[发明专利]光源装置及投影仪

说明书

技术领域

本发明例如涉及能够在投影仪等光学装置中使用的、使用半导体激光器等固体发光元件的光源装置及投影仪。

背景技术

例如，在DLP（TM）投影仪或液晶投影仪这样的图像显示用的投影仪、光掩模曝光装置中，以往一直使用氙灯或超高压水银灯等高亮度放电灯（HID灯）。

作为一例，在图16中示出投影仪的原理图（参考：日本特开2004-252112号等）。

如上所述，来自由高亮度放电灯等构成的光源（UsA）的光借助由凹面反射镜或透镜等构成的聚光单元（省略图示）等，输入至光均匀化单元（FmA）的入射端（PmiA），并从射出端（PmoA）输出。在此，作为所述光均匀化单元（FmA），例如能够使用光导，光导也称为积分棒、光隧道等名称，通过由玻璃或树脂等光透射性的材料构成的角柱构成，输入至所述入射端（PmiA）的光按照与光纤相同的原理，一边在所述光均匀化单元（FmA）的侧面反复发生全反射，一边在所述光均匀化单元（FmA）之中传播，由此实现如下功能：即使输入至所述入射端（PmiA）的光的分布存在不均，所述射出端（PmoA）上的照度也充分均匀化。

以所述射出端（PmoA）的四边形的像成像在二维光振幅调制元件（DmjA）上的方式配置照明透镜（Ej1A），由此，通过从所述射出端（PmoA）输出的光照亮所述二维光振幅调制元件（DmjA）。其中，在图16中，在所述照明透镜（Ej1A）与所述二维光振幅调制元件（DmjA）之间配置有镜（MjA）。另外，所述二维光振幅调制元件（DmjA）按照影像信号，按每个像素进行调整，以使光朝向入射至投影透镜（Ej2A）的方向或朝向不入射至投影透镜（Ej2A）的方向，由此在屏幕（Tj）上显示图像。

其中，如上所述的二维光振幅调制元件有时也称为灯泡，在图16的光学系统的情况下，作为所述二维光振幅调制元件（DmjA），一般多使用DMD(TM)（数字·微镜·设备）。

关于光均匀化单元，除了上述的光导之外，还有被称为蝇眼积分器的单元，关于使用该光均匀化单元的投影仪，作为一例，在图17中示出原理图（参考：日本特开2001-142141号等）。

来自由高亮度放电灯等构成的光源（UsB）的光借助由凹面反射镜或透镜等构成的准直单元（省略图示）等，作为大致平行光束，输入至基于蝇眼积分器的光均匀化单元（FmB）的入射端（PmiB），并从射出端（PmoB）输出。在此，所述光均匀化单元（FmB）由入射侧的前级蝇眼透镜（F1B）与射出侧的后级蝇眼透镜（F2B）与照明透镜（Ej1B）的组合构成。所述前级蝇眼透镜（F1B）和所述后级蝇眼透镜（F2B）都通过将同一焦距、同一形状的四边形透镜纵横分别排列多个来形成。

所述前级蝇眼透镜（F1B）的各透镜与位于各自的后级的所述后级蝇眼透镜（F2B）的对应的透镜构成被称为库勒照明的光学系统，因此，库勒照明光学系统纵横排列多个。一般而言，库勒照明光学系统由两片透镜构成，在前级透镜聚光并照亮对象面时，前级透镜不是在对象面上使光源像成像，而是在后级透镜中央的面上使光源像成像，后级透镜配置为使前级透镜的外形的四边形在对象面（希望照明的面）上成像，由此均匀照明对象面。后级透镜的作用在于，在不存在后级透镜的情况下，在光源不是完全的点光源而具有有限的大小时，依赖于其大小而对象面的四边形的周围部的照度下降，为了防止这种现象，通过后级透镜，能够不依赖于光源的大小，而使得到对象面的四边形的周围部为止都成为均匀的照度。

在此，在图17的光学系统的情况下，以向所述光均匀化单元（FmB）输入大致平行光束为基本条件，因此所述前级蝇眼透镜（F1B）与所述后级蝇眼透镜（F2B）的间隔配置为与它们的焦距相等，由此作为库勒照明光学系统的均匀照明的对象面的像生成在无限远处。其中，在所述后级蝇眼透镜（F2B）的后级配置有所述照明透镜（Ej1B），因此对象面从无限远处向所述照明透镜（Ej1B）的焦点面上接近。在纵横排列多个的库勒照明光学系统中，与入射光轴（ZiB）平行且相对于各自的中心轴大致轴对称地输入光束，因此输出光束也大致轴对称，所以由于“向透镜面以相同角度入射的光线与透镜面上的入射位置无关地被折射为朝向焦点面上的相同点”这一透镜的性质、即透镜的傅里叶变换作用，全部库勒照明光学系统的输出都在所述照明透镜（Ej1B）的焦点面上的相同对象面成像。