本發(fā)明涉及一種投影機(jī)(projector)。

背景技術(shù)：

已知有一種投影機(jī)，其將紅色成分(R)的激光(laser)、綠色成分(G)的激光及藍(lán)色成分(B)的激光予以合成，將合成的激光一邊掃描一邊照射至投影面，由此，在投影面上投影出彩色(color)的圖像(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

以往的投影機(jī)具備：第1激光二極管(laser diode)，發(fā)出紅色成分的激光；第2激光二極管，發(fā)出綠色成分的激光；第3激光二極管，發(fā)出藍(lán)色成分的激光；第1準(zhǔn)直透鏡～第3準(zhǔn)直透鏡(collimate lens)，供來自第1激光二極管～第3激光二極管的激光分別入射；以及分色鏡(dichroic mirror)，將從第1準(zhǔn)直透鏡～第3準(zhǔn)直透鏡分別出射的激光予以合成。第1準(zhǔn)直透鏡～第3準(zhǔn)直透鏡分別用于將從第1激光二極管～第3激光二極管分別而來的激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光。

一般而言，來自激光二極管的激光的光束(beam)形狀(即，相對(duì)于光軸而垂直的剖面形狀)為橢圓形狀。若將具有此種橢圓形狀的光束形狀的激光直接照射至投影面，則圖像的顯示精度有可能下降。因此，在所述以往的投影機(jī)中，配置有整形棱鏡(prism)，該整形棱鏡用于將從分色鏡出射的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2011-197217號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的問題]

但是，在所述以往的投影機(jī)中，整形棱鏡的尺寸相對(duì)較大，因此產(chǎn)生下述問題：包含整形棱鏡的光學(xué)系統(tǒng)整體大型化，從而相應(yīng)地導(dǎo)致投影機(jī)整體大型化。

本發(fā)明欲解決所述問題，其目的在于提供一種既能實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體的小型化，又能對(duì)激光的光束形狀進(jìn)行整形的光學(xué)元件以及具備該光學(xué)元件的投影機(jī)。

[解決問題的技術(shù)手段]

為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件是一種投影機(jī)，其包括：光源，發(fā)出激光；光學(xué)元件，供來自光源的激光穿過；以及投影部，將從光學(xué)元件出射的激光一邊掃描一邊照射至投影面，由此將圖像投影至投影面。光學(xué)元件包括：入射面，供來自光源的激光入射；以及出射面，供入射至入射面的激光出射。在入射面及出射面中的其中一個(gè)上，形成有第1面，用于通過使來自光源的激光產(chǎn)生像散，而將來自光源的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀。在入射面及出射面中的另一個(gè)上，形成有第2面，用于將來自光源的激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光。

根據(jù)本形態(tài)，在入射面及出射面中的其中一個(gè)上，形成有用于將來自光源的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀(光束整形功能)的第1面，在入射面及出射面中的另一個(gè)上，形成有用于將來自光源的激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光(準(zhǔn)直功能)的第2面。這樣，一個(gè)光學(xué)元件同時(shí)具有光束整形功能及準(zhǔn)直功能，因此與如以往般將整形棱鏡獨(dú)立于準(zhǔn)直透鏡而配置的情況相比，能夠減少包含光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)整體的零件個(gè)數(shù)。其結(jié)果，既能實(shí)現(xiàn)所述光學(xué)系統(tǒng)整體的小型化，又能對(duì)激光的光束形狀進(jìn)行整形。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：第1面與第2面是在光軸方向上彼此朝向相反側(cè)而配置。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：第1面將來自光源的激光的光束形狀在短軸方向上予以放大，由此將來自光源的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀。

根據(jù)本形態(tài)，第1面在將來自光源的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀時(shí)，將激光的光束形狀在短軸方向予以放大，因此既能確保光束直徑整體的大小，又能對(duì)激光的光束形狀進(jìn)行整形。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：所述第1面是形成于入射面，所述第2面是形成于出射面?；蛘撸?，第1面是形成于出射面，第2面是形成于入射面。

根據(jù)本形態(tài)，第2面是形成于出射面，因此能夠提高第2面對(duì)激光的聚光性?；蛘撸?面是形成于出射面，因此能夠提高第1面對(duì)激光的聚光性。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為，所述第1面的形狀為圓柱面形狀，所述第2面的形狀為球面形狀或非球面形狀。

