照明设备和显示单元的制作方法

照明设备和显示单元的制作方法
【专利摘要】提供了一种光学元件，该光学元件包括基板和二维地布置在基板上的多个子区域。子区域中的每一个子包括多个单元透镜。子区域和单元透镜被配置为根据子区域的布置将入射光通量空间地划分成多个光通量，同时将所述划分的光通量部分地迭加到另一个上。此外，子区域中的每一个包括布置在二维阵列中的多个单元透镜，并且单元透镜中的每一个具有形状各向异性。
【专利说明】照明设备和显示单元
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年1月30提交的日本在先专利申请JP2013-015393的权益， 通过引用将其全部内容结合于本文中。

【技术领域】
[0003] 本公开涉及发射照明光的照明设备和利用这种照明设备显示图像的显示单元。

【背景技术】
[0004] 作为投影仪（投影显示单元）中的主要部件之一的典型的光学模块被配置为包括 光源的照明光学系统（照明设备）和包括光调制设备的投影光学系统。在这种投影仪领域 中，近来被称为"微投影仪"的小型（手掌大小的）轻量级的便携式投影仪已经非常普遍。 典型的微投影仪主要使用LED(发光二极管）作为照明设备的光源。
[0005] 另一方面，近来激光器作为照明设备的新光源已经引起了关注。例如，在高功率蓝 色激光二极管和高功率红色激光二极管商业化之后，开发出了绿色激光二极管并且即将投 入实际应用。基于这种背景，提议使用红色（R)、绿色（G)和蓝色（B)等三种主色的单色激 光器（激光二极管）的投影仪作为照明设备的光源。利用单色激光器作为光源，可获得具 有广泛色彩再现范围和低功耗的投影仪。
[0006] 而且，在这种投影仪中，为了使从照明设备发射的照明光的光量（强度）均匀化， 照明设备通常包括预定的均匀化光学系统（均匀化光学元件）。例如，在PTL 1和PTL 2 中，包括作为这种均匀化光学元件的复眼透镜。
[0007] [引用列表]
[0008] [专利文献]
[0009] [PTL 1]日本未经审查专利申请公开第2002-311382号
[0010] [PTL 2]日本未经审查专利申请公开第2012-8549号


【发明内容】

[0011] 技术问题
[0012] 在这种投影仪中，通常希望从照明设备发射的照明光的亮度不均匀性（照明不均 匀性）减少和显示图像质量改善。
[0013] 希望提供一种照明设备和一种能够降低照明光的亮度不均匀性的显示单元。
[0014] 技术方案
[0015] 在实施方式中，提供一种光学元件，包括基板和二维地布置在基板上的多个子区 域。每个子区域均包括多个单元透镜。子区域和单元透镜被配置为根据子区域的布置将入 射光通量空间地划分成多个光通量，同时将所述划分光通量部分地迭加到另一光通量上。 此外，每个子区域均包括被布置成二维阵列的多个单元透镜，并且每个单元透镜均具有形 状各向异性。
[0016] 在另一实施方式中，照明设备包括光源部和被配置为从光源部接收光的光学元 件。光学元件包括基板和以二维方式布置在基板上的多个子区域，每个子区域均包括多个 单元透镜。子区域和单元透镜被配置为根据子区域的布置从空间上将入射光通量划分成多 个光通量，同时将所述划分的光通量部分地迭加到另一光通量上。此外，每个子区域均包括 被布置成二维阵列的多个单元透镜，并且每个单元透镜均具有形状各向异性。
[0017] 在另一实施方式中，显示装置包括包括光源和光学元件的照明设备。光学元件包 括基板和二维方式地布置在基板上的多个子区域，每个子区域均包括多个单元透镜和用于 利用从照明设备发射的光显示图像的显示光学系统。子区域和单元透镜被配置为根据子区 域的布置将入射光通量空间地划分成多个光通量，同时将所述划分的光通量部分地迭加到 另一光通量上。此外，子区域中的每一个包括被布置在二维阵列中的多个单元透镜，并且每 个单元透镜均具有形状各向异性。
