专利名称：照明装置以及投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明装置以及投影仪。
背景技术：
正在开发着使用对多个半导体发光元件进行排列而成的阵列光源的投影仪。作为这样的半导体元件，已知半导体激光器(Laser Diode)、超福射发光二极管(SuperLuminescent Diode,以下也称 “SLD”)、LEDLight Emitting Diode、OLED (Organic LightEmitting Diode)等。其中尤以SLD与半导体激光器进行比较，在光输出这一点上稍处劣势，但从增益 区域结构的差别来看本质上具有斑点噪声小的优点。但是，使增益区域相对于形成有半导体元件的基板的端面(射出面)倾斜配置而成的非共振构造，导致其射出光像月牙一样具有对称性低的角度分布。一般，对大多用于投影仪的光调制元件而言，其显示特性相对于射入的照明光具有入射角依赖性。因此，为了实现投射图像的高画质化，期望使用角度分布的对称性(也可以说光的剖面形状的对称性)高、强度分布均匀的照明光。这样由于角度分布的非对称性和强度分布的不均匀性是亮度不均匀和对比度不均匀的原因。例如在专利文献I中，公开了使用将多个半导体激光器排列成二维阵列状的发光器，使从该发光器输出的光线平行化而对图像显示装置进行照明的光学结构。在一般的端面发光型的半导体激光器中，其增益区域形成为相对基板端面垂直，其射出光的剖面形状是椭圆形状，角度分布具有高的对称性。因此，能够比较容易地使来自发光器的射出光变换成平行光线，能够以大致均匀的强度分布的光对光学开关(光调制元件)进行照明。专利文献I :国际公开第99/49358号但是，在专利文献I的结构中，替换半导体激光器而单纯置换成SLD使用的光学系统中，如上所述，因半导体激光器和SLD的增益区域结构的差别，两者的射出光的角度分布大不相同，因此很难得到期望的照明状态。
发明内容
本发明的几个方式的目的之一是提供一种在使用了 SLD的光源中，能够提高照明光的对称性的照明装置。另外，本发明的几个方式的目的之一是提供具有上述照明装置的投影仪。本发明的照明装置包含光源，其排列有多个产生光并对该光进行导波、且具有倾斜增益区域的发光元件，该倾斜增益区域形成为该光的导波方向相对于该光的射出面的垂线倾斜；光轴变换元件，其使从上述光源射出的光的光轴弯曲；以及配光控制元件，其对从上述光轴变换元件射出的光的配光角进行控制，上述发光元件是超辐射发光二极管，从上述配光控制元件射出的光是发散的。根据这样的照明装置，利用配光控制元件，能够控制从光轴变换元件射出的光的配光角。由此，能够将在倾斜增益区域产生的具有像月牙的弓状的剖面形状以及对称性低的角度分布的光变换成具有接近椭圆形的剖面形状以及对称性高的角度分布的光。由此，能够提高对照明对象进行照明的照明光的对称性。另外，能够使从配光控制元件射出的光成为发散状态。因此，从多个射出面分别射出的光能够至少与从邻接的射出面射出的光在照明对象上部分重叠。由此，例如与利用是从邻接的射出面射出的光彼此且也无相互部分重叠的光对照明对象进行照明的情况相比，能够以更加均匀的强度(照度分布)对照明对象进行照明。在本发明的照明装置中，可以还包含使从上述配光控制元件射出的光漫射的漫射元件。根据这样的照明装置，能够使从多个射出面分别射出的光的强度分布(大致)均匀，能够得到照度较均匀的照明光。
在本发明的照明装置中，可以还包含将从上述漫射元件射出的光引导至照明对象的光导。根据这样的照明装置，能够使更多的光射入至照明对象。因此，不会大幅降低照度均匀性就能够提高照明效率。在本发明的照明装置中，上述光轴变换元件和上述配光控制元件可以一体形成。根据这样的照明装置，能够减少光轴变换元件和配光控制元件的界面处的光损失。并且，能够减少成本。在本发明的照明装置中，上述发光元件可以具有多个上述倾斜增益区域，多个上述倾斜增益区域中的第一倾斜增益区域的光的导波方向相对于上述射出面的垂线向一侧倾斜，多个上述倾斜增益区域中的第二倾斜增益区域的光的导波方向相对于上述射出面的垂线向另一侧倾斜。根据这样的照明装置，能够进一步提高以照明光整体观察时的对称性。在本发明的照明装置中，上述光源包含第一发光元件，其具有上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向一侧倾斜的第一倾斜增益区域；和第二发光元件，其具有上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向另一侧倾斜的第二倾斜增益区域。根据这样的照明装置，能够进一步提高以照明光整体观察时的对称性。本发明的投影仪包含照明装置；光调制装置，其根据图像信息对从上述照明装置射出的光进行调制；投射装置，其对利用上述光调制装置形成的图像进行投射，上述照明装置包含光源，其排列有多个产生光并对该光进行导波、且具有倾斜增益区域的发光元件，该倾斜增益区域形成为该光的导波方向相对于该光的射出面的垂线倾斜；光轴变换元件，其使从上述光源射出的光的光轴弯曲；以及配光控制元件，其对从上述光轴变换元件射出的光的配光角进行控制，上述发光元件是超辐射发光二极管，从上述配光控制元件射出的光是发散的。根据这样的投影仪，由于具有照明光的对称性高的照明装置，因此能够实现投射图像的高画质化。在本发明的投影仪中，利用上述配光控制元件控制的光的配光角可以是以上述投射装置能够投射的角度。根据这样的投影仪，由于具有本发明的照明装置，因此能够实现投射图像的高画质化。