根據(jù)本形態(tài)，第1面具有圓柱面形狀，因此能夠使第1面具備光束整形功能。而且，第2面具有球面形狀或非球面形狀，因此能夠使第2面具備準(zhǔn)直功能。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，第1面在與光軸方向正交的第1方向上具有曲率，在與方向和所述第1方向正交的第2方向上不具有曲率。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：所述第1面的形狀為雙錐形(biconic)面形狀，所述第2面的形狀為球面形狀或非球面形狀。

根據(jù)本形態(tài)，第1面具有雙錐形面形狀，因此能夠使第1面具備光束整形功能。而且，第2面具有球面形狀或非球面形狀，因此能夠使第2面具備準(zhǔn)直功能。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：第1面在與光軸方向正交的第1方向上具有第1曲率半徑，在與光軸方向和第1方向正交的第2方向上具有與第1曲率半徑不同的第2曲率半徑。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：第1曲率半徑與第2曲率半徑之比為1∶5以上。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：第1曲率半徑為+130mm，第2曲率半徑為+1380mm。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：所述光學(xué)元件的數(shù)值孔徑為0.47以上。

根據(jù)本形態(tài)，光學(xué)元件的數(shù)值孔徑為0.47以上，因此，例如當(dāng)使用以約50°的放射角來發(fā)出激光的通常的激光二極管來作為光源時(shí)，能夠使來自激光二極管的激光效率良好地入射至入射面。其結(jié)果，能夠提高激光的利用效率。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：所述光學(xué)元件的透鏡有效直徑為3.5mm以下。

根據(jù)本形態(tài)，光學(xué)元件的透鏡有效直徑為3.5mm以下，因此既能確保光學(xué)元件與光源之間的距離，又能使光學(xué)系統(tǒng)整體小型化。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：從所述光學(xué)元件的所述入射面直至所述出射面為止的透鏡厚度為1.75mm以下。

根據(jù)本形態(tài)，光學(xué)元件的透鏡厚度為1.75mm以下，因此既能確保光學(xué)元件與光源之間的距離，又能使光學(xué)系統(tǒng)整體小型化。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：第1面在與光軸方向正交的第1方向上的曲率半徑為100mm以上。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：第1面的第1方向與激光的光束形狀的長(zhǎng)軸方向一致，且第1面的第2方向與激光的光束形狀的短軸方向大致一致。

例如，本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件中，也可構(gòu)成為：光源及光學(xué)元件分別設(shè)有多個(gè)，多個(gè)光源分別發(fā)出彼此不同色的波長(zhǎng)的激光，多個(gè)光學(xué)元件分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)光源的各個(gè)而配置。

根據(jù)本形態(tài)，如上所述，一個(gè)光學(xué)元件同時(shí)具有光束整形功能及準(zhǔn)直功能，因此與如以往般另行配置整形棱鏡的情況相比，能夠減少包含光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)整體的零件個(gè)數(shù)。其結(jié)果，既能實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體的小型化，又能對(duì)激光的光束形狀進(jìn)行整形。

根據(jù)本形態(tài)，多個(gè)光學(xué)元件分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)光源的各個(gè)而配置，因此能夠在對(duì)分別來自多個(gè)光源的激光的光束形狀進(jìn)行整形且將激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光之后，將各激光予以合成。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明的一形態(tài)的光學(xué)元件，既能實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體的小型化，又能對(duì)激光的光束形狀進(jìn)行整形。

附圖說明

圖1是用于對(duì)搭載有實(shí)施方式1的投影機(jī)的平視顯示器(head up display)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的圖。

圖2是表示圖1的平視顯示器裝置的圖像顯示例的圖。

圖3是簡(jiǎn)略地表示實(shí)施方式1的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的方塊圖。

