CN103885276B - 可射出将干涉条纹的影响降低的光的光源装置以及采用该光源装置的投影仪 - Google Patents
可射出将干涉条纹的影响降低的光的光源装置以及采用该光源装置的投影仪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的光源装置及投影仪，为了减小激光的干涉条纹的厚度，特征在于：①按每个照射区域来改变微透镜阵列的透镜特性；或者②激光元件按照取向分别不同的方式设置；或者③使准直透镜的聚光度分别不同。
Description
相关申请的交叉参考
申请日为2012年12月19日的日本申请第2012-276548号、申请日为2012年12月21日的日本申请第2012-279029号、以及申请日为2012年12月21日的日本申请2012-279888号的说明书、权利要求书、附图和摘要的全部公开内容在这里通过引用而包含于本申请。
技术领域
本发明涉及可射出干涉条纹(interference fringes)的影响小的光的光源装置和采用该光源装置的投影仪。
背景技术
当今，多采用将个人计算机的画面、视频图像、以及基于在存储卡等中存储的图像数据的图像等投影于屏幕上的作为图像投影装置的数据投影仪。该投影仪将从光源射出的光聚光到被称为DMD的微镜显示元件或液晶板上，使彩色图像显示在屏幕上。
在这样的投影仪中，以往，以高亮度的放电灯为光源的情况为主流，但是，近年，进行了用于采用红色、绿色、蓝色的发光二极管或激光二极管、或者有机EL等固体发光元件作为光源的开发而提出了许多方案。
另外，采用激光二极管的光源装置易于小型化，并且能够作为适于投影仪的小型高亮度的光源装置，但是具有在激光的投影图像中产生干涉条纹、投影图像的画质降低的情况。
因此，例如，在日本特开2008-185628号文件中提出了一种光源装置，在该光源装置中，将对从光源射出的波阵面(wavefront)进行分割的分割部、使被分割的波阵面的光束的偏振面进行旋转的变换部、以及使偏振面的朝向不同的光束的波阵面重合的合成部，与激光发光元件相组合。
但是，在专利文献1中，将来自光源的射出光暂时分割，使其在使分割后的光的偏振面旋转后重叠并向规定面照射，所以光源装置复杂，不易于制造。
发明内容
本发明提供一种采用多个光源、通过简单的结构来实现小型高亮度的光源、适合于投影仪的光源装置、以及可进行小型高亮度的投影的投影仪。
本发明的光源装置，具备：作为半导体激光发光元件的多个光源；微透镜阵列，由以各光轴相互平行且不一致的方式排列的多个微透镜构成，使来自上述各光源的出射光分别均匀化；以及聚光透镜，将透射过上述微透镜阵列并被均匀化后的各光源的出射光聚光以使其在规定面上重叠；该光源装置的特征在于，按照上述微透镜阵列的来自上述各光源的出射光分别所照射的每个区域，上述微透镜的透镜特性不同。
本发明的光源装置，其特征在于，具备由多个激光发光元件构成的光源；按照下述方式配置上述多个激光发光元件，即：从上述多个激光发光元件中的1个激光发光元件发出的光的配光的朝向不同于从上述多个激光发光元件中的其它激光发光元件发出的光的配光的朝向。
本发明的光源装置，其特征在于，具备将发出激光的光源元件和对来自上述光源元件的出射光进行聚光的准直透镜组合而得到的多个光源，来自上述光源的出射光的光线束的聚光度根据上述光源而不同。
附图说明
根据参照附图的下面的说明，会更清楚本发明的上述内容和进一步的目的、特征与优点。
图1为表示本发明的实施方式的投影仪的外观立体图。
图2为表示本发明的实施方式的投影仪的功能框图。
图3为表示本发明的实施方式的投影仪的内部结构的平面示意图。
图4为表示本发明的实施方式的投影仪的光学系统的平面示意图。
图5为说明本发明的实施方式的投影仪的光源装置的光源光的1个状态的示意图。
图6为本发明的实施方式的投影仪的光源装置的激光光源的照射区域相关 的说明图。
图7为表示本发明的实施方式的微透镜阵列的区域的平面示意图。
图8为表示本发明的实施方式的微透镜阵列的平面示意图和侧面示意图。
图9为说明本发明的实施方式的微透镜阵列的透镜单体的侧面示意图。
图10为例示地表示本发明的实施方式的各光源装置的干涉条纹的说明图。
图11为例示地表示本发明的实施方式的投影仪的投影画面的说明图。
图12为本发明的实施方式的投影仪的光源装置的激光光源的照射区域相关的说明图。
图13为表示本发明的实施方式的各光源的配置的图。
图14为本发明的实施方式的来自各光源的光朝向微透镜阵列的配光特性的说明图。
图15为例示地表示本发明的实施方式的由于来自各发光元件的光而在光学图像中产生的干涉条纹的说明图。
图16为表示本发明的实施方式的投影仪的光源装置的激光光源的结构的一个例子的剖面示意图。
图17为例示地表示本发明的实施方式的由于来自各光源装置的光而在光学图像中产生的干涉条纹的说明图。
具体实施方式
