面121C、以及透鏡面121C的相反側(cè)的射出端面122。在圖6中，具有呈二維狀排列的四個(gè)柱面透鏡123、124、125、126的柱面透鏡陣列作為第一透鏡部120C而被示出。柱面透鏡123、124、125、126各自使平行光束CBl、CB2分別匯聚于前側(cè)焦平面FFP上。因此，在前側(cè)焦平面FFP上規(guī)定八個(gè)匯聚位置。此外，平行光束的匯聚位置的數(shù)目相當(dāng)于光源部所利用的光源單元的數(shù)目與作為第一透鏡部利用的柱面透鏡陣列的柱面透鏡的數(shù)目的乘積值。
第二透鏡部130C具有與第一透鏡部120C相對置的平坦的入射端面131、以及入射端面131的相反側(cè)的凸?fàn)畹耐哥R面132C。通過了第一透鏡部120C的光射入入射端面131之后從透鏡面132C射出。在圖7中，具有呈二維狀排列的四個(gè)柱面透鏡141、142、143、144的柱面透鏡陣列作為第二透鏡部130C而被示出。柱面透鏡141、142、143、144各自具有第一透鏡片145和第二透鏡片146。第一透鏡片145及第二透鏡片146交替排列。第一透鏡片145的焦點(diǎn)分別在前側(cè)焦平面FFP上的平行光束CBl的匯聚位置上。因此，第一透鏡片145分別接受從光源單元111射出的光形成平行光束DCBl。第二透鏡片146的焦點(diǎn)分別在前側(cè)焦平面FFP上的平行光束CB2的匯聚位置上。因此，第二透鏡片146分別接受從光源單元112射出的光形成平行光束DCB2。與第一實(shí)施方式相同,第一透鏡部120C及第二透鏡部130C構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)。如上所述，第一透鏡部120C對平行光束CB1、CB2分別進(jìn)行分割而形成分割光束DB。分割光束DB匯聚于前側(cè)焦平面FFP上。被分割的平行光束CB1、CB2 (即分割光束DB)的匯聚位置在前側(cè)焦平面FFP上交替排列。從平行光束CBl、CB2形成的分割光束DB在前側(cè)焦平面FFP之后，一面擴(kuò)散一面射入第二透鏡部130C的入射端面131?；谄叫泄馐鳦Bl形成的分割光束DB射入第一透鏡片145?；谄叫泄馐鳦B2形成的分割光束DB射入第二透鏡片146。如上所述，第一透鏡片145及第二透鏡片146交替排列。因此，經(jīng)由第一透鏡片145射出的平行光束DCBl及經(jīng)由第二透鏡片146射出的平行光束DCB2交替排列。其結(jié)果是，即便在通過光源單元111及準(zhǔn)直透鏡113射出的平行光束CBl與通過光源單元112及準(zhǔn)直透鏡114射出的平行光束CB2之間存在強(qiáng)度差，也因從第二透鏡部130C射出的光包含交替排列的光束成分(平行光束DCBl、DCB2)，所以強(qiáng)度分布也不會(huì)產(chǎn)生顯著變動(dòng)。(第五實(shí)施方式)圖8是第五實(shí)施方式所涉及的光合波裝置100D的概略圖。利用圖8對光合波裝置100D進(jìn)行說明。此外，對與在第四實(shí)施方式中說明的光合波裝置100C相同的要素分配相同的符號(hào)。對與光合波裝置100C相同的要素引用第四實(shí)施方式的說明。與在第四實(shí)施方式中說明的光合波裝置100C相同，光合波裝置100D包括光源部110。從光源部110射出平行光束CB1、CB2。光合波裝置100D包括基板150。在第四實(shí)施方式中說明的第一透鏡部120C(柱面透鏡陣列)及第二透鏡部130C(柱面透鏡陣列)一體形成在基板150上。圖9是基板150的概略立體圖。利用圖8及圖9進(jìn)一步說明光合波裝置100D?；?50具有與光源部110相對置的第一面151、以及第一面151的相反側(cè)的第二面152。第一面151相當(dāng)于在第四實(shí)施方式中說明的第一透鏡部120C的透鏡面121C。第二面152相當(dāng)于在第四實(shí)施方式中說明的第二透鏡部130C的透鏡面132C。本實(shí)施方式中，第一透鏡部120C及第二透鏡部130C在基板150上一體化。因此，光合波裝置100D與在第四實(shí)施方式中說明的光合波裝置100C相比，能以較少的部件數(shù)射出交替排列的平行光束DCBl、DCB2。另外，與在第四實(shí)施方式中說明的光合波裝置100C不同，無須在第一透鏡部120C與第二透鏡部130C之間進(jìn)行位置對準(zhǔn)即可組裝光合波裝置IOOD0
利用圖5對在第四實(shí)施方式及第五實(shí)施方式中說明的光合波裝置100CU00D的變更形態(tài)進(jìn)行說明。