圖4是表示實(shí)施方式1的第1光學(xué)元件的立體圖。

圖5是表示實(shí)施方式1的第1光學(xué)元件的側(cè)面圖。

圖6是表示在出射面上形成有第2透鏡面時(shí)的聚光性、與在入射面上形成有第2透鏡面時(shí)的聚光性的比較結(jié)果的圖表。

圖7是表示第1光學(xué)元件的透鏡厚度、透鏡有效直徑與第2透鏡面的曲率半徑的關(guān)系的圖表。

圖8是表示實(shí)施方式2的第1光學(xué)元件的側(cè)面圖。

圖9是表示實(shí)施方式3的第1光學(xué)元件的立體圖。

圖10是表示實(shí)施方式3的第1光學(xué)元件的側(cè)面圖。

附圖標(biāo)記說明：

2：投影機(jī)；

4：平視顯示器裝置；

6：汽車；

8：合成儀；

10：圖像；

12：儀表板；

14：前擋玻璃；

16：駕駛員；

18：景色；

20：第1激光二極管；

22：第2激光二極管；

24：第3激光二極管；

26、26A、26B：第1光學(xué)元件；

28：第2光學(xué)元件；

30：第3光學(xué)元件；

32：第1分色鏡；

34：第2分色鏡；

36：聚光透鏡；

38：反射鏡；

40：投影部；

42：第1MEMS反射鏡；

44：第2MEMS反射鏡；

46：控制部；

48、48B：入射面；

50、50A：出射面；

52、52B：第1透鏡面；

54、54A：第2透鏡面；

B：藍(lán)色成分；

D：透鏡有效直徑；

G：綠色成分；

R：紅色成分；

T：透鏡厚度；

WD：距離；

θ：放射角。

具體實(shí)施方式

以下，使用附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，以下說明的實(shí)施方式均表示包括性的或具體性的示例。以下的實(shí)施方式中所示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置位置及連接形態(tài)等僅為一例，并不意圖限定本發(fā)明。而且，對(duì)于以下的實(shí)施方式中的構(gòu)成要素中，未在獨(dú)立項(xiàng)中記載的構(gòu)成要素，則作為任意的構(gòu)成要素進(jìn)行說明。各圖未必嚴(yán)格示出各尺寸或各尺寸比等。

(實(shí)施方式1)

以下，對(duì)實(shí)施方式1的光學(xué)元件及具備該光學(xué)元件的投影機(jī)進(jìn)行說明。

[1-1.平視顯示器裝置的結(jié)構(gòu)]

實(shí)施方式1的投影機(jī)2例如被搭載于平視顯示器裝置4中。首先，參照?qǐng)D1及圖2來說明平視顯示器裝置4的結(jié)構(gòu)。圖1是用于對(duì)搭載有實(shí)施方式1的投影機(jī)2的平視顯示器裝置4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的圖。圖2是表示圖1的 平視顯示器裝置4的圖像10的顯示例的圖。

如圖1所示，平視顯示器裝置4例如被搭載于汽車6中，具備投影機(jī)2及合成儀(combiner)8(以下也稱作“投影面8”)。投影機(jī)2用于將圖像10投影至合成儀8，被設(shè)置在汽車6的儀表板(dashboard)12的內(nèi)部。合成儀8例如包含半透反射鏡(half mirror)等，被設(shè)置在汽車6的前擋玻璃(front glass)14上。

由投影機(jī)2所投影的圖像10被合成儀8反射向駕駛員16。由此，如圖2所示，駕駛員16可在前擋玻璃14前方的景色18上重疊看到作為虛像的圖像10。其結(jié)果，駕駛員16在汽車6的駕駛過程中無須讓視線離開前方，便能夠看到規(guī)定的信息。

另外，圖2所示的示例中，在合成儀8上，與汽車導(dǎo)航(car navigation)相關(guān)的信息(例如表示距當(dāng)前位置前方1.0km的地點(diǎn)處，道路分支為大阪方向的路線與神戶方向的路線的信息)作為圖像10而顯示。

[1-2.投影機(jī)的整體結(jié)構(gòu)]

接下來，參照?qǐng)D3來說明實(shí)施方式1的投影機(jī)2的整體結(jié)構(gòu)。圖3是簡(jiǎn)略表示實(shí)施方式1的投影機(jī)2的結(jié)構(gòu)的方塊圖。

實(shí)施方式1的投影機(jī)2是如下所述的激光投影機(jī)，即，將紅色成分(R)的激光、綠色成分(G)的激光及藍(lán)色成分(B)的激光予以合成，將合成的激光一邊掃描一邊照射至投影面8，從而將彩色的圖像10(參照?qǐng)D2)投影至投影面8。