下面通过附图，对用于实施本发明的优选方式进行说明。但是，在下面描述的实施方式中，为了实施本发明而进行了从技术上优选的各种限定，然而，发明的范围不限定于下面的实施方式和图示例子。
下面，对用于实施本发明的方式进行描述。图1为投影仪10的外观立体图。另外，在本实施方式中，投影仪10的左右表示相对投影方向的左右方向，前后表示相对投影仪10的屏幕侧方向和光线束的行进方向的前后方向。
另外，投影仪10如图1所示的那样，为大致长方体形状，在投影仪外壳的构成前方侧板的正面面板12的侧方，具有覆盖投影口的透镜罩19，并且，正面面板12设有多个吸气孔18。此外，虽未图示，但还具备接收来自遥控器的控制信号的Ir接收部。
此外，在外壳的项面面板11上设有键/指示部37。该键/指示部37配置有： 电源开关键、对电源的开或关进行报告的电源指示器、对投影的开关进行切换的投影开关键、当光源装置、显示元件或控制电路等过热时进行报告的过热指示器等键及指示器。
进而，在外壳的背面，在背面面板上设有设置了USB端子、图像信号输入用的D-SUB端子、S端子、RCA端子、声音输出端子等的输入输出连接器部以及电源适配器插头等各种端子20。另外，背面面板形成有多个吸气孔。另外，未图示的作为外壳侧板的右侧面板、以及图1中示出的侧板即左侧面板15分别形成有多个排气孔17。另外，在左侧面板15的背面面板附近的角部，也形成有吸气孔18。
下面，通过图2的功能框图，对投影仪10的投影仪控制机构进行描述。投影仪控制机构由控制部38、输入输出接口22、图像变换部23、显示编码器24、显示驱动部26等构成。该控制部38进行投影仪10内的各电路的动作控制，由CPU、固定存储各种设定等动作程序的ROM和用作工作存储器的RAM等构成。
另外，通过该投影仪控制机构，从输入输出接口21输入的各种规格的图像信号，经由输入输出接口22、系统总线(SB)，在图像变换部23中进行变换以使得统一为适于显示的规定格式的图像信号后，被输出到显示编码器24。
此外，显示编码器24将所输入的图像信号展开并存储到视频RAM25中，然后根据该视频RAM25的存储内容，生成视频信号并输出到显示驱动部26。
显示驱动部26用作显示元件控制机构，对应于从显示编码器24输出的图像信号，以适宜的帧速率来驱动作为空间光调制元件(SOM)的显示元件51。另外，显示驱动部26将从光源60射出的光线束向显示元件51照射，由此利用显示元件51的反射光形成光学图像，经由后述的投影侧光学系统，将图像投影显示在未图示的屏幕上。另外，该投影侧光学系统的可动透镜组235通过透镜马达45而被进行用于变焦调整、对焦调整的驱动。
此外，图像压缩扩展部31进行以下记录处理，即：通过ADCT和哈夫曼(Huffman)编码等处理，将图像信号的亮度信号和色差信号进行数据压缩并依次写入作为装卸自由的记录介质的存储卡32。另外，图像压缩扩展部31进行如下处理，即：在再现模式时读出在存储卡32中记录的图像数据，以1帧为单位将构成一系列动态图像的各个图像数据扩展，将该图像数据经由图像变换部23 而输出到显示编码器24，根据在存储卡32中存储的图像数据来实现动态图像等的显示。
并且，由设置于外壳的顶面面板11上的主键和指示器等构成的键/指示部37的操作信号被直接送至控制部38，来自遥控器的键操作信号由Ir接收部35接收，由Ir处理部36解调后的代码信号被输出到控制部38。
另外，控制部38经由系统总线(SB)连接有声音处理部47。该声音处理部47具备PCM音源等音源电路，在投影模式和再现模式时将声音数据模拟化，驱动扬声器48进行扩声放音。
此外，控制部38控制作为光源控制机构的光源控制电路41，该光源控制电路41控制光源装置60，以使得从光源装置60射出在图像生成时所要求的规定波段光。该光源装置60具备：基于具有蓝色激光二极管的激励光源部70及具有荧光体板的荧光发光部100而得到的绿色光源、红色光源装置120与蓝色光源装置130。
另外，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43进行基于对光源装置60等设置的多个温度传感器的温度检测，根据该温度检测的结果，控制冷却风扇的旋转速度。另外，控制部38还进行如下等控制：使风扇驱动控制电路43通过定时器等在投影仪主体的电源关闭后也持续冷却风扇的旋转，或者，根据温度传感器的温度检测的结果，将投影仪主体的电源关闭。
下面，对该投影仪10的内部结构进行描述。图3为表示投影仪10的内部结构的平面示意图。投影仪10如图3所示的那样，在右侧面板14的附近，具备在图中未示出的控制电路基板。该控制电路基板具备电源电路模块、光源控制模块等。另外，投影仪10中，在控制电路基板的侧方、即投影仪外壳的大致中间部分，具有光源装置60。
