CN107209607A - 照射光学系统和投影仪 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的照射光学系统包括均匀化部和照射透镜部。所述均匀化部使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀的面内分布。所述照射透镜部使得已经通过所述均匀化部使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿着预定方向发散。从所述光源侧开始，所述照射透镜部依次包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，每个所述柱面透镜具有在所述预定方向上的负的屈光力。

Description

照射光学系统和投影仪
技术领域
本发明涉及例如在交互检测技术中使用的照射光学系统以及投影图像的投影仪。
背景技术
以激光平面(LPP，Laser Light Plane)方式实现的交互检测已经公知为投影仪和大型屏幕中的交互检测技术(参看专利文献1和2)。作为交互检测技术，已知一种方法，其中由照射光学系统在诸如投影仪的投影面之类的可检测表面上产生薄的光膜。当诸如手指之类的物体经过所述薄的光膜时，在物体经过的光膜位置发生散射光(Scattering Light)。所述散射光被照相机检测为检测光。由此，能够确定物体位置，以执行例如交互操作。在交互检测技术中，通常使用红外光束作为视觉上无法感知的照射光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本未审专利申请公开文本号2010-191961
专利文献2：日本未审专利申请公开文本号2009-205442
专利文献3：日本未审专利申请公开文本号2004-258620
专利文献4：美国专利号4826299
专利文献5：日本未审专利申请公开文本号2001-282446
发明内容
作为投影仪的技术规范，在一些情况下可能需要具有超宽角度(ultrawide-angle)的图像投影。在这种情形下，例如，如专利文献3中公开的超短焦透镜(Ultrashort-Focus Lens)可以用作投影光学系统。另外，还作为交互检测技术中的照射光学系统，例如可以使用棒形透镜或者如专利文献5中公开的仅仅具有在一个方向上的屈光力(Refractive Power)的透镜。此外，可以使用如专利文献4中公开的激光线性发生器透镜(Laser Line Generator Lens)(鲍威尔(Powell)透镜)。然而，在将交互检测技术应用于超宽角度投影仪的情形中，可能难以利用照射光学系统照射宽角度的范围，并使得这种投影仪的制造非常复杂。另外，还可能降低面内光量的调整自由度。
因此，需要提供一种能够形成基本上均匀的光膜的照射光学系统和投影仪。
根据本发明一实施方式的照射光学系统包括均匀化部和照射透镜部。所述均匀化部使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀的面内分布。所述照射透镜部使得已经通过所述均匀化部使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿着预定方向发散。从所述光源侧开始，所述照射透镜部依次包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，每个所述柱面透镜具有在所述预定方向上的负的屈光力。
根据本发明一实施方式的投影仪具有可见光投影光学系统和照射光学系统。所述可见光投影光学系统将图像投影在可见光投影面上。所述照射光学系统形成基本上平行于所述可见光投影面的光膜。所述照射光学系统包括均匀化部和照射透镜部。所述均匀化部使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀的面内分布。所述照射透镜部使得已经通过所述均匀化部使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿着预定方向发散。从光源侧开始，所述照射透镜部依次包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，每个所述柱面透镜具有在预定方向上的负的屈光力。
在根据本发明一实施方式的照射光学系统和投影仪中，通过包括第一和第二柱面透镜的照射透镜部，使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀，并且使得所述光沿预定方向发散。
根据本发明一实施方式的照射光学系统和投影仪，通过包括第一和第二柱面透镜的照射透镜部，使得面内分布接近于均匀的光沿预定方向发散。这能够形成基本上均匀的光膜。
应当注意，此处所述的效果不是必要地限定的，也可以是本发明中描述的任何效果。
附图说明
[图1]图1是示意性地示出采用LLP方式的交互检测的概念的说明图。
[图2]图2是示意性地示出在以宽角度将图像投影至投影仪附近的情形中的红外照射的概念的说明图。
[图3]图3是示意性地示出使用两个棒形透镜的红外照射的概念的说明图。
[图4]图4是示出当从正前方向观察图3中示出的红外照射的状态的一示例的说明图。
[图5]图5是示意性地示出使用投影兼光接收透镜的交互检测的概念的说明图。
[图6]图6是示意性地示出经由图5中示出的投影兼光接收透镜观察到的红外照射光的面内分布的一示例的说明图。
[图7]图7是根据本发明第一实施方式的投影仪的一构造示例的剖视图。
[图8]图8是示出根据比较例的照射光学系统的沿Y轴方向的一构造示例的光学系统剖视图。
[图9]图9是示出根据比较例的照射光学系统的沿X轴方向的一构造示例的光学系统剖视图。
[图10]图10是示出与根据比较例的照射光学系统的具体数值设计示例对应的光学系统剖视图。
[图11]图11是示意性地示出在使用了根据比较例的照射光学系统的情形中的红外照射光的角度分布的一示例的说明图。
[图12]图12是示意性地示出在使用了根据比较例的照射光学系统的情形中的红外照射光的面内分布的一示例的说明图。
[图13]图13是示意性地示出在可见光投影光学系统中采用的光的面内分布的一示例的说明图。
[图14]图14是示意性地示出光的最终面内分布(在红外成像装置中采用的光的面内分布)的一示例的说明图，所述光的最终面内分布是图12的面内分布和图13的面内分布的组合。
[图15]图15是示意性地示出在将鲍威尔透镜用于照射光学系统的情形中的红外照射光的角度分布的一示例的说明图。
[图16]图16是示出根据本发明第一实施方式的照射光学系统的一构造示例的光学系统剖视图。
[图17]图17是示意性地示出在图16中示出的照射光学系统中的照射透镜部的非球面的作用(action)的说明图。
[图18]图18是示意性地示出通过图16中示出的照射光学系统获得的红外照射光的面内分布的一示例的说明图。
[图19]图19是示意性地示出光的最终面内分布(在红外成像装置中采用的光的面内分布)的一示例的说明图，所述光的最终面内分布是图16的面内分布和图13的面内分布的组合。
[图20]图20是示出根据第一实施方式的第一变形例的照射透镜部的一构造示例的光学系统剖视图。
