CN106199783A - 准直透镜、具备该准直透镜的光源装置以及投影装置 - Google Patents

Abstract

一种准直透镜，包括：入射部，入射光入射到该入射部，该入射部具有长条凹状部，该长条凹状部将与上述入射光的光轴正交的第一轴方向作为长边方向，并朝向上述入射光的出射方向而形成为凹状，与上述第一轴正交的截面的凹边缘形成为圆弧状；以及出射部，向上述入射部入射的上述入射光从该出射部出射，该出射部形成为，与上述第一轴正交的截面的圆弧边缘部的曲率和与第二轴正交的截面的圆弧边缘部的曲率不同，该第二轴与上述光轴以及上述第一轴正交。

Description

准直透镜、具备该准直透镜的光源装置以及投影装置

本申请基于2014年8月21日申请的日本专利申请第2014-168393号。将其说明书、专利请求的范围以及附图整体参照地援用于本说明书。

技术领域

本发明涉及准直透镜、具备该准直透镜的光源装置以及投影装置。

背景技术

现今，作为将个人计算机的画面、视频图像、以及基于存储卡等所存储的图像数据的图像等向屏幕进行投影的图像投影装置的数据投影仪被广泛使用。以往，这种投影仪的主流是将高亮度的放电灯作为光源，但近年来，提出有使用了省电、长寿命、高亮度的激光二极管的投影装置。

日本特开2013-190591号公报所公开的投影装置，作为光源而具备：产生蓝色波段光的蓝色激光发光器、产生红色波段光的红色激光发光器、以及通过对荧光体层照射激励光而产生绿色波段光的荧光发光装置。从各色激光发光器出射的激光，经由准直透镜向微透镜阵列照射，由此成为强度分布均匀的扩散光而向显示元件导光。同样，来自荧光发光装置的荧光光也经由相同的微透镜阵列向显示元件导光。

此外，已知来自激光二极管的出射光的截面形状成为椭圆形状。在日本实开平5-45656号公报中公开一种光源装置，使用轴向一致的2个圆柱透镜，对通过准直透镜准直后的来自激光二极管的出射光的截面形状进行整形而成为圆形。

在日本特开2013-190591号公报所公开的投影装置中，来自激光二极管的出射光和来自荧光发光装置的荧光光经由相同的微透镜阵列。一般，来自激光二极管的出射光的指向性较强而照射范围较窄。

因此，当激光向与作为荧光光的绿色波段光的入射范围相配合地调整了的微透镜阵列入射时，激光所照射的微透镜的数量较少，不能够充分地进行强度分布的均匀化。

此外，当为了提高激光的强度分布的均匀化而减小微透镜阵列的各微透镜时，微透镜与微透镜之间的接合部的透射光的损失变大，会使光的利用效率降低。

另一方面，在通过准直透镜来扩大激光的照射范围而使透射的微透镜的数量增加的情况下，为了获取激光的截面椭圆形状的长轴方向，而准直透镜大型化，进而会导致投影装置的大型化。

此外，即使是激光的透镜出射面的截面形状不是圆形、或者可以不被正确地准直的用途，当相对于光轴的出射角度不相同(按照椭圆状扩展)时，有时对于之后的利用也是不优选的。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提高使激光的照射范围扩展并使相对于光轴的出射角度相同的准直透镜、具备该准直透镜的光源装置以及投影装置。

根据本发明的一个方式，准直透镜包括入射部，入射光入射到该入射部，该入射部具有长条凹状部，该长条凹状部将与上述入射光的光轴正交的第一轴方向作为长边方向，并朝向上述入射光的出射方向而形成为凹状，与上述第一轴正交的截面的凹边缘形成为圆弧状；以及出射部，向上述入射部入射的上述入射光从该出射部出射，该出射部形成为，与上述第一轴正交的截面的圆弧边缘部的曲率和与第二轴正交的截面的圆弧边缘部的曲率不同，该第二轴与上述光轴以及上述第一轴正交。

并且，根据本发明的其他方式，光源装置包括上述准直透镜，来自激光二极管的出射光成为向上述准直透镜入射的上述入射光，并且，上述激光二极管被配置为，来自上述激光二极管的出射光的截面椭圆形状的长轴方向成为上述第一轴方向。

并且，根据本发明的其他方式，投影装置包括：上述光源装置；显示元件，被照射来自上述光源装置的光源光，并形成图像光；投影侧光学系统，将从上述显示元件出射的上述图像光向屏幕进行投影；以及投影装置控制单元，对上述显示元件以及上述光源装置进行控制。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的投影装置的外观立体图。