该光源装置60如图4所示那样，具备：绿色光源装置，由激励光源部70、荧光发光部100和二向色镜173构成，该激励光源部70设置在投影仪外壳的背面面板13的中央附近，该荧光发光部100设置在从该激励光源部70射出的光线束的光轴上并且位于正面面板12的附近，该二向色镜173设置在激励光源部70和荧光发光部100之间；红色光源装置120，设置在激励光源部70和荧光发光部100之间；蓝色光源装置130；作为照射光学系统170的聚光透镜178、微透镜阵列175、照射镜185。
激励光源部70具备：激励光源71，由半导体发光元件构成，以光轴与背面面板13平行的方式设置；反射镜组75，将来自各激励光源71的射出光的光轴向正面面板12的方向进行90度变换；以及热沉78，设置在激励光源71和右侧面板14之间。
激励光源71中，2行3列共计6个作为半导体激光发光元件的蓝色激光二极管呈矩阵状排列。在各蓝色激光二极管的光轴上，分别设置有作为聚光透镜的准直透镜73，将来自各蓝色激光二极管的射出光变换为平行光。另外，反射镜组75中，多个反射镜呈阶梯状排列，将从激励光源部70射出的光线束的截面积沿一个方向缩小，并向荧光发光部100射出。
从激励光源部70射出的激励光透射过使蓝色和红色透射并使绿色反射的二向色镜173，进而透射过聚光透镜组85，照射到作为发光板的荧光体80。并且，通过将激励光照射到荧光体80而在荧光体80中被激励而射出的绿色波段光向全方位射出，直接向二向色镜173侧射出，或者，如之后详述的那样，在被前方的热沉110侧的反射面反射后向二向色镜173侧射出。并且，从荧光体80射出的绿色波段光利用二向色镜173而被反射，并向微透镜阵列175入射。
在热沉78和背面面板13之间设有冷却风扇261，通过该冷却风扇261和热沉78，对激励光源部70、红色光源装置120、蓝色光源装置130进行冷却。此外，还在反射镜组75和背面面板13之间设有冷却风扇261，通过该冷却风扇261，对反射镜组75进行冷却。
荧光发光部100具备：荧光体80的板，以与正面面板12平行的方式、即与来自激励光源部70的射出光的光轴正交的方式设置；聚光透镜组85，将向该荧光体80的板照射的激励光和从荧光体80射出的荧光进行聚光；以及热沉110。另外，通过在热沉110上利用银蒸镀等进行镜面加工，形成对光进行反射的反射面，在该反射面上设置荧光体80的板。另外，在该荧光发光部100的正面面板12侧，设置有作为冷却机构的冷却风扇244，通过该冷却风扇244，对荧光发光部100的热沉110进行冷却。
红色光源装置120具备：红色光源121，以光轴与射入荧光发光部100的激励光的光轴垂直相交的方式设置；以及准直透镜125，对来自红色光源121的射出光进行聚光。另外，红色光源121是发出红色的波段光的作为半导体激光发光元件的红色激光二极管，上下左右并列设置4个。
此外，由红色光源装置120照射的红色波段光，与透射过二向色镜173并从荧光发光部100射出的绿色波段光同样地，向照射光学系统170的微透镜阵列175入射。
此外，蓝色光源装置130具备：蓝色光源131，以光轴与射入荧光发光部100的激励光的光轴垂直相交的方式设置；以及准直透镜135，对来自蓝色光源131的射出光进行聚光。该蓝色光源装置130以与红色光源装置120并列的方式设置。另外，蓝色光源131是发出蓝色的波段光的作为半导体激光发光元件的蓝色激光二极管，上下并列地设置2个。
此外，由蓝色光源装置130照射的蓝色波段光，与透射过二向色镜173并从荧光发光部100射出的绿色波段光同样地，向照射光学系统170的微透镜阵列175入射。
在显示元件51和背面面板13之间设有热沉190，通过该热沉190，对显示元件51进行冷却。另外，在显示元件51的正面附近，设置有汇聚透镜(condenser lens)195，该汇聚透镜195将来自照射光学系统170的照射镜185的光以适合的角度向作为DMD的显示元件51入射，使被显示元件51反射而从显示元件51射出的工作光(“on”light)向投影侧光学系统220入射。
投影侧光学系统220的透镜组将被显示元件51反射的工作光向屏幕放出。作为该投影侧光学系统220，设置为具备内置于固定镜筒中的固定透镜组225和内置于可动镜筒中的可动透镜组235且具有变焦功能的可变焦点型透镜，通过利用透镜马达使可动透镜组235移动从而能够实现变焦调整、对焦调整。
采用图5和图6，对该光源装置60的光学系统的光的状态进行具体描述。来自构成红色光源装置120的4个作为红色光源121的红色激光二极管(图5表示出上层的2个)的红色光，利用准直透镜125分别成为大致平行的光线束而向微透镜阵列175入射。
此外，来自构成蓝色光源装置130的2个作为蓝色光源131的蓝色激光二极管(图5仅示出上层的1个)的蓝色光，也利用准直透镜135分别成为大致平行的光线束而向微透镜阵列175入射。
因此，如图6所示，来自各红色光源121和各蓝色光源131的激光透射过二向色镜173，与微透镜阵列175相垂直地，来自各光源的光线束分别对应于各光源的配置而照射到微透镜阵列175的不同区域。