如圖3所示，投影機(jī)2具備第1激光二極管20、第2激光二極管22、第3激光二極管24、第1光學(xué)元件26、第2光學(xué)元件28、第3光學(xué)元件30、第1分色鏡32、第2分色鏡34、透鏡36、反射鏡(mirror)38及投影部40。

第1激光二極管20、第2激光二極管22及第3激光二極管24各自為發(fā)出特定波長(zhǎng)的單色色成分的激光的光源的一例。具體而言，第1激光二極管20發(fā)出紅色成分的激光，第2激光二極管22發(fā)出綠色成分的激光，第3激光二極管24發(fā)出藍(lán)色成分的激光。另外，如后述的圖5所示，從第1激光二極管20、第2激光二極管22及第3激光二極管24各自發(fā)出的激光為發(fā)散光，其光束形狀為橢圓形狀。另外，在本說明書中，所謂“橢圓形狀”，并不僅指嚴(yán)格的橢圓形狀，也包括近似橢圓形狀的形狀。

第1光學(xué)元件26、第2光學(xué)元件28及第3光學(xué)元件30各自為具有光束整形功能及準(zhǔn)直功能的光學(xué)元件(透鏡)的一例。光束整形功能是指將激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀的功能。準(zhǔn)直功能是指將激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光的功能。另外，本說明書中，所謂“圓形狀”，并不僅指嚴(yán)格的圓形狀，也包括近似圓形狀的形狀。

第1光學(xué)元件26、第2光學(xué)元件28及第3光學(xué)元件30分別對(duì)應(yīng)于第1激光二極管20、第2激光二極管22及第3激光二極管24而配置。即，第1光學(xué)元件26將來自第1激光二極管20的激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光，且將來自第1激光二極管20的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀。同樣，第2光學(xué)元件28將來自第2激光二極管22的激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光，且將來自第2激光二極管22的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀。而且，第3光學(xué)元件30將來自第3激光二極管24的激光由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光，且將來自第3激光二極管24的激光的光束形狀由橢圓形狀整形為圓形狀。另外，實(shí)施方式1的投影機(jī)2中，第1光學(xué)元件26、第2光學(xué)元件28及第3光學(xué)元件30的各結(jié)構(gòu)具有特征。后文將詳述這些結(jié)構(gòu)。

第1分色鏡32及第2分色鏡34各自具有下述光學(xué)性質(zhì)，即：僅反射特定波長(zhǎng)的激光，而使其他波長(zhǎng)的激光穿過。具體而言，第1分色鏡32僅反射綠色成分的激光，而使其他色成分的激光穿過。第2分色鏡34僅反射紅色成分的激光，而使其他色成分的激光穿過。

第1分色鏡32被配置在激光的光路的上游側(cè)，第2分色鏡34被配置在激光的光路的下游側(cè)。來自第2激光二極管22的綠色成分的激光穿過第2光學(xué)元件28之后被第1分色鏡32反射。另一方面，來自第3激光二極管24的藍(lán)色成分的激光穿過第3光學(xué)元件30之后，穿過第1分色鏡32。由此，綠色成分的激光與藍(lán)色成分的激光在第1分色鏡32合成。

進(jìn)而，來自第1激光二極管20的紅色成分的激光穿過第1光學(xué)元件26之后被第2分色鏡34反射。另一方面，如上所述般經(jīng)合成的綠色成分的激光及藍(lán)色成分的激光穿過第2分色鏡34。由此，紅色成分的激光、綠色成分的激光及藍(lán)色成分的激光在第2分色鏡34被合成。

透鏡36是用于對(duì)從第2分色鏡34出射的激光進(jìn)行聚光的聚光透鏡。反射鏡38是用于將經(jīng)透鏡36聚光的激光向投影部40反射的反射板。

投影部40用于將由反射鏡38所反射的激光一邊掃描，一邊照射至投影面8，由此來將圖像10投影至投影面8。投影部40具有第1微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)反射鏡42及第2MEMS反射鏡44。

