光学单元、使用其的光学装置、光源装置和投影显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学单元、使用该光学单元的光学装置、光源装置和投影显示装置。本发明特别地涉及使用诸如半导体激光器的固体光源作为光源的光源装置。
【背景技术】
[0002]近年来，已经开发了一种投影仪，该投影仪以作为激励光从高输出激光二极管(LD)发射的光束照射荧光体，并且使用波长转换的荧光光。
[0003]假设布置了许多LD并且将其用于在投影仪内实现高辉度。然而，LD的光输出在较高温度处降低，并且因此当优先考虑投影仪小型化而密集地布置LD时，LD彼此加热并且LD的光输出降低，这使投影图像的亮度劣化。
[0004]出于这个原因，需要以较宽间隔布置LD从而尽可能地降低相互的热效应。然而，当布置间隔变宽时，从LD组出射的光束变密并且随后的光学元件的尺寸也增加，这对于成本和重量而言是不被期待的。
[0005]考虑到上述问题，在日本专利申请公开N0.2011-65770和美国专利公开申请N0.2014/0111775中描述了用于使从LD组出射的光束尽可能薄的技术。
[0006]日本专利申请公开N0.2011-65770讨论了如下的技术，其中在来自多个LD的光束的传播方向上设置多个平面镜，并且每一个平面镜的角度被调整为将光聚集在荧光体上。
[0007]美国专利公开申请N0.2014/0111775讨论了如下的技术，其中在来自多个LD的光束的传播方向上设置一个抛物面镜，并且在反射镜上反射来自该抛物面镜的光束以便将光聚集在荧光体上。
[0008]通过采用日本专利申请公开N0.2011-65770和美国专利公开申请N0.2014/0111775中讨论的技术，可以防止光学元件的尺寸的增加。
[0009]然而，在日本专利申请公开N0.2011-65770中描述的结构中，反射镜的反射表面是平的，并且因此难以将在该反射镜上反射的平行光束聚集到荧光体上的小的区域。
[0010]如果荧光体上的聚集点大，那么当光入射到随后的光学系统上时光的平行性降低，并且光利用效率可能劣化。
[0011]在另一方面，在美国专利公开申请N0.2014/0111775中描述的结构中，因为使用抛物面镜，来自抛物面镜的会聚光束被聚集在荧光体上的小的区域，这防止了光利用效率的劣化。
[0012]然而，采用美国专利公开申请N0.2014/0111775中描述的结构，当LD的数目增加以获得更高辉度时，抛物面镜的面积变得更宽并且抛物面镜变得更深，这可能增加光源装置的尺寸。
【发明内容】
[0013]本发明涉及一种能够降低光利用效率的减少并实现较小的光源装置的光学装置、使用该光学装置的光源装置和投影显示装置。
[0014]根据本发明的一个方面，一种光学单元包括多个反射表面，所述多个反射表面被配置为反射来自多个光源的光束并且将所述光束引导至透镜单元，其中所述反射表面被配置为使得在所述反射表面上反射的光束是多个会聚光束，并且会聚光束中的每一个之间的距离随着会聚光束远离所述反射表面传播而变短，所述反射表面是多个凹面镜，凹面镜中的每一个是具有彼此不同的形状的多个凹表面中不同的一个凹表面的一部分，并且所述多个凹面镜中的凹面镜距离所述镜头单元越远，该凹面镜的焦距变得越长。
[0015]根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0016]图1是示出了根据本发明的示例性实施例的安装有光学装置和光源装置的投影显示装置的结构的解释图。
[0017]图2A和2B是示出了根据本发明的示例性实施例的光源装置的结构的说明图。
[0018]图3A、3B和3C是根据本发明的示例性实施例的抛物面镜阵列的说明图。
[0019]图4是根据本发明的示例性实施例的抛物面镜阵列的影像图。
