CN105467736A - 光学单元、使用其的光学装置、光源装置和投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学单元、使用其的光学装置、光源装置和投影显示装置。该光学单元包括多个抛物面镜，所述多个抛物面镜被配置为反射来自多个LD的光束并且将它们引导至凹透镜。来自抛物面镜的光束是多个会聚光束，并且抛物面镜反射来自LD的光束从而使得随着会聚光束更远离抛物面镜传播，它们之间的距离变短。

Description

光学单元、使用其的光学装置、光源装置和投影显示装置

技术领域

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

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。

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。

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。

考虑到上述问题，在日本专利申请公开No.2011-65770和美国专利公开申请No.2014/0111775中描述了用于使从LD组出射的光束尽可能薄的技术。

日本专利申请公开No.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。

美国专利公开申请No.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。

通过采用日本专利申请公开No.2011-65770和美国专利公开申请No.2014/0111775中讨论的技术，可以防止光学元件的尺寸的增加。

然而，在日本专利申请公开No.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。

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。

在另一方面，在美国专利公开申请No.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。

然而，采用美国专利公开申请No.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

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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

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。

[投影显示装置的结构]

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。

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。

光源装置100包括多个激光二极管1(LD)作为光源、从LD1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。

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。

LD1发射蓝光并且准直透镜2将从LD1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LD1和准直透镜2中的一些。

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。

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。

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。

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。

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。另外，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。

以这种方式，根据本示例性实施例，蓝的非转换光和包括绿和红光束的荧光可被引导至照明光学系统200。

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。

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。

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。

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)。

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，即，44A、44B和44C。

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。

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。

PBS53具有透过P偏振光并反射S偏振光的属性。因此，B光透过PBS53并且入射在液晶面板58B上。R光在PBS53上反射并且入射到液晶面板58R上。

在另一方面，透过二色镜50的G光穿过被配置为调整光程长度的白玻璃(dummyglass)56并然后入射到PBS51上。PBS51具有透过P偏振光并反射S偏振光的属性，因此G光被PBS51反射并且入射到液晶面板58G上。

上面已经描述了从光源装置100发射的光束入射到液晶面板58上的方式。下面描述图像光出射液晶面板58和图像被投影到屏幕500上的方式。图像光是用于显示将被投影到屏幕500上的图像的光束。

根据布置在液晶面板58上的像素的调制状态，入射到液晶面板(光调制设备)58中的每一个上的光束被给予相位差，从而使得该光束具有所期待的偏振方向。在被给予了相位差的光束中，表现出与从光源装置100发射的光束相同的偏振方向的组分返回光源装置100侧并且不被包括在图像光中。在另一方面，表现出与从光源装置100发射的光束相差90度的偏振方向的组分被引导至组合棱镜32。

当从光源装置100发射的R光被用于R光的液晶面板58R从S偏振光转换为P偏振光时，被转换为P偏振光的R光透过PBS53并且入射到波长选择相位板55上。波长选择相位板55具有不给予B光相位差且给予R光对应于半波长的相位差的属性。因此，透过波长选择相位板55的R光如同S偏振光那样入射到组合棱镜52上。

当从光源装置100发射的B光被用于B光的液晶面板58B从P偏振光转换为S偏振光时，该S偏振光被PBS53反射并且透过波长选择相位板55。波长选择相位板55不给予B光相位差，并且因此具有S偏振光的B光入射到组合棱镜52上。

当从光源装置100发射的G光被用于G光的液晶面板58G从S偏振光转换为P偏振光时，P偏振光透过PBS51并且入射到被配置为调整光程长度的白玻璃57上。透过白玻璃57的G光入射到组合棱镜52上。

因为组合棱镜52具有透过P偏振光并反射S偏振光的属性，所以当执行上述调制时，G光透过组合棱镜52，并且B光和R光被组合棱镜52反射以被引导至投影透镜400。因此，彩色图像可经由投影透镜400被投影到屏幕500上。