第1MEMS反射鏡42在水平方向上相對(duì)較高速地?cái)[動(dòng)。第2MEMS反射鏡44在垂直方向上相對(duì)較低速地?cái)[動(dòng)。第1MEMS反射鏡42及第2MEMS反射鏡44各自將入射的激光向與自身的偏擺角相應(yīng)的方向反射。由所述反射鏡38所反射的激光在由第1MEMS反射鏡42反射之后，由第2MEMS反射鏡44予以反射。通過第1MEMS反射鏡42及第2MEMS反射鏡44分別在水平方向及垂直方向上擺動(dòng)，由此來將激光一邊沿水平方向及垂直方向(即二維)掃描一邊照射至投影面8，從而將圖像10投影至投影面8。

如圖3所示，投影機(jī)2還具備控制部46。控制部46基于從外部發(fā)送而來的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)被分別供給至第1激光二極管20、第2激光二極管22及第3激光二極管24的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制，并且對(duì)第1MEMS反射鏡42及第2MEMS反射鏡44各自的偏擺角進(jìn)行控制。

[1-3.光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)]

接下來，參照?qǐng)D4及圖5來說明實(shí)施方式1的第1光學(xué)元件26的結(jié)構(gòu)。圖4是表示實(shí)施方式1的第1光學(xué)元件26的立體圖。圖5是表示實(shí)施方式1的第1光學(xué)元件26的側(cè)面圖。另外，第1光學(xué)元件26、第2光學(xué)元件28及第3光學(xué)元件30的各結(jié)構(gòu)相同，因此，以下僅對(duì)第1光學(xué)元件26的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

如圖4及圖5所示，第1光學(xué)元件26具有供來自第1激光二極管20的激光入射的入射面48與供入射至入射面48的光出射的出射面50，且例如由透明樹脂等所形成。入射面48及出射面50是以在光軸方向(Z軸方向)上彼此朝向相反側(cè)的方式而配置。另外，第1光學(xué)元件26在光軸方向上的透鏡厚度T(即，從入射面48直至出射面50為止的厚度)例如為1.48mm。而且，第1光學(xué)元件26的透鏡有效直徑D例如為3.5mm，第1光學(xué)元件26的數(shù)值孔徑(Numerical Aperture，NA)例如為0.47。

如圖4及圖5所示，在入射面48上，形成有凸面狀的第1面52(實(shí)施例中以第1透鏡面52作為說明例)。第1透鏡面52的形狀是在第1方向(Y軸方向)上具有曲率且在與第1方向正交的第2方向(X軸方向)上不具有曲 率的、所謂的圓柱面形狀。第1透鏡面52在第1方向上的曲率半徑優(yōu)選為+100mm以上，例如為+130mm。另外，在圖4中，對(duì)第1透鏡面52標(biāo)注的十字實(shí)線是用于通俗易懂地表達(dá)圓柱面形狀的假想線。

如圖5所示，在出射面50上，形成有凸面狀的第2面54(實(shí)施例中以第1透鏡面52作為說明例)。第2透鏡面54的形狀為非球面形狀。第2透鏡面54的曲率半徑例如為-1.33mm，圓錐常數(shù)例如為-0.93，4次非球面系數(shù)例如為-0.026，6次非球面系數(shù)例如為2.825×10-3，8次非球面系數(shù)例如為-2.494×10-3，10次非球面系數(shù)例如為9.922×10-5。另外，通過將第2透鏡面54的形狀設(shè)為非球面形狀，能夠降低因第1透鏡面52的形狀為圓柱面形狀而產(chǎn)生的多余的象差。

第1光學(xué)元件26相對(duì)于第1激光二極管20的方向被固定為，第1透鏡面52的第1方向與激光的光束形狀的長(zhǎng)軸方向一致，且第1透鏡面52的第2方向與激光的光束形狀的短軸方向大致一致。另外，第1光學(xué)元件26與第1激光二極管20之間的距離WD例如為1.465mm。

如圖5所示，來自第1激光二極管20的激光例如一邊以放射角θ＝約50°而發(fā)散，一邊入射至第1光學(xué)元件26的第1透鏡面52。此時(shí)，通過將第1光學(xué)元件26的數(shù)值孔徑設(shè)為0.47，能夠使從第1激光二極管20以放射角θ＝約50°發(fā)散的激光效率良好地入射至第1透鏡面52，從而能夠提高激光的利用效率。

