本發(fā)明涉及照明裝置和使用照明裝置的投影顯示裝置。

背景技術(shù)：

近年來，已經(jīng)開發(fā)了所謂的固態(tài)光源投影儀，其被配置成將從激光二極管(以下稱為ld)發(fā)射的光作為激發(fā)光施加到熒光構(gòu)件并使用波長轉(zhuǎn)換的熒光光作為光源。與使用水銀燈作為光源的現(xiàn)有技術(shù)的投影儀相似，固態(tài)光源投影儀需要亮度。作為實現(xiàn)更亮的固態(tài)光源投影儀的技術(shù)，已知在美國專利申請公開no.2014/0211170中描述的技術(shù)。

美國專利申請公開no.2014/0211170公開了如下的配置，其包括兩個光源單元，每個光源單元包括藍色ld和熒光構(gòu)件、并且能夠發(fā)射白色光束。來自兩個光源單元的白色光束通過棒狀積分器(rodintegrator)的光入射側(cè)的梯形棱鏡對組合，并被引導到光調(diào)制元件。利用這種配置，實現(xiàn)了更亮的固態(tài)光源投影儀。兩個光源單元被配置成使得在梯形棱鏡對附近形成作為熒光構(gòu)件上的光斑(spot)的圖像的光源圖像。

當增大熒光構(gòu)件上的入射光的強度以增大固態(tài)光源投影儀的亮度時，由入射光在熒光構(gòu)件的表面上形成的光斑的光密度增大。注意，這里的光密度是指每單位面積的光強度。所產(chǎn)生的亮度飽和現(xiàn)象可能降低光轉(zhuǎn)換的效率，并且亮度的水平可能不會與ld的輸出的增大成比例地增大。

作為其解決方案，美國專利申請公開no.2014/0211170給出了在ld和熒光構(gòu)件之間提供擴散板的技術(shù)。這是為了使形成在熒光構(gòu)件的表面上的光斑模糊(blur)，以防止光密度變得過高。當通過使用擴散板使光斑模糊時，光斑內(nèi)部的光強度分布呈高斯分布的形式，其中光強度從中心朝向兩端減小。因此，通過兩個光源單元在梯形棱鏡對的附近形成了各自具有呈高斯分布形式的光強度分布的兩個光源圖像。

在美國專利申請公開no.2014/0211170中描述的梯形棱鏡對由并排設置的兩個梯形棱鏡形成，每個梯形棱鏡具有棒狀積分器的光入射表面的尺寸的一半的厚度，并且在入射側(cè)在其端部處具有45度的反射表面，其中它們的反射表面彼此相對。

當在這種光路組合系統(tǒng)中形成各自具有呈高斯分布形式的光強度分布的兩個光源圖像時，通過組合這兩個光源圖像所獲得的組合光源圖像的尺寸增大。這增大了不進入梯形棱鏡對的光量，并且導致低的光利用效率。為了減小組合光源圖像的尺寸，可以使兩個光源圖像彼此靠近，直到它們重疊為止。然而，在兩個光源圖像重疊的區(qū)域中的光進入不是本來想要的反射表面的反射表面，并且在與光調(diào)制元件的方向不同的方向上被引導。這導致低的光利用效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明提供了可以減小由組合來自多個光源單元的光束而引起的光利用效率降低的照明裝置，并且還提供了使用該照明裝置的投影顯示裝置。

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的實施例的照明裝置包括:照明光學系統(tǒng)，被配置成照明光調(diào)制元件；多個光源單元，每個光源單元包括擴散元件、至少一個固態(tài)光源和被配置成將來自固態(tài)光源的光束引導到擴散元件的導光光學系統(tǒng)；以及光路組合系統(tǒng)，被配置成將來自光源單元的光束引導到照明光學系統(tǒng)。當由照明光學系統(tǒng)使用來自光路組合系統(tǒng)的光束形成光源圖像的區(qū)域中的預定區(qū)域被定義為有效區(qū)域并且光源單元的數(shù)量由n表示時，滿足以下表達式:0.7≤x1/y1·y2/x2≤1.3，其中x1表示有效區(qū)域的第一邊方向上n個子區(qū)域中的每個的尺寸，n個子區(qū)域是通過沿著第一邊方向或者與第一邊方向正交的第二邊方向?qū)⒂行^(qū)域劃分為n個而獲得的，y1表示在第二邊方向上n個子區(qū)域中的每個的尺寸，x2表示在第一邊方向上有效區(qū)域中的每個光源圖像的尺寸，并且y2表示在第二邊方向上有效區(qū)域中的光源圖像的尺寸。

從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)第一實施例的照明裝置的配置。

圖2a和圖2b是示出了第二復眼透鏡的透鏡單元和由偏振轉(zhuǎn)換元件形成的有效區(qū)域的示意圖。

圖3a至圖3c示出了根據(jù)第一實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。

圖4a至圖4c示出了本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果。

圖5a至圖5c是ld的示意圖。

圖6a和圖6b示出了第二透鏡表面陣列的透鏡表面的形狀與ld中的發(fā)光表面分布之間的關系。

圖7示出了根據(jù)第二實施例的照明裝置的配置。

圖8a至圖8c示出了根據(jù)第二實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。

圖9示出了根據(jù)第三實施例的照明裝置的配置。

圖10a至圖10c示出了根據(jù)第三實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。

圖11示出了根據(jù)第四實施例的照明裝置的配置。

圖12a至圖12c示出了根據(jù)第四實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。

圖13示出了包括根據(jù)上述實施例中任意實施例的照明裝置的投影顯示裝置的配置。

具體實施方式

現(xiàn)在將基于附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。

第一實施例

將參考圖1至圖6a和圖6b描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的照明裝置和投影顯示裝置的配置。

(照明裝置和投影顯示裝置的配置)

圖1示出了根據(jù)本實施例的照明裝置的配置。

在附圖中，將與下面描述的每個準直器透鏡2(2a，2b)的光軸平行的方向定義為z軸方向。與z軸方向正交并且被確定為使得與下面描述的每個聚光透鏡(lightcollectinglens)單元8(8a，8b)的光軸以及z軸方向平行的截面為xz截面的方向被定義為x軸方向。也就是說，準直器透鏡2的光軸和聚光透鏡單元8的光軸不一定需要彼此正交。將與z軸方向和x軸方向正交的方向定義為y軸方向。注意，圖1示出了如由坐標軸指示的xz截面。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的照明裝置包括包含第一光源單元aa和第二光源單元ab的多個光源單元a、包括組合棱鏡11(光路組合元件)的光路組合系統(tǒng)b以及照明光學系統(tǒng)c。照明光學系統(tǒng)c是用于照明光調(diào)制元件17的一組光學元件。如圖13中所述，包括照明裝置100和顏色分離組合系統(tǒng)d的裝置被稱為投影顯示裝置。