[0018] 发明的有利效果
[0019] 在根据本公开的实施方式的第一照明设备和第一显示单元中，因为子区域中的参 数被设置成允许在相应子区域中获得的上述光量分布上的顶部和谷部通过光量分布迭加 减去彼此，所以降低了由衍射现象产生的亮度不均匀性。因此，可以使照明光的亮度不均匀 性降低（可以使显示图像质量得到改进）。
[0020] 在根据本公开的实施方式的第二照明设备和第二显示单元中，因为对于多个子区 域中的每个子区域，单元透镜的光入射侧透镜顶点的位置不同，所以抑制了由单元透镜上 的机械加工痕迹所产生的亮度不均匀性。因此，可以使照明光的亮度不均匀性降低（可以 使显示图像质量得到改进）。而且，在其中光入射侧透镜顶点的位置偏移多个子区域中单 元透镜的光射出侧透镜顶点的位置的子区域中，邻近于彼此的单元透镜的离心方向彼此相 反；因此，容易形成单元透镜。因此，可容易制造第一均匀化的光学元件。
[0021] 应当理解的是，上述整体描述和下列细节描述均是示例性的，并且旨在提供对所 要求保护技术的进一步说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 包括附图以提供对技术的进一步理解，并且附图被结合并构成本说明书的一部 分。附图与本说明书一起示出了实施方式并且用于说明本技术的原理。
[0023] [图1]图1是示出了根据本公开的第一实施方式的显示单元的整体配置实例的示 意图。
[0024] [图2]图2是示出了图1中所示的复眼透镜的具体配置实例的示意性平面图。
[0025] [图3]图3是示出了图2中所示的相应单元透镜的截面配置实例的示意图。
[0026] [图4]图4是用于描述由一个单元透镜所形成的光量分布（衍射不均匀性）的图 表。
[0027] [图5]图5是示出了由图4中所描述的衍射不均匀性产生的亮度不均匀性的实例 的照片。
[0028] [图6]图6是用于描述由相应子区域中的相应的一些单元透镜所形成的光量分布 迭加的图表。
[0029] [图7]图7是示出了根据实例1和比较例1的光量分布的图表。
[0030] [图8]图8是示出了根据变形例1的显示单元的整体配置实例的示意图。
[0031] [图9]图9是示出了图8中所示的复眼透镜的具体配置实例的示意性平面图。
[0032] [图10]图10是示出了图9中所示的相应单元透镜的截面配置实例的示意图。
[0033] [图11]图11是示出了根据第二实施方式的显示单元的整体配置实例的示意图。
[0034] [图12]图12是示出了图11中所示的复眼透镜的具体配置实例的示意性平面图。
[0035] [图13]图13是示出了图12中所示的相应单元透镜的截面配置实例的示意图。
[0036] [图14]图14是用于描述图12中所示的每个子区域中邻近于彼此的单元透镜之 间的离心方向差的示意性截面图。
[0037] [图15]图15是用于描述来自根据比较例2的复眼透镜的射出光束的光学路径的 示意图。
[0038] [图16]图16是用于描述由比较例2中相应单元透镜上的机械加工痕迹所产生的 亮度不均匀性的图表。
[0039] [图17]图17是示出了由图16中所描述的机械加工痕迹所产生的亮度不均匀性 的实例的示意图。
[0040] [图18]图18是用于描述从图12和图13中所示的复眼透镜射出光束的光学路径 的实例的示意图。
[0041] [图19]图19是示出了降低由实例2中的机械加工痕迹所产生的亮度不均匀性的 效果的图表。
[0042] [图20]图20是用于描述来自图12和图13中所示的复眼透镜的射出光束的光学 路径的另一实例的不意图。
[0043] [图21]图21是示出了根据比较例3的复眼透镜的相应单元透镜的截面配置实例 的示意图。
