照明装置及投影机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明装置及投影机。
【背景技术】
[0002]投影机用光调制装置根据图像信息调制从光源部出射的光，将获得的图像用投影透镜放大投影。近年，作为这样的投影机中采用的照明装置的光源，可获得高辉度且高输出的光的半导体激光器(LD)等的激光光源受到关注。
[0003]作为具备由这样的激光光源构成的照明装置的投影机，已知有为了减少干涉条纹而采用衍射光学元件的技术(例如，参照下述专利文献I)。
[0004]【专利文献I】特开2012-9872号公报
【发明内容】
[0005]但是，上述照明装置中，若产生激光光源和/或准直透镜的安装偏差，则从激光光源到衍射光学元件的入射光的主光线的方向偏离。因此，存在被照明区域显著偏离、照明效率降低的问题。
[0006]本发明鉴于这样的问题而提出，目的是提供:可抑制由安装偏差引起的照明效率的降低的照明装置及投影机。
[0007]根据本发明的第I方式，提供一种照明装置，具备具有至少一个固体光源的光源部，具备:具备多个区域的衍射光学部件；设置在上述衍射光学部件的下级，具有与上述多个区域一一对应的多个透镜的多透镜阵列；以及设置在上述多透镜阵列的下级的重叠光学系统；上述衍射光学部件通过上述多个区域将从上述光源部入射的光束分割为多个部分光束，上述多个部分光束的各个入射于上述多个透镜中的对应的透镜，透射上述多透镜阵列的上述多个部分光束的各个经由上述重叠光学系统重叠照明预定的面上的预定的区域，上述多个区域分别与上述预定的区域光学性共轭。
[0008]根据第I方式所涉及的照明装置的构成，来自光源部的光分割为多个部分光束，多个部分光束的各个入射于多个透镜中的对应的透镜。而且，透射多透镜阵列的多个部分光束的各个通过重叠光学系统在被照明区域相互重叠。从而，例如，即使在光源部的安装时的对准方面产生偏差、使得向衍射光学部件的入射角偏离的情况下，也可以防止被照明区域移动。因此，可提供:光源部的光可以高效照射被照明区域、并且不要求高对准精度的可靠性高的照明装置。另外，由衍射光学部件使得各透镜跨宽区域地被比较均一地照明，因此可提供斑点减少的照明装置。
[0009]上述第I方式中，也可以为下述构成:上述多个透镜至少在上述衍射光学部件的衍射方向上具有折射能力。
[0010]根据该构成，光的衍射方向及折射方向一致，因此来自光源部的光的光轴的对准变得容易。
[0011 ] 上述第I方式中，也可以为下述构成:上述衍射光学部件以对上述多个部分光束进行整形的方式构成。
[0012]根据该构成，可以通过对多个部分光束整形，使其可靠地入射于被照明区域。
[0013]上述方式中，也可以为下述构成:上述多个部分光束中的第I部分光束由上述多个区域中的第I区域生成，以下述方式构成上述第I区域:使得上述第I部分光束入射于上述多个透镜中的对应的第I透镜时，上述第I部分光束的截面形状与由上述第I区域刚生成后的截面形状相比，接近上述第I透镜的外形。
[0014]根据该构成，可使第I部分光束以放大的状态入射于第I透镜。
[0015]上述第I方式中，也可以为下述构成:在上述光源部及上述衍射光学部件之间，配置至少一个准直透镜。
[0016]根据该构成，可以由准直透镜使来自光源部的光平行化，因此，可以使从衍射光学部件出射的光高效入射于期望的透镜。
[0017]根据本发明的第2方式，提供一种投影机，具备:照射照明光的照明装置；根据图像信息调制上述照明光，形成图像光的光调制装置；以及投射上述图像光的投射光学系统，作为上述照明装置，采用上述第I方式所涉及的照明装置。
[0018]根据第2方式所涉及的投影机的构成，具备上述的照明装置，因此，本投影机本身也可抑制照明效率的降低并减少斑点，从而可进行图像品质优的显示。
【附图说明】
[0019]图1是投影机的概略构成的示图。
[0020]图2是照明装置的概略构成的示图。
[0021]图3(a)是衍射光学部件和由衍射光学部件刚刚生成后的部分光束LLl的截面的示图，(b)是多透镜阵列和入射于多透镜阵列的部分光束的截面的示图，(C)是在光入射面形成的照射图形的图。
[0022]图4是用于说明照明装置的作用的图。
[0023]图5(a)是入射角对照明区域的影响的示图，(b)是用于说明现有技术中的照明裕量的图。
[0024]【符号的说明】
[0025]2…阵列光源(光源部)，2a…半导体激光器(固体光源)，3a…准直透镜，4…衍射光学部件，5...多透镜阵列，5a…透镜，6…衍射光学元件(区域)，7…重叠光学系统，100…投影机，101B、101G、1lR…照明装置，102R、102G、102B…光调制装置，104…投射光学系统，LL...光束(来自光源部的光)，LLl…部分光束，102R1…光入射面(预定的区域)，CA...区域。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
[0027]另外，以下的说明所采用的附图为了容易地理解特征，有时为了方便放大显示成为特征的部分，各构成要素的尺寸比率等未必与实际相同。
[0028](投影机)
[0029]首先，说明图1所示的投影机100的一例。
[0030]另外，图1是表示投影机100的概略构成的俯视图。