(光源單元的配置)

如圖1中所示，光源單元a中的每個包括光源1(第一固態(tài)光源1a，第二固態(tài)光源1b)、準直器透鏡2(2a，2b)、拋物面反射鏡陣列3(3a，3b)、平面反射鏡4(4a，4b)和凹透鏡5(5a，5b)。光源單元a還包括第一透鏡表面陣列61(61a，61b)和第二透鏡表面陣列62(62a，62b)，該第一和第二透鏡表面陣列配置積分器光學系統(tǒng)以用于使下面描述的熒光構(gòu)件9(擴散元件)上的光斑中的光強度分布均勻化。光源單元a還包括分色鏡(dichroicmirror)7(7a，7b)、聚光透鏡單元8(8a，8b)和熒光構(gòu)件9(第一擴散元件9a，第二擴散元件9b)。

光源單元a被配置成使得由熒光構(gòu)件9反射的熒光光(轉(zhuǎn)換光)被聚光透鏡單元8接收和準直并被輸出。在本發(fā)明的實施例中，從兩個光源單元a(第一光源單元aa和第二光源單元ab)輸出的準直光進入包括凸透鏡10、組合棱鏡11以及準直透鏡12的光路組合系統(tǒng)b。

光源1(固態(tài)光源)是藍色ld。來自光源1的發(fā)散光束被緊鄰相應的光源1之后設置的準直器透鏡2變成準直光束。也就是說，為每個光源1設置一個準直器透鏡2，并且準直器透鏡2的數(shù)量與光源1的數(shù)量相同。來自準直器透鏡2的激光束在z軸方向上行進，并且然后被相應的拋物面反射鏡陣列3反射和會聚(collected)。

每個拋物面反射鏡陣列(反射鏡陣列)3的多個反射鏡形成不同形狀的相應拋物面的一部分。由拋物面反射鏡陣列3反射的激光束在被相應的平面反射鏡4會聚的同時被進一步反射，并且然后進入凹透鏡5。由于凹透鏡5的焦點與拋物面反射鏡陣列3的每個反射鏡的焦點重疊，因此凹透鏡5輸出準直光束。這種配置使得能夠?qū)崿F(xiàn)與使用單個拋物面反射鏡的情況相比尺寸更小的照明裝置。

來自凹透鏡5的準直光束進入第一透鏡表面陣列61，并被轉(zhuǎn)變成分割的光束，該分割的光束然后進入第二透鏡表面陣列62。從第二透鏡表面陣列62輸出的分割的光束由分色鏡7朝向聚光透鏡單元8反射。在本發(fā)明的實施例中，上述的拋物面反射鏡陣列3、平面反射鏡4、凹透鏡5、第一透鏡表面陣列61、第二透鏡表面陣列62、分色鏡7和聚光透鏡單元8形成第一和第二導光光學系統(tǒng)中的每個。

分色鏡(第二反射元件)7具有反射來自第二透鏡表面陣列62的光束所需的最小尺寸。分色鏡7的表面涂覆有電介質(zhì)多層膜，該電介質(zhì)多層膜反射來自光源1的光束，但是透射來自熒光構(gòu)件9的熒光光。

聚光透鏡單元8(第三聚光光學系統(tǒng))會聚并疊加由分色鏡7反射的光束，以在熒光構(gòu)件9上形成光斑。

熒光構(gòu)件(擴散元件或波長轉(zhuǎn)換元件)9被定位成使得它相對于第二透鏡表面陣列62和聚光透鏡單元8而與第一透鏡表面陣列61的多個透鏡表面大致共軛。由凹透鏡5準直的光束在進入第一透鏡表面陣列61時具有不均勻的光密度分布。然而，通過如上所述的那樣被分割和疊加，光束在熒光構(gòu)件9上形成具有均勻的光密度分布并且形狀與第一透鏡表面陣列61的透鏡表面的形狀相似的光斑。

也就是說，通過將每個被認為是物體的透鏡表面的圖像疊加而獲得的圖像被形成在熒光構(gòu)件9上。因此，可以減小由亮度飽和現(xiàn)象引起的光轉(zhuǎn)換效率的降低，該亮度飽和現(xiàn)象在激光會聚到熒光構(gòu)件9上的點時發(fā)生并導致形成具有局部高的光密度的分布。

進入熒光構(gòu)件9的某些光束被轉(zhuǎn)換為熒光光(主要為紅色和綠色光譜)并被反射，而剩余的光束(藍色光束)被反射而不被波長轉(zhuǎn)換。由三原色(紅色、綠色和藍色)的反射光束組成的白色光束由聚光透鏡單元8再次準直，并朝向光路組合系統(tǒng)b行進。白色光束通過分色鏡7，該分色鏡7透射熒光光、但反射與激光具有相同波長的藍色光。這意味著在白色光束中，包含在通過分色鏡7的光束中的藍色光朝向光源1返回，這導致較低的光利用效率。

為了減小光利用效率的降低，需要使分色鏡7的面積最小化。具體地說，在包含分色鏡7的法線和聚光透鏡單元8的光軸的截面中，在與聚光透鏡單元8的光軸正交的方向上，分色鏡7的寬度可以小于聚光透鏡單元8的寬度。這種配置使得可以實現(xiàn)緊湊和輕便并且可以減小光利用效率的降低的光源單元。

(光路組合系統(tǒng)的配置)

來自熒光構(gòu)件9的熒光光被聚光透鏡單元8會聚和準直并進入光路組合系統(tǒng)b。在光路組合系統(tǒng)b中，來自每個光源單元a的準直光由組合棱鏡(第一反射元件)11的頂點附近的相應的凸透鏡(第一聚光光學系統(tǒng)，第二聚光光學系統(tǒng))10會聚。組合棱鏡11的頂點附近被定位為相對于集光透鏡單元8和凸透鏡10與熒光構(gòu)件9大致共軛。因此，在組合棱鏡11的頂點附近形成了形狀與在熒光構(gòu)件9上形成的光斑的形狀相似的光源圖像。來自兩個光源單元a的光源圖像被定位成在組合棱鏡11的頂點附近彼此靠近，并因此可以被認為是單個、組合的光源圖像。