在第四實(shí)施方式及第五實(shí)施方式中，第二透鏡部130C的焦點(diǎn)位置分別與第一透鏡部120C所規(guī)定的分割光束DB的匯聚位置完全一致。取而代之，第二透鏡部的焦點(diǎn)位置也可相對于第一透鏡部所規(guī)定的匯聚位置而沿光軸方向稍微偏移。其結(jié)果是，從第二透鏡部射出的光不是平行光束DCB1、DCB2而是弱發(fā)散光或弱匯聚光。此時(shí)，從第二透鏡部的第一透鏡片及第二透鏡片射出的光束稍微重合。因此，因平行光束CB1、CB2之間的強(qiáng)度差所引起的來自第二透鏡部的射出光的強(qiáng)度不均進(jìn)一步得以緩和。(第六實(shí)施方式) 圖10是第六實(shí)施方式所涉及的光合波裝置100E的概略圖。利用圖10對光合波裝置100E進(jìn)行說明。此外，對與在第四實(shí)施方式中說明的光合波裝置100C相同的要素分配相同的符號(hào)。對與光合波裝置100C相同的要素引用第四實(shí)施方式的說明。與在第四實(shí)施方式中說明的光合波裝置100C相同，光合波裝置100E包括光源部110。從光源部110射出平行光束CB1、CB2。光合波裝置100E還包括接受從光源部110射出的平行光束CBl、CB2的第一透鏡部120E、以及接受通過了第一透鏡部120E的光的第二透鏡部130E。第一透鏡部120E為對平行光束CB1、CB2進(jìn)行分割而生成多個(gè)分割光束DB的微透鏡陣列(micro-lens array)。在本實(shí)施方式中，分割光束DB作為分割光而被例不。第二透鏡部130E為使分割光束DB分別成為平行光束DCBl、DCB2 (后述)的微透鏡陣列。作為第二透鏡部130E而利用的微透鏡陣列規(guī)定共用的前側(cè)焦平面FFP。作為第一透鏡部120E而利用的微透鏡陣列的微透鏡使平行光束CBl、CB2分別匯聚于前側(cè)焦平面FFP 上。圖11是第一透鏡部120E的概略立體圖。圖12是第二透鏡部130E的概略立體圖。利用圖10至圖12進(jìn)一步說明光合波裝置100E。第一透鏡部120E具有與光源部110相對置的凸?fàn)畹耐哥R面121E、以及透鏡面121E的相反側(cè)的射出端面122。在圖11中，具有呈二維狀(矩陣狀)排列的微透鏡260的微透鏡陣列作為第一透鏡部120E而被示出。微透鏡260各自使平行光束CBl、CB2分別匯聚于前側(cè)焦平面FFP上。第二透鏡部130E具有與第一透鏡部120E相對置的平坦的入射端面131、以及入射端面131的相反側(cè)的凸?fàn)畹耐哥R面132E。通過了第一透鏡部120E的光射入入射端面131之后從透鏡面132E射出。在圖12中，具有呈二維狀排列的微透鏡270的微透鏡陣列作為第二透鏡部130E而被示出。微透鏡270各自具有第一透鏡片245及第二透鏡片246。第一透鏡片245及第二透鏡片246交替排列(圖12中沿上下方向)。第一透鏡片245的焦點(diǎn)分別在前側(cè)焦平面FFP上的平行光束CBl的匯聚位置上。因此，第一透鏡片245分別接受從光源單元111射出的光形成平行光束DCB1。第二透鏡片246的焦點(diǎn)分別在前側(cè)焦平面FFP上的平行光束CB2的匯聚位置上。因此，第二透鏡片246分別接受從光源單元112射出的光形成平行光束DCB2。與第一實(shí)施方式相同,第一透鏡部120E及第二透鏡部130E構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)。如上所述，第一透鏡部120E對平行光束CB1、CB2分別進(jìn)行分割而形成分割光束DB。分割光束DB匯聚于前側(cè)焦平面FFP上。被分割的平行光束CB1、CB2 (即分割光束DB)的匯聚位置在前側(cè)焦平面FFP上呈二維狀(矩陣狀)排列。從平行光束CB1、CB2形成的分割光束DB在前側(cè)焦平面FFP之后，一面擴(kuò)散一面射入第二透鏡部130E的入射端面131。基于平行光束CBl形成的分割光束DB射入第一透鏡片245?；谄叫泄馐鳦B2形成的分割光束DB射入第二透鏡片246。如上所述，第一透鏡片245及第二透鏡片246呈二維狀(矩陣狀)排列。因此，經(jīng)由第一透鏡片245射出的平行光束DCBl及經(jīng)由第二透鏡片246射出的平行光束DCB2呈二維狀(矩陣狀)排列。其結(jié)果是，即便在通過光源單元111及準(zhǔn)直透鏡113射出的平行光束CBl與通過光源單元112及準(zhǔn)直透鏡114射出的平行光束CB2之間存在強(qiáng)度差，也因從第二透鏡部130E射出的光包含呈二維狀(矩陣狀)排列的光束成分(平行光束DCBl、DCB2)，所以強(qiáng)度分布也不會(huì)產(chǎn)生顯著變動(dòng)。本實(shí)施方式中，第一透鏡部120E及第二透鏡部130E相互獨(dú)立地形成。取而代之，根據(jù)在第五實(shí)施方式中說明的原理，第一透鏡部120E及第二透鏡部130E也可在基板上一體形成。