[图21]图21是示出根据第一实施方式的第二变形例的照射透镜部的一构造示例的光学系统剖视图。
[图22]图22是示出根据第二实施方式的照射光学系统的一构造示例的光学系统剖视图。
[图23]图23是示出根据第三实施方式的照射光学系统的一构造示例的光学系统剖视图。
[图24]图24是示出根据第三实施方式的变形例的照射光学系统的一构造示例的光学系统剖视图。
[图25]图25是示出根据第四实施方式的照射光学系统的一构造示例的光学系统剖视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的实施方式。应当注意，将按照以下顺序作出描述。
0.交互检测的技术问题(图1至图6)
1.第一实施方式
1.1投影仪的说明(图7)
1.2根据比较例的红外照射光学系统的构造和技术问题(图8至图15)
1.3根据第一实施方式的红外照射光学系统的构造(图16)
1.4根据第一实施方式的红外照射光学系统的作用和效果(图17至图19)
1.5变形例
1.5.1第一变形例(图20)
1.5.2第二变形例(图21)
1.5.3其他变形例
2.第二实施方式(图22)
3.第三实施方式
3.1构造(图23)
3.2变形例(图24)
4.第四实施方式(图25)
5.其他实施方式
<0.交互检测的技术问题>
图1示意性地示出采用LLP方式的交互检测的概念。
在交互检测技术中，使用例如棒形透镜111或者激光线性发生器透镜(鲍威尔透镜)作为照射光学系统，如图1中所示，在诸如投影仪的投影面131之类的可检测表面上产生薄的光膜132。光膜132例如是在相对于投影仪的投影面131的预定高度处产生的。另外，通常使用红外光110作为照射光，从而在视觉上是不可感知的。棒形透镜111具有仅仅在预定方向(图中为X轴方向)上的屈光力，并且沿预定方向对入射的红外光110进行发散，由此产生光膜132。
如图1中所示，当诸如手指之类的指示器(物体)121经过薄的光膜132时，在所述指示器经过的光膜位置发生散射光122。照相机112检测作为检测光的所述散射光122。由此，能够确定物体121的位置，以允许进行例如交互触摸操作。
如下所述，在特别是将这种交互检测技术应用于超宽角度投影仪的情形中，可能难以利用照射光学系统照射宽角度的范围，并使得这种投影仪的制造非常复杂。另外，还可能降低面内光量的调整自由度。
[难以覆盖宽角度范围以及制造复杂]
图2示意性地示出在以宽角度将图像投影至投影仪附近的情形中的红外照射的概念。例如，如图2中所示，对于以宽角度范围将图像投影至投影仪附近的投影仪113而言，在利用诸如棒形透镜111和鲍威尔透镜之类的透镜在投影面131上产生光膜132的情形中，只能在X轴方向上的至多约90度的角度范围内产生照射光。
因此，为了覆盖投影面131的整个区域，需要使用和布置多个(例如两个或者四个)棒形透镜111或者鲍威尔透镜。图3示意性地示出使用两个棒形透镜111A和111B的红外照射的概念。图4示出当从正前方向观察图3中示出的红外照射的状态的一示例。
然而，在布置多个棒形透镜111A和111B的情形中，当由于诸如倾斜度之类的因素而在相互置放角度方面发生偏差(dispersion)时，如图4中所示，在所产生的光膜132A和132B中发生角度偏差。结果，物体可检测高度会依据面内位置的不同而不合适地增加，从而导致触摸操作中的违和感。在大倾斜度的情形中，在制造阶段需执行调整，并可能导致调整处理极其复杂。
[面内光量的调整自由度降低]
图5示意性地示出使用投影兼光接收透镜的交互检测的概念。图6示意性地示出经由图5中示出的投影兼光接收透镜观察到的红外照射光的面内分布的一示例。
如图5中所示，已知一种方法，其中通过图像投影透镜和检测光的光接收透镜构成一个投影兼光接收透镜114，并使用该投影兼光接收透镜114投影图像以及获得物体121的检测光。特别是在超短焦投影仪中，在利用一个投影兼光接收透镜114执行交互检测的情形中，例如，会发生原本均匀的照射光的面内分布却如图6中所示被非均匀地观察到的现象。这种现象例如是由于投影兼光接收透镜114的周边光量比、渐晕(vignetting)、和由图像高度引起的透射率变化、阴影系数变化等导致的。可以考虑对面内分布的这种非均匀性进行数字化校正；但是，由于动态范围表面中的界限，通过所述照射光学系统改变光量分布的方法更为有效。在这种情形下，在棒形透镜111和鲍威尔透镜中，在何处以什么样的密集度对面内分布进行配置的自由度很低。换言之，安装位置和角度的自由度很低。结果，在使用棒形透镜111或者鲍威尔透镜的情形中，难以使照射光的面内分布接近于期望的面内分布，由此难以使整个交互系统的面内分布均匀化。在照射光的面内分布不均匀的交互系统的情形中，可能依据操作而发生误检测。
<1.第一实施方式>
[1.1投影仪的整体构造]
图7示出根据本发明第一实施方式的投影仪的一构造示例。
根据本实施方式的投影仪包括执行图像投影和物体检测的交互检测功能。
所述投影仪包括红外照射部1和可见光投影及红外光接收部4。
可见光投影及红外光接收部4包括可见光照明部5、偏振分离元件6、光阀7、可见光投影光学系统8和红外光接收部9。
可见光照明部5包括红色光源51R、绿色光源51G、蓝色光源51B、二向色镜52和53、以及可见光照明光学系统54。
红色光源51R例如是发射红色光的红色激光器光源。绿色光源51G例如是发射绿色光的绿色激光器光源。蓝色光源51B例如是发射蓝色光的蓝色激光器光源。分色镜52允许来自红色光源51R的红色光朝着分色镜53透过，并且朝着分色镜53反射来自绿色光源51G的绿色光。分色镜52允许来自分色镜52的红色光和绿色光朝着可见光照明光学系统54透过，并且朝着可见光照明光学系统54反射来自蓝色光源51B的蓝色光。
可见光照明光学系统54产生由红色光、绿色光和蓝色光构成的可见光，以用作图像投影照明光，并经由偏振分离元件6照射光阀7。偏振分离元件6朝着光阀7反射来自可见光照明光学系统54的照明光之中的预定偏振分量的光。
光阀7例如是反射型液晶元件，比如硅上液晶(LCOS，Liquid Crystal OnSilicon)。光阀7基于图像数据调制来自可见光照明光学系统54的照明光之中的所述预定偏振分量的光。光阀7还经由偏振分离元件6朝着可见光投影光学系统8射出已调制光。光阀7将已经相对于入射状态时发生偏振状态旋转的偏振分量的光作为已调制光射出。应当注意，光阀7能够通过使入射的所述偏振分量的光按照原本的偏振状态返回至光阀7，来执行黑显示。由此，产生了可见光的图像。
可见光投影光学系统8例如通过宽角度超短焦透镜构成。由光阀7产生的可见光图像41通过可见光投影光学系统8而显示在可见光投影面31上，比如屏幕。
红外照射部1包括红外光源2和照射光学系统3。例如，红外光源2是一种发射具有700nm或者更大波长的红外光的红外激光器光源。照射光学系统3形成光膜32，该光膜32基本上平行于可见光投影面31。光膜32具有相对于可见光投影面31的预定高度，并且至少在对应于可见光投影面31的区域31A中形成。当诸如手指之类的物体进入光膜32时，碰撞到诸如手指之类的物体的红外光发生散射。所述散射的红外光经由可见光投影光学系统8被红外光接收部9检测为检测光42。
红外光接收部9包括红外成像装置61和红外接收光学系统62。红外成像装置61与可见光投影面31共轭。红外光实际散射的位置是被明亮地映射的，这使得红外成像装置61能够检测到诸如手指之类的物体的位置。