图2是表示本发明的第一实施方式的投影装置的功能模块的图。

图3是表示本发明的第一实施方式的投影装置的内部构造的平面示意图。

图4是表示本发明的第一实施方式的激光二极管出射光的情况的立体图。

图5A是本发明的第一实施方式的准直透镜的y-z平面的侧视图。图5B是本发明的第一实施方式的准直透镜的x-z平面的侧视图。图5C是本发明的第一实施方式的准直透镜的x-y平面的后视图。

图6A是表示来自本发明的第一实施方式的激光二极管的出射光透射准直透镜的情况的示意图，是y-z平面的侧视图。图6B是表示来自本发明的第一实施方式的激光二极管的出射光透射准直透镜的情况的示意图，是x-z平面的侧视图。

图7是表示向本发明的第一实施方式的微透镜阵列入射光的情况的平面示意图。

图8A是本发明的第二实施方式的准直透镜的y-z平面的侧视图。图8B是本发明的第二实施方式的准直透镜的x-z平面的侧视图。图8C是本发明的第二实施方式的准直透镜的x-y平面的后视图。

图9A是表示来自本发明的第三实施方式的激光二极管的出射光透射准直透镜的情况的示意图，是y-z平面的侧视图。图9B是表示来自本发明的第三实施方式的激光二极管的出射光透射准直透镜的情况的示意图，是x-z平面的侧视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，基于图1～图7对本发明的第一实施方式进行说明。图1是投影装置10的外观立体图。此外，在本实施方式中，投影装置10的左右表示相对于投影方向的左右方向，前后表示相对于投影装置10的屏幕侧方向以及光线束的行进方向的前后方向。

并且，如图1所示那样，投影装置10为大致长方体形状，在作为投影装置10的框体的前方侧板的正面板12的侧方具有投影部，并且在该正面板12上设置有多个排气孔17。并且，虽然未图示，但具备对来自遥控器的控制信号进行接收的Ir接收部。

此外，在框体的上壳体11上设置有键/指示器部37，在该键/指示器部37配置有对电源开关键、电源的接通或者关断进行报告的电源指示器、对投影的接通、关断进行切换的投影开关键、在光源单元、显示元件或者控制电路等过热时进行报告的过热指示器等键、指示器。此外，上壳体11构成为，对投影装置10的框体的上面以及左侧面的一部分进行覆盖，在故障时等将上壳体11从下壳体16取下。

并且，在框体的背面，在未图示的背面板上设置有输入输出连接器部以及电源适配器插口等各种端子，在输入输出连接器部设置有USB端子、输入模拟RGB影像信号的影像信号输入用的D-SUB端子、S端子、RCA端子、声音输出端子等。此外，在背面板上形成有多个吸气孔。

接下来，使用图2的功能框图对投影装置10的投影装置控制单元进行说明。投影装置控制单元包括控制部38、输入输出接口22、图像转换部23、显示编码器24以及显示驱动部26等。

该控制部38负责投影装置10内的各电路的动作控制，包括CPU、固定地存储各种设定等的动作程序的ROM以及作为工作存储器使用的RAM等。

并且，通过该控制单元，从输入输出连接器部21输入的各种规格的图像信号，在经由输入输出接口22、系统总线(SB)而通过图像转换部23以统一为适合显示的规定格式的图像信号的方式转换之后，向显示编码器24输出。

此外，显示编码器24在将所输入的图像信号在视频RAM25中展开存储之后，根据该视频RAM25的存储内容生成视频信号而向显示驱动部26输出。

显示驱动部26作为显示元件控制单元起作用，与从显示编码器24输出的图像信号对应，以适当的帧率对空间的光调制元件(SOM)即显示元件51进行驱动。

并且，在该投影装置10中，关于从光源装置60出射的光线束，使其经由光学系统向显示元件51照射，由此通过显示元件51的反射光来形成光像，并经由投影侧光学系统将图像向未图示的屏幕进行投影显示。此外，该投影侧光学系统的可动透镜组235通过透镜马达45进行用于变焦调整、聚焦调整的驱动。

此外，图像压缩/解压部31通过ADCT以及霍夫曼编码等处理对图像信号的亮度信号以及色差信号进行数据压缩，并进行向作为装卸自如的记录介质的存储卡32依次写入的记录处理。

并且，图像压缩/解压部31为，在再生模式时将存储卡32所记录的图像数据读出，将构成一系列动画的各个图像数据按照1帧单位进行解压，将该图像数据经由图像转换部23向显示编码器24输出，并进行能够基于存储卡32所存储的图像数据来显示动画等的处理。