如果在與光源部相對置的基板的第一面上形成第一透鏡部120E，且在第一面的相反側(cè)的第二面上形成第二透鏡部130E，則能以比較少的部件數(shù)射出呈二維狀(矩陣狀)排列的平行光束DCB1、DCB2。另外，無須在第一透鏡部120E與第二透鏡部130E之間進(jìn)行位置對準(zhǔn)即可組裝光合波裝置。(第七實(shí)施方式)圖13是第七實(shí)施方式所涉及的光合波裝置100F的概略圖。利用圖13對光合波裝置100F進(jìn)行說明。此外，對與在第三實(shí)施方式及第四實(shí)施方式中說明的光合波裝置100B、100C相同的要素分配相同的符號(hào)。對與光合波裝置100BU00C相同的要素引用第三實(shí)施方式及第四實(shí)施方式的說明。光合波裝置100F除了包括在第四實(shí)施方式中說明的第一透鏡部120C以外，還包括對第一透鏡部120C照射光的光源部110F。光源部IlOF包括在第三實(shí)施方式中說明的光源單元115及準(zhǔn)直透鏡116。另外，光源部IIOF還包括在第四實(shí)施方式中說明的光源單元111及準(zhǔn)直透鏡113。光源單元115及準(zhǔn)直透鏡116正對著第一透鏡部120C的透鏡面121C。圖13中示出連結(jié)光源單元115、準(zhǔn)直透鏡116及第一透鏡部120C的光軸B0A1。經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡116射出的平行光束CB3沿光軸BOAl傳輸。圖13中示出在光源單元111、準(zhǔn)直透鏡113及第一透鏡部120C之間規(guī)定的光軸B0A2。連結(jié)光源單元111、準(zhǔn)直透鏡113及第一透鏡部120C的光軸B0A2相對于光軸BOAl傾斜。經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡113射出的平行光束CBl沿光軸B0A2傳輸。光合波裝置100F還包括接受通過了第一透鏡部120C的光的第二透鏡部130F。第二透鏡部130F為與在第四實(shí)施方式中說明的第二透鏡部130C相同的柱面透鏡陣列。第二透鏡部130F的形狀及柱面透鏡的排列與第二透鏡部130C相同。在第四實(shí)施方式中說明的第二透鏡部130C的中心點(diǎn)正對著第一透鏡部120C的中心點(diǎn)，與此相對，第二透鏡部130F的中心點(diǎn)偏離第一透鏡部120C的中心點(diǎn)。圖14是光合波裝置100F中的光學(xué)路徑的概略圖。利用圖13及圖14進(jìn)一步說明光合波裝置100F。圖14中，實(shí)線所示的光學(xué)路徑為來自光源單元115的光所經(jīng)過的光路。圖14中，虛線所示的光學(xué)路徑為來自光源單元111的光所經(jīng)過的光路。圖14中，作為第一透鏡部120C而示出柱面透鏡陣列的一部分(上側(cè)柱面透鏡、220U及下側(cè)柱面透鏡220L)。此外，以下說明中所利用的“上”及“下”的術(shù)語僅用于使說明明了化，并不對本實(shí)施方式的原理有任何限定平行光束CB3被分割為從上側(cè)柱面透鏡220U射出的分割光束DBU3和從下側(cè)柱面透鏡220L射出的分割光束DBL3。平行光束CBl被分割為從上側(cè)柱面透鏡220U射出的分割光束DBUl和從下側(cè)柱面透鏡220L射出的分割光束DBLl。圖14中，作為第二透鏡部130F而示出柱面透鏡陣列的一部分(上側(cè)柱面透鏡230U及下側(cè)柱面透鏡230L)。上側(cè)柱面透鏡230U具有第一透鏡片145U、以及形成在第一透鏡片145U的上方的第二透鏡片146U。下側(cè)柱面透鏡230L具有第一透鏡片145L及形成在第一透鏡片145L的上方的第二透鏡片146L。第二透鏡部130F的中心位置向下方偏移，以便使在作為第一透鏡部120C的一部分利用的上側(cè)柱面透鏡220U與作為第二透鏡部130F的一部分利用的上側(cè)柱面透鏡230U的第二透鏡片146U之間規(guī)定的光軸B0A2與上述光軸BOAl平行。其結(jié)果是，在作為第一透鏡部120C的一部分利用的下側(cè)柱面透鏡220L與作為第二透鏡部130F的一部分利用的下側(cè)柱面透鏡230L的第二透鏡片146L之間規(guī)定的光軸B0A3也與上述光軸BOAl平行。從第一透鏡部120C的上側(cè)柱面透鏡220U射出的分割光束DBU3沿上述光軸B0A2傳輸。從第一透鏡部120C的下側(cè)柱面透鏡220L射出的分割光束DBL3沿上述光軸B0A3傳輸。第二透鏡部130F的第二透鏡片146UU46L對分割光束DBU3、DBL3規(guī)定共用的前側(cè)焦平面FFP。從第一透鏡部120C的上側(cè)柱面透鏡220U射出的分割光束DBU3的匯聚位置與前側(cè)焦平面FFP上的第二透鏡片146U的前側(cè)焦點(diǎn)一致。