[0044] [图22]图22是示出了根据比较例4的复眼透镜的相应单元透镜的截面配置实例 的示意图。
[0045] [图23]图23是示出了根据第三实施方式的显示单元的整体配置实例的示意图。
[0046] [图24]图24是示出了图23中所示的复眼透镜的具体配置实例的示意性平面图。
[0047] [图25]图25是示出了根据变形例2的显示单元的整体配置实例的示意图。

【具体实施方式】
[0048] 下面将参考附图详细描述本公开的一些实施方式。应注意，将按照下列顺序进行 描述。
[0049] 1.第一实施方式（其中对于每个子区域的单元透镜的布置节距不同的FEL的实 例）
[0050] 2.第一实施方式的变形例
[0051] 变形例1 (其中对于每个子区域，单元透镜在光轴方向上的厚度不同的FEL的实 例）
[0052] 3.第二实施方式（其中对于每个子区域，单元透镜的光入射侧透镜顶点的位置不 同的FEL实例）
[0053] 4.第三实施方式（使用第一实施方式和第二实施方式等的配置组合的FEL实例）
[0054] 5.相应实施方式等的共用的变形例
[0055] 变形例2 (其中将任意相应实施方式应用于具有双级配置的FEL的实例）
[0056] 6.其他变形例 [0057](第一实施方式）
[0058] (显示单元3的整体配置）
[0059] 图1示出了根据本公开的第一实施方式的显示单元（显示单元3)的整体配置。显 示单元3是将图像（图像光）投影到屏幕30 (投影表面）上的投影显示单元。显示单元3 包括照明设备1和用于利用从照明设备1发射的照明光来显示图像的光学系统（显示光学 系统）。
[0060] (照明设备1)
[0061] 照明设备1包括红色激光器11R、绿色激光器11G、蓝色激光器11B、耦合透镜12R、 12G和12B、二向色棱镜131和132、光学设备14、驱动部140、复眼透镜（FEL) 15以及冷凝器 透镜17。应注意，附图中所示出的ZO表示光轴。
[0062] 红色激光器11R、绿色激光器IlG以及蓝色激光器IlB分别是发射红色激光、绿色 激光以及蓝色激光的三种光源。光源部由这些激光光源配置，并且在这种情况下，三种光源 中的每一种均是激光源。例如，红色激光器11R、绿色激光器IlG以及蓝色激光器IlB中的 每一个均可执行脉冲光发射。换言之，例如，每个激光器均可使用预定的光发射频率（光发 射周期）间歇地（不连续地）发射激光。例如，红色激光器11R、绿色激光器IlG以及蓝色 激光器IlB中的每一个均可被配置为激光二极管或者固态激光器。应注意，在每种激光源 均是激光二极管的情况下，红色激光的波长λ . r为约600nm至约700nm、绿色激光的波长 入.g为约500nm至约600nm并且蓝色激光的波长λ . b为约400nm至约500nm。
[0063] 而且，通过使激发光进入由激光晶体制成的激光介质中，产生从这些激光光源发 射的激光。在这种情况下，通过作为激光介质和激光晶体的原子或者分子的分布和晶体大 小确定激光的强度分布（光量分布、FFP(远场模式））。激光产生的理想光量分布（轮廓 线）接近高斯（Gaussian)分布。
[0064] 耦合透镜12G是用于将从绿色激光器IlG发射的绿色激光校准（成平行光）以将 校准的绿色激光耦合至二向色棱镜131的透镜（耦合透镜）。同样，耦合透镜12B是用于 校准从蓝色激光器IlB发射的蓝色激光以将校准的蓝色激光耦合至二向色棱镜131的透镜 (耦合透镜）。同样地，耦合透镜12R是用于校准从红色激光器IlR发射的红色激光以将校 准的红色激光耦合至二向色棱镜132的透镜（耦合透镜）。应注意，在这种情况下，将入射 在耦合透镜12R、12G和12B中的每一个上的激光校准（成平行光），但并不局限于，并且不 通过耦合透镜12R、12G和12B将激光校准（成平行光）。然而，更为优选的是以上述方式校 准激光，因为可实现单元配置的小型化。