并且，由设置在框体的上壳体11上的主键以及指示器等构成的键/指示器部37的操作信号，直接向控制部38送出，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解调的编码信号向控制部38输出。

此外，控制部38经由系统总线(SB)连接声音处理部47。该声音处理部47具备PCM音源等音源电路，在投影模式以及再生模式时对声音数据进行模拟化，对扬声器48进行驱动而进行扩声放音。

此外，控制部38对作为光源控制单元的光源控制电路41进行控制，该光源控制电路41对光源装置60的红色光源装置、绿色光源装置以及蓝光源装置的发光分别独立地进行控制，以便从光源装置60出射在图像生成时所要求的规定波段的光。

并且，控制部38使冷却风扇驱动控制电路43进行基于设置于光源装置60等的多个温度传感器的温度检测，根据该温度检测的结果对冷却风扇的旋转速度进行控制。此外，控制部38还使冷却风扇驱动控制电路43通过计时器等在投影装置10主体的电源关断后也持续进行冷却风扇的旋转、或者根据温度传感器的温度检测的结果进行将投影装置10主体的电源关断等的控制。

接下来，对该投影装置10的内部构造进行说明。图3是表示投影装置10的内部构造的平面示意图。投影装置10在中央部分具备光源装置60，在光源装置60的左侧方具备投影侧光学系统220的透镜镜筒225。此外，投影装置10在透镜镜筒225与背面板13之间具备DMD等显示元件51。投影装置10在显示元件51与背面板13之间具备使显示元件51冷却的散热器191。并且，投影装置10在光源装置60的下方具备主控制电路基板。

光源装置60包括：出射绿色波段光的绿色光源装置80；出射红色波段光的红色光源装置120；出射蓝色波段光的蓝光源装置300；以及导光光学系统140。

蓝光源装置300和红色光源装置120配置为，来自各色光源装置的出射光的光轴分别与来自激励光照射装置70的激励光的光轴以及从绿色光源装置80即荧光发光装置100出射的荧光发光光的光轴正交。

红色光源装置120和蓝光源装置300为，使红色光源装置120为前方侧而前后排列地配置。红色光源装置120包括一个红色激光二极管121、以及配置在该红色激光二极管121的光轴上的准直透镜400。同样，蓝光源装置300包括一个蓝色激光二极管301、以及配置在该蓝色激光二极管301的光轴上的准直透镜400。红色激光二极管121以及蓝色激光二极管301被配置为，分别朝向左侧板14侧出射激光。

从红色激光二极管121以及蓝色激光二极管301出射的激光，通过准直透镜400而激光的截面椭圆形状分别被整形为圆形，并且被转换为准直了的平行光。关于该准直透镜400的详细将后述。

在光源装置60与右侧板15之间，具备对红色光源装置120的红色激光二极管121以及蓝光源装置300的蓝色激光二极管301进行冷却的散热器131、190。

在散热器131、190与正面板12之间配置有冷却风扇261。冷却风扇261吸入由散热器131、190加热的冷却介质而向装置外部排出。

绿色光源装置80包括：配置在投影装置10的框体的左右方向的大致中央部分的激励光照射装置70；以及配置在从该激励光照射装置70出射的光线束的光轴上且在正面板12附近的荧光发光装置100。

作为激励光源的激励光照射装置70由2个蓝色激光二极管71构成。2个蓝色激光二极管71以光轴与背面板13垂直的方式左右排列地配置。并且，在蓝色激光二极管71与背面板13之间配置有散热器81。在各蓝色激光二极管71的光轴上，分别配置有将来自各蓝色激光二极管71的出射光转换为平行光的聚光透镜即准直透镜73。

在散热器81与背面板13之间，配置有作为冷却介质而将外部空气向散热器81侧送风的送风风扇即冷却风扇261，通过该冷却风扇261和散热器81对蓝色激光二极管71进行冷却。

绿色光源装置80的荧光发光装置100具备成为荧光板的荧光轮101、轮马达110、以及聚光透镜组111。

成为荧光板的荧光轮101以与正面板12平行的方式配置，即以与来自激励光照射装置70的出射光的光轴正交的方式配置。轮马达110对该荧光轮101进行旋转驱动。聚光透镜组111对从荧光轮101向背面板13方向出射的光线束进行聚光。在轮马达110与正面板12之间配置有散热器130等，通过这些对荧光轮101进行冷却。