同樣，從第一透鏡部120C的下側(cè)柱面透鏡220L射出的分割光束DBL3的匯聚位置與前側(cè)焦平面FFP上的第二透鏡片146L的前側(cè)焦點(diǎn)一致。從平行光束CB3的上方射出的平行光束CBl傾斜射入第一透鏡部120C。第一透鏡部120C將平行光束CBl分割為分割光束DBUl、DBLl。分割光束DBUl、DBLl匯聚于前側(cè)焦平面FFP上。第二透鏡部130F的第一透鏡片145UU45L在上述前側(cè)焦平面FFP上規(guī)定相對于分割光束DBUUDBL1的焦點(diǎn)。由第一透鏡片145UU45L對分割光束DBU1、DBL1規(guī)定的焦點(diǎn)與分割光束DBUUDBL1的匯聚位置一致。在上述的光學(xué)設(shè)計(jì)下，分割光束DBU3、DBL3分別射入第二透鏡部130F的第二透鏡片146U、146L。第二透鏡部130F的第二透鏡片146U、146L基于分割光束DBU3、DBL3形成平行光束DCB3。分割光束DBUUDBL1分別射入第二透鏡部130F的第一透鏡片145UU45L。第二透鏡部130F的第一透鏡片145UU45L基于分割光束DBUl、DBLl形成平行光束DCBl。其結(jié)果是，從第二透鏡部130F射出平行光束DCB1、DCB3交替排列的光。(第八實(shí)施方式)圖15是第八實(shí)施方式所涉及的投影儀500的概略圖。利用圖15對投影儀500進(jìn)行說明。(投影儀的結(jié)構(gòu))投影儀500包括射出藍(lán)色激光光線LBB的藍(lán)色激光光源510B、射出綠色激光光線LBG的綠色激光光源510G、以及射出紅色激光光線LBR的紅色激光光源510R。對紅色激光光源510R應(yīng)用在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的光合波裝置的原理。
紅色激光光源510R包括具有多個(gè)紅色半導(dǎo)體激光光源511的光源部512。光源部512具備對應(yīng)于紅色半導(dǎo)體激光光源511而設(shè)置的多個(gè)準(zhǔn)直透鏡513。光源部512利用準(zhǔn)直透鏡513射出多個(gè)平行光束CB。紅色半導(dǎo)體激光光源511相當(dāng)于在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的光源單元。紅色激光光源510R包括接受從光源部512射出的多個(gè)平行光束CB的第一透鏡部514、以及接受通過了第一透鏡部514的光的第二透鏡部515。第一透鏡部514及第二透鏡部515依照在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的原理對多個(gè)平行光束CB進(jìn)行合成而生成紅色激光光線LBR。投影儀500還包括分色鏡(dichroic mirror) 520。藍(lán)色激光光源510B及綠色激光光源510G向分色鏡520射出藍(lán)色激光光線LBB及綠色激光光線LBG。分色鏡520允許藍(lán)色激光光線LBB透過，另一方面反射綠色激光光線LBG。其結(jié)果是，從分色鏡520射出藍(lán)色 激光光線LBB及綠色激光光線LBG合波而成的激光光線LGB。投影儀500還包括分色鏡525。激光光線LGB從分色鏡520射向分色鏡525。紅色激光光源510R向分色鏡525射出紅色激光光線LBR。分色鏡525反射激光光線LGB，而允許紅色激光光線LBR透過。因此，激光光線LGB及紅色激光光線LBR通過分色鏡525而被合波并作為激光光線LB射出。投影儀500還包括擴(kuò)散板530。上述的激光光線LB射入擴(kuò)散板530。擴(kuò)散板530擴(kuò)散激光光線LB。投影儀500還包括場透鏡535。場透鏡535使通過擴(kuò)散板530而被擴(kuò)散的激光光線LB聚光。投影儀500還包括接受來自場透鏡535的激光光線LB的偏振分束器(polarizingbeam splitter) 540、以及空間調(diào)制元件545。作為空間調(diào)制元件545而例示被稱作LCoS(LiquidCrystal on Silicon :LC0S,娃基液晶)的反射型液晶面板。投影儀500還包括投射透鏡550。偏振分束器540設(shè)置在投射透鏡550與空間調(diào)制元件545之間。通過空間調(diào)制元件545而被調(diào)制的激光光線LB通過偏振分束器540及投射透鏡550，作為投射光PL從投影儀500射出。(投影儀的動(dòng)作)利用圖15對投影儀500的動(dòng)作進(jìn)行說明。藍(lán)色激光光源510B向分色鏡520射出藍(lán)色激光光線LBB。