[0065] 二向色棱镜131选择性地允许通过耦合透镜12B入射的蓝色激光穿过并且通过耦 合透镜12G选择性地反射入射的绿色激光。二向色棱镜132选择性地允许从二向色棱镜 131发射的蓝色激光和绿色激光穿过并且选择性地反射通过耦合透镜12R而入射在其上的 红色激光。因此，实现红色激光、绿色激光以及蓝色激光的颜色合成（光学路径合成）。 [0066] 光学设备14是设置在从上述光源部射出的光（激光）的光学路径上的设备。在这 种情况下，光学设备14被设置在光源部与复眼透镜15之间（更具体地，在二向色棱镜132 与复眼透镜15之间）的光学路径上。光学设备14是用于减少照明光中所谓的斑点噪声的 光学设备，并且允许沿着上述光学路径前进的激光穿过光学设备14。应注意，例如，该光学 设备14可被配置为透镜（诸如柱状透镜）、二向色阵列或者衍射设备。
[0067] 驱动部140驱动光学设备14。更具体地，驱动部140具有使光学设备14振动（微 振动）的功能（例如，使光学设备14在沿着光轴ZO的方向上或者垂直于光轴ZO的方向上 振动）。这种功能能够改变穿过光学设备14的光通量的状态以减少斑点噪声等。应注意， 例如，该驱动部140可包括线圈和永久磁铁（例如，由钕（Nd)、铁（Fe)、硼（B)等制成的永 久磁铁）。
[0068] 复眼透镜15是由以二维方式布置在基板上的多个单元晶胞（后面所描述的单元 透镜）配置的光学元件（集成器）。复眼透镜15根据单元透镜的布置空间上地将入射光 通量划分成多个光通量以发射光通量。复眼透镜15被设置在上述光学设备14之后的光学 路径上（在本文中，介于光学设备14与冷凝器透镜17之间），并且允许从光源部入射的光 (入射光通量）穿过复眼透镜15。而且，复眼透镜15发射划分后的光通量，同时将划分后 的光通量迭加到另一光通量上。因此，从复眼透镜15射出的光Lout均匀（面内光量分布 均匀），然后，作为照明光发射。复眼透镜15对应于本公开的实施方式中的"第一均匀化的 光学元件"的具体实例。应注意，在复眼透镜15中，斜入射光还被有效地用作照明光；因此， 如下所述，单元透镜不仅形成在光入射表面Sin上，而且还形成在光出射表面Sout上。
[0069] 图2示出了复眼透镜15的平面（X-Y平面）配置实例并且对应于从光入射表面 Sin观看的平面配置。而且，图3示出了复眼透镜15的截面（Y-Z截面）配置实例。
[0070] 如图2中所示，多个单元透镜（如下所述的单元透镜UL11、UL12、UL13、以及UL14) 以二维方式进行布置来配置复眼透镜15。换言之，多个单元透镜沿着X轴方向（在本文中， 水平方向）和Y轴方向（在本文中，垂直方向）进行布置。而且，每个单元透镜均具有为各 向异性形状（在本文中，矩形形状）的平面（X-Y平面）形状，即，沿着X轴方向的长轴方向 和沿着Y轴方向的短轴方向。将各向异性形状（矩形形状）的直径长度比（长轴方向上的 长度与短轴方向上的长度之比）调整为大致等于（优选等于）后面所描述的反光液晶设备 21的直径长度比。
[0071] 如图2中所不，在本实施方式的复眼透镜15中，光通过表面（光入射表面Sin和 光出射表面Sout)被划分成多个子区域（在本文中，四个子区域All、A12、A13、以及A14)。 更具体地，四个子区域All、A12、A13、以及A14被布置成相对于光通过表面上的中心点Pc 为点对称。此外，在各个子区域All、A12、A13以及A14中，多个单元透镜以二维方式布置。 更具体地，多个单元透镜ULll以二维方式布置在子区域All中、多个单元透镜UL12以二维 方式布置在子区域A12中、多个单元透镜UL13以二维方式布置在子区域A13中并且多个单 元透镜UL14以二维方式布置在子区域A14中。