成为荧光板的荧光轮101为圆板状的金属基材，具有将来自蓝色激光二极管71的出射光作为激励光而出射绿色波段的荧光发光光的环状的荧光发光区域。该荧光发光区域为，在金属基材上形成有凹部，在该凹部设置有接受激励光而进行荧光发光的荧光体层。并且，包括荧光发光区域的荧光轮101的蓝色激光二极管71侧的表面，通过银蒸镀等而被进行镜面加工，由此形成反射光的反射面，在该反射面上敷设绿色荧光体的层。

向荧光轮101的绿色荧光体层照射的、来自激励光照射装置70的出射光，对绿色荧光体层中的绿色荧光体进行激励。并且，从绿色荧光体向全方位进行荧光发光的光线束，直接向蓝色激光二极管71侧出射、或者在由荧光轮101的反射面反射之后向蓝色激光二极管71侧出射。

此外，未被荧光体层的荧光体吸收、而照射于金属基材的激励光，被反射面反射而再次向荧光体层入射，并对荧光体进行激励。由此，通过使荧光轮101的凹部的表面成为反射面，由此能够提高从激励光照射装置70出射的激励光的利用效率，能够使其更明亮地发光。

并且，在从红色光源装置120出射的红色波段光以及从蓝光源装置300出射的蓝色波段光的光轴、与从激励光照射装置70出射的蓝色波段光以及从绿色光源装置80出射的绿色波段光的光轴正交地交叉的位置，配置有分色镜141。该分色镜141使蓝色以及红色波段光透射，对绿色波段光进行反射而将该绿色光的光轴向左侧板14方向转换90度。由此，能够通过1个分色镜141使红色波段光、绿色波段光以及蓝色波段光的各光在相同的光路上重叠。

并且，在分色镜141的左方配置有微透镜阵列145。微透镜阵列145使各色波段光扩散并且使透射了各微透镜阵列145的光重叠，使各波段光的强度分布均匀化。

本实施方式的微透镜阵列145的各微透镜为，作为透镜形状成为俯视横长矩形形状的双凸透镜，并排列为格子状。并且，在该微透镜阵列145的左侧板14侧，配置有聚光透镜147。聚光透镜147使透射了微透镜阵列145的扩散均匀光聚光为显示元件51的有效尺寸。并且，导光光学系统140由分色镜141、微透镜阵列145、以及聚光透镜147形成。

此外，作为光源侧光学系统170，设置有光轴转换镜173以及聚光透镜174。此外，聚光透镜174将从显示元件51出射的光进行聚光，使其向透镜镜筒225入射，因此也成为投影侧光学系统220的构成要素之一。

来自光源装置60的出射光，通过微透镜阵列145而成为均匀的强度分布，并经由聚光透镜147向光轴转换镜173出射。另一方面，在显示元件51的前方具备聚光透镜174。因此，由光轴转换镜173反射的光源光，通过聚光透镜174而有效地向显示元件51照射。

由显示元件51反射的接通光，通过投影侧光学系统220作为投影光向屏幕放出。该投影侧光学系统220的透镜镜筒225，是具备内置于透镜镜筒225的固定透镜组以及可动透镜组235而具备变焦功能的可变焦点型透镜。可动透镜组235将透镜马达作为驱动源，能够进行变焦调整、聚焦调整。

通过如此地构成投影装置10，由此当在使荧光轮101旋转、并且从激励光照射装置70、红色光源装置120、蓝光源装置300分别以不同定时出射光时，红色、绿色以及蓝色的各波段光经由导光光学系统140以及光源侧光学系统170向显示元件51入射。因此，投影装置10的显示元件51即DMD根据数据来通过各色的光对图像进行时分割显示，由此能够将彩色图像对屏幕进行投影。

在此，光源装置60所具备的激光二极管(红色激光二极管121、蓝色激光二极管301)，一般在相对于二极管的接合面的垂直方向和水平方向上放射角不同。因此，如图4所示那样，已知从激光二极管出射的激光的截面成为椭圆形状。在此，为了进行以下的说明，将来自红色激光二极管121以及蓝色激光二极管301的出射光的截面椭圆形状P的长轴方向定义为x轴(第一轴)、将短轴方向定义为y轴(第二轴)、将激光的光轴定义为z轴。

图3根据上述各轴的定义来表示y-z平面的配置。并且，红色激光二极管121以及蓝色激光二极管301被配置为，从各激光二极管121、301出射的激光的截面椭圆形状P的长轴方向(x轴方向)与纸面垂直。在以下的说明中，与图3所示的各激光二极管121、301的配置相对应，基于上述x―y―z轴系进行说明。