图I是示意性地表示本实施方式的照明装置的图。图2是示意性地表示本实施方式的照明装置的光源的图。图3是示意性地表示从本实施方式的照明装置的光源射出的光的角度分布的图。图4是示意性地表示从本实施方式的照明装置的配光控制元件射出的光的角度分布的图。图5是示意性地表示从本实施方式的照明装置的漫射元件射出的光的剖面形状的图。
图6是示意性地表示从本实施方式的照明装置的漫射元件射出的光的角度分布的图。图7是示意性地表示本实施方式的照明装置的发光元件的立体图。图8是示意性地表示本实施方式的照明装置的发光元件的俯视图。图9是示意性地表示本实施方式的照明装置的发光元件的剖视图。图10是示意性地表示本实施方式的第一变形例的照明装置的图。图11是示意性地表示本实施方式的第二变形例的照明装置的发光元件的俯视图。图12是示意性地表示本实施方式的第三变形例的照明装置的光源的图。图13是示意性地表示本实施方式的第三变形例的照明装置的发光元件的俯视图。图14是示意性地表示本实施方式的第三变形例的照明装置的发光元件的俯视图。图15是示意性地表示本实施方式的第四变形例的照明装置的光源的图。图16是示意性地表示从本实施方式的第四变形例的照明装置的取向性控制元件射出的光的剖面形状的图。图17是示意性地表示本实施方式的第五变形例的照明装置的发光元件的俯视图。图18是示意性地表示本实施方式的第6变形例的照明装置的发光元件的俯视图。图19是示意性地表示本实施方式的第7变形例的照明装置的发光元件的俯视图。图20是示意性地表示本实施方式的投影仪的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。I.照明装置首先，参照附图对本实施方式的发光装置进行说明。图I是示意性地表示本实施方式的照明装置100的图。图2是示意性地表示本实施方式的照明装置100的光源10的图，是从后述的射出面180侧观察光源10的图。应予说明，为方便起见，在图I中简单图示了构成光源10的发光兀件110。
如图I所示，照明装置100包含光源10、光轴变换元件20、配光控制元件30。照明装置100还能够具有漫射元件40。光源10能够射出光。如图2所不,光源10能够包含发光兀件110和支撑基板12。发光元件110设置有多个，例如沿Y轴方向等间隔地排列。在图示的例子中，发光元件110设有6个，但其数量并不特别限定。如图I所示，发光元件110具有多个倾斜增益区域160。S卩，多个倾斜增益区域160形成在同一基板上。由此，光源10与光轴变换元件20和配光控制元件30等的对位变得容易，对照明对象50进行照明的照明光的配光特性的控制变得容易。多个倾斜增益区域160例如相互平行地配置。在图I所示的例子中，倾斜增益区域160设有6个，但其数量并不特别限定。倾斜增益区域160在一个发光元件110中，例如沿X轴方向等间隔地排列。倾斜增益区域160具有射出光的射出面180。如图2所示，射出面180沿X轴方向以等间隔Dx 配置。另外，如图2所示，光源10构成为多个发光元件110在Y轴方向排列。射出面180沿Y轴方向以等间隔Dy配置。例如在图2所示的例子中，射出面180在XY平面以等间隔(Dx = Dy)配置成矩阵状(二维阵列状)。在此，图3是示意性地表示从发光元件110 (从倾斜增益区域160)射出的光LI的角度分布的图。如图I所示，倾斜增益区域160相对于射出面180的垂线倾斜。因此，如图3所示，从倾斜增益区域160射出的光LI具有像月牙的弓状的角度分布。在图示的例子中，X轴方向的配光角是± 10°左右,相对于此Y轴方向的配光角是±35°左右，与X轴方向相比在Y轴方向上角度分布广泛。由于这样从发光兀件110射出的光LI的角度分布为像月牙的弓状，因此光束的剖面形状也(在从发光元件110稍稍偏离的位置以后)同样成为像月牙的弓状。此外，后述发光元件110的详细的结构。如图2所示，支撑基板12支撑发光元件110。支撑基板12与发光元件110对应地设置有多个。作为支撑基板12的材质并不特别限定，例如可列举铜和铝。如图I所不，向光轴变换兀件20中射入从光源10射出的光。从发光兀件110射出的光的光轴，因发光元件110和空气之间的折射率差，而比倾斜增益区域160(相对于射出面180的垂线)的倾斜角倾斜得大。即，从发光元件110射出的光的光轴相对于照明光轴P(也可以说照明对象50被照明的面的垂线)倾斜。光轴变换元件20能够使这样相对于照明光轴P倾斜的光的光轴与照明光轴P(大致)平行。换句话说，从光轴变换元件20射出的光能够具有与照明光轴P(大致)平行的光轴。作为光轴变换元件20，能够使用将斜面22与射出面180对应地设置成阵列状的棱镜，该斜面22相对于照明光轴P成规定角度。在图示的例子中，光轴变换元件20与6个射出面180对应地，具有6个斜面22。斜面22能够为平坦的面。斜面22相对于照明光轴P的倾斜角由形成棱镜的材质的折射率和射入至光轴变换元件20的光的光轴(相对于照明光轴P)的倾斜角度来决定。此外，作为光轴变换元件20，可以使用全息光学元件，另外，也可以使用将棱镜和全息光学元件组合而成的元件。