[0072] 应注意，如上所述，因为希望在复眼透镜15上入射的光通量相对于中心点Pc具有 轴对称的圆形、矩形或者六边形形状，所以多个子区域的数量可优选地为偶数，或者多个子 区域可优选地以点对称（或者线对称）方式布置在光通过表面上以确保光通量入射的各向 异性。
[0073] 而且，在复眼透镜15中，对于多个子区域A11、A12、A13以及A14中的每个子区域， 上述单元透镜的形状参数不同。更具体地，在本实施方式中，如图2中所示，对于多个子区 域A11、A12、A13以及A14中的每一个，作为上述参数，在光穿过的表面中的单元透镜的布置 节距不同。换言之，子区域A11、A12、A13以及A14中单元透镜的平面形状彼此相似。更具 体地,将布置节距wl、w2、w3以及w4设置如下，其中，子区域All中的单元透镜ULll的布 置节距（长轴方向上的节距）为wl、子区域A12中的单元透镜UL12的布置节距为《2、子区 域A13中的单元透镜UL13的布置节距为w3并且子区域A14中的单元透镜UL14的布置节 距为w4。因此，子区域A11、A12、A13以及A14中的参数（在本文中，布置节距&至《 4)满 足下列预定关系。
[0074] wl :w2:w3:w4 = I. 05:1. 00:0. 95:0. 90
[0075] (wl>w2>w3>w4)
[0076] 另一方面，如图3中所示，复眼透镜15中的单元透镜ULll至UL14在光轴方向（Z 轴方向）上的厚度具有共用于子区域A11、A12、A13以及A14的值（厚度：d)。应注意，后 面将描述该复眼透镜15的具体配置。
[0077] 冷凝器透镜17是用于冷凝从复眼透镜15出射的光的透镜，从而发射作为照明光 的冷凝的出射光。
[0078](显示光学系统）
[0079] 上述显示光学系统由偏振分束器（PBS) 23、场透镜22、反光液晶设备21以及投影 透镜24(投影光学系统）构成。偏振分束器23是选择性地允许特定偏振光（例如，p偏振 光）穿过并且选择性地反射其他偏振光（例如，s偏振光）的光学元件。因此，由偏振分束 器23选择性地反射从照明设备1发射的照明光（例如，s偏振光），从而进入反光液晶设备 21，并且从反光液晶设备21发射的图像光（例如，p偏振光）选择性地穿过偏振射束分离 器23进入投影透镜24。
[0080] 场透镜22被设置在偏振分束器23与反光液晶设备21之间的光学路径上。场透 镜22是一种用于通过使照明光远心地（telecentrically)进入相应液晶设备21而使光学 系统小型化的透镜。
[0081] 反光液晶设备21是从照明设备1反射照明光同时基于从显示控制部（未示出） 供应的图像信号调制照明光以发射图像光的光调制设备。此时，反光液晶设备21反射光以 允许从其入射的光和从其射出的光具有不同的偏振状态（例如，s偏振和p偏振）。例如， 反光液晶设备21可被配置为诸如LCOS (娃上液晶）等液晶设备。
[0082] 投影透镜24是用于将通过反光液晶设备21调制的照明光（图像光）投影（以放 大倍率形式投影）到屏幕30上的透镜。
[0083] (复眼透镜15的特定配置）
[0084] 在根据本实施方式的照明设备1中，在复眼透镜15中，将子区域A11、A12、A13以 及A14中的参数（布置节距wl至w4)设置成满足下列关系。换言之，首先，如下所述，通过 从单元透镜ULll至ULl中的每个（一个单元透镜）出射的光而形成在照射表面（反光液 晶设备21)上的光量分布具有顶部（亮部分或者峰值部分）和谷部（暗部分或者峰谷部 分）。子区域All至A14中的布置节距wl至《4被设置成允许通过光量分布的迭加使在相 应子区域All至A14中获得的上述光量分布上的顶部和谷部减去彼此。换言之，布置节距 wl至《4被设置成将后面所描述的照明光的衍射不均匀性（由衍射现象产生的亮度不均匀 性）的顶部和谷部布置成减去彼此。如下面更为详细的描述，照明光中的该衍射不均匀性 降低。