在本实施方式中，红外照射部1的照射光学系统3具有如图16中所示的具体构造。在说明图16中示出的构造之前，首先说明根据比较例的红外照射光学系统的构造和技术问题。
[1.2根据比较例的红外照射光学系统的构造和技术问题]
图8示出根据比较例的照射光学系统的沿Y轴方向的横截面的构造示例。图9示出根据所述比较例的照射光学系统的沿X轴方向的横截面(从上表面方向来观察的横截面)的构造示例。
从红外光源2射出的光的入射侧开始，图8和图9中示出的根据比较例的照射光学系统依次包括准直透镜L1和棒形透镜L2。在根据所述比较例的照射光学系统中，通过准直透镜L1产生平行光。在产生了平行光束作为基础光之后，所述平行光束进入棒形透镜L2，以在相对于可见光投影面31的预定高度处产生光膜32。
这里，表1示出根据所述比较例的照射光学系统的具体数值设计实施例。另外，图10是对应于所述具体数值设计实施例的沿X轴方向的光学系统剖视图。应当注意，在表1中作为设计参数示出：照射光学系统的表面编号和表面类型，近轴曲率半径(R)，光轴上的表面间隔(d)，d线(波长587.6nm)上的折射率的值(nd)，以及d线上的阿贝数(Abbe Number)的值(νd)。表面S0对应于红外光源2。
[表1]
表面编号 表面类型 R d nd νd
S0 ― 无限 9.50
S1 球面 无限 1.00 1.517 64.2
S2 球面 -5.11 5.00
S3 圆柱面 1.00 2.00 1.517 64.2
S4 圆柱面 -1.00 600
如表1中所示，准直透镜L1的两个表面都是球面。棒形透镜L2的两个表面都是圆柱面，每个圆柱面具有在X轴方向上的屈光力。
图11示意性地示出在使用根据比较例的照射光学系统的情形中的红外照射光的角度分布的一示例。在图11中，横轴表示角度，纵轴表示光量比。图12示意性地示出在使用根据比较例的照射光学系统的情形中的红外照射光的面内分布的一示例。图12示出在距离为40mm的位置处提供25英寸(16:9)的可见光投影面31、且在所述可见光投影面31上产生光膜32的情形中的光的强度分布。如图11和图12中所示，在根据比较例的照射光学系统中，中央区域中的光量极大，而周边区域中的光量大大地减少。根据所述比较例的照射光学系统难以直接用于宽角度的超短焦投影仪。根据所述比较例的照射光学系统具有与图6中示出的面内分布相似的分布范围，由此使得面内分布更加不均匀。作为一种替代方法，例如，可以如图3中所示并排地布置多个棒形透镜111A和111B，以便相互补偿面内分布；然而，不利的是，在这种情形下需要高度的调整工作，这是因为：当如图4中所示各个棒形透镜111A、111B是倾斜的时候，在所产生的光膜132A和132B上发生角度偏差。
图13示意性地示出在可见光投影光学系统8中采用的光的面内分布的一示例。图14示意性地示出光的最终面内分布(在红外成像装置61中采用的光的面内分布)的一示例，所述光的最终面内分布是图13的面内分布和图12的通过根据比较例的照射光学系统提供的面内分布的组合。
在图13和图14的面内分布中，通过在可见光投影光学系统8和红外光接收部9的光路中安装遮光掩模，对接收光束进行平衡。作为目标，红外成像装置61中采用的光的最终面内分布需要约30％或更多的面内光量比；然而，图14中示出的示例中的分布显著地低于上述面内光量比。因此，需要通过例如在侧面上安装反光镜等等来平衡面内光量，而这不利地增加了部件的数目。
另外，作为参考，图15示意性地示出在鲍威尔透镜用于照射光学系统的情形中的红外照射光的角度分布的一示例。应当注意，在使用鲍威尔透镜的情形中，首先存在发散角不利地变窄的问题。如图15中所示，在使用鲍威尔透镜的情形中，角度分布变得极窄，由此使得难以在以宽角度在投影仪附近图像投影时形成均匀光膜32。
[1.3根据第一实施方式的红外照射光学系统的构造]
图16示出根据本发明第一实施方式的照射光学系统3的一构造示例。
如图16中所示，从红外光源2侧开始，所述照射光学系统依次包括均匀化部10和照射透镜部20。均匀化部10使得来自于红外光源2的光的面内分布接近于均匀的面内分布。照射透镜部20使得已经通过均匀化部10使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿预定方向(X轴方向)发散。在均匀化部10和照射透镜部20之间，布置机械孔径(MechanicalAperture)St。
从红外光源2侧开始，均匀化部10依次包括准直透镜L11、中继透镜L12、柱面透镜阵列L13、中继透镜L14、中继透镜L15、柱面透镜阵列L16、中继透镜L17和中继透镜L18。
从红外光源2侧开始，照射透镜部20依次包括第一照射透镜L21和第二照射透镜L22。第一照射透镜L21通过在预定方向上具有负的屈光力的第一柱面透镜构成。第二照射透镜L22通过在预定方向上具有负的屈光力的第二柱面透镜构成。
表2和表3示出与图16中示出的照射光学系统3对应的具体数值实施例。应当注意，对于稍后描述的其他数值实施例，也示出了类似的设计参数。
在表2中示出：表面编号和表面类型，近轴曲率半径(R)，光轴上的表面间隔(d)，d线(波长587.6nm)上的折射率的值(nd)，以及d线上的阿贝数的值(νd)。表面S0对应于红外光源2。
表3示出非球面系数、以及各个柱面透镜阵列L13和L16的阵列宽度。所述非球面形状是由以下表达式定义的。应当注意，在表3中，“E-i”表示以10为底的指数表现，即表示“10-i”。例如，“0.12345E-05”表示“0.12345×10-5”。
另外，在非球面形状的表达式中，
z表示非球面的深度(下陷量)，
c表示等于1/R的近轴曲率，
r表示从光轴至透镜表面的距离(在圆柱面的情形中，r表示X轴方向上的距离)，
k表示圆锥常数，
βn表示第n阶非球面系数。
[数式1]
[表2]
表面编号 表面类型 R d nd νd
S0 ― 无限 7.40
S1 球面 无限 2.80 1.585 29.9
S2 非球面 -5.16 3.00
S3 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S4 圆柱面 -12.54 0.50
S5 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S6 非球面圆柱阵列 -0.357 0.50
S7 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S8 圆柱面 -12.54 8.22
S9 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S10 圆柱面 -12.54 0.50
S11 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S12 非球面圆柱阵列 -0.357 0.50
S13 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S14 圆柱面 -12.54 8.22
S15 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S16 圆柱面 -12.54 0.50