綠色激光光源510G也向分色鏡520射出綠色激光光線LBG。分色鏡520使藍(lán)色激光光線LBB透過，而將綠色激光光線LBG向分色鏡525反射。其結(jié)果是，藍(lán)色激光光線LBB及綠色激光光線LBG合成而得的激光光線LGB向分色鏡525傳輸。從紅色半導(dǎo)體激光光源511射出的光通過準(zhǔn)直透鏡513而成為平行光束CB。然后，平行光束CB射入第一透鏡部514。第一透鏡部514及第二透鏡部515按照在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的原理進(jìn)行合成而生成平行光束的紅色激光光線LBR。紅色激光光源510R向分色鏡525射出紅色激光光線LBR。分色鏡525使紅色激光光線LBR透過，而將通過分色鏡520生成的激光光線LGB向擴(kuò)散板530反射。其結(jié)果，生成包含藍(lán)色激光光線LBB、綠色激光光線LBG及紅色激光光線LBR的成分的激光光線LB。分色鏡525的合成的結(jié)果是，生成的激光光線LB射向擴(kuò)散板530。擴(kuò)散板530擴(kuò)散激光光線LB。然后,激光光線LB通過場透鏡535及偏振分束器540而聚光于空間調(diào)制兀件 545。
投影儀500還包括控制空間調(diào)制元件545的信號(hào)處理裝置555。用于顯示影像的視頻信號(hào)被輸入至信號(hào)處理裝置555。信號(hào)處理裝置555對視頻信號(hào)進(jìn)行處理而生成用于控制空間調(diào)制元件545的控制信號(hào)。
空間調(diào)制元件545根據(jù)來自信號(hào)處理裝置555的控制信號(hào)動(dòng)作，生成二維圖像。即，空間調(diào)制元件545根據(jù)來自信號(hào)處理裝置555的控制信號(hào)來調(diào)制并反射紅、綠及藍(lán)光。在本實(shí)施方式中，由空間調(diào)制元件545反射的光作為影像光而被例示。由空間調(diào)制元件545反射的光透過偏振分束器540，最終通過投射透鏡550而作為投射光PL從投影儀500射出。其結(jié)果是，投射光PL在與投射透鏡550相向配置的屏幕SC上成像。本實(shí)施方式中，投射透鏡550作為使影像光成像的光學(xué)系統(tǒng)而被例示。如上所述，對紅色激光光源510R應(yīng)用在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的光合波裝置的原理。因此，用于處理紅色激光光源510R射出的紅色激光光線LBR及包含紅色激光光線LBR的成分的激光光線LB的光學(xué)系統(tǒng)(分色鏡525、擴(kuò)散板530、場透鏡535、偏振分束器540、空間調(diào)制元件545及投射透鏡550)可為小型。投影儀500能利用小型光學(xué)系統(tǒng)將紅色激光光線LBR與其他激光光線(藍(lán)色激光光線LBB及綠色激光光線LBG)進(jìn)行合成，然后將合成所得的激光光線LB轉(zhuǎn)換為投射光PL。因此，投影儀500能形成小型，且能射出高亮度的投射光PL?！愣?，用于投影儀的紅色半導(dǎo)體激光光源射出630nm至645nm的波長范圍的紅色激光光線。這種紅色半導(dǎo)體激光光源一般溫度特性較差。典型的是，紅色半導(dǎo)體激光光源的輸出在高溫環(huán)境下降低。本實(shí)施方式中，投影儀500利用多個(gè)紅色半導(dǎo)體激光光源511射出紅色激光光線LBR0因此，投影儀500即便在高溫環(huán)境下也能維持高亮度。本實(shí)施方式中，對紅色激光光源510R應(yīng)用在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的光合波裝置的原理。為了射出更高亮度的投射光，也可追加性地對藍(lán)色激光光源及/或綠色激光光源應(yīng)用在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的光合波裝置的原理。如果藍(lán)色激光光源及綠色激光光源包括多個(gè)光源單元，則藍(lán)色激光光線及綠色激光光線的亮度也能變得較高。本實(shí)施方式中，多個(gè)光源單元同時(shí)發(fā)光。取而代之，多個(gè)光源單元中的一部分可以在光合波裝置及投影儀的利用期間的初期不發(fā)光。如果未發(fā)光的光源單元在其他光源單元出現(xiàn)劣化的期間發(fā)光，則光合波裝置及投影儀的壽命變長。本實(shí)施方式中，作為組裝有光合波裝置的裝置而例示投影儀500。取而代之，在第一實(shí)施方式至第七實(shí)施方式中說明的光合波裝置的原理也適合運(yùn)用于其他照明用途。本實(shí)施方式中，投影儀500具備作為空間調(diào)制元件545的反射型液晶面板。