多個光源圖像可以滿足以下條件。也就是說，在組合棱鏡11的多個反射表面中，與第一光源單元aa相鄰的一個表面被定義為第一反射表面，并且與第二光源單元ab相鄰的另一表面被定義為第二反射表面。此外，在凸透鏡10中，使用來自第一光源單元aa的光束來在第一反射表面上形成第一光源圖像的一個透鏡被定義為第一聚光光學系統(tǒng)，并且使用來自第二光源單元ab的光束來在第二反射表面上形成第二光源圖像的另一透鏡被定義為第二聚光光學系統(tǒng)。

在這種情況下，當從照明光學系統(tǒng)c的光軸方向上觀察時，至少如下的區(qū)域可以位于第一反射表面上，該區(qū)域高達第一光源圖像中最大強度的80％，并且至少如下的區(qū)域可以位于第二反射表面上，該區(qū)域高達第二光源圖像中最大強度的80％。也就是說，在來自光源單元a的光束中，未進入第一反射表面和第二反射表面的光束優(yōu)選地盡可能少。

更優(yōu)選地，滿足以下條件表達式(1)

0.7≤d1/d2≤1.3(1)

其中d1表示第一光源圖像和第二光源圖像的中心之間的距離，并且d2表示在布置第一光源圖像和第二光源圖像的方向上第一光源圖像的寬度。如圖4c中所示(在下面描述)，條件表達式(1)表示第一光源圖像和第二光源圖像被布置成彼此相鄰，在它們之間幾乎沒有間隔。滿足條件表達式(1)是優(yōu)選的，因為可以減小由組合棱鏡11組合的光源圖像的尺寸，并且可以減小后級中光學元件阻擋的光束的數(shù)量，所以可以減小光利用效率的降低。更優(yōu)選滿足0.8≤d1/d2≤1.2或0.9≤d1/d2≤1.1。

由組合棱鏡11的反射表面反射的光束被準直透鏡12準直并進入照明光學系統(tǒng)c。

(照明光學系統(tǒng)的配置)

進入照明光學系統(tǒng)c的光被第一復眼透鏡13分割成分割的光束，該分割的光束然后在第二復眼透鏡14的附近再次形成光源圖像。第二復眼透鏡14被定位成相對于準直透鏡12和第一復眼透鏡13而與光路組合系統(tǒng)b中的組合棱鏡11的頂點附近大致共軛。因此，在第二復眼透鏡14附近形成的光源圖像的形狀與在組合棱鏡11的頂點附近形成的光源圖像的形狀相似。

總之，第二復眼透鏡14被定位成相對于組合棱鏡11的頂點附近與熒光構(gòu)件9和第一透鏡表面陣列61大致共軛。因此，形成在第二復眼透鏡14附近的光源圖像的形狀與第一透鏡表面陣列61的透鏡表面的形狀相似。

來自第一復眼透鏡13的分割的光束通過第二復眼透鏡14和聚束透鏡16，并在光調(diào)制元件17上會聚和疊加。在本實施例中，光調(diào)制元件17是長寬比為16:9的液晶面板，并且被配置成通過控制進入每個像素的光束的偏振狀態(tài)來形成圖像。

由于來自光源單元a的熒光光是非偏振光，因此偏振轉(zhuǎn)換元件15被布置成緊接在第二復眼透鏡14之后，以提高光利用效率。偏振轉(zhuǎn)換元件15通過布置寬度為第二復眼透鏡14的每個透鏡單元的寬度的一半的多個長而窄的偏振分束器，并且然后在交替的偏振分束器的出射表面上布置多個半波板來形成。偏振轉(zhuǎn)換元件15可以通過在離開上述相應的半波板的位置處布置遮光部分來形成。

進入偏振轉(zhuǎn)換元件15的光被偏振分離膜分離成p偏振光和s偏振光。s偏振光在與p偏振光相同的方向上被相鄰的偏振分離膜反射，并且通過被布置在p偏振光的出射側(cè)的半波板使得p偏振光成為與s偏振光相同的偏振狀態(tài)，由此使得進入偏振轉(zhuǎn)換元件15的光變?yōu)轭A定的狀態(tài)。替代地，s偏振光可以通過被布置在s偏振光的出射側(cè)的半波板與p偏振光對準。來自偏振轉(zhuǎn)換元件15的光束被聚束透鏡16引導到光調(diào)制元件17。

(顏色分離組合系統(tǒng)的配置)

來自包括在照明光學系統(tǒng)c中的聚束透鏡16的光束進入圖13中所示的顏色分離組合系統(tǒng)d。

顏色分離組合系統(tǒng)d包括偏振板160、分色鏡170、波長選擇相位板180、紅色λ/4板190r、綠色λ/4板190g和藍色λ/4板190b。顏色分離組合系統(tǒng)d還包括第一偏振分束器210a、第二偏振分束器210b和組合棱鏡220。紅色λ/4板190r、綠色λ/4板190g和藍色λ/4板190b將被統(tǒng)稱為λ/4板190。

如上所述地配置的顏色分離組合系統(tǒng)d將來自照明光學系統(tǒng)c的光束引導到用于不同顏色的光(第一顏色光、第二顏色光和第三色光)的光調(diào)制元件。具體地，顏色分離組合系統(tǒng)d將來自照明光學系統(tǒng)c的光束引導到紅色液晶面板17r(第一顏色光調(diào)制元件)、綠色液晶面板17g(第二顏色光調(diào)制元件)和藍色液晶面板17b(第三顏色光調(diào)制元件)。此外，顏色分離組合系統(tǒng)d接收來自紅色液晶面板17r、綠色液晶面板17g和藍色液晶面板17b的光束，并將它們引導到下面描述的投影光學系統(tǒng)e。

偏振板160是僅透射由偏振轉(zhuǎn)換元件15對準的預定偏振方向的光的偏振板。分色鏡170被配置成使得，在來自偏振板160的光中，藍色光和紅色光被朝向第二偏振分束器210b引導，并且綠色光被朝向第一偏振分束器210a引導。