向配光控制元件30中射入从光轴变换元件20射出的光。配光控制元件30能够将射出的光的角度分布变换成规定的值，并能够改善角度分布的非对称性使之接近于对称的角度分布。图4是示意性地表示从配光控制元件30射出的光L2的角度分布的图(表示来自于一个发光元件110的射出光的图)。由图3以及图4可知，例如，X轴方向的配光角从配光控制元件30的入射前的±10°左右角度减小至射出后的±2°左右，Y轴方向的配光角从入射前的±35°左右角度减小至射出后的±4°左右，同时也改善角度分布的非对称性。该角度分布的非对称性的改善结果，从配光控制元件30射出的光L2的剖面形状也从像月牙的弓状成为对称性高的接近椭圆形状的形状。向漫射元件40中射入从配光控制元件30射出的光。漫射元件40通过使从多个射出面180分别射出的光漫射，能够进一步提高光的剖面形状的对称性，能够使照明对象50上的照明光整体的光强度分布(照度分布)(大致)均匀。作为漫射元件40，例如，能够使用漫射板、全息光学元件、透镜阵列，或将上述组合而成的元件。在图示的例子中，作为漫射元件40使用漫射板。图5是示意性地表示从漫射元件40射出的光 L3的剖面形状的图(表示来自于一个发光元件110的射出光)，图6是示意性地表示从漫射元件40射出的光L3的角度分布的图。由图5以及图6可知，剖面形状呈接近圆形的椭圆形状，角度分布也具有接近圆形的高对称性。如图I所示，作为配光控制元件30能够使用将具有聚光作用的透镜32设置成阵列状的透镜阵列。在图示的例子中，透镜32与光源10的射出面180对应地设置有多个。作为透镜32能够使用球面透镜，具有对称轴的非球面透镜，在X轴方向和Y轴方向具有不同曲率的复曲面透镜，不具有对称轴的自由曲面透镜，具有不连续曲面的菲涅耳透镜等。在SLD的情况下，从发光元件射出的光的放射角在图I的X轴方向和Y轴方向上大不相同的情况比较多。由此，在作为透镜32，使用非球面透镜、复曲面透镜、自由曲面透镜等的情况下，由于能够在X轴方向和Y轴方向对从配光控制元件30射出的光的方向独立进行控制，因此能够细致地控制从配光控制元件30射出的光L2的配光分布，因此，也能够使剖面形状接近对称性高的圆形。但是，在制造成本这一点上容易采用球面透镜。此外，作为配光控制元件30可以使用全息光学元件，另外，也可以使用将棱镜和全息光学元件组合而成的元件。如图I所示，通过配光控制元件30以及漫射元件40，从多个射出面180分别射出的光能够取得和至少从邻接的射出面180射出的光在照明对象50上部分重叠那样的发散状态。由此，例如，与利用从邻接的射出面180射出的光彼此之间不会相互部分重叠的光对照明对象进行照明的情况相比，能够以更加均匀的强度(照度分布)对照明对象进行照明。以在照明对象上无部分重叠的光进行照明的情况下，由于在相邻的光彼此的边缘等照明强度显著降低，因此往往成为不均匀的照度分布。在将照明装置100用于投影仪的情况下，从漫射元件40射出的光的配光角(相对于照明光轴P的倾斜角，也称为发散角)被设定成照明对象(在投影仪的情况下是光调制装置)能够受光的角度，或者，在投射光学系统(投射装置)能够投射的角度。在一般的投影仪的情况下，若考虑光调制装置的最大受光角度和能够投射的最大角度是20°左右，则优选从漫射元件40射出的光的配光角(角度分布范围)被设定成例如，比0°大且在20°以下。在图示的例子中，从多个射出面180分别射出的光在照明对象50上与从一个相邻的射出面180射出的光重叠，但也可以与从2个相邻的射出面180射出的光重叠。但是,从多个射出面180分别射出的光不完全重叠。由此，通过按每个倾斜增益区域160控制射出光的光强度，能够以任意光强度对照明对象50上的局部区域独立进行照明。特别是在对液晶光阀等的光调制装置进行照明的情况下，通过同时进行基于照明装置的光强度调制和基于光调制装置的光强度调制，能够兼顾高亮度性和高对比度性，能够实现显示图像的高画质化。此外，在本发明的记载中，例如，在照明对象上光A和光B重叠意味着照明对象上的光A的照明区域和光B的照明区域重叠，光A和光B的照明区域意味着相对光的中心的强度，具有10%以上的强度的区域。在图I所示的例子中，光轴变换元件20以及配光控制元件30形成为相互接触，但也可以形成为相互分离。另外，光轴变换元件20以及配光控制元件30也可以一体形成。例如，也可以在I个玻璃基板的一面形成多个斜面22作为光轴变换元件20，在另一面(与上述一面相反的一侧的面)形成多个透镜32作为配光控制元件30。由此，能够减少光轴变换 元件20和配光控制元件30的界面处的光损失。而且，能够减少成本。另外，漫射元件40配置在与配光控制元件30分离的位置，但也可以采用与配光控制元件30 —体化，以减少界面处的光损失的结构。例如，在配光控制元件30以透镜阵列构成的情况下，能够在透镜阵列的表面形成漫射元件从而作为一体化结构。从漫射元件40射出的光对照明对象50进行照明。作为照明对象50并不特别限定，将照明装置100用于投影仪的情况下，能够列举液晶光阀(光调制装置)。接下来，对发光元件110的详细的结构进行说明。图7是示意性地表示本实施方式的发光元件110的立体图。图8是示意性地表示本实施方式的发光元件110的俯视图。图9是示意性地表示本实施方式的发光元件110的剖视图，是图8的IX-IX线剖视图。应予说明，在图7 图9中，为方便起见，图示了 2个倾斜增益区域160。