下面将描述根据本发明的第一示例性实施例。将参考图2A到5描述根据本发明的第一示例性实施例的安装有光学装置的光源装置的结构。

图2A和2B是示出了根据本发明的示例性实施例的安装有光学装置的光源装置的结构的图。图2A是YZ横截面上的投影图并且图2B是XZ横截面上的投影图。

在图2A到5中，平行于(下面描述的)凹透镜5的光轴的方向被称为Y轴方向，与Y轴正交并且平行于(下面描述的)平面镜4的反射表面的长边的方向被称为X轴方向，并且与Y轴方向和X轴方向正交的方向被称为Z轴方向。

光学装置10包括多个抛物面镜(反射表面)3。光学装置10还包括凹透镜(透镜单元)5和反射镜单元40。

除了上面所述光学装置10之外，光源装置100还包括多个LD1和准直透镜2，并且光源装置100被配置为发射来自凹透镜5的压缩的平行光束。在本示例性实施例中，多个抛物面镜3将被总称为抛物面镜阵列(光学单元)30，并且平面镜4将被总称为反射镜单元40。可以采用包括多个反射表面的棱镜来取代反射镜单元40。如在反射镜单元40中那样，该棱镜被配置为将从抛物面镜阵列30传输的光束引导至凹透镜5。

将首先描述来自LD1的光束经由准直透镜2向抛物面镜阵列30传播的方式。

如上所述，因为出射LD1的光束是发散光束，仅设置LD1将增加随后的光学元件的尺寸。因此，设置准直透镜2从而使得出射LD1的光束立即进入准直透镜2。因此，从LD1发射的发散光束被准直透镜2转变为平行光束，并且因此防止光学元件的尺寸的增加。

来自准直透镜2的光束可能不是完全平行的，并且可能在该装置的操作可用的范围内略微发散或者略微会聚。

在本示例性实施例中，如图2A和2B所示，围绕凹透镜5对称地设置两组LD，每一组包括总共24个LD(X轴方向上6行Z轴方向上4列)。LD1的数量是48。

下面描述从准直透镜2出射的光束如何经由抛物面镜阵列30向着平面镜4传播。

图3A、3B和3C是示出了抛物面镜阵列30的功能的图。图3A是YZ横截面上的投影图，图3B是XZ横截面上的投影图，并且图3C是XY横截面上的投影图。

在图3A、3B和3C中，省略了上述反射镜单元40和凹透镜5以解释抛物面镜阵列30的功能。在图3A、3B和3C中，仅示出了两个抛物面镜阵列30中的一个。

如图3A所示，可以看出抛物面镜阵列30将来自多个准直透镜2的平行光束转换为会聚光束，并且来自抛物面镜阵列30的会聚光束聚集到焦点F。

更具体地，多个抛物面镜3将来自LD1的平行光束转换为会聚光束并且反射从LD1发射的平行光束，从而使得当会聚光束传播远离抛物面镜3时，每一个会聚光束之间的距离变得更近。

换言之，从LD1发射的光束的中心光束在经由抛物面镜3向着凹透镜5传播的同时减小它们的相互距离。

换言之，各自穿过对应准直透镜2的光轴的多个光束在经由抛物面镜3向着凹透镜5传播的同时减小它们的相互距离。

如图3A所示，期待抛物面镜阵列30被配置为使得出射抛物面镜3的光束会聚的焦点F相对于抛物面镜阵列30位于与LD1和准直透镜2相反的(正Y方向上)位置。因此，与焦点F相对于抛物面镜阵列3位于与LD1和准直透镜2相同侧(负Y方向上)的情况相比，可以使来自抛物面镜3的光束更薄。换言之，可以使出射抛物面镜3的会聚光束的横截面小很多。因此，可以使来自凹透镜5的光束更薄并且可以进一步小型化随后的光学系统。

换言之，抛物面镜3被配置为使得来自光源的光束的主光束与抛物面镜3相交时的法线与该主光束之间所形成的角度是45度或更大。换言之，抛物面镜阵列30被配置为使得被来自抛物面镜3的会聚光束外切的圆锥的中心线与该主光束之间所形成的角度是90度或更大。

所有抛物面镜3不需要被如上所述地配置。抛物面镜3中的仅一个可按照上述方式配置。更期待将抛物面镜3中的一半多按照上述方式配置。即，期待抛物面镜3中的至少一个可被配置为使得当光束远离抛物面镜3传播时，来自该抛物面镜3的光束更加靠近凹透镜5的光轴方向。