如圖5所示，入射至第1透鏡面52的激光的光束形狀通過利用第1透鏡面52使激光產(chǎn)生像散，而在短軸方向上得以放大。這是因?yàn)?，因?透鏡面52的形狀為圓柱面形狀，因而第1透鏡面52在第2方向上的聚光性低于第1方向上的聚光性。由此，入射至第1透鏡面52的激光的光束形狀將由橢圓形狀被整形為圓形狀。

隨后，經(jīng)第1透鏡面52整形的激光入射至第2透鏡面54，由此由發(fā)散光被轉(zhuǎn)換為平行光。這樣，從第2透鏡面54出射的激光成為具有圓形狀的光束形狀的平行光。

[1-4.效果]

接下來，對(duì)通過實(shí)施方式1的第1光學(xué)元件26、第2光學(xué)元件28及第3光學(xué)元件30而獲得的效果進(jìn)行說明。如上所述，第1光學(xué)元件26、第2光 學(xué)元件28及第3光學(xué)元件30各自同時(shí)具有光束整形功能及準(zhǔn)直功能。由此，與如以往般將整形棱鏡獨(dú)立于準(zhǔn)直透鏡而配置的情況相比，能夠減少包含第1光學(xué)元件26、第2光學(xué)元件28及第3光學(xué)元件30的光學(xué)系統(tǒng)整體的零件個(gè)數(shù)。其結(jié)果，既能實(shí)現(xiàn)所述光學(xué)系統(tǒng)整體的小型化，又能對(duì)激光的光束形狀進(jìn)行整形。

[1-5.對(duì)于第2透鏡面的配置的探討]

實(shí)施方式1中，在入射面48形成有第1透鏡面52，且在出射面50形成有第2透鏡面54，但也可與此相反地，在入射面48形成第2透鏡面54，且在出射面50形成第1透鏡面52。

此處，一邊參照?qǐng)D6，一邊探討在出射面50形成有第2透鏡面54時(shí)的聚光性與在入射面48形成有第2透鏡面54時(shí)的聚光性的比較。圖6是表示在出射面50形成有第2透鏡面54時(shí)的聚光性與在入射面48形成有第2透鏡面54時(shí)的聚光性的比較結(jié)果的圖表。

圖6所示的比較結(jié)果中，使用縱軸的相位偏移量來作為表示聚光性的指標(biāo)。即，可以說：屏幕(screen)位置0mm處的相位偏移量越接近0，聚光性越高。因此，如圖6所明示般，可理解：在出射面50形成有第2透鏡面54時(shí)的聚光性比在入射面48形成有第2透鏡面54時(shí)的聚光性高。

[1-6.對(duì)于光學(xué)元件的參數(shù)的探討]

接下來，參照?qǐng)D7來探討第1光學(xué)元件26的參數(shù)。圖7是表示第1光學(xué)元件26的透鏡厚度T、透鏡有效直徑D與第2透鏡面54的曲率半徑的關(guān)系的圖表。其中，圖7所示的圖表中，將第1光學(xué)元件26與第1激光二極管20之間的距離WD設(shè)為固定值(3.7mm)。

例如在第1光學(xué)元件26的數(shù)值孔徑為0.47，且第1光學(xué)元件26與第1激光二極管20之間的距離WD為3.7mm的情況下，為了滿足圖7的圖表的關(guān)系，優(yōu)選將第1光學(xué)元件26的透鏡厚度T設(shè)為1.75mm以下，或者將第1光學(xué)元件26的透鏡有效直徑D設(shè)為3.5mm以下。通過如上所述般設(shè)定第1光學(xué)元件26的參數(shù)(parameter)，既能確保距離WD，又能實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)整體的小型化。

(實(shí)施方式2)

接下來，參照?qǐng)D8來說明實(shí)施方式2的第1光學(xué)元件26A的結(jié)構(gòu)。圖8 是表示實(shí)施方式2的第1光學(xué)元件26A的側(cè)面圖。另外，以下所示的各實(shí)施方式中，對(duì)于與所述實(shí)施方式1相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說明。

實(shí)施方式2的第1光學(xué)元件26A中，形成于出射面50的第2面54A(以下以第2透鏡面54A作為說明例)的形狀不同于所述實(shí)施方式1。即，如圖7所示，第2透鏡面54A的形狀為球面形狀。第2透鏡面54A的曲率半徑例如為-1.48mm。