以下，对发光元件110是发出InGaAlP系红色光的SLD的情况进行说明。SLD与半导体激光器不同，能够通过抑制由端面反射引起的共振器的形成，防止激光振荡。因此，能够减少斑点噪声。如图7 图9所示，发光元件110具有基板102、第一包层104、有源层106、第二包层108、接触层109、第一电极112、第二电极114、反射膜130。作为基板102，例如，能够使用第一导电型(例如n型)的GaAs基板等。第一包层104形成在基板102上。作为第一包层104，例如，能够使用n型的InGaAlP 层等。有源层106形成于第一包层104上。有源层106具有例如，重叠3个由InGaP阱层和InGaAlP阻挡层构成的量子阱结构的多重量子阱(MQW)结构。有源层106的形状例如是长方体(包含立方体的情况)等。如图7以及图8所示，有源层106能够具有第一侧面105以及第二侧面107。第一侧面105以及第二侧面107相互对置，在图示的例子中平行。有源层106的一部分构成能够成为电流通路的倾斜增益区域160。在倾斜增益区域160上能够产生光，该光能够在倾斜增益区域160内受到增益(放大)。也可以说倾斜增益区域160是光的传播区域(导波区域)。从发光元件110的层叠方向观察到的倾斜增益区域160的平面形状例如是平行四边形。
在倾斜增益区域160产生的光的波段中，例如，第二侧面107的反射率比第一侧面105的反射率高。例如，通过用反射膜130覆盖第二侧面107，能够得到较高的反射率。反射膜130例如是电介质多层膜反射镜等。具体地说，作为反射膜130，能够使用从第二侧面107侧起以Al2O3层、TiO2的顺序层叠4组而成的反射镜等。优选第二侧面107的反射率为100%或与其接近。与此相对，优选第一侧面105的反射率为0%或与其接近。例如，通过用防反射膜(未图示)覆盖第一侧面105，能够得到较低的反射率。作为防反射膜，例如能够使用Al2O3单层等。如图8所示，倾斜增益区域160在俯视(从Y轴方向观察)时，从第一侧面105至第二侧面107的延伸方向(光的导波方向)，相对于第一侧面105的垂线Q倾斜设置。由此，能够抑制或防止在倾斜增益区域160上产生的光的激光振荡。如图I以及图8所示，多个倾斜增益区域160设置成例如相对于垂线Q向相同的方向倾斜。如图8所示，倾斜增益区域160能够具有设置在第一侧面105上的第一端面180和设置在第二侧面107上的第二端面182。因此，在倾斜增益区域160上产生的光的波段中， 第一端面180的反射率例如是0%，或与其接近的值，第二端面182的反射率例如是100%，或与其接近的值。由此，第一端面180可以说是使在倾斜增益区域160上产生的光射出的射出面(与图I的射出面180对应)，第二端面182可以说是使在倾斜增益区域160上产生的光反射的反射面。即，第一侧面105能够具有多个射出面180 (第一端面180)，第一侧面105的垂线Q也可以说是射出面180的垂线Q。如图7以及图9所示，第二包层108形成在有源层106上。作为第二包层108，例如能够使用第二导电型(例如P型)的AlGaInP层等。例如，由p型的第二包层108、未掺杂杂质的有源层106以及n型的第一包层104构成pin 二极管。第一包层104以及第二包层108分别是比有源层106带隙宽且折射率小的层。有源层106通过注入载流子(电子以及空穴)产生光并进行导波，并且具有放大光的功能。第一包层104以及第二包层108夹住有源层106，具有封闭注入载流子(电子以及空穴)以及光的功能。对发光元件110来说，若在第一电极112和第二电极114之间施加pin 二极管的正偏电压，则在有源层106的倾斜增益区域160上引起电子和空穴的再结合。通过该再结合产生发光。以该产生的光为起点，连锁地引起感应发射，在倾斜增益区域160内光的强度被放大。然后，如图7所示，强度被放大的光从倾斜增益区域160的射出面180作为光LI射出。如图7以及图9所示，接触层109形成在第二包层108上。作为接触层109，能够使用与第二电极114欧姆接触的层。作为接触层109，例如能够使用p型GaAs层等。第一电极112形成在基板102之下的整个面。第一电极112能够和与该第一电极112欧姆接触的层(在图示的例子中为基板102)接触。第一电极112经由基板102与第一包层104电连接。第一电极112是用于驱动发光兀件110的一个电极。作为第一电极112,例如能够使用从基板10侧起以Cr层、AuGe层、Ni层、Au层的顺序层叠而成的构件等。第二电极114形成在接触层109上。第二电极114经由接触层109与第二包层108电连接。第二电极114是用于驱动发光元件110的另一个电极。作为第二电极114，例如能够使用从接触层109侧起以Cr层、AuZn层、Au层的顺序层叠而成的构件等。第二电极114的下表面(第二电极114和接触层109的接触面)能够具有与倾斜增益区域160相同的平面形状。由第二电极114和接触层109的接触面的平面形状决定电极112、114间的电流通路，其结果能够决定倾斜增益区域160的平面形状。在上述的例子中，对所谓的增益导波型的发光元件110进行了说明，但发光元件110例如可以是具有以下结构的折射率导波型，即通过对接触层109以及第二包层108进行图案成形而形成柱状部，在形成有该柱状部的区域和未形成该柱状部的区域上设置折射率差而封闭光。