[0085] 如在图4中示出了通过从子区域Al 1中的一个单元透镜ULl 1出射的光形成在反 光液晶设备21上的上述光量分布（衍射不均匀性）。在图4中，（由冷凝器透镜17和场透 镜22配置的中继系统所确定的）照明系统的光学放大倍率为β，一个单元透镜ULll的照 明区域宽度为Dl (其等于β*?1)，并且反光液晶设备21上的有效照明区域为Deff。应注 意，照明区域宽度Dl被设置为略微大于有效照明区域Deff (Dl大于Deff)，从而即使发生轻 微的微扰也可提高照明效率并且使非照明区域不可侵入有效的照明区域Deff。
[0086] 因此，如在图4中所示，以这种照明区域宽度Dl在光量分布上产生由上述顶部和 上述谷部引起的衍射不均匀性。此处，照明区域宽度Dl中光量分布的顶部的最亮部分（最 大峰值部分）之间的间隔为hll，并且第二最亮部分（第二峰值部分）之间的间隔为hl2。 应注意，间隔hll和hl2以及照明区域宽度Dl (即等于β *wl)是取决于照明光学系统设计 的参数并且在原理上通过计算来确定。
[0087] 在这种情况下，由具有通过下列表达式（1)确定的布置节距《2的单元透镜UL12 所形成的光量分布上的顶部和谷部减少了由具有布置节距的单元透镜ULll所形成的照 明区域宽度Dl的光量分布上的顶部和谷部。换言之，通过光量分布上顶部和谷部的迭加， 由具有两种布置节距wl和《2的单元透镜ULll和UL12所形成的光量分布上的顶部和谷部 抵消彼此。
[0088] [数学式1]

【权利要求】
1. 一种光学元件，包括： 基板；以及 多个子区域，二维地布置在所述基板上，所述子区域中的每一个包括多个单元透镜； 其中，所述子区域和所述单元透镜被配置为根据所述子区域的布置将入射光通量空间 地划分成多个光通量，同时将所述划分的光通量部分地迭加到另一光通量上；并且 其中，所述子区域中的每一个包括布置在二维阵列中的多个所述单元透镜，并且所述 单元透镜中的每一个具有形状各向异性。
2. 根据权利要求1所述的光学元件，其中，相应的子区域的所述划分的光通量迭加足 以至少部分抵消相邻的子区域的光通量的衍射不均匀性的量。
3. 根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述子区域被布置成相对于所述光学元件 的光入射面的中心点为点对称。
4. 根据权利要求1所述的光学元件，其中，在所述子区域的每一个中的所述单元透镜 之间的布置节距不同。
5. 根据权利要求4所述的光学元件，其中，当所述子区域的数量为N、在第n(n= 1、
2.....或者N)个子区域中的单元透镜的布置节距为wn并且相邻的第（n-1)个子区域中的 单元透镜的布置节距为w(Iri)时,满足下列关系： [数学式3]
其中，N是2或者更大的自然数，Ill是在针对相应的子区域的照明区域的光量分布中介 于最亮峰值部分之间的间隔，并且h2是在针对所述相应的子区域的所述光量分布中介于第 二最亮峰值部分之间的间隔。
6. 根据权利要求1所述的光学元件，其中，对于所述子区域中的每一个，所述单元透镜 在光轴方向上的厚度不同。
7. 根据权利要求6所述的光学元件，其中，当所述子区域的数据为N、第n(n = 1、 2、...、或者N)个子区域中的单元透镜在所述光轴方向上的厚度为dn并且相邻的第（n-1) 个子区域中的单元透镜在所述光轴方向上的厚度为dfoj时，满足下列关系： [数学式7]
其中，N是2或者更大的自然数，其中，a是代表在放大倍率上变化的合适的系数值A1是针对相应的子区域的照明区域的光量分布中介于最亮峰值部分之间的间隔，并且h2是针 对所述相应的子区域的所述光量分布中介于第二最亮峰值部分之间的间隔。