第一偏振分束器210a和第二偏振分束器210b被配置成將來自分色鏡170的光根據(jù)偏振方向引導到紅色液晶面板17r、綠色液晶面板17g和藍色液晶面板17b，并且還將來自紅色液晶面板17r、綠色液晶面板17g和藍色液晶面板17b的光引導到組合棱鏡220。λ/4板190通過向在紅色液晶面板17r、綠色液晶面板17g和藍色液晶面板17b處的往復反射給予λ/2的相位差來增強檢光效果(analyzereffect)。

組合棱鏡220將來自第二偏振分束器210b的藍色光和紅色光與來自第一偏振分束器210a的綠色光組合，并將組合的光引導到投影光學系統(tǒng)e。

(投影光學系統(tǒng)的配置)

投影光學系統(tǒng)e包括投影透鏡230并將來自顏色分離組合系統(tǒng)d的光引導到投影表面s。投影透鏡230可以從圖13中所示的投影顯示裝置p中移除，并且投影光學系統(tǒng)e可以具有使投影透鏡230在與投影透鏡230的光軸正交的方向上移動的移位機構(gòu)。

利用該配置，投影顯示裝置p可以在投影表面s上顯示圖像。

(有效區(qū)域的描述)

在上述偏振轉(zhuǎn)換元件15中，當光束進入與入射到偏振轉(zhuǎn)換元件15上的光的偏振方向被轉(zhuǎn)換為預定偏振方向的區(qū)域不同的區(qū)域時，光束具有與期望的偏振方向不同的偏振方向。這種不同偏光方向的光束被偏振板160吸收或反射，并且不進入紅色液晶面板17r、綠色液晶面板17g和藍色液晶面板17b，并且這導致低的光利用效率。也就是說，當發(fā)生到所期望的偏振方向的轉(zhuǎn)換的偏振轉(zhuǎn)換元件15上的區(qū)域被定義為有效區(qū)域時，期望盡可能多的光束通過有效區(qū)域。

圖2a和圖2b是示出了根據(jù)本實施例的第二復眼透鏡14的透鏡單元和由偏振轉(zhuǎn)換元件15形成的有效區(qū)域的示意圖。在本實施例中，如圖2b中所示，有效區(qū)域是其中偏振轉(zhuǎn)換元件15的第二、第四、第六、第八和第十偏振分束器(在圖2b中從左側(cè)起)與第二復眼透鏡14的各個透鏡單元重疊的區(qū)域。

如在本實施例中那樣，當液晶顯示元件被用作光調(diào)制元件17，并且照明光學系統(tǒng)c包括偏振轉(zhuǎn)換元件15和兩個復眼透鏡13和14時，可以如下地確定每個有效區(qū)域的長寬比。

首先，將平行于照明光學系統(tǒng)c的光軸和熒光構(gòu)件9的法線的截面定義為第一截面，并且平行于照明光學系統(tǒng)c的光軸且與第一截面正交的截面被定義為第二截面。此外，第一截面中第一復眼透鏡13的寬度和第二復眼透鏡14的寬度分別由d1x和d2x表示，并且第二截面中第一復眼透鏡13的寬度和第二復眼透鏡14的寬度分別由d1y和d2y表示。

在這種情況下，第一截面中的壓縮率α可以表示為α＝d2x/d1x，并且第二截面中的壓縮率β可以表示為β＝d2y/d1y。當?shù)谝唤孛嬷泄庹{(diào)制元件17的寬度由x'表示，并且第二截面中光調(diào)制元件17的寬度由y'表示時，每個有效區(qū)域的長寬比為(αx'/2)/βy'或αx'/(βy'/2)。

在本實施例中，其中d1x＝d2x，d1y＝d2y且x':y'＝16:9，并且第一復眼透鏡13的多個透鏡單元的形狀與光調(diào)制元件17的形狀相似，滿足d2x(a):d2y(b)＝16:9。每個有效區(qū)域的長寬比為a/2:b，并且有效區(qū)域為長寬比為8:9的矩形區(qū)域。

在有效區(qū)域附近形成的光源圖像中，只有通過有效區(qū)域的成分才可以最終到達光調(diào)制元件17。換句話說，有效區(qū)域是允許通過其的光束被引導到光調(diào)制元件17的區(qū)域。

(有效區(qū)域與光源圖像之間的關系)

圖3a至圖3c示出了根據(jù)本實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。圖3a是本實施例中的第一透鏡表面陣列61的前視圖。第一透鏡表面陣列61的多個透鏡表面(第一透鏡表面)中的每個在短邊方向上的尺寸由x表示，并且第一透鏡表面在長邊方向的尺寸由y表示。在這種情況下，在本實施例中，每個第一透鏡表面的長寬比為x:y＝4:9。如上所述，形成在熒光構(gòu)件9a和9b中的每個上的光斑的形狀與第一透鏡表面陣列61的多個透鏡表面的形狀相似。因此，長寬比為4:9的矩形光斑(第一和第二光斑)被形成在相應的熒光構(gòu)件9a和9b上。

當這些光斑被認為是新的光源時，第一和第二光斑的圖像可以被描述為朝向組合棱鏡11的第一和第二反射表面投影。這在組合棱鏡11的頂點附近產(chǎn)生長寬比為4:9的兩個相鄰的光源圖像(第一和第二光斑圖像)。因此，如圖3b中所示，這兩個光源圖像被組合以在組合棱鏡11的頂點附近形成具有2x:y＝8:9的長寬比的組合光源圖像。在這種情況下，如圖3c中所示，每個有效區(qū)域和在其中形成的組合光源圖像的形狀完全相似。因此，可以使照明光學系統(tǒng)c的照明效率最大化，并減小光利用效率的降低。

如上所述，本實施例的照明裝置包括多個光源單元，在每個光源單元中，具有如下的透鏡表面(透鏡單元)的透鏡表面陣列(透鏡陣列)被設置在光源和熒光構(gòu)件之間，這些透鏡表面的形狀與通過劃分照明光學系統(tǒng)中的每個有效區(qū)域而獲得的多個子區(qū)域的形狀相似。然后，使得通過組合來自這些光源單元的光束而在每個有效區(qū)域中形成的組合光源圖像的形狀與有效區(qū)域的形狀相似，從而可以減小光利用效率的降低。