以上，作为本实施方式的发光元件110的一个例子，对InGaAlP系的情况进行了说明，但发光元件110可使用能够形成发光增益区域的所有材料。若是半导体材料，例如，能够使用 AlGaN 系、InGaN 系、GaAs 系、AlGaAs 系、InGaAs 系、InGaAsP 系、ZnCdSe 系等半导体材料。根据本实施方式的照明装置100，例如具有以下特征。 根据照明装置100，通过光轴变换元件20使来自发光元件110的射出光的光轴与照明光轴P大致一致，另外，能够通过配光控制元件30以及漫射元件40，将照明光的配光角(角度分布)控制在期望值。由此，能够将通过倾斜增益区域160产生的具有像月牙的弓状的剖面形状以及对称性低的角度分布的光，变换成具有接近圆形的剖面形状以及对称性高的角度分布的光。由此，照明装置100能够提高对照明对象50进行照明的照明光的对称性。进而，从配光控制元件30以及漫射元件40射出的光能够成为发散的状态。因此，从多个射出面180分别射出的光能够至少与从邻接的射出面180射出的光在照明对象50上部分重叠。由此，在照明装置100中，例如，与以无部分重叠的光对照明对象进行照明的情况相比，能够以更加均匀的强度(照度分布)对照明对象进行照明。此外，在本实施方式中具有漫射元件40，但利用来自发光元件110的射出光的特性(剖面形状、角度分布)，不使用漫射元件40而仅以配光控制元件30就能够得到期望的特性的照明光。2.照明装置的变形例2. I第一变形例接下来，参照附图对本实施方式的第一变形例的照明装置进行说明。图10是示意性地表示本实施方式的第一变形例的照明装置200的图。以下，在本实施方式的第一变形例的照明装置200中，对具有与本实施方式的照明装置100的构成部件相同的功能的部件赋予相同的附图标记，并省略其详细的说明。这对于后述的本实施方式的第二 第五变形例的照明装置300、400、500、600来说也是相同的。如图10所示，照明装置200包含光导60。光导60能够将从漫射元件40射出的光引导至照明对象50。光导60设置在漫射元件40和照明对象50之间。作为光导60，例如能够使用在管状部件内表面形成反射镜体而成的部件、棒状的透光性介质等。光导60在除了射入从漫射元件40射出的光的部分和从光导60向照明对象50射出光的部分之外的部分，设置有反射面61。反射面61可以由反射镜体构成，也可以由全反射面形成。如照明装置100的例子中的说明的那样，如图I所示，射入照明对象50的光是发散的状态，因此产生未射入照明对象50的光，存在照明效率降低的情况。然而，在照明装置200中，如图10所示，能够通过使在无光导60的情况下未射入照明对象50的光在光导60的反射面61上发生反射，而射入照明对象50，能够使更多的光射入照明对象50。因此，在照明装置200中，不会使照度均匀性大幅降低，而能够提高照明效率。此外，优选光导60的光射出端部的剖面形状以及大小(XY平面的形状以及大小)与照明对象50的剖面形状以及大小大体相同，但并不限定于此。例如，能够采用针对照明对象50的剖面形状使光导60的光出射部的剖面形状为相似形状，针对照明对象50的大小使光导60的光出射部的大小增大一圈或者减小一圈等的尺寸形状。即，优选考虑照明光的配光角(发散角)而设定光导60的光射出端部的剖面形状以及大小，以使得以高效率对照明对象50进行(大致)均匀地照明。2. 2第二变形例接下来，参照附图对本实施方式的第二变形例的照明装置进行说明。图11是示意 性地表示本实施方式的第二变形例的照明装置300的发光元件110的俯视图。应予说明，在图11中，为方便起见，简化图示了发光元件110。如图I以及图8所示，在照明装置100的例子中，发光元件110的多个倾斜增益区域160相对第一侧面105的垂线Q向同侧倾斜。与此相对，如图11所示，在照明装置300的发光元件110中，多个倾斜增益区域160中的第一倾斜增益区域160a相对垂线Q向一侧倾斜，多个倾斜增益区域160中的第二倾斜增益区域160b相对垂线Q向另一侧(与上述一侧不同的一侧)倾斜。第一倾斜增益区域160a和第二倾斜增益区域160b能够具有相对垂线Q对称的形状。在图示的例子中，第一倾斜增益区域160a和第二倾斜增益区域160b配置有相同数量，沿X轴方向交替地排列。如在照明装置100的例子中所说明的那样，虽然如图4所示，从配光控制元件30射出的光L2的角度分布的对称性(光的剖面形状的对称性)提高了，但存在不能使光L2的剖面形状成为完整的椭圆形状的情况。因此，如图11所示，在照明装置300中，改变多个倾斜增益区域160的倾斜方向，并配置为第一倾斜增益区域160a以及第二倾斜增益区域160b，由此能够进一步提高以照明光整体观察时的角度分布的对称性。2. 3第三变形例接下来，参照附图对本实施方式的第三变形例的照明装置进行说明。图12是示意性地表示本实施方式的第三变形例的照明装置400的光源10的图，是与图2对应的图。图13以及图14是示意性地表示本实施方式的第三变形例的照明装置400的发光元件110的俯视图。应予说明，在图13以及图14中，为方便起见，简化图示发光元件110。如图12所示，在照明装置400的光源10中，多个发光元件110中的第一发光元件IlOa和第二发光兀件IlOb沿Y轴方向交替排列。