8. 根据权利要求1所述的光学元件，其中，针对所述单元透镜中的每一个，光入射侧单 元透镜顶点的位置从相应的单元透镜的光轴偏移，并且对于所述子区域中的每一个，所述 光入射侧单元透镜顶点偏移的量级不同。
9. 根据权利要求8所述的光学元件，其中，针对所述子区域中的每一个，所述单元透镜 的光射出侧单元透镜顶点的位置相同。
10. 根据权利要求8所述的光学元件，其中，针对每个所述子区域，所述单元透镜被布 置在二维阵列中，并且相邻的单元透镜的偏移的方向相对于所述相应的单元透镜的光轴是 相反的。
11. 根据权利要求1所述的光学元件， 其中，在所述子区域中的每一个中的所述单元透镜之间的布置节距不同； 其中，对于所述子区域中的每一个，所述单元透镜在光轴方向上的厚度不同；并且 其中，针对所述单元透镜中的每一个，光入射侧单元透镜的顶点的位置从相应的单元 透镜的光轴偏移，并且对于所述子区域中的每一个，所述光入射侧单元透镜顶点的偏移的 量级不同。
12. -种照明设备，包括： 光源部；以及 光学元件，被配置为从所述光源部接收光，所述光学元件包括： 基板；以及 多个子区域，二维地布置在所述基板上，所述子区域中的每一个包括多个单元透镜； 其中，所述子区域和所述单元透镜被配置为根据所述子区域的布置将入射光通量空间 划分成多个光通量，同时将所述划分的光通量部分地迭加到另一光通量上；并且 其中，所述子区域中的每一个包括布置在二维阵列中的多个所述单元透镜，并且所述 单元透镜中的每一个具有形状各向异性。
13. 根据权利要求12所述的照明设备，其中，相应的子区域的所述划分的光通量迭加 足以至少部分抵消相邻的子区域的光通量的衍射不均匀性的量。
14. 根据权利要求12所述的照明设备，其中，所述子区域被布置成相对于所述光学元 件的光入射面的中心点为点对称。
15. 根据权利要求12所述的照明设备，其中，在所述子区域的每一个中的所述单元透 镜之间的布置节距不同。
16. 根据权利要求15所述的照明设备，其中，当所述子区域的数量为N、在第n(n = 1、
2.....或者N)个子区域中的单元透镜的布置节距为wn并且相邻的第（n-1)个子区域中的 单元透镜的布置节距为w(Iri)时,满足下列关系： [数学式3]
其中，N是2或者更大的自然数，Ill是在针对相应的子区域的照明区域的光量分布中介 于最亮峰值部分之间的间隔，并且h2是在针对所述相应的子区域的所述光量分布中介于第 二最亮峰值部分之间的间隔。
17. 根据权利要求12所述的照明设备，其中，对于所述子区域中的每一个，所述单元透 镜在光轴方向上的厚度不同。
18. 根据权利要求17所述的照明设备，其中，当所述子区域的数据为N、第n(n = 1、 2、...、或者N)个子区域中的单元透镜在所述光轴方向上的厚度为dn并且相邻的第（n-1) 个子区域中的单元透镜在所述光轴方向上的厚度为dfoj时，满足下列关系： [数学式7]
其中，N是2或者更大的自然数，其中，a是代表在放大倍率上变化的合适的系数值A1是针对相应的子区域的照明区域的光量分布上介于最亮峰值部分之间的间隔，并且h2是针 对相应的子区域的所述光量分布上介于第二最亮峰值部分之间的间隔。
19. 根据权利要求12所述的照明设备，其中，对于所述单元透镜中的每一个，光入射侧 单元透镜顶点的位置从相应的单元透镜的光轴偏移，并且对于所述子区域中的每一个，所 述光入射侧单元透镜顶点偏移的量级不同。
20. 根据权利要求19所述的照明设备，其中，针对所述子区域中的每一个，所述单元透 镜的光射出侧单元透镜顶点的位置相同。
21. 根据权利要求19所述的照明设备，其中，针对每个所述子区域，所述单元透镜被布 置在二维阵列中，并且相邻的单元透镜的偏移的方向相对于所述相应的单元透镜的光轴是 相反的。