換句話說，當光源單元的數(shù)量由n表示時，通過沿著有效區(qū)域的第一邊方向或沿著與第一邊方向正交的第二邊方向?qū)⒚總€有效區(qū)域劃分為n個而獲得的n個子區(qū)域的形狀與有效區(qū)域中的每個光源圖像的形狀相似。n個子區(qū)域和光源圖像的形狀不一定需要完全相似。只需要至少n個子區(qū)域中的每個子區(qū)域的長邊方向與有效區(qū)域中的光源圖像的長邊方向平行即可。注意，這里的有效區(qū)域中的光源圖像是指當光源圖像未被形成在任何光學元件上時將光源圖像垂直投影到形成光源圖像的區(qū)域附近的光學元件的表面上而獲得的圖像。如上所述，第一光斑和第二光斑是長寬比為x:y＝4:9的矩形光斑。僅需要這些矩形光斑被布置在組合棱鏡11的反射表面上的或有效區(qū)域中的矩形的短邊方向上。

可以滿足以下條件表達式(2):

其中x表示n個子區(qū)域中的每個子區(qū)域在短邊方向上的尺寸，y表示n個子區(qū)域中的每個在長邊方向上的尺寸，x表示第一透鏡表面中的每個在短邊方向上的尺寸，并且y表示第一透鏡表面中的每個在長邊方向上的尺寸。

條件表達式(2)表示通過將每個有效區(qū)域劃分為光源單元的數(shù)量而獲得的子區(qū)域的形狀與有效區(qū)域中的每個光源圖像的形狀大致相似。如果滿足這個條件，則用兩個光源單元實現(xiàn)的亮度水平可以是用一個光源單元實現(xiàn)的亮度水平的1.4倍。條件表達式(2)的下限和上限分別更優(yōu)選為0.8和1.2，并且還進一步分別優(yōu)選為0.9和1.1。

使用每個第一透鏡表面的尺寸的條件表達式(2)可以以如下的方式使用每個光源圖像的尺寸重新定義。

也就是說，本實施例的照明裝置包括：照明光學系統(tǒng)，被配置成照明光調(diào)制元件；以及多個光源單元，每個光源單元包括擴散元件、至少一個固態(tài)光源和被配置成將來自固態(tài)光源的光束引導到擴散元件的導光光學系統(tǒng)。照明裝置還包括光路組合系統(tǒng)，被配置成將來自所述多個光源單元的光束引導到照明光學系統(tǒng)。

然后，當通過照明光學系統(tǒng)使用來自光路組合系統(tǒng)的光束形成光源圖像的區(qū)域中的預定區(qū)域被定義為有效區(qū)域并且光源單元的數(shù)量由n表示時，滿足以下條件表達式(3):

0.7≤x1/y1·y2/x2≤1.3(3)

其中x1表示有效區(qū)域的第一邊方向上n個子區(qū)域中的每個的尺寸，n個子區(qū)域是通過沿著第一邊方向或者與第一邊方向正交的第二邊方向?qū)⒂行^(qū)域劃分為n個而獲得的，y1表示n個子區(qū)域中的每個在第二邊方向上的尺寸，x2表示有效區(qū)域中的每個光源圖像在第一邊方向上的尺寸，并且y2表示有效區(qū)域中的光源圖像在第二邊方向上的尺寸。

第一和第二邊方向中的一個可以是短邊方向，并且另一個可以是長邊方向。也就是說，如果第一邊方向是短邊方向，則條件表達式(3)中的x1和y1分別與條件表達式(2)中的x和y相同。如果通過將每個有效區(qū)域劃分為n個而獲得的n個子區(qū)域的形狀是正方形，則x1和y1具有相同的長度。

每個光源圖像在第一邊方向上的尺寸可以是第一邊方向上的區(qū)域的寬度，該區(qū)域的強度大于或等于在其中形成光源圖像的區(qū)域中的最大強度的80％。該區(qū)域中的強度可以大于或等于最大強度的90％，或大于或等于50％。也就是說，其中形成光源圖像的區(qū)域中的強度分布在第一方向上的半峰全寬(fullwidth)可以是光源圖像在第一邊方向上的尺寸。這也適用于光源圖像在第二邊方向上的尺寸。

如在條件表達式(2)的情況中那樣，條件表達式(3)的下限和上限分別更優(yōu)選為0.8和1.2，并且還進一步分別優(yōu)選為0.9和1.1。

(與現(xiàn)有技術(shù)的比較)

圖4a至圖4c示出了本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果。在圖4a至圖4c中，上面和中間的行示出了光束和光源圖像在組合棱鏡11上如何表現(xiàn)(behave)，并且下面的行示出了照明光學系統(tǒng)中的有效區(qū)域和光源圖像之間的關系。

當如上述現(xiàn)有技術(shù)中使用擴散板在熒光構(gòu)件9上形成光斑時，光密度的空間分布如圖4a和圖4b中那樣是圓形的，并且光密度具有如高斯分布的不均勻分布。在這種情況下，當來自兩個光源單元的光束在組合棱鏡11的頂點附近被組合時，光源圖像在空間上廣泛擴展。因此，當光源圖像的中心如圖4a中那樣彼此靠近時，一些光束不能被組合棱鏡11的反射表面反射或不能被引導到照明光學系統(tǒng)。這導致低的光使用效率。

當光源圖像的中心如圖4b中所示的那樣被間隔開以減小組合棱鏡11上的損失時，則不進入有效區(qū)域的光束的數(shù)量增大，并且這導致低的光利用效率。特別是，當如在本實施例中那樣有效區(qū)域為長寬比為8:9的大致正方形區(qū)域且光源圖像為圓形形狀時，組合光源圖像在x方向上更長，這增大了在x方向上離開有效區(qū)域的光束的數(shù)量。

與使用擴散板在熒光構(gòu)件9上形成光斑的情況不同，如本實施例那樣，使用透鏡表面陣列使得可以將光源圖像形成為任何形狀并產(chǎn)生光源圖像的均勻的光密度分布。利用這種產(chǎn)生光源圖像的均勻光密度分布的能力，即使當來自各個光源單元的光源圖像如圖4c中那樣在組合棱鏡11的頂點附近盡可能靠近時，也可以減小光源圖像中的漸暈(vignetting)和光束的損失。此外，通過將光源圖像形成為任意形狀的能力，可以容易地使通過組合兩個光源圖像而獲得的組合光源圖像的形狀與照明光學系統(tǒng)中的有效區(qū)域的形狀相似。