在图不的例子中，第一发光兀件IlOa和第二发光元件IlOb各配置相同数量。如图13所示，在第一发光元件IlOa中，多个倾斜增益区域160是相对第一侧面105的垂线Q向一侧倾斜的第一倾斜增益区域160a。与此相对，如图14所示，在第二发光元件IlOb中，多个倾斜增益区域160是相对垂线Q向另一侧(与上述一侧不同的一侧)倾斜的第二倾斜增益区域160b。在图示的例子中，设置在第一发光元件IlOa的第一倾斜增益区域160a的数量和设置在第二发光元件IlOb的第二倾斜增益区域160b的数量相同。在照明装置400中，与照明装置300相同，和照明装置100的例子相比，能够进一步提高以照明光整体观察时的角度分布的对称性。2. 4第四变形例接下来，参照附图对本实施方式的第四变形例的照明装置进行说明。图15是示意性地表示本实施方式的第四变形例的照明装置500的光源10的图，是与图2对应的图。如图2所示，在照明装置100的例子中，光源10的射出面180在XY平面以等间隔配置成矩阵状。与此相对，如图15所示，在照明装置500的光源10中，多个射出面180配置成在Y轴方向相邻的射出面180间的距离Dy比在X轴方向相邻的射出面180间的距离Dx大。 如在照明装置100的例子中所说明的那样，如图4所示，虽然从配光控制元件30射出的光L2的角度分布的对称性提高了，但其角度分布在X轴方向和Y轴方向不同的情况较多。因此，若将射出面180在XY平面以等间隔配置，则存在照明光的照度分布在X轴方向和Y轴方向不均匀的情况。例如，在图2所示的例子中，由于Y轴方向是发光元件110的层叠方向，因此Y轴方向的发光兀件110内的光的封闭宽度与X轴方向的光的封闭宽度相比变小。因此，光L2的Y轴方向的配光角与X轴方向的配光角相比变大。在照明装置500中，通过使X轴方向的射出面180的配置比Y轴方向密，从而如图16所示，能够在X轴方向以及Y轴方向使多个光L2紧密接触。或者在邻接的光L2彼此一部分重叠的情况下，能够使X轴方向以及Y轴方向上的重叠状态接近。由此，在照明装置500中，能够提高照明对象上的照明光的照度分布的均匀性。此外，图16示意性地表示从多个配光控制元件30射出的光L2的剖面形状，为方便起见，将光L2的剖面形状图示为椭圆形。2. 5第五变形例接下来，参照附图对本实施方式的第五变形例的照明装置进行说明。图17是示意性地表示本实施方式的第五变形例的照明装置600的发光元件110的俯视图，是与图8对应的图。如图17所示，作为照明装置600的发光元件110，能够使用具备由第一增益区域161和第二增益区域162构成的增益区域对163作为倾斜增益区域160的发光元件。虽未图示，但例如增益区域对163配置有多个，沿X轴方向排列。第一增益区域161相对第一侧面105的垂线Q向一侧倾斜，并且从第一侧面105设置到第二侧面107。第二增益区域162相对垂线Q向另一侧(与上述一侧不同的一侧)倾斜，并且从第一侧面105设置到第二侧面107。在图示的例子中，第一增益区域161和第二增益区域162相对垂线Q对称配置。第一增益区域161的第一端面180 (射出面180)和第二增益区域162的第一端面180相互分离。另一方面，第一增益区域161的第二端面182 (反射面182)和第二增益区域162的第二端面182在第二侧面107至少一部分重叠，在图示的例子中完全重叠。S卩，从发光元件110的层叠方向看，增益区域对163能够具有V字型的平面形状。例如，在第一增益区域161产生的光的一部分在第二侧面107 (第二端面182)发生反射，并从第二增益区域162的第一端面180射出，在其间光强度被放大。同样地，在第二增益区域162上产生的光的一部分在第二侧面107发生反射，并从第一增益区域161的第一端面180射出，在其间光强度被放大。应予说明，在第一增益区域161上产生的光中还存在直接从第一增益区域161的第一端面180射出的光。同样地，在第二增益区域162上产生的光中还存在直接从第二增益区域162的第一端面180射出的光。根据照明装置600，与照明装置300相同，和照明装置100的例子相比，能够进一步提高以照明光整体观察时的角度分布的对称性。2. 6第6变形例接下来，参照附图对本实施方式的第6变形例的照明装置进行说明。图18是示意性地表示本实施方式的第6变形例的照明装置700的发光元件110的俯视图，是与图17对应的图。以下，在本实施方式的第6变形例的照明装置700中，对具有与本实施方式的第五变形例的照明装置600的构成部件相同的功能的部件赋予相同的附图标记，并省略其详细的说明。 如图18所示，照明装置700的发光元件110具有反射部140。反射部140，俯视(从Y轴方向观察)时设置在有源层106的外周的内侧。作为反射部140，例如能够使用由以规定间隔配置的多个槽142构成的DBR(Distributed Bragg Reflector :分布布拉格反射镜)反射镜。虽未图不，但优选槽142的底面位于比有源层106的下表面靠下方的位置。槽142的内部可以是空洞(空气)，也可以以绝缘部件填入。在图示的例子中，槽142设置有4个，但其数量并不特别限定。反射部140能够使在第一增益区域161以及第二增益区域162上产生的光反射。第二增益区域162具有第一部分162a和第二部分162b。