取而代之，也可以利用透過型液晶面板或DMD (Digital MicroMirror Device,數(shù)字微鏡元件)(R)來代替反射型液晶面板。本實(shí)施方式中，紅色激光光源5IOR從第二透鏡部515射出平行光束的紅色激光光線LBR。取而代之,也可從第二透鏡部515射出匯聚光的紅色激光光線LBR。其結(jié)果是,用于處理紅色激光光線及包含紅色激光光線成分的激光的光學(xué)系統(tǒng)(分色鏡、擴(kuò)散板、場透鏡、偏振分束器、空間調(diào)制元件及投射透鏡)可更加小型化。上述的各實(shí)施方式只不過為例示。因此，上述的實(shí)施方式的原理并不限定于上述詳細(xì)說明及附圖中記載的事項(xiàng)。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員能在上述實(shí)施方式的原理范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形、組合及省略。上述實(shí)施方式主要包括以下特征。上述實(shí)施方式 所涉及的光合波裝置包括利用多個(gè)光源單元射出平行光的光源部；匯聚以互不相同的入射角射入的所述平行光并規(guī)定多個(gè)匯聚位置的第一透鏡部；以及具有分別對應(yīng)于所述多個(gè)匯聚位置的焦點(diǎn)的第二透鏡部，其中，所述第一透鏡部及所述第二透鏡部構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)，所述第二透鏡部的通過與所述多個(gè)匯聚位置的其中之一對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的光軸，沿著所述第二透鏡部的通過與所述多個(gè)匯聚位置中的另一匯聚位置對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的光軸。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，光源部的多個(gè)光源單元射出平行光，平行光以互不相同的入射角射入第一透鏡部。第一透鏡部匯聚平行光并規(guī)定多個(gè)匯聚位置。與第一透鏡部一起構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)的第二透鏡部具有分別對應(yīng)于多個(gè)匯聚位置的焦點(diǎn)。第二透鏡部的通過與多個(gè)匯聚位置的其中之一對應(yīng)的焦點(diǎn)的光軸沿著第二透鏡部的通過與多個(gè)匯聚位置中的另一匯聚位置對應(yīng)的焦點(diǎn)的光軸。因此，能利用多個(gè)光源獲得平行的合成光束。具備第一透鏡部及第二透鏡部的縮小光學(xué)系統(tǒng)減小合成光束的直徑。因此，在第二透鏡部之后無需大型光學(xué)系統(tǒng)即可構(gòu)建能進(jìn)行明亮的照明的光學(xué)系統(tǒng)。如果光源單元的數(shù)目增大，則射出的光的亮度增大。光源單元的數(shù)目的增大通過調(diào)整射向第一透鏡部的入射角而實(shí)現(xiàn)。由于能容易地變更光源單元的數(shù)目，所以光合波裝置具有較高的利用性。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述多個(gè)光源單元包括射出沿所述第一透鏡部的光軸傳輸?shù)乃銎叫泄獾牡谝还庠磫卧８鶕?jù)上述結(jié)構(gòu)，由于多個(gè)光源單元包括射出沿第一透鏡部的光軸傳輸?shù)钠叫泄獾牡谝还庠磫卧?，因此光合波裝置的光學(xué)系統(tǒng)的光軸對準(zhǔn)變得容易。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述多個(gè)光源單元包括相對于所述第一透鏡部的光軸呈軸對稱地配置的光源單元。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于多個(gè)光源單元包括相對于第一透鏡部的光軸呈軸對稱地配置的光源單元，因此光合波裝置具有對稱結(jié)構(gòu)。因此，光合波裝置的制造變得容易。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述第一透鏡部具有分割并匯聚所述平行光從而生成分割光的第一柱面透鏡陣列，所述第二透鏡部具有使所述分割光成為平行光的第二柱面透鏡陣列。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于第一透鏡部具有分割并匯聚平行光從而生成分割光的第一柱面透鏡陣列，第二透鏡部具有使分割光成為平行光的第二柱面透鏡陣列，因此合成的光的強(qiáng)度分布的不均得以緩和。