虽然抛物面镜3具有抛物面表面共有的焦点F，但是抛物面镜3中的每一个被布置在互相不同的位置。结果，抛物面镜3的形状彼此不同。采用不同的形状，从多个抛物面镜3出射的光束可被聚集在焦点F上。

更具体地，如图3A所示，在YZ横截面中的抛物面镜3中，比较最接近凹透镜5的光轴的抛物面镜3a的形状和距离凹透镜5的光轴最远的抛物面镜3b的形状。根据两个形状的比较，可以看出抛物面顶点位置和轴旁曲率半径彼此不同。

即，抛物面镜3a和3b的顶点位置彼此不同，但是其焦点是公共的，即，焦点F。

在YZ横截面中互相不同的位置处设置抛物面镜3a和抛物面镜3b。然而，抛物面镜3a和3b的焦距彼此不同，从而抛物面镜3a和3b具有公共的焦点F。

更具体地，抛物面镜阵列30被配置为使得抛物面镜3与凹透镜5的光轴分离越远，焦距变得越长。

如果所有抛物面镜3各自形成相同抛物面形状的一部分，那么将难以将从抛物面镜3传输的会聚光束聚集在一个点上。

另外，如果所有抛物面镜3各自形成相同抛物面形状的一部分，那么当以链接抛物面镜3以将从抛物面镜3传输的会聚光束聚集到一个点上的方式调整该多个抛物面镜3的位置时，将形成连续形状的抛物面。采用这种结构，与根据本示例性实施例的结构相比，抛物面镜阵列30的尺寸可能增加。

当抛物面镜阵列30的尺寸增加时，来自抛物面镜阵列30的光束变厚，并且因此反射镜单元40和凹透镜5的尺寸也增加。

假设如下的结构，其中采用连续形状的抛物面镜而不增加反射镜单元和凹透镜的尺寸。在这种结构中，当如本示例性实施例那样相对于凹透镜的光轴对称地设置抛物面镜时，左右抛物面镜之间的距离需要比根据本示例性实施例的结构宽。因此，整个光源装置的尺寸将增加。

如果只使用一个抛物面镜，那么与根据本示例性实施例的结构相比，需要更远离抛物面镜地设置反射镜单元和凹透镜。因此，在这种情况下，整个光源装置的尺寸将增加。

即，在根据本示例性实施例的结构中，其中抛物面镜3各自形成不同抛物面形状的一部分，抛物面镜3与凹透镜5分离越远，它们具有越长的焦距。因此防止了装置尺寸的增加。

抛物面镜3的形状彼此不同的事实指示抛物面镜3具有互相不同的焦距。

另外，抛物面镜3与凹透镜5间隔越远焦距越长的事实指示更靠近LD1的抛物面镜3具有更长的焦距。

抛物面镜3越远离凹透镜5的事实指示从抛物面镜3到凹透镜5的光程长度越长或者抛物面镜3越远离凹透镜5，或者这两者。

另外，采用根据本示例性实施例的抛物面镜阵列30，来自抛物面镜3的多个会聚光束可被聚集在一个点上，并且因此可以增强出射荧光体的光束的平行性。

包括凹透镜5的光轴并且平行于反射镜单元40的长边的表面被称为第一横截面，并且与该第一横截面正交并且包括凹透镜5的光轴的表面被称为第二横截面。在抛物面镜3中，相对于第一横截面或第二横截面对称地设置的抛物面镜3(反射表面)是相同抛物面形状的一部分。根据本示例性实施例，第一横截面是XY横截面并且第二横截面是YZ横截面。

换言之，在抛物面镜3中，在XZ横截面中位于与凹透镜5的光轴相同距离处的抛物面镜3形成同一抛物面形状的一部分。采用抛物面镜阵列30的结构，即使当如图2A所示那样相对于凹透镜5的光轴对称地设置抛物面镜阵列30时，来自抛物面镜阵列30的多个会聚光束也可以聚集在一个点上。

如图4所示，抛物面镜阵列30被配置为一个光学元件。更具体地，在基底部件6上不连续地设置多个抛物面镜3。换言之，在基底部件6上提供抛物面镜3，所述抛物面镜3彼此以预定距离间隔开。每一个抛物面镜3之间的距离与布置的LD1之间的距离对齐。