S17 球面 无限 2.00
S18 非球面圆柱面 -1.97 1.00 1.531 56.0
S19 非球面圆柱面 7.24 7.40
S20 非球面圆柱面 -3.77 1.50 1.531 56.0
S21 非球面圆柱面 -63.94 40.00
S22 球面 无限
[表3]
表面编号 k β4 β6 β8
S2 -0.317 2.230E-04 5.527E-06 1.671E-07
S5 -1.157 0 0 0
S6 -1.157 0 0 0
S11 -1.157 0 0 0
S12 -1.157 0 0 0
S18 -0.765 9.693E-03 4.791E-04 3.345E-04
S19 1.536 2.945E-03 -6.379E-05 -1.972E-05
S20 -1.147 -2.129E-03 1.730E-05 -1.522E-06
S21 6.396 -7.267E-05 7.590E-07 -2.404E-09
表面编号 β10 β12 β14 阵列宽度
S2 0 0 0 ―
S5 0 0 0 0.3
S6 0 0 0 0.3
S11 0 0 0 0.3
S12 0 0 0 0.3
S18 -3.896E-06 -7.760E-07 -1.377E-06
S19 -4.736E-08 -3.492E-09 -6.682E-11
S20 -3.058E-08 -8.441E-10 -2.178E-11
S21 -4.209E-12 1.699E-14 -7.336E-17
[1.4根据第一实施方式的红外照射光学系统的作用和效果]
接下来，将说明根据本实施方式的照射光学系统3的作用和效果。一并说明根据本实施方式的照射光学系统3的优选构造。
应当注意，在本说明书中描述的效果仅仅是示例而不限于此，可以包括其他效果。稍后描述的其他实施方式的情况也如此。
在图16中示出的照射光学系统3中，通过准直透镜L11产生来自红外光源2的光的平行光。在通过准直透镜L11产生了平行光束作为基础光之后，通过中继透镜L12、柱面透镜阵列L13、中继透镜L14和中继透镜L15产生第一均匀表面。其后，通过柱面透镜阵列L16、中继透镜L17和中继透镜L18产生第二均匀表面，从而使平行光束穿过机械孔径St。已经穿过机械孔径St的光束进一步穿过第一照射透镜L21和第二照射透镜L22，由此在相对于可见光投影面31的预定高度处产生光膜32。
在图16中示出的照射光学系统3中，除准直透镜L11的表面以外的透镜表面全部是圆柱面，每个圆柱面具有仅仅在图中的X轴方向上的屈光力。第一照射透镜L21和第二照射透镜L22每个具有对机械孔径St附近的光量分布进行分布转换并转印到与可见光投影面31相距预定高度的位置处的功能，由此以共轭方式将可见光投影面31大致耦合到机械孔径St附近。柱面透镜阵列L16、中继透镜L17和中继透镜L18在所述机械孔径St附近形成均匀光束，因此提供柱面透镜阵列L13、中继透镜L14和中继透镜L15是为了使瞳孔观察时生成的图像接近于基本上均匀，并且将光束压制为相当于激光安全标准中的类1的光束。
第一照射透镜L21和第二照射透镜L22每个是通过两个负的柱面透镜组合而成，并且具有小焦距，由此能够以宽角度来照射光。在此，最接近照射侧的第二照射透镜L22可以优选通过满足以下条件的、在X轴方向上的负的弯月形透镜构成。由此，能够在避免全反射的同时，适当地产生宽角度的光束。
|Rout|>|Rin|……(1)
其中，
Rin表示第二照射透镜L22在X轴方向上的光入射表面的曲率半径，
Rout表示第二照射透镜L22在X轴方向上的光射出表面的曲率半径。
此外，关于第二照射透镜L22在X轴方向上的光入射表面，当满足以下条件时，还可以应对投影距离更近的情形。
圆锥常数<-1
图17示意性地示出在图16中示出的照射光学系统中的照射透镜部20的非球面的作用。
当入射第一照射透镜L21的光入射高度由h表示、最大光入射高度由hmax表示时，在0.8hmax或者更大、且1.0hmax或者更小的高度h处，照射透镜部20可以优选构造为包括满足以下条件的第一和第二光束的组合中的一组或多组。应当注意，在图17的示例中，在光轴下侧的区域中，平行于光轴的光束角度被定义为0度，所述平行于光轴的光束的下侧被定义为加，而所述平行于光轴的光束的上侧被定义为减。在光轴下侧的区域中，入射角和射出角朝着所述平行于光轴的光束的下侧而增加。
θin1<θin2……(2)
θout1>θout2……(3)
其中，
θin1表示第一光束入射第一照射透镜L21的入射角，
θin2表示第二光束入射第一照射透镜L21的入射角，
θout1表示第一光束从第一照射透镜L21射出的射出角，
θout2表示第二光束从第一照射透镜L21射出的射出角。
第一照射透镜L21构造为在X轴方向上的双凹透镜，由此用于弥补第二照射透镜L22的屈光力。优选的是，可以在第一照射透镜L21和第二照射透镜L22之一的光入射表面和光射出表面之一中包含反曲点(Inflection Point)。优选的是，所述反曲点可以满足上述表达式(2)和(3)的条件，以产生其中具有高的光入射高度的轴外入射光束的射出角相对于入射角发生反转的现象。
图18示意性地示出通过图16中示出的照射光学系统3获得的红外照射光的面内分布的一示例。图13示意性地示出在可见光投影光学系统8中采用的光的面内分布的一示例。图19示意性地示出光的最终面内分布(在红外成像装置61中采用的光的面内分布)的一示例，所述光的最终面内分布是图13的面内分布和图18的通过照射光学系统3提供的面内分布的组合。
通过满足上述表达式(2)和(3)的条件，能够减少光量损失，并且能够以大光量照射与可见光投影面31上的端部对应的区域，由此能够得到图18中示出的面内分布。应当注意，上述表达式(2)和(3)的条件不一定是必要的，但是当可见光投影面31的位置变得更接近时就需要这样的条件。当可见光投影光学系统8侧的面内分布是如图13中所示的时候，可以整体形成如图19中所示的面内分布。结果，与照射光学系统3由棒形透镜构成的情形相比，可以使面内分布均匀化。
图16中示出的照射光学系统3适合与可见光投影光学系统8一起使用，这是因为照射光学系统3兼容LLP方式的交互检测技术。在这时候，照射光学系统3的照射透镜部20优选的是可以形成基本上平行于可见光投影面31的光膜32。另外，如图7中所示，与可见光投影面31对应的区域31A中的光膜32的厚度(基本平行的光通量宽度)可以小于10mm。由此，能够减少以LLP方式检测到的光斑直径，并能够提高精度。
此外，在图16中示出的构造示例中，中继透镜L12布置在准直透镜L11和柱面透镜阵列L13之间；然而，中继透镜L12几乎没有起到光学作用，而是为了在稍后描述的第二实施方式中示出的构造中弯曲光路而准备的。因此，也可以采用没有中继透镜L12的构造，以减小尺寸和降低成本。
通过使用图16中示出的照射光学系统3，可灵活设计LLP方式的照射平面(光膜32)，并且即使在特别是使用超短焦透镜的投影仪的情形中也能够形成比较均匀的光接收分布图。另外，多个棒形透镜对于形成照射平面来说不是必要的，因此能够减少部件的数目和调整处理。此外，通过使用图16中示出的照射光学系统3，还可实现确保激光安全标准中的类1的设计。