[0020]图5是示出了根据本发明的示例性实施例的抛物面镜阵列的焦点和凹透镜的焦点之间的关系的说明图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参考附图描述根据本发明的示例性实施例。基于应用本发明的装置的结构或者各种情况，示例性实施例中描述的组件的形状或相对布置应当根据需要改变。即，组件的形状或相对布置不限定为将本发明的范围限制为下列的示例性实施例。
[0022][投影显示装置的结构]
[0023]将首先参考图1描述根据本发明的示例性实施例的安装有光学装置的投影仪1000的结构。
[0024]投影仪(投影显示装置)1000包括光源装置100、照明光学系统200、颜色分离-组合系统300和投影透镜400。以这种结构，投影仪1000可以在屏幕500上投影图像。
[0025]光源装置100包括多个激光二极管1 (LD)作为光源、从LD 1发出的多个光束入射到其上的多个准直透镜(正透镜)2和光学装置10。光源装置100还包括二色镜12、聚光透镜单元20和荧光体(波长转换设备)13。
[0026]光源装置100还包括被配置为旋转荧光体13的电机(驱动单元)14和被配置为支撑电机14的基底15。
[0027]LD 1发射蓝光并且准直透镜2将从LD 1发出的发散光束转换为平行光束。图1仅仅示出了在下面所述的图2A到5中示出的LD 1和准直透镜2中的一些。
[0028]荧光体13将从光学装置10传输的光束的一部分转换为荧光(转换光)，该荧光具有与从光学装置10传输的光束的波长不同的波长。另外，荧光体13发射荧光和非转换光，所述非转换光具有与从光学装置10传输的光束的波长相同的波长。
[0029]根据本示例性实施例，荧光包括绿和红光束，并且非转换光是蓝光束。
[0030]二色镜12反射被下述光学装置10压缩为薄的平行光束的蓝光束，并且经由聚光透镜单元20将蓝光束引导到荧光体13。
[0031]根据本发明的示例性实施例，聚光透镜单元20包括三个聚光透镜，即，20A、20B和20C。
[0032]另外，二色镜12反射经由聚光透镜单元20从荧光体13传播的荧光和非转换光中的非转换光。在另一方面，荧光穿过二色镜12并且被引导至下述的照明光学系统200。另夕卜，来自荧光体13的非转换光中的不入射到二色镜12上的非转换光被引导至下述的照明光学系统200。
[0033]以这种方式，根据本不例性实施例，蓝的非转换光和包括绿和红光束的焚光可被引导至照明光学系统200。
[0034]在本发明的示例性实施例中描述光学装置10，并且其结构如下。
[0035]照明光学系统200将从光源装置100发射的光束引导至下述的颜色分离-组合系统 300。
[0036]出射光源装置100的光束被第一复眼透镜41和第二复眼透镜42划分。另外，出射光源装置100的光束被偏振转换设备43转换为S偏振光。S偏振光是在片材的垂直方向上线性偏振的光束。
[0037]聚光透镜单元44以这种方式聚集出射偏振转换设备43的光束，从而以重叠的方式照明下述的液晶面板58 (58R、58G和58B)。
[0038]另外，根据本发明的示例性实施例的聚光透镜单元44包括三个聚光透镜，SP，44A、44B 和 44C。
[0039]颜色分离-组合系统300按照波长分离来自照明光学系统200的光束、组合将被在屏幕上显示的图像光并且将该图像光引导至下述的投影透镜400。
[0040]二色镜50具有反射红光(R光)和蓝光(B光)并透过绿光(G光)的属性。在二色镜50上反射的R光和B光入射到波长选择相位板54上。波长选择相位板54具有给予B光对应于半波长的相位差并且不给予R光相位差的属性。因此，入射到波长选择相位板54上的B光变成P偏振光并且R光变成S偏振光，它们两者入射到下述的偏振分束器(PBS) 53上。P偏振光是在片材的水平方向上线性偏振的光束。
[0041]PBS