可以通过模制玻璃材料或通过切割或者模制金属组件来形成如图4所示的光学元件的抛物面镜阵列30。

当抛物面镜3各自形成不同抛物面形状的一部分时，如图4所示，可以不连续地形成抛物面镜3。

当利用模制以玻璃形成来制造抛物面镜阵列30时，期待抛物面镜阵列30表现出较小的不平坦性以防止从模具中取出抛物面镜阵列30时出现角损(sheardroop)。即，期待基底部件6和抛物面镜3的端点之间的距离在Y轴方向上是短的。

因此，期待由穿过抛物面镜3的端点的具有平滑曲线(诸如样条曲线)的玻璃材料或者金属材料填充抛物面镜3之间的间隙。因此可以降低抛物面镜阵列30的表面上的不平坦性，导致防止上述的模制时的角损。

另外，基底部件6不需要为平板形状，而可以为例如弯曲的形状。

抛物面镜阵列可以拥有具有恒定厚度和多个反射表面的台阶式的形状，而不是其中基底部件6设置有抛物面镜3的结构。可以通过例如冲压模制平的金属板来形成这种抛物面镜阵列。另外，抛物面镜3的反射表面被涂层。涂层材料可以是金属反射膜(诸如铝或者银)或者是电介质多层膜。当采用电介质多层膜时，其反射率应当在从LD1发射的光束的波长处最大从而增强光利用效率。

LD一般地发射线性偏振光。当多个LD1被布置为使得来自每一个LD1的光束的偏振方向平行于X轴方向时，抛物面镜3在YZ横截面上的反射率被增强，并且光利用效率可以被进一步增强。

如图2A所示，来自LD1的光束在YZ横截面中需要被以比其它横截面中尖锐的角度反射，从而使得来自被布置在Z轴方向上的LD1的所有光束可以入射到反射镜单元40上。

所以，期待多个LD1被布置为使得来自LD1的光束的偏振方向平行于X轴方向，以增强抛物面镜3在YZ横截面中的反射率。

从LD1发射并且进入每一个抛物面镜3的光束的入射角针对每一个抛物面镜3而不同。这是因为抛物面镜阵列30被配置为随着光束更远离凹透镜5的光轴入射到将该光束引导至反射镜单元40的抛物面镜3，在凹透镜5的光轴和抛物面镜3之间形成的角度变小。

因此，通过以如下方式来调整抛物面镜3中的每一个的涂层，该方式使得抛物面镜3中的每一个的涂层的反射率在从LD1进入抛物面镜3的光束的入射角处最大，从而进一步增强光利用效率。

本发明不限于针对抛物面镜3中的每一个调整涂层的结构。该涂层可以对于所有抛物面镜3是相同的。

在这种结构中，期待采用具有反射率最大的入射角范围的涂层，而不是采用在预定入射角处反射率变得最大的涂层。

从LD1发射并且进入抛物面镜3中的每一个的光束的入射角对应于在法线和入射光束之间形成的角度。该法线形成在从LD1发射的光束中的穿过准直透镜2的光轴的光束入射到抛物面镜3上的位置处。

凹透镜5的光轴和抛物面镜3之间形成的角度可以是连接抛物面镜3的端点的线和凹透镜5的光轴之间形成的角度。另外，在抛物面镜3上，凹透镜5的光轴和抛物面镜3之间形成的角度可以是切线和凹透镜5的光轴之间形成的角度。该切线形成在来自LD1的光束中的穿过准直透镜2的光轴的光束入射的位置处。

根据本示例性实施例，所有LD1发射蓝光，但是本发明不限于此。

例如，多个LD1可以包括蓝光LD、红光LD和绿光LD。另外，所述多个LD1可以包括蓝光LD和红光LD。

如上所述，如果所述多个LD1包括其中每一个LD具有互相不同的波长的LD，那么各个抛物面镜3的涂层可以根据LD的波长而不同。另外，当所述多个LD1包括蓝、红和绿光LD时，可以不提供上述二色镜12和荧光体13。