[1.5变形例]
[1.5.1第一变形例]
图20示出根据本实施方式的第一变形例的照射光学系统的一构造示例。此外，表4和表5示出与根据图20中示出的第一变形例的照射光学系统对应的具体数值实施例。
在图20中示出的第一变形例中，第一照射透镜L21和第二照射透镜L22的两组柱面透镜(表面S18至表面S21)的形状不同于图16中示出的构造示例。更具体地说，第二照射透镜L22具有在X轴方向上的双凹形状。通过这种构造，也能够实现与图16中示出的构造示例相似的作用和效果。[表4]
表面编号 表面类型 R d nd νd
S0 ― 无限 7.40
S1 球面 无限 2.80 1.585 29.9
S2 非球面 -5.16 3.00
S3 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S4 圆柱面 -12.54 0.50
S5 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S6 非球面圆柱阵列 -0.357 0.50
S7 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S8 圆柱面 -12.54 8.22
S9 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S10 圆柱面 -12.54 0.50
S11 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S12 非球面圆柱阵列 -0.357 0.50
S13 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S14 圆柱面 -12.54 8.22
S15 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S16 圆柱面 -12.54 0.50
S17 球面 无限 2.00
S18 非球面圆柱面 -2.12 1.10 1.585 29.9
S19 非球面圆柱面 4.28 3.85
S20 非球面圆柱面 -2.84 1.10 1.585 29.9
S21 非球面圆柱面 33.92 40.00
S22 球面 无限 ―
[表5]
表面编号 k β4 β6 β8
S2 -0.317 2.230E-04 5.527E-06 1.671E-07
S5 -1.157 0 0 0
S6 -1.157 0 0 0
S11 -1.157 0 0 0
S12 -1.157 0 0 0
S18 -2.124 0 0 0
S19 -8.323 -1.981E-03 -2.866E-04 -3.670E-05
S20 0.000 1.344E-03 2.376E-04 4.709E-05
S21 0.000 -7.748E-04 6.302E-06 -4.082E-08
表面编号 β10 β12 β14 阵列宽度
S2 0 0 0 ―
S5 0 0 0 0.3
S6 0 0 0 0.3
S11 0 0 0 0.3
S12 0 0 0 0.3
S18 0 0 0 ―
S19 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 ―
S20 -2.933E-05 0.000E+00 0.000E+00 ―
S21 4.232E-10 1.052E-11 8.230E-14 ―
[1.5.2第二变形例]
图21示出根据本实施方式的第二变形例的照射光学系统的一构造示例。另外，表6和表7示出与根据图21中示出的第二变形例的照射光学系统对应的具体数值实施例。
在图21中示出的第二变形例中，第一照射透镜L21和第二照射透镜L22的两组柱面透镜(表面S18至表面S21)的形状不同于图16中示出的构造示例。更具体地说，第一照射透镜L21具有在X轴方向上的负的弯月形透镜的形状。通过这种构造，也能够实现与图16中示出的构造示例相似的作用和效果。
在图21中示出的第二变形例中，光膜32的生成位置的前提发生变化。更具体地说，所述前提改变为如下前提：在与照射透镜部20的顶端相距80mm的位置处存在相当于21英寸的可见光投影面31，并且在所述可见光投影面31上产生光膜32。光膜32的位置与由可见光投影光学系统8投影的可见光投影面31的位置对准，因此容易由于可见光投影光学系统8的设计不同而导致所述光膜32的生成位置的不同。在这种情形下，可理解的是，图21中示出的照射透镜部20的透镜形状比图16和图20的各构造示例的透镜形状更缓和，这是因为施加于可见光投影光学系统8上的负担更小。在图21中示出的第二变形例中，在第二照射透镜L22的透镜表面上存在反曲点；然而，因为视角很窄，在实际使用中可不提供所述反曲点。
[表6]
表面编号 表面类型 R d nd νd
S0 ― 无限 7.40
S1 球面 无限 2.80 1.585 29.9
S2 非球面 -5.16 3.00
S3 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S4 圆柱面 -12.54 0.50
S5 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S6 非球面圆柱阵列 -0.357 0.50
S7 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S8 圆柱面 -12.54 8.22
S9 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S10 圆柱面 -12.54 0.50
S11 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S12 非球面圆柱阵列 -0.357 0.50
S13 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S14 圆柱面 -12.54 8.22
S15 圆柱面 12.54 1.50 1.585 29.9
S16 圆柱面 -12.54 0.50
S17 球面 无限 2.00
S18 非球面圆柱面 -1.88 1.00 1.545 55.8
S19 非球面圆柱面 -12.54 5.50
S20 非球面圆柱面 -2.09 1.50 1.545 55.8
S21 非球面圆柱面 -700.97 80.0
S22 球面 无限 ―
[表7]
表面编号 k β4 β6 β8
S2 -0.317 2.230E-04 5.527E-06 1.671E-07
S5 -1.157 0 0 0
S6 -1.157 0 0 0
S11 -1.157 0 0 0
S12 -1.157 0 0 0
S18 -3.313 -2.4741E-02 9.5889E-04 -1.6760E-04
S19 0.000 0 0 0
S20 -0.926 -1.9077E-03 4.8626E-05 4.5317E-06
S21 4441.452 -2.0327E-04 1.8055E-06 -4.7214E-09
表面编号 β10 β12 β14 阵列宽度
S2 0 0 0 ―