图5A是准直透镜400的y-z平面的侧视图。图5B是x-z平面的侧视图。图5C是x-y平面的后视图。如图5C所示那样，准直透镜400的外形形成为圆形。准直透镜400在图5A的左侧形成有作为激光的入射光所入射的入射部410。并且，准直透镜400在图5A的右侧形成有向入射部410入射的入射光所出射的出射部430。

入射部410的外面形成为平坦面411。在该平坦面411的中心部，形成有将与入射光的光轴即z轴正交的x轴方向作为长边方向的长条凹状部412。长条凹状部412朝向入射光的出射方向即图5A中的右方，而从平坦面411形成为凹状。并且，与x轴正交的截面中的凹边缘413形成为圆弧状。该凹边缘413的半径小于激光二极管(红色激光二极管121、蓝色激光二极管301)的前端即出射面与准直透镜400的平坦面411之间的距离(参照图6A)。此外，如图5B所示那样，与y轴正交的截面中的凹边缘414形成为直线状。即，换言之，长条凹状部412形成为圆柱形状的凹部。

如准直透镜400的侧面图、即图5A以及图5B所示那样，出射部430朝向出射方向即右侧而形成为凸透镜状。并且，出射部430形成为，图5A所示的与x轴正交的截面中的形成为圆弧状的边缘部即圆弧边缘部432的曲率、与图5B所示的相对于与x轴正交的y轴正交的截面中的形成为圆弧状的边缘部即圆弧边缘部437的曲率不同。即，换言之，出射部430形成为非球面透镜。并且，出射部430的形成为非球面透镜的部分形成为，从出射部430出射的光成为平行光。在本实施方式中，圆弧边缘部432的曲率形成得大于圆弧边缘部437的曲率。

接下来，基于图6对从各激光二极管出射的激光透射准直透镜400的情况进行说明。图6A表示y-z平面，图6B表示xz平面。如图6A以及图6B所示那样，来自激光二极管(红色激光二极管121、蓝色激光二极管301)的出射光即激光LR，以截面椭圆形状P的长轴方向(x轴方向)与准直透镜400的长条凹状部412的长边方向相匹配的方式，向入射部410的长条凹状部412入射。

因此，如图6A所示那样，来自激光二极管(红色激光二极管121、蓝色激光二极管301)的出射光即激光LR的截面椭圆形状P的短轴方向(y轴方向)，通过长条凹状部412的凹边缘413而使宽度扩大。此时，激光LR的y轴方向的宽度被扩大为，与出射部430的激光LR的x轴方向的宽度相等。另一方面，如图6B所示那样，激光LR的x轴方向的宽度不通过长条凹状部412而扩大，仅根据准直透镜400的材质的折射率来扩大。

并且，从准直透镜400的出射部430出射的激光LR，通过形成为非球面透镜的凸透镜状部分而作为平行光出射。从出射部430出射的激光LR透射分色镜141，并向微透镜阵列145照射。

图7表示从各色激光二极管出射的激光向微透镜阵列145照射的情况。此外，图7表示x-y平面的微透镜阵列145。如图7所示那样，从红色激光二极管121以及蓝色激光二极管301出射的激光，通过准直透镜400而作为截面形状被整形为圆形的平行光即激光121LR以及301LR向微透镜阵列145照射。此外，来自绿色光源装置80的荧光光作为荧光光80FR且作为截面形状为圆形的光向微透镜阵列145照射。

如此，来自各激光二极管的激光，通过准直透镜400从截面椭圆形整形为截面圆形而向微透镜阵列145照射，与x轴方向的宽度相等、y轴方向的宽度较短的截面椭圆形的激光经由通常的准直透镜向微透镜阵列145照射的情况相比，能够使激光所入射的微透镜的数量(单元数量)增加。

此外，在本实施方式中，以从形成为非球面透镜的出射部430出射的激光LR被转换为平行光的方式形成有出射部430，但也能够以在x轴方向以及y轴方向上均具有大约几度的扩展角度的方式形成出射部430。并且，出射部430形成为，相对于出射光的光轴的出射角度在x轴方向和y轴方向上相同。

(第二实施方式)

接下来，基于图8A、图8B、图8C对本发明的第二实施方式进行说明。本第二实施方式是将第一实施方式的准直透镜400变更为图8A、图8B、图8C所示的准直透镜500。因此，关于该准直透镜500以外的位置，与第一实施方式同样，因此省略其说明。

图8A是准直透镜500的y-z平面的侧视图。图8B是x-z平面的侧视图。图8C是x-y平面的后视图。如图8C所示那样，准直透镜500的外形形成为圆形。准直透镜500为，在图8A的左侧，形成有供作为激光的入射光入射的入射部510。并且，准直透镜500为，在图8A的右侧，形成有供向入射部510入射后的入射光出射的出射部530。