本發(fā)明人的研究表明，當在本實施例的配置中使用各自使用擴散板(而不是透鏡表面陣列)來形成光源圖像的兩個光源單元時，所得到的亮度為使用一個光源單元的情況下的約1.3倍。研究還表明，當如本實施例中那樣使用各自使用透鏡表面陣列的兩個光源單元時，所得到的亮度是使用一個光源單元的情況下的約1.8倍，并實現(xiàn)了顯著提高照明效率。

(ld的配置)

現(xiàn)在將描述第一透鏡表面陣列61的透鏡表面形狀與每個藍色ld(光源1)中的發(fā)光表面分布之間的關系。圖5a至圖5c是示出了在本發(fā)明的實施例中用作光源1的ld的示意圖。圖5a示出了當在如圖1中的xz截面中觀察的ld的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

ld的封裝18包括具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光學半導體。光學半導體具有其中有源層20被夾在包層19之間的結(jié)構(gòu)。將電場施加到光學半導體激活原子并引起受激的發(fā)射。然后，在有源層20中進入共振狀態(tài)的光從半反射鏡側(cè)的解理面發(fā)射。附圖標記21表示發(fā)光側(cè)的解理面。解理面21的形狀表示光源1的發(fā)光分布。圖5b是同一ld的yz截面的示意圖。圖5c是從z方向觀察的同一ld的xy截面的示意圖。圖5b和圖5c都示出了ld中的發(fā)光表面分布具有在y方向上延伸的長而窄的形狀。

(ld的發(fā)光表面的形狀與透鏡表面陣列之間的關系)

圖6a和圖6b是示出了第二透鏡表面陣列62的透鏡表面的形狀與用作光源1的ld中的發(fā)光表面分布之間的關系的示意圖。與第一透鏡表面陣列61的第一透鏡表面相似，本實施例中的第二透鏡表面陣列62的透鏡表面(第二透鏡表面)62a被成形為具有4:9的長寬比。

如上所述，由第一透鏡表面陣列61分割的準直光束被第一透鏡表面陣列61的第一透鏡表面會聚到第二透鏡表面陣列62的相應透鏡表面62a上。因此，光源1的光源圖像被形成在第二透鏡表面陣列62的每個透鏡表面62a上。如果光源圖像進入與相應的透鏡表面不同的透鏡表面，則光被浪費，并且這導致低的光利用效率。

在本實施例中，如圖6a和圖6b中所示，第二透鏡表面的長邊方向平行于圖5a至圖5c中所示的有源層20(ld中的發(fā)光表面分布)的長邊方向。也就是說，如圖6b中所示，透鏡表面62a在x和y方向上都具有足夠的用于光源圖像的空間。通過該配置，例如，即使光源圖像由于準直器透鏡2的位置的變化而未對準，也可以容易地將光源圖像收納在預定的透鏡表面中，并且這有助于減小光利用效率的降低。

第二實施例

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的照明裝置的結(jié)構(gòu)。第二實施例的照明裝置與第一實施例的照明裝置的不同之處在于劃分照明光學系統(tǒng)c中的每個有效區(qū)域的方向，因此，第一透鏡表面陣列221(221a，221b)和第二透鏡表面陣列222(222a，222b)的每個透鏡表面的形狀不同。另一個區(qū)別在于，第一實施例中的組合棱鏡11被組合鏡23代替。

在本實施例中，照明光學系統(tǒng)c中的每個有效區(qū)域也具有8:9的長寬比。在第一實施例中，每個有效區(qū)域被劃分成長寬比為4:9的水平布置的子區(qū)域，并且第一透鏡表面陣列61相應地具有在垂直方向上的長的透鏡表面。另一方面，在本實施例中，每個有效區(qū)域被劃分成長寬比為8:4.5的垂直布置的子區(qū)域，并且第一透鏡表面陣列221相應地具有在水平方向上的長的透鏡表面。每個光源1的有源層20的長邊方向在第一實施例中平行于y方向，但在本實施例中平行于x方向。采用這種配置的原因與第一實施例中的原因相同。

在其中每個有效區(qū)域被劃分成在y方向上布置的子區(qū)域的本實施例中，不能使用組合棱鏡11，而代替使用組合鏡23。組合鏡23由兩個反射鏡組成，這兩個反射鏡具有相互面對的45度的反射表面并被布置在y方向上的不同位置處。利用該組合鏡23，可以在y方向上組合來自兩個光源單元a的光束。第一光源單元aa和第二光源單元ab中的每個在y方向上的位置根據(jù)組合鏡23的配置而被適當調(diào)整。

圖8a至圖8c示出了根據(jù)本實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。圖8a是本實施例中的第一透鏡表面陣列221的前視圖。第一透鏡表面陣列221的每個透鏡表面是長寬比為x:y＝8:4.5的矩形表面。因此，形成在每個熒光構(gòu)件9上的光斑和形成在組合鏡23上的光源圖像也具有長寬比為8:4.5的矩形形狀。

由來自兩個光源單元a的光束形成的光源圖像在組合鏡23的兩個反射鏡之間的邊界附近被盡可能靠近地定位。因此，如圖8b中所示，兩個光源圖像在y方向上被組合以形成長寬比為x:2y＝8:9的組合光源圖像。在這種情況下，如圖8c中所示，照明光學系統(tǒng)c中的每個有效區(qū)域和在其中形成的組合光源圖像的形狀完全相似。因此，可以使照明光學系統(tǒng)c的照明效率最大化。再次，如與第一實施例中一樣，在本實施例中，通過劃分每個有效區(qū)域獲得的子區(qū)域和有效區(qū)域中的每個光源圖像的形狀不一定需要完全相似。僅需要至少使通過劃分每個有效區(qū)域獲得的子區(qū)域的長邊方向與有效區(qū)域中的每個光源圖像的長邊方向平行即可。