此外，在绿色光源装置中，来自激励光源部70中的激励光源71的激光中，各光线束分别利用准直透镜73成为大致平行的光线束，并且，各光线束也相互大致平行地透射过二向色镜173，利用聚光透镜组85聚光后照射到荧光体80，从荧光体80产生荧光。
另外，从荧光体80射出的荧光利用聚光透镜组85成为大致平行状态的光线束，并被二向色镜173反射，垂直地向微透镜阵列175的大致整个面入射。
(实施例1)
下面对用于实施本发明的实施例1的方式进行描述。
如图7所示，微透镜阵列175对应于对该微透镜阵列175照射激光的红色光源121和蓝色光源131的数量，对应于来自各半导体激光发光元件的入射光的位置，分为第1区域175a～第6区域175f的区域，每个区域的微透镜的透镜特性不同。
另外，根据作为厚壁透镜的各微透镜的厚度t、入射侧和出射侧的凸面的曲率半径r、基于透镜阵列的材质的折射率，确定各微透镜单体的透镜特性(焦距)，出射光的状态变化。
该微透镜阵列175，如图8(a)所示那样，在厚壁透明板的两面，在对应的位置形成球面状凸部，如图8(b)所示那样，将切断厚壁双凸透镜的周缘而成为矩形形状的凸透镜纵横邻接地排列多个。该各双凸透镜为微透镜，如图9所示那样，该微透镜阵列175，使以从垂直于微透镜阵列175的面的方向起在规定范围内的角度入射到1个微透镜的入射面的凸部中的全部光，按照从与该微透镜的入射面的凸部相对应的位置的出射面侧的凸部进行扩散的方式出射。
并且，入射到各微透镜的光即使在入射时为平行状态，在从各微透镜出射时也成为扩散光，与透射过其它微透镜的光重叠而被均匀化，通过聚光透镜178而被聚光以使得在作为规定面的显示元件51的表面上重叠。
因此，即使是在向微透镜阵列175入射的在规定区域的范围内的光线束的光密度具有不均匀性、向光线束所照射的范围内的各微透镜入射的光量具有差异的情况下，通过利用聚光透镜178使从各微透镜出射的光在规定面重叠，也能够使规定面上的透射过微透镜阵列175的光的照度整体上均匀。
进而，在将激光入射到该照射光学系统170中时，向作为规定面的显示元件51的表面的照射光产生干涉条纹，在以多个半导体激光发光元件为光源时， 根据激光的波长而成为一定宽度的干涉条纹。因此，即使照射光学系统170采用多个红色激光二极管及蓝色激光二极管，同色的激光的干涉条纹为相同间距，当同一间距的干涉条纹重合时，由于以规定间距形成一定排列的干涉条纹，使投影图像的画质降低。
因此，在本实施方式中，在来自4个红色光源121的激光所入射的微透镜阵列175的第1区域175a、第3区域175c、第4区域175d、第6区域175f这4处的各区域，按每个区域，使作为厚壁双凸透镜(thick biconvex lenses)的微透镜的厚度t或曲率半径r不同。结果，如图10所示，透射过第1区域175a的红色光的干涉条纹、透射过第3区域175c的红色光的干涉条纹、透射过第4区域175d的红色光的干涉条纹、以及透射过第6区域175f的红色光的干涉条纹中的干涉条纹的间距变化。
因而，若使来自4个红色光源121的光透射过按每个区域而透镜特性不同的微透镜阵列175并利用聚光透镜178在规定面重叠，则由于4个红色光源121的各干涉条纹的浓淡差的变化，如图11所示那样，在投影图像面上，条纹的识别变得困难。结果，能够提高投影图像的画质。
另外，在来自2个蓝色光源131的激光所入射的第2区域175b和第5区域175e中，也按区域不同而使微透镜的厚度t或曲率半径r不同，在来自2个蓝色光源131的激光的干涉条纹中也设置间距差。
此外，各区域内的各微透镜设为同一厚度t和同一曲率半径r而构成微透镜阵列175，该微透镜阵列175在各规定区域175a～175f内是分别具有同一透镜特性的微透镜。
并且，在上述实施方式中，按每个区域而使微透镜的厚度t或曲率半径r不同，但微透镜阵列175整体不限于在一个厚壁透明板的两面形成凸部的情况。例如，也可以形成下述的一个微透镜阵列175，其中，按每个区域而设为材质不同的透明板，按每个区域而采用折射率不同的玻璃材料，即使微透镜的厚度t、曲率半径r相同，也得到按每个区域形成因折射率的差异而透镜特性不同的微透镜的微透镜阵列，将该各区域的微透镜阵列排列而构成第1区域175a～第6区域175f。
另外，不限于在微透镜的厚度t或曲率半径r、玻璃材料的折射率方面按每个区域设置差异来使微透镜的焦距变化的情况，还能够以根据区域而使各微透 镜单体的大小不同的方式改变微透镜的间距，在区域不同时使透镜特性中的透镜明亮度变化。
这样，改变微透镜的透镜特性，将透射过微透镜阵列175的光经由聚光透镜178等聚光到作为规定面的显示元件51的表面上时，透射过微透镜阵列175的不同区域的激光的干涉条纹的间距变化，并且，规定面上的光的照射范围也变化。
另外，在具有该微透镜阵列175和聚光透镜178等照射光学系统170的光源装置60中，作为规定面的位置上的照射面积的基准值，在相对于显示元件51的微镜面即显示有效区域的面积而言的面积比中，例如设为规定的倍率而设为10％左右的更宽的范围，能够容易地将光源光照射到全部的微镜。