入射部510为，入射光侧的面形成为平坦面511，在该平坦面511的中心部，形成有将与入射光的光轴即z轴正交的x轴方向作为长边方向的长条凹状部512。长条凹状部512朝向入射光的出射方向即图8A的右方而从平坦面形成为凹状。并且，与x轴正交的截面中的凹边缘513形成为圆弧状，与y轴正交的截面中的凹边缘514也形成为圆弧状。

即，换言之，长条凹状部512形成为以x轴方向为长轴的椭圆旋转面形状的凹部。并且，凹边缘513与凹边缘514的曲率形成为不同。在本实施方式中，凹边缘513的曲率形成为大于凹边缘514的曲率。

出射部530与第一实施方式的出射部430同样。即，如准直透镜500的侧面视即图8A以及图8B所示那样，出射部530朝向出射方向即右侧形成为凸透镜状。并且，图8A所示的与x轴正交的截面中的圆弧532的曲率、与图8B所示的相对于与x轴正交的y轴正交的截面中的圆弧537的曲率，形成为不同。即，换言之，出射部530的凸透镜状部分形成为非球面透镜。并且，出射部530的形成为非球面透镜的部分，形成为使从出射部530出射的光成为平行光。

相对于准直透镜500的入射部510的长条凹状部512，来自红色激光二极管121、蓝色激光二极管301的激光，与第一实施方式同样，使截面椭圆形状P的长轴方向(x轴方向)与长条凹状部512的长边方向一致地入射。于是，激光的截面椭圆形状P的短轴方向(y轴方向)通过凹边缘513而扩展。并且，截面椭圆形状P的长轴方向(x轴方向)通过凹边缘514而扩展。通过各凹边缘513、514扩展的光的宽度，在出射部530成为相等的宽度。因此，向微透镜阵列145照射的激光的截面形状成为圆形。

如此，在本实施方式中，不仅是x轴方向，对于y轴方向也能够使激光的宽度扩展。因此，能够进一步扩展向微透镜阵列145照射的激光的范围。或者，能够使红色以及蓝色激光二极管121、301与准直透镜500之间的距离接近，而成为能够出射规定直径的圆形激光的小型的激光发光元件。

(第三实施方式)

接下来，基于图9A以及9B对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式为，将第一实施方式中的准直透镜400变更为图9A以及9B所示的准直透镜600。因此，关于该准直透镜600以外的位置与第一实施方式同样，因此对于相同的部件、位置赋予相同的符号而省略其说明。

准直透镜600包括配置在红色激光二极管121、蓝色激光二极管301侧的第一透镜部件601、以及配置在微透镜阵列145侧的第二透镜部件602。第一透镜部件601的整体的形状形成为将x轴方向作为长边方向的箱型形状。第一透镜部件601在红色激光二极管121、蓝色激光二极管301侧形成有供激光入射的入射部610。

在入射部610，形成有将x轴方向作为长边方向、朝向入射光的出射方向形成为凹状的长条凹状部612。并且，与x轴正交的截面中的凹边缘613形成为圆弧状，与y轴正交的截面中的凹边缘614形成为直线状。即，换言之，长条凹状部612形成为圆柱形状的凹部。在第一透镜部件601的入射部610的相反侧，形成有成为平坦面的出射面618。

另一方面，第二透镜部件602形成有第一透镜部件601侧的面成为平坦面的入射面634。在入射面634的相反侧，形成有供激光出射的出射部630。出射部630朝向出射方向即右侧形成为凸透镜状。并且，图9A所示的与x轴正交的截面中的圆弧632的曲率、与图9B所示的相对于与x轴正交的y轴正交的截面中的圆弧637的曲率形成为不同。即，换言之，出射部630的凸透镜状部分形成为非球面透镜。并且，出射部630的形成为非球面透镜的部分形成为，从出射部630出射的光成为平行光。

在如此构成的准直透镜600中，激光的截面形状也被整形为圆形形状。即，向入射部610入射的激光LR通过长条凹状部612的凹边缘613而x轴方向的宽度扩展。关于y轴方向，由于由第一透镜部件601的材质产生的折射率而扩展。并且，从出射面618出射的激光LR，通过第一透镜部件601与第二透镜部件602之间的空气层，在x轴方向以及y轴方向上均扩展，并从入射面634向第二透镜部件602入射。并且，第二透镜部件602的出射部630的x轴方向以及y轴方向的宽度成为相同宽度。因此，从出射部630出射的激光LR的截面形状被整形为圆形形状。