S5 0 0 0 0.3
S6 0 0 0 0.3
S11 0 0 0 0.3
S12 0 0 0 0.3
S18 0 0 0 ―
S19 0 0 0 ―
S20 0 0 0 ―
S21 0 0 0 ―
[1.5.3其他变形例]
在图16中示出的照射光学系统3的构造示例中，通过在射入机械孔径St的光量中提供小裕度，可不再需要对透镜进行左右方向上的调整。所提供的合适裕度为光量的约10％至约30％。而另一方面，当该部分的裕度被设计为基本上为零并且提供镜头调整处理时，可以提高光量。这种构造对于其中激光射出不充足的情形以及其中温度升高是不优选的情形而言，是有效的。
此外，优选的是使用激光源作为红外光源2。这是因为，在使用LED的情形中，从发光源射出的放射角很大，因而导致光量损耗增加，这不适宜地急剧增加了供电。从视觉上不显眼的角度来讲，所述激光源可优选使用具有700nm或者更大波长的红外光。此外，考虑到光接收侧的偏振分离元件6的波长特性，可优选使用具有820nm或者更小波长的红外光。另外，激光源的偏振方向可优选为导致相对于圆柱面的P偏振光的方向。这是因为，特别是在宽角度的范围内，P偏振光的传输损耗很小。
此外，从技术亲合性方面来讲，上文已经描述了其中在可见光投影光学系统8中使用超短焦透镜的示例；然而，在可见光投影光学系统8中也可以使用具有普通投影距离的透镜。此外，由于在使用超短焦透镜的情形中可见光投影面31是非常近的，因此在图7中示出的构造示例中，可见光投影光学系统8被构造为其中投影透镜同样起到红外光检测透镜作用的共轴检测系统。然而，投影透镜和红外光检测透镜也可以被分别地构造。
此外，在照射光学系统3中的第二照射透镜L22由塑料制成的情形中，耐磨性不高；然而，提供与第二照射透镜L22的尖端部分平行的平面板可解决该低耐磨性的问题。此外，作为在尖端部分处提供的元件，可以使用入射曲率基本上等于射出曲率的圆柱拱形光学元件，而不会存在任何不利。可以使用具有椭圆形或者其他形状但是具有基本恒定厚度的元件，而不会存在任何不利；然而，有利的是在某种程度上将偏振方向保持为P偏振方向。替代地，也可采用硬镀层改善耐磨性自身。
另外，在上文描述中，已经描述了其中照射透镜部20包括由负的柱面透镜构成第一照射透镜L21和第二照射透镜L22的每一个的示例；然而，照射透镜部20可以进一步包括其他透镜。例如，照射透镜部20可以包括具有在预定方向(X轴方向)上的正的屈光力的柱面透镜。在这种情形下，例如，照射透镜部20可以具有正-负-负的三透镜构造，其中从红外光源2侧开始，依次布置正柱面透镜、第一负柱面透镜和第二负柱面透镜。此外，例如，照射透镜部20可以具有负-正-负的三透镜构造，其中从红外光源2侧开始，依次布置第一负柱面透镜、正负柱面透镜和第二负柱面透镜。
<2.第二实施方式>
接下来，将说明本发明的第二实施方式。在下文中，在适当时候将省略具有与上述第一实施方式相似的构造和作用的部分的描述。
图22示出根据第二实施方式的照射光学系统3的一构造示例。根据本实施方式的照射光学系统3在均匀化部10的构造方面与图16中示出的照射光学系统3的构造示例非常不同。
在本实施方式中，均匀化部10构造为折返光学系统，以缩短整体长度和减少部件数目。更具体地说，偏振分离元件11、λ/4板12和镜13被添加到图16中示出的照射光学系统3的构造示例中，以构成折返光学系统，并且从图16中示出的照射光学系统3的构造中去除了中继透镜L15、柱面透镜阵列L16和中继透镜L17。作为偏振分离元件11，可以使用偏振分束器和线栅中的任一种。镜13是平面镜。
在本实施方式中，相对于偏振分离元件11，沿第一方向布置红外光源2和准直透镜L11。沿第二方向(在从红外光源2射出的光被偏振分离元件11弯曲的光路上)布置中继透镜L12、柱面透镜阵列L13、中继透镜L14、λ/4板12和镜13。沿第三方向(在相对于偏振分离元件11的与第二方向相反的一侧)布置中继透镜L18和照射透镜部20。
偏振分离元件11朝着诸如柱面透镜阵列L13和镜13等部件的布置方向，反射从红外光源2射出的光之中的第一偏振分量(例如S偏振分量)的光。另外，偏振分离元件11还朝着照射透镜部20，射出已经被镜13反射并且再次入射到诸如柱面透镜L13等部件的光之中的第二偏振分量(例如，P偏振分量)的光。λ/4板12是设置用于在所述第一偏振分量和所述第二偏振分量之间转换。
在本实施方式中，光路实质上等同于图16中示出的照射光学系统3中的光路，并且具体数值实施例也等同于上文所述的表2和表3中的那些具体数值实施例。偏振分离元件11布置在表面S2和表面S3之间，镜13位于表面S8和表面S9之间的中点处，表面S3至表面S8是与表面S14至表面S9相同的表面。
应当注意，在图22中，红外光源2的入射角和准直透镜L11的入射角都是相对于最终照射方向的轴为90度；然而，从偏振分离元件11的入射角的影响等方面来讲，所述入射角可以优选为很小以便接近于最终照射方向的轴。替代地，通过将偏振分离元件11形成为立方体形状而不是形成为平板形状，也可减少所述入射角的影响，在这种情形下，优选为90度布置。
<3.第三实施方式>
接下来，将描述本发明的第三实施方式。在下文中，在适当时候将省略具有与上述第一实施方式或者上述第二实施方式相似的构造和作用的部分的描述。
[3.1构造]
图23示出根据第三实施方式的照射光学系统3的一构造示例。另外，表8和表9示出与根据图23中示出的本实施方式的照射光学系统3对应的具体数值实施例。
根据本实施方式的照射光学系统3在均匀化部10的构造方面与图16中示出的照射光学系统3的构造示例非常不同。在图16中示出的照射光学系统3中，均匀化部10中使用了五个中继透镜L12、L14、L15、L17和L18；而在本实施方式中，提供了两个中继透镜L14A和L17A，替代上述五个中继透镜L12、L14、L15、L17和L18。这能够减少材料成本。中继透镜L14A布置在柱面透镜阵列L13和柱面透镜阵列L16之间。中继透镜L17A布置在柱面透镜阵列L16和机械孔径St之间。
[表8]
表面编号 表面类型 R d nd νd
S0 ― 无限 7.40
S1 球面 无限 2.80 1.585 29.9
S2 非球面 -5.16 3.00
S3 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S4 非球面圆柱阵列 -0.357 8.90
S5 非球面圆柱面 10.30 3.00 1.585 29.9
S6 非球面圆柱面 -10.30 8.50
S7 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S8 非球面圆柱阵列 -0.357 8.90
S9 非球面圆柱面 10.30 3.00 1.585 29.9
S10 非球面圆柱面 -10.30 8.50
S11 球面 无限 2.00
S12 非球面圆柱面 -1.97 1.00 1.531 56.0
S13 非球面圆柱面 7.24 7.40
S14 非球面圆柱面 -3.77 1.50 1.531 56.0
S15 非球面圆柱面 -63.94 40.00
S16 球面 无限 ―
[表9]
表面编号 k β4 β6 β8
S2 -0.317 2.230E-04 5.527E-06 1.67E-07