因此，还在显示元件51的微镜面的周围额外地照射光源光，在本实施方式中，相对于该基准值，因微透镜的透镜特性的变化而每个区域的激光的照射面积变化时，由于照射面积的变化而最小照射面积相对于作为基准值的面积而言在小于10％的减少的范围内，使干涉条纹的宽度变化。
这样，使基准值为比显示元件51的镜面积大10％的面积，使透镜特性所带来的照射面积的变化量为相对基准值的小于10％的减少范围，由此，在微透镜阵列175的规定区域中透射的光的照射面积最小的情况下，也能够将光照射到显示元件51的镜面的整个面而可靠地形成投影图像。
因而，在本实施方式中，在使从光源装置60的各光源出射的光均匀化的微透镜阵列175中，按来自各光源的光所照射的每个区域，使微透镜的透镜特性变化，给从各光源出射的激光的干涉条纹的图案带来变化，在来自各光源的激光在规定位置的平面上重叠时，使干涉条纹的浓淡的等级数量增加，并且减小条纹的间隔，能够使干涉条纹不醒目。
并且，采用该光源装置60的投影仪10能够通过不使投影图像的条纹图样醒目的方式来提高投影图像的画质。
此外，在微透镜阵列175中，在按每个区域使微透镜的厚度t或曲率半径r不同的情况下，微透镜阵列175的制造容易，微透镜的透镜特性的变更容易，容易使干涉条纹不醒目。
此外，在微透镜阵列175中，按每个区域使微透镜的间距不同非常容易实施，微透镜的透镜特性的变更容易，容易使干涉条纹不醒目。
此外，在微透镜阵列175中，按每个区域而折射率不同的微透镜阵列175能够通过将玻璃材料不同的微透镜阵列排列而容易地制造，微透镜的透镜特性的变更容易，容易使干涉条纹不醒目。
另外，在按每个区域变更透镜特性而规定面的照射范围不同时，如果对照射面积设置基准值并调整照射面积的变更范围，则使透镜特性不同的情况下的设定变得容易，能够不降低照射面的照度地容易地增大干涉条纹。
(实施例2)
下面对用于实施本发明的实施例2的方式进行说明。
另外，实施例2的发明的投影仪与上述中采用图1～图6说明的投影仪10相同。
图12为表示各光源的各元件所发出的光向微透镜阵列175的照射区域照射的微透镜阵列175的正面示意图。
来自构成红色光源装置120的4个作为红色光源121的红色激光二极管(图5表示出所设置的4个红色激光二极管中的同一列上的2个)的红色光，利用准直透镜组125向分别位于基本平行的正面的照射光学系统170的微透镜阵列175的规定的照射区域入射。
另外，来自构成以两侧被红色光源装置120所夹的方式设置的蓝色光源装置130的2个作为蓝色光源131的蓝色激光二极管(图5表示出所设置的2个蓝色激光二极管中的与上述红色激光二极管同一列的1个)的蓝色光，也利用准直透镜组125向分别位于基本平行的正面的微透镜阵列175的规定的照射区域入射。
因此，来自各红色光源121和蓝色光源131的各激光，透射过前述的二向色镜173并垂直地向微透镜阵列175入射，如图2所示那样，来自各光源的各个光线束对应于各光源的配置而照射到微透镜阵列175的不同区域。另外，图12的第1区域175a、第3区域175c、第4区域175d、第6区域175f的区域表示从红色光源121照射的激光的斑点(spot)，图12的第2区域175b、第5区域175e的区域表示从蓝色光源131照射的激光的斑点。
此外，在前述的绿色光源装置中，来自激励光源部70的激励光源71的激光中，各光线束分别利用准直透镜73成为基本平行的光线束，并且，各光线束也变得相互基本平行，透射过照射光学系统170的二向色镜173，利用聚光透镜 组85而被聚光并照射到荧光体80，从荧光体80产生荧光。
并且，从荧光体80出射的荧光利用聚光透镜组85变为基本平行状态的光线束，被二向色镜173反射，垂直地向微透镜阵列175的大致整个面入射。
照射光学系统170的微透镜阵列175如图12所示那样，对应于向该微透镜阵列175照射激光的红色光源121和蓝色光源131的数量，对应于来自各半导体激光发光元件的入射光的位置，形成第1区域175a～第6区域175f的区域。
并且，在微透镜阵列175中，利用在透射部的两面形成的细微的多个凸部而彼此的光轴变得平行的厚壁透镜即多个微透镜被形成为格栅(grating)状。利用该微透镜阵列175，将从各光源照射的光分割，将分别被分割后的光的形状变换为与作为规定面的显示元件51的显示区域的形状相匹配的形状。
此外，在照射光学系统170中，入射到微透镜阵列175的各区域的入射面的光，利用聚光透镜178，以在作为规定面的显示元件51的表面重叠的方式而被聚光。