如此，准直透镜600为，由于在第一透镜部件601与第二透镜部件602之间夹有空气层，因此能够使从激光发光元件到出射部630为止的距离缩短，同时能够使激光LR在x轴方向以及y轴方向上进一步扩展。

此外，作为第三实施方式的本实施方式的长条凹状部612，与第一实施方式的长条凹状部412同样，形成为圆柱形状的凹部，但也能够与第二实施方式的长条凹状部512同样，形成为将x轴方向作为长轴的椭圆旋转面形状的凹部。

以上，根据本发明的实施方式，激光所入射的准直透镜400、500、600具有入射部410、510、610和出射部430、530、630。入射部410、510、610形成有将与入射光的光轴z正交的第一轴即x轴作为长边方向、与x轴正交的截面成为圆弧状的长条凹状部412、512、612。出射部430、530、630形成为，与作为第一轴的x轴正交的截面中的曲率、和相对于与作为第一轴的x轴正交的作为第二轴的y轴正交的截面中的曲率不同。

由此，能够使激光的截面椭圆形的长轴方向与第一轴(x轴)方向一致而向准直透镜400、500、600入射，将激光的截面椭圆形的短轴方向(作为第二轴的y轴方向)的宽度扩展而使激光的截面形状成为圆形。此外，能够使出射角度特性成为轴对称。因此，能够将能够把激光整形为圆形而使照射范围扩大的准直透镜400、500、600形成为小型，能够防止具备该准直透镜400、500、600的激光发光元件的大型化，并且能够在较大范围内使激光相对于微透镜阵列145均匀地照射。

此外，如图6A、图6B、图8A、图8B、图8C所示那样，将位于准直透镜400、500、600的入射部410、510、610侧的长条凹状部412、512、612(第二轴方向即y轴方向)作为圆弧的圆的半径，小于激光二极管(红色激光二极管121、蓝色激光二极管301)的前端即出射面与准直透镜400、500、600的入射部410、510、610侧的平坦面411、511之间的距离。

此外，将位于准直透镜400、500、600的入射部410、510、610侧的长条凹状部412、512、612(第一轴方向即x轴方向)作为圆弧的圆的半径，大于激光二极管(红色激光二极管121、蓝色激光二极管301)的出射面与准直透镜400、500、600的入射部410、500、600侧的平坦面411、511之间的距离。

即，相对于与入射光的光轴z正交的第一轴即x轴正交的截面中的y方向的曲率，大于与作为第二轴的y轴正交的截面中的x方向的曲率。

此外，出射部430、530、630形成为，相对于出射光的光轴的出射角度在第一轴即x轴方向以及第二轴即y轴方向上成为相同。由此，能够与离准直透镜400、500、600的距离无关地，使从出射部430、530、630出射的出射光的截面形状成为圆形。

此外，长条凹状部412、612为，与第二轴即y轴正交的截面中的凹边缘414、614形成为直线状。由此，长条凹状部412、612能够形成为圆柱形状的凹部，因此能够容易地制造准直透镜400、600。

此外，长条凹状部512形成为，与第二轴即y轴正交的截面中的凹边缘514形成为圆弧状，并且凹边缘514的曲率与凹边缘513的曲率不同。由此，对于所入射的激光，除了长轴方向即第一轴(x轴)方向以外，在成为第二轴(y轴)的短轴方向上也能够使宽度扩展。因此，能够使激光以更大范围进行照射。

此外，准直透镜600包括具有入射部610的第一透镜部件601、以及具有出射部630的第二透镜部件602。由此，能够在第一透镜部件601与第二透镜部件602之间形成空气层。因此，能够提供一种准直透镜600，能够使激光进一步扩大照射范围，并且光轴方向即z轴方向较短，而适合于装置的小型化。

此外，光源装置60具有准直透镜400、500、600和激光二极管121、301。并且，激光二极管121、301被配置为，来自激光二极管的激光的截面椭圆形状的长轴方向、与准直透镜400、500、600的长条凹状部412、512、612相匹配。由此，能够提供一种光源装置60，具有能够扩大照射范围并且小型化的准直透镜400、500、600。

此外、光源装置60具备来自准直透镜400、500、600的出射光所照射的微透镜阵列145。因此，激光的照射范围扩大了的圆形的光向微透镜阵列145照射，因此能够使激光透射更多的微透镜。因此，光源装置60能够出射均匀强度分布的光源光。

此外，光源装置60具备红色激光二极管121和蓝色激光二极管301。由此，关于红色激光二极管121以及蓝色激光二极管301的各激光，能够得到使激光的截面形状成为圆形，并且将相对于光轴的出射角度整形为轴对称，同时扩大了照射范围且小型化的光源装置60。