在本實施例中，如與第一實施例中一樣，照明裝置包括多個光源單元，在每個光源單元中，具有與通過劃分照明光學系統(tǒng)中的每個有效區(qū)域而獲得的多個子區(qū)域形狀相似的透鏡表面的透鏡表面陣列被設置在光源和熒光構(gòu)件之間。然后，最終使得通過組合來自這些光源單元的光束而在每個有效區(qū)域中形成的組合光源圖像在形狀上與有效區(qū)域相似，從而可以減小光利用效率的降低。

第三實施例

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的照明裝置的配置。與第一實施例的不同之處在于，第三實施例的照明裝置不包括偏振轉(zhuǎn)換元件15。另一個不同之處在于，代替使用作為液晶顯示元件的光調(diào)制元件17，本實施例的照明裝置使用光調(diào)制元件171，其是包括多個微鏡的微鏡陣列，每個微鏡具有角度可調(diào)的反射表面。

在本實施例中，照明光學系統(tǒng)c不包括偏振轉(zhuǎn)換元件15，并且使用作為微鏡陣列的光調(diào)制元件171。在這種情況下，照明光學系統(tǒng)c中的每個有效區(qū)域是第二復眼透鏡14的每個透鏡單元上的區(qū)域。第二復眼透鏡14的每個透鏡單元的形狀與光調(diào)制元件171的形狀相似并且具有16:9的長寬比。因此，第一透鏡表面陣列241(241a，241b)和第二透鏡表面陣列242(242a，242b)的透鏡表面的形狀與第一實施例中的形狀不同。

圖10a至圖10c示出了根據(jù)本實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。圖10a是本實施例中的第一透鏡表面陣列241的前視圖。第一透鏡表面陣列241的每個透鏡表面是長寬比為x:y＝8:9的大致正方形的表面，其中x和y分別表示水平和垂直長度。因此，形成在每個熒光構(gòu)件9上的光斑具有長寬比為8:9的大致正方形形狀。

由來自兩個光源單元a的光束形成的光源圖像被定位成在組合棱鏡11的頂點附近盡可能靠近。如圖10b中所示，兩個光源圖像因此被組合以在組合棱鏡11的頂點附近形成具有2x:y＝16:9的長寬比的組合光源圖像。在這種情況下，如圖10c中所示，照明光學系統(tǒng)c中的每個有效區(qū)域和在其中形成的組合光源圖像的形狀完全相似。因此，可以使照明光學系統(tǒng)c的照明效率最大化。再次，如與第一實施例中一樣，在本實施例中，通過劃分每個有效區(qū)域獲得的子區(qū)域和有效區(qū)域中的每個光源圖像不一定需要在形狀上完全相似。僅需要至少使通過劃分每個有效區(qū)域獲得的子區(qū)域的長邊方向與有效區(qū)域中的每個光源圖像的長邊方向平行即可。

在本實施例中，如與第一實施例中一樣，照明裝置包括多個光源單元，在每個光源單元中，具有與通過劃分照明光學系統(tǒng)中的每個有效區(qū)域而獲得的多個子區(qū)域形狀相似的透鏡表面的透鏡表面陣列被設置在光源和熒光構(gòu)件之間。然后，最終使得通過組合來自這些光源單元的光束而在每個有效區(qū)域中形成的組合光源圖像在形狀上與有效區(qū)域相似，從而可以減小光利用效率的降低。

第四實施例

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的照明裝置的配置。與第一實施例的不同在于，代替使用作為液晶顯示元件的光調(diào)制元件17，本實施例的照明裝置使用作為微鏡陣列的光調(diào)制元件171，該微鏡陣列包括多個微鏡，每個微鏡具有角度可調(diào)的反射表面。因此，第一透鏡表面陣列251(251a，251b)和第二透鏡表面陣列252(252a，252b)的透鏡表面的形狀與第一實施例中的形狀不同。

在本實施例中，棒狀積分器26緊靠在光路組合系統(tǒng)b的組合棱鏡11之后設置。因此，由來自兩個光源單元a的光束形成的光源圖像被形成在組合棱鏡11的頂點附近并直接進入棒狀積分器26的光入射表面261。棒狀積分器26是具有矩形截面的棱柱形玻璃元件。進入光入射表面261的光在棒狀積分器26內(nèi)重復全反射，并在光出射表面262上形成均勻的照明分布。棒狀積分器26可以是中空構(gòu)件，其具有由沉積在上面的電介質(zhì)多層膜或金屬膜涂覆的反射鏡形成的側(cè)部。

從棒狀積分器26的光出射表面262出射的光束由中繼透鏡系統(tǒng)27投影到光調(diào)制元件171上。光調(diào)制元件171是長寬比為16:9的矩形元件，并且棒狀積分器26的光入射表面261和光出射表面262的截面形狀為長寬比為16:9的矩形，并且與光調(diào)制元件171的形狀相似。在包括如本實施例中的棒狀積分器26的照明光學系統(tǒng)c中，有效區(qū)域是棒狀積分器26的光入射表面261上的區(qū)域。

圖12a至圖12c示出了根據(jù)本實施例的有效區(qū)域和光源圖像之間的幾何關系。圖12a是本實施例中的第一透鏡表面陣列251的前視圖。第一透鏡表面陣列251的每個透鏡表面是長寬比為x:y＝8:9的大致正方形的表面，其中x和y分別表示水平和垂直長度。因此，形成在每個熒光構(gòu)件9上的光斑具有長寬比為8:9的大致正方形形狀。由來自兩個光源單元a的光束形成的光源圖像被定位成在組合棱鏡11的頂點附近盡可能靠近。如圖12b中所示，兩個光源圖像因此被組合以在組合棱鏡11的頂點附近形成具有2x:y＝16:9的長寬比的組合光源圖像。

在這種情況下，如圖12c中所示，照明光學系統(tǒng)c中的有效區(qū)域和在其中形成的組合光源圖像在形狀上完全相似。因此，可以使照明光學系統(tǒng)c的照明效率最大化。再次，如與第一實施例中一樣，在本實施例中，通過劃分有效區(qū)域獲得的子區(qū)域和有效區(qū)域中的每個光源圖像不一定需要在形狀上完全相似。僅需要至少使通過劃分有效區(qū)域獲得的子區(qū)域的長邊方向與有效區(qū)域中的每個光源圖像的長邊方向平行即可。