S3 -1.157 0 0 0
S4 -1.157 0 0 0
S5 -2.500 0 0 0
S6 -2.500 0 0 0
S7 -1.157 0 0 0
S8 -1.157 0 0 0
S9 -2.500 0 0 0
S10 -2.500 0 0 0
S12 -0.765 9.693E-03 4.791E-04 3.345E-04
S13 1.536 2.945E-03 -6.379E-05 -1.972E-05
S14 -1.147 -2.129E-03 1.730E-05 -1.522E-06
S15 6.396 -7.267E-05 7.590E-07 -2.404E-09
表面编号 β10 β12 β14 阵列宽度
S2 0 0 0 ―
S3 0 0 0 0.3
S4 0 0 0 0.3
S5 0 0 0 ―
S6 0 0 0 ―
S7 0 0 0 0.3
S8 0 0 0 0.3
S9 0 0 0 ―
S10 0 0 0 ―
S12 -3.896E-06 -7.760E-07 -1.377E-06 ―
S13 -4.736E-08 -3.492E-09 -6.682E-11 ―
S14 -3.058E-08 -8.441E-10 -2.178E-11 ―
S15 -4.209E-12 1.699E-14 -7.336E-17 ―
[3.2变形例]
图24示出根据本实施方式的变形例的照射光学系统3的一构造示例。
在光量相对不充足的情形中，可以使光束从两个方向入射，由此实现面内均匀化。更具体地说，如图24中所示，可以提供两个系列的均匀化部10A和10B作为均匀化部10。均匀化部10A和10B中的每一个的构造可以基本上与图23的构造相似。
<4.第四实施方式>
接下来，将描述本发明的第四实施方式。在下文中，在适当时候将省略具有与上述第一至第三实施方式相似的构造和作用的部分的描述。
图25示出根据第四实施方式的照射光学系统3的一构造示例。另外，表10和表11示出与根据图25中示出的本实施方式的照射光学系统3对应的具体数值实施例。
根据本实施方式的照射光学系统3在均匀化部10的构造方面与图16中示出的照射光学系统3的构造示例非常不同。在图16中示出的照射光学系统3的构造示例中使用了两个柱面透镜阵列L13和L16以便将光束压制在激光安全标准的类1内；然而，如图25中所示，可以使用一个柱面透镜阵列L16与扩散板的组合，或者使用一个柱面透镜阵列L16与衍射元件的组合。
在使用扩散板的情形中，优选的是将垂直方向上的扩散角压制为等于或者小于0.2度，如果可能的话，压制为等于或者小于0.1度，以便减少在高度方向(Y轴方向)上的光束展开。这样，通过尽量减少光束直径，可减少检测错误。另外，更优选的是，可将准直透镜L11的位置确定为使得可见光投影面31上的光通量稍微会聚。由此能够降低光束直径增加造成的影响。
在这种构造中，从图23中示出的构造示例中去除了柱面透镜阵列L13和中继透镜L14A，并且在紧靠机械孔径St的前方处布置扩散板或衍射元件14。这可实现缓和安全标准的效果。应当注意，尽管表10和表11每一个示出基于图23、表8和表9中示出的构造示例的构造，但是也可以使用基于例如图16、表2和表3等中示出的构造示例的构造。
[表10]
表面编号 表面类型 R d nd νd
S0 ― 无限 7.40
S1 球面 无限 2.80 1.585 29.9
S2 非球面 -5.16 3.00
S3 非球面圆柱阵列 0.357 0.95 1.544 56.6
S4 非球面圆柱阵列 -0.357 8.90
S5 非球面圆柱面 10.30 3.00 1.585 29.9
S6 非球面圆柱面 -10.30 7.50
S7 球面 无限 1.00
S8 球面扩散面 无限 0.00
S9 球面 无限 2.00
S10 非球面圆柱面 -1.97 1.00 1.531 56.0
S11 非球面圆柱面 7.24 7.40
S12 非球面圆柱面 -3.77 1.50 1.531 56.0
S13 非球面圆柱面 -63.94 40.00
S14 球面 无限 ―
[表11]
表面编号 k β4 β6 β8
S2 -0.317 2.230E-04 5.527E-06 1.671E-07
S3 -1.157 0 0 0
S4 -1.157 0 0 0
S5 -2.500 0 0 0
S6 -2.500 0 0 0
S10 -0.765 9.693E-03 4.791E-04 3.345E-04
S11 1.536 2.945E-03 -6.379E-05 -1.972E-05
S12 -1.147 -2.129E-03 1.730E-05 -1.522E-06
S13 6.396 -7.267E-05 7.590E-07 -2.404E-09
表面编号 β10 β12 β14 阵列宽度
S2 0 0 0 ―
S3 0 0 0 0.3
S4 0 0 0 0.3
S5 0 0 0 ―
S6 0 0 0 ―
S10 -3.896E-06 -7.760E-07 -1.377E-06 ―
S11 -4.736E-08 -3.492E-09 -6.682E-11 ―
S12 -3.058-08 -8.441E-10 -2.178E-11 ―
S13 -4.209E-12 1.699E-14 -7.336E-17 ―
<5.其他实施方式>
本发明的技术不局限于上述各实施方式的描述内容，而是可以按各种方式修改实施。
在本发明中，通过均匀化部10实现的“均匀化”不一定是使来自红外光源2的光的面内分布完全均匀。例如，可根据由红外光源2发射激光时的分布图进一步提高均匀化级别，可以通过照射透镜部20的设计在某种程度上吸收不均匀性。例如，还可以考虑将不具有足够长度的光导管等用作均匀化部10的构造。替代地，在上述第一实施方式中，即使在各个柱面透镜阵列L13和L16的透镜阵列间距不充足并且均匀化表面未被充分地均匀化的情形中，也仍然可以在均匀化级别在某种程度上得到提高时通过照射透镜部20的设计来吸收该不均匀性。
此外，本技术还可以具有以下配置。
(1)
一种照射光学系统，包括：
均匀化部，用于使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀的面内分布；以及
照射透镜部，用于使得已经通过所述均匀化部使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿着预定方向发散，
其中，从所述光源侧开始，所述照射透镜部依次包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，每个所述柱面透镜具有在所述预定方向上的负的屈光力。
(2)
根据(1)所述的照射光学系统，其中所述第二柱面透镜包括光入射表面和光射出表面，并且满足以下条件，
|Rout|>|Rin|......(1)
其中，
Rin表示在所述预定方向上的所述光入射表面的曲率半径，
Rout表示在所述预定方向上的所述光射出表面的曲率半径。
(3)
根据(1)或者(2)所述的照射光学系统，其中当入射所述第一柱面透镜的光入射高度由h表示，最大光入射高度由hmax表示时，
在0.8hmax或者更大、且1.0hmax或者更小的高度h处，所述照射透镜部包括满足以下条件的第一光束和第二光束的一种或多种组合，