此外，光源装置60除了红色激光二极管121和蓝色激光二极管301以外，还具备出射绿色波段的荧光光的绿色光源装置80。由此，能够得到具备红、绿、蓝这三色光源的光源装置60。

此外，光源装置60还具备微透镜阵列145，绿色波段光还透射微透镜阵列145。由此，向微透镜阵列145照射的光能够全部成为截面形状为圆形的光的激光以及荧光光，因此微透镜阵列145前后的光学系统的设计条件变得明确，能够成为容易构成光学系统的光源装置60。

此外，投影装置10包括光源装置60、显示元件51、投影侧光学系统220以及投影装置控制单元。由此，对于来自明亮的激光二极管121、301的激光，能够使照度分布均匀，因此得到使颜色不均、照度不均降低、能够对鲜明的投影图像进行投影的投影装置10。

以上说明的实施方式是作为例子而提示的，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明主旨的范围能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于专利请求的范围所记载的发明和其均等的范围。

Claims (13)

1.一种准直透镜，包括：

入射部，入射光入射到该入射部，该入射部具有长条凹状部，该长条凹状部将与上述入射光的光轴正交的第一轴方向作为长边方向，并朝向上述入射光的出射方向而形成为凹状，与上述第一轴正交的截面的凹边缘形成为圆弧状；以及

出射部，向上述入射部入射的上述入射光从该出射部出射，该出射部形成为，与上述第一轴正交的截面的圆弧边缘部的曲率和与第二轴正交的截面的圆弧边缘部的曲率不同，该第二轴与上述光轴以及上述第一轴正交。

2.如权利要求1记载的准直透镜，其中，

上述长条凹状部的与上述第二轴正交的截面的凹边缘形成为直线状。

3.如权利要求1记载的准直透镜，其中，

上述长条凹状部形成为，与上述第一轴正交的截面的凹边缘的曲率和与上述第二轴正交的截面的凹边缘的曲率不同。

4.如权利要求2记载的准直透镜，其中，

上述长条凹状部形成为，与上述第一轴正交的截面的凹边缘的曲率和与上述第二轴正交的截面的凹边缘的曲率不同。

5.如权利要求1记载的准直透镜，其中，具有：

第一透镜部件，具有上述入射部、和供向上述入射部入射的上述入射光出射的出射面，该出射面形成为平坦面；以及

第二透镜部件，具有上述出射部、和供从上述出射面出射的光入射的入射面，该入射面形成为平坦面。

6.一种光源装置，其中，

包括权利要求1记载的准直透镜，

来自激光二极管的出射光成为向上述准直透镜入射的上述入射光，并且，上述激光二极管被配置为，来自上述激光二极管的出射光的截面椭圆形状的长轴方向成为上述第一轴方向。

7.如权利要求6记载的光源装置，

将上述准直透镜的上述入射部上形成的上述长条凹状部的上述第二轴方向作为圆弧的圆的半径，比上述激光二极管的出射面与上述准直透镜的上述入射部的平坦面之间的距离小，

将上述准直透镜的上述入射部上形成的上述长条凹状部的上述第一轴方向作为圆弧的圆的半径，比上述激光二极管的出射面与上述准直透镜的上述入射部的平坦面之间的距离大。

8.如权利要求7记载的光源装置，其中，

上述准直透镜的上述出射部的上述圆弧圆部的上述第二轴方向的曲率，比上述准直透镜的上述出射部的上述圆弧圆部的上述第一轴方向的曲率大。

9.如权利要求6记载的光源装置，其中，

来自上述准直透镜的上述出射部的出射光向微透镜阵列照射并透射。

10.如权利要求9记载的光源装置，其中，

上述激光二极管设置有多个，并且至少包括出射红色波段光的红色激光二极管以及出射蓝色波段光的蓝色激光二极管。

11.如权利要求10记载的光源装置，其中，

还具有绿色光源装置，该绿色光源装置具备荧光板，该荧光板具有通过被照射来自激励光源的激励光而出射绿色波段光的荧光光的荧光发光区域。

12.如权利要求11记载的光源装置，其中，

来自上述绿色光源装置的出射光向上述微透镜阵列照射并透射。

13.一种投影装置，包括：

权利要求6记载的光源装置；

显示元件，被照射来自上述光源装置的光源光，并形成图像光；

投影侧光学系统，将从上述显示元件出射的上述图像光向屏幕进行投影；以及

投影装置控制单元，对上述显示元件以及上述光源装置进行控制。