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述第一透鏡部具有分割并匯聚所述平行光從而生成分割光的第一微透鏡陣列，所述第二透鏡部具有使所述分割光成為平行光的第二微透鏡陣列。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于第一透鏡部具有分割并匯聚平行光從而生成分割光的第一微透鏡陣列，第二透鏡部具有使分割光成為平行光的第二微透鏡陣列，因此合成的光的強(qiáng)度分布的不均得以緩和。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述縮小光學(xué)系統(tǒng)的縮小倍率為所述光源部所具有的所述光源單元的個(gè)數(shù)的倒數(shù)以下。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于縮小光學(xué)系統(tǒng)的縮小倍 率為光源部所具有的光源單元的個(gè)數(shù)的倒數(shù)以下，因此第二透鏡部的配置變得容易。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述第二透鏡部為凹透鏡。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于第二透鏡部為凹透鏡，因此光合波裝置的光學(xué)系統(tǒng)能小型化。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，在形成有所述第一透鏡部的基板上形成所述第二透鏡部，所述基板具有供形成所述第一透鏡部的第一面、以及所述第一面的相反側(cè)的第二面，所述第二透鏡部形成在所述第二面上。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在形成有第一透鏡部的基板上形成第二透鏡部?；寰哂泄┬纬傻谝煌哥R部的第一面以及第一面的相反側(cè)的第二面。第二透鏡部形成在第二面上。由于第一透鏡部和第二透鏡部一體化，因此光合波裝置的部件數(shù)減少。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述第二透鏡部的光軸與所述第一透鏡部的光軸偏離fsin Θ。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于第二透鏡部的光軸與第一透鏡部的光軸偏離fsin Θ，因此來自多個(gè)光源單元的光可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行合波。在上述結(jié)構(gòu)中，較為理想的是，所述多個(gè)光源單元包括射出沿相對于所述第一透鏡部的光軸傾斜的方向傳輸?shù)乃銎叫泄獾牡诙庠磫卧８鶕?jù)上述結(jié)構(gòu)，多個(gè)光源單元包括射出沿相對于第一透鏡部的光軸傾斜的方向傳輸?shù)钠叫泄獾牡诙庠磫卧虼斯庠磾?shù)的調(diào)整變得容易。上述的實(shí)施方式所涉及的投影儀包括對用于顯示影像的視頻信號(hào)進(jìn)行處理而生成控制信號(hào)的信號(hào)處理裝置；上述光合波裝置；根據(jù)所述控制信號(hào)對來自所述光合波裝置的光進(jìn)行調(diào)制而生成影像光的空間光調(diào)制元件；以及使所述影像光成像的光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，投影儀的信號(hào)處理裝置對用于顯示影像的視頻信號(hào)進(jìn)行處理而生成控制信號(hào)。投影儀的空間光調(diào)制元件根據(jù)控制信號(hào)對來自上述光合波裝置的光進(jìn)行調(diào)制而生成影像光。投影儀的光學(xué)系統(tǒng)使影像光成像。由于投影儀具備上述的光合波裝置，因此投影儀的光學(xué)系統(tǒng)也能小型化。產(chǎn)業(yè)上的可利用性上述實(shí)施方式的原理使小型光學(xué)系統(tǒng)的利用成為可能。另外，上述實(shí)施方式的原理使根據(jù)所需亮度調(diào)整光源數(shù)成為可能。因此，上述實(shí)施方式的原理適合應(yīng)用于照明裝置或需要對光進(jìn)行合波的其他裝置。尤其是，上述實(shí)施方式的原理也適合應(yīng)用于投影儀等影像投影裝置。
權(quán)利要求