此種結(jié)構(gòu)下，也與所述實(shí)施方式1同樣地，經(jīng)第1透鏡面52整形的激光通過入射至第2透鏡面54A而由發(fā)散光轉(zhuǎn)換為平行光。因此，在實(shí)施方式2的第1光學(xué)元件26A中，也能夠獲得與所述實(shí)施方式1同樣的效果。

(實(shí)施方式3)

接下來，參照?qǐng)D9及圖10，對(duì)實(shí)施方式3的第1光學(xué)元件26B的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖9是表示實(shí)施方式3的第1光學(xué)元件26B的立體圖。圖10是表示實(shí)施方式3的第1光學(xué)元件26B的側(cè)面圖。

實(shí)施方式3的第1光學(xué)元件26B中，形成于入射面48B的凸面狀的第1面52B(以下以第1透鏡面52B作為說明例)的形狀不同于所述實(shí)施方式1。即，如圖9及圖10所示，第1透鏡面52B的形狀是在第1方向(Y軸方向)上具有第1曲率半徑且在與第1方向正交的第2方向(X軸方向)上具有第2曲率半徑R2的、所謂的雙錐形面形狀。第1曲率半徑及第2曲率半徑為互不相同的大小。第1曲率半徑與第2曲率半徑之比優(yōu)選為1∶5以上，第1曲率半徑例如為+130mm，第2曲率半徑例如為+1380mm。另外，在圖9中，對(duì)第1透鏡面52B標(biāo)注的十字實(shí)線是用于通俗易懂地表達(dá)雙錐形面形狀的假想線。

另外，形成于出射面50的第2面54(以下以第2透鏡面54B作為說明例)的形狀是與所述實(shí)施方式1同樣，為非球面形狀。第2透鏡面54的曲率半徑例如為-1.331mm，圓錐常數(shù)例如為-0.933，4次非球面系數(shù)例如為-0.026，6次非球面系數(shù)例如為2.921×10-3，8次非球面系數(shù)例如為-2.511×10-3，10次非球面系數(shù)例如為4.188×10-5。

第1光學(xué)元件26B相對(duì)于第1激光二極管20的方向被固定為，第1透鏡面52B的第1方向與激光的長(zhǎng)軸方向一致，且第2透鏡面52B的第2方向與 激光的短軸方向一致。

與所述實(shí)施方式1同樣，入射至第1透鏡面52B的激光的光束形狀通過利用第1透鏡面52B使激光產(chǎn)生像散，而在短軸方向上得以放大。這是因?yàn)?，因?透鏡面52B的形狀為雙錐形面形狀，因而第1透鏡面52B在第2方向上的聚光性低于第1方向上的聚光性。由此，入射至第1透鏡面52B的激光的光束形狀將由橢圓形狀被整形為圓形狀。進(jìn)而，通過將第1透鏡面52B的形狀設(shè)為雙錐形面形狀，從而與所述實(shí)施方式1相比，能夠進(jìn)一步減輕因第1透鏡面52B的形狀與第2透鏡面54的形狀的差異引起的多余的象差的產(chǎn)生。

(其他變形例)

以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1～實(shí)施方式3的光學(xué)元件及投影機(jī)進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施方式1～實(shí)施方式3。例如，也可將所述實(shí)施方式1～實(shí)施方式3適當(dāng)組合。

例如，所述各實(shí)施方式中，對(duì)將投影機(jī)2搭載于平視顯示器裝置4的示例進(jìn)行了說明，但并不限定于此，例如也可使用投影機(jī)2來作為用于在設(shè)置于室內(nèi)壁面等上的屏幕上投影圖像的投影機(jī)等。

例如，所述各實(shí)施方式中，將平視顯示器裝置4搭載于汽車6中，但并不限定于此，例如可搭載于飛機(jī)或船舶等各種輸送用設(shè)備中。

例如，所述各實(shí)施方式中，使第1面52(52B)及第2面54(54A)均形成為凸面狀，但并不限定于此，也可使第1面52(52B)及第2面54(54A)中的至少一個(gè)形成為凹面狀。

[工業(yè)上的可利用性]

本發(fā)明例如能夠用作搭載于投影機(jī)中的光學(xué)元件。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。