22. 根据权利要求12所述的照明设备， 其中，在所述子区域中的每一个中的所述单元透镜之间的布置节距不同； 其中，对于所述子区域中的每一个，所述单元透镜在光轴方向上的厚度不同；并且 其中，针对所述单元透镜中的每一个，光入射侧单元透镜的顶点的位置从相应的单元 透镜的光轴偏移，并且对于所述子区域中的每一个，所述光入射侧单元透镜顶点的偏移的 量级不同。
23. -种显示装置，包括： 照明设备，包括光源和光学元件，所述光学元件包括： 基板；以及 多个子区域，二维地布置在所述基板上，所述子区域中的每一个包括多个单元透镜；以 及 显示光学系统，用于利用从所述照明设备发射的光显示图像； 其中，所述子区域和所述单元透镜被配置为根据所述子区域的布置将入射光通量空间 地划分成多个光通量，同时将所述划分的光通量部分地迭加到另一光通量上；并且 其中，所述子区域中的每一个包括布置在二维阵列中的多个所述单元透镜，并且所述 单元透镜中的每一个具有形状各向异性。
24. 根据权利要求23所述的显示装置，其中，相应的子区域的所述划分的光通量迭加 足以至少部分抵消相邻子区域的光通量的衍射不均匀性的量。
25. 根据权利要求23所述的显示装置，其中，所述子区域被布置成相对于所述光学元 件的光入射面的中心点为点对称。
26. 根据权利要求23所述的显示装置，其中，在所述子区域的每一个中的所述单元透 镜之间的布置节距不同。
27. 根据权利要求26所述的照明设备，其中，当所述子区域的数量为N、在第n(n = 1、
2.....或者N)个子区域中的单元透镜的布置节距为wn并且相邻的第（n-1)个子区域中的 单元透镜的布置节距为w(Iri)时,满足下列关系： [数学式3]
其中，N是2或者更大的自然数，Ill是在针对相应的子区域的照明区域的光量分布中介 于最亮峰值部分之间的间隔，并且h2是在针对所述相应的子区域的所述光量分布中介于第 二最亮峰值部分之间的间隔。
28. 根据权利要求23所述的显示装置，其中，对于所述子区域中的每一个，所述单元透 镜在光轴方向上的厚度不同。
29. 根据权利要求28所述的显示装置，其中，当所述子区域的数据为N、第n(n = 1、 2、...、或者N)个子区域中的单元透镜在所述光轴方向上的厚度为dn并且相邻的第（n-1) 个子区域中的单元透镜在所述光轴方向上的厚度为dfoj时，满足下列关系： [数学式7]
其中，N是2或者更大的自然数，其中，a是代表在放大倍率上变化的合适的系数值A1是针对相应的子区域的照明区域的光量分布中介于最亮峰值部分之间的间隔，并且h2是针 对所述相应的所述子区域的所述光量分布中介于第二最亮峰值部分之间的间隔。
30. 根据权利要求23所述的显示装置，其中，针对所述单元透镜中的每一个，光入射侧 单元透镜顶点的位置从相应的单元透镜的光轴偏移，并且对于所述子区域中的每一个，所 述光入射侧单元透镜顶点偏移的量级不同。
31. 根据权利要求30所述的显示装置，其中，针对所述子区域中的每一个，所述单元透 镜的光射出侧单元透镜顶点的位置相同。
32. 根据权利要求30所述的显示装置，其中，对于每个所述子区域，所述单元透镜被布 置在二维阵列中，并且相邻的单元透镜的偏移的方向相对于所述相应的单元透镜的光轴是 相反的。
33. 根据权利要求23所述的显示装置， 其中，在所述子区域中的每一个中的所述单元透镜之间的布置节距不同； 其中，对于所述子区域中的每一个，所述单元透镜在光轴方向上的厚度不同；并且 其中，针对所述单元透镜中的每一个，光入射侧单元透镜的顶点的位置从相应的单元 透镜的光轴偏移，并且对于所述子区域中的每一个，所述光入射侧单元透镜顶点的偏移的 量级不同。
【文档编号】G02B3/00GK104364678SQ201480000889
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2013年1月30日
【发明者】金田一贤 申请人:索尼公司