在本實施例中，如與第一實施例中一樣，照明裝置包括多個光源單元，在每個光源單元中，具有與通過劃分照明光學系統(tǒng)中的有效區(qū)域而獲得的多個子區(qū)域形狀相似的透鏡表面的透鏡表面陣列被設置在光源和熒光構(gòu)件之間。然后，最終使得通過組合來自這些光源單元的光束而在有效區(qū)域中形成的組合光源圖像在形狀上與有效區(qū)域相似，從而可以減小光利用效率的降低。

本發(fā)明的實施例各自公開了如下的照明裝置的配置，其中至少使通過將每個有效區(qū)域劃分為光源單元的數(shù)量而獲得的子區(qū)域的長邊方向與有效區(qū)域中的每個光源圖像的長邊方向相同，從而可以減小光利用效率的降低。

如上所述，有效區(qū)域的位置根據(jù)實施例的不同而不同。然而，在任何實施例中，有效區(qū)域可以表示為形成光源圖像的區(qū)域中的預定區(qū)域。當在包括在照明光學系統(tǒng)c中的光學元件之間形成光源圖像時，有效區(qū)域可以被如下定義。也就是說，在形成光源圖像的區(qū)域附近的光學元件的表面上的預定區(qū)域可以被定義為有效區(qū)域，該光學元件是照明光學系統(tǒng)c中包括的光學元件之一。注意，這里的預定區(qū)域是指要被引導到光調(diào)制元件的光束入射的區(qū)域。

形成光源圖像的區(qū)域附近的光學元件可以是之間插入形成光源圖像的區(qū)域的兩個光學元件中更靠近的一個，即最靠近形成光源圖像的區(qū)域的光學元件。替代地，可以在兩個光學元件中的另一個上定義有效區(qū)域。

由于入射在有效區(qū)域的之外的光束最終不被引導到光調(diào)制元件171，所以要被引導到光調(diào)制元件171的光束入射的區(qū)域可以被定義為有效區(qū)域。可以將調(diào)節(jié)來自光源的光束或光源圖像以防止不必要的光束被引導到光調(diào)制元件171的區(qū)域定義為有效區(qū)域。

其它實施例

以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不限于這些實施例，并且可以在其范圍內(nèi)進行各種修改和改變。例如，光源單元a的數(shù)量不限于兩個，并且可以是三個、四個或更多個。

要通過透鏡表面陣列施加激光的元件不限于熒光構(gòu)件9。例如，當紅色、綠色和藍色的三種顏色的ld(第一固態(tài)光源、第二固態(tài)光源和第三固態(tài)光源)被用作光源時，熒光構(gòu)件9可以被擴散板代替以抑制斑點(speckle)噪聲。也就是說，代替用于波長成分的轉(zhuǎn)換的熒光構(gòu)件9，用于角度成分的轉(zhuǎn)換的擴散板可以用作接收激光的光特性轉(zhuǎn)換元件。如果熒光構(gòu)件9也被認為能夠擴散入射光，則可以使用允許將激光施加到諸如熒光構(gòu)件9或擴散板之類的擴散元件的任何配置。

在上述實施例中，使用藍色ld作為光源1，并且使用藍色光作為激發(fā)光來發(fā)射黃色光的黃色熒光構(gòu)件被用作熒光構(gòu)件9。然而，本發(fā)明限于這種配置。例如，可以使用各自發(fā)射紫外光的固態(tài)光源作為光源1，并且使用紫外光作為激發(fā)光來發(fā)射藍色或黃色光的熒光構(gòu)件可以被用作熒光構(gòu)件9。

在上述實施例中，第一透鏡表面陣列的透鏡表面具有與第二透鏡表面陣列的透鏡表面相同的形狀，但是本發(fā)明不限于這種配置。例如，第一透鏡表面陣列的透鏡表面的形狀可以不同于第二透鏡表面陣列的透鏡表面的形狀。

在上述第一到第三實施例中，雖然第一復眼透鏡的透鏡單元具有與第二復眼透鏡的透鏡單元相同的形狀，但是本發(fā)明不限于這種配置。例如，第一復眼透鏡的透鏡單元的形狀可以不同于第二復眼透鏡的透鏡單元的形狀，并且在這種情況下的每個有效區(qū)域的長寬比可以使用如上所述壓縮率α和β來確定。

在使用復眼透鏡而不使用偏振轉(zhuǎn)換元件的情況下，如在第三實施例中那樣，每個有效區(qū)域的長寬比等于第二復眼透鏡的每個透鏡單元的長寬比。這種情況下，使用光調(diào)制元件的壓縮率和長寬比，每個有效區(qū)域的長寬比可以表示為αx'/βy'。

在上述實施例中，第一光源單元aa和第二光源單元ab相對于照明光學系統(tǒng)c的光軸對稱。更具體地，在第一光源單元aa中，熒光構(gòu)件9a相對于其中布置多個光源1a的區(qū)域的z軸方向的中心軸向右側(cè)(圖1的紙張的上側(cè))偏移，而在第二光線源單元ab中，熒光構(gòu)件9b相對于布置多個光源1b的區(qū)域的z軸方向的中心軸向左側(cè)(圖1的紙張的下側(cè))偏移。由于這在分色鏡7a和7b之間產(chǎn)生空間，所以在上述實施例中，光路組合系統(tǒng)b被設置在該空間中。這可以減小整個照明裝置的尺寸。

在上述實施例中，光源單元a中的每個包括配置成積分器光學系統(tǒng)的第一透鏡表面陣列和第二透鏡表面陣列。具體而言，如圖所示，第一透鏡表面陣列和第二透鏡表面陣列被配置成形成一體化單元，但是它們可以如在第一和第二復眼透鏡的情況那樣被配置為單獨的單元。

第一和第二透鏡表面陣列可以由用作積分器光學系統(tǒng)的棒狀積分器代替。在這種情況下，由于棒狀積分器的光出射表面的形狀與熒光構(gòu)件上的光斑的形狀相似，因此僅需要至少棒狀積分器的光出射表面的長邊方向與n個子區(qū)域的長邊方向相同。

代替使用第一和第二復眼透鏡二者，可以僅使用第一復眼透鏡作為復眼透鏡。第一和第二復眼透鏡可以由如下的一對柱形透鏡陣列(雙凸透鏡)代替，所述一對柱形透鏡陣列堆疊以使得它們的柱形透鏡表面的母線方向彼此正交。

雖然已經(jīng)參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應被賦予最廣泛的解釋，以便包含所有這些修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。