当使激光向照射光学系统170的微透镜阵列175入射时，在作为规定面的显示元件51的表面上产生干涉条纹。并且，在以多个半导体激光发光元件为光源时，对应于激光的波长而形成一定宽度的干涉条纹。因此，照射光学系统170即使将多个红色激光二极管及蓝色激光二极管分别合成来使用，同色的激光的干涉条纹也为相同间距，同一间距的干涉条纹重叠时，以规定间距而固定排列的干涉条纹会降低投影图像的画质。特别是，波长长、元件的个数多的红色光源121与蓝色的光相比对人的眼睛造成不适的倾向更高。
因此，在本实施方式中，形成下述的结构，即：使来自4个红色光源121的激光所入射的微透镜阵列175的第1区域175a、第3区域175c、第4区域175d和第6区域175f中产生的干涉条纹为不同的朝向。
半导体激光器的指向性高，因向活性层(active layer)导入的形变(distortion)的不同而具有偏振特性，例如，在接合面上平行地振荡，成为椭圆的配光。图13为表示本发明的实施方式的各光源的配置的图。如图13所示，在激光器组内的4角的4个红色光源121a、121c、121d、121f的元件的配置中，以1个红色光源121a为基准，依次具有角度差而相对于基准的激光发光元件的配置角度而言依次以用上述元件数将180度等分的角度差，依次将4个红色光源121a、121c、121d、121f的元件在以来自各光源的发光的光轴为中心进行了旋转的状态下配 置，以使得按每个元件而椭圆的配光的朝向不同。例如，相对于红色光源121a的配置角度，另一个红色光源121f被固定在逆时针旋转45度的位置，再另一个红色光源121c被固定在逆时针旋转90度的位置，剩余的其它的红色光源121d被固定在逆时针旋转135度的位置。此外，位于中央的2个蓝色光源131也分别以不同的角度配置固定。
图14为本发明的实施方式的从各光源向微透镜阵列的光的配光特性的说明图。示出了微透镜阵列175的第1区域175a、第2区域175b、第3区域175c、第4区域175d、第5区域175e以及第6区域175f的来自各光源的光的配光的朝向。如图13所示，来自以45度的角度差而设置的红色光源121的光，根据各元件的配置，如果为红色光源121，则椭圆的配光176a、176c、176d、176f分别为不同的朝向。另外，对于蓝色光源131，椭圆的配光176b和配光176e也分别为不同的朝向。
这样，向微透镜阵列175入射的例如红色激光成为以光轴为中心旋转了45度的角度的椭圆的配光的光。图15为例示地表示本发明的实施方式的由来自各发光元件的光而在光学图像中产生的干涉条纹的说明图。图15表示出，在光学图像中以等间隔出现亮的区域和暗的区域，在图像中形成干涉条纹。如图15(a)所示，通过第1区域175a而产生的干涉条纹401为水平方向，相对于此，如15(b)所示，在第3区域175c中产生的干涉条纹402为垂直方向，如图15(c)所示，在第4区域175d中产生的干涉条纹403为沿逆时针方向旋转了45度的方向，如图15(d)所示，在第6区域175f中产生的干涉条纹404为沿逆时针方向旋转了135度的方向的干涉条纹。
另外，通过使在微透镜阵列175的各区域中产生的干涉条纹401、402、403、404分别为不同的方向，使各光进行重合时的合成光405能够使各激光的干涉条纹分散而变得不醒目。
因而，利用微透镜阵列175和聚光透镜178将从光源装置60的各光源出射的光重叠，以从各光源的各元件照射光时不同于其它激光发光元件的角度来配置各元件，使每个区域的干涉条纹的方向变化而形成合成光405，由此，能够增加干涉条纹的浓淡的等级数量，并且条纹被分散从而能够使干涉条纹不醒目。
此外，在本实施方式中，对于波长长、由4个元件构成的红色光源121，对分别变更干涉条纹的图案的结构进行了说明，但是，例如，作为使干涉条纹 不醒目的结构，即使不使4个分别旋转到不同的角度来进行配置变更，在使至少1个元件旋转的情况下也能够使干涉条纹不醒目。
此外，对于以被红色光源121夹持的方式设置的由2个元件构成的波长短的蓝色光源131，只要以不同的角度设置，则也能够使干涉条纹不醒目。
如上所述，根据本实施方式，能够提供一种采用多个光源、用简单的结构来实现使激光的干涉条纹减轻的小型高亮度的光源并且适合于投影仪10的光源装置60、以及能够防止干涉条纹造成的画质降低、实现小型高亮度的投影的投影仪10。
另外，根据本实施方式，由于进行等角度的旋转而将多个激光发光元件的干涉条纹重叠，所以能够有效地使干涉条纹不醒目。
并且，根据本实施方式，来自光源的射出光经由二向色镜173而照射到微透镜阵列175的规定的照射区域，由此，能够有效地使各色光向微透镜阵列175入射。
进而，根据本实施方式，进行重叠以使来自多个激光发光元件的激光效率良好地合成并聚光，能够使干涉条纹不醒目。
此外，根据本实施方式，能够效率良好地减轻对人眼造成不适的倾向高的波长长且元件的个数多的红色光源121的干涉条纹。
(实施例3)
下面对用于实施本发明的实施例3的方式进行说明。
另外，实施例3的发明的投影仪与上述中采用图1～图6说明的投影仪10相同。