θin1<θin2……(2)
θout1>θout2……(3)
其中，
θin1表示所述第一光束入射所述第一照射透镜的入射角，
θin2表示所述第二光束入射所述第一照射透镜的入射角，
θout1表示所述第一光束从所述第一照射透镜射出的射出角，
θout2表示所述第二光束从所述第一照射透镜射出的射出角。
(4)
根据(1)至(3)中的任一项所述的照射光学系统，其中在所述第一柱面透镜和所述第二柱面透镜之一的光入射表面和光射出表面之一上提供反曲点。
(5)
根据(1)至(4)中的任一项所述的照射光学系统，其中
所述照射光学系统与在可见光投影面上投影图像的可见光投影光学系统一起使用，以及
所述照射透镜部形成基本上平行于所述可见光投影面的光膜。
(6)
根据(5)所述的照射光学系统，其中所述光膜在对应于所述可见光投影面的区域中具有小于10mm的厚度。
(7)
根据(1)至(6)中的任一项所述的照射光学系统，其中所述光源包括激光源。
(8)
根据(1)至(7)中的任一项所述的照射光学系统，其中所述光源包括发射具有700nm或者更大波长的红外光的红外光源。
(9)
根据(1)至(8)中的任一项所述的照射光学系统，其中所述均匀化部包括两个柱面透镜阵列。
(10)
根据(1)至(8)中的任一项所述的照射光学系统，其中所述均匀化部包括柱面透镜阵列和偏振分离元件。
(11)
根据(10)所述的照射光学系统，其中
所述均匀化部进一步包括镜，
相对于所述偏振分离元件，所述光源沿第一方向布置，所述柱面透镜阵列和所述镜沿第二方向布置，所述照射透镜部沿第三方向布置，以及
所述偏振分离元件朝着所述柱面透镜阵列和所述镜反射从所述光源射出的光之中的第一偏振分量的光，并朝着所述照射透镜部射出已经被所述镜反射并且再次入射到所述柱面透镜的光之中的第二偏振分量的光。
(12)
一种具有可见光投影光学系统和照射光学系统的投影仪，所述可见光投影光学系统将图像投影在可见光投影面上，所述照射光学系统形成基本上平行于所述可见光投影面的光膜，所述照射光学系统包括：
均匀化部，用于使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀的面内分布；以及
照射透镜部，用于使得已经通过所述均匀化部使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿着预定方向发散，
其中，从所述光源侧开始，所述照射透镜部依次包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，每个所述柱面透镜具有在所述预定方向上的负的屈光力。
本申请基于并请求享有2015年2月5日向日本专利局提交的日本专利申请号2015-021020的优先权，其整体被包含在此以作为参考。
本领域技术人员应理解的是，可根据设计要求及其他因素作出各种修改、组合、子组合和变化，只要它们涵盖在所述权利要求及其等效物的范围之内。

Claims (12)

1.一种照射光学系统，包括：
均匀化部，用于使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀的面内分布；以及
照射透镜部，用于使得已经通过所述均匀化部使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿着预定方向发散，
其中，从所述光源侧开始，所述照射透镜部依次包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，每个所述柱面透镜具有在所述预定方向上的负的屈光力。
2.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中所述第二柱面透镜包括光入射表面和光射出表面，并且满足以下条件，
|Rout|>|Rin|......(1)
其中，
Rin表示在所述预定方向上的所述光入射表面的曲率半径，
Rout表示在所述预定方向上的所述光射出表面的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中当入射所述第一柱面透镜的光入射高度由h表示，最大光入射高度由hmax表示时，
在0.8hmax或者更大、且1.0hmax或者更小的高度h处，所述照射透镜部包括满足以下条件的第一光束和第二光束的一种或多种组合，
θin1<θin2……(2)
θout1>θout2……(3)
其中，
θin1表示所述第一光束入射所述第一照射透镜的入射角，
θin2表示所述第二光束入射所述第一照射透镜的入射角，
θout1表示所述第一光束从所述第一照射透镜射出的射出角，
θout2表示所述第二光束从所述第一照射透镜射出的射出角。
4.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中在所述第一柱面透镜和所述第二柱面透镜之一的光入射表面和光射出表面之一上提供反曲点。
5.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中
所述照射光学系统与在可见光投影面上投影图像的可见光投影光学系统一起使用，以及
所述照射透镜部形成基本上平行于所述可见光投影面的光膜。
6.根据权利要求5所述的照射光学系统，其中所述光膜在对应于所述可见光投影面的区域中具有小于10mm的厚度。
7.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中所述光源包括激光源。
8.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中所述光源包括发射具有700nm或者更大波长的红外光的红外光源。
9.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中所述均匀化部包括两个柱面透镜阵列。
10.根据权利要求1所述的照射光学系统，其中所述均匀化部包括柱面透镜阵列和偏振分离元件。
11.根据权利要求10所述的照射光学系统，其中
所述均匀化部进一步包括镜，
相对于所述偏振分离元件，所述光源沿第一方向布置，所述柱面透镜阵列和所述镜沿第二方向布置，所述照射透镜部沿第三方向布置，以及
所述偏振分离元件朝着所述柱面透镜阵列和所述镜反射从所述光源射出的光之中的第一偏振分量的光，并朝着所述照射透镜部射出已经被所述镜反射并且再次入射到所述柱面透镜的光之中的第二偏振分量的光。
12.一种具有可见光投影光学系统和照射光学系统的投影仪，所述可见光投影光学系统将图像投影在可见光投影面上，所述照射光学系统形成基本上平行于所述可见光投影面的光膜，所述照射光学系统包括：
均匀化部，用于使得从光源射出的光的面内分布接近于均匀的面内分布；以及
照射透镜部，用于使得已经通过所述均匀化部使面内分布接近于均匀的面内分布的光沿着预定方向发散，
其中，从所述光源侧开始，所述照射透镜部依次包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，每个所述柱面透镜具有在所述预定方向上的负的屈光力。
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