下面将描述从反射镜单元40出射的光束如何经由凹透镜5向着随后的系统传播。

从抛物面镜阵列30出射的多个会聚光束被在反射镜单元40上反射并且进入凹透镜5。

凹透镜5是具有负光焦度并且具有凸侧的弯月形透镜，来自所述LD1的光束入射到该凸侧。

如上所述，当不设置反射镜单元40时，如图3A所示，来自抛物面镜阵列30的多个会聚光束被聚集在公共焦点F上。

另外，根据本示例性实施例，在凹透镜的焦点是如图5所示的F’的情况下，当不存在凹透镜5时，来自反射镜单元40的多个会聚光束聚集在焦点F’上。

更具体地，抛物面镜3中的每一个的焦点和凹透镜5的焦点彼此重叠。采用这种结构，凹透镜5可以将从反射镜单元40传输的会聚光束转换为平行光束。

当凹透镜5由球面透镜构成时，出现球面像差。结果，来自凹透镜5的光束的平行性可能被降低。

在这种情况下，通过以补偿由于凹透镜5而产生的球面像差的方式调整抛物面镜3的焦点的位置，防止了来自凹透镜5的光束的平行性的减小。

更具体地，抛物面镜阵列30被配置为随着抛物面镜3引导的光束更远离凹透镜5的光轴入射到反射镜单元40上，凹透镜5的光轴和抛物面镜3之间的角度变小。换言之，在抛物面镜阵列30中，抛物面镜3与凹透镜5分离地越远，凹透镜5的光轴和抛物面镜3之间形成的角度越小。

这种结构防止了由于凹透镜5而产生的球面像差，同时来自抛物面镜3的多个会聚光束可被聚集在荧光体上的较小范围中。

上面已经描述了根据本发明的示例性实施例，但是本发明不限于这些示例性实施例，并且可以在本发明的范围内做出各种修改和变化。

[其它示例实施例]

上述示例性实施例描述了其中来自抛物面镜阵列的光束被凹透镜转换为平行光束的结构，即，其中透镜单元具有负光焦度的结构。然而，本发明不限于此。在可以小型化光源装置同时防止光利用效率的减小的光学装置的情况下，例如，可以在Y轴方向上比来自反射镜单元40的光束的聚集位置更深地设置凸透镜。即，透镜单元可以具有正光焦度。在这种结构中，凸透镜被设置为使得凸透镜的焦点位于来自反射镜单元40的光束的聚集位置处。

上述示例性实施例描述了其中使用多个抛物面镜3作为反射表面和作为凹面镜的结构，但是本发明不限于此。例如，可以采用多个平面镜作为反射表面并且可以在准直透镜2和平面镜之间提供第二正透镜，以将会聚光束引导到该平面镜。第二正透镜将来自准直透镜2的平行光束转换为会聚光束。换言之，来自多个光源的光束不限于平行光束，并且反射表面不限于包括抛物面表面的凹面镜。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应当被给予最宽泛的解释，以便包括所有这些修改和等同结构与功能。

Claims (9)

1.一种光学单元，其特征在于，包括:

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使得会聚光束中的每一个之间的距离随着从所述反射表面传播的距离而减小，

反射表面中的每一个是多个凹面镜中的每一个，

凹面镜中的每一个是多个凹表面中的不同凹表面的一部分，并且凹表面中的每一个具有彼此不同的形状，

所述凹面镜包括第一凹面镜和第二凹面镜，在距离透镜单元的比第一凹面镜更远离所述透镜单元的位置处提供第二凹面镜，以及

第二凹面镜的焦距比第一凹面镜的焦距长。

2.根据权利要求1所述的光学单元，

其中凹表面中的每一个是抛物面表面。

3.根据权利要求1所述的光学单元，

其中反射表面中的至少一个被配置为使得来自所述反射表面的光束在与所述光源不同的方向上传播。

4.一种光学装置，其特征在于，包括：

光学单元；

透镜单元；和

反射镜单元，被配置为将来自所述光学单元的光束引导到所述透镜单元，

其中所述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所述透镜单元，以及

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，并且使得会聚光束中的每一个之间的距离随着从所述反射表面传播的距离而减小，