第一部分162a从第一侧面105设置至反射部140。第一部分162a能够具有第一端面180。第一部分162a例如与第一增益区域161平行。第二部分162b从反射部140设置至第二侧面107。第二部分162b能够具有第二端面182。第一部分162a和第二部分162b在反射部140重叠。在图示的例子中，第一部分162a和第二部分162b相对与第一侧面105的垂线Q正交的假想直线R对称配置。例如，在第一增益区域161上产生的光的一部分在第二侧面107以及反射部140发生反射，并从第二增益区域162的(第一部分162a的)第一端面180射出。在照明装置700中，能够使从第一增益区域161的第一端面180射出的光的光轴和从第二增益区域162的第一端面180射出的光的光轴(大致)平行。因此，在照明装置700中，例如与照明装置600相比，能够实现光轴变换元件20等的光学系统的设计的简化。2. 7第7变形例接下来，参照附图对本实施方式的第7变形例的照明装置进行说明。图19是示意性地表示本实施方式的第7变形例的照明装置800的发光元件110的俯视图，是与图18对应的图。以下，在本实施方式的第7变形例的照明装置800中，对具有与本实施方式的第6变形例的照明装置700的构成部件相同的功能的部件赋予相同附图标记，并省略其详细的说明。如图19所示，照明装置800的发光元件110不像照明装置700的发光元件110那样具有反射部140，但能够使从第一增益区域161的第一端面180射出的光的光轴和从第二增益区域162的第一端面180射出的光的光轴(大致)平行。
在照明装置800中，第二增益区域162具有呈圆弧状(或椭圆弧状)的平面形状的第三部分162c。第三部分162c配置成夹在第二增益区域162的第一部分162a和第二部分162b之间。更具体地说，第一部分162a从第一侧面105以直线状延伸与第三部分162c连接。另外，第二部分162b从第二侧面107以直线状延伸与第三部分162c连接。例如，在第一增益区域161上产生的光的一部分在第二侧面107发生反射后进入第三部分162c内时行进方向被弯曲，并从第一部分162a的第一端面180射出。因此,如上述所述，在照明装置800中，能够使从第一增益区域161的第一端面180射出的光的光轴和从第二增益区域162的第一端面180射出的光的光轴(大致)平行。3.投影仪接下来，参照附图对本实施方式的投影仪进行说明。图20是示意性地表示本实施方式的投影仪900的图。应予说明，在图20中，为方便起见，图示中省略构成投影仪900的 壳体。投影仪900能够包含射出红色光的红色照明装置、射出绿色光的绿色照明装置以及射出蓝色光的蓝色照明装置。作为投影仪900的各照明装置能够使用本发明的照明装置。以下，如图20所示，作为投影仪900的照明装置，对使用了照明装置100(红色照明装置100R，绿色照明装置100G，蓝色照明装置100B)的例子进行说明。投影仪900还能够包含透射式的液晶光阀(光调制装置)950R、950G、950B、正交二向色棱镜(彩色光合成单元)970以及投射透镜(投射装置)980。从各照明装置100R、100G、100B射出的光射入各液晶光阀950R、950G、950B。各液晶光阀950R、950G、950B分别根据图像信息，调制射入的光。应予说明，液晶光阀950R、950G.950B是与图I所示的照明对象50对应的部件。利用各液晶光阀950R，950G，950B调制过的3色光射入至正交二向色棱镜970。正交二向色棱镜970例如是由4个直角棱镜贴合而形成的，在其内面以十字状配置有反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。通过这些电介质多层膜合成3色光，形成表示彩色图像的光。通过正交二向色棱镜970合成的光射入至作为投射光学系统的投射透镜980。投射透镜980将通过液晶光阀950R、950G、950B形成的像进行放大并投射至屏幕(显示面)990。此外，如上所述，从照明装置100R、100G、100B射出的光的配光角(角度分布)设定成在投射透镜980中能够投射的角度。更具体地说，从照明装置100R、100G、100B射出的光的配光角设定在20°左右以下。另外，在上述的例子中，作为光调制装置使用了透射式的液晶光阀，但也可以使用液晶以外的光阀，还可以使用反射型的光阀。作为这样的光阀，例如列举反射型的液晶光阀，数字微镜器件(Digital Micromirror Device)。另外,投射光学系统的结构能够根据使用的光阀的种类进行适当地变更。根据投影仪900，能够包含本发明的照明装置(例如照明装置100)。根据照明装置100，能够以角度分布的对称性高的照明光照度无斑点均匀地对液晶光阀(光调制装置)进行照明。因此，在投影仪900中，能够实现投射图像的高画质化(高亮度化和高对比度化)。上述的实施方式以及变形例是一个例子，但不限定于此。例如，也能够对各实施方式以及各变形例进行适当地组合。如上所述，对本发明的实施方式进行详细说明，但本领域的技术人员能够容易理解存在本质上不脱离本发明的发明点以及效果的多个变形。由此，这些变形例全部包含在本发明的范围内。附图标记