如上述图5所示那样，来自构成红色光源装置120的4个作为红色光源元件121的红色激光二极管(图5表示出所设置的4个红色激光二极管中的同一列上的2个)的红色光，利用准直透镜125形成聚光度稍有差异的光线束并向微透镜阵列175入射。
此外，来自构成蓝色光源装置130的2个作为蓝色光源元件131的蓝色激光二极管(图5表示出所设置的2个蓝色激光二极管中的与上述红色激光二极管同一列的1个)的蓝色光，也利用准直透镜135形成聚光度分别稍有差异的光线束并向微透镜阵列175入射。
即，在本实施例3的方式中，使来自4个红色光源元件121的激光在利用
准直透镜125聚光时，形成聚光度不同的光，在从各红色光源元件121出射的激光的光线束中，通过使聚光度具有差异，从而使干涉条纹的间距变化。图17为例示地表示由于来自本发明的实施方式的光源装置的光而在光学图像中产生的干涉条纹的说明图。光学图像400、401、402、403分别示出了由于从4个各红色光源元件121出射的激光而在形成于显示元件51的表面上的光学图像中产生的干涉条纹。如图17(A)～图17(D)所示，光学图像400、401、402、403的干涉条纹的间距分别不同。
因而，利用照射光学系统170使聚光度不同的出射光在规定面上重叠、也就是使图17所示的光学图像401、402、403、404重叠时，4个红色光源元件121的各干涉条纹的浓淡差的变化成为多个等级的变化并且各条纹图样的线宽变细，在投影图像面中条纹的识别变得困难，能够提高投影图像的画质。
另外，来自2个蓝色光源元件131的激光也通过使聚光度不同从而在来自2个蓝色光源元件131的激光的干涉条纹中也设置间距差。
作为该聚光度不同的光源，在平板状的二极管保持体103的规定的凹部中，将红色光源元件121、蓝色光源元件131的凸缘(flange)部91插入，使来自各光源元件的出射光的光轴相互平行并且位于规定间隔的规定位置。图16为表示本发明的实施方式的投影仪的光源装置中的激光光源的结构的一个例子的剖面示意图。
如图16所示，将具有二极管收纳部107的透镜保持体105安装于二极管保持体103，将红色光源元件121、蓝色光源元件131的筒(cylinder)部93收纳于二极管收纳部107，通过透镜保持体105而按压凸缘部91的周缘前面，由此固定各光源元件。
此外，该透镜保持体105中插入固定有准直透镜125、135，根据阶差部109的位置来规定作为各光源元件的激光二极管和准直透镜之间的距离，根据透镜固定孔的位置而使各准直透镜的光轴与来自各光源元件的出射光的光轴一致，形成基于准直透镜和光源元件的组合的光源。
另外，作为红色光源元件121和蓝色光源元件131的各光源元件的引线95贯通透镜保持体105，在透镜保持体105的热沉78侧，利用未图示的柔性基板而与光源控制电路41连接。
并且，在本实施方式中，在与4个红色光源元件121相对应的4个准直透 镜125中，使激光的入射面或出射面的曲率半径不同，使4个准直透镜125的焦距分别不同。曲率半径变大则聚光度变小。曲率半径变小则聚光度变大。
另外，有时也使准直透镜125的入射面和出射面的两面的曲率半径根据各个准直透镜125而变更。
因而，即使是与对于同一发光特性的红色光源元件121为同一位置关系的准直透镜125组合而得到的光源，透射过各光源中的准直透镜125的来自各光源的出射激光的聚光度或扩散度也变得不同。
并且，在将来自各光源的光经由作为照射光学系统170的微透镜阵列175和聚光透镜178等而照射到作为规定面的显示元件51的镜面上时，由于从各光源出射时的聚光扩散的程度不同，规定面的干涉条纹的间距不同。
另外，即使是变更各准直透镜125的材质而形成折射率不同的玻璃材料、且同一形状同一大小的准直透镜125，作为焦距不同的准直透镜125，即使是同一结构的光源，也存在是出射光的聚光度具有微小的变化的光源的情况。例如，作为材料而具有玻璃、KT(KTaO3)晶体等。
进而，在同一玻璃材料或不同的玻璃材料的准直透镜125中，还存在如下情况，即：通过变更透镜的厚度来改变准直透镜125的焦距，对来自光源的出射光的聚光度设置差异。另外，还存在如下情况，即：采用同一焦距或不同焦距的准直透镜125，改变透镜保持体105的阶差部109的位置，从而对透射过准直透镜125的光的聚光度设置差异。透镜厚度增厚则聚光度变大，透镜厚度减小则聚光度变小。另外，如果准直透镜125和光源元件之间的距离加大，则聚光度变大，如果准直透镜125和光源元件之间的距离减小，则聚光度变小。
同样地，在2个蓝色光源元件131中，也存在如下情况，即：改变与构成各光源的各蓝色光源元件131相组合的准直透镜135的焦距或与蓝色光源元件131之间的距离，对从各蓝色光源元件131出射并透射过准直透镜135且向微透镜阵列175入射的各光线束的聚光度设置差异。
但是，该聚光度的变化在几度的范围内，即在入射到微透镜阵列175的各微透镜中的光从该微透镜出射的范围内，在与微透镜的特性相匹配的范围内被确定。