反射表面中的每一个是多个凹面镜中的每一个，

凹面镜中的每一个是多个凹表面中的不同凹表面的一部分，并且凹表面中的每一个具有彼此不同的形状，

所述凹面镜包括第一凹面镜和第二凹面镜，在距离透镜单元的比第一凹面镜更远离所述透镜单元的位置处提供第二凹面镜，以及

第二凹面镜的焦距比第一凹面镜的焦距长，以及

所述透镜单元被配置为将来自所述反射镜单元的会聚光束转换为多个互相平行的光束。

5.根据权利要求4所述的光学装置，

其中所述透镜单元包括弯月形透镜，该弯月形透镜具有负光焦度，并且来自所述光源的光束进入的入射侧是凸的。

6.根据权利要求4所述的光学装置，

其中，在第一横截面是包括所述透镜单元的光轴并且平行于所述反射镜单元的长边的表面并且第二横截面是与第一横截面正交并且包括所述透镜单元的光轴的表面的情况下，所述反射表面中的相对于第一横截面或第二横截面对称地被设置的反射表面构成同一抛物面形状的一部分。

7.一种光源装置，其特征在于，包括:

多个光源；

多个正透镜，其中来自所述光源的多个光束各自入射到所述正透镜上；

光学装置；

波长转换设备，被配置为将来自所述光学装置的光束的一部分转换为具有与来自所述光学装置的光束的波长不同的波长的转换光，并且发射所述转换光和具有与来自所述光学装置的光束的波长相同的波长的非转换光；以及

二色镜，

其中所述光学装置包括:

光学单元；

透镜单元；以及

反射镜单元，被配置为将来自所述光学单元的光束引导至所述透镜单元，

其中所述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所述透镜单元，以及

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，并且使得会聚光束中的每一个之间的距离随着从所述反射表面传播的距离而减小，

反射表面中的每一个是多个凹面镜中的每一个，

凹面镜中的每一个是多个凹表面中的不同凹表面的一部分，并且凹表面中的每一个具有彼此不同的形状，

所述凹面镜包括第一凹面镜和第二凹面镜，在距离透镜单元的比第一凹面镜更远离所述透镜单元的位置处提供第二凹面镜，以及

第二凹面镜的焦距比第一凹面镜的焦距长，

所述透镜单元被配置为将来自所述反射镜单元的会聚光束转换为多个互相平行的光束，以及

所述二色镜被配置为使得来自所述光学装置的光束经由所述二色镜入射到所述波长转换设备上。

8.根据权利要求7所述的光源装置，

其中所述多个光源被配置为使得来自所述光源的光束的偏振方向与平行于所述正透镜的光轴和所述反射镜单元的法线的横截面正交。

9.一种投影显示装置，其特征在于，包括:

光源装置；

光调制设备；

颜色分离-组合系统，被配置为将来自所述光源装置的光束划分为多个光束，以将所述光束引导至所述光调制设备并且组合来自所述光调制设备的光束；以及

照明光学系统，被配置为将来自所述光源装置的光束引导至所述颜色分离-组合系统，

其中所述光源装置包括:

多个光源；

多个正透镜，其中来自所述光源的多个光束各自入射到所述正透镜上；

光学装置；

波长转换设备，被配置为将来自所述光学装置的光束的一部分转换为具有与来自所述光学装置的光束的波长不同的波长的转换光，并且发射所述转换光和具有与来自所述光学装置的光束的波长相同的波长的非转换光；以及

二色镜，

其中所述光学装置包括:

光学单元；

透镜单元；和

反射镜单元，被配置为将来自所述光学单元的光束引导至所述透镜单元，

其中所述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所述光源的光束并且将所述光束引导至所述透镜单元，

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，并且使得会聚光束中的每一个之间的距离随着从所述反射表面传播的距离而减小，

反射表面中的每一个是多个凹面镜中的每一个，

凹面镜中的每一个是多个凹表面中的不同凹表面的一部分，并且凹表面中的每一个具有彼此不同的形状，

所述凹面镜包括第一凹面镜和第二凹面镜，在距离透镜单元的比第一凹面镜更远离所述透镜单元的位置处提供第二凹面镜，以及

第二凹面镜的焦距比第一凹面镜的焦距长，

所述透镜单元被配置为将来自所述反射镜单元的会聚光束转换为互相平行的光束，以及

所述二色镜被配置为使得来自所述光学装置的光束经由所述二色镜入射到所述波长转换设备上。