[0031]本实施方式所涉及的投影机100是在屏幕(被投射面)上显示彩色影像(图像)的投射型图像显示装置。另外，作为该投影机100具备的照明装置的光源，采用可获得高辉度、高输出的光的半导体激光器(LD)等的激光光源。
[0032]具体地说，投影机100具备:照明装置101R、101G、101B ;光调制装置102R、102G、102B ;合成光学系统103 ;投射光学系统104。
[0033]照明装置101R、101G、101B分别出射与红色(R)、绿色(G)、蓝色⑶的各色对应的激光(照明光)。
[0034]如后述，照明装置101R、101G、101B除了采用与红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色对应的半导体激光器作为光源以外，具有基本相同构成。各照明装置101R、101G、101B向各光调制装置102R、102G、102B照射照明光。
[0035]光调制装置102R、102G、102B根据图像信号分别调制来自各照明装置101R、101G、1lB的激光，形成与各色对应的图像光。
[0036]光调制装置102R、102G、102B包括液晶光阀(液晶面板)，分别形成根据图像信息调制与各色对应的照明光而得的图像光。另外，在各光调制装置102R、102G、102B的入射侧及出射侧，配置偏振板(未图示)。
[0037]合成光学系统103合成来自各光调制装置102R、102G、102B的图像光。
[0038]合成光学系统103包括十字分色棱镜，入射来自各光调制装置102R、102G、102B的图像光。合成光学系统103合成与各色对应的图像光，将该合成的图像光向投射光学系统104出射。
[0039]投射光学系统104包括投射透镜组，将合成光学系统103合成的图像光向屏幕SCR放大投射。从而，在屏幕SCR上显示放大的彩色影像(图像)。
[0040](照明装置)
[0041]接着，说明照明装置101RU01GU01B的具体构成。
[0042]另外，如上所述，照明装置101R、101G、101B除了采用与红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各色对应的半导体激光器作为光源以外，是基本相同的构成。
[0043]从而，在以下的说明中，以照明装置1lR为例说明其构成，省略照明装置101G、1lB的详细说明。
[0044]图2是照明装置1lR的概略构成的示图。
[0045]照明装置1lR如图2所示，具备:阵列光源(光源部)2 ;准直光学系统3 ;衍射光学部件4 ;多透镜阵列5 ;重叠光学系统7。
[0046]阵列光源2具备在与光轴正交的面内二维排列的多个半导体激光器(固体光源)2a。另外，从各半导体激光器2a出射的光是相干的直线偏振的光，相互平行地出射。
[0047]各半导体激光器2a出射具有预定的偏振方向的红色的激光LI。激光LI在与其光轴正交的平面内观察的截面形状为椭圆。
[0048]另外，在照明装置1lG中，各半导体激光器2a对准直光学系统3的光入射面出射具有预定的偏振方向的绿色光，在照明装置1lB中，各半导体激光器2a对准直光学系统3的光入射面出射具有预定的偏振方向的蓝色光。本实施方式中，从各照明装置101R、101G、1lB中的各半导体激光器2a分别出射的光的偏振方向成为相互相同。
[0049]准直光学系统3包括与各半导体激光器2a —一对应地配置的多个准直透镜3a。从各半导体激光器2a出射的激光LI的光线束通过入射于各准直透镜3a而变换为平行光后，入射于衍射光学部件4。
[0050]图3(a)是表示衍射光学部件4和由衍射光学部件4刚刚生成后的部分光束LLl的截面的示图。本实施方式中，衍射光学部件4具备多个区域CA。各区域CA包括衍射光学元件6而构成。本实施方式中，例如16个区域CA排列为4行4列。光调制装置102R具有光入射面(被照明区域)102R1。本发明中，包含光入射面102R1的面相当于预定的面。区域CA (衍射光学元件6)的形状与光调制装置102R的光入射面102R1的形状相似。
[0051]各衍射光学元件6包括计算机合成全息图(CGH:Computer Generated Hologram)而构成。衍射光学元件6包括在包含例如石英(玻璃)和/或合成树脂等的光透射性材料的基体材料的表面具有通过计算机设计的微细凹凸结构的表面浮雕型的全息图元件。另夕卜，衍射光学元件6是利用衍射现象变换入射光的波面的波面变换元件。特别地，在相位调制型的CGH中，可以在几乎不损失入射光波的能量的情况下进行波面变换。从而，CGH可以使得均一的强度分布和/或简单形状的强度分布产生。
[0052]衍射光学元件6可以通过适当调整包括凹部的宽度及凹部的深度(凸部的高度)的设计条件，使衍射元件图形具有期望的漫射功能。另外，作为优化衍射元件图形的设定条件的方法，例如可以举迭代傅里叶法等的运算方法。
[0053]多透镜阵列5具有与各衍射光学元件6对应地配置为4行4列的多个微透镜5a(以下简称透镜5a)。各透镜5a由透镜基体材料5b —体保持。各透镜5a至少在衍射光学元件6的衍射方向上具有折射能力。这样，光的衍射方向及折射方向一致，因此来自阵列光源2的光的光轴的对准变得容易。
[0054]重叠光学系统7包括重叠透镜7a和场透镜7b这2