具体来说，准直透镜135的曲率半径设定为2.15mm～6.15mm，准直透镜135的厚度设定为2.2mm～4.5mm，准直透镜125和光源元件之间的距离设定在 1.3mm～4.2mm左右。
这样，改变来自红色光源装置120或蓝色光源装置130的各光源的出射光中的各光线束的聚光度、在透射过微透镜阵列175的光经由聚光透镜178等而聚光于作为规定面的显示元件51的表面上时，从不同的光源出射的激光的干涉条纹的间距变化。
因而，给从各光源出射的激光的干涉条纹的图案带来变化，使来自各光源的激光重叠在规定位置的平面上时，能够使干涉条纹的浓淡的等级数量增加，并且使条纹的间距变小而使干涉条纹不醒目。
并且，使用该光源装置60的投影仪10，通过使投影图像中的条纹图样不醒目，能够提高投影图像的质量。
另外，如果采用准直透镜的厚度或透镜表面的曲率半径不同的准直透镜，则仅通过选择与光源元件相组合的准直透镜，就能够容易地对来自光源的光线束的聚光度设置差异而使干涉条纹不醒目。
并且，如果采用折射率因材质而不同的准直透镜，则即使是同一形状同一结构的部件的组合，也能够对来自各光源的光线束的聚光度设置差异而使干涉条纹不醒目，光源的组装也由于是同一形状的部件的组合而变得容易。
进而，对光源和准直透镜之间的距离设置差异的光源，通过光源组装等中的调整而能够容易地制造。
并且，如果将出射同一波段的光的光源组合，则使来自各光源的光重叠而形成明亮的照射面并且利用来自各光源的不同间距的干涉条纹，能够使干涉条纹不醒目。
另外，由于具有微透镜阵列和聚光透镜，所以能够将重合的光聚光于作为规定面的显示元件51的表面，能够形成干涉条纹不醒目的明亮的照射面，进而形成投影图像。
此外，本发明并不限于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其实质的范围内，能够进行各种变形。另外，通过上述实施方式而实现的功能可以尽可能地适当组合而实施。在上述实施方式中包括各种阶段，通过公开的多个组成部件的适当的组合，可提取出各种发明。例如，即使从实施方式中公开的全部组成部件中删除几个组成部件，只要能够获得效果则删除了该组成部件而得到的方案也可以作为发明而提取。
Claims (8)
1.一种光源装置，具备：
作为半导体激光发光元件的多个光源；
微透镜阵列，由以各光轴相互平行且不一致的方式排列的多个微透镜构成，使来自上述各光源的出射光分别均匀化；以及
聚光透镜，将透射过上述微透镜阵列并被均匀化后的各光源的出射光聚光以使其在规定面上重叠；
该光源装置的特征在于，
上述微透镜阵列被划分为与上述多个光源数量相同的区域，按照来自上述各光源的出射光分别所照射的每个区域，上述微透镜的透镜特性不同。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
上述微透镜阵列中，按照各光源光所照射的上述每个区域，上述微透镜的厚度不同，从而上述微透镜的透镜特性不同。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
上述微透镜阵列中，按照各光源光所照射的上述每个区域，上述透镜表面的曲率半径不同，从而上述微透镜的透镜特性不同。
4.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
上述微透镜阵列中，按照各光源光所照射的上述每个区域，形成各微透镜的间距不同，从而上述微透镜的透镜特性不同。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
上述微透镜阵列中，按照各光源光所照射的上述每个区域，采用折射率不同的材质，从而上述微透镜的透镜特性不同。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的光源装置，其特征在于，
上述微透镜的透镜特性不同，使得根据透镜特性的变化，照射到上述规定面上的各光源光的面积按照每个上述光源而变化。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的光源装置，其特征在于，
上述微透镜的透镜特性中，根据透镜特性的变化而照射到上述规定面上的各光源光的面积相对于基准面的面积比在小于规定倍率的缩减范围内，上述基准面是对显示元件的显示有效区域的面积以上述规定倍率放大设定而得到的，上述显示元件通过被照射来自上述光源装置的光而形成光学图像。
8.一种投影仪，其特征在于，
具备：
光源装置；
显示元件，被照射来自上述光源装置的光从而形成光学图像；
投影侧光学系统，将通过上述显示元件而形成的光学图像投影到屏幕上；以及
投影仪控制机构，具有上述光源装置的光源控制机构及显示元件控制机构；
上述光源装置是权利要求1～5中任一项所记载的光源装置。
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