1.一種光合波裝置，其特征在于包括 光源部，利用多個(gè)光源單元射出平行光； 第一透鏡部，匯聚以互不相同的入射角射入的所述平行光并規(guī)定多個(gè)匯聚位置；以及 第二透鏡部，具有分別對應(yīng)于所述多個(gè)匯聚位置的焦點(diǎn)，其中， 所述第一透鏡部及所述第二透鏡部構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)， 所述第二透鏡部的通過與所述多個(gè)匯聚位置的其中之一對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的光軸，沿著所述第二透鏡部的通過與所述多個(gè)匯聚位置中的另一匯聚位置對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的光軸延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光合波裝置，其特征在于所述多個(gè)光源單元包括射出沿所述第一透鏡部的光軸傳輸?shù)乃銎叫泄獾牡谝还庠磫卧?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光合波裝置，其特征在于所述多個(gè)光源單元包括相對于所述第一透鏡部的光軸呈軸對稱地配置的光源單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的光合波裝置，其特征在于 所述第一透鏡部，具有分割并匯聚所述平行光從而生成分割光的第一柱面透鏡陣列， 所述第二透鏡部，具有使所述分割光成為平行光的第二柱面透鏡陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的光合波裝置，其特征在于 所述第一透鏡部，具有分割并匯聚所述平行光從而生成分割光的第一微透鏡陣列， 所述第二透鏡部，具有使所述分割光成為平行光的第二微透鏡陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的光合波裝置，其特征在于所述縮小光學(xué)系統(tǒng)的縮小倍率為所述光源部所具有的所述光源單元的個(gè)數(shù)的倒數(shù)以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的光合波裝置，其特征在于所述第二透鏡部為凹透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的光合波裝置，其特征在于 所述第二透鏡部形成在形成有所述第一透鏡部的基板上， 所述基板具有供形成所述第一透鏡部的第一面、以及所述第一面的相反側(cè)的第二面， 所述第二透鏡部形成在所述第二面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的光合波裝置，其特征在于所述第二透鏡部的光軸與所述第一透鏡部的光軸偏離fsin 0。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光合波裝置，其特征在于所述多個(gè)光源單元包括射出沿相對于所述第一透鏡部的光軸而傾斜的方向傳輸?shù)乃銎叫泄獾牡诙庠磫卧?br> 11.一種投影儀，其特征在于包括 對用于顯示影像的視頻信號(hào)進(jìn)行處理并生成控制信號(hào)的信號(hào)處理裝置； 如權(quán)利要求I所述的光合波裝置； 基于所述控制信號(hào)對來自所述光合波裝置的光進(jìn)行調(diào)制并生成影像光的空間光調(diào)制元件；以及 使所述影像光成像的光學(xué)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能抑制光學(xué)系統(tǒng)的大型化且能容易調(diào)整光源單元的數(shù)目的光合波裝置及投影儀。本發(fā)明的光合波裝置包括具備射出平行光(CB1、CB2)的多個(gè)光源單元的光源部(110)；匯聚以互不相同的入射角射入的所述平行光并規(guī)定多個(gè)匯聚位置(P1、P2)的第一透鏡部(120)；以及具有分別對應(yīng)于所述多個(gè)匯聚位置的焦點(diǎn)的第二透鏡部(130)，所述第一透鏡部及所述第二透鏡部構(gòu)成縮小光學(xué)系統(tǒng)，所述第二透鏡部的通過與所述多個(gè)匯聚位置的其中之一對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的光軸沿著所述第二透鏡部的通過與所述多個(gè)匯聚位置中的另一匯聚位置對應(yīng)的所述焦點(diǎn)的光軸延伸。
文檔編號(hào)G02B6/32GK102652281SQ201180004850
公開日2012年8月29日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者伊藤達(dá)男, 水島哲郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社