10光源，12支撑基板，20光轴变换元件，22斜面，30配光控制元件，32透镜，40漫射元件，50照明对象，60光导，61反射面，100照明装置，102基板，104第一包层，105第一侧面，106有源层，107第二侧面，108第二包层，109接触层，110发光元件，112第一电极，114第二电极，130反射膜，140反射部，142槽，160倾斜增益区域，160a第一倾斜增益区域，160b第二倾斜增益区域，161第一增益区域，162第二增益区域，162a第一 部分，162b第二部分，162c第三部分，180第一端面，182第二端面，163增益区域对，200 800照明装置，900投影仪，950液晶光阀，970正交二向色棱镜，980投射透镜，990屏幕
权利要求
1.一种照明装置，其特征在于，包含 光源，其排列有多个产生光并对该光进行导波、且具有倾斜增益区域的发光元件，该倾斜增益区域形成为该光的导波方向相对于该光的射出面的垂线倾斜； 光轴变换元件，其使从上述光源射出的光的光轴弯曲；以及 配光控制元件，其对从上述光轴变换元件射出的光的配光角进行控制， 上述发光元件是超辐射发光二极管， 从上述配光控制元件射出的光是发散的。
2.根据权利要求I所述的照明装置，其特征在于， 还包含使从上述配光控制元件射出的光漫射的漫射元件。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于， 还包含将从上述漫射元件射出的光引导至照明对象的光导。
4.根据权利要求I至3中任意一项所述的照明装置，其特征在于， 上述光轴变换元件和上述配光控制元件一体形成。
5.根据权利要求I至4中任意一项所述的照明装置，其特征在于， 上述发光元件包含 上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向一侧倾斜的第一倾斜增益区域；和 上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向另一侧倾斜的第二倾斜增益区域。
6.根据权利要求I至4中任意一项所述的照明装置，其特征在于， 上述光源包含 第一发光元件，其具有上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向一侧倾斜的第一倾斜增益区域；和 第二发光元件，其具有上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向另一侧倾斜的第二倾斜增益区域。
7.一种投影仪，其特征在于，包含 照明装置； 光调制装置，其根据图像信息对从上述照明装置射出的光进行调制； 投射装置，其对利用上述光调制装置形成的图像进行投射， 上述照明装置包含 光源，其排列有多个产生光并对该光进行导波、且具有倾斜增益区域的发光元件，该倾斜增益区域形成为该光的导波方向相对于该光的射出面的垂线倾斜； 光轴变换元件，其使从上述光源射出的光的光轴弯曲；以及 配光控制元件，其对从上述光轴变换元件射出的光的配光角进行控制， 上述发光元件是超辐射发光二极管， 从上述配光控制元件射出的光是发散的。
8.根据权利要求7所述的投影仪，其特征在于， 还包含使从上述配光控制元件射出的光漫射的漫射元件。
9.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于， 还包含将从上述漫射元件射出的光引导至照明对象的光导。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的投影仪，其特征在于，上述光轴变换元件和上述配光控制元件一体形成。
11.根据权利要求7至10中任意一项所述的投影仪，其特征在于， 上述发光元件包含 上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向一侧倾斜的第一倾斜增益区域；和 上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向另一侧倾斜的第二倾斜增益区域。
12.根据权利要求7至10中任意一项所述的投影仪，其特征在于， 上述光源包含 第一发光元件，其具有上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向一侧倾斜的第一倾斜增益区域；和 第二发光元件，其具有上述光的导波方向相对于上述射出面的垂线向另一侧倾斜的第二倾斜增益区域。
13.根据权利要求7至12中任意一项所述的投影仪，其特征在于， 通过上述配光控制元件控制的光的配光角是以上述投射装置能够投射的角度。
全文摘要
本发明涉及一种照明装置，其特征在于，包含光源，其排列有多个产生光并进行导波且具有倾斜增益区域的发光元件，该倾斜增益区域形成为该光的导波方向相对于该光的射出面的垂线倾斜；光轴变换元件，其使从上述光源射出的光的光轴弯曲；以及配光控制元件，其对从上述光轴变换元件射出的光的配光角进行控制，上述发光元件是超辐射发光二极管，从上述配光控制元件射出的光是发散的。
文档编号G03B21/00GK102681319SQ20121002971
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月10日 优先权日2011年3月8日
发明者伊藤嘉高, 住山文香, 冈本纯一, 加濑